낙동강·영산강 중류 보 구간의 남조류 우점 환경 요인분석

김성진 ( Sungjin Kim ),정세웅 ( Sewoong Chung ),조영철 ( Youngcheol Cho ),이희숙 ( Heesuk Lee ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2019 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2019 No.-

새만금호 유입 오염물질의 공간적 퇴적 특성

이흥수 ( Heungsoo Lee ),정세웅 ( Sewoong Chung ),조영철 ( Youngcheol Cho ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

새만금호 체절 이후 상류하천에서 유입하는 오염물질의 공간적 퇴적 특성을 파악하기 위해 만경수역과 동진수역에 각각 3지점을 선정하여 퇴적물 수집 장치(유사트랩)를 2008년에 설치하였다. 설치지점은 대부분의 유사와 입자상 고형 물질이 유속이 느려지는 유입부에서 퇴적되는 점을 감안하여, 만경수역은 만경대교에서 심포항 하구까지 상류(MU; 만경대교로부터 9 km 하류), 중류(MM; 만경대교로부터 13 km 하류), 하류(MD; 만경대교로부터 19 km 하류)이었고, 동진수역도 동진대교로부터 심포항 하구까지 상류(DU; 동진대교로부터 6 km 하류), 중류(DM; 동진대교로부터 9 km 하류), 하류(DD; 동진대교로부터 15 km 하류)를 선정하였다. 유사트랩은 흐름에 의한 시료의 교란을 방지하기 위해 높이/직경 비가 5가 넘도록 제작하였고, 하상으로부터 1 m 높이에 지지부이를 설치하여 연결 체인이 수직으로 유지되도록 하였으며, 표시 부이를 설치하였다. 유사트랩은 2008년 8월 5일에 설치하여 9/3, 10/15 및 11/11일에 포획된 퇴적물 시료를 수집하였다. 만경수역에서 유사 트랩 시료의 단위면적당 침강속도의 범위는 0.07~14.44 kg/㎡/day이었고, 동진 수역에서 침강속도의 범위는 0.05~0.88 kg/㎡/day로 만경수역이 동진수역에 비해 상대적으로 크게 나타났다. 2008년 (9/3, 10/15 및 11/11) 평수기에 만경수역의 MU, MM, MD 지점에서 단위면적당 침강속도의 평균값은 각각 9.6, 0.4, 0.2 kg/㎡/day이었고, 동진수역의 DU, DM, DD 지점에서는 각각 0.9, 0.2, 0.1 kg/㎡/day로 나타났다. 만경수역과 동진수역에서 침강속도는 상류>중류>하류 순으로 빠른 것으로 나타났다. 이는 평수기에 무거운 입자의 대부분이 상류에서 가라앉기 때문인 것으로 판단된다. 만경수역의 상류, 중류 및 하류에서 강열감량의 평균값은 각각 4.6%, 15.8% 및 17.0%이었고, 동진수역에서는 각각 6.1%, 14.5% 및 17.4%로 나타났다. 만경수역과 동진수역에서 강열감량은 상류에서 낮고, 하류에서 높게 나타났다. 만경수역의 상류에서 COD, T-N 및 T-P농도는 각각 2.2, 2.5 및 0.2 mg/g이었고, 중류에서는 각각 7.8, 3.9 및 0.4 mg/g이었으며, 하류에서는 각각 9.2, 4.3 및 0.5 mg/g로 나타났다. 또한, 동진수역의 상류에서 COD, T-N 및 T-P농도는 각각 0.8, 2.6 및 0.3 mg/g이었고, 중류에서는 각각 9.1, 4.0 및 0.4 mg/g이었으며, 하류에서는 각각 5.3, 4.4 및 0.5 mg/g으로 나타났다. 만경수역과 동진수역에서 COD, T-N 및 T-P농도도 상류보다 중류 및 하류에서 높았고, T-N 농도가 T-P농도의 약 10배 정도 높게 나타났으며, 두 수역에서 비슷한 경향과 농도 범위를 보였다.

낙동강 중·하류 보 구간의 남조류 우점 환경 요인분석

김성진 ( Kim Sungjin ),정세웅 ( Chung Sewoonga ),조영철 ( Cho Youngcheol ),이희숙 ( Lee Heesuk ),박연정 ( Park Yeonjeong ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 남조류 과잉 증식(녹조 현상)의 원인에 대해서는 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 남조류 과잉증식에 따른 녹조현상의 원인은 조사 지점과 환경에 따라 매우 다양하며, 크게 물리적(Physical) 요인, 생물지구화학적(Biogeochemical) 요인, 남조류의 생리학적(Physiological) 요인으로 구분된다. 물리적 요인에는 높은 수온 및 일사량, 체류시간 장기화, 등이 있으며, 생물지구화학적 요인에는 과도한 영양염류 유입, 낮은 N/P비, 과도한 유기물량, DO, pH 및 염도(Salinity)의 영향이 포함되고, 생리학적 요인에는 특정 남조류 종이 가지고 있는 질소고정, 독소 생성, 등의 기능이 있다. 이와 같이 녹조 발생의 요인은 매우 다양하므로 역학적 모델링 방법으로 인과관계를 규명하기에는 모델의 이론적 한계뿐만 아니라 입력변수와 매개변수의 불확실성이 클 수 있다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험과 함께 최근 급속히 발전하고 있는 데이터 마이닝 및 기계학습 기법을 이용한 실험결과의 과학적 해석이 필요하다. 본 연구의 목적은 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2019년 9월까지 3년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하였다. 실험결과 분석은 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 재귀적 랜덤포레스트(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 기법으로 각 보별 남조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다. 연구결과 각 보별 남조류의 출현 및 우점시기는 강우사상의 영향이 크며, 녹조발생 요인은 저유량 지속(높은 EC), 고온 및 수온 성층등 물리적 요인에 의한 영향이 지배적이었다. 또한 영양염류 중 NO₃-N이 중요 변수로 나타났으나, 남조류 우점시 낮아지는 경향을 보였다.

