전 세계적으로 연안양식산업의 중요성은 날로 증대되고 있지만, 반폐쇄성 내만의 연안환경은 양식의 장기화 및 과밀식에 의하여 연안 오염이 가중되고 있다. 지속적인 연안양식을 위하여, 해양생태계에 부하를 주지 않는 생태학적 수용능력 산정을 통한 친환경적 어장관리의 필요성이 대두되고 있다. 생태학적 수용능력 산정 모델링의 경우, 전체 생태계와 모든 양식활동을 고려해야 하기 때문에, 그 개발 및 적용에 있어 아직 초기단계에 있다. 대안으로, 양식장의 생태학적 능률을 산정하는 생태지표에 대한 요구가 있다. 본 연구는 대상해역의 기초생산력과 굴 양식장의 섭취율을 고려한 여과압 지표를 사용하여 생태학적 수용능력 산정을 시도하였다. 2008년, 거제한산만에 시설되어있는 굴 양식장의 여과압 지표값은 0.203으로 나타났으며, 생산량은 4,935M/T로서 49개체/m3로 시설되어 있다. 거제한산만의 현재 시설된 굴 양식장과 환경적 특성에 따라, 해양생태계에 부하를 주지 않는 생태학적 수용능력에 관해 새로이 산정된 여과압 지표는 0.102였다. 결과적으로, 거제한산만의 굴 양식장의 생태학적 수용능력은 현 생산량에서 49.8% 저감된 2,480M/T, 25개체/m3였고, 이는 생태학적 과정, 종, 군집에 현저한 변화를 주지 않고서 거제한산만에 도입될 수 있는 양식장의 수용능력을 나타낸다. 본 연구는 굴 양식장의 지속적인 생산을 위하여 생태학적 수용능력을 산정할 수 있는 생태지표를 활용하였으며, 이는 친환경적 어장관리의 과학적 근거로 활용될 수 있다.

빈산소 수괴는 전세계적으로 얕은 연안의 바다에서 생태적으로 위협적인 영향을 미치고 있다. 한반도 남해동부연안의 가막만에서도 2007년 6월 말에 빈산소 현상이 나타났으며, 빈산소 수괴 소멸기의 이화학적 특성을 조사하였다. 빈산소 수괴는 선소 인접지역에서 북서부 내만역의 연안을 따라 형성되어 있었다. 표층수와 저층수의 용존산소 농도는 빈산소 수괴에서 1.3mgL-1와 2mgL-1 이하, 그 외 지역은 각각 4.5~6.8mgL-1와 3.8~6.0mgL-1로 양호한 농도를 보였다. 빈산소 지역의 클로로필 a 농도는 표층 4.9~25.3μgL-1, 중층이 2.3~23.1μgL-1, 저층은 1.9~9.0μgL-1 범위였다. 가막만 빈산소 수괴의 발생은 3가지 수직적 형태로 나타났다. 첫 번째는 선소 주변에서 빈산소 수괴가 전 수심 층에서 발생되면서 어 패류의 폐사가 일어났다. 두 번째는 일반적인 빈산소 수괴 발생 형태인 저층에서부터 빈산소가 발생되어 있는 상태였다. 세 번째는 수온 역전 현상이 일어나면서 중층에서만 빈산소 수괴가 발생하였고 저층에는 빈산소 수괴가 발생하지 않았는데, 이러한 현상은 조사정점 9, 14 및 21의 호도마을 인접지역 연안에서만 발생하였다. 빈산소 수역에서는 해저면에 주로 서식하는 문절망둑 무리들이 수면위로 올라와 산소 결핍에 따른 입 올림을 하였으며 게류 및 고둥류 등이 갯가로 올라오는 등 이상행동을 하는 것이 관찰되었다. 폐사된 생물들은 주로 문절망둑으로서 3천 마리 정도였고, 게 및 고둥류 일부가 폐사하였다.

