Understanding the distinct hydro-biogeochemical dynamics of lotic and lentic systems is crucial for integrated watershed management, particularly in regions with complex land-use patterns. This study investigated the spatiotemporal water quality variations in Gunsan City, Republic of Korea. Monthly monitoring was conducted at 17 sites (8 rivers and 9 reservoirs) from May 2024 to May 2025 to analyze 11 physicochemical parameters. Multivariate statistical approaches, including Factor Analysis of Mixed Data and K-means clustering, were employed to elucidate the interactions between water body types and seasonal factors. Factor analysis identified two primary gradients explaining 42.7% of the total variance: anthropogenic nutrient loading (Axis 1) and seasonal metabolic-physical drivers (Axis 2). The study revealed distinct spatial heterogeneity; rivers exhibited significantly higher electrical conductivity and nutrient concentrations (e.g., TN, TP) compared to reservoirs, clustering into a high-pollution group driven by point and non-point sources. Seasonally, rivers showed a marked concentration effect during the dry winter season due to reduced base flow, whereas reservoirs maintained relatively stable water quality attributed to the dilution capacity of larger water volumes. Shallow reservoirs like Backseokje exhibited characteristic water quality pattern, such as hypoxia related to organic matter decomposition and high vegetation cover. These findings suggest that a differentiated management approach is essential: mitigating point-source and non-point-source pollution and securing base flow for rivers during dry seasons, while regulating internal biogeochemical processes and inflows for reservoirs.

본 연구에서는 인구감소에 따른 지방소멸 문제를 극복하고 물 복지 형평성 제고를 위해 충청남도의 먹는물 수질안전성 취약지역 및 소규모수도시설 현황을 조사하고, 먹는물 수질기준을 초과하는 소규모수도시설의 시⋅공간적 분포 특성을 분석하였다. 충청남도는 전체인구의 4.3%가 먹는물 수질안전성 취약지역의 소규모수도시설에서 상수도를 공급받고 있다. 충청남도 전체 소규모수도시설의 88%가 정수처리 과정이 없이 지하수를 그대로 공급하고 있으며, 정수처리공정은 막여과(역삼투), 산화흡착공정이 대부분이었고, 소독공정은 전체의 1.9%를 제외하고 자동투입기가 모두 설치되어 있는 것으로 나타났다. 충청남도 내 소규모수도시설 가운데 먹는물 수질기준(감시항목 포함)을 초과하는 시설은 전체의 7.1%를 차지하였으며, 건강상 유해영향 무기물질에 관한 기준에 속한 수질항목(불소, 비소, 질산성질소, 우라늄)이 전체의 58.3%, 미생물에 관한 기준에 속한 수질항목(일반세균, 총대장균군, 대장균/분원성 대장균군) 이 27.0%를 차지하는 것으로 나타났다. 건강상 유해영향 무기물질에 관한 기준에 속한 수질항목이 초과한 것은 변성암과 화강암이 넓게 분포하는 지질학적 특성 때문이며, 미생물에 관한 기준에 속한 수질항목이 초과한 것은 전문성이 떨어지는 주민대표 등이 대부분 소규모수도시설의 소독공정을 부적절하게 운영⋅관리하였기 때문인 것으로 판단된다.

다중이용시설에서 정수기 사용이 보편화되었으나, 부적절한 관리로 인한 미생물학적 오염 가능성이 지속적으로 제기되고 있으며, 정수기 처리수와 수돗물 간의 체계적인 수질 비교 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 강원대학교 캠퍼스 내 설치된 정수기와 수돗물의 수질 특성을 비교하고, 정수기의 미생물학적 안전성을 평가하고자 하였다. 2023년 4월부터 9월까지 교내 7개 지점에서 수돗물, 정수기, 그리고 취수부를 대상으로 수질을 분석하였다. 분석 항목은 탁도, 염소이온(Cl-) 농도, 총질소(T-N), 잔류염소, pH, 전기전도도(EC), 일반세균, 총대장균군으로 설정하였다. 그 결과, 대부분 먹는 물 수질기준에 잘 부합하는 것을 확인하였으나, D 지점의 수돗물은 탁도 (> 0.5 NTU)와 잔류염소(0.01−0.18 mg/L) 항목에서 먹는 물 수질기준에 부합하지 않았다. 정수기 클리닝 단독 및 클리닝/필터 교체 후 전반적으로 수질이 개선되는 효과가 있었으나, 클리닝/필터 교체 직후에는 몇몇 지점에서 잔류염소, Cl- 및 EC의 측정값이 다소 증가하는 경향을 보였다. 여름철에는 정수기의 일반세균 수질기준 초과율이 봄철에 비해 3.87% 증가했으며, 취수부의 일반세균 농도는 봄철 대비 23.72배 높았다. 또한, 여름 방학기간에는 정수기 사용 빈도가 낮고, 기온이 높아 정수기 처리수에서 일반세균의 먹는 물 수질 기준 초과율이 18.3% 증가했고, 취수부의 농도는 2.33배 증가하였다. 하지만, 수돗물의 일반세균은 여름철에도 매우 낮게 나타났으며, 이는 정수장에서의 잔류염소 증가에 의한 영향으로 판단된다. 또한, 조사 기간 내내 수돗물, 정수기, 취수부 부위의 모든 시료에서 총대장균군은 검출되지 않았다.

