한국 혁신 생태계는 후발 추격자에서 ‘민간 주도의 건강하고 역동적인 생태계 조성을 위한 정부의 역할이 중요한’ 창조적 선도자 단계로 진화해 왔다. 한국의 혁신 생태계는 그동안의 획기적인 발전과 양적 확대에도 불구하고 혁신 성과의 정체 현상, 생태계 내 및 글로벌 연계 활동의 부족 등을 보여주고 있다. 미래 지향적인 혁신 생태계 조성을 위한 차세대 혁신 생태계 모델이 요구되는 상황이다. 기존의 이론적 근거를 바탕으로 혁신 생태계의 바탕을 이루는 것이 기업간 네트워크라는 관점에서 차세대 혁신 생태계의 요소로 기업간 네트워크 외에, 기업 역량, 공공 연구기관, 민간 산업단체, 기술 인프라, 정책 주체를 바탕으로 5개 요소를 설정하고, 불연속적 기술 및 시장 변화에 부응하는 ‘민간 주도의 건강하고 역동적인’ 혁신 생태계로서의 차세대 혁신 생태계 모델을 제시하였고 혁신 생태계구축 역할을 담당하는 정책 주체의 구체적인 방향을 제시하고, 본 연구의 의의를 제시하였다.

Interactions between species in a community are very complex, and they are visualized and analyzed through a food web in simple way. Food web is a network of species connected by trophic links showing energy flow from prey to predator. Various models were developed to characterize the food web in ecosystems. In this study, we classified food web models to static models such as Ecopath and dynamic models such as AQUATOX. We presented characteristics of several different types of food web models in each category, and reviewed their applications used in aquatic ecosystems. Finally, we presented issues to be considered to develop food web models.

생물다양성협약(CBD)에서는 전 지구적으로 발생하는 환경문제의 대응방안으로 육상의 17%를 보호지역으로 지정 하도록 할 것을 권고하고 있다. 우리나라도 국제적 수준에 맞춰 보호지역을 지정하고 보호지역 지정이 가지는 의미를 설명할 필요성이 생겼으며, 이에 따라 생태계서비스에 관한 연구의 필요성이 요구되고 있다. 우리나라는 보호지역 지정을 자연공원법에 의해 위계별로 국립공원, 도립공원, 군립공원으로 지정하고 있다. 그러나 정치, 행정적 측면이 우선시되면서 생태계서비스 가치평가 연구 및 서식지 관리가 국립공원에 편중되어 도립 및 군립공원은 다소 미비하여 연구의 필요성이 있다. 본 연구에서는 국립공원에 비해 서식지 관리 및 생태계서비스 가치평가 연구가 미비한 가지산도 립공원을 대상으로 InVEST 모델 중 InVEST Habitat Quality 모델을 사용하여 서식지 질을 평가하고, 분석 결과를 16개의 산악형 국립공원과 비교하였다. 분석 결과 가지산도립공원의 서식지질 값은 0.83이었으며, 주변 지역에 비해 서식질 질이 높게 나타났다. 3개 지구별 서식지질 차이를 분석한 결과 통도사지구와 내원사지구가 0.84, 석남사지구가 0.83으로 나타났고 용도지구별로는 자연보존지구, 자연환경지구, 문화유산지구, 공원마을지구 순으로 서식지질 값이 높게 나타났다. 기존 국립공원 서식지질 분석 결과와 비교한 결과 가지산도립공원은 무등산국립공원 수준의 자연성을 나타내었다. 이러한 결과는 추후 도립공원의 생물다양성 보전 및 생태계서비스 증진을 위한 정책 수립과 관리방안 수립의 객관적인 자료로 활용될 수 있을 것이다.

The Bayesian algorithm model is a model algorithm that calculates probabilities based on input data and is mainly used for complex disasters, water quality management, the ecological structure between living things or living-non-living factors. In this study, we analyzed the main factors affected Korean Estuary Trophic Diatom Index (KETDI) change based on the Bayesian network analysis using the diatom community and physicochemical factors in the domestic estuarine aquatic ecosystem. For Bayesian analysis, estuarine diatom habitat data and estuarine aquatic diatom health (2008~2019) data were used. Data were classified into habitat, physical, chemical, and biological factors. Each data was input to the Bayesian network model (GeNIE model) and performed estuary aquatic network analysis along with the nationwide and each coast. From 2008 to 2019, a total of 625 taxa of diatoms were identified, consisting of 2 orders, 5 suborders, 18 families, 141 genera, 595 species, 29 varieties, and 1 species. Nitzschia inconspicua had the highest cumulative cell density, followed by Nitzschia palea, Pseudostaurosira elliptica and Achnanthidium minutissimum. As a result of analyzing the ecological network of diatom health assessment in the estuary ecosystem using the Bayesian network model, the biological factor was the most sensitive factor influencing the health assessment score was. In contrast, the habitat and physicochemical factors had relatively low sensitivity. The most sensitive taxa of diatoms to the assessment of estuarine aquatic health were Nitzschia inconspicua, N. fonticola, Achnanthes convergens, and Pseudostaurosira elliptica. In addition, the ratio of industrial area and cattle shed near the habitat was sensitively linked to the health assessment. The major taxa sensitive to diatom health evaluation differed according to coast. Bayesian network analysis was useful to identify major variables including diatom taxa affecting aquatic health even in complex ecological structures such as estuary ecosystems. In addition, it is possible to identify the restoration target accurately when restoring the consequently damaged estuary aquatic ecosystem.