가막만은 한국 남해안의 중앙부에 위치하고 있고, 돌산도와 고돌산반도로 둘러 쌓여 있으며, 북동쪽 수로와 남쪽 수로를 통하여 외해와 연결되어 있다. 평균수심은 9m 내외이며, 남쪽 수로 부근의 수심은 20m 정도되어 가막만에서 수심이 가장 깊다. 가막만의 중앙부에는 동서방향으로 구릉이 발달되어 있어서 수심이 5m 이내이며, 이 구릉으로 인하여 가막만의 해수순환이 상당부분 남북으로 나뉘어진다. 북서내만역은 수심이 8m 전후로 지형이 오목한 분지형을 하고 있다. 효율적인 내만의 수질관리를 위해서는 우선 부하발생원에 따른 오염배출량이 어느 정도 인지 확인하고 해역의 환경용량과 환경기준을 만족하기 위해서 부하삭감량을 산정하는 사전대책이 요구된다. 연안해역의 수질에 영향을 끼치는 부하발생원은 크게 점오염원과 비점오염원으로 구분되는데, 비점오염원은 강우시 도시지역이나 농경지 및 산림지역의 유출수로 파악될 수 있지만, 유입지점을 명확하게 찾기 어렵고, 일간 계절간 배출량 변화가 크며 예측과 정량화가 어려워서 관리가 힘든 특징이 있다. 이에 반해 점오염원은 가정하수, 공장폐수로 구성되며 일정한 지점에서 일정량이 지속적으로 발생하여서 배출구와 배출단위가 파악가능하기 때문에 수질관리를 위한 부하삭감량 산정의 주 대상이 되고 있다. 본 연구에서는 해역으로 유입하는 외부부하량을 실측하고 분석하여 가막만의 효과적인 수질관리의 기본자료로 활용하고자 한다. 하천 부하량 조사는 하수종말처리장을 포함하여 가막만 유역에 포함되는 하천 22개 지점을 대상으로 하였으며, 조사 시기는 3월부터 12월까지 매월 1회 실시 하였고, 조사항목은 하천 유량, 수온, 염분, pH, 부유물질(SS), 용존산소(DO), 화학적 산소요구량(CODMn) 및 입자성 유기탄소(POC), 용존성 유기탄소 (DOC)와 암모니아성 질소(NH4 +-N), 아질산성 질소(NO2 --N), 질산성 질소(NO3 --N), 인산염 인(PO4 3--P), 총질소(T-N), 총인(T-P)에 대한 조사를 실시하였다. 각 항목별 분석은 수질오염공정시험방법(환경부, 2008)에 준하여 분석하였다. 하천 유량의 월별 총합은 87220.8∼191685.7 m³/day 이고, 부유물질(SS)과 화학적 산소요구량(COD), 용 존무기질소(DIN), 용존무기인(DIP), 총질소(TN), 총인(TP), 총유기탄소(TOC)의 월별 부하량은 각각 1219.2∼3406.8(평균 1941.9) kg/day, 697.8∼1117.83(평균 857.36.0) kg/day, 569.2∼1241.7(평균 792.9) kg/day, 33.1∼84.4(평균 58.3) kg/day, 839.8∼1779.9(평균 1112.1) kg/day, 60.1∼108.1(평균 89.4) kg/day, 222.2∼414.8(평균 284.9) kg/day 이다. 계절별로는 강우량이 많았던 5월과 7월에 높은 부하량을 보였고, 지점별로는 하수처리장에서 가장 많은 부하량을 보였고, 선소 주변 하수구 3지역과 연등천에서 또한 많은 부하량을 보였다. 가막만 북서내만역 은 주변 하수구에서 높은 부하량을 보이는 것으로 보아 하천의 오염원이 가막만에 직접적으로 영향을 미 치는 것으로 판단된다.

지금까지 연안 양식장의 지속적인 생산 및 체계적인 관리를 위해 어장환경용량 산정 및 활용에 관하여 많은 연구가 선행되어 왔다. 그러나, 생태학적 부하를 고려한 지속적 적정 생산을 위해서는 4가지 계층구조(물리적 수용능력, 생산 수용능력, 생태학적 수용능력 및 사회적 수용능력)에 의한 어장환경용량 산정 개념을 활용할 수 있다. 생태학적 수용 능력 산정의 경우, 환경과 패류 양식의 상호작용에 관한 좀 더 전체적인 접근이 필요하여 아직까지 모델 개발은 초기 단계에 있으므로, 이에 대한 대안접근으로 패류양식장이 해양생태계의 가능을 어떻게 변화시킬 수 있는지 패류양식장의 생태적 효율을 평가할 수 있는 생태지표의 필요성이 대두되었다. 현재 거제한산만 굴양식장의 정화율 생태지표는 0.331, 여과압 생태지표는 0.203으로 계산되었으며, 이는 연안 생태계에 부하를 주지 않는 생태학적 수용 능력인 0.05를 초과하고 있음을 나타내었다. 본 연구에서는 생태학적 수용 능력의 개념에 근거한 생태지표를 거제한산만에 적용하여, 현재의 굴 양식장의 개발 수준이 어느 정도인지를 평가하여 지속적인 생산과 효과적인 양식어장 관리 지침으로 활용하는 방안을 마련하고자 하였다.

