• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.448-448
• /
• 2021

최근 급격한 기후변화와 도시화 및 산업화로 인한 지류하천에서의 수량과 수질의 변동은 생물 다양성 감소와 수생태계 건강성 저하에 큰 영향을 미치고 있다. 효율적인 수생태 관리를 위해서는 지속적인 유량, 수질, 그리고 수생태 모니터링을 통한 데이터 축적과 더불어 면밀한 상관 분석을 통해 수생태계 건강성의 악화 원인을 규명해야 할 필요가 있다. 그러나 수많은 지류하천을 대상으로 한 지속적인 모니터링은 현실적으로 어려움이 있으며, 수생태계의 특성 상 단일 영향 인자만으로 수생태계의 건강성 변화와의 관계를 정확히 파악하는데 한계가 있다. 따라서 지류하천에서의 유량 및 수질의 시공간적인 변동성과 다양한 영향 인자를 고려하여 수생태계의 건강성을 효율적으로 예측할 수 있는 기술이 필요하다. 이에 본 연구에서는 경험적 데이터 기반의 머신러닝 모델 구축을 통해 미계측 하천에서의 수생태계 건강성 지수(BMI, TDI, FAI)의 등급(A to E)을 예측하고자 하였다. 머신러닝 모델은 학습 데이터셋의 양과 질에 따라 성능이 크게 달라질 수 있으며, 학습 데이터셋의 분포가 불균형적일 경우 과적합 또는 과소적합 문제가 발생할 수 있다. 이를 보완하고자 본 연구에서는 실제 측정망 데이터셋을 바탕으로 생성적 적대 신경망 GAN(Generative Adversarial Network) 알고리즘을 통해 머신러닝 모델 학습에 필요한 추가 데이터셋(유량, 수질, 기상, 수생태 등급)을 확보하였다. 머신러닝 모델의 성능은 5차 교차검증 과정을 통해 평가하였으며, GAN 데이터셋의 정확도는 실제 측정망 데이터셋의 정규분포와의 비교 분석을 통해 평가하였다. 최종적으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 통해 예측 된 미계측 하천에서의 데이터셋을 머신러닝 모델의 검증 자료로 사용하여 수생태계 건강성 등급 예측 정확도를 평가하였다. 본 연구에서의 GAN에 의해 강화된 머신러닝 모델은 수질 및 수생태 관리가 필요한 우심 지류하천 선정과 구조적/비구조적 최적관리기법에 따른 수생태계 건강성 개선 효과를 평가하는데 활용될 수 있을 것이다. 또한 이를 통해 예측된 미계측 하천에서의 수생태계 건강성 등급 자료는 수량-수질-수생태를 유기적으로 연계한 통합 물관리 정책을 수립하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• 생태와환경
• /
• 제41권3호
• /
• pp.283-293
• /
• 2008

본 연구는 울산광역시의 오염총량관리계획을 수립하기 위한 기초자료를 제시하고자 소하천을 중심으로 이화학적 수질조사와 더불어 어류조사를 병행하여 각 수질항목별 대표어종의 수질 내성범위를 확인하여 어류를 이용한 하천의 건강성 평가 기초자료로 활용하고자 하였다. 현장조사는 태화강, 회야강, 동천 및 청량천에서 총 44개 지점을 선정하여 수질조사는 계절별로, 어류는 8월에 실시하였으며 수질항목 중 생물의 호흡과 관련된 BOD와 DO, 영양염 및 부영양화와 관련된 T-N, T-P, 기타 TSS와 $NH_4$-N 등을 출현율이 높은 8개 대표어종별로 vertical box plot을 활용하여 비교하였다. 어류조사 결과, 태화강은 9과 24종, 회야강은 5과 14종, 동천은 4과 12종, 청량천은 6과 12종으로서 전체적으로 멸종위기종인 잔가시고기와 외래도입종인 블루길, 배스를 포함한 총 13과 33종이 확인되었으며 태화강이 가장 높은 한국고유종 출현율(29.2%)을 보였다. 출현율이 높은 8개 어종별 서식이 확인된 지점의 수질을 기본으로 내성범위를 살펴본 결과, 참갈겨니, 버들치, 왕종개, 긴몰개는 각 항목별로 제한적인 내성범위를 보이며 양호한 수환경을 선호하는 것으로 나타난 반면 참붕어와 붕어는 오염물질 유입이 빈번한 하류지역 및 도심형하천에도 서식이 가능한 것으로 확인되었다. 이를 통해 어류를 이용한 생물학적 평가 시 사용되는 항목 중 하나인 내성도를 살펴볼 때 좀 더 객관적인 자료를 토대로 민감종과 중간종, 내성종으로 구별하여 하천의 건강성 평가 및 수생태계 보전 및 복원을 위한 기초자료로 활용되리라 사료된다.

