• 생태와환경
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• 제47권spc호
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• pp.48-56
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• 2014

동해안 석호 생태계에서 식물플랑크톤 군집은 시공간적인 수체의 환경요인의 변화에 매우 빠르게 반응하여 변한다. 경호교에 설치한 보의 철거로 해수의 유통이 되기 전과 후인 1998년도와 2012년도의 식물플랑크톤 군집의 변화를 밝히기 위하여 두 해의 4월부터 11월까지 일주일 간격으로 수체 환경요인과 식물플랑크톤 군집을 조사 비교하였다. 1998년과 2012년도의 4월부터 11월까지 출현한 식물플랑크톤은 각각 99종과 80종이었고, 공통적으로 출현한 식물 플랑크톤은 40종이었으며 1998년과 2012년도 식물플랑크톤 군집의 유사도 지수는 0.465로 수체환경요인의 변화로 식물플랑크톤 군집이 크게 변한 것을 알 수 있었다. 1998년도와 2012년도의 수질은 통계적으로 유의한 차이를 나타내었는데, 특히 2012년도는 1998년도 보다 염분도가 증가해 해수성 수질로 바뀌었고 1998년도에 비해 pH는 다소 낮아졌고, 투명도는 증가하였으며, SS, $NO_3$-N- 그리고 N/P비는 낮았다. 그러나 2012년도에도 갈수기인 4월과 5월에는 상대적으로 염분도가 낮아지고 영양염류 함량이 증가해 SS와 Chl. a의 함량이 높아져 투명도가 낮은 경향을 나타내었다. 식물플랑크톤 군집을 구성하는 주요 종을 대상으로 ordination을 시행한 결과 1998년도 군집이 조사시기에 따라 보다 큰 변동을 한 반면 2012년도에는 상대적으로 안정적인 상태의 군집을 나타내었다. 그 이유는 2012년도에는 보의 철거로 인하여 해수의 유통량 증가와 전환속도의 증가로 인한 수체환경의 안정성이 증가하기 때문으로 판단된다. Gymnodium sp., Peridinium sp., Prorocentrum sp., Nitzschia longissima, Schroederia setigera, Lyngbya sp., Asterococcus limneticus, Asterococcus superbus 및 Cyclotella meneghiniana는 2012년도의 염분도가 높은 경포호의 수체에 잘 적응하는 종임을 확인할 수 있다. 또한 Asterrionella formosa, Nitzschia frustulum, Chlorella ellipsoidea, Scenedesmus bijuga 및 Scenedesmus ellipsoideus 상대적으로 염분도가 낮은 1998년도의 경포호의 수체에 잘 적응한 종들이라는 것을 확인할 수 있다. 1998년도와 2012년도의 염분도가 다른 수체를 구분하는 데 유용한 종은 Peridinium sp., Prorocentrum sp., Nitzschia longissima 및 Schroederia setigera의 4종으로 이들은 모두 2012년도에의 염분도가 높아진 경포호에서만 출현하는 종이었다. 경포호에서 식물플랑크톤 군집이 크게 상이하게 변하는 시기는 담수의 유입량이 적고 해수위가 낮아져 수체에 영양염류 함량이 높아지는 봄철과 홍수로 인하여 유역으로부터 유입되는 담수의 양이 증가하는 시기인 여름이라고 할 수 있다. 따라서 봄철에는 수체환경의 관리가 집중되어야 하고, 홍수기 에는 담수의 대량 유입에 따른 식물플랑크톤 군집의 변동에 유의하여야 한다.