최근, 우리나라에서는 하천에 중소형 보 (Weir) 및 각종 구조물 (어도) 건설이 건설되면서 수생태계의 단절 및 훼손이 보고되고 있고, 이들은 수생태계 건강도에 직접적으로 영향을 주면서 수생태계의 종적 연결성 평가가 중요한 이슈가 되었다. 본 연구에서는 수생태 건강성 확보를 위한 일환으로 수생태계 종적 연결성 평가를 위한 국내외 연구 현황, 선진국의 어류 기반 종적 연속성 평가모델 개발 및 현장 적용성에 대한 분석을 실시하였다. 이를 위해, 우리나라에서 하천의 종적 연결성 현황 및 구조적 문제점, 어류 모 니터링 기법 및 현황, 종적 측면의 어류 이동성 단절 및 종 다양성 영향에 대한 현황분석을 하였다. 또한, 물리적 서식지 적합도 평가, 환경생태유량 평가 및 어류 서식처 모의를 위한 생태-수리모델링의 기술적 한계 등에 대한 연구 현황 을 분석하였다. 또한, 어류 유영력 기반 이동성 분석 및 행위자 기반(ABM) 어류행동예측 프로그램개발에 대한 현재 기술의 한계성도 제시하였다. 전 세계에서 적용된 하천 종적 연결성 평가모델 및 기법 (프로토콜)에 대해 문헌, 자료 및 다양한 모델을 종합적으로 검토한 결과에 따르면, 첫째, 하천 구조물과 어류 유영속도, 점프력 등의 지표 기반 평가 기법, 둘째, 직접 현장 어류조사 및 모니터링 기법, 셋째, 하천지형학적 접근방식 평가 기법 및 구조물 기반 DB 구축 기법 및 넷째, 하천 연계성 지수 평가법 등으로 분석되었다. 종적 연결성 평가모델의 조사방법론 및 적용성 평가 결과에 따르면, 유럽권의 ICE 모델 (Information sur la Continuite Ecologique)과 ICF 모델 (Index de Connectivitat Fluvial)을 우리나라에 수정보완하여 적용할 경우 적절할 것으로 평가되었다.

퇴적물 준설은 수서생태계에서 오염물질을 영구적으로 제거하는 것으로 수서생태계 복원에 있어서 효율적인 방법으로 여겨진다. 본 연구에서는 수괴의 산소 요구율의 계산을 통해 마산만의 퇴적물 준설이 수질에 미치는 영향을 정량화하였다. 이를 위해 수질 및 저질 모델이 포함된 생태계 모델을 마산만에 적용시켰다. 모델 계산 결과, 육상 오염원이 감소할수록 수괴의 산소 요구율이 다소 증가한 반면에 만내측과 만외측의 준설에 의해서는 산소 요구율이 크게 증가하였다. 이러한 결과는 퇴적물 준설이 마산만 수질을 더욱 개선시킬 수 있음을 의미한다. 산소 요구율과 퇴적물 산소 요구량의 상관관계식을 통해 육상 부하량 10 % 감소에 의한 수질 개선효과에 상당하는 퇴적물 준설 면적이 만내측에서는 1.68㎢이며, 만외측에서는 3.15㎢임을 계산하였다. 이는 마산만 수질 개선을 위해서는 만내측의 퇴적물 준설이 효율적 방법임을 의미한다.

2017년까지 정부는 사회적기업 3천개를 육성하고 사회적기업에 10만명을 고용하려는 계획을 가지고 있다. 우리나라의 사회적기업은 2007년 사회적기업 육성법이 제정된 이래 본격적으로 육성을 시작, 2015 년 현재 1400여개의 가파른 양적 성장을 기록하였다. 하지만 양적 성장은 이루었지만 여전히 대다수 사회적기업이 그 경제적․사회적 목적에 맞는 자립을 이루어내지 못하고 정부에 대한 높은 의존을 하고 있는 점과 규모의 영세성이 해결해야 할 문제점으로 남아있다. 이에 내실화를 이루고 안정적인 사회적기업의 정착을 위해 사회적기업을 위한 생태계 조성에 또 하나 의 토대가 될 수 있는 상생모델의 제시를 통해 앞으로의 발전방향을 모색해보고자 하였다. 본 연구에서는 행복나래(주)의 사회적기업 지원에 대한 성과분석을 바탕으로 사회적기업의 안정적 생태계 조성을 위한 또 하나의 방안으로서 모범적 상생모델과 앞으로의 발전방향에 대해 제시하였다.