대청호 추소리 수역의 퇴적물이 조류 성장에 미치는 영향

오경희 ( Kyounghee Oh ),김용준 ( Yongjun Kim ),조영철 ( Youngcheol Cho ) 한국물환경학회 2015 한국물환경학회지 Vol.31 No.5

In order to investigate the effect of internal loading from sediment on algal blooming at Chusori area in Daechung Reservoir, the amount and contamination level of sediment and the release rate of total phosphorus were analyzed. The sedimentary layer was consisted with two layers, and the average depth of upper and lower ones were 0.35 and 1.44 m, respectively. The fraction of inorganic phosphorus in the sediment was higher than that of organic phosphorus, and the fractions of phosphorus which responsible for internal loading were very high as in the range of 72.7 and 80.2% of inorganic phosphorus. The C/N ratio of sediment taken with core sampler indicated the organic compounds are originated from settled algae from water body. The average release rate of total phosphorus from sediment was 6.74 (±0.50) mg/m2/day. These results indicated that the internal loading from sediment contributes the excessive algal growth at Churosi area, and the countermeasures to improve the quality of sediments are required to manage algal blooming in Daechung Reservoir.

낙동강 중·하류 보 구간의 남조류 우점 환경 요인분석

김성진 ( Kim Sungjin ),정세웅 ( Chung Sewoonga ),조영철 ( Cho Youngcheol ),이희숙 ( Lee Heesuk ),박연정 ( Park Yeonjeong ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 남조류 과잉 증식(녹조 현상)의 원인에 대해서는 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 남조류 과잉증식에 따른 녹조현상의 원인은 조사 지점과 환경에 따라 매우 다양하며, 크게 물리적(Physical) 요인, 생물지구화학적(Biogeochemical) 요인, 남조류의 생리학적(Physiological) 요인으로 구분된다. 물리적 요인에는 높은 수온 및 일사량, 체류시간 장기화, 등이 있으며, 생물지구화학적 요인에는 과도한 영양염류 유입, 낮은 N/P비, 과도한 유기물량, DO, pH 및 염도(Salinity)의 영향이 포함되고, 생리학적 요인에는 특정 남조류 종이 가지고 있는 질소고정, 독소 생성, 등의 기능이 있다. 이와 같이 녹조 발생의 요인은 매우 다양하므로 역학적 모델링 방법으로 인과관계를 규명하기에는 모델의 이론적 한계뿐만 아니라 입력변수와 매개변수의 불확실성이 클 수 있다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험과 함께 최근 급속히 발전하고 있는 데이터 마이닝 및 기계학습 기법을 이용한 실험결과의 과학적 해석이 필요하다. 본 연구의 목적은 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2019년 9월까지 3년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하였다. 실험결과 분석은 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 재귀적 랜덤포레스트(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 기법으로 각 보별 남조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다. 연구결과 각 보별 남조류의 출현 및 우점시기는 강우사상의 영향이 크며, 녹조발생 요인은 저유량 지속(높은 EC), 고온 및 수온 성층등 물리적 요인에 의한 영향이 지배적이었다. 또한 영양염류 중 NO₃-N이 중요 변수로 나타났으나, 남조류 우점시 낮아지는 경향을 보였다.