굴 양식 산업은 우리나라의 대표적인 양식수산업으로서 중요한 역할을 수행하여 왔지만, 최근에는 수출 감소, 국내 내수시장 소비의 한계, 양식 환경 악화와 같은 여러 문제에 직면하여 있다. 적정하고 지속적인 굴 생산은 어장환경의 공간정보를 기반으로 하는 적지 선정을 통하여 달성 가능하고, 양식장의 적지 선정은 양식장의 성공적 개발에 중요한 열쇠이며, 지속가능한 개발에 절대적 영향을 미친다. 이 연구는 GIS 기반의 다중 평가 방법을 이용하여 수하식 굴 양식장의 적지를 규명하고자 하였다. 대부분의 인자들은 GIS에서 보간법에 의해 추출되었고, 여덟 개의 환경 인자들이 두 가지 기본 서브모델로 그룹화 되었다. 이는 굴 성장에 관련된 인자(수온, 염분, 해수유동, 클로로필 a)와 양식장 주변 환경에 관련된 인자(저층 DO, 총유기탄소, 퇴적물 산휘발성 황화물, 저서군집 다양도) 등으로 구성되어 있다. 적합 점수는 가장 적지인 8점에서부터 가장 적합하지 못한 1 점까지의 규모로 가점되었으며, 총 80.1%의 잠재 지역이 가장 높은 점수 5점과 6점으로 채점되었다. 이 지역들이 거제한산만에서 굴 양식을 위한 가장 최적의 조건을 가지는 것으로 나타났으며, 이러한 GIS 기반의 적지 선정 기법은 공간적인 의사 결정을 지원함으로서 어장관리시스템으로 활용될 수 있다.

울산만의 육상기인 오염부하에 대한 해역수질의 응답특성을 조사하고 만내 수질관리에 활용하기 위하여 해양생태계모델링 연구를 수행하였다. 생태계모텔에 의해 계산된 울산만의 수질은 만 내측에서 COD 농도 2.8mg/L로 해양수질 III등급 수준으로 나타났다. 계산결과 울산만 전체 해역의 수질을 II등급으로 개선하기 위해서는 육상부하를 약 30% 이상 삭감해야 하며, COD 농도 1.0mg/L이하의 수질이 되기 위해서는 전체 육상부하의 70% 이상을 삭감해야 하는 것으로 나타났다. 해역수질 II등급을 유지하기 위하여 삭감해야 할 오염부하량은 약 3,083kgCOD/day, 이 때의 환경용량은 약 7,193kgCOD/day로 계산되었다. 태화강 하구역은 식물플랑크톤 대증식(Bloom)이 상습적으로 발생하는 해역이므로 식물플랑크톤에 의한 자생유기물 부하를 감소시키기 위해서는 유가물 삭감 이외에도 영양염의 제어가 필요한 것으로 나타났다.