본 연구는 경상남도 서부 12개 시⋅군에서 2010년부터 2021년까지 수집된 농업용 지하수 7,447개 시료를 대상으로, ｢지하수법｣ 및 ｢환경오염공정시험기준｣에 따라 수질을 분석하고 GIS 기법을 활용하여 부적합 항목의 공간적 분포와 원인을 규명하였다. 전체 표본 중 174개(2.3%)에서 수질 부적합이 확인되었으며, 주요 항목은 NO3-N(35.1%), Cl⁻(33.3%), As(11.5%), Phenol(10.9%) 등이었다. GIS 분석 결과, NO3-N은 남강 하류 시설재배지에서, Cl⁻는 해안 및 기수역 인근에서 주로 검출되어 각각 과다한 질소 비료 사용과 해수 침투의 영향을 받은 것으로 나타났다. 반면, As⋅pH⋅중금속(Cd, Pb 등)은 특정 지역에 집중되지 않고 지질학적 요인과 관련이 있는 것으로 분석되었다. 또한 Phenol⋅CN⋅TCE 등은 산업폐수 유입 가능성이 있으나, 연구지역 특성상 굴착 과정에서 혼입된 오염물질일 가능성이 제기되었다. 본 연구는 항목별 발생 원인에 기반한 맞춤형 관리의 필요성을 제시하며, 향후 정기검사 확대와 방치공 정비 등 제도적 보완을 통해 농업용 지하수의 체계적 관리가 강화되어야 함을 시사한다.

This study investigated the seasonal water quality characteristics of two key environmental flow sources for the Gwangju Stream: the Yeongsan River water supply and effluent from a sewage treatment plant. Monitoring data collected between 2019 and 2023 were analyzed for both sources, and field surveys from October 2023 to June 2024 examined confluence points where environmental flows entered the Gwangju Stream, measuring both main-stream and inflow waters. The Yeongsan River supply recorded its highest spring organic matter levels (mean BOD: 5.2 mg L-1; maximum: 8.7 mg L-1), while the sewage treatment plant effluent exhibited pronounced seasonal variation in total nitrogen (T-N), ranging from a summer low of 8.2 mg L-1 to a winter high of 13.8 mg L-1. Upstream water quality remained stable; however, downstream BOD increased annually by 8.2%, and total phosphorus (T-P) peaked sharply in summer (0.567 mg L-1). Field survey results indicated that in spring, T-N increased by up to 495%, BOD by 182%, and T-P by 290%; in winter, T-N rose by 239%, BOD by 164%, and COD by 73%. These findings reveal marked seasonal variability in the influence of environmental flow sources, with T-N showing the most substantial increase in spring. The results highlight the need for targeted nutrient management strategies, such as increasing the proportion of the plant’s effluent in spring to stabilize nutrient loads and improving its biological treatment efficiency in winter to reduce T-N concentrations. Season-specific measures of this kind can improve water quality and help sustain the ecological integrity of the Gwangju Stream.