• 환경영향평가
• /
• 제26권6호
• /
• pp.404-417
• /
• 2017

본 연구에서는 수생태계 환경 지표로써 윤충류 군집의 활용 가능성을 평가하기 위해 부영양화 진행 정도에 따른 윤충류 군집의 반응 양상을 분석하였다. 윤충류 군집의 시,공간적 분포와 수질과의 관계를 평가하기 위해 지리상 인접하게 위치해 있으나 수질 항목 및 부영양화 정도가 서로 다른 충청남도 소재의 전대저수지와 초대저수지를 연구 대상지로 선정하였다. 분석을 위해 두 저수지에서 2013년 4월부터 11월까지 수질 및 윤충류 군집의 월별 조사를 실시하여 상관관계 분석 및 회귀 분석을 실시하였다. 윤충류 군집은 종 조성과 기능성 그룹 조성으로 나누어 적용하였으며, 기능성 그룹의 경우 섭식 성향을 대변할 수 있는 트로피(trophi)의 구조와 형태 및 개체 크기, 생태를 고려하여 분류하였다. 분석 결과, 종을 기반으로 한 조성의 경우 일관적인 경향이 나타나지 않았으나, 기능성 그룹 조성의 경우 부영양화 정도에 따른 그룹 특이적 증감 경향이 관찰되었다. 이러한 결과는 수생태계, 특히 과영양 상태의 저수지에 대한 환경지표로써 윤충류 기능성 그룹 조성의 활용 가능성을 제시한다. 반면, 본 연구에서는 제한된 연구 지점에서의 현장 결과를 바탕으로 하고 있어, 향후 윤충류 기능성 그룹의 섭식 성향에 따른 환경 적응과 관련한 추가 연구가 이루어진다면 윤충류 군집을 수생태계 내 다양한 변화의 모니터링과 평가 및 비교에 적용 가능할 것으로 여겨진다.

