• 생태와환경
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• 제55권1호
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• pp.60-75
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• 2022

베이지안 알고리즘 모델은 입력된 자료를 기반으로 확률을 계산하는 모델 알고리즘으로써 주로 복합재난 및 수질관리를 위해 사용되었다. 최근에는 생물 간, 혹은 생물-비생물 요인들 사이의 생태학적 구조를 파악하고 이를 이용한 생태 네트워크 분석에 활용되고 있다. 본 연구는 국내 하구수생태계의 부착돌말류 군집 변화와 이화학적 요인들 사이의 베이지안 네트워크 분석을 수행하여 부착돌말류 건강성 변화의 주요 요인들을 파악하였다. 베이지안 분석을 위해 본 연구 자료를 위해 물환경측정망의 생물 측정망을 기준으로 전국 하구 지역에 분포하는 668개 지점을 2008년부터 2019년까지 연간 2회 조사를 수행하였다. 자료는 서식지 요인, 물리적 요인, 화학적 요인, 생물학적 요인으로 분류하였으며 이를 베이지안 네트워크 모델에 입력하여 전국 및 해역별 하구수생태계 네트워크 분석을 수행하였다. 2008년부터 2019년까지 전국 하구수역에서 부착돌말류는 총 625개 분류군이 출현하였으며 2목, 5아목, 18과, 141속, 595종, 29변종, 1품종으로 구성되었다. Nitzschia inconspicua의 누적 세포밀도가 가장 높았으며 Nitzschia palea가 뒤를 이었고, 이외에도 Pseudostaurosira elliptica와 Achnanthidium minutissimum 분류군의 누적 세포밀도가 높았다. 부착돌말류를 이용한 하구수생태계 건강성 평가 결과는 조사 지점이 증가함에 따라서 대체로 보통(C등급)~나쁨(D등급) 등급의 비율이 증가하였으나 조사 시기에 따른 등급별 변화는 매우 미약하였다. 베이지안 네트워크 모델을 이용하여 하구수생태계 부착돌말류 건강성 평가 결과와 서식지 정보 및 이화학적 수질 정보 사이의 관계를 분석한 결과, 건강성 평가 점수에 가장 민감하게 영향을 미치는 요인은 생물 요인이었으며 서식지 및 이화학적 요인은 상대적으로 민감도가 낮았다. 하구수생태계 건강성 평가 점수에 가장 민감하게 영향을 미치는 부착돌말류 분류군은 Nitzschia inconspicua, N. fonticola, Achnanthes convergens, Pseudostaurosira elliptica으로 나타났으며 생물 요인 이외에도 서식지 인근의 공단과 축사의 비율이 건강성 평가 점수에 많은 영향을 미쳤다. 해역에 따라서 부착돌말류 건강성 평가 점수에 민감한 주요 분류군 조성은 다르게 나타났으나 모든 해역에서 부착돌말류의 세포밀도와 AFDM 및 Chl-a는 부착돌말류 건강성 점수에 민감한 영향을 미치지 않았다. 베이지안 네트워크 분석은 하구수생태계와 같이 복잡한 생태구조에서도 건강성에 영향을 미치는 주요 분류군과 요인들을 파악하는데 유용하였으며 이를 통해 향후 훼손된 하구수생태계의 복원을 수행함에 있어서 복원 대상을 보다 정확하게 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제39권2호통권116호
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• pp.198-208
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• 2006

