Earticle

강우 데이터는 습지관리, 수문모의, 수자원 관리와 같은 다양한 분야에서 활용되는 필수 입력자료 중 하나이다. 강우 데이터를 활용하여 효율적인 수자원관리를 위해서는 기본적으로 데이터의 결측률을 최소화 시킴으로써 최대한 많은 데이터를 확보하는 것이 필수적이다. 또한 미계측 지역에 대한 강우 데이터를 확보한다면 보다 효율적인 수문모의가 가능하다. 그러나 결측 강우 데이터는 주로 통계학적 기법에 의해 추정되어 왔다. 본 연구의 목적은 데이터 간의 상관 관계를 기반으로 새로운 데이터를 예측할 수 있는 머신러닝 알고리즘을 활용하여 결측 강우 데이터를 복원할 수 있는 새로운 방법을 제안하고자 한다. 또한, 기존의 통계적 방법들과 비교하여 머신러닝 기법의 결측 강우 데이터 복원을 위한 활용가치를 평가하고자 한다. 평가를 위해 대표적인 머신러닝 알고리즘인 Artificial Neural Network (ANN)과 Random Forest (RF)을 적용하였다. 강우의 발생 유무를 분류하는 성능은 RF 알고리즘이 ANN 알고리즘보다 강우 발생유무의 분류 정확도가 높은 것으로 나타났다. 분류 모형의 평가 지표인 F1-score나 Accuracy값이 RF는 0.80, 0.77인 반면에, ANN은 0.76, 0.71로 계산되었다. 또한 강우량을 추정하는 성능 역시 RF가 ANN 알고리즘보다 보다 높은 정확도를 보였다. RF과 ANN 알고리즘의 RMSE은 2.8mm/day과 2.9mm/day이고,  값은 0.73, 0.68으로 계 산되었다.

Precipitation data is one of the essential input datasets used in various fields such as wetland management, hydrological simulation, and water resource management. In order to efficiently manage water resources using precipitation data, it is essential to secure as much data as possible by minimizing the missing rate of data. In addition, more efficient hydrological simulation is possible if precipitation data for ungauged areas are secured. However, missing precipitation data have been estimated mainly by statistical equations. The purpose of this study is to propose a new method to restore missing precipitation data using machine learning algorithms that can predict new data based on correlations between data. Moreover, compared to existing statistical methods, the applicability of machine learning techniques for restoring missing precipitation data is evaluated. Representative machine learning algorithms, Artificial Neural Network (ANN) and Random Forest (RF), were applied. For the performance of classifying the occurrence of precipitation, the RF algorithm has higher accuracy in classifying the occurrence of precipitation than the ANN algorithm. The F1-score and Accuracy values, which are evaluation indicators of the classification model, were calculated as 0.80 and 0.77, while the ANN was calculated as 0.76 and 0.71. In addition, the performance of estimating precipitation also showed higher accuracy in RF than in ANN algorithm. The RMSE of the RF and ANN algorithms was 2.8 mm/day and 2.9 mm/day, and the values were calculated as 0.68 and 0.73.

본 연구는 자유수면 아래 원통형 와류발생부에서 와류 수차 성능에 대한 블레이드 수가 미치는 영향을 이해하는 것이 다. 동일한 블레이드 형상을 사용하여 상대 와류 수심비(y/hv) 0.065 ~ 0.417 범위에 설치된 2개, 3개, 4개, 5개 및 6개의 블레이드로 마이크로 와류 수차의 성능을 실험하였다. 연구 결과로서 블레이드 수가 증가함에 따라 회전수, 전 압, 전류 및 출력이 유속 0.7 m/s 이하일 때 상대 와류 수심비 0.065와 0.111 지점에서 증가한다. 5개 블레이드 수차 의 평균 출력은 다른 블레이드 수보다 높게 나타난다. 오리피스 근처에 설치된 직경 130 mm인 4개의 블레이드 수차 의 성능이 와류발생부에서 동일한 수의 직경 220 mm인 블레이드 수차보다 높다.

