• 생태와환경
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• 제46권4호
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• pp.488-498
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• 2013

본 연구에서는 상류 댐 및 유입 지류의 물리적, 지형적 특성을 고려하여 의암호 수체의 혼합 거동을 해석하고 수질 분포에 미치는 인자로 수체간 혼합 과정을 파악하기 위하여 3차원 시변화 모델, GEMSS 모델 시스템을 구축하였다. 실측 자료를 바탕으로 적용 모델의 재현성을 검토한 결과 본 연구에서 적용된 GLLVHT 모델은 상이한 강우 및 유량 조건에서 의암호 내 열수지 및 수체 혼합 특성을 잘 재현하고 있는 것으로 판단되었으며, 모델 보정 결과를 바탕으로 의암호의 수온, 전기전도도 그리고 체류시간의 시 공간적 분포와 유입지류의 흐름 특성을 분석하였다. 의암호는 상이한 목적을 가진 소양강댐과 춘천댐의 방류량과 유입 지류의 큰 변동폭에 수리 및 수질이 영향을 많이 받고 있다. 의암호는 봄과 여름철에는 수온이 높은 춘천댐의 방류량에 상대적으로 영향을 크게 받아, 전체적으로 높은 수온 분포를 나타낸다. 반면 가을과 겨울철에는 소양강댐의 방류 유량이 많고 수온이 높고, 춘천댐의 유량이 매우 적어 상대적으로 전기전도도가 낮은 소양강댐 방류수의 수온이 의암호의 온도 분포에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 전기전도도는 춘천하수처리장과 공지천의 높은 유입으로 하류 의암댐 부근까지 높은 전기전도도의 분포를 나타낸다. 의암호의 체류시간은 춘천댐과 소양강댐의 방류수가 유입되는 상류 수역은 체류시간이 비교적 짧게 나타나며 의암댐 부근의 하류에서 점차 증가하는 것으로 분석되었다. 중도 부근의 낮은 수심으로 인해 소양강댐 방류량이 많은 시기에는 역류현상이 발생하여 체류시간이 일시적으로 증가한다. 또한 하중도의 우안에서 공지천과 춘천하수처리장이 유입되는 수역, 중도의 우안에서는 연중 20일 이상의 체류시간을 보이고 있다. 이러한 정체수역에서는 지류들의 혼합률이 저하되고 유속이 낮은 특징을 가지기 때문에, 식물성 플랑크톤의 과대성장 우려가 있어 수질관리에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 여름철 집중 강우시에는 유입 및 유출의 급격한 증가로 체류시간은 크게 감소하며, 춘천댐과 소양강댐의 방류수는 약 10일 이하의 짧은 체류시간으로 의암호로 유입되는 것으로 예측되었다. 의암호 내 표층에서는 소양강댐의 방류가 많은 비중을 차지하며, 특히 중도의 우안의 상류부까지 소양강댐의 방류수가 역류하는 현상이 나타나며, 중도의 좌안과 붕어섬 상류부에서 소양강댐 방류수가 흐르는 것을 알 수 있다. 춘천댐의 방류량이 큰 경우에는 소양강댐의 방류수가 중도 좌안에 거의 영향을 주지 않으며 우안을 따라서 그대로 방류되는 특징을 보인다. 또한 붕어섬 상류부를 통하여 춘천댐의 방류수가 중도 좌안 및 소양강댐 방류 합류지점까지 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 공지천의 방류수는 소양강댐의 방류수가 많은 시기에 동시에 증가하여 공지천과 의암호 합류부의 상류로 역류하는 현상을 보이고 있다.

