• 환경생물
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• 제38권4호
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• pp.650-657
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• 2020

본 연구는 동해유입하천(강릉 연곡천, 양양 남대천), 한강수계(섬강, 속사천), 낙동강수계(길안천)에 서식하는 참갈겨니(Zacco koreanus) 개체군을 대상으로 채집된 110개체로부터 미토콘드리아 DNA COI 유전자(mitochondrial DNA cytochrome oxidase I)를 분자마커로 이용하여 계통지리학적 분석을 수행하고, 추가적으로 강릉 연곡천 상·중·하류 개체군을 대상으로 집단유전학적 분석을 수행하였다. 계통지리학 분석 결과, 동해유입하천과 한강수계의 참갈겨니 개체군은 동일한 단일계통을 나타내었고, 낙동강수계의 개체군은 상이한 계통으로 분기됨을 나타내었으며, 다른 수계 계통과의 유전적 거리 수치 범위가 평균 4.0%(3.7~4.2%)로서 동일종 이상 수준을 보여 잠재종 가능성을 시사하였다. 참갈겨니가 서식하는 수계에 따른 형태학적 차이는 연구된 바 있으나 DNA 염기서열의 변이를 이용한 분자유전학적 연구는 부족한 실정이므로 본 연구 결과는 향후 낙동강수계 참갈겨니 개체군의 계통분류학적 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 집단유전체학 및 생태학적 분석을 통하여 관찰된 낙동강수계 계통이 다른 종, 잠재종 혹은 단순히 큰 수준의 종내 변이를 나타내는지에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 강릉 연곡천 상·중·하류에 서식하는 개체군의 집단유전학 분석을 통해 중류의 개체군이 상대적으로 높은 다양성을 나타냈으며 상·중·하류 개체군 간의 유전적 차이는 나타나지 않았다. 이는 상·중·하류 개체군 간 유전자 확산이 원활하게 이루어지고 있음을 의미하며 하천의 개체군 간 연결성을 판단할 수 있는 지표로 활용될 수 있다. 하지만 생태학적 시간 스케일의 연구에 더 적합한 분자마커를 이용한 추후 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 생태와환경
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• 제53권3호
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• pp.255-264
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• 2020

국내 주요 6개 하천의 보에 설치된 어도에서 2~9년 이상 매월 연속적이고 장기적으로 어류의 어도이용을 조사하였다. 어류의 어도 이용은 어도 출구부에서 trap에 의한 직접 채집 방법으로 조사하였다. 6개 지점의 어도를 이용하는 어류와 하천에 서식하는 어류의 군집구조는 차이를 보였다. 어류의 어도 이용은 대략 2~7종이 전체의 80% 이상을 차지하였다. 이것은 어류의 어도 이용이 종적 생리특성에 따라 특화된 결과로 보이며, 단순히 어도에서의 흐름에 따라 어도 이용을 유인하는 경우는 많지 않은 것으로 보인다. 또한, 6개 지점에서 어도 이용 어류의 분포는 하천의 위치 및 보에 설치된 어도형식에 따라 달랐다. 이러한 차이는 해양 및 하구로부터 이동한 회유종의 분포 여부에 의한 결과로 보인다. 또한, 어도형식에 따른 수리특성의 차이도 영향을 주었다. 대체로 어도 내부에서 상대적으로 빠른 유속을 보이는 버티컬슬롯식 어도에서 어도이용 종수가 적고 유영능력이 좋은 어류의 비율이 높았다. 어도를 이용하는 주요 어류의 분석결과는 어도 계획과 이를 위한 주요 대상종의 선정에 활용될 수 있을 것이다.

• 생태와환경
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• 제35권1호통권97호
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• pp.21-27
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• 2002

