본 연구의 목적은 상하수도 시설을 중심으로 한 물 인프라의 지속가능성을 평가하는 지수들을 활용하여 경제, 사회, 환경적 측면에서의 지속가능성을 평가하고 지속가능성 확보 필요성을 제고하기 위함이다. 경제, 사회, 환경적 지수 중 중요하게 고려해야할 세부지수들을 파악하고, 전국 지자체를 유형화하여 집단 간 특성을 비교분석하였다. 세부 지수의 가중치 산출은 주성분 분석을 활용하였으며, 지자체를 유형화하는 과정에는 K-평균 군집분석을 시행하였다. 가중치 분석 결과, 전체 12개의 지수 중 재정자립도, 자본수입비율, 보조금비율, 서비스보급률, 노후화율, 수생태건강성, 하천수질이 지속가능성을 평가하기 위한 주요한 변수로 분석되었으며, 특히, 경제부문 지수의 영향력이 가장 높은 것으로 나타났다. 다음으로는 군집분석 결과를 통해 지자체를 크게 두 가지 유형으로 분류하였고, 각 유형 별 특징을 살펴보았다. 먼저 경제부문의 지속가능성이 우수한 집단에서는 환경부문에 대한 개선이 필요한 것으로 나타났지만, 대체로 지속가능성 상태가 우수한 것으로 나타났다. 환경부문이 우수한 집단에서는 지속가능성 상태가 열악한 지자체가 많이 포함되어 있으며, 특히, 경제부문 상태를 향상시키기 위한 집중적인 노력이 필요한 것으로 보인다.
환경시료은행은 환경질(environmental quality)의 시공간적 변화를 모니터링 하는 역할 뿐 아니라 시료 자체를 장기 보존함으로써 후세에 과거의 환경을 직접적으로 검증할 수 있는 기회를 부여하는 기능을 가지고 있다. 이를 위해서 다양한 생태계의 환경을 대표할 수 있는 선정된 시료를 엄격하게 규정된 채취방법에 따라 채취하여 성분변화가 일어나지 않는 초저온상태에서 장기간 보관함으로써 미래 시점에서 회고적 분석(retrospective analysis)을 수행할 수 있는 시설이 요구된다. 선진국에서는 이미 30여 년 전부터 환경정책의 실효성을 입증하거나 시대별 환경배경농도의 변화를 모니터링 하기 위해 다양한 환경시료를 저장해 오고 있다. 우리나라에서 2009년 자동화된 초저온 저장시설을 갖춘 국가환경시료은행이 국립환경과학원의 연구진에 의해 설립되었다. 이를 계기로 선진국의 시료은행 운영 경험을 발전시켜 단시간 내에 정상궤도에 안착시키려는 노력을 경주하고 있다. 아울러 그간 선진국의 운영 사례를 분석하고 이를 토대로 작성된 표준운영절차(SOP)에 따라 시험연구를 진행하고 있다. 이러한 과정에서 도출된 문제점을 분석하고 개선함으로 환경을 대표하는 시료의 저장 및 분석이라는 기본적인 기능에 충실한 수행체계를 갖추어 나가고 있다. 그러나 이와 동시에 환경시료은행의 기능을 적극 응용하여 독자적 부가기능을 부여하는 청사진이 제시되고 이에 대한 실행방안도 요구되는 상황이다. 이를 계기로 국가환경시료은행이 명실공히 국제적인 환경기구로 인정받는 도약의 발판을 마련해야 할 것이다.
