• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.413-413
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• 2019

하천과 호수에서 남조류의 이상 과잉증식 문제(이하 녹조문제)는 담수생태계의 생물다양성을 감소시키며, 음용수의 이취미 원인물질을 발생시켜 물 이용에 장해가 된다. 또한 독소를 생산하는 유해남조류가 대량 증식할 경우에는 가축이나 인간의 건강에 치명적 해를 끼치기도 한다. 그 동안 국내에서 녹조문제는 댐 저수지와 하구호와 같은 정체수역에서 간헐적으로 문제를 일으켰으나, 4대강사업(2010-2011)으로 16개의 보가 설치된 이후 낙동강, 금강, 영산강 등 대하천에서도 광범위하게 발생되고 있어 중요한 사회적 환경적 이슈로 대두되었다. 한편, 대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 녹조현상의 원인에 대해서는 전 지구적 기온상승에 따른 기후변화의 영향이라는 주장과 유역으로부터 영양염류의 과도한 유입, 가뭄에 따른 유량감소, 보 설치에 따른 체류시간 증가 등 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험자료와 데이터마이닝 기법에 근거로 한 보다 과학적이고 객관적인 접근이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2018년 11월까지 2년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하고, 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 랜덤포레스트(Random Forests, RF) 모델과 재귀적 변수 제거 기법(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 결과를 바탕으로 각 보별 남 조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다.

• 생태와환경
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• 제38권3호통권113호
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• pp.313-321
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• 2005

남조 대발생을 제어하기 위한 생물제재의 처리가 수중 생태계에 미치는 영향을 파악하는 연구의 일환으로, 살조세균 처리이후 증가된 용존성 microcystin-LR (MCLR)이 식물플랑크톤 군집의 종조성 및 현존량, 그리고 조류독소 분포에 어떠한 영향을 주는 지를 파악하기 위하여, MCLR standard를 성격이 다른 3가지 현장수를 넣은 시험관에 대조군, 현장 농도의 10배, 100배 씩 처리하고 식물플랑크톤 생물량, 엽록소 a,환경요인, 독소량 등의 변화를 각각 조사하였다. 규조 Stephanodiscus hantzschii가 압도적으로 우점하였던 천호대교에서는 독소처리이후 현존량은 점차 감소하였으며 종조성은 크게 변하지 않았으며, 규조 Aluacoseira와 황색편모조 Dinobryon이 우점한 길동생태공원에서는 현존량이 크게 감소한 반면, 고농도 처리에서는 녹조 Scenedesmus가 크게 발달하였다. 남조류와 용존성 MCLR 농도가 가장 높았던 양수리 육각지에서는 남조 M. aeruginosa 감소 및 총 현존량의 감소가 일어났다. 이상의 결과는 생물제재 처리이후 남조 M. aeruginosa 사멸에 따른 용존성 독소의 증가가 수중내 식물플랑크톤 군집의 종조성 및 현존량 변화를 더욱 심화시키는 것으로 밝혀졌다.

• 생태와환경
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• 제44권4호
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• pp.347-357
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• 2011

2010년 고온기 (여름~가을) 동안 수체 크기와 수질이 서로 다른 부영양 하천 (경안천, 제천천) 및 저수지 (인경 저수지, 중앙저수지)의 유기물 제어를 목적으로 기 개발된 식물- 광물 혼합제(PMC)를 동일한 농도($0.05\;mg\;L^{-1}$)로 각각 처리하고 수질, 플랑크톤 변화를 조사하였다. 또한 남조 Microcystis aeruginosa 밀도가 높았던 중앙저수지에서는 동시에 조류 독소 microcystin-LR 변화를 각각 조사하였다. 실험은 수체의 크기를 고려하여 인경저수지를 제외한 나머지 장소에서는 실험용 메조코즘을 설치하였다. 실험결과, 강우와 어류에 의한 교란이 심했던 경안천에서는 모든 항목에 대하여 45% 이하의 낮은 수질개선능을 보인 반면, 수체가 안정되고 남조류 밀도가 높았던 수체에서는 SS (70~81%), TP (75~91%), BOD (65~91%), Chl-a (88~98%), 식물플랑크톤 (84~92%), 동물플랑크톤 (68~88%) 등에 높은 수질개선효과를 보였다. 한편 PMC 처리 후 조체성에 비해 용존성 독소(96%)가 현저하게 감소하여 유해물질 제어 가능성을 나타냈다. 따라서 기 개발된 PMC는 수체 교란이 적고 남조류가 우점하는 수체내 유기물 제어에 적합한 것으로 판단되었다.