This study investigates how lake morphology, water quality, and water-level fluctuations (WLF) collectively shape wetland plant communities across 90 lakes in the Republic of Korea. By analyzing morphological indices (Index of Basin Permanence; IBP, Rawson Index; RI), WLF, water quality, and vegetation data, we identified four distinct lake groups through cluster analysis. Group C, comprising large dams, was characterized by the highest IBP and extreme WLF. Despite having favorable water quality, this group exhibited the lowest species richness, suggesting that severe physical disturbance from WLF is a primary limiting factor for wetland plant community. In contrast, Group A (estuarine reservoirs) showed stable water levels but high nutrient concentrations, which led to eutrophic conditions and communities dominated by a few tolerant species. Group D, which included small agricultural reservoirs and floodplain wetlands, had complex shorelines (highest RI) and supported the higher diversity of aquatic plants. This indicates that habitat heterogeneity can mitigate moderate physical disturbances and enhance richness. Canonical Correspondence Analysis and Variation Partitioning Analysis revealed that community structure is primarily influenced by hydrological disturbance, chemical stress (eutrophication), salinity, and shoreline complexity. These analyses confirmed that the interplay of these environmental factors explains community variation more effectively than any single factor alone. Our findings demonstrate that lake plant communities are shaped by a complex interaction of geomorphological, hydrological, and chemical factors. Therefore, effective lake management must adopt an integrated approach, considering both water-level regulation and shoreline complexity to enhance ecological integrity.

안양천의 어류 군집 특성과 어류상에 대한 수질의 영향을 밝히기 위해 2022년 4~6월과 8~10월에 20개 지점을 2회 조사하였다. 조사 기간 동안 채집된 어류는 5목 10과 34종 3,186개체였다. 우점종은 피라미(Zacco platypus, 43.4%) 였고, 아우점종은 붕어(Carassius auratus, 10.1%), 그 다음으로 잉어(Cyprinus carpio, 7.6%), 참갈겨니(Zacco koreanus, 6.2%), 돌고기(Pungtungia herzi, 5.2%), 대륙송사리(Oryzias sinensis, 5.1%), 참붕어(Pseudorasbora parva, 4.7%), 긴몰개(Squalidus gracilis majimae, 4.4%), 버들치(Rhynchocypris oxycephalus, 3.5%), 치리(Hemiculter eigenmanni, 3.3%), 흰줄납줄개(Rhodeus ocellatus, 1.4%), 가숭어(Chelon haematocheilus, 1.0%) 등의 순으로 우세하 게 출현하였다. 출현종 중 한국고유종은 각시붕어(Rhodeus uyekii), 긴몰개, 몰개(Squalidus japonicus coreanus), 참갈 겨니, 얼록동사리(Odontobutis interrupta) 5종(14.7%)이었고, 외래종은 이스라엘잉어(Cyprinus carpio Israeli type), 블루길(Lepomis macrochirus), 배스(Micropterus salmoides), 구피(Poecilia reticulata) 4종(11.8%)이었다. 어류 군집 분석 결과, 우점도는 상류가 높았고 하류로 가면서 낮아졌으며, 다양도와 풍부도, 균등도는 본류보다 지류에서 높게 나타나는 경향을 보였다. 하천건강성을 평가한 결과, 7개 지점에서 보통(C), 8개 지점에서 나쁨(D), 5개 지점에서 매우 나쁨(E)으로 평가되어 좋지 않았다. 수질은 8개 지점을 평가한 결과, 4개 지점은 보통(III), 2개 지점은 나쁨(V), 1개 지점은 약간 나쁨(IV), 1개 지점은 약간 좋음(II)으로 평가되어, 전체적인 수질은 나쁘게 나타났으며, 수질이 하천건 강성과 어류의 서식에 큰 영향을 미치고 있는 것으로 추정되었다. 또한 안양천에 어도가 없는 보가 많이 설치되어 있어 어류의 이동에 장애물로 작용하고 있었다. 따라서 하천건강성을 높이고 안정적인 어류의 서식을 위해서는 수질을 개선할 수 있는 체계적인 관리방안이 필요하고 보에 어도 설치가 요구되었다.