• 생태와환경
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• 제41권3호
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• pp.382-394
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• 2008

본 연구는 대청댐 방류에 따른 하류 하천에 대한 수질의 시, 공간적 변이를 파악하기 위해서 2000$\sim$2007년까지 8년간 측정된 환경부 수질측정망 자료를 분석하였다. 총 8개의 수질변수를 이용하였으며, 이들의 수질 특성은 연별, 조사지점별, 댐 방류량별로 큰 변이를 보였다. 전기 전도도와 영양염류인 TN, TP는 계절 및 월별 분석에 의하면 하류 하천인 S4에서 장마기에 크게 감소하는 현상을 보였으며, 지점별로 분석에서 대청댐(S1)에서 하류 하천(S4)으로 갈수록 증가하는 양상을 보였다. 또한 BOD와 COD의 경우도 하류로 갈수록 증가하는 양상을 보인다. 이는 장마기에 정수대(Lentic ecosystem)인 S1에서는 외부로부터의 영양염류 및 기타 오염물질의 유입으로 소폭 상승하나 유수대(Lotic ecosystem)인 S4에서는 상류부 댐의 방류로 인하여 영양염류 및 기타 오염물질이 희석효과로 인하여 상대적으로 감소하는 양상을 나타냈다. SS의 지점별 특성을 보면, 장마기에 S1에 비하여 하류인 S4에서 높은 값을 보였는데, 이는 대전시에서 흘러나오는 지천의 영향이 하류 수질악화에 영향을 준 것으로 사료된다. DO의 월별 특성으로는 수온이 상승하는 장마기에 가장 낮은 값을 보여 수온과 상반되는 양상을 보였다. S1에서는 장마가 끝난 10월에 가장 낮은 값을 보였는데 이는 장마기 대청호로 중층 유입된 호수수가 장마 후기에 반영된 것으로 사료되었다. 반면, 수온의 월별 특성은 장마기에 증가하는 양상을 보였으며, 지점별로 댐내의 호수수와 최하류 하천수간에 큰 차이를 보였다. 이러한 하류하천의 수질특성들은 상류댐의 방류량과 밀접한 연관성을 나타내고 있고, 이런 특성은 상류부 댐의 방류량 조절이 하류 하천의 수질변화에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제39권2호통권116호
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• pp.271-283
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• 2006

섬 지역의 초기 담수과정에 있는 상수원 저수지 (절곡저수지)에서 수색 악화와 여과지 폐색의 원인을 분석하기 위해 2005년 8월에 식물플랑크톤을 포함한 다각적인 수환경 조사를 수행하였다. 저수지의 형태는 단순하였고, 평균 수심은 5.5 m로서, 상류에서 얕고 댐 부근에서 가장 깊었다. 환경요인 중에서 수평적 또는 수직적 차이가 큰 인자는 DO, Chl-a이었고,가장 작은 인자는 수온이었다. 수중 투명도는 0.6 ${\sim}$ 0.9 m범위(평균값 0.7 m)이었고, 탁도의 평균값은 9.3 NTU (8.0 ${\sim}$ l2.1 NTU범위)이었다. 후명도와 탁도의 증감요인은 생물 또는 비생물의 복한적인 영향으로 달 수 있었고 공간적인 차이도 탄영되었다. 수색이 탁한 것은 무기입자의 증가와 식물플랑크톤치 과대증식 영향이 주된 원인이었고, 여과지 폐색은 저수지로부터 식물플랑크톤의 과잉 공급에 의한 문제점이었다. 저수지 내 chlorophyll-a농도의 범위와 평균값은 상층에서 31.6 ${\sim}$ 258.9 ${\mu}g\;L^{-1}$, 123.6 ${\mu}g\;L^{-1}$, 저층에서 17.0 ${\sim}$ 37.4 ${\sim}$, 26.5 ${\sim}$이었다. Chlorophyll-a의 증가는 담수적조의 대발생 영향이었고, 주종은 와편모조류 Peridinium bipes f. occultatum이었다. Peridinium의 분포는 chlorophyll-a농도와 밀접한 관련성이 있었다. 담수적조의 현존량은 상류지역에서 $8.5\;{\times}\;10^3\;cell\;mL^L{-1}$로서 많았고, 댐부근의 하류지역($4.4\;{\times}\;10^2\;cell\;mL^L{-1}$)으로 갈수록 감소하는 양상을 보였다. 또한, 담수적조의 원인종으로 규조류 Synedra acus와 남조류 Microcystis aeruginosa도 소량관찰되었다. 저수지의 수질 부영양화 현상은 기존 경사사면형 농경지를 기반으로 조성되었으므로 저층으로부터 풍부한 영양환경을 내재하고 있었고, 담수 초기에 발생할 수 있는 가능성을 포함하고 있었다. 또한 유입수량의 부족과 현재 수질개선을 위해 적용하고 있는 수중폭기시설등의 물리적인 영향도 직 ${\cdot}$ 간접적으로 작용하였을 것으로 추정되었다 따라서 향후 이에 대한 중장기적인 모니터링이 필요하였고 유역과 저수지의 통합적인 수질관리계획 이 요구되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제26권2호
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• pp.107-115
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• 2007