서울 남동부에 위치한 도시하천인 양재천의 복원구간에서 7년간 식물상과 식생 분포 및 구조의 변화를 모니터링하였다. 1998년 가을부터 1999년 봄까지 복원구간에서 다양한 친자연 하천복원기법이 채택되어 시공되었다. 복원시공 7년후에 복원구간의 식물종수와 다양도지수는 비복원구간보다 높았다. 그러나 1999-2001년 사이의 복원후 초기단계로부터 복원후 7년까지는 다양도지수는 감소하였다. 우점종은 황무지식물인 환삼덩굴로부터 다년생인 갈대로 변화하였다. 복원공사에 의하여 새로 형성된 교란지에 식재되거나 도입된 종과 외래 혹은 황무지 식물이 복원공사 후 감소됨에 따라서 주요인분석의 결과에서 복원후 초기와 7년후 식물상 구조가 뚜렷이 구분되었다. 복원 시공 후에 시간이 경과함에 따라서 환삼덩굴과 망초 군집의 분포면적은 감소하였고 갈대와 물억새 군집의 면적이 증가하였다. 식물 군집의 DCA(detrended correspondence analysis) 결과에서 복원공사후 교란된 식생에서 안정된 자연식생으로 변화하였다. 복원구간에서 총 7종의 버드나무가 발견되었는데, 이중 2종은 식재된 것이고 나머지는 자연적으로 유입된 것이었다. 모니터링 결과로부터 양재천 복원구간에서 식물상과 식생구조는 성공적으로 회복이 되었으며 이 구간이 도시하천에서 하천복원의 모델 장소가 될 수 있다고 판단되었다.
남극 내만 생태계에 서식하는 식물플랑크톤의 계절에 따른 분포 및 생리상태, 그리고 상호관계를 알아보기 위하여 아남극에 위치한 Maxwell 만과 Marian 소만에서 1994년 2월부터 1994년 12월까지 물리, 화학적 환경요인과 식물플랑크톤의 색소량, 일차생산력을 조사하였다. 조사시기 동안 관측한 chlorophyll a의 농도는 미검출 수준(not detected)~3.03 ${\mu}g/l$ (평균 0.63 ${\mu}g/l$)의 비교적 큰 변화를 보였고, 일차생산력은 0.53~18.95 mg C/$m^3{\cdot}day$를 기록하였으며, 수층적분한 식물플랑크톤의 일차생산력은 41.28~560.20 mg C/$m^3{\cdot}day$의 범위를 보였다. 식물플랑크톤의 생물량은 일사량과 양의 상관관계를 보였고($r^2$=0.29, p < 0.01), 일차생산력은 일사량과 매우 밀접한 관련이 있었으나($r^2$=0.85, P < 0.001), 온도와 영양염은 식물플랑크톤 군집을 조절하는데 기여하지 않았다.
하천의 수로-홍수터 생태계에서 주기적인 범람은 물, 영양염류, 하상재료 및 생물을 상호 교환시킴으로써 생물다양성과 생태계 서비스를 증진시킨다. 그러나 치수와 토지이용의 목적으로 건설된 제방에 의하여 하천의 횡적 연결성이 훼손되었다. 본 연구에서는 하천의 횡적 연결성 유무에 따른 홍수터 식생의 특성을 비교하기 위하여, 청미천, 섬강, 황구지천, 만경강, 고막원천 및 보성강에서 본류와 수리적으로 연결된 홍수터와 제방에 의해 단절된 홍수터에서 지형, 토양환경요인과 식생 구조와 분포를 조사하였다. 토양의 수분과 점토 함량은 횡적 연결성이 단절된 홍수터에서 연결된 홍수터보다 많았다. 환경요인 자료를 이용한 주요인분석 (PCA)의 결과에서 단절된 홍수터와 연결된 홍수터의 환경은 수분함량, 토성 및 식생 분포고도에 의하여 구분되었다. 식생 자료를 이용한 탈경향대응분석 (DCA)의 결과에 따르면 홍수터의 식생은 다양한 생활형의 수생식물이 우점하는 단절된 홍수터와 교란에 강한 습생식물이 우점하는 연결된 홍수터로 분리되었다. 결론적으로 제방에 의해 횡적 연결성이 단절된 홍수터에서는 정수성 습지 환경에서 수생식물이 우점하는 습지 식생이 분포하여 수로와 연결된 홍수터의 식생과 차이를 나타내었다.