• 생태와환경
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• 제50권3호
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• pp.337-354
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• 2017

남조류 Aphanizomenon속 개체군은 국내외에 널리 분포하고, 독소와 이취물질을 생산함으로써 유해조류로 잘 알려져 있어 육수생태학 분야에서 많은 관심을 갖게 된 분류군 중 하나에 속한다. 본 연구는 보령호에서 동계에 수위가 급격히 강하되면서 Aphanizomenon의 출현빈도, 강도 및 기간이 커지게 되어 이에 대한 시공간적 특성을 수문기상(1998년~2017년) 육수 (2010년~2017년)학의 관점으로 상호 비교하였다. 국내에서 Aphanizomenon은 고온기에 주로 번성하였으며, 저온기에 출현은 총 5회로서 드물었다. 보령호에서 저온기(12월~2월)에 유해조류 Aphanizomenon이 관찰된 것은 2014년부터이었고, 그 후 2017년에 최대값 $2,160cells\;mL^{-1}$를 기록하였다. 그리고 $>1,000cells\;mL^{-1}$를 초과하는 기간은 약 3개월을 넘기기도 하였다. 이것은 다름 아닌 저수온기 ($<10^{\circ}C$)에 비정상적인 수위 강하와 관련성이 컸다. 동계에 수위 강하는 유해조류의 발아 및 발생을 촉진 또는 증폭시킬 수 있는 잠재적 특성을 가지고 있었다. 따라서 후속 수질 생태학적 영향(예, 조류독소 및 이취물질)도 면밀하게 고려되어야 할 필요성이 있었다.

• 생태와환경
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• 제35권4호통권100호
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• pp.257-265
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• 2002

남조류에 의해 생성되는 anatoxin-a의 양과 환경요인과의 관계를 알아보기 위해 대청호에서 2001년 6월부터 2001년 11월까지 조류 및 물 시료를 채취하였다. 환경요인 중 물리적 요인은 현장에서 측정하였고, 생물${\cdot}$화학적 요인은 실험실에서 측정하였다. 조류 및 물 시료에 존재하는 anatoxin-a의 양은 fluorescence detector를 이용하여 HPLC로 측정하였고, 조류 시료와 물 시료의 경우 각각$0.61-8.68\;{\mu}g/g\;dry wt$,$0.01-0.08\;{\mu}g/L$로 측정되었다. 음용수의 안전을 고려한 anatoxin-a의 권고기준 농도는 $1\;{\mu}g/L$로 제안되고 있다. 조류세포와 물 시료에서 anatoxin-a농도가 가장 높게 검출된 시기는 7월이었다. 독소 생성에 중요한 요인을 확인하기 위해 환경요인과 anatoxin-a농도와의상호관계를 살펴보았다. 조류 시료내 anatoxin-a농도는 nitrate,총질소와 총인 비율, 총용존질소(P<0.05)및 총입자성질소와 총입자성인 비율(P<0.05)과 높은 상관관계를 나타내었고, 물 시료내anatoxin-a 농도는 수온, 전기전도도(P<0.01), 수소이온농도, phycocyanin, phycocyanin과 엽록소 a비율 (P<0.01)과 높은 상관관계를 나타내었다.