• 한국환경생태학회지
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• 제35권2호
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• pp.154-163
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• 2021

본 연구는 한국 특산식물이고, IUCN Red List의 EN(위기종) 등급에 속하는 개느삼을 대상으로 자생지 분포, 자생지 분포 예측을 하기 위해 수행되었다. 개느삼의 자생지 분포 조사 결과,강원도 양구군 13곳, 인제군 3곳, 춘천시 2곳, 홍천군 1곳 총 19곳에 분포하는 것을 확인하였다. 우리나라에서 가장 북쪽 자생지는 양구군 임당리, 동쪽 인제군 한계리, 서쪽 춘천시 지내리, 남쪽 홍천군 성동리로 각각 확인되었다. 개느삼 자생지의 해발고도는 169-711m에 분포하는 것으로 나타났고, 평균 해발고도는 375m로 조사되었다. 개느삼 자생지의 면적은 8,000-734,000m²인 것으로 분석되었고, 평균 202,789m²로 조사되었다. 대부분의 개느삼 자생지는 간벌, 가지치기 등과 같은 숲가꾸기가 이루어진 곳으로 조사되었다. 개느삼 잠재 분포지 분석을 MaxEnt 프로그램을 이용하여 수행한 결과, AUC값은 0.9762로 분석되었다. 분포예측 자생지는 강원도 양구군, 인제군, 춘천시, 화천군 지역에 집중되어 분포하는 것으로 나타났다. 자생지 분포예측에 가장 영향을 많이 미치는 변수는 연간강수량, 토양탄소함유량, 최한월 기온으로 분석되었다. 본 연구 결과를 토대로 개느삼은 광량이 풍부하고 능선부에 주로 서식하는 것을 확인하였고, 향후 본 연구결과의 자생지 정보를 토대로 개느삼 자생지를 보전하기 위한 보호지역 지정 등을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.49-60
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• 2021

금화광상은 백악기 경상퇴적분지 내에 분포하는 진주층 퇴적암 내에 발달한 열극을 충진하여 생성된 함 금-은 열수 맥상광상으로, 괴상, 각력상 및 호상 및 정동 조직 등 복합적인 조직적 특성을 보여준다. 금화광상 맥상 광화작용은 지구조적 운동(tectonic break)에 의하여 광화 1기(stage I)와 광화 2기(stage II)로 구분된다. 광화 1기는 금-은 광화작용이 진행된 주 광화시기로, 석영맥 내에 주된 함 금·은 광물인 에렉트럼과 함께 황화광물, 산화광물 및 황염광물 등이 산출한다. 광화 2기는 주 광화작용 이후 금속 광화작용이 이루어지지 않은 방해석맥의 생성 시기이다. 광화 1기는 광물 광생관계와 산출하는 광물 조합 특성 등에 의하여 3개의 세부 광화시기(초기, 중기, 후기)로 구분된다. 광화 1기의 초기에는 주로 황철석, 황동석 등의 황화광물이 철망간중석, 자철석 등의 산화광물을 수반하여 산출한다. 광화 1기 중기는 주된 금·은 광화작용이 광화 1기의 초기 말부터 계속하여 진행된 시기이다. 주로 에렉트럼과 함께 황동석, 섬아연석 등의 황화광물과 자철석 등의 산화광물이 산출되며, 텐난타이트 및 테트라히드라이트 등의 황염광물이 소량 수반되어 산출된다. 광화 1기 후기에는 방연석, 적철석과 함께 소량의 함 비스무스 황염광물이 산출하며 풍화작용 관련 이차광물의 생성이 진행되었다. 금화광상 광물 공생관계 변화는 열수계의 온도와 황 분압 조건의 감소 및 이에 수반된 산소 분압 조건의 증가 등의 환경변화가 반영된 결과이다. 유체포유물 실험·연구 결과를 종합하면, 초기 금화 열수계는 ≥410℃ 온도 조건에서 하부 마그마로부터 용리된 고 염농도(≥44 wt. % NaCl)를 갖는 유체와 금화광상 생성 심도 하부까지 순환하여 물-암석 반응이 진행된 천수 기원의 중 내지 저 염농도(≈7.0 wt. % NaCl)의 열수가 함께 유입되어 형성되었다. 그 이후 금화 열수계는 유체의 냉각, 비등작용 및 천수 혼입 등에 의하여 진화되었으며, 이들 진화기구에 수반된 냉각작용 및 화학성 변화 등에 의하여 온도 감소(≤200℃)와 염농도 변화(≤1.0 equiv. wt. % NaCl)가 야기되었다. 이러한 금화 열수계의 형성 및 진화 특성은 함 금-은 열수 맥상광상인 금화광상이 초기 천부 관입 마그마의 영향으로 마그마 우세 열수계로 부터 광화 후기 천수의 유입이 우세해지는 천열수계로 변환되는 점이적인 생성환경에서 생성된 맥상광상임을 지시한다.