본 연구는 어류를 이용한 생물학적 수환경 평가기법 즉, '생물통합지수'라 불리는 다변수 모델기법을 적용하는 것이다. 본 연구를 위하여 2004년 8월 ${\sim}$ 2005년 9월까지 갑천에서 5개 지점을 선정하여 조사하였다. 또한 생물학적 자료와 함께 환경부에서 제공되는 장기간의 수진자료와 물리적 서식지 평가 결과를 비교하였다. 어류 군집에 기반으로 한 하천의 생몰학적 건강도 평가를 위하여 Karr(1981)가 제시한 12메트릭 모델을 국내 실정에 맞게 10메트릭 모델로 변형하여 적용하였다. US EPA(1993)와 Karr(1981)의 기준에 따르면 갑천의 평균 생물학적 건강도 지수는 24.0 (범위: 20 ${\sim}$ 30, n=5)으로 보동${\sim}$악화 상태를 나타내었다. 장마기간에 조사된 4차 조사를 제외한 나머지 조사 중 상류부(SI~S3)와 하류부(S4, S5)의 평균 생물학적 건강도 지수는 26.0${\sim}$24.0으로 나타난 반면 4차 조사는 상류부와 하류부가 각각 21.0과 20.0을 기록하였다. 이는 장마로 인한 교란현상을 시사하며 또한 하류부보다는 상류부가 장마의 영향을 심하게 받는 것을 알 수 있다. 물리적 서식지 평가 지수는 75(보통)${\sim}$148(양호)상태를 보였다. 53은 75점을 기록하여 다른 지점에 비하여 상당히 낮은 수치(P=0.001, n=5)를 보였으며 생물학적 건강도 평가 지수 역시 24를 기록하여 상당히 낮은 수치를 보였다. 생물학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 총인, 총질소의 네 항목은 상류에 비하여 하류에서 3${\sim}$8배 가랑 상승하였으며, 이는 생물학적건강도 지수가 이 ${\cdot}$ 화학적 수질과 물리적 서식지를 모두 반영하는 결과라 사료되었다. 이와 같은 이유로 생물학적건강도 평가기법은 하천생태계를 현재를 진단하는 것뿐만이 아니라 나아가서 하천생태계와 수질을 회복하는데 핵심도구로 여겨진다.

• 생태와환경
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• 제41권2호
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• pp.188-197
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• 2008

본 연구는 피라미(Zacco platypus)를 대상으로 어류 조직별 총수은 함량을 규명하고, 서식지 특성 및 화학적 수질조건에 따른 생태 건강성을 평가하기 위한 사례연구로서 수행되었다. 2007년 6월$\sim$10월에 갑천을 대상으로 어류조사를 실시하였고 간, 신장, 아가미, 척추 및 근육 등 피라미의 5개 조직을 적출하여 직접수은분석기(DMA-80, US EPA Method 7473)을 이용하여 총수은 함량을 분석하였다. 전체 조직들의 평균 총수은 농도는 상.하류 각각 $67.2\;{\mu}g\;kg^{-1}$ 및 $20.7\;{\mu}g\;kg^{-1}$로 나타나 맑고 깨끗한 상류지역이 하수종말처리장의 영향을 받고 있는 하류지역에 비해 3배 이상 높게 나타났다. BOD, COD 및 영양염류(TN, TP)에 근거한 화학적 수질평가에서는 상류보다 하류에서 심각한 질적저하가 발생하였다. 어류를 이용한 다변수 모델인 생물통합지수(IBI)는 평균 32 "양호$\sim$보통상태"로 나타났고, S2는 42 "최적$\sim$양호상태"로 최고치를 보인 반면 S5에서는 최저치인 22 "보통$\sim$악화상태"로 나타나 지점별 변이를 보이고 있었다. 정성적 서식지평가지수(QHEI)의 경우 평균 142로서 "양호상태"로 나타났지만 지점별 변이(범위 67$\sim$181)가 크게 나타났다. 종합적으로 IBI및 QHEI를 통한 생태 건강성 평가에서는 상류지역이 양호하게 나타난 반면 어류 조직 내 수은 생물 농축도는 상반된 결과를 보였다. 따라서 총체적인 수환경 건강성 평가를 위해서는 다양한 변수를 이용한 평가기법이 필요할 것으로 사료되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.155-165
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• 2014

