• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.335-346
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• 2018

최근 ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) 등 첨단장비를 활용한 유량 및 하상측정, 각종 하천기본계획 수립 시 확보되는 횡단측정 자료, 식생 및 서식처 등 하천환경과 생태자료, 드론 등을 활용한 영상자료 등 방대한 하천 정보가 확보되고 있으며, 다기능보 등 다양한 하천구조물 및 친수구역이 증가하는 등 이전과 비교하여 괄목할만한 수준으로 정보의 양이 증가하고 있다. 이에 따라 다양한 하천정보를 체계적으로 저장, 관리, 공유하기 위하여 표준화된 데이터 모델의 수립이 필요하다. 하천 정보의 경우 하천 시설물, 하천 단면측량 자료, 하천 시계열 측정 자료 등이 특정 하천을 중심으로 관리되는 반면, 기존 데이터 모델 연구에서는 특정 주제도에 기반하여 하천 정보가 레이어 형식으로 제공되어 상호 연계되지 않아 하천 정보의 효율적 관리측면에서 적합하지 않았다. 또한 신규 정보를 추가 시 기존 데이터 모델의 과다한 수정이 필요하고, 기존의 데이터 모델의 경우 표준화되지 않아 활용성이 매우 낮고, 유역중심으로 구성되어 특정 조건에 해당되는 하천 정보 검색이 어려운 단점이 존재하였다. 본 연구에서는 기존의 주제도 및 레이어 형식으로 구성되어 있던 데이터 모델 형식에서 벗어나 하천흐름선을 기준으로 데이터모델을 구축하는 방안을 제시하였으며, 하천흐름선과 하천 시설물, 단면 측량 자료, 계측 자료를 순차적으로 수용하고, 최근 신규로 생성되고 있는 다차원 하천 정보의 추가 시 기존 데이터 모델의 형식을 수정하지 않고 유연하게 대응할 수 있는 관계형 데이터 모델을 구상하였다. 또한, 하천과 유역의 논리적 저장방안 고려하여 한 개의 하천을 다수의 세그먼트로 구분하여 코드(Reach Code)를 부여하는 방안을 제시하였으며, 구상한 데이터모델을 통하여 국가하천과 지방하천 등 유역의 다양성을 포함하는 한강권역의 섬강유역을 시범하천으로 구축하였다.

• 한국환경생태학회지
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• 제29권3호
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• pp.353-367
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• 2015

본 연구에서는 을숙도 큰고니 서식지의 생태계 건강성 유지방안을 마련하기 위하여 시스템 사고를 통해 큰고니 서식환경 변화 현상에 대한 피드백 구조를 분석하였다. 을숙도 내 큰고니와 기타 수조류의 개체수에 대한 인과지도를 통해 을숙도 큰고니 개체수는 휴식환경 및 먹이환경 변화와 관계가 있음을 확인하였다. 큰고니의 휴식환경 인과지도에서는 탐조 및 탐방활동, 수위, 소음에 의한 휴식환경 변화가 큰고니 개체수에 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 큰고니의 먹이환경 인과지도를 통해 담수의 면적, 수면동결, 을숙도 염분, 새섬매자기 밀도에 의한 먹이환경 변화가 큰고니 개체수에 영향을 미치는 것으로 확인 하였다. 마지막으로 통합인과지도를 통해 낙동강하굿둑 방류량과 건설행위가 큰고니의 휴식환경과 먹이환경에 영향을 미치는 변수임을 파악하였으며 큰고니 서식환경 관리를 위한 전략지점으로 선정하여 관리방안을 제시하였다. 연구의 결과는 장기적 관점에서 을숙도의 생태계 건강성을 유지를 위한 관리방안마련에 기여할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권10호
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• pp.809-821
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• 2016