• 생태와환경
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• 제36권2호통권103호
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• pp.208-214
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• 2003

국내산 물벼룩의 배양조건에 따른 개체 생산특성을 비교하고 최적 배양환경 조건을 도출하기 위하여 배양조건에 따른 물벼룩의 개체생산특성을 조사하였다. Daphnia magna, D. pulex, Moina macrocopa는 퇴비를 이용한 배양액으로 배양하는 것이 생존기간과 개체 발생 수 측면에서 가장 효과가 좋았으며 D. galeata는 이와는 달리 비료를 이용한 배양액에서 가장 성장률이 좋았다. D. galeata는 전반적으로 배양이 어려웠으며 배양기간 동안의 새끼 발생도 적어 인공 배양시에 상당한 관심이 요구되었다. 남조류 Microcystis sp.의 microcystin이라는 독소는 포유류를 비롯한 여러 생물에게 직접적인 영향을 미치는 것으로 밝혀졌으나 금번 실험에서는 물벼룩의 생존여부에 대해서는 독소의 영항이 크게 나타나지 않았다. 또한 남조류 Microcystis sp.를 공급받은 물벼룩은 제한된 먹이 제공으로 적은 양의 Microcystis sp.를 불가피하게 섭취함으로써 상대적으로 생존기간이 짧았으며 개체 생산율도 낮았다. Scenedesmus sp.를 먹이로 공급한 경우는 물벼룩의 종류와 배양액의 종류에 상관없이 Microcystis sp.를 먹이로 공급한 경우보다 생존기간이 길고 개체발생수도 많았다. 각 물벼룩은 $20^{\circ}C$에서보다 더 생존기간이 길고 더 많은 개체를 발생하여 물벼룩 배양은 $15^{\circ}C.$보다 $20^{\circ}C$가 적절함이 확인되었다. 이러한 결과를 토대로 볼 때 D. galeata와 M. macrocopa는 물벼룩을 이용한 수질감시와 독성실험에 사용하기에 어려움이 많은 종이며 기존에 사용하고 있는 D. magna와 국내에서도 분포하고 있는 D. pulex를 사용하는 것이 용이할 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권9호
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• pp.482-496
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• 2016

하천과 호수의 부영양화로 인하여 남조류가 대량으로 증식하게 되면 고유의 생물독소로 인한 위해뿐만 아니라 정수처리 과정에서 경제적 손실을 야기할 가능성이 있다. 현재 상용화되어있는 천연조류제거제인 M사의 W.H. 응집제(이하 W.H.)는 참나무 유래 성분의 살조 및 타감작용을 이용한 응집.부상공정을 통하여 조류를 사전에 제거함으로써 정수공정에 미치는 영향을 효과적으로 저감할 수 있다. 그러나, W.H.를 활용한 응집 부상공정은 정수처리의 전처리공정으로 적용된 사례가 없기 때문에 최적주입농도의 결정기법에 대한 보고 또한 전무한 실정이다. 본 연구에서는 (1) 한강에서 채취한 복합 조류와 (2) 남조류를 선택적으로 대량 배양하여 광조건 하에서 W.H. 투여량 및 조류농도 등의 여러 조건을 변화시키면서 Jar-test를 시행하여 응집 부상공정에서의 조류의 제거기작을 검토하였다. Jar-test 결과를 바탕으로 IBM-SPSS를 활용한 다중회귀분석을 실시하여 최적 W.H. 주입농도를 결정하기 위한 Chl-a 농도와 탁도를 변수로 하는 두 가지 선형식을 도출하였다. 또한 유입수질의 변동에 따라 W.H. 주입농도를 신속하게 결정하고 자동화할 수 있는 자동제어 로직의 프로토타입(Prototype)을 제시하였다.