본 연구에서는 낙동강 유역을 대상으로 물리, 화학, 생물학적의 복합적인 평가요소를 이용하여 수생태 관련 기후변화 취약구간을 선정하였다. 먼저 SWAT 모형을 이용하여 A1B 기후변화 시나리오에 따라 각 소유역별로 유출량, 유사량, 갈수량 변화를 모의하였다. 또한 환경부의 수질 측정망과 수생태 건강성 측정 지점이 서로 일치하는 48개 지점을 대상으로, BOD 및 TP 등의 수질 데이터와 IBI, KSI의 수생물 데이터를 평가에 반영하였다. 한편, 미래 기온 상승에 따른 낙동강 유역 하천에서의 수온 상승 폭을 예측하였고, 이로 인한 수생물 서식처 영향을 분석하여 평가에 반영하였다. 각 평가요소를 종합하여 가장 취약한 상위 10개 지점을 제시하였다. 본 연구는 하천 생태복원을 위한 취약구간 평가 및 종합적인 평가 결과를 토대로 각 하천 특성에 맞는 하천 관리 계획을 수립하는데 있어 효과적일 것으로 사료된다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제11권5호
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• pp.38-59
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• 2008

This research has a meaning to provide basic data for eco-friendly way of district unit plans and ecological landscape planning by evaluation of biotope preservation value at the level of district unit and designating land development of the site, the whole area of Sinseo-dong (Dong-gu, Daegu metropolitan city) for research site. The summary of analysis result is as follows. As a result of classification of biotope types on the research site, it is divided into 11 biotope groups such as a residential biotope group and 51 specific biotope types which is subordinate to the groups. As a result of the first value assessment on classified biotope types, there are 16 types of natural rivers which is full of vegetation as a I class. Also it is analysed as 9 types of IIclass, 14 of IIIclass, 8 of IVclass, and 4 of Vclass. In particular, in light of a wildlife habitat, EB, in case of broad-leaved tree of mixed forest assessed as a II class, was classified into Iclass which is one-step upgraded as a final class with the analysis as there is a structural characteristic (more than 71% of low density, 50 years of age-class). As a result of second assessment, it is analysed that there are 17 special sites (1a,1b) and 33 special sites (2a, 2b, 2c) respectively for preservation of species and biotope. Particularly, in case of the No. 27 space, it was assessed that it has the value of about medium (IIIclass) level, but its value was upgraded with the on-spot detailed investigation that most of Aristolochia contorta, designated as a rare plant by Ministry of Environment, is growing. It is regarded that the above-mentioned research result on evaluation of biotope preservation value is expected to provide very important basic materials for future district unit plans and smooth integration with landscape ecology plans and eco-friendly space development.

• 한국환경생태학회지
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• 제33권5호
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• pp.525-538
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• 2019

낙동강에 위치한 신규조성 습지의 현황 파악 및 관리 방안 마련을 위한 기초연구의 일환으로 부착규조류의 서식현황과 종다양성을 분석하고 부착돌말영양지수(TDI, Trophic Diatom Index)의 적용가능성을 평가하였다. 조사 기간 동안, 부착규조류는 총 38과 173종이 출현하였으며, 봄과 가을에 각각 156종, 154종으로 비슷한 종수를 나타냈다. 자기조직화지도(SOM)를 활용한 분석 결과, 부착규조류의 분포는 각 습지의 영양염류의 농도와 강우 등의 환경요인에 따라 영향 받는 것으로 나타났다. 클러스터 1의 경우, 대부분 가을시기이며, 총인과 총질소 등의 영양염류의 농도와 부착규조류의 종수 및 풍부도가 낮음에도 불구하고, 부착돌말영양지수가 높은 지점들로 구성되었다. 이와 반대로, 클러스터 4는 봄시기의 지점들이며, 총질소가 높음에도 불구하고 부착돌말영양지수가 낮은 특징을 보였다. 신규조성 습지 대부분이 유입 유출구 기능이 원활하지 않은 점을 감안하면, 여름철에 증가된 유량은 가을철에 영양염류 값을 감소시키며, 탁도 증가로 인해 빛의 유입이 원활하지 않아 부착규조류의 종수와 풍부도가 낮아진다. 이와 반대로, 봄철에는 낮은 수위로 인해 부착규조류가 부착할 수 있는 기질표면이 부족하며, 호오탁성 종이 정착 및 발달하기에 이른 시기이기 때문에 부착돌말영양지수 값이 낮게 측정된다. 다양한 기존 연구에서, 부착돌말영양지수를 서식환경 및 수질 평가지표로 활용하고 있으나, 본 습지는 흐름이 적고 정체수역에 가깝기 때문에 대부분 영양염류 농도가 높아 부착돌말영양지수의 평가지표 가치성은 낮은 것으로 판단된다. 여름강우나 유입 유출 조절부의 기능이 부착규조류의 종다양성과 분포에 영향을 미치는 점을 종합적으로 감안한 지속적이고 주기적인 추가 조사가 필요하다.