연구범위는 경남의 지방하천 671개소(총연장 3,741 km)이며, 연구내용을 간략히 요약하면 다음과 같다. 하천횡단구조물의 총수는 7,730개소로 조사되었으며, 하천연장 1 km 당 구조물이 평균 2.1개소씩 설치되어 있는 것으로 나타났다. 농업용수보가 4,006 (51.82%)개소였으며, 하상 유지시설(낙차공)은 3,670 (47.48%)개소였고 및 나머지(하상도로 등)는 54 (0.70%)개소로 조사되었다. 상하류에 큰 영향을 미치는 높이 1.0 m 이상은 3,897 (51%)개소, 영향이 비교적 미미한 높이 0.5 m 이하는 1,109 (14%)개소로 분석되었다. 어도는 153 (23%)개 하천에 640 (8%) 개소에 설치되어 있는 것으로 파악되었다. 하천횡단구조물이 치수적 측면에서 홍수시 수위상승을 초래하고 생태환경적 측면에서는 생태통로를 단절시키는 등 여러 문제점을 초래하고 있었다. 따라서, 도출된 문제점을 기초로 하천횡단구조물에 대한 공학적인 몇 가지 대책을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.33-42
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• 2022

본 연구에서는 3차원 상용 수치모형 Flow-3D를 활용하여 상류 수위(유입유량) 변동, 격벽의 간격(pool의 길이) 변화, 잠공 유무 등에 따른 아이스 하버 어도 내 흐름 양상을 분석하였다. 수치모의 결과의 적합성을 입증하기 위해 경안천 대곡교 하류에 설치된 실제 어도에서 3차원 초음파 유속계를 사용하여 어도 출구부 단면 유속과 유량을 관측하였다. Flow-3D 모형에는 난류 모듈로 4가지를 선택할 수 있는데, 관측 자료로 검증 결과 RNG 모형이 아이스하버 어도 내 흐름 특성을 가장 잘 재현하였다. 하천의 유량 전량이 어도로만 유입되어 흐른다는 조건에서 수위 변화에 따른 어도 내 유속구조를 모의해 보았다. 그 결과 최저수위에서는 잠입류와 표면류가 혼재하여 발생하였는데, 최저수위에서 약 10 cm 이상만 수위가 상승하여도 모든 pool에서 잠입류가 사라지고 오직 표면류만 발생하였다. 예상과 달리 수위가 조금 상승해도 흐름이 꽤 단순하게 표면류 위주로 발생하였다. 격벽간 간격을 늘려주면 수위가 상승하더라도 잠입류와 표면류가 혼재되어 나타나는 현상이 지속되었다. 그리고 격벽 하단에 잠공이 있는 경우가 없는 경우에 비해 잠입류가 여러 pool에서 생성되는 경향을 보였다. 보다 적극적인 어도 사후 관리로 잠공 폐색을 막아 어도 내 다양한 흐름이 생성될 수 있도록 유도하는 것이 필요해 보인다.

• 환경생물
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• 제30권1호
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• pp.15-25
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• 2012

강 상류에 설치된 대형 댐에 의해 연속성을 차단함으로써 유수역에서 정수역으로 변화된 금강 상류에 위치한 용담호를 선정하여 서식하는 어류상 및 어류의 군집 특성을 알아보기 위하여 2009년 4월부터 11월까지 조사를 실시하였다. 채집된 어류는 강 상류의 자연성을 잘 유지하고 있는 원서식지(St. 1)에서 8과 15종이며 고유어종은 11종이었고, 댐호로 인해 수환경 변화에 영향을 받을 것으로 생각되는 용담댐 직하류 수역(St. 3)에서 10과 24종이며 한국 고유종은 11종이 출현하였다. 반면 댐호로 인해 유수역에서 정수역으로 수환경이 변화된 용담호 내(St. 2)에서 7과 20종이며 한국고유종은 6종이 출현하였다. 금강 상류수역에 건설된 용담댐으로 인해 댐호에는 기존에 금강 상류수역의 대표적인 서식어류인 칼납자루, 감돌고기, 쉬리, 꾸구리 등과 같은 유수역에 서식하는 어류는 사라졌으며, 붕어, 끄리, 치리, 피라미, 블루길과 같이 정수역에 서식하는 어류들이 급격히 증가하는 경향이었다. 충식성 어류의 상대적 풍부도는 St. 1에서 66.7%인데 반하여 St. 2에서는 40.0%로 차이를 보였고, St. 3에서 중간 형태로 54.2%이었다. 우리나라의 생물자원인 고유어종의 보존뿐만 아니라 수생태계의 건강성 유지를 위해서는 강 상류에 대형댐과 같이 대규모의 상류 서식지를 변화시킬 수 있는 인공 시설물의 축조는 최소화하는 것이 바람직 할 것이며, 불가피한 경우는 건설시 보전대책 수립이 필요하다.