도시림의 경관생태학적 관리를 위한 기초정보를 수집하기 위하여 대구광역시 시가지에 분포하는 고립된 잔존 임지 3개 공원을 대상으로 비오톱 유형을 구분하고, 그 기능적 등급과 식생경관의 구성적 특성을 평가하였다. 비오톱 유형은 소분류군을 기준으로 대개 15~20개 유형으로 나타났으며, 공원 면적이 클수록 비오톱 유형의 다양성과 평균 면적도 크게 나타남을 알 수 있었다. 비오톱 등급은 생물이 살아가기에 부적당한 낮음(1~3등급)이 전체의 72.7%로 대부분을 차지하고 있었으며, 높음(7~9등급)은 전혀 나타나지 않았다. 기능적 가치등급에 있어서는 중간(등급 3)과 그 이하(등급 4~5)가 대부분으로 나타났으며 비오톱 공간 면적이 클수록 등급도 다소 높아지고, 등급이 높을수록 상대적으로 저온역을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 식생경관의 구성적 특성은 아까시나무, 상수리나무가 공원에 관계없이 우점경관요소형으로 나타나 아주 단순하였으며, 그 평균 면적도 대개 1 ha미만의 아주 작은 공간규모를 나타내어 산림생태계 구성요소로서의 기능적 역할의 연속성에 많은 문제가 있는 것으로 판단되었다. 결론적으로 도시내 잔존 임지에 있어서 비오톱 유형의 다양성과 기능적 가치를 증대시키기 위해서는 각 유형별 생태적 최소면적을 확보를 위한 유사 비오톱 유형의 공간적 통합을 위한 경관생태시업이 필요한 것으로 판단되었다.
월악산 국립공원 내의 굴참나무림에서 2005년 5월부터 2009년 4월까지 4년 동안 월별 낙엽 생산량과 낙엽을 통해 임상에 이입되는 영양염류의 양을 조사하였다. 2005, 2006, 2007, 2008년의 낙엽생산량은 각각 5.181, 5.372, 5.314, 5.361 ton $ha^{-1}yr^{-1}$이었으며, 4년 동안의 평균 낙엽생산량은 5.307${\pm}$0.09 ton $ha^{-1}yr^{-1}$이었다. 조사기간 동안 낙엽 구성원 중 잎, 가지, 생식기관 그리고 기타가 차지하는 비율은 각각 67.5${\pm}$1.9, 13.3${\pm}$0.8, 10.1${\pm}$0.5, 9.1${\pm}$1.2%로 잎이 차지하는 비율이 가장 높았다. 조사지소에서 4년 동안 낙엽을 통해 임상에 이입되는 질소, 인, 칼륨, 칼슘 그리고 마그네슘의 평균 이입량은 각각 44.47${\pm}$6.70, 2.50${\pm}$0.25, 12.26${\pm}$0.30, 17.23${\pm}$2.32, 9.56${\pm}$0.54 kg $ha^{-1}yr^{-1}$이었다.
본 연구는 전형적인 자갈하천인 가평천에서 하천 환경과 서식처 교란이 어류 군집구조에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 13개 조사지점에서 미국 환경청의 간편 생물평가법을 적용하여 하천환경을 평가하고 어류 군집구조를 조사하였다. 하천환경 평가 자료를 이용하여 주요인분석을 실시한 결과, 하상 경사와 관계가 있는 하상 서식환경, 유속/수심 체제, 유사 퇴적이 주요한 평가항목으로 판별되었다. 가평천에서 출현한 어종은 12과 46종이었고, 우점종이 참갈겨니 (Zacco koreanus), 아우점종이 피라미 (Z. platypus)이었다. 종별 개체수 자료를 사용하여 계층적 군집분석의 결과, 조사지는 상류, 중류 및 하류의 세 개의 집단으로 구분되었다. 비모수다차원척도법 결과에 의하면, 어류는 하천환경 평가 항목 중 하상 서식환경, 하상 매몰, 유속/수심 체제, 유사 퇴적, 하도 개수, 여울 빈도 항목과 유의한 상관관계가 있었다. 따라서 자갈하천인 가평천에서 어류 군집구조는 일차적으로 하상의 종적 환경 변화에 의하여 영향을 받고, 인위적 교란에 의하여 군집구조에 변화가 나타났다.