낙동강 중·하류 보 구간의 남조류 우점 환경 요인분석

김성진 ( Kim Sungjin ),정세웅 ( Chung Sewoonga ),조영철 ( Cho Youngcheol ),이희숙 ( Lee Heesuk ),박연정 ( Park Yeonjeong ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 남조류 과잉 증식(녹조 현상)의 원인에 대해서는 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 남조류 과잉증식에 따른 녹조현상의 원인은 조사 지점과 환경에 따라 매우 다양하며, 크게 물리적(Physical) 요인, 생물지구화학적(Biogeochemical) 요인, 남조류의 생리학적(Physiological) 요인으로 구분된다. 물리적 요인에는 높은 수온 및 일사량, 체류시간 장기화, 등이 있으며, 생물지구화학적 요인에는 과도한 영양염류 유입, 낮은 N/P비, 과도한 유기물량, DO, pH 및 염도(Salinity)의 영향이 포함되고, 생리학적 요인에는 특정 남조류 종이 가지고 있는 질소고정, 독소 생성, 등의 기능이 있다. 이와 같이 녹조 발생의 요인은 매우 다양하므로 역학적 모델링 방법으로 인과관계를 규명하기에는 모델의 이론적 한계뿐만 아니라 입력변수와 매개변수의 불확실성이 클 수 있다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험과 함께 최근 급속히 발전하고 있는 데이터 마이닝 및 기계학습 기법을 이용한 실험결과의 과학적 해석이 필요하다. 본 연구의 목적은 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2019년 9월까지 3년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하였다. 실험결과 분석은 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 재귀적 랜덤포레스트(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 기법으로 각 보별 남조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다. 연구결과 각 보별 남조류의 출현 및 우점시기는 강우사상의 영향이 크며, 녹조발생 요인은 저유량 지속(높은 EC), 고온 및 수온 성층등 물리적 요인에 의한 영향이 지배적이었다. 또한 영양염류 중 NO₃-N이 중요 변수로 나타났으나, 남조류 우점시 낮아지는 경향을 보였다.

새만금 유역 유입하천 하상퇴적물의 이화학적 분석

한아원 ( Ahwon Han ),조영권 ( Youngkwon Cho ),이희선 ( Heeseon Lee ),이흥수 ( Heungsoo Lee ),정세웅 ( Sewoong Jeong ),조영철 ( Youngcheol Cho ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

본 연구에서는 새만금호의 상류유역인 만경강과 동진강 유역의 하상 퇴적물이 내부오염원으로서 새만금 수질에 영향을 미칠 수 있는 가능성을 검토하기 위해 이들 지역에 퇴적물 중 유기물과 총질소, 총인을 분석하여 오염정도를 파악하였다. 퇴적물 시료는 2008년 8월부터 11월까지 3회에 걸쳐 두 강의 상류와 중류, 하류에서 각각 채취하였으며, 각 지점에서 좌안, 중앙, 우안으로 구분하여 시료를 채취하였다. 만경강과 동진강의 상류와 중류에서 채취한 퇴적물의 토성은 모두 “sand"로 분류되었다. 하류 일부 지점에서 silt 입자의 비율이 0.78~89%의 범위로 지점 또는 채취시점에 따른 변이가 컸으며, 토성도 “sand", "loamy sand", "sandy loam", "silt loam" 및 ”loam"으로 다양하게 나타났다. 만경강에서 채취된 퇴적물에서 강열감량은 상류와 중류에서 각각 평균 1.39±0.40, 1.30±0.62%로 측정되었으며, 하류에서는 평균 1.73±0.41%로 상류나 중류에 비해 약간 높은 값이 나타났다. 동진강의 경우 상류와 중류에서 일부 변이가 크게 나타나는 지점을 제외하고, 만경강과 거의 유사한 값을 나타내었으며, 하류에서는 평균 4.13±2.09%로, 만경강에 비해 높게 나타났다. 만경강 상류, 중류, 하류 퇴적물 중 COD 평균값은 각각 0.54±0.27, 0.64±0.51, 0.64±0.47 mg/g-sediment이었으며, 동진강의 경우 각각 0.64±0.77, 1.01±1.36, 1.77±1.15 mg/g-sediment로 측정되었다. 두 지역에서 측정된 강열감량과 COD 결과는 한강 하류와 팔당호, 대청호 퇴적물의 준설 기준에 비해 낮은 값을 나타내었다. 만경강 퇴적물에서 측정된 총질소의 양은 1.21~1.94 mg-N/g-sediment로 나타났으며, 중류의 좌안 퇴적물에서 이상적으로 높은 값이 측정되었고, 하류로 내려갈수록 농도가 상승하는 경향을 보였다. 동진강의 경우에는 상류, 중류 및 하류 지점에서 각각 평균 1.25, 1.83, 2.63 mg-N/g-sediment로 나타났다. 이는 팔당호 퇴적물 준설 기준보다 대부분 상회한 것이며, 일부 지점에서는 한강 하류 퇴적물 준설 기준보다 높게 측정되었다. 만경강 퇴적물에서 총인의 농도는 상류, 중류, 하류 지점에서 각각 평균 0.07, 0.11, 0.21mg-P/g-sediment로 하류로 갈수록 총인의 농도가 증가하였다. 동진강의 경우에는 상류, 중류, 하류 지점에서 각각 평균 0.15, 0.20, 0.21 mg-P/g-sediment로 만경강 퇴적물과 큰 차이가 없었다. 두 강의 총인의 농도는 팔당호 및 한강 하류 퇴적물 준설 기준에 비해 매우 낮았다. 만경강과 동진강의 하상 퇴적물의 오염도를 분석한 결과, 현재 오염이 심각하지 않은 것으로 판단되며, 만경강과 동진강의 하상퇴적물이 내부 오염원으로 새만금 수질에 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다. 그러나 새만금 방조제 체절로 인한 오염 가능성이 존재하기 때문에, 만경강과 동진강 퇴적물의 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 사료된다.