• 한국환경생태학회지
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• 제30권5호
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• pp.874-887
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• 2016

왕피천에 출현하는 어류상 및 어류군집의 특성을 파악하고자 2015년 4월부터 10월까지 조사하였다. 본 조사에서 확인된 종은 모두 15과 40종이었으며, 개체수 우점종은 Zacco koreanus(31.3%) 이었고, 아우점종은 Rhynchocypris oxycephalus(14.7%) 이었다. 생체량 우점종은 Z. koreanus(29.2%) 이었고, 아우점종은 Coreoperca herzi(8.6%) 이었다. 한국고유종은 Squalidus multimaculatus 등 9종(22.5%) 이었고, 멸종위기종은 Lethenteron reissneri와 Cottus koreanus 이었다. 양식용으로 국외에서 도입된 Oncorhynchus mykiss 1종이 확인되었다. 이전 연구보고 이후 본 조사에서 처음 출현이 확인된 종은 L. reissneri, S. gracilis majimae, Pseudobagrus fulvidraco, O. mykiss, Chelon haematocheilus, Siniperca scherzeri, Acanthogobius lactipes, Luciogobius guttatus 및 Channa argus 등 9종이었다. 서식이 확인된 Rhodeus ocellatus, S. gracilis majimae, Hemibarbus longirostris, Pseudogobio esocinus, Microphysogobio yaluensis, Hemiculter eigenmanni 및 Cobitis hankugensis 등 7종은 국내 다른 수계에서 이입된 것으로 추정된다. 주요 회유종인 Tribolodon hakonensis, O. keta 및 Plecoglossus altivelis을 대상으로 서식특성을 분석한 결과, O. keta는 St. 11, T. hakonensis는 St. 7, 10 및 11 등 주로 하류에서 확인되었으나 P. altivelis은 St. 3~St. 11까지 넓게 분포하였다. 한편 조사 지점에 따라 동일한 시기에 P. altivelis의 평균체장 차이를 비교한 결과, 중 상류(St. 3과 St. 5)에서 채집한 개체들의 체장은 $125.8{\pm}34.2mm$로 중 하류(St. 8과 St. 11)에서 채집된 개체의 $80.2{\pm}16.6mm$성장이 양호하였다. 이는 보와 같은 인공구조물에 의한 결과로, P. altivelis의 자유로운 이동 및 자원관리를 위하여 적절한 형태의 어도가 필요하였다.

• 환경생물
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• 제38권4호
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• pp.634-649
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• 2020