• 한국환경생태학회지
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• 제34권6호
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• pp.503-514
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• 2020

기후변화는 생물계절반응 변화와 식물 자생지 이동을 초래한다. 우리나라 상록활엽수림도 과거 20년에 비해 분포역이 넓어지고 있으며, 자생지 범위가 북상하고 있다. 이에 따른 녹나무과 상록활엽수의 자생지 변화 예측을 위해 먼저, 식생의 분포와 관련이 깊은 온량지수와 한랭지수, 최한월 최저기온, 연평균기온 등 기후지표를 분석하였다. 그 변화량과 공간분포분석을 통해 우리나라 난온대 지역에 분포하는 녹나무과 상록활엽수 8종의 자생지 기후지표특성을 파악하였다. 또한, 기후지표특성을 바탕으로 MaxEnt 종 분포모형을 적용하여 기후변화 시나리오(RCP 4.5/8.5)에 따른 21세기 자생지 변화를 예측하였다. 녹나무과 상록활엽수 8종의 자생지 월 평균 기후지표 특성은 온량지수 116.9±10.8℃, 한랭지수 3.9±3.8℃, 연강수량 1495.7±455.4mm, 건습지수 11.7±3.5, 연평균 기온 14.4±1.1℃, 동계 평균 최저기온 1.0±2.1℃로 나타났다. 기후변화 시나리오 RCP 4.5에 근거한 녹나무과 상록활엽수의 분포는 전라남도와 경상남도를 포함하는 도서지방과 서·남해안의 인접지역, 동해안의 강원도 고성까지 분포가 확대되는 것으로 분석되었다. 기후변화 시나리오 RCP 8.5에 근거한 분포의 경우 전라남도와 경상남도의 전 지역과 전라북도, 충청남도, 경상북도, 수도권의 일부 지역을 제외한 대부분 지역으로 분포가 확대될 것으로 분석되었다. 기후변화에 대비한 녹나무과 상록활엽수의 보전을 위해서는 자생지 내·외 보전 기준설정 및 다양한 자생지 특성 분석이 수행되어야 한다. 또한, 기후지표를 기반으로 한 생물계절정 자료를 통해 기후변화에 따른 녹나무과 상록활엽수의 분포, 이동, 쇠퇴 등의 미세변화를 선제적으로 감지하고 보전관리 방안을 수립하여야 할 것이다.

• 한국농림기상학회지
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• 제23권4호
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• pp.374-390
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• 2021