본 연구는 연안의 수질개선과 오염제어의 관점에서 효율적인 수질관리의 원리와 기법, 연안오염총량관리제 및 선진사례를 검토하였고, 현재 오염총량 산정시 나타나는 문제점 및 개선사항을 지적하였다. 또한, 오염총량제와 환경용량과의 관계, 해양환경 예측 모델로 활용되고 있는 생태계모델의 연구접근에서 중점적으로 검토해야 하는 사항을 토의하고, 나아가서 연안수질 관련 제도와 정책에서 반영하고 흡수해야 할 수질관리 내용과 개선방안을 제시하였다. 연안오염총량제의 대상이 되는 연안에서는 환경영향평가와 사전환경성검토에서 해당하는 개발사업이나 계획 중 신규 오염원에 대해서는 오염부하삭감량과 할당량을 산정해서 평가서에 구체적으로 제시할 필요가 있고, 연안관리지역계획에서는 환경관리계획에 좀 더 중심을 옮겨 기본적으로 관할 해역으로 유입하는 오염원과 오염부하량 자료를 구축할 필요가 있다. 특별관리해역 등 향후 연안오염총량제 적용대상이 되는 지자체에서는 하수도관리계획 등 도시계획을 수립할 때 이러할 점을 고려해서 장기적이고 일관성있는 하수도정책이 수립되어야 할 것이다. 연안오염총량제도는 다른 환경관리해역으로 점진적으로 확대 시행되어야 할 것이로, 그 외의 지역은 지자체장이 주부장관과의 협의를 통해 자발적으로 시행하고 인센티브를 주는 것도 검토해야 할 것이다. 해역의 수질개선을 위해서는 생태계모델링에 의한 환경용량(수질적 차원의 총허용오염부하량) 산정이 필수적이며, 이와 관련한 적용모델의 신뢰성과 과학적 타당성 확보는 환경영향평가 관련 협의시 매우 중요한 검토항목으로 고려되고 있다 연안 육역에 존재하는 오염원에 대해서는 연안환경을 관리하는 주무부처가 주도적으로 감시 감독하고 관리체제에 환한 법적 거를 마련하거나 관련 법률을 정비해서 통합 운영해야 할 것으로 사료되었다.

단순 박스모델을 이용하여 2005~2006년 마산만의 담수 유량, 염분, 영양염, COD등 물질 수지를 산정하였다. 담수수지 계산 결과 계절별로 307.4×103~1,210×103m3/day로 이 시기에는 5 월이 가장 높았다. 하천과 생활하수에 의한 DIP과 DIN의 유입flux는 각각 410.8~795.7kg/day 및 4081.4~6525.3kg/day 범위로 마산만 내부에서 질소의 축적이 예상된다. 순 기초생산(net primary production)은 연 평균 0.028mol/m2/day로 14.4~517.8mgC/m2/day의 범위로 분포하였으며, 평균 330.7mgC/m2/day 였다. 해저 퇴적물로부터의 영양염 공급을 100% 제거할 경우 COD 농도는 2.79mg/L 에서 2.20mg/L로 감소하여 COD의 21.0%의 제거 효과가 있는 것으로 나타났다.

2003년 하계 진해만의 수질개선을 위한 육상오염물질 삭감량을 산정하기 위해 생태계 모델을 적용하였다. 모델에 의해 재현된 진해만의 수질은 마산만 측의 내측에서 해양수질 등급 III을 상회하는 수준으로 나타났으며, 등급 II의 수질로 개선하기 위해서는 육상부하를 50% 삭감하는 것이 효율적인 것으로 나타났다. 진해만 전 해역을 목표수질인 화학적 산소요구량 (COD) 농도 2.0mg/L을 만족하는 조 건은 전체 육상부하의 70~90%를 삭감하거나, 전체 육상부하와 저질 용출부하의 50%를 동시에 삭감하여야 하는 것으로 나타났다. 해역 II등급을 유지하기 위해 삭감해야 할 양은 유기물과 영양염을 동시에 삭감할 경우, 유기물 (COD) 5,632kg/day, 용존무기인 481kg/day 및 용존무기질소 7,991kg/day이며, 이 때 오염부하량의 한계 즉, 환경용량은 화학적산소요구량 부하 13,112kg/day, 용존무기인 206kg/day 그리고 용존무기질소 3,425kg/day 이라고 할 수 있다.

The concepts of residence time and flushing time can be used to explain the exchange and transport of water or materials in a coastal sea. The application of these transport time scales are widespread in biological, hydrological, and geochemical studies. The water quality of the system crucially depends on the residence time and flushing time of a particle in the system. In this study, the residence and flushing time in Gamak Bay were calculated using the numerical model, EFDC, which includes a particle tracking module. The average residence time was 55 days in the inner bay, and the flushing time for Gamak Bay was about 44.8 days, according to the simulation. This means that it takes about 2 months for land and aquaculture generated particles to be transported out of Gamak Bay, which can lead to substances accumulating in the bay. These results show the relationships between the transport time scale and physical the properties of the embayment. The findings of this study will improves understanding of the water and material transport processes in Gamak Bay and will be important when assessing the potential impact of coastal development on water quality conditions.

