초록 ▼

연구개요
본 연구는 공간분석(Spatial analysis) 및 수리생태모델링(hydrobiological modeling)을 기반으로, 정체 또는 유속이 저하된 우리나라의 담수 환경에서 유역의 주요 환경 공간인자에 따른 유해조류(harmful algal bloom)의 발생 및 시공간적 분포 예측의 정확도를 높힐 수 있는 모델을 개발, 구축함으로써, 유해조류농도에 대한 예측·예보(prediction & forecasting) 성능을 향상시키고, 궁극적으로 담수환경에서 유해조류의 급격한 증식을 제어하기 위한 도구를 제공할 수 있

연구개요
본 연구는 공간분석(Spatial analysis) 및 수리생태모델링(hydrobiological modeling)을 기반으로, 정체 또는 유속이 저하된 우리나라의 담수 환경에서 유역의 주요 환경 공간인자에 따른 유해조류(harmful algal bloom)의 발생 및 시공간적 분포 예측의 정확도를 높힐 수 있는 모델을 개발, 구축함으로써, 유해조류농도에 대한 예측·예보(prediction & forecasting) 성능을 향상시키고, 궁극적으로 담수환경에서 유해조류의 급격한 증식을 제어하기 위한 도구를 제공할 수 있다.

연구 목표대비 연구결과
1. 수계 조류 번성기작에 영향을 미치는 공간 환경인자 도출
전국 수질측정망 자료를 토대로 선형 및 비선형 통계기법과 공간 분석을 활용하여 하천수 조류번성에 대한 주요 공간환경인자 및 인자별 민감도 우선순위를 도출함. 또한 하류 수계에서의 조류번성의 상류 영향권역(20km이내)을 도출하여 향후 유역내 조류 제어를 위한 오염원의 적정 관리를 위한 근거를 제시하였음.
2. 유역모델 정확도 향상을 위한 매개변수 민감도 분석 및 자동화 보정기법 개발
HSPF와 같은 복잡한 유역모델을 이용한 하천수 영양염류 및 조류모의 정확도는 유역모델 내 모델 매개변수 값 설정의 정확도에 좌우됨. 본 연구에서는 수십여 개에 달하는 오염물질별 모델 매개변수의 민감도 분석을 통해 주요 매개변수를 도출하고 이를 자동 보정이 가능한 프로그램 코드를 개발함. 또한 조류모의 정확도 향상을 위한 단계별 모델 보정방법론을 제시.
3. 조류(chl a) 예측 정확도 향상을 위한 유역모델 프로그램 코드 개선
HSPF는 환경부에서 공식적으로 활용하고 있는 유역모델이지만 조류(Chl a)의 정확한 모의에는 한계가 있었음. 이는 기존 HSPF모델의 조류계산모듈에서 사용하고 있는 선형적 수온-조류성장 곡선식에 기인함. 본 연구에서는 HSPF 프로그램 내 조류계산모듈을 수정하여 조류성장률의 수온에 따른 비선형적 관계를 모의할 수 있도록 하여 조류 모의 정확도를 향상시켰음.
4. 3차원 수체모델을 이용한 조류 모의 및 통합모델 구축방안 제시
당초 연구계획에서 EFDC 내 남조류 모의를 향상을 위한 프로그램 코드개선을 목표로 하였음. 그러나, 남조류 측정 자료의 부재, 남조류 세부종별 모의기작 구현의 어려움. 모델 복잡도 증가에 따른 모의결과 불확실성 증가의 이유로 당초 연구목표를 수정. 수정된 연구목표는 EDFC의 모의결과 정확도 향상을 위하여 정확한 유역경계조건 설정의 필요성이 제기되었고 이를 위해 프로그램 코드의 수정은 HSPF유역모델로 한정. 본 연구에서 수정된 HSPF모델을 이용하여 EFDC의 경계조건을 구성하고, 조류모의를 수행. 아울러 유역모델과 수체모델을 연계한 통합모델 구현 방안을 제시.

연구개발결과의 중요성
○ 본 연구는 수체 내 조류번성에 영향을 미치는 유역 내 주요 공간 환경인자를 제시함으로서 조류관리에 중점을 둔 효율적인 유역관리에 중요한 정보를 제공함. 특히 상류 영향권역를 제시하여 유역관리에 대한 비용효과성 확보.
○ 본 연구로부터 조류모의 정확도 향상을 위한 수정된 HSPF유역모델 개발. 이를 통해 하천 및 수체 조류 모의 정확도 향상이 가능하며, 이를 통해 조류의 장기적인 예측 및 단기적인 예보능력 향상이 기대되며 이를 통해 적정 조류 관리 방안 도출이 가능함.
○ 조류와 같은 오염물질의 적정 예측/예보를 위해 유역모델의 적용은 반드시 필요하나, 모델의 복잡성으로 인해 현재 유역모델을 활용한 모의결과의 정확도 확보는 매우 어려움. 본 연구에서 개발한 단계적 모델매개변수 자동화 기법은 유역내 오염물질 모의 정확도 향상에 크게 기여할 것으로 판단됨
○ 본 연구에서는 조류 번성 영향인자 파악을 위해 600여개가 넘는 국가 수질측정망 자료를 활용함. 이는 국가 환경 관리를 위한 효과적인 빅데이터 분석 사례를 제시.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1 연구개요 ... 4
• 1-2 연구개발의 필요성 및 목표 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2-1 수계 조류 번성기작에 영향을 미치는 공간 환경인자 도출 ... 4
• 2-2 유역모델 정확도 향상을 위한 매개변수 민감도 분석 및 자동화 보정기법 개발 ... 5
• 2-3 조류(Chl a) 예측 정확도 향상을 위한 유역모델 프로그램 코드 개선 ... 7
• 2-4 3차원 수체모델을 이용한 조류 모의 및 통합모델 구축방안 제시 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 11