농산물 중에서도 노지채소는 생육특성상 기상요건의 변화에 민감하게 반응한다. 온난화로 인한 노지 채소류의 급격한 재배적지 및 생산성 변동의 대응 방안으로 작물모형을 활용한 연구가 활발히 진행되어 왔으며 신뢰도 높은 생산성 예측을 위해 관련된 다양한 요인에 대한 분석이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 정밀한 작물 생육 모형의 개발에 앞서 대표적인 노지 채소 작물인 마늘과 양파를 대상으로 문헌 조사를 수행하여 생육 및 생산성과 관련된 모형 개발 연구 동향을 분석하였다. 또한, 작물의 생육 또는 생산성을 예측하는 모형에 관한 문헌들을 분류하여 모형 개발을 위한 시사점을 파악하고자 하였다. 이를 위해 문헌이 수록된 데이터베이스를 이용하여 키워드 조합으로 검색하여 얻어진 관련 문헌들을 수집하였으며, 텍스트마이닝 기법 중 워드클라우드와 의미연결망을 활용하여 수집된 논문들에서 나타난 연구 동향을 분석하였다. 또한 각각의 문헌들을 분석하여 양파와 마늘의 생육 및 수량에 영향을 미치는 요소를 탐색하였다. 그 결과 국내외 모두 식량작물인 벼에 비해 노지채소는 문헌 건수가 월등히 적었다. 또한 텍스트마이닝을 통한 분석결과 연구동향의 경우 기후변화와 원격탐사 등이 주로 검색되었으며, 작물생육 관련인자로는 기온, 관수 등이 많은 것으로 조사되었다. 문헌 분석을 통해 확인된 마늘과 양파의 생산성에 영향을 미치는 조건들은 환경 및 재배요인에 따라 다양하게 나타났는데, 토양 조건의 경우 토양 무기 성분, pH 농도 및 토양 수분 등이, 생산성과 관련된 재배관리 조건으로는 파종 시기, 품종, 종자처리 방식, 관수간격, 시비량 및 비료 성분 등이 주요 인자로 분류되었다. 기상 조건의 경우, 기온, 강수량, 일사량 및 습도 등이 다수의 문헌에서 주요 인자로 사용되었다. 본 연구의 결과들은 차후 추가적인 작물모형 개발에 활용할 수 있는 핵심적인 입력 요소를 파악하기 위해 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권6호
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• pp.691-711
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• 2022

지구 대기에 영향을 주는 거의 모든 인간활동과 자연현상을 수치적으로 담아내는 지구시스템모델은 기후 위기의 시대에 활용될 가장 진보한 과학적 도구이다. 특히 우리나라 기상청이 도입한 지구시스템모델인 Unified Model (UM)은 지구 대기 연구의 과학적 도구로써 매우 활용성이 높다. 하지만 UM은 수치 적분과 자료 저장에 방대한 자원이 필요하여 개별 연구자들은 최근까지도 기상청 슈퍼컴퓨터에만 UM을 가동하는 상황이다. 외부와 차단된 기상청 슈퍼컴퓨터만을 이용하여 모델 연구를 수행하는 것은 UM을 이용한 모형 개선과 수치 실험의 원활한 수행에 있어 효율성이 떨어진다. 본 연구는 이러한 한계점을 극복할 수 있도록 개별 연구자가 보유한 고성능 병렬 컴퓨터(리눅스 클러스터) 에서 최신 버전 UM을 원활하게 설치하여 활용할 수 있도록 UM 시스템 환경 구축 과정과 UM 모델 설치 과정을 구체적으로 제시하였다. 또한 UM이 성공적으로 설치된 리눅스 클러스터 상에서 N96L85과 N48L70의 두 가지 모형 해상도에 대하여 UM 가동 성능을 평가하였다. 256코어를 사용하였을 때, 수평으로 1.875° ×1.25° (위도×경도)와 수직으로 약 85 km까지 85층 해상도를 가진 N96L85 해상도에 대한 UM의 AMIP과 CMIP 타입 한 달 적분 실험은 각각 169분과 205분이 소요되었다. 저해상도인 3.75° ×2.5° 와 70층 N48L70 해상도에 대해 AMIP 한달 적분은 252코어를 사용하여 33분이 소요되는 적분 성능을 보였다. 또한 적분을 위해 사용된 코어의 개수에 비례하여 적분 성능이 향상되었다. 성능 평가 외에 29년 간의 장기 적분을 수행하여 과거 지상 2-m 온도와 강수 강도를 ERA5 재분석자료와 비교하였고, 해상도에 따른 차이도 정성적으로 살펴보았다. 재분석자료와 비교할 때, 공간 분포가 유사하였고, 해상도와 대기-해양 접합에 따라 모의 결과에서 차이가 나타났다. 본 연구를 통해 슈퍼컴퓨터가 아닌 개별 연구자의 고성능 리눅스 클러스터 상에서도 UM이 성공적으로 구동됨을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제56권1호
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• pp.55-63
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• 2023