• 생태와환경
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• 제56권1호
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• pp.1-13
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• 2023

북한강 수역에서 가장 많이 검출되는 Microcystin (MC)을 대상으로 하여 MC 생합성 유전자(mcyA gene), 남조류 세포밀도, MC 농도 사이의 관계를 분석하여 RNA-MC 환산식을 도출하고 남조류 세포 내 존재하는 MC 농도를 예측하였다. 북한강 수역에서 mcyA 유전자는 묵현천 합류 이후 북한강 하류 지점에서 주로 발견되었으며 평균적으로 다른 지점보다 높은 copy number가 발견되었다. 북한강 상류 의암호 수역의 경우, 공지천 지점에서 mcyA 유전자 copy number가 증가하였으며 9월 이후 북한강 수역 전체에서 mcyA 유전자 copy number는 감소하였다. mcyA gene expression은 상류와 하류 수역의 시·공간적 차이가 존재하였으며 여름철 짧은 시기에 집중적으로 발현하였다. mcyA gene expression 양은 MC 농도와 상관성이 매우 높을 뿐만 아니라 MC을 생합성하는 것으로 알려진 Microcystis aeruginosa와 Dolichospermum circinale의 세포밀도와도 통계적으로 유의한 상관성이 존재하였다. RNA-MC 관계를 기반으로 도출된 6개의 환산식은 통계적 유의성을 보이며(p<0.05) 0.9 이상의 높은 상관계수(r)를 나타냈다. eRNA에 존재하는 MC 생합성 유전자 발현량은 수중의 남조독소 물질 합성을 판단하고 유전자의 활성 정도를 빠르게 정량하여 MC 발생 조기경보에 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제26권5호
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• pp.834-840
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• 2010

To find out the toxin production characteristics of Korean harmful cyanobacteria, we isolated 14 cyanobacterial strains from Korean lakes and rivers and analyzed the kinds and cellular content of microcystins (MCYSTs) of cyanobacterial isolates using cultured biomass. And we measured the MCYSTs production by growth phase of two representative toxic strains, Microcystis aeruginosa (HG-015) and Anabaena planktonica (HG-012). Among seven cyanobacteral species, Microcystis wesenbergii showed the highest cellular MCYSTs content. MCYST-RR was the most dominant toxin reaching more than 85% of MCYSTs produced by isolated cyanbacterial strains. During the mass culture, Microcystis aeruginosa (HG-015) showed the highest yield and accumulation of MCYSTs in the exponential growth phase. However the cellular content of chlorophyll a and MCYSTs of Anabaena planktonica (HG-012) showed higher value in the stationary and early death phase than in the exponential growth phase. Our results suggest that control and removal of harmful cyanobacterial bloom before exponential growth phase may be effective to prevent health risk of cyanobacterial toxins in the drinking water sources.

• 대한화학회지
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• 제45권2호
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• pp.149-155
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• 2001

남조류독소, 마이크로시스틴을 초임계유체추출을 이용하여 추출하는 새로운 분석법이 개발되었다. 이 연구에서 사용된 마이크로시스틴들은 초임계 유체 CO$_2$에는 거의 녹지 않지만 90% CO$_2$, 9.0% 메탄올, 1.0% 물로 된 혼합유체를 사용한 결과 성공적으로 추출할 수 있었다. 이 연구에서 사용된 초임계 유체 추출법은 고체상추출법보다 많은 장점들을 가지고 있다. 우선 시료처리단계가 줄어들고, 시료의 손실이 적으며, 분석시간을 단축시킬 수 있다는 장점들이 있다. 또한 전처리 단계가 생략된다는 장점도 있다. ODS 카트리지를 사용하는 고체상 추출법에서 ODS 카트리지가 마이크로시스턴에 대한 흡착력이 떨어지기 때문에 좀 더 극성이 있는 CN 카트리지에 주입시켰다. CN 카트리지는 물 5mL, 0.5 M 아세트산 5mL, 5% 아세트니트릴 5mL로 빗은 후 70% 아세트니릴로 최종용리시킨 후 HPLC로 분리하였다. CN 카트리지를 사용하였을 때 ODS 카트리지보다 더 좋은 회수율과 크로마토그램을 보여주었다.