The aim of this paper is to understand the blade number effect on vortex turbine performance in the cylindrical vortex chamber below the free water surface. Using the same blade profile, the performance of gravitational vortex turbine is tested each with 2, 3, 4, 5 and 6 blades installed at the relative vortex height (y/hv) ranging from 0.065 to 0.417. The obtained results indicate that the rotation, voltage, current and power increase in the relative vortex height of 0.065 and 0.111 when increasing the number of blades at flow velocity of less than 0.7 m/s. The average power of the 5-blade turbine is more than others. The performance of the 4-blade turbine with a 130 mm diameter installed near the orifice is higher than that of the same number of blades with a 220 mm diameter in the vortex chamber.

한국에서 생태계교란 식물인 단풍잎돼지풀의 효과적인 관리방안을 마련하고자, 초식자인 돼지풀잎벌레의 기주특이성, 연간 이동거리를 조사하여 생물학적 방제 수단으로의 활용 가능성과 이 곤충의 섭식이 단풍잎돼지풀의 활력에 미치 는 영향을 연구하였다. 이를 위해서 돼지풀잎벌레의 기주선호도를 조사하였고, 돼지풀잎벌레가 확인된 지점을 기준으 로 거리가 10m, 20m, 30m, 100m 떨어진 지점에 돼지풀잎벌레가 없는 단풍잎돼지풀군락을 선정하여 돼지풀잎벌레 의 출현 여부 파악을 통해 이들의 이동 거리를 확인하였다. 그리고 돼지풀잎벌레의 섭식에 따른 단풍잎돼지풀의 생 육, 번식 그리고 생리반응을 측정하였다. 그 결과 돼지풀잎벌레는 국화과의 3분류군만을 섭식하였고, 숙주로부터 반 경 30m/yr 이내로 단거리 이동하였다. 초식자의 섭식은 단풍잎돼지풀의 생육, 번식 그리고 생리반응에 부정적인 영 향을 주었고, 초식자가 있는 곳으로부터 거리가 멀어질수록 생육 및 번식이 양호하였다. 또한, 단풍잎돼지풀의 식피율 이 50% 이하일 때 초식자를 도입하면 90% 이상의 단풍잎돼지풀을 제어할 수 있었지만, 식피율이 90% 이상에서는 제거의 효과가 감소했다. 결과적으로 돼지풀잎벌레는 단풍잎돼지풀의 생태학적 제어자로서 활용 가능성이 있고, 제어 의 효과를 높이기 위해서는 단풍잎돼지풀의 식피율이 낮은 봄(5월)에 이 곤충을 도입하는 것이 유리하다.

To develop an effective management plan for Ambrosia trifida L., an invasive alien plant in Korea, we assessed the potential of Ophraella communa LeSage as a biological control agent. This involved investigating the host specificity of the herbivore Ophraella communa LeSage, its annual travel distance, and the impact of this insect on the fitness of Ambrosia trifida L. We confirmed the host plant preference of Ophraella communa LeSage. The travel distance of this insect was determined by monitoring its appearance in selected Ambrosia trifida L. communities without these insects at distances of 10, 20, 30, and 100 meters, based on the locations where the presence of Ophraella communa LeSage was observed. The growth, reproductive, and physiological responses of Ambrosia trifida L. were measured according to feeding by Ophraella communa LeSage. As a result, Ophraella communa LeSage fed on only three taxa and moved short distances within a radius of 30 m per year from the host. The feeding behavior of the herbivore had a negative impact on the growth, reproductive, and physiological responses of Ambrosia trifida L. And the plant's growth and reproduction improved with increasing distance from the herbivore. Furthermore, the introduction of herbivores was able to control over 90% of Ambrosia trifida L. when the coverage of the Ambrosia trifida L. group was below 50%. However, the effectiveness of the removal decreased when the coverage exceeded 90%. These results are likely to be utilized by Ophraella communa LeSage as an ecological control agent. It is advantageous to introduce them in spring (May) when the coverage is low to maximize the effectiveness of control.