망간각의 지화학적, 광물학적 특성의 변화는 인근 환경 변화를 반영한다. 따라서 서태평양 마젤란해산군 OSM-XX의 망간각에 대한 특성 파악과 고해양 복원 연구를 위하여 지화학적, 광물학적 분석을 각각 micro X-ray fluorescence (μ-XRF) 과 X-ray diffraction (XRD)를 이용하여 실시하였다. OSM-XX의 망간각은 인산염화 여부 및 구조에 의해 인산염화 작용을 받은 부분(L4-L5), 인산염화 작용을 받지 않은 치밀한 부분(L3), 인산염화 작용을 받지 않은 다공성 부분(L1-L2)의 세 부분으로 구분되었다. 철망간 산화광물 층에서는 모두 버나다이트 피크가 확인되었으며, 인산염화 작용을 받은 부분은 carbonate fluorapatite(CFA)의 존재와 높은 Ca, P의 특성을 나타내었다. 인산염화 작용을 받지 않은 치밀한 부분은 높은 Mn, Ni, Co를 나타내었고, 인산염화 작용을 받지 않은 다공성 부분은 높은 Fe값과 detritus quartz, feldspar가 확인되었다. OSM-XX의 망간각이 성장하는동안 나타난 특성의 변화는 인근 해양환경의 변화를 반영하였다. 약 51.87 Ma의 연대를 나타내는 망간각의 인산염 퇴적체는 약 36-32 Ma의 전지구적 인산염화 작용에 의해 형성된 것으로 보이며, 이는 당시의 상승된 해수면 높이와 낮은 해수온을 지시한다. 또한, 치밀한 구조에서의 높은 Mn, Ni, Co, Mn/Fe 비는 강화된 산소최소층과 환원환경을 지시하며, 다공성 구조에서의 높은 Fe와 낮은 Mn/Fe 비는 약화된 산소최소층과 산화환경을 지시한다. 이는 마이오세-올리고세 경계의 Mi-1 빙하기가 끝난 후 환경변화를 반영하였다. 9 Ma부터 이어진 한랭화의 결과로 인한 저층류와 산소최소층의 강화에 의해 망간각 최외각의 Mn/Fe 비와 Co/Mn 비가 미세하게 증가하였지만, 6 Ma부터 태평양에 발생한 탄산염 용해율의 감소로 성장속도의 감소를 야기하였다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.353-365
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• 2023

전세계적으로 기후변화로 인한 그린인프라와 환경기반시설의 영향 및 예측에 대한 연구는 활발히 진행되고 있다. 하지만 국가별 극한기후가 발생하는 시기나 패턴이 다르기에 국내에도 극한기후로 인한 그린인프라와 환경기반시설에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내 주요 7개 도시를 대상으로 기상청에서 제공하는 20년 동안의 극한기후에 대한 통계적 분석과 극한기후로 인한 자연기반해법(NBS)을 적용한 그린인프라 시설에 대한 영향분석을 수행하였다. 극한기후에 대한 통계분석 결과 지리적 위치, 지표 불투수성, 지역 기상 패턴에 따라 다양한 극한 기상조건에 잠재적으로 취약한 것으로 분석되었다. 서울은 극한온도(영상, 영하)가 관측되었으며 부산, 울산 및 제주에서는 강수량과 바람에 대해 극한기후가 발생하여 도시탄력성에 잠재적인 위협인자로 분류되었다. 온도는 도시 내 식생에 대한 회복력에 주요 요인으로 적용되며, 바이오차, 모래, 자갈, 우드칩 등 여재를 적용한 습지(CW)에서 극 영하온도에서 물리적 제거효율 및 영양염류 제거능력을 저하되는 것으로 분석되었다. 극한기후로 인한 영향을 저감하기 위해 그린인프라 시설 내 온도조절이 가능한 차광 및 단열 시스템적용과 같은 극한기후 별 대응전략 수립이 가능하다. 본 연구를 통해 국내와 기후특성이 유사한 지역에서의 극한기후 대응전략 수립에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.181-193
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• 2024

