• 생태와환경
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• 제56권2호
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• pp.127-139
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• 2023

대청호는 유역에 있는 비점오염원으로부터 유입되는 오염물질로 인해 남조류 과다증식에 기인한 녹조가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 녹조 관리 대책 중 하나로 인공습지를 설치하여 호소에 유입되는 오염물질을 저감하고 있다. 본 연구에서는 비점오염원의 관리방법으로 인공습지의 적용 가능성을 평가하기 위해 대청호 상류에 설치된 서화천 생태습지를 대상으로 2014년부터 2020년까지 유입수 및 유출수의 BOD, COD, SS, T-N, T-P 등 오염물질 농도를 분석하였다. 분석 결과 대체적으로 인공습지에서의 처리를 통해 오염물질의 농도가 감소하는 것이 확인되었으며, 특히, 유기물질보다 질소, 인과 같은 영양염류에 있어 높은 처리효율이 확인되었다. 유입수의 오염물질 농도에 따른 처리효율을 구간을 나누어 분석한 결과 대체적으로 고농도에서 처리효율이 높은 경향을 나타내었다. 설치 및 운영 경과에 따른 연도별 인공습지 처리효율을 분석한 결과, T-P에서 큰 변화가 확인되었다. 이는 인공습지 조성 초기에는 식생의 성장에 따라 높은 처리효율을 보였지만, 식생이 안정화되고 습지 퇴적층이 포화됨에 따라 처리효율이 점진적으로 감소한 결과로 판단된다. 본 연구의 결과는 초기 강우 등 높은 농도의 오염물질 유입 및 주기적인 퇴적토 준설 등의 관리가 이루어진다면 인공습지가 유역면적이 넓고, 비점오염원의 영향을 크게 받는 댐 저수지의 부영양화 억제에 유용한 수단이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권2호
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• pp.91-101
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• 2023

본 연구에서는 담수를 대상으로 녹조의 발생을 모니터링하기 위해 내륙에 위치한 백제보와 남양호의 초분광영상을 이용하여 클로로필-a (Chl-a)의 농도를 추정하였다. 각 유역의 초분광이미지는 2016년부터 2017년까지 백재보에서 항공기로, 2020년부터 2021년까지 남양호에서 드론으로 촬영하였다. 이후, 순열 특성 중요도를 이용하여 Chl-a 농도와 관련성이 높은 30개의 반사 대역을 선택하였으며, 백제보는 400-530, 620-680, 710-730, 760-790 nm, 남양호는 400-430, 655-680, 740-800 nm 구간의 반사도가 선택되었다. 선택된 반사율을 입력자료로 하는 인공 신경망 기반의 Chl-a 산정 모델을 개발하였으며 모형의 성능은 결정계수(R²), 평균제곱근오차(RMSE), 평균절대오차(MAE)로 평가하였다. 유역별 산정모델의 성능은 각각 R²: 0.63, 0.82, RMSE: 9.67, 6.99, MAE: 11.25, 8.48로 나타났다. 본 연구에서 개발된 Chl-a 모델은 향후 담수호 녹조의 최적 관리를 위한 기초 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.543-551
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• 2023

기후변화 영향으로 이상고수온, 태풍, 홍수, 가뭄 등 재난 및 안전 관리기술은 지속적으로 고도화를 요구받고 있으며, 특히 해수면 온도는 한반도 주변에서 발생되는 여름철 적조 발생과 동해안 냉수대 출현, 소멸 등에 영향을 신속하게 분석할 수 있는 중요한 인자이다. 따라서, 본 연구에서는 해수면 온도 자료를 해양 이상현상 및 연구에 적극 활용되기 위해 통계적 방법과 딥러닝 알고리즘을 적용하여 예측성능을 평가하였다. 예측에 사용된 해수면 수온자료는 흑산도 조위관측소의 2018년부터 2022년까지 자료이며, 기존 통계적 ARIMA 방법과 Long Short-Term Memory(LSTM), Gated Recurrent Unit(GRU)을 사용하였고, LSTM의 성능을 더욱 향상할 수 있는 Sequence-to-Sequence(s2s) 구조에 Attention 기법을 추가한 Attention Long Short-Term Memory (LSTM)기법을 사용하여 예측 성능 평가를 진행하였다. 평가 결과 Attention LSTM 모델이 타 모델과 비교하여 더 좋은 성능을 보였으며, Hyper parameter 튜닝을 통해 해수면 수온 성능을 개선할 수 있었다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.27-33
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• 2023