섬오갈피나무는 산림청 지정 희귀식물로 곶자왈에서 자생하는 낙엽활엽관목식물이다. 본 연구는 섬오갈피나무의 광, 수분, 유기물에 따른 생육 반응 분석과 생태 지위폭을 측정하고, 이러한 결과를 바탕으로 적합한 환경조건을 찾고자 시도되었다. 섬오갈피나무는 광량이 아주 많거나 적은 조건이 아닌 중간 조건(L3, 자연광의 50%)에서 지상부 길이, 엽면적, 식물체 잎 무게가 증가하였다. 수분 구배와 유기물 구배는 잎 수와 식물체 잎 무게에 대한 생육 차이가 있었 으며 수분 구배에서는 중간 조건(M3, 240ml) 이하에서 생육이 좋았으며 유기물 구배에서는 중간 조건(N3, 12%) 이 상에서 생육 반응이 좋았다. 또한 생태 지위폭은 수분(0.977) > 유기물함량(0.964) > 광(0.951) 순으로 나타났다. 이 러한 결과는 섬오갈피나무가 선호하는 서식지는 다소 그늘지고 약간 건조하며 토양의 양분이 많은 곳이며, 생육에 가 장 큰 영향을 주는 환경요인은 광량임을 뜻하는 것으로 자생지의 서식지 관리에 우선적 고려 사항이라 판단된다.

Eleutherococcus gracilistylus is a designated rare plant by the Korea Forest Service, a deciduous broad leaf shrub native to the Gotjawal region, Jejudo. This study aimed to analyze the growth responses of E. gracilistylus to three environment factors such as light, moisture, and organic matter, and measure its ecological niche breadth. Based on these results, an attempt was made to identify suitable environmental conditions. E. gracilistylus exhibited increased above-ground length, leaf area, and plant leaf weight under intermediate conditions of light availability(L3, 50% of natural light), rather than very high or very low light conditions. Moisture availability and organic matter availability showed variations in growth responses in terms of leaf count and plant leaf weight. Under moisture availability, growth was favorable under or below intermediate conditions (M3, 240ml), while under organic matter availability, growth response was better above intermediate conditions (N3, 12%). Ecological niche breadth showed in the light factor(0.951), the moisture factor(0.977), and the organic matter content one(0.964). These results indicate that the preferred habitat of E. gracilistylus is somewhat shady, slightly dry, and has a lot of nutrients, and that the environmental factor that has the greatest impact on growth is the amount of light, which is considered to be a priority consideration for habitat management in its native area.

본 연구는 우리나라 산지 하천변의 잠재 자연식생의 주요 구성종인 갈참나무와 졸참나무가 기후변화조건이 되면 그 들의 생태지위와 종간 관계가 어떻게 변하는지를 알아보기 위하여 시도되었다. 이를 위하여 CO2와 온도를 상승시킨 기후변화조건하에서 토양수분과 토양영양소를 4구배로 처리하고, 생육기 말기에 식물을 수확하여 형질의 생육반응을 측정하고, 생태지위폭과 중복력을 계산하고, 이를 대조구의 것과 비교하였다. 또한 두 종간의 관계는 형질값을 이용하 여 주성분분석으로 해석하였다. 그 결과 기후변화시 수분환경 조건에서는 갈참나무의 생태지위폭이 졸참나무의 것보 다 넓었다. 영양소 조건에서 두 종의 생태지위폭은 서로 유사하였다. 또한 기후변화시 갈참나무와 졸참나무의 토양수 분에 대한 생태지위 중복역은 토양 영양소구배 보다 넓었다. 기후변화로 인하여 생태지위폭의 증가가 감소보다 더 많 이 일어나는 형질들을 갖는 종은 수분구배와 영양소구배에서 모두 갈참나무이었다. 그리고 개체군들의 반응에서는 기 후변화영향으로 토양수분 조건에서는 갈참나무가 졸참나무보다 적응력이 더 높아졌으나, 영양소 조건에서는 두종이 유사하였다. 이러한 결과는 기후변화조건에서 두 종간의 경쟁은 수분환경에 대하여 더 심하게 일어나고 그 때 갈참나 무가 졸참나무보다 적응력이 더 높다는 것을 의미하는 것이다.