• 생명과학회지
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• 제29권5호
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• pp.580-587
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• 2019

저서성대형무척추동물은 수질 평가를 위해 다년간 이용되었다. 본 연구는 한국 송지천에서 저서성대형무척추동물을 이용하여 이 하천의 수질을 평가하고자 수행되었다. 동정된 동물은 3문 5강 12목 18과 20종 447개체였다. 집모기류(Culicini sp.)가 가장 우점종이었고(203개체), 두번째 우점종은 집파리(Musca do­mestica)였다. 다양한 생태학적 척도로 수질의 상태를 평가하였다. 전체 생태 점수(total ecological score of benthic macroinvertebrate community, TESB)은 17(St. D)에서 41(St. A)으로 평균은 29였다. St. A에서 부수성 지수와 저서성 대형무척추동물생태 점수(ESB)는 II 등급으로 빈부수성, 수질은 약간 만족이며 보호가 요청되는 수질에 해당되었다. 저서성동물지수(benthic macroinvertebrate index, BMI)은 25.207(St. C)에서 39.348(St. A)까지 이며 평균은 31.810였다. St. C와 St. D의 하천 상태 평가는 강부수성이며 민감종이 결여되어 있었다. 다양도를 나타내는 Shannon-Weaver index (H')는 1.288(St. D)에서 2.250(St. A)였다. H'에 근거한 부수성 정도는 St. A에서는 ${\beta}$-중부수성이었으며 나머지 지점은 ${\alpha}$-중부수성이었다. 지리적 밀도는 1.229(St. A)에서 2.071(St. D)으로 평균은 1.582였다. 송지천에서 사용한 무척추동물을 이용한 여러 수질의 척도는 한국 내 다른 하천에서도 적용할 수 있을 것이다.

• 생태와환경
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• 제42권3호
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• pp.364-373
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• 2009

본 연구에서는 대전광역시를 관통하는 도심하천인 대전천의 4개 지점을 선정하여, 2004년 8월에서 2007년 10월까지 총 8차례에 걸쳐 생물학적 건강도 평가 및 물리적 서식지 평가를 실시하였고, 환경부 수질측정 망 지점자료를 이용하여 화학적 수질특성을 분석하였다. 물리적 서식지 평가 지수(QUEI)는 평균 78.2(범위: 47$\sim$124)로 "보통상태"(Fair)로 나타났다. QUEI 값은 최상류지점(S1)에서 최대치(112, "양호상태")를 보인 반면, S3에서 SS(보통$\sim$악화상태)로 가장 불량한 서식지 상태를 보였는데, 이는 심각한 하상구조의 교란, 하상도로 및 인위적활동에 의한 것으로 사료되었다. 화학적 수질변수들은 하류로 갈수록 점차 악화되는 것으로 나타나 하천주변 도심으로부터 유입되는 유기물 오염에 의한 것으로 사료되었다. 또한 TP 및 전기전도도(Conductivity)는 집중강우로 인한 희석효과가 뚜렷이 나타난 계절적 변이가 큰 것으로 나타났다. 본 연구에서는 총 5과 24종 6909개체의 어류가 채집되었고, 피라미(Zacco platypus)가 81.6%로 우점하는 것으로 나타났다. 다변수 어류 평가모델인 생물통합지수(IBI)는 평균 17(범위: 12$\sim$30)"보통상태"(C)로 나타났으며, 하류지점으로 갈수록 생태건강성이 악화되는 양상(S4: 14, "불량상태")을 보였다. 따라서 대전광역시 도심의 상가밀집지역 및 주거지역을 관통하면서 생활하수 유입 및 각종 오염원에 의한 심각한 수질저하 현상에 의한 것으로 사료되었다.