최근 기후변화로 인한 물 부족 현상이 발생하고 있으며 저수지의 녹조 발생으로 농업용수의 물 관리 필요성이 증대되고 있다. 기존의 녹조 방지는 많은 사람이 현장에 투입돼 운영되고 보트를 통한 이동으로 최적의 살포 시간을 놓치고 있다. 이를 해결하기 위해서는 오염을 사전에 차단하고 시간 내 이동하여 균일하게 복합 미생물을 균일하게 살포하는 기술이 필요하다. 방제 드론은 농약 살포에 활용되고 있으며 방제 드론을 활용하여 녹조 방지 업무에 적용이 가능하다. 본 논문에서는 해양 방제 시스템 구축을 위한 기초연구로 저수지 환경 적용을 위해 수행되었으며, 그 결과물의 하나로 방제 드론에 사용 가능한 핵심기술인 드론 전용 노즐의 특성을 산출하였다. 특히, 기존의 농업용 방제 드론이 제시된 살포 간격 내에서 농도가 불균일하다는 단점이 있음을 파악하였고, 이를 보완하기 위해 노즐 위치선정 및 노즐 살포 균일도를 산출하였다. 실험 결과를 바탕으로 저수지 환경의 녹조 감시 시스템 구축의 핵심 알고리즘을 개발하고 추후 해양 방제 업무 적용에 활용이 가능하도록 정밀 방제 기술을 제안한다.

• 환경생물
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• 제41권3호
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• pp.273-282
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• 2023

서양금혼초의 원산지는 유럽 또는 유라시아 원산으로 국화과의 여러해살이풀이다. 우리나라에는 1992년에 처음 확인되었고 주로 제주도에 많이 발생되다가 점차 내륙으로 확산되고 있다. 로제트 형태로 월동하다가 5~6월에 노란색 꽃을 피운다. 서양금혼초는 종자와 뿌리줄기로 번식한다. 종자의 발아적온은 15/20℃(주/야)이고, 뿌리줄기는 토심 2~3 cm 깊이에 새로운 개체를 형성한다. 서양 금혼초의 뿌리에서는 다른 식물의 발생을 억제하는 타감 물질이 분비된다. 일부 샐러드나 목초 대체식물로 이용되나 제한적이다. 그러나 서양금혼초가 함유하고 있는 암피실린(ampicillin)에 대한 폭넓은 연구가 진행되어 항암, 항염증 등에 효과가 인정되고 있다. 서양금혼초를 경종적 그리고 물리적으로 관리할 수 있는 방법은 제한적이다. 과수원에서는 oxyfluorfen, dichlobenil과 같은 토양처리제나 glufosinate-ammonium, glyphosate와 같은 비선택성 경엽처리제가 사용된다. 생물학적 방제인자에 대해서는 알려지지 않고 있다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제15권4호
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• pp.158-165
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• 2010