조류의 이상증식을 일으키는 새만금호 부영양화를 평가하기 위해 Carlson 지수를 적용하였다. 연구를 위해 2021년 월별로 새만 금호내 총 7개 정점에서 수질조사를 실시하였다. Chl.a의 농도는 동계에는 만경수계가 약간 높았고, 춘계와 하계에는 동진수계가 약간 높 게 나타났으나, 일부 시기를 제외하고는 전체적으로 호소 수질환경기준 3등급과 비슷하거나 낮은 농도를 나타내었다. COD는 만경수계와 동진수계 모두 하계와 추계에 호소 수질환경기준 4등급과 유사하거나 상회하는 수질을 나타내었다. TOC는 모든 지점에서 3등급 이내의 수질을 보였다. 총인 농도는 호수 수질환경기준 4등급을 초과하였고, 월별로는 1월과 강우 후 8월에 높게 나타났다. 수질인자간의 상관성 분석에서 염분 농도에 대한 유기물, 총인, 총질소의 상관성이 상대적으로 높게 나타나 배수갑문을 통한 해수유입과 상류 하천을 통한 담 수 유입에 의한 담수역, 기수역, 해수역의 수질 특징을 반영하고 있었다. 영양상태지수에 의한 새만금호의 부영양화 변동 특성을 보면, Chl.a와 SD, TN의 지수에서 부영양화 초기 단계의 수질을 보였으며, TP 지수의 경우 심각한 부영양화 상태를 나타내고 있었다. 수질인자 간 부영양화 지수의 크기는 모든 수계에서 TSI(TP) > TSI(TN) > TSI(SD) > TSI(CHL)의 순으로 나타났다. TSI(CHL)에 대한 TSI(TP) 및 TSI(SD)와의 편차를 2차원 평면으로 나타낸 사분면 분석 결과를 보면, 조류 성장에 대한 총인이 영향에서는 모든 수계에서 대부분의 총인 (TP)에 의한 제한적 영향은 나타나지 않았으며, 빛 감쇠에 영향을 미치는 인자는 외부로부터 유입되는 적은 입자상 물질에 의한 영향이 크게 나타나는 것으로 평가할 수 있다.

새만금호는 우리나라 최대의 인공호수로 호수의 수질은 갈수록 악화되어 가고 있어 호수의 특성에 맞는 새로운 수질관리 대 책이 필요하다. 이에 새만금호의 국가수질측정망 자료를 이용하여 통계분석 기법에 의한 새만금호의 시공간적 수질특성을 분석하였다. 수질항목간의 상관성에서 수온과 TP는 상관성이 있고, 염분과 TN, 그리고 pH와 COD가 상관성이 높았다. 그 외 항목들 간에는 낮은 상관 성을 나타내어 관련성이 낮았다. 주성분 분석을 이용한 새만금호의 공간적 수질특성을 보면, 크게 4개의 그룹으로 구분되었는데, 담수 영 향구역과 해수 영향구역, 해수와 담수가 혼합되는 중간 수역이 2개 그룹으로 구분되어 각각 다른 수질특성을 나타내었다. 주성분분석을 이용한 시간적 수질특성은 계절적으로 4가지 그룹으로 구분되었다. 그룹Ⅰ은 늦봄과 초여름에 해당되는 5, 6월이고, 그룹 Ⅱ는 계절적으 로 초봄(3, 4월)과 늦가을(11, 12월)에 해당되는 시기로 나타났으며, 그룹 Ⅲ은 낮은 수온에 의한 용존산소의 증가가 나타나는 계절인 겨울 철(1, 2월)의 수질 특성을 보였고, 그룹 Ⅳ는 하계(7, 8, 9, 10월) 성층의 발달로 저층 퇴적물의 높은 인농도와 하계 고수온의 상관성을 가지 는 그룹으로 구분되었다. 이는 새만금호가 인위적으로 조성된 호수로써 상류 만경강과 동진강의 유입 영향을 받는 것과 동시에 새만금 방조제에 설치된 가력과 신시갑문을 통한 외해수 유입의 영향을 받음으로써 수질의 변동요소가 달라진 것으로 평가된다. 새만금호의 목 표수질을 달성하기 위해서는 상류 유역의 오염원 관리 대책과 함께 새만금호의 수질관리 대책을 수립할 필요가 있다.