본 연구는 농경지와 농촌마을로부터 발생하여 소하천으로 유입되는 비점오염물질을 경감시키기 위하여 농업간선배수로 끝의 논에서 배수로 물을 관개수로 이용하였을 때 수질정화효과를 살펴보고, 비점오염물질 정화를 위한 효과적인 벼 재배 양식을 탐색하기 위하여 수행하였다. 모든 벼 재배양식에서 하천으로 유입되는 비점오염물질이 정화되는 효과를 확인할 수 있었다. 잡초의 건물량을 포함한 벼 재배양식별 총건물생산능력은 기계이앙재배에서 가장 높았으나, 무경운자연재배와는 차이가 적었고, 비점오염물질인 T-N과 $P_2O_5$, $K_2O$의 흡수량은 기계이앙재배 > 무경운자연재배 > 건답직파재배 순으로 높았다. 벼 전 생육기간동안 비점오염물질의 정화량은 T-N과 T-P, K 모두 무경운자연재배 > 건답직파재배 > 기계이앙재배 순이었는데, 기계이앙에 비하여 무경운자연재배에서 T-N 323, T-P 12, K 183 kg $ha^{-1}$가 더 정화되었으며, 건답직파재배에서는 T-N 68, T-P 0.7, K 16 kg $ha^{-1}$가 더 정화된 결과를 보였다. 기계이앙재배는 건물생산량과 비점오염물질의 흡수량은 가장 많았으나 관개 소요량이 적고 시비에 의하여 비점오염물질의 정화효과는 상대적으로 낮았다. 벼 생육단계별 비점오염물질정화량은 기계이앙재배의 경우 분얼기 > 결실기 > 신장기 순으로 높았으나, 무경운자연재배와 건답직파재배에서는 결실기 > 분얼기 > 신장기 순이었다. 벼 재배양식별 쌀수량은 기계이앙재배의 4,698 kg $ha^{-1}$와 비교하여 무경운자연재배는 13%, 건답직파재배는 15% 감수되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권12호
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• pp.1235-1247
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• 2013

본 연구에서는 충주댐($2750{\times}10^6m^3$) 및 조정지댐($30{\times}10^6m^3$)을 포함한 유역을 대상으로 미래 기후변화가 댐 저수량에 미치는 영향을 분석하기 위해 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 활용하였다. 3지점의 9개년(2002~2010)동안의 자료를 이용하여 검보정을 실시한 결과 유출량에 대해서는 Nash-Sutcliffe 모델 효율(NSE)이 0.73으로, 두 댐의 저수위에 대해서는 0.86으로 나타났다. 미래 기후변화 시나리오자료는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 GCMs (General Circulation Models) 중 HadCM3 모델의 SRES(Special Report on Emission Scenarios)에 의한 B1과 A2 시나리오를 구축하였다. 미래 월별 기온과 강수자료는 과거 30개년(1977~2006, baseline period) 자료는 편의보정(bias-correction) 기법을 이용하여 오차보정 후, Change Factor (CF) method를 이용하여 상세화 하였다. 미래 연평균 기온은 2040s (2031~2050)에 $0.9^{\circ}C$, 2080s (2071~2099)에는 $4.0^{\circ}C$까지 증가할 것으로 예측되었고, 연평균 강수량은 2040s에 9.6%, 2080s에 20.7% 증가하는 것으로 나타났다. 과거 대비 미래 증발산량은 15.3%까지 증가하고, 토양수분은 최대 2.8% 감소하였다. 과거 9개년 평균 댐 방류스케줄에 따른 미래 댐 연평균 유입량은 가을철을 제외한 대부분 기간에 최대 21.1%까지 증가하는 경향을 보였다. 미래 가을철 댐 유입의 감소로 인해 현재 방류 패턴으로는 연말까지 결국 저수량을 회복하지 못하는 것으로 나타났다. 미래 풍수년과 갈수년에는 댐 저수량의 시간적 변동이 더욱 불안정해지므로 각각 저수량의 상향 및 하향 조정에 주의를 기울여야 한다. 따라서 기후변화 적응을 위한 댐 방류 패턴 조절이 필요하다고 판단된다.