• 생태와환경
• /
• 제51권1호
• /
• pp.71-85
• /
• 2018

최근 생물 다양성이 생태계의 기능과 서비스 측면에서 강조되면서 생물 분류군별 다양성 및 분포 파악에 대한 연구가 중요한 이슈가 되고 있다. 국내 담수어류의 분포 및 다양성에 관한 연구는 2000년대에 들어서서 본격적으로 수행되고 있으나 아직까지도 전국적인 분포 및 다양성에 대한 분석은 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구는 한반도 남한지역 전 수계를 대상으로 동시에 모니터링하는 "수생태계 현황 조사 및 건강성 평가"의 자료를 활용하여 국내에 서식하는 담수어류의 분포 및 다양성을 파악하고, 더불어 국내 담수어류의 다양성에 영향을 줄 수 있는 주요 요인들을 제시하였다. 전국 953개 지점에 대한 수생태계 건강성 조사 (2014년 결과 활용) 결과 총 28과 130종의 담수어류가 서식하는 것으로 확인되었다. 전체 지점에서 우점종은 피라미 (Zacco platypus, 상대풍부도, 28.2%)와 참갈겨니(Zacco koreanus, 19.3%)였으며, 20종의 멸종위기종, 51종의 고유종, 4종의 외래종이 출현하였다. 대권역별 비교 시 한강 대권역에서 가장 많은 96종이 확인되어 다양성이 높았으며, 영산/섬진강 대권역에서 가장 적은 72종이 확인되어 다양성이 낮게 나타났다. 본 연구에서 파악된 수계별 평균 고유화 빈도는 32.7%였고 이는 과거 결과와 비교하여 증가한 수치였다. 외래종인 배스 (Micropterus salmoides), 블루길 (Lepomis macrochirus), 떡붕어 (Carassius cuvieri)는 동해안 수계를 제외한 전역에 확산되어 분포하는 것으로 나타났으며, 나일틸라피아 (Oreochromis niloticus)는 3지점에서만 출현하여 현재까지 국내 수계에 적응하지 못한 것으로 파악되었다. 또한 28종의 이입종이 확인되었고 이들의 대부분은 낙동강 및 영동지역 수계로의 이입이었다. 이 중 끄리 (Opsariichthys uncirostris amurensis), 강준치 (Erythroculter erythropterus)는 낙동강 중 하류에서 우점적으로 출현할 만큼 확산이 이루어졌으며, 이들은 외래종 못지 않은 포식압으로 이입된 수계에 영향을 미치고 있을 것으로 판단된다. 또한 4대강 공사로 인해 공사 전/중/후의 어류군집이 달라진 것이 확인되었는데, 특히 물리적인 서식 환경의 변화로 인해 고유종의 감소와 정수성 어종의 증가가 확인되었다. 인간의 직접적인 영향과 더불어 간접영향으로 나타나는 지구온난화는 장기적으로 국내 수계에 현재까지 적응하지 못한 외래종들의 정착을 가능하게 하면서 담수어류 다양성 및 분포 변화를 가속화 시킬 것으로 예상된다. 따라서 국내 상황에 맞는 실질적이면서 효과적인 담수어류의 관리 및 보호 방안 수립이 이루어져야 하며, 이러한 측면에서 전국을 토대로 기초적이고 정량적인 자료가 도출되는 "수생태계 현황 조사 및 건강성 평가"와 같은 연구가 중요하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국환경생태학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.151-162
• /
• 2023

금당천의 어류군집 특징과 멸종위기종 한강납줄개(Rhodeus pseudosericeus)의 서식양상을 파악하기 위해 2021년 3월부터 10월까지 조사를 실시하였다. 조사기간 동안 7개 지점에서 5과 25종 1,698개체의 어류가 채집되었다. 우점종은 피라미(Zacco platypus, 상대풍부도 46.5%), 아우점종은 긴몰개(Squalidus gracilis majimae, 16.7%) 였으며, 그 외 버들치(Rhynchocypris oxycephalus, 12.0%), 참갈겨니(Z. koreanus, 5.7%), 돌고기(Pungtungia herzi, 3.2%), 한강납줄개(2.0%), 떡납줄갱이(R. notatus, 1.9%), 납지리(Acheilognathus rhombeus, 1.8%) 등의 순으로 우세하였다. 출현종중 한국고유종은 돌마자(Microphysogobio yaluensis), 한강납줄개, 각시붕어(R. uyekii), 참중고기(Sarcocheilichthys variegatus wakiyae), 긴몰개, 참갈겨니, 점줄종개(Cobitis nalbanti), 참종개(Iksookimia koreensis), 얼록동사리(Odontobutis interrupta) 9종(고유화율 36.0%)이었고, 외래종은 생태계교란 생물로 지정된 배스(Micropterus salmoides) 1종이 하류부에서 채집되었다. 법정보호종으로 환경부지정 멸종위기 야생생물 II급인 한강납줄개의 서식양상을 조사한 결과, 서식범위는 금당천 중류부(RP-1~RP-4) 약 6~7km 구간이며, 주로 수심 0.3~1.0m의 유속이 느리고 수생식물이 많은 소의 수변부에 서식하고 있었다. 어류군집 분석 결과, 전체적으로 우점도와 균등도가 낮고 다양도와 풍부도는 높게 나타났으며, 군집구조는 크게 상류와 중하류로 구분되었다. 하천 건강성은 좋음(3지점)과 보통(3지점), 나쁨(1지점)으로 평가되었고, 수질은 상류와 하류 모두 좋음으로 평가되었다. 선행연구와 비교한 결과, 종수는 큰 차이를 보이지 않았으며, 과거에는 출현하였으나 본 조사에서 출현하지 않은 종은 13종이었고, 반면 본 조사에서 처음으로 출현한 종은 6종이었다. 교란요인은 하천공사와 많은 보, 외래어종 배스의 서식 등이 확인되었다. 금당천은 멸종위기종 한강납줄개를 비롯한 납자루아과(Acheilognathinae) 어류가 많이 서식하여 보존가치가 높은 지역이기 때문에, 지속적인 관심과 체계적인 보존방안이 요구된다.