낙동강 중${\cdot}$하류수역에서 1997년 1월부터 1999년 12월사이 3년간의 수온, Chl. a, 유량변동을 모니터링하였다. 유량별 Chl. a 지점별 분포는 강수량에 따른 하천유량의 증감으로 인해 Chl. a 최대농도지점이 상${\cdot}$하류로 이동하였고, 수온별 Chl. a 의 최대농도 분포 역시 수온변화에 따라 상${\cdot}$하류로 이동하여 하천유속과 수온이식물플랑크톤 최대현존량(Chl. a)지점 형성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 하천유하시간을 이용하여 식물플랑크톤 최대성장시간을 수온별로 구분한 결과 저수온시에는 평균적으로 380시간, 상온시는 240시간, 고수온시는 120시간 정도에서 최고농도에 이르는 것으로 나타났다. 낙동강 중 ${\cdot}$하류수역에서 식물플랑크톤 농도 예측을 위한 수온별 성장 및 사멸계수는 $10{\circ}^C$ 이하에서는 0.201과 $-0.012\; day^{-1}$, $10{\sim}20{\circ}^C$에서는 0.254와 $-0.128\;day^{-1}$ 그리고 $20{\circ}^C$ 이상에서는 0.289와 $-0.193\;day^{-1}$로 각각 산정되었다. 이러한 결과로부터 영양염 공급이 풍부한 낙동강 중 ${\cdot}$ 하류수계에서는 식물플랑크톤의 최대농도 지점이 수온과 유속에 크게 영향을 받으며, 따라서 상수원과 같은 특정지점에서 식물플랑크톤의 최대현존량이 형성되는 것을 막기 위해서는 댐 방류량 조절을 통해 최대현존량지점을 상 ${\cdot}$ 하류지역으로 이동시킴으로서 식물플랑크톤 농도를 줄이는 효과를 얻을 수 있을 것으로 추정된다.

• 생태와환경
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• 제47권1호
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• pp.13-23
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• 2014

본 연구는 시설하우스에서 비점오염원으로 인해 배출되는 오염된 농업배수를 인공습지에서 효과적으로 처리하기 위한 기초자료를 확보하기 위해 인공습지에서 여재종류, 조합방법 및 부하량에 따른 오염물질 정화효율을 평가하였다. 인공습지의 조합방법은 수직-수평흐름조, 수평-수직흐름조, 수평-수직-수평흐름조 및 수직-수평-수평흐름조로 구분하여 설계 및 시공하였으며, 여재는 왕사, 쇄석, 방해석 및 혼합여재로 구분하여 각 조에 충진하였다. 또한 농업배수 부하량을 150, 300, $600L\;m^{-2}day^{-1}$으로 달리하여 오염물질의 처리효율을 조사하였다. 조합방법별 수처리효율은 HF-VF-HF 조합방법이 다른 조합방법에 비해 높은 처리효율을 보였으며, 최적여재는 COD 처리효율은 왕사가 가장 높았고, T-N은 쇄석, T-P는 방해석이 가장 높았다. 하지만 모든 처리효율과 경제성 부분을 고려하였을 때 최적여재는 혼합여재가 가장 효과적일 것으로 판단된다. 농업배수의 부하량에 따른 처리효율 결과 COD는 농업배수 부하량 $600L\;m^{-2}day^{-1}$까지 안정적인 처리효율을 보였으나, T-N 및 T-P는 $150L\;m^{-2}day^{-1}{\fallingdotseq}300L\;m^{-2}day^{-1}$ > $600L\;m^{-2}day^{-1}$의 순으로 농업배수의 부하량이 증가함에 따라 약간 감소하는 경향이었다. 따라서 시설하우스 농업배수 처리를 위한 인공습지 농업배수처리장의 최적조건은 HF-VH-HF 조합형 인공습지에 왕사, 쇄석 및 방해석이 혼합된 혼합여 재로 충진하고 부하량 $300L\;m^{-2}day^{-1}$ 이하의 농업배수를 주입하는 것이 최적일 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제9권3호
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• pp.183-193
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• 2022