식물플랑크톤 군집은 그 해역의 환경특성을 잘 설명해 줄 수 있는 인자 중의 하나이다. 본 연구에서는 양식장 해역의 수질환경과 식물플랑크톤 군집의 년간 변동을 파악하고, 이를 기초로 해역별 환경 특성을 파악하고자 하였다. 2009년 1월에서 12월까지 매월 통영연안인 원문만, 한산만, 미륵도, 욕지도, 사량도 및 도산 평림해역의 30개 정점에서 식물플랑크톤 종조성과 수온, 염분, 영양염 및 chlorophyll a를 조사하였다. 수질환경 중 용존무기질소는 1, 2월과 12월, 용존무기인은 1, 2월, chl-a는 7월~10월이 가장 높았다. 식물플랑크톤 군집은 Chaetoceros spp.와 미동정된 소형 편모조류는 연중 우점하였고, 여름인 6~10월은 Pseudo-nitzschia spp., Dictyocha spp., Nitzschia longissima가 우점종으로 출현하였으며 그 밖의 계절은 Skeletonema costatum, Thalassiosira spp., Eucamphia zodiacus, Akashiwo sanguinea, Gymnodinium spp., Asterionella japonicus가 우점 출현하였다. 정점별로는 한산만, 사량도 북동쪽에서 외편모조 적조가 3회 발생하였으며, chl-a는 한산만에서 가장 높게 나타났다. 종다양성 지수는 원문만, 한산만과 도산평림해역에서 낮게 나타났고, 규조류와 외편모조류의 비율은 미륙도 서측해역에서 높았다. 우점식물플랑크톤의 출현은 각 해역의 시 공간적 특성을 나타내었으며, 최근 수온상승과 강우에 의한 식물플랑크톤 군집 변동도 예측되었다.

• 환경생물
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• 제42권1호
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• pp.127-134
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• 2024

2022년 11월 전남 해남 송지해변에서 녹조류의 대량발생이 일어났다. 해변에서는 악취가 발생하였고, 녹조류가 녹색의 두꺼운 매트처럼 해변을 넓게 덮고 있었다. 종동정 결과는 범세계분포종인 녹조류 참깃털말로 나타났다. 참깃털말의 대량발생이 일어난 송지해변과 인근 지역의 해수 중 영양염 농도를 비교한 결과, 용존무기질소와 용존무기인 농도는 각각 1.067 및 0.461 mg L^-1로 남서해안 평균 영양염에 비해 6배 및 19배 높게 나타났다. 이 연구에서는 국내에서 처음으로 나타난 참깃털말의 대량발생 양상에 대하여 보고하였으며, 이는 해수 중 영양염 농도와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 따라서 참깃털말 등의 녹조류 대량발생을 제어하기 위해서는 연안으로 유입되는 육상의 영양염 농도에 대한 관리가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제26권3호
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• pp.245-253
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• 2024

남조류의 대량 발생은 담수 생태계에서 수체 내 산소 고갈, 악취 및 독성물질 분비로 인하여 수생태계 및 정수공급체계에 악영향을 미친다. 이러한 녹조현상은 낙동강 보 건설 이후 조류의 수체 내 체류시간 증가와 더불어 기후변화로 인한 지표면 기온 상승으로 인하여 강도와 빈도가 증가할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 예상되는 녹조현상의 증가에 대응하기 위하여 조류경보 발령 이전에 선제적 대응을 위한 수문-기상인자 조류 예보체계를 제시하였다. 다연상관 분석을 통하여 조류예측 단계에 따른 기온 및 유량의 선행 영향기간을 탐색하였다. 머신러닝 기법인 의사결정나무 분류를 통하여 선행 기간의 기온 및 유량에 따른 조류예측 단계 분류모델을 도출하였고, 분류모델 결과를 기반으로 수문-기상인자 조류 예보체계를 도출하였다. 제시한 수문-기상인자 조류 예보체계는 녹조현상 발생 이전의 선제적 대응을 위한 기초 연구로써 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• ALGAE
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• 제32권2호
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• pp.101-130
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• 2017