We analyzed with HPLC (High Performance Liquid Chromatography) analysis photosynthetic pigments and environmental factors, microscopic observations of the phytoplankton and zooplankton in the seawater every month from February 2009 to November 2010 in Haengam Bay. The level of dissolved inorganic nutrients was the highest between July and September, when freshwater influx was at its peak, whereas chlorophyll a levels were the highest in April and August. Also, phytoplankton pigment concentration increased when dissolved inorganic nutrients are carried into nearshore waters by rainfall runoff. Based on identification of phytoplankton and photosynthetic pigments results, diatoms were mainly dominant while dinoflagellate populations increased at July and August 2009, May 2010. The zooplankton communities are dominated in terms of Noctiluca scintillans. The contribution of Noctiluca scintillans in 2010 accounts for approximately 77.3% of the total zooplankton. Distribution patterns over time of zooplankton in the seasonal distribution of phytoplankton showed a different pattern.

지중해담치 Mytilus galloprovincialis는 대서양연안, 지중해, 홍콩 및 일본 남부증지에 분포하며, 한국에서는 동, 서, 남해안 그리고 제주도와 울릉도에서 채집된다 (Choe et al., 1999). 전남 여수시 가막만에서 양식되고 있는 지중해담치는 6～8월 동안 자연채묘하여 중간양성을 거친 후 이듬해 5～6월에 본양성을 위하여 시설되며, 그해 11월부터 수확이 시작된다. 조개류의 생식주기에 관한 연구는 주로 기초 생물학적 연구와 자원증대 및 양식기술 개발을 위한 기초자료를 제공하기 위하여 수행되어 왔다. 그 가운데 우리나라에 서식하는 조개류의 생식에 관한 연구로는 바지락, Ruditapes philippinarum의 생식소 발달과 연령 및 성장 (Chung et al., 1994), 대복, Gomphina veneriformis의 생식소 발달과 생식주기 (Park et al., 2003), 백합, Meretrix lusoria의 성 성숙과 배우자형성 (Chung and Kim, 2000) 및 개조개의 생식소발달과 생식주기(Shin et al., 2007)등 다수가 발표되고 있으나, 현재 양식 생산량이 많으며, 주요 양식대상종임에도 불구하고 국내에서 지중해담치의 생식생리에 관한 보고는 찾아보기 힘들다. 이매패류의 성 성숙 및 생식주기에 미치는 영향요인들 가운데 수온은 외인성 요인으로 여러 요인들 가운데 가장 중요하게 작용하는 요인이며 (Mackie, 1984), 수온은 주로 위도와 지리적 조건에 따라 달라진다. 최근 기후변화에 따라 연안 수온의 상승 및 강우량의 증가에 의해 연안에서 양식되고 있는 생물의 산란시기가 불규칙하여 자연 채묘 및 생산량의 변동이 초래되고 있는 실정이다. 본 연구는 여수시 가막만에서 양식되고 있는 지중해담치를 대상으로 생식생태학적 기초 자료인 성비, 생식소 발달, 생식소 지수, 비만도의 월 변화와 생식주기를 조사하여 산란시기 추정에 따른 채묘시기를 예측하고, 생산량 증가를 위한 적정양식시설의 재배치 및 적정생산량 산정을 위한 기초자료 제공을 위해 실시되었다. 본 연구에 사용한 지중해담치는 2009년 6월부터 2009년 12월까지 전남 여수시 가막만 해역에서 수하연 중간부분의 개체를 매월 30～40개체씩 채집하였다. 채집한 개체는 각장, 각고, 전중량 및 육중량 등의 측정형질을 계측한 후, 생식소가 포함된 내장낭의 일부를 Bouin's solution에 일정시간 고정한 후 파라핀 절편법으로 두께 4 ㎛의 조직표본을 제작하였다. 염색은 Mayer's hematoxylin과 0.5% eosin 비교염색을 행하였다. 생식소 발달단계는 회복 및 초기활성기I (Re & EaⅠ: recovery and early active stageⅠ), 초기활성기Ⅱ (EaⅡ: early active stageⅡ), 후기활성기 (La: late active stage), 완숙기 (R: ripe stage), 방출기 (S: spent stage)의 5단계로 나누었다. 담치의 비만도는 조사지역(원포, 소호)에서 암․수 모두 6월에 가장 높은 정점 (암: 0.046, 수: 0.050)을 나타냈다. 성비는 원포지역의 경우 1:0.94(암:수), 소호지역은 1:1.2(암:수)로 나타났으나 유의적인 차이는 없었다(P>0.05). 생식소 발달은 원포지역과 소호지역 모두 7월부터 산란 및 방정을 시작하여 12월까지 지속되었다. 생식소지수는 원포지역의 경우 암컷과 수컷 모두 6월에 가장 높은 값을 나타낸 후 감소하여 10월에 다시 증가하는 경향을 보여주고 있었고, 소호지역 역시 8월을 제외하고 원포지역과 동일한 경향을 나타내었다. 두 지역 모두 주 산란기는 7～9월로 추정되었다. 그러나 소호지역은 원포지역보다 생식소의 발달이 다소 느리며, 퇴화․흡수 후 휴지기에 들어가는 개체들의 비율이 낮게 관찰되었다.