초음파 (ultrasonic) 조사시간 (irradiation time)에 따른 Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)의 성장억제 (growth inhibition) 효과를 대용량 (10 L) 조류 시료를 활용해 다양한 초음파 조사시간 동안 (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 hr) 실험실 규모 (lab-scale) 실험을 진행하였다. Chl-a와 M. aeruginosa 개체수 (cell number) 분석 결과, 초음파 조사 종료 이후 모든 실험군에서 Chl-a와 개체수가 감소되어 조류 성장억제가 관찰되었으며, 초음파 조사시간이 2시간 미만인 실험군 (T_B, T_C, T_D)은 저감 이후 조류의 급격한 재성장 (regrowth)이 관측되었으나, 조사시간이 2시간 이상인 실험군 (T_E, T_F, T_G)은 2시간 미만 조사한 실험군 대비 조류성장억제가 1 - 2일 더 지속되는 것을 확인하였다. 또한, 조류의 개체수가 초기 개체수까지 회복 시간 (recovery time)을 검토한 결과 조사시간 2시간을 기준으로 실험군 T_B (0.5 hr)는 7일, T_C (1 hr)와 T_D (1.5 hr)는 약 20일, T_E, T_F, T_G (≥ 2 hr)는 약 30일이 소요되어 초음파 조사 종료 후 초기 개체수까지의 회복 시간의 차이를 확인하였다. 비성장속도 (𝜇)와 일차분해속도(𝜅)를 도출한 결과, 실험군은 성장억제 기간 동안 초음파 조사시간과 비례하여 높은 일차분해율이 도출되었으며, 조사시간이 2시간 이상인 실험군의 재성장 시 비성장속도 (𝜇)는 2시간 미만인 실험군 대비 비성장속도 (𝜇)가 상대적으로 낮은 것으로 확인되었다. 따라서 정체수역 내 장기적인 (30일) 조류 성장억제를 위해서는 최소한 2시간 이상의 초음파 조사가 필요한 것으로 판단되나, 조류 성장억제를 위한 적정 초음파 조사시간은 정체수역의 규모, 수심, 흐름속도, 조류 농도 등의 다양한 현장조건에 따라 결정돼야 하며, 실제 적용 가능성을 높이기 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다. 초음파의 영향으로 인한 M. aeruginosa의 세포 표면 및 내부형질 변화를 관찰한 결과, 조류 세포 표면 및 세포막의 손상이 명확히 관측되었으며, 대조군 대비 실험군의 M. aeruginosa의 기낭 파괴 및 교란이 확인되었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권4호
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• pp.207-215
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• 2017

하도의 흐름 저항, 측벽 보정, 유사량, 하도 침식과 퇴적, 하도 설계 등의 수리학적 문제는 하상전단응력의 분포와 밀접한 관계가 있으나 하상전단응력 분포를 측정하는 것은 쉽지 않다. 본 연구에서는 간편하게 하상전단응력을 측정할 수 있는 프레스톤튜브를 이용하여 복단면의 하도의 하상전단응력 분포를 측정하고 수심비에 따른 전단응력분포 특성을 고찰하였다. 이를 위해 프레스톤튜브를 제작하여 검정실험을 통해 검정식을 개발하였다. 실험은 5가지 수심비 조건에 대해서 수행하여 전단응력분포를 측정하였다. 복단면 하도의 전단응력분포 특성은 기존 실험연구와 대체로 일치하였으며, 레이놀즈수 증가로 발생하는 전단응력의 변동성, 주수로 전단응력의 변곡점 형성, 홍수터 접합부 부근 전단응력 분포 특성 등에서 차이점을 확인하였다. 본 연구를 통해 프레스톤튜브를 이용한 하상전단응력측정 적용성을 확인하였으며 레이놀즈수와 수심비에 따른 복단면 하도의 전단응력분포 특성을 제시하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제62권5호
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• pp.93-103
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• 2020

In this study, we estimated soil moisture values using the Deep Neural Network(DNN) scheme at the mountainous regions. In order to test the sensitive analysis of DNN scheme, we collected the measured(at the soil depths of 10 cm and 30 cm) soil moisture and DNN input(weather and land surface) data at the Pyeongchang-gun(relatively flat) and Geochang-gun(steep slope) sites. Our findings indicated that the soil moisture estimates were sensitive to the weather variables(5 days-averaged rainfall, 5 days precedent rainfall, accumlated rainfall) and DEM. These findings showed that the DEM and weather variables play the key role in the processes of soil water flow at the mountainous regions. We estimated the soil moisture values at the soil depths of 10 cm and 30 cm using DNN at two study sites under different climate-landsurface conditions. The estimated soil moisture(R: 0.890 and RMSE: 0.041) values at the soil depth of 10 cm were comparable with the measured data in Pyeongchang-gun site while the soil moisture estimates(R: 0.843 and RMSE: 0.048) at the soil depth of 30 cm were relatively biased. The DNN-based soil moisture values(R: 0.997/0.995 and RMSE: 0.014/0.006) at the soil depth of 10 cm/30 cm matched well with the measured data in Geochang-gun site. Although uncertainties exist in the results, our findings indicated that the DNN-based soil moisture estimation scheme demonstrated the good performance in estimating soil moisture values using weather and land surface information at the monitoring sites. Our proposed scheme can be useful for efficient land surface management in various areas such as agriculture, forest hydrology, etc.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권2호
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• pp.89-100
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• 2019