기후변화에 의해 발생하는 대기 불균형은 강우량의 증가로 이어지고, 침수 발생 빈도가 증가함에 따라 이를 탐지할 수 있는 기술의 필요성이 증가하고 있다. 침수 피해를 최소화하기 위해 지속적인 모니터링이 필요하며, 날씨의 영향을 받지 않는 합성개구레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR) 영상을 활용하여 침수지역을 탐지하였다. 관측된 데이터는 median 필터를 통해 노이즈를 감소시키는 전처리 과정을 진행하였으며, 객체 탐지 기법을 통해 수체와 비수체를 분류하여 각 기법의 침수탐지 활용성을 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 Otsu 기법과 SVM 기법을 통해 수체 및 침수 탐지를 수행하였으며, Confusion Matrix를 통해 전체적인 모델의 성능을 평가하였다. Otsu 기법은 수체와 비수체의 경계를 구분하는데 적합함을 보였으나, 혼합물의 영향을 받아 오탐지의 비율이 높게 나타났다. 반면, SVM 기법을 사용한 경우, 오탐지 비율이 낮고 혼합물에 의한 영향에 민감하지 않은 것으로 관측되었다. 이에 따라 침수 상태를 제외한 다른 조건에서 SVM 기법의 정확도가 높게 나타났다. Otsu 기법이 침수 조건에서 SVM 기법보다 다소 높은 정확도를 보였지만, 정확도의 차이가 5% 미만임을 확인할 수 있었다(Otsu: 0.93, SVM: 0.90). SVM 기법이 Otsu 기법보다 침수 전, 침수 후의 조건에서 정확도 차이가 최대 15% 이상 발생하여 수체 및 침수탐지에 더 적합하게 나타났다(Otsu: 0.77, SVM: 0.92). 이러한 결과는 SVM 기법이 수체 및 침수탐지에서 효과적으로 활용될 수 있음을 시사하며, 미래의 수재해 탐지 시스템에 적용될 때 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 환경생물
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• 제41권4호
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• pp.505-518
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• 2023

침입생물 관리의 핵심은 선제적 대응에 있으나, 현재 종분포 모형을 활용한 연구는 대부분 침입 이후에 수행되는 실정이다. 본 연구는 아직 국내에 침입하지 못한 전 세계적으로 악명 높은 고구마 해충, 개미바구미(Cylas formicarius)의 잠재 분포를 MaxEnt 모형을 활용해 모의했다. 전지구 수준의 출현 자료와 생물기후변수, 표토의 특성과 관한 변수들을 활용해 모형을 구축한 결과, Training/Test AUC 모두 0.9 이상으로 매우 설명력이 높았다. 활용한 환경변수들 중에서는 가장 추운 달의 최저온도(BIO06), 가장 건조한 달의 강수량(BIO14), 평균 일교차(BIO02), 전용적밀도(bulk density, BDOD)가 주요한 변수로 분석되었다. 전지구 분포 예측 결과, 대부분의 출현 국가들에서 높은 예측 값을 보였으며, 남미의 경우 현재 분포하지 않은 대부분의 국가에서 높은 출현확률을 보여 잠재적 침입 위험이 큰 것으로 분석되었다. 국내 잠재 분포를 예측한 결과, 제주도와 전남 남서해안지역의 잠재 분포 확률이 매우 높았다. SSP (Shared Socioeconomic Pathway) 시나리오에 대한 기후변화 영향을 분석한 결과, 잠재 분포는 전국 해안을 따라 확장되었다. 잠재적인 발생 면적의 경우 10MTP (10th percentile minimum training presence) 규칙 적용시 현재 기후하에서 1,439 km²였으며 SSP585에서 최대 9,485 km²까지 확대될 가능성이 있을 것으로 예측되었다. 그러나, 내륙지방으로의 전국적 분포는 예측되지 않아 전국 도서·해안지역의 침입 위험을 중심적으로 대비해야 할 것으로 사료된다.