This study focused on using indirect filtration through riverbeds to produce high-quality drinking water. Data on water quality from a water intake facility(capacity 10,000 m3/day) and nearby rivers were collected over a three-year period. The average intake facility specifications were found to be a specific surface area of 58 balls/m2, a mean particle size of 24 mm, an inflow velocity of 2.2 cm/sec, and a burial depth of 5 m. The water quality improvement rate was assessed as grade Ia, surpassing the adjacent river’s water quality. Correlation analysis showed a weak correlation between opening ratio, Suspended Solid (SS), and Biochemical Oxygen Demand (BOD) compared to total coliforms and fecal coliforms. The correlation coefficient R value of SS was -0.614, BOD was –0.588, total coliforms -0.870, and fecal coliforms -0.958. The R value shows a negative value, which showed that the larger the opening rate, the lower the removal rate of water pollutants. The correlation coefficient R values according to the depth of burial were found to be BOD 0.914, SS-0.124, total coliforms 1.000, and fecal coliforms 0.866. The deeper the burial depth, the higher the removal rate of BOD and microbial groups.

The prediction of algal bloom is an important field of study in algal bloom management, and chlorophyll-a concentration(Chl-a) is commonly used to represent the status of algal bloom. In, recent years advanced machine learning algorithms are increasingly used for the prediction of algal bloom. In this study, XGBoost(XGB), an ensemble machine learning algorithm, was used to develop a model to predict Chl-a in a reservoir. The daily observation of water quality data and climate data was used for the training and testing of the model. In the first step of the study, the input variables were clustered into two groups(low and high value groups) based on the observed value of water temperature(TEMP), total organic carbon concentration(TOC), total nitrogen concentration(TN) and total phosphorus concentration(TP). For each of the four water quality items, two XGB models were developed using only the data in each clustered group(Model 1). The results were compared to the prediction of an XGB model developed by using the entire data before clustering(Model 2). The model performance was evaluated using three indices including root mean squared error-observation standard deviation ratio(RSR). The model performance was improved using Model 1 for TEMP, TN, TP as the RSR of each model was 0.503, 0.477 and 0.493, respectively, while the RSR of Model 2 was 0.521. On the other hand, Model 2 shows better performance than Model 1 for TOC, where the RSR was 0.532. Explainable artificial intelligence(XAI) is an ongoing field of research in machine learning study. Shapley value analysis, a novel XAI algorithm, was also used for the quantitative interpretation of the XGB model performance developed in this study.

Understanding the characteristics of reservoir water quality is fundamental in reservoir ecosystem management. The water quality of reservoirs is affected by various factors including hydro-morphology of reservoirs, land use/cover, and human activities in their catchments. In this study, we classified 83 major reservoirs in South Korea based on nine physicochemical factors (pH, dissolved oxygen, chemical oxygen demand, total suspended solid, total nitrogen, total phosphorus, total organic carbon, electric conductivity, and chlorophyll-a) measured for five years (2015~2019). Study reservoirs were classified into five main clusters through hierarchical cluster analysis. Each cluster reflected differences in the water quality of reservoirs as well as hydromorphological variables such as elevation, catchment area, full water level, and full storage. In particular, water quality condition was low at a low elevation with large reservoirs representing cluster I. In the comparison of eutrophication status in major reservoirs in South Korea using the Korean trophic state index, in some reservoirs including cluster IV composed of lagoons, the eutrophication was improved compared to 2004~2008. However, eutrophication status has been more impaired in most agricultural reservoirs in clusters I, III, and V than past. Therefore, more attention is needed to improve the water quality of these reservoirs.

저서동물은 저서환경특성을 나타내는 중요한 지시자로 알려져 있다. 본 연구에서는 무안만 조 하대의 환경 및 저서동물의 분포특성을 조사하였으며, 수질평가지수(WQI)와 저서생물지수 (AMBI)를 이용하여 저서생태계 건강성을 평가하였다. 현장채집은 2019년 하계 무안만 조하대 의 10개 정점에서 이루어졌다. 무안만 조하대는 상부지역이 하부지역에 비해 세립한 입도특성 을 나타내고 있었으며, 높은 유기물 함량을 보였다. 일부 정점에서 오염지표종인 Musculista senhousia, Theora fragilis and Lumbrineris longifolia과 같은 종들도 우점을 나타내고 있었다. 군집분석결과 무안만 조하대는 상부, 중부, 하부 그룹으로 구분되었으며, 유기물 함량과 저서 건강성 평가지수(WQI 및 AMBI)와의 상관결과와 일치하였다. 본 연구결과, 무안만 조하대의 저서생태계는 양호한 것으로 평가되었다. 하지만 저서동물이 균등하게 분포하지 않고, 기회 종이 출현하고 있어 조하대의 유기물 부하량이 증가하고 있는 것으로 보인다.