최근, 우리나라에서는 하천에 중소형 보(Weir) 및 각종 구조물(어도) 건설이 건설되면서 수생태계의 단절 및 훼손이 보고되고 있고, 이들은 수생태계 건강도에 직접적으로 영향을 주면서 수생태계의 종적 연결성 평가가 중요한 이슈가 되었다. 본 연구에서는 수생태 건강성 확보를 위한 일환으로 수생태계 종적 연결성 평가를 위한 국내외 연구 현황, 선진국의 어류 기반 종적 연속성 평가모델 개발 및 현장 적용성에 대한 분석을 실시하였다. 이를 위해, 우리나라에서 하천의 종적 연결성 현황 및 구조적 문제점, 어류 모니터링 기법 및 현황, 종적 측면의 어류 이동성 단절 및 종 다양성 영향에 대한 현황분석을 하였다. 또한, 물리적 서식지 적합도 평가, 환경생태유량 평가 및 어류 서식처 모의를 위한 생태-수리모델링의 기술적 한계 등에 대한 연구 현황을 분석하였다. 또한, 어류 유영력 기반 이동성 분석 및 행위자 기반(ABM) 어류행동예측 프로그램개발에 대한 현재 기술의 한계성도 제시하였다. 전 세계에서 적용된 하천 종적 연결성 평가모델 및 기법(프로토콜)에 대해 문헌, 자료 및 다양한 모델을 종합적으로 검토한 결과에 따르면, 첫째, 하천 구조물과 어류 유영속도, 점프력 등의 지표 기반 평가기법, 둘째, 직접 현장 어류조사 및 모니터링 기법, 셋째, 하천지형학적 접근방식 평가 기법 및 구조물 기반 DB 구축기법 및 넷째, 하천 연계성 지수 평가법 등으로 분석되었다. 종적 연결성 평가모델의 조사방법론 및 적용성 평가 결과에 따르면, 유럽권의 ICE 모델(Information sur la Continuite Ecologique)과 ICF 모델(Index de Connectivitat Fluvial)을 우리나라에 수정보완하여 적용할 경우 적절할 것으로 평가되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권12호
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• pp.1065-1075
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• 2015

하구둑과 같은 구조물이 설치된 하구역에서는 상류로부터 내려온 하천수와 외해의 조석, 수문의 운영에 따라 복잡한 유출특성을 가지게 되며, 하나의 하구역에 2개 이상의 유역출구가 존재하는 경우 더욱 복잡한 형태의 홍수유출특성을 나타낸다. 이러한 사례로 현재 개발계획이 수립중인 새만금 지역을 들 수 있다. 새만금 지역의 경우 만경강과 동진강 유역에서 하천수가 유입되고 방조제에서는 배수갑문을 통해 하천수를 방류하고 해수유입을 차단한다. 두 하천이 만나는 새만금호 내에는 분리하는 용지가 들어서게 되며, 두 수계의 유출량을 연결수로를 통해 교환할 수 있도록 계획되고 있다. 이러한 연결수로는 평소에는 주운의 역할을 하지만 홍수시에는 두 수계간의 홍수를 소통시켜 홍수를 분담하는 기능을 하게 된다. 따라서 하구역 내의 치수적 안전성 확보를 위해서는 연결수로에 대한 홍수분담능력을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 연결수로의 통수능에 따른 홍수위 저감효과를 수치해석을 통해 분석하였다. 해석에는 Delft3D를 활용하였으며 해석기간은 배수갑문의 방류가 어려워 최대홍수위가 발생되는 소조기로 설정하였다. 새만금종합개발계획상의 토지이용계획에서는 3개의 연결수로가 계획되어 있으나 연결수로에 의한 홍수위저감효과를 검토하기 위해 해석을 단순화하여 가장 폭이 넓은 수로 1개만 운영되도록 설정하였다. 연결수로의 폭은 동일하게 하고 하상고를 EL.-15m~EL.-3m까지 2m 단위로 변화시켜 다양한 통수능 조건에서의 홍수저감효과를 검토하였다. 수치해석 결과 연결수로의 통수능이 감소하면 두 수계간의 수위차가 증가하면서 배수갑문지점에서의 최대수위도 증가하며, 동일한 수위차라 하더라도 통수단면적에 따라 유속의 영향으로 홍수위 저감효과도 변화한다는 것을 확인하였다. 또한, 통수단면적이 증가하더라도 홍수위 저감효과가 발생하지 않게 되는 통수단면적도 분석하여 제시하였다. 본 연구결과는 향후 연결수로 설계시 기초자료로 활용될 수 있으며, 준설로 인한 공사비를 최소화하면서 홍수위 저감효과는 극대화할 수 있는 최적 연결수로를 설계할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.88-89
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• 2013