Chlorophyll a (chl a) has been used as an indicator for phytoplankton biomass in pelagic ecosystems due to the relative ease of measurement and selectivity for autotrophs in mixed plankton assemblages. However, the use of chl a as an indicator for phytoplankton biomass is restricted due to its inability to resolve taxonomic differences of phytoplankton and the highly variable relationship of chl a with phytoplankton. Here, we describe the analysis of High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) photosynthetic pigment data using CHEMTAX, which is a matrix factorization program that uses chemical taxonomic indices (phytoplankton carotenoids) to quantify the abundance of phytoplankton groups. Compared to direct microscopic counting that can distinguish species within broad groups, the resolution of taxonomic groups by CHEMTAX is generally coarse. It can only distinguish between diatoms, dinoflagellates, cryptophytes, cyanobacteria, chlorophytes, prasinophytes, and haptophytes. However, CHEMTAX analysis is much faster and less expensive than microscopic counting methods. HPLC pigment observations were taken in the spring, summer, fall, and winter in 2005～2006 within Gamak Bay, South Korea. CHEMTAX results revealed that diatoms were the dominant taxonomic group in Gamak Bay. In inner Gamak Bay, the ratio between diatoms and cryptophytes was 75～80%, and the ratio between dinoflagellates and cryptophytes was 10～15%. In outer Gamak Bay, the ratio between diatoms and cryptophytes was 85～90%, and the ratio between dinflagellates and cryptophytes was only 1～5%. The population structure was seasonal. Relative diatom populations were less in the summer than the winter season.

This research was performed to simulate shellfish production systems and sales in Gamak Bay, South Korea. To study the way the shellfish system generates maxima, a numerical model was developed to simulate the model under a control and a number of different scenarios. The program calculates the EMERGY flows by multiplying the flows of energy and materials by the appropriate solar transformity. In this study, an energy systems model was built to simulate the variation of sustainability for oyster aquaculture. The results of the simulation based on 2005 data that as oyster production yield slightly increases, money and assets increase to a steady state. When the program is run control simulation, the system reaches carrying capacity after 8 years. The simulation of models with price of purchased inputs increased with 3.5% inflation rate per year showed maximum benefit of shellfish production occurs after 6 years but amounts are less than control simulation, and then decreases slightly in money and yield results. The results with 3.5% inflation and increase of oyster price annually showed steady and slightly increase of money and yield.

The objective of this research is to apply more scientific, quantitative methods and procedures of environmental investigation to the development of the natural environment and the improvement of the human environment during the establishment of a sewage treatment plant and special facilities using environmental accounting. This research was performed to develop a method of strategic environmental assessment on the operation of sewage treatment plant and reuse of shellfish seeding areas through the use of environmental accounting based on EMERGY evaluation. The result was applied to marine environment policy in order to evaluate the real wealth of the regional environment and economy for both the present phase and the proposed developed phase. Using results from the comparison of EMERGY indices between the present situation and future scenarios, cost benefit analysis was performed for three different scenarios: (1) construction of a new sewage treatment plant, (2) relocation and recovery of the shellfish seeding area , and (3) relocation and re-seeding of shellfish area and construction of a new sewage treatment plant. Cost-benefit ratios of the three scenarios are 1.88, 0.94, and 1.38, respectively.