• 환경영향평가
• /
• 제33권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2024

양서류는 생태학적으로 육상생태계와 육수생태계를 연결하는 분류군이며, 생태계 먹이사슬에서 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. 전 세계적으로 약 5,948종이 분포하는 것으로 알려져 있으나, 산업혁명 이후 산업화와 도시화로 인하여 종 및 개체군의 감소가 발생하고 있으며, 특히, 인공 수로에 의한 서식처 단절 또는 파편화를 심화시키는 요인이 되고 있어 인공 수로 내 야생동물 생존성 향상을 위하여 수로 탈출시설을 설치하여 저감하고 있다. 본 연구는 주로 산림 인근에서 서식하는 무당개구리를 대상으로 수로 탈출시설의 경사각, 수로 높이, 운영 중인 시설에서의 탈출률 및 이동 거리를 분석하였다. 수로 탈출시설의 경사각은 50° 및 60°에서는 높이와 상관없이 비교적 유사한 탈출 성공률을 나타내는 반면에 경사각 70°에서는 높이 40cm에서만 비교적 높은 탈출 성공률을 나타났다. 운영 중인 수로 탈출시설에서의 탈출 성공률은 14.71%로 이용률은 매우 저조한 것으로 나타났으며, 수로 측면 벽을 따라 이동함으로써 수로 탈출시설의 인지율이 매우 낮은 것으로 나타났다. 그러므로 무당개구리를 위한 수로 탈출시설의 경우 60° 각도로 조성 가능하며, 인공 수로의 측면 벽을 60° 이내로 조성할 경우 무당개구리의 양방향 이동이 자유로움으로 기존의 수로 탈출시설의 낮은 이용률을 극복하고 수로의 이동 및 고사로 인한 영향을 최소화할 것으로 판단된다. 또한, 수로 탈출시설 간격을 설치 기준인 30m보다 간격을 좁히고, 경사로를 상·하류 양방향으로 조성하게 되면, 무당개구리 이외의 양서류, 파충류, 소형 포유류 등의 탈출 성공률이 향상될 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.246-250
• /
• 2003