• 생태와환경
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• 제48권3호
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• pp.147-152
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• 2015

본 연구는 Kjeldahl 증류법을 이용하여 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 안정동위원소 분석법을 연구하였으며, 건조방법 및 시료 농도 범위에 따른 분석값의 변화에 대하여 고찰하였다. 표준시료를 다양한 농도 범위 (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, $10mgL^{-1}$)로 조제하여 질산성 및 암모니아성 질소 안정동위원소비 ($^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$)를 분석한 결과, $^{15}NH_4-N$는 $0.1{\sim}10mgL^{-1}$의 농도 범위에서 측정 가능하였으며 (${\pm}0.2$‰)$^{15}NO_3-N$는 $0.4{\sim}10mgL^{-1}$의 농도 범위에서 측정 가능하였다 (${\pm}0.3$‰). Kjedahl 증류법으로 얻어진 시료를 건조할 경우 오븐건조는 질소 안정동위원소비가 2.2‰의 큰 변화를 보이지만, 동결건조는 0.5‰의 작은 차이를 보이므로 동결건조방법이 적합하였다. 실증연구 일환으로 한강 수계 중권역의 한 지천에서 암모니아성 질소 ($NH_4-N$) 및 질산성 질소 ($NO_3-N$)의 안정동위원소비를 이용하여 질산염의 기원을 추적해 보았다. 지천이 흘러가는 방향을 중심으로 상류, 하수처리 방류장, 하류로 구분하고 각각의 $^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$ 안정동위원소비를 분석하였다. 상류에서 질산염의 $^{15}NO_3-N$, $^{15}NH_4-N$ 값이 가볍게 나타나지만 (2‰, 8‰), 특성이 다른 질소화합물의 방류수 (23‰, 14‰)가 유입되면서 하류 (21‰, 11‰)에 영향을 주는 것으로 여겨진다. 본 연구를 통하여 수행된 $^{15}NH_4-N$, $^{15}NO_3-N$ 안정동위원소비 분석법은 수생태계로 유입되는 다양한 질소 기원을 파악하여 효율적인 수질 관리를 위한 중요 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 다만 이와 같은 기법을 적용하기 위해서는 추후 유역 오염원의 대표값 (end member)의 조사를 통하여 지속적인 자료구축이 이루어져야 할 것이다.

• 생태와환경
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• 제49권4호
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• pp.354-374
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• 2016