This research outlines a new method for evaluation of shellfish production in Gamak Bay based on the concept of EMERGY. Better understanding of those environmental factors influencing oyster production and the management of oyster stocks requires the ability to assess the real value of environmental sources such as solar energy, river, tide, wave, wind, and other physical mechanisms. In this research, EMERGY flows from environment sources were 76% for shellfish aquaculture in Gamak Bay. EMERGY yield ratio, Environmental Loading Ratio, and Sustainability Index were 4.26, 0.31 and 13.89, respectively. Using the Emergy evaluation data, the predicted maximum shellfish aquaculture production in Gamak Bay and the FDA (Food and Drug Administration, U.S.) designated area in Gamak Bay were 10,845 ton/y and 7,548 ton/yr, respectively. Since the predicted shellfish production was approximately 1.3 times more than produced shellfish production in 2005, the carrying capacity of Gamak Bay is estimated to be 1.3 times more than the present oyster production.

To find proper water quality management strategy for oxygen consumption organic matters in Jinhae bay, the physical process and net supply/decomposition in terms of COD was estimated by three-dimensional eco-hydrodynamic modeling. The estimation results of physical process in terms of COD showed that transportation of COD was dominant in loading area from land to sea, while accumulation of COD was dominant in middle～bottom level. In case of surface level, the net supply rate of COD was 0～60 mg/m2/day. The net decomposition rate of COD was 0～-0.05 mg/m2/day(-5～-10 m, in depth) to 2 level, and -0.05～-0.20 mg/m2/day(10 m ～) to bottom level. These results indicate that the biological decomposition and physical accumulation of COD are occurred for the most part of Jinhae Bay bottom. The variation of net supply or net decomposition rate of COD as reducing land based input loading is also remarkable. Therefore, it is important to consider both allochthonous and autochthonous oxygen demanding organic matters to improve the water quality of Jinhae Bay.

The three-dimensional eco-hydrodynamic model was applied to estimate the autochthonous COD caused by production of phytoplankton in Jinhae Bay. A residual current was simulated, using a hydrodynamic model, to have a sightly complicated pattern in the inner part of the bay, ranging from 0.001 to 5 cm/s. In the outer part of the bay, the simulated current flowed out to the south sea with a southward flow at a maximum of 25 cm/s. The results of the ecological model simulation of COD levels showed high concentrations, exceeding 4 mg/L, in the inner bay of Masan, an area of wastewater discharge, and lower levels, approaching less than 1 mg/L, closer to the outer part of the bay. The simulation results of Autochthonous COD by two methods using ecological modeling, showed high ratio over 70% of total COD. Therefore, it is more important to consider nutrients than organic matters in the region for control COD standard.

The mechanism of water pollution in Lake Shihwa, one of highly eutrophicated artificial lakes in Korea, has been studied using a numerical 3D physical-biochemical coupled model. In this study, the model was applied to estimate the contribution of land-based pollutant load to water quality of heavily polluted Lake Shihwa. The chemical oxygen demand(COD) was adopted as an index of the lake water quality, and the spatial distribution of an average COD concentration during the summer from 1999 to 2000 was simulated by the model. The simulated COD showed a good agreement with the observed data. According to reproducibility of COD, the highest levels between 8 and 9 mg/L were shown at the inner site of the lake with inflow of many rivers and ditches, while the lowest was found to be about 5 mg/L at the southwestern site near to dike gate. In the prediction of water quality of Lake Shihwa, COD showed still higher levels than 3 mg/L in case of reduction of 95% for land-based pollutant load. This suggests that the curtailment of land-based pollutant load is not only sufficient but the improvement of sediment quality or the increase of seawater exchange should be considered together to improve a water quality in Lake Shihwa.

For the sustainable management of marine ecosystem in Masan Bay, we have to assess the carrying capacity and standard of target water quality. In this research, we assume that all pollutants loads are treated in Dukdong sewage treatment plant, then we simulate the physical-biological model for prediction water quality for the achievement of standard water quality. In 2001 year, for the achievement of COD 2.5 mg/L, we need to reduce COD 90 %, nitrogen 30 %, phosphate 90% than that of the present value. According to these results, the water quality of sewage treatment plant is required to treat COD 13.5 mg/L, nitrogen 33.3 mg/L, phosphate 6.0 mg/L. If the sewage treatment plant will be expanded much larger in 2011, it will need to be treated in COD 6.6 mg/L, nitrogen 2.5 mg/L, phosphate 5 mg/L for the achievement of water quality standard in COD 2.5 mg/L.