1999년부터 2001년까지 3년간 친환경농업 시범마을에 적용되고 있는 INM (Integrated Nutrient Management) and IPM (Integrated Pest Management) 실천에 따른 추진효과를 분석하기 위하여 시범마을로 지정된 옥천과 양평지역의 농가 포장에서 시비량, 양분유실 및 생태계 변화 등을 조사 분석하였다. 3요소 시비량은 토양검정시비로 인하여 농가관행시비와 비교하여 $28.6{\sim}39.4%$ 절감할 수 있었으며, 쌀 수량도 시비량이 비교적 적은 토양검정 시비구에서 $3{\sim}10%$ 증수하였다. 영농기간동안 토양 침투수중 $NO_3-N$ 농도는 농가관행 시비구 2.9 mg/L에 비하여 토양검정 시비구는 1.5 mg/L로 감소하였으며, 시범마을 논으로 유입되는 관개수의 COD, $NH_4-N$, $NO_3-N$ 농도는 각각 15.0, 0.67, 1.39 mg/L, 시범마을 논에서 배출된 용수는 각각 12.4, 0.29, 2.42 mg/L로 감소되는 경향이었다. 처리별 수서곤충, 환형동물, 패류 및 감각류 등의 개체수는 농가관행구 100에 대하여 토양검정 시비구 295, 토양검정과 개량제 혼용구 276, 무비구 90으로 토양검정 시비구에서 많았으며 수서 무척추 동물은 관행농업을 수행하고 있는 지역을 100으로 볼 때 친환경농업마을은 242와 443으로 INM과 IPM을 실천하는 시범마을에서 생물종이 다양하고 그 개체수가 많은 것으로 나타났다. 친환경농업 시범마을 조성 후 작물 추천시비량 준수와 적기 예찰을 통하여 필요이상 사용되는 비료와 농약을 절감하여 생태계의 개선과 토양이 건전화된 것으로 평가되었다.

• 환경생물
• /
• 제40권2호
• /
• pp.172-186
• /
• 2022

본 연구에서는 2019년~2020년 2년 동안 양재천과 여의천을 대상으로, 이화학적 수질항목(17항목)과 함께 저서동물지수와 우점도지수 및 다양도지수 등의 군집지수와 연계하여 두 하천의 생태건강성을 평가하였다. 또한 저서동물 생물지수의 현장 적용성 평가 및 및 두 하천 간 저서동물 분포특성을 통계적으로 비교하기 위하여 각각 상관분석(correlation analysis)과 비계량적 다차원척도법(nMDS, nonmetric multidimensional scaling)을 활용하였고, 이를 통해 도심하천의 하천생태계 현황을 진단하는 기초자료를 제공하고자 하였다. 조사 결과, 양재천(주암교, 보도교, 대치교)은 총 39종, 3,787개체가 출현하였으며, 양재천 수질(BOD, TOC, TP 기준)은 II등급(약간 좋음) 이상이며, 저서동물을 이용한 BMI는 모든 지점에서 C등급(보통)으로 나타났다. 여의천(상류, 새원교, 여의교)은 총 51종, 4,199개체가 출현하였으며, 여의천 수질(BOD, TOC, TP 기준)은 양재천과 유사하게 II등급(약간 좋음) 이상으로, BMI는 상류 및 새원교 모두 B등급(좋음), 여의교는 C등급(보통)으로 나타나는 등 전반적으로 양재천과 여의천 모두 수질 및 하천 환경상태는 유사한 것으로 확인되었다. 특히 저서동물 분포상태를 비계량적 다차원척도법으로 분석한 결과에서도 두 하천 간의 유의미한 차이를 볼 수 없었으며(p=0.1491), 이때 수온과 DO 환경인자가 두 하천에서의 저서동물 분포와 상관성이 높은 것으로 나타났다. 저서동물 생물지수와 주요 수질항목과의 상관분석 결과, 풍부도지수와 저서동물지수가 현장 수질평가에 활용될 수 있을 것으로 확인되었다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제39권5호
• /
• pp.321-327
• /
• 2006