본 연구는 전통적 수문지형학 범주에서 식생요소를 추가하여 식생-수문-지형 간의 상호작용을 연구한 국내외 성과를 정리, 분석한 것이다. 이 분야는 전통적 하천관리는 물론 하천복원과도 직접적으로 관련되어 있어 학술적으로나 실무적으로나 중요하다. 이 분야 연구는 20세기 중후 반부터 시작하여 현지조사-실내실험/수치모형의 단계를 거쳐 21세기 들어 다시 현장에서 정밀, 장기조사 단계로 가고 있다. 그러나 이 분야 국내 관련연구는 매우 미흡하다. 본 연구는 국내외 관련 연구성과를 분석하고 저자들의 지식과 경험을 토대로 식생-수문-지형 간 상호작용을 설명하는 개념적 모형과 그에 따른 6개의 유형을 제안하였다. 국내 관련연구는 제안된 6개 유형에 따라 분류하고 검토하였다. 다음 국내에서 실제 나타나는 하천식생 관련이슈들을 고려하여 향후 시급히 필요한 연구로서 식생-수문-지형 간 상호작용의 이해를 위해 특성이 서로 다른 복수의 하천에서 이에 대한 장기적, 체계적, 집중적 조사연구(모니터링) 등 다수를 제안하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제9권4호
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• pp.228-236
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• 2022

하천의 안정성과 이용도를 높이기 위하여 설치하는 하천 호안이 최우선으로 여기는 가치는 홍수에 견딜 수 있는 치수적인 안전성 확보이다. 이러한 구조물은 물의 하천의 안정성을 확보하면서 호안의 세굴을 막기위해 설치된다. 기존에 하천에 설치된 호안 기술은 사석, 돌망태 및 콘크리트 등으로 구성되어 있다. 하지만 사석 및 돌망태 기술은 급격한 홍수로 인해 쉽게 유실 및 파괴되는 단점을 지니고 있으며, 콘크리트 기술은 소재의 안정성은 강하지만, 물속에 오랜 시간동안 존재할 경우 수생태계에 악영향을 미치는 강염기가 약 10년간 용출되고, 콘크리트 표면에 식생이 성장하지 못하기 때문에 환경 및 생태적인 이유로 문제가 되고 있다. 이에 피마자유에서 추출된 바이오폴리머 소재를 활용하여 다층다공성 하천호안보호기술을 개발하였으며, 한국건설기술연구원 안동하천실험센터에서 실규모 하천실험을 통해 수리학적 안정성 검토결과, 유속 8.0 m/s 및 최대 허용 소류력은 67.25 kg_f/m² (659.05 N/m²)에서 수리적인 안정성을 확인하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제11권3호
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• pp.90-99
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• 2024

본 연구에서는 내성천 내 식생사주의 공간적 분포 형태를 분류하고, 이를 기반으로 범용적 적용이 가능한 평면 기하학적 변수를 정의하여 우점 분포 형태의 식생사주 특성을 정량화하였다. 분석 결과, 식생사주의 공간적 분포는 크게 네 가지 유형으로 분류할 수 있었으며, 그 중 식생이 분포하는 교호사주 및 점사주 유형과 하도 내 단일 또는 다수의 식생사주가 식생이 우거진 홍수터와 함께 분포하는 유형이 연구 대상 구간의 90% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 내성천은 비교적 큰 규모의 식생사주가 넓은 간격으로 연이어 분포하거나 중첩된 다수의 소규모 식생사주와 복합적으로 분포하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서 도출된 내성천의 정량화된 식생사주의 공간적 분포 특성은 유사한 하천에서의 식생 관리에 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. 또한, 이러한 식생사주의 평면 기하학적 변수와 공간적 분포 형태에 대한 분석 결과는 홍수 관리와 생태수리학적 연구에서 실제 모습에 가까운 하천의 형태를 모사한 실험 설계가 가능하게 하여 식생사주와 흐름 및 하상변동의 복잡한 상호작용 특성을 해석하는 데 기여할 수 있을 것이다.