본 연구는 2012년 5월부터 2015년 12월까지 북한강과 남한강의 유입부를 포함하는 팔당호의 5개 지점에서 시공간적 수질 변동성을 강우 수문학과 비교 고찰하였다. 조사기간 동안 기초 수질요인들의 변동은 계절적 영향이 컸다. 특히, 수온성층은 수심이 깊은 댐 부근에서 형성되었고, 연도에 따라 빈산소 장기화도 관찰되었다. 질소(N) 계열 영양염의 증가는 유량이 빈약할 때 나타났고, 이때 $NH_4$는 하수 처리수의 영향을 크게 받아 $NO_3$와 상반되는 경향을 나타내었다. 인(P)의 증가는 유량이 크거나 극심한 가뭄이 지속될 때이었고, P 영양염 결핍도 빈번하게 관찰되었다. Chl-a의 증감은 유량 변동과 역상관 관계를 보였고, 그 값이 높을 때 AGP 값은 낮았다. 팔당호의 수질 변동성은 유역으로부터 하수 처리수(총량: $472{\times}10^3m^3d^{-1}$)의 오염원을 기반으로 한 유입, 방류 및 취수의 패턴에서 직간접적 관련성과 그 영향을 찾을 수 있었다. 또한 수질의 시공간적 변동 과정에서 기상(장마, 태풍, 이상강우 및 폭염더위) 수문(유량과 수위)학적 인자는 펄스, 희석, 역류, 흡수, 농축 및 침전 등 형태로서 작용하였다. 하천형 저수지인 팔당호의 수질 변동은 매우 역동적이며, 국내 최대 상수원의 오염 수준을 경감하기 위한 실효 대책으로 기상 수문에 기초한 육수학적 조사연구와 P-free 하수 처리 정책 실현의 필요성을 제안한다.

• 한국습지학회지
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• 제21권2호
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• pp.163-172
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• 2019

본 연구는 토양유실량 산정을 위해 사용되는 USLE P factor 선정의 문제점 확인 및 개선방향 제시에 대한 연구이다. USLE P factor는 경작지를 어떻게 관리하여 사용하느냐에 따라 그 값이 달라지는 계수이다. 하지만 기존 연구들은 경작지 상황에 따른 선정이 아닌 유역의 경사도에 대한 P factor를 선정함에 따라 토양유실량이 과다 산정되는 경향이 있다. 뿐만 아니라 처음에 이 식은 제안한 Wishmeier와 Smith에 의해 정의된 다양한 조건들에 부합되지 않게 인자를 선정하고 있어 토양유실량 산정에 대한 정확성이 떨어지고 있다. 이에 환경부에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 표토관련고시를 제정하고 이에 따른 P factor를 선정하도록 제안하고 있다. 하지만 미국에서 제안된 조건을 그대로 국내 사정에 적용하도록 되어 있어 많은 문제점을 야기하고 있다. 이에 본 연구에서는 실제 토양유실이 심각하게 이루어지고 있는 유역(양구 해안면 유역, 홍천 내면 자운리 유역, 안동 임하면 반변천 상류유역)을 선정하여 경사장과 경사도를 측정하고 각 필지에 적용된 관리방법과 경운방법을 조사하여 각 조건들에 적용한 후 고시에 의거하여 제시된 조건을 통해 선정된 인자와의 비교를 통해 고시의 문제점을 확인하였고, 문헌연구를 통한 새로운 조건에 대입하여 새로운 인자들을 선정하였다. 연구 결과, 환경부에서 제시한 표토관련고시에 의거하여 선정된 P factor의 경우 대상 유역 3곳에서 0.8~1.0사이의 값을 제시하고 있었다. 하지만 처음 제안된 조건들을 대입하여 P factor를 선정해본 결과 각 경사도 및 경사장 조건에 부합하여 선정된 값은 고시를 통해 선정된 값과는 차이가 있음을 확인하였다. 이를 통해 국내 환경에 적합한 P factor를 선정하기 위한 조건을 개발하기 위한 연구가 지속적으로 이루어져야 한다고 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.875-889
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• 2021