농업환경지표가 OECD 회원국간의 농업환경 비교와 이를 통한 농업환경 개선과 농업정책 수립에 대한 권고의 수단으로만 작용을 하지만 이것이 향후 통상 무역과 연계될 것은 추측 가능한 사실이다. OECD 농업환경지표를 우리나라에 그대로 적용했을 때 얻어진 지표 값이 우리나라의 농업환경을 사실대로 반영하지 못한다면 우리가 받을 피해는 미래에도 작용할 것이므로 이에 대한 새로운 제안을 통해 우리나라에 적합한 지표를 설정해야 한다. OECD에 의해 제안된 농업용수 사용 강도 지표는 논이나 밭에서 이용되거나 배수 유출되는 물의 특성을 모두 반영한 방법이 아니므로 몬순 기후지대에 속하는 한국에 적당하지 않다. 특히, 여름철 집중호우시기에 년 강우량의 2/3가 내리는 강우 특성은 이를 담수해 저장하는 능력을 가진 농경지의 수자원 보유능과 기타의 농업적 특성을 고려한 계산방법으로 농업용수를 산정해야 한다. 논의 경우 강우가 내리거나 관개가 되었을 때 담수나 침투를 통해 물을 지하로 배수해 지하수를 형성하거나 지표의 배수로나 하천을 통해 강이나 저수지로 상당량의 물을 흘려보내 다시 이용할 수 있도록 해준다. 즉, 농업용수로 계산되어 있는 물의 상당량은 다른 농경지나 생활용수 또는 공업용수나 하천 유지용수로 다시 이용된다. 따라서, 물 사용강도에 이용되는 농업용수는 농경지에서 소모되지 않고 지하수로 흘러 들어가거나 하천으로 유입되는 배출수를 고려하여 계산하는 것이 합리적이다. 이렇게 계산하면 22.9%(2001년)로 OECD 계산방법으로 얻어진 47%보다 24.1%가 낮아진다. 합리적인 농업용수 스트레스 지표를 산출하기 위해서는 각 나라마다 다른 나라와 강을 공유하고 있는지의 여부와 농업을 위한 주 취수원이 무엇인지를 살펴보아 그 나라에 적합한 스트레스 지표를 산출하도록 유도하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 실제 물에 대한 스트레스는 강우량, 수계별 수자원 부존량, 사용가능량, 농업용수 총공급수량, 환경 유지용수를 위한 기준 갈수량 확보 가능성, 농업용수 관리현황 및 저수율 분석, 수계별 농업용수 사용 가능량 및 기상 등이 복잡하게 작용할 것이므로 이 모든 인자들을 포함한 지표를 만들기는 쉬운 일이 아니다. 따라서, 우리나라는 OECD의 스트레스 지표와는 달리 환경 위해성 판단이 필요 없고, 계산이 복잡하지 않으며 우리의 환경에 적합하도록 주 취수원인 농업용 저수지의 저수율로 농업용수 스트레스 지표를 산정 했다. 농업용수 사용 기술적 효율지표는 작물의 재배 생리특성 및 이용특성과 지역마다 차이가 나는 기후의 특성을 반영하지 않은 계산의 결과이다. 그러므로 이러한 특성들을 반영하는 기술적 물 이용효율 지표를 만들기 위해서는 각 지역 또는 나라마다 작물별로 기준이 되는 물 소요량을 산정한 후 그 소요량에 대한 공급된 양의 비율로 WUTE를 결정하는 것이 합리적이다. 지역별, 작물별 특성을 포함해야 하는 농업용수 사용 경제적 효율 지표는 소비된 물을 분모로 삼아 계산에 이용하는 대신에 농업용수 사용 기술적 효율에서 제안한 각 지역 또는 나라마다 작물별로 기준이 되는 물 소요량을 산정한 후 그 소요량에 대한 공급된 양의 비율을 계산식의 분모에 적용하고, 벼의 경우는 생산물의 가격 대신에 지하수가 되는 양과 하천수가 되는 양에 대한 경제적 평가에 더해 논에 많은 양의 물이 관개됨으로서 발생하는 수변 생태계에 의한 환경유지 기능과 온도와 습도가 높은 한국의 기후 특성에서 전체 에너지 밸런스를 유지하는데 기여하는 관개수의 가치에 대한 평가와 더불어 생산물의 가격을 포함하는 것이 합리적일 것이다.