Ecopath 모델을 이용하여 남양호와 낙동강 하류 생태계의 영양구조와 에너지 흐름을 정량적으로 파악하고, 그 결과를 비교 분석하고자 하였다. 이를 위해 2007년 갈수기(5월)와 풍수기(8월)에 남양호와 낙동강 하류 수계의 각 6개 지점에서 조사를 실시하였다. 연구결과, 남양호는 무생물인 유기쇄설물과 식물플랑크톤, 대형 수생식물 등이 생산자로, 동물플랑크톤과 저서동물, 떡붕어, 붕어, 기타 어류 등은 1차 소비자로, 잉어와 동자개는 2차 소비자로 조사되었으며, 낙동강 하류는 무생물인 유기쇄설물과 식물플랑크톤, 대형 수생식물 등은 생산자로, 동물플랑크톤과 저서동물, 기타 어류, 잉어, 누치 등은 1차 소비자로, 배스는 2차 소비자로 나타났다. 영양구조는 남양호가 1.0~3.3의 범위를, 낙동강 하류는 1.0~3.7의 범위로 낙동강 하류가 남양호보다 더 긴 먹이사슬을 가지는 것으로 추정되었다. 영양단계별 먹이자원에 대한 경쟁은 남양호가 0.100~0.900로 나타나 0.018~0.845 범위의 낙동강 하류보다 먹이자원에 대해 높은 경쟁을 가지는 것으로 확인되었다. 총에너지량은 남양호가 14.1 kg m-2, 낙동강 하류는 2.7 kg m-2이었으며, 이 중 남양호 수계는 39%(5440.919 g m-2)는 섭식으로, 21%(3107.271 g m-2)은 이출, 12%(1708.362 g m-2)는 호흡, 28%(4018.551 g m-2)은 유기쇄설물로 전환되는 것으로 나타났으며, 낙동강 수계는 52.0%(1433.998 g m-2)은 섭식으로, 9.1%(252.101 g m-2)은 이출, 18.0%(498.150 g m-2)은 호흡, 20.9%(575.984 g m-2)는 유기쇄설물로 전환되는 것으로 추정되었다.

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.

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.

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 eco-hydrodynamic model was used to estimate the environmental capacity in Gamak Bay. It is composed of the three-dimensional hydrodynamic model for the simulation of water flow and ecosystem model for the simulation of phytoplankton. As the results of three-dimensional hydrodynamic simulation, the computed tidal currents are toward the inner part of bay through Yeosu Harbor and the southern mouth of the bay during the flood tide, and being in the opposite direction during the ebb tide. The computed residual currents were dominated southward flow at Yeosu Harbor and sea flow at mouth of bay. The comparison between the simulated and observed tidal ellipses at three station showed fairly good agreement. The distributions of COD in the Gamak bay were simulated and reproduced by an ecosystem model. The simulated results of COD were fairly good coincided with the observed values within relative error of 1.93%, correlation coefficient(r) of 0.88. In order to estimate the environmental capacity in Gamak bay, the simulations were performed by controlling quantitatively the pollution loads with an ecosystem model. In case the pollution loads including streams become 10 times as high as the present loads, the results showed the concentration of COD to be 1.33～4.74㎎/ℓ(mean 2.28㎎/ℓ), which is the third class criterion of Korean standards for marine water quality. In case the pollution loads including streams become 30 times as high as the present loads, the results showed the concentration of COD to be 1.38～7.87㎎/ℓ(mean 2.97㎎/ℓ), which is the third class criterion of Korean standards for marine water quality. In case the pollution loads including streams become 50 times as high as the present loads, the results showed the concentration of COD to be 1.44～9.80㎎/ℓ(mean 3.56㎎/ℓ), which is the third class criterion of Korean standards for marine water quality.

The three-dimensional eco-hydrodynamic model was applied to estimate the physical process in terms of nutrients and net uptake(or regeneration) rate of nutrients in Kamak Bay for scenario analysis to find proper management plan. The estimation results of the physical process in terms of nutrients showed that transportation of nutrients is dominant in surface level while accumulation of nutrients is dominant in bottom level. In the case of dissolved inorganic nitrogen, the results showed that the net uptake rate was 0～60 mg/m2/day in surface level(0～3m), and the net regeneration rate was 0.0～10.0 mg/m2/day in middle level(3～6m) and above 10 mg/m2/day in bottom level(6m～below). In the case of dissolved inorganic phosphorus, the net uptake rate was 0.0～3.0 mg/m2/day in surface level, and the net regeneration rate was 0.5～1.5 mg/m2/day in middle level and 1.0～3.0 mg/m2/day in bottom level. These results indicates that net uptake and transport of nutrients are occurred predominantly at the surface level and the net generation and accumulation are dominant at bottom level. Therefore, it is important to consider the re-supplement of nutrients due to regeneration of bottom water.