The ichthyotoxic Cochlodinium polykrikoides red tides have caused great economic losses in the aquaculture industry in the waters of Korea and other countries. Predicting outbreak of C. polykrikoides red tides 1-2 weeks in advance is a critical step in minimizing losses. In the South Sea of Korea, large C. polykrikoides red tide patches have often been recorded offshore and transported to nearshore waters. To explore the processes of offshore C. polykrikoides red tides, temporal variations in 3-dimensional (3-D) distributions of red tide organisms and environmental parameters were investigated by analyzing 4,432 water samples collected from 2-5 depths of 60 stations in the South Sea, Korea 16 times from May to Nov, 2014. In the study area, the vegetative cells of C. polykrikoides were found as early as May 7, but C. polykrikoides red tide patches were observed from Aug 21 until Oct 9. Cochlodinium red tides occurred in both inner and outer stations. Prior to the occurrence of large C. polykrikoides red tides, the phototrophic dinoflagellates Prorocentrum donghaiense (Jun 12 to Jul 11), Ceratium furca (Jul 11 to Aug 21), and Alexandrium fraterculus (Aug 21) formed red tides in sequence, and diatom red tides formed 2-3 times without a certain distinct pattern. The temperature for the optimal growth of these four red tide dinoflagellates is known to be similar. Thus, the sequence of the maximum growth rates of P. donghaiense > C. furca > A. fraterculus > C. polykrikoides may be partially responsible for this sequence of red tides in the inner stations following high nutrients input in the surface waters because of heavy rains. Furthermore, Cochlodinium red tides formed and persisted at the outer stations when $NO_3$ concentrations of the surface waters were < $2{\mu}M$ and thermocline depths were >20 m with the retreat of deep cold waters, and the abundance of the competing red-tide species was relatively low. The sequence of the maximum swimming speeds and thus potential reachable depths of C. polykrikoides > A. fraterculus > C. furca > P. donghaiense may be responsible for the large C. polykrikoides red tides after the small blooms of the other dinoflagellates. Thus, C. polykrikoides is likely to outgrow over the competitors at the outer stations by descending to depths >20 m and taking nutrients up from deep cold waters. Thus, to predict the process of Cochlodinium red tides in the study area, temporal variations in 3-D distributions of red tide organisms and environmental parameters showing major nutrient sources, formation and depth of thermoclines, intrusion and retreat of deep cold waters, and the abundance of competing red tide species should be well understood.

• 미생물학회지
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• 제49권1호
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• pp.30-37
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• 2013

본 연구에서는 태화강 하류에서 조수 및 조사 지점에 따른 태화강 수질 특성을 알아보고, 겨울 조류 발생에 영향을 주는 환경요인을 분석하고자 하였다. 2010년 5월에서 2011년 1월까지 태화강 하류의 신삼호교, 구삼호교, 명정천, 태화교, 명촌교 등 5개 지점에서, 사리의 만조와 간조에 시료를 채취하였다. 염분도, 용존산소(DO), 생물학적 산소 요구량(BOD), 화학적 산소 요구량(COD), 엽록소 a(Chl a), 여러 영양염류 등의 환경변수를 측정하였다. 염분도는 하류 방향으로 갈수록 증가하였으며, Chl a의 지점별 평균값은 만조 $10-26mg/m^3$, 간조 $11-53mg/m^3$였다. 특히 태화교의 경우 11월 21일-12월 22일에 Chl a 농도가 $138-296mg/m^3$로 급격히 증가하였으며, Cryptophyceae의 Rhodomonas lacustris가 우점하는 식물플랑크톤이었다. 태화교에서 Chl a 농도는 염분도, BOD, DO, COD, pH, T-N와 양의 상관관계, 수온, 기온, $NO_3{^-}$-N과는 음의 상관관계가 있었다. 반면 명촌교의 경우 Chl a 농도는 8월 25일에 $55mg/m^3$로 최고값을 보였으며, Chl a 농도는 $NH_3$-N, T-N, $PO_4{^{3-}}$-P, T-P, 일반세균과 양의 상관관계를 나타내었다. 연구의 결과는 태화강 하류에서 조사 지점에 따른 수질의 변동폭이 매우 크며, 조류 발생의 양상도 태화교와 명촌교 사이에 차이가 있음을 보여준다.