This study was attempted to find out how the ecological niche and interspecies relationship of Quercus aliena and Q. serrata, which are the main constituents of potential natural vegetation along the riverside of mountains in Korea, under climate change conditions. To this end, soil moisture and soil nutrients were treated with 4 grad ients under climate change conditions with elevated CO2 and temperature, plants we re harvested at the end of the growing season, growth responses of traits were measured, ecological niche breadth and overlap were calculated, and it was compared with that of the control group(ambient condition). In addition, the relationship between the two species was analyzed by principal component analysis using trait values. As a result, the ecological niche breadth of Q. aliena was wider than that of Q. serrata under the moisture environment conditions under climate change. Under nutrient conditions, the ecological niche of the two species were similar. In addition, the ecological overlap for soil moisture of Q. aliena and Q. serrata was wider than the soil nutrient gradient under climate change. The species with traits in which the increase in ecological niche breadth due to climate change occurred more than the decrease was Q. aliena in both water and nutrient gradients. And in the responses of the population level, due to climate change, the adaptability of Q. aliena was higher than that of Q. serrata under the soil moisture condition, but the two species were similar under the nutrient condition. These results mean that the competition between the two species occurs more severely in the water environment under climate change conditions, and at that time, Q. aliena has higher adaptability than Q. serrata.

기후변화 위기상황에서 습지 생태계의 기후변화 완화 및 적응 기능이 더욱 강조되고 있으며, 탄소흡수원으로서 갯벌 의 생태계 서비스가 중요시되고 있다. 현재 황해지역 갯벌 중 남한과 중국의 경우 UNESCO 세계자연유산 2단계 등 재를 위한 준비를 하고 있으며, 향후 황해지역 갯벌을 통한 남북한 및 중국의 초국경협력이 기대되는 상황이다. 그러 나 이동성 조류 서식지, 휴식지, 중간기착지로서 황해지역 갯벌의 중요성과 보전, 관리, 남북한 및 중국의 협력체계에 관한 연구는 부족한 상황이다. 이에 본 연구에서는 UNESCO 세계자연유산으로 등재된 남한의 서남해안 갯벌과 중국 의 옌청자연보호구, 잠정목록에 등재된 북한의 문덕 습지보호구를 포함한 황해지역 갯벌을 중심으로 남북한 및 중국 의 생태계 보전 협력 여건을 분석하였다. 이를 바탕으로 이동성 조류 서식지, 휴식지, 중간기착지로서 황해지역 갯벌 의 중요성과 황해 연안습지 주요 특징, 북한과의 협력여건 등을 분석하여 황해 연안습지의 초국경보전지역 등재를 위 한 생태계 보전 협력 방향을 제시하였다.

The wetland ecosystem has a key role in climate change and can capture and store carbon long-term as blue carbon. Currently, the Republic of Korea and People's Republic of China are preparing for the UNESCO World Natural Heritage Phase II inscription, and cross-border cooperation among the two Koreas and the People's Republic of China is expected in term of the coastal wetland in the Yellow Sea region. However, there is a lack of research on the importance of coastal wetland in the Yellow Sea region for migratory bird habitats, roosting sites, feeding grounds, and stop-over sites. Thus, this study focused on the coastal wetland of the Yellow Sea region, including the southwestern coastal wetlands in the Republic of Korea, the Yancheng National Nature Reserve in the People's Republic of China designated as UNESCO World Natural Heritage, and the Mundok Migratory Bird Reserve in the Democratic People's Republic of Korea, which is listed on the Tentative List. The cooperation for ecosystem conservation between the two Koreas and China was analyzed. The importance of coastal wetlands in the Yellow Sea region as habitats for migratory birds, roosting sites, feeding grounds, and stop-over sites, significant characteristics of Yellow Sea coastal wetlands, and conditions for cooperation among three countries, were analyzed. The direction of ecosystem conservation cooperation for coastal wetlands in the Yellow Sea region in this study will be developed into Pan-Yellow Sea conservation.