본 연구는 용담댐 유역(904.4 km²)을 대상으로 준분포형 장기유출 모델인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)과 Terra MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)의 엽면적지수 위성자료를 활용하여 임상별로 수문에 미치는 영향을 비교 및 분석하였다. 수문 평가 기간은 2010년부터 2019년까지 10년으로 설정하였으며, 8일 간격의 MOD15A2 LAI (Leaf Area Index)자료, 토양수분 TDR (Time Domain Reflectometry) 관측소 3개소(GB, JC, CC), 증발산량 Flux Tower 1개소(DU)와 용담댐(YDD) 유입량 자료를 SWAT 모의결과와 비교하여 적용성을 검토하였다. 검·보정 결과, 침엽수, 활엽수, 혼효림 LAI의 R²는 각각 0.95, 0.89, 0.90이며, 토양수분 및 증발산량 관측소 R²는 각각 0.50 ~ 0.55, 0.51로 분석되었으며, 용담댐 유입량의 경우 R²의 경우 0.74, RMSE 2.75 mm/day, NSE 0.70, PBIAS 14.3 %로 분석되었다. 검·보정된 유역을 기반으로 하여 HRU에서 침엽수, 활엽수, 혼효림 수문분석 결과 총 연평균 증발산량은 침엽수 469.7 mm 이며, 활엽수는 501.0 mm, 혼효림의 경우 511.5 mm로 산정되었으며, 유출량은 침엽수 909.8 mm, 활엽수 860.6 mm, 혼효림 864.2 mm로 산정되었다. 연중 패턴이 비슷한 다른 수문과 다르게 여름과 가을에 엽면적지수가 높은 활엽수의 증발산량이 침엽수에 비해 높아 연평균 증발산량이 약 7% 높게 산정되었다. 또한, 유출량의 경우 지표유출 및 중간유출의 경우 활엽수가 각각 9%, 6% 높았으나, 침엽수의 기저유출이 77% 더 높은 것으로 산정됐다. 따라서, 총유출량이 침엽수 혼효림 활엽수 순으로 많은 것을 확인할 수 있었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제9권3호
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• pp.163-173
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• 2022

기후변화는 종의 생물계절 및 지리적 분포 변화에 많은 영향을 미치는 핵심 요인으로 생태 분야에서는 취약성 평가를 위해 생물의 생리적 특성과 가장 관련이 높은 생태기후지수 (BioClimatic predictor, 이하 BioClim)를 사용하고 있다. 그러나, Shared Socio-economic Pathways (SSPs) 시나리오에 대한 GCM별 미래 기간 기후평균값 이외에 BioClim 값들은 제공되지 않고 있다. 본 연구는 농촌진흥청에서 생산한 1 km 해상도의 SSPs 시나리오 상세화 자료를 이용하여 국내 여건에 적합한 BioClim 자료를 생산하고, 해당 자료를 기반으로 종 분포모형을 적용하여 주로 남부 및 경상북도, 강원도 및 습한 지역에서 생육 환경이 적합한 고로쇠나무의 기준년대 (1981 - 2010년) 및 미래년도 (2011 - 2100년)에 대해 30년 단위로 적합 서식지 분포를 예측했다. 전국자연환경조사자료를 통해 총 819개 지점에서 고로쇠나무 출현 자료를 수집했다. MaxEnt 모형의 성능을 높이기 위해 모형의 매개 변수 (LQH-1.5)를 최적화하고 상세화된 Biolicm 7개 지수와 지형지수 5개를 MaxEnt 모델에 적용했다. 국내 고로쇠나무 분포는 배수, 연 강수량 (Bio12), 경사가 크게 기여하는 것으로 나타났다. 적습하고 비옥한 토양을 선호하는 생육 특성이 반영된 결과로 기후 요인의 영향은 크지 않았다. 이에 따라 기준년도에 고로쇠나무의 높은 수준 적합 서식지는 우리나라 면적의 3.41%, 근미래 (2011 - 2040년) 및 먼미래 (2071 - 2100년)에서 SSP1-2.6은 0.01%, 0.02%를 차지하여 점차 감소하였으나, SSP5-8.5에서는 각각 0.01%, 0.72%로 오히려 기준년도 대비 근미래에는 감소되다가 먼미래로 갈수록 점차 증가하는 경향을 보였다. 본 연구는 기후변화에 보다 적응이 수월한 식생의 미래 분포 양상을 확인한 연구로 기후변화 적응 종이 미래 산림 복원 등에 활용 가능한 기초 연구로 의의가 있다.