한국 연안 해역의 와편모조류 시스트의 연구 현황과 특성을 파악하기 위해 한국 연안과 내만은 물론 제주도 남부와 황해 일부해역을 포함한 동중국해를 대상으로 수행한 45편의 학술연구논문을 분석하였다. 결과 한국의 와편모조류 시스트는 1980년대 후반부터 연구가 시작되었고, 대상 해역은 적조발생 등 부영양화 해역이나 연안개발이 이루어지는 해역에 집중되었으며, 동해를 대상으로 한 연구결과는 없었다. 연구 내용도 단순한 출현 종 분석에서 부영양화 진행 등 해양환경의 변화과정 추적, 적조 발생에서 종자군으로서 역할, 세디맨트 트랩을 이용한 시스트의 형성과 변화양상 추적, 수소이온 농도 등 해양환경 변화에 따른 형태변화, 실험실에서 특정 종의 발아 특성 등 국제적 수준의 다양한 연구가 진행되고 있었다. 출현종이나 출현 세포밀도 역시 해역에 따라 매우 다양한 특성을 보인다. 그러나 한국의 와편모조류 시스트 연구는 아직 체계적 연구가 이루어지지 못하고 있고, 단편적이면서 개별적 내용으로 매우 제한적인 연구성격을 나타내었다. 특정 해역에 편중된 연구결과와 특정 연구 연구 집단에 의해 산발적인 연구가 수행되는 경향을 나타내었다. 해양에서 표층퇴적물의 와편모조류 시스트는 표영 환경의 누적지표를 나타내는 것으로 해양환경 변화를 효율적으로 추적하는 데 유용한 지표가 되고 있음을 고려할 때, 국내에서도 조직적인 인력양성과 함께 해양생태계의 구성인자로서 필수 해양생물 분야로 취급하는 연계적인 연구 추진이 절실하게 요구된다.
국내외 해상 위험·유해물질(HNS, Hazardous and Noxious Substances) 물동량 증가와 함께 HNS 유출 사고가 빈번히 발생하고 있다. HNS는 전 세계적으로 약 6,000여 종으로 대부분 유독한 성질을 가지므로 이러한 유출 사고 발생은 해양 생태계 파괴를 비롯하여 폭발 및 화재 등으로 인한 인명 및 재산피해를 유발한다. 따라서 해상 HNS 유출 사고를 대비하여 파장에 따른 HNS 분광 라이브러리 구축 및 탐지 알고리즘을 개발해야 한다. 본 연구에서는 프랑스 현지에서 지상 HNS 유출 실험을 진행하였다. 초분광센서 관측을 통해 파장에 따른 톨루엔 라이브러리 스펙트럼을 구축하였으며, 분광혼합 알고리즘을 활용하여 초분광 HNS를 탐지하였다. 전처리 과정으로 주성분 분석을 적용하여 노이즈 제거 및 차원 압축을 수행하였으며, N-FINDR 기법을 통해 영상을 대표하는 톨루엔과 해수의 엔드멤버 스펙트럼을 추출하였다. 스펙트럼 기반의 톨루엔 및 해수의 점유비율을 계산함으로써 모든 픽셀의 HNS 탐지 정확도를 확률로 제시하였다. 최대 탐지 정확도를 가지는 점유비율 선정을 위해 418.15 nm 파장의 복사도 영상과 비교하였으며, 그 결과 약 42%의 비율에서 99% 이상의 정확도를 나타내었다. 해상 HNS 유출은 높은 위험성으로 인해 사람이 쉽게 접근할 수 없는 한계를 지닌다. 본 HNS 실험과정 및 탐지 결과는 초분광 원격탐사에 기반한 HNS 오염 해역 추정에 도움이 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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