• 생태와환경
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• 제51권1호
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• pp.86-95
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• 2018

본 연구의 목적은 국가하천의 생태건강도 평가, 보존 및 관리를 위해 현재 국가에서 이용되는 확립된 하천다변수 모델이 개발되기 이전의 초기에 개발된 어류를 이용한 생물통합지수에 기반을 둔 생태건강도 평가모델을 소개하는 것이다. 초기의 어류를 이용한 IBI 모델은 2004~2006년 사이에 개발되었고, 연구 초기에 건강성 평가모델은 10개 메트릭 모델로 구성되었고, 이후에 현재 국가에서 어류에 의거한 생태건강성 평가를 위한 8개 메트릭 모델로서 4대강 수계의 하천 및 강들에 적용하기 위해 최종적으로 확립되었다. 본 논문에서는 어류조사법이 어떻게 확립되었고, 어떻게 메트릭 속성이 선정되었는지를 설명하며, 어류메트릭 모델 개발과 함께 내성도 길드 및 트로픽 길드가 어떻게 분류체계를 대별하게 되었는지를 제시한다. 초기에 제시된 10개의 메트릭 모델은 현재 쓰는 8개의 메트릭 모델로 전환되었고, 이 모델에서는 초기모델에서 포함된 M2 및 M7 메트릭이 제거되었다. 또한 초기에는 건강도의 기준이 6개 범주로 나누었으나, 현재는 4개 범주 (최상, 양호, 보통, 불량)로 대별하여 이용하고 있다. 이런 초기의 모델은 4대강의 여러 강 및 하천에 적용평가 되었다. 2000년대 초반에 모델 개발을 위해 어류 IBI 값들은 화학적 변수(BOD, COD: 유기물 오염 지표) 및 물리적 서식지 변수들과의 값들과 비교평가 한 후, 화학적 지표를 이용한 수질과 물리적 서식지 변수를 이용한 서식지 건강성을 비교 평가하여 왜 차이가 나타나는지를 설명하였다. 이런 초기의 IBI 모델 개발 프로세스는 적용된 IBI 모델 및 메트릭 속성의 확립을 이해하는 데 도움이 될 것이다. 따라서, 이런 노력은 하천 및 수계 관리자들에게 뿐만 아니라 육수학자 및 어류 생태학자들에게 효율적인 생태계 보존 및 관리전략을 제공할 것으로 사료된다.

• 생태와환경
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• 제42권2호
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• pp.172-182
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• 2009

본 연구는 2007년 만경강의 중 상류의 3개 지점을 선정하여 어류의 길드특성 및 조직별 수은 함량을 분석하였다. 어류의 종조성 분석에 따르면 7과 26종이 채집되었으며, 주요 우점종은 갈겨니(47%)로 수질오염에 쉽게 사라지는 민감종(Senstive species)이 우점하였다. 상류의 S1지점은 균등도 및 종 다양도가 낮게 나타났으나 그 밖의 2개의 지점들에서는 종다양도 및 풍부도가 높은 것으로 나타났다. 내성도 길드 분석에 의하면 S1과 S2 지점에서는 민감종의 비율이 각각 70%, 42%을 보였으나 반면 공단이나 도심지의 점오염원에 의해 영향을 받는 S3 지점은 민감종의 비율 감소(1%) 및 내성종의 비율(60%)이 증가하였다. 트로픽 길드 분석에서는 충식종의 비율이 S1에서 S3으로 갈수록 감소하였다. 이런 특성은 유기물질 (BOD, COD), 영양염류 (TN, TP), 전기전도도, 대장균수 및 부유물질에 근거한 이 화학적 수질 평가 결과와 일치하였다. 물리적서식지평가 (QHEI)는 3지점에서 모두 '양호'상태로 나타나 물리적 서식지가 양호한 상태일지라도 수질에 의해 어류의 종구성이 달라질 수 있음을 나타냈다. 어류의 조직 (tissue) 내의 총 수은 함량 분석에 따르면, 평균 농도는 149.6 ${\mu}g$ $kg^{-1}$로서 식약청의 기준(500 ${\mu}g$ $kg^{-1}$)에 따르면 어류 건강성에 영향을 줄만한 농도는 아닌 것으로 평가되었다. 각 조직별 수은 농축도는 근육에서 가장 높았고, 신장, 척추, 간, 아가미의 순으로 나타났다.