A variety of influenza A viruses from animal hosts are continuously prevalent throughout the world which cause human epidemics resulting millions of human infections and enormous industrial and economic damages. Thus, early diagnosis of such pathogen is of paramount importance for biomedical examination and public healthcare screening. To approach this issue, here we propose a fully integrated Rotary genetic analysis system, called Rotary Genetic Analyzer, for on-site detection of influenza A viruses with high speed. The Rotary Genetic Analyzer is made up of four parts including a disposable microchip, a servo motor for precise and high rate spinning of the chip, thermal blocks for temperature control, and a miniaturized optical fluorescence detector as shown Fig. 1. A thermal block made from duralumin is integrated with a film heater at the bottom and a resistance temperature detector (RTD) in the middle. For the efficient performance of RT-PCR, three thermal blocks are placed on the Rotary stage and the temperature of each block is corresponded to the thermal cycling, namely $95^{\circ}C$ (denature), $58^{\circ}C$ (annealing), and $72^{\circ}C$ (extension). Rotary RT-PCR was performed to amplify the target gene which was monitored by an optical fluorescent detector above the extension block. A disposable microdevice (10 cm diameter) consists of a solid-phase extraction based sample pretreatment unit, bead chamber, and 4 ${\mu}L$ of the PCR chamber as shown Fig. 2. The microchip is fabricated using a patterned polycarbonate (PC) sheet with 1 mm thickness and a PC film with 130 ${\mu}m$ thickness, which layers are thermally bonded at $138^{\circ}C$ using acetone vapour. Silicatreated microglass beads with 150~212 ${\mu}L$ diameter are introduced into the sample pretreatment chambers and held in place by weir structure for construction of solid-phase extraction system. Fig. 3 shows strobed images of sequential loading of three samples. Three samples were loaded into the reservoir simultaneously (Fig. 3A), then the influenza A H3N2 viral RNA sample was loaded at 5000 RPM for 10 sec (Fig. 3B). Washing buffer was followed at 5000 RPM for 5 min (Fig. 3C), and angular frequency was decreased to 100 RPM for siphon priming of PCR cocktail to the channel as shown in Figure 3D. Finally the PCR cocktail was loaded to the bead chamber at 2000 RPM for 10 sec, and then RPM was increased up to 5000 RPM for 1 min to obtain the as much as PCR cocktail containing the RNA template (Fig. 3E). In this system, the wastes from RNA samples and washing buffer were transported to the waste chamber, which is fully filled to the chamber with precise optimization. Then, the PCR cocktail was able to transport to the PCR chamber. Fig. 3F shows the final image of the sample pretreatment. PCR cocktail containing RNA template is successfully isolated from waste. To detect the influenza A H3N2 virus, the purified RNA with PCR cocktail in the PCR chamber was amplified by using performed the RNA capture on the proposed microdevice. The fluorescence images were described in Figure 4A at the 0, 40 cycles. The fluorescence signal (40 cycle) was drastically increased confirming the influenza A H3N2 virus. The real-time profiles were successfully obtained using the optical fluorescence detector as shown in Figure 4B. The Rotary PCR and off-chip PCR were compared with same amount of influenza A H3N2 virus. The Ct value of Rotary PCR was smaller than the off-chip PCR without contamination. The whole process of the sample pretreatment and RT-PCR could be accomplished in 30 min on the fully integrated Rotary Genetic Analyzer system. We have demonstrated a fully integrated and portable Rotary Genetic Analyzer for detection of the gene expression of influenza A virus, which has 'Sample-in-answer-out' capability including sample pretreatment, rotary amplification, and optical detection. Target gene amplification was real-time monitored using the integrated Rotary Genetic Analyzer system.