• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제26권4호
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• pp.385-392
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• 2001

환경독성물질이나 생물 위해 요소의 환경내 준위가 일정 수준 이상일 경우 환경재해가 유발될 수 있다. 이온화 방사선의 산업적 의료적 이용이 점차 증가하고 있으며 병해충을 막기 위한 살충제 사용의 점진적 증가로 인해 이들에 의한 재해 가능성을 배제할 수 없다. 이들 재해 요인들에 의한 인체 위해도를 비교하기 위하여 단세포 겔 전기영동법 (SCGE)을 이용하여 사람 림프구 DNA 손상에 미치는 방사선과 살충제의 영향을 각각 평가하였다. 각기 다른 농도로 살충제를 10분간 처리한 림프구에 대한 SCGE 분석을 실시하였고 또한 $0{\sim}2.0Gy$의 방사선을 조사한 림프구에 대한 SCGE 분석을 실시하여 DNA 손상도를 평가하였다. DNA 손상도는 감마선에 대해서 뚜렷한 선량-반응 관계를 나타내었을 뿐 아니라 살충제에 대해서도 명확한 농도-반응 관계를 나타내었다. 파라치온은 농업권장 사용농도인 $1mg{\ell}^{-1}$에서도 림프구에 대해 강한 유전독성을 나타내는데 이러한 유전독성은 0.1 Gy의 감마선에 의해 유발되는 DNA 손상에 상응하며 $2mg{\ell}^{-1}$의 파라치온은 임상적 증상을 야기할 가능성이 있는 전신 외부피폭 방사선량인 0.25 Gy에 상응하는 세포손상을 유발하였다. 이와 같은 연구를 통해 방사선과 살충제의 인체 위해도를 비교할 수 있는 실험적 자료와 환경재해 예방에 필요한 생물정보를 제공할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.520-520
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• 2016

석유 화학공장에서 발생하는 spent sulfidic caustic (SSC) 폐수는 액화석유가스(LPG)나 천연가스(NG)의 정제과정에서 발생되는 것으로 고농도의 sulfide와 cresylic, phenolic 그리고 mercaptan 등이 포함된 독성과 냄새를 유발하는 물질이다. 이러한 물질들은 LPG나 NG의 정제과정에서 높은 산도를 가진 휘발성 황화합 물질들을 제거하기 위해 사용된 NaOH가 $H_2S$와 반응하여 발생하는 것이다. 진한 갈색 또는 검은색을 띄는 SSC 폐수는 12 이상의 높은 pH를 가지고 있으며 5~12 wt%의 높은 염분도를 가지고 있다. 또한 강한 부식성과 독성을 가진 황화합물의 농도가 1~4 wt%이며, 방향족 탄화수소 물질 (i.e. methanethiol, benzene, tolune and phenol)들도 다량 함유되어 있다. 따라서 이러한 유해 물질들은 기존의 하수처리 공정으로 방류하기 전에 완벽하게 처리해야만 하수처리 공정의 오염 부하량을 줄일 수 있다. 습식산화공정은 SSC 폐수를 처리하기 위해 흔히 사용되고 있는 물리-화학적 처리 공정이지만 고비용, 고에너지가 필요하며, 고온 및 고압에서만 작동되어 안전상의 문제점을 갖고 있다. 또한 습식산화공정을 거친 폐수는 배출허용기준을 만족하기 위해 생물학적 2차 처리가 반드시 필요하다. 철-과산화수소를 이용하는 펜톤산화 공정, 그리고 sulfide를 sulfate로 전환시키는 생물학적 처리 공정은 황화합물의 완전한 무기물화가 힘들며, 현장 적용 시 기술적 경제적 부담이 크다. 이러한 단점을 극복하고, SSC 폐수를 효과적으로 처리하기 위해 본 연구는, 높은 흡착력과 광산화력을 가진 흡착광산화 반응 시스템(Adsorption Photocatalysis System, APS)을 개발하였다. APS는 SSC 폐수를 시스템 내부로 유입하여 수중의 오염물질을 흡착광산화제로 구성된 반응구조체가 흡착하고, 흡착된 오염물질을 UV에너지와 이산화티타늄 광촉매의 광화학반응에 의해 최종적으로 무해한 물질로 환원시키는 폐수처리시스템이다. APS의 반응구조체는 태양에너지 및 인공에너지원에 의해 활용 가능하며, 난분해성 유기화합물질을 물과 이산화탄소로 분해할 수 있는 친환경적이고 경제적인 소재로서 널리 쓰이고 있는 이산화티타늄 광촉매와 화력발전소의 높은 소성온도에 의해 연소된 후 발생되는 bottom ash를 이산화티타늄의 지지체로 사용하여 높은 흡착력과 광촉매 산화력을 가진 복합물이다. 개발된 APS에 의해 SSC 폐수를 처리한 결과, COD 86.1%, 탁도 98.4%, sulfide 99.9%의 높은 처리효율을 보여주고 있다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 APS는 강한 부식성과 독성 그리고 높은 농도를 가지고 있는 SSC 폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.621-629
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• 2016

EU의 REACH 제도 도입에 따라 각종 화학물질에 대한 독성 및 활성 정보 확보를 위해 화학물질의 분자구조 정보를 기반으로 화학물질의 독성 및 활성을 예측하는 정량적구조활성관계(QSAR)에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. QSAR 모델에 사용되는 분자표현자는 매우 다양하기 때문에 화학물질의 물성 및 활성을 잘 표현할 수 있는 주요한 분자표현자를 선택하는 과정은 QSAR 모델 개발에 있어 중요한 부분이다. 본 연구에서는 화학물질의 분자구조 정보를 나타내는 주요 분자표현자의 통계적 선택 방법과 부분최소자승법(Partial least square: PLS) 기반의 새로운 QSAR 모델을 제안하였다. 제안된 QSAR 모델은 130종의 폴리염화바이페닐(Polychlorinated biphenyl: PCB)에 대한 분배계수(log P)와 14종의 PCBs에 대한 반수 치사 농도(Lethal concentration 50%: $LC_{50}$) 예측에 사용되고, 제안된 QSAR 모델 예측 정확도는 기존의 OECD QSAR Toolbox에서 제공하는 QSAR 모델과 비교하였다. 관심 화학물질의 분자표현자와 활성정보 간의 높은 상관관계를 갖는 주요 분자표현자를 선별하기 위해서, 상관계수(r)와 variable importance on projections (VIP)기법을 적용하였으며, 화학물질의 독성 및 활성정보를 예측하기 위해 선별된 분자표현자와 활성정보를 이용해 부분최소자승법(PLS)를 사용하였다. 회귀계수($R^2$)와 prediction residual error sum of square (PRESS)을 이용한 성능평가결과, 제안된 QSAR 모델은 OECD QSAR Toolbox의 QSAR 모델보다 PCBs의 log P와 $LC_{50}$에 대하여 각각 26%, 91% 향상된 예측력을 나타내었다. 본 연구에서 제안된 계산독성학 기반의 QSAR 모델은 화학물질의 독성 및 활성정보에 대한 예측력을 향상시킬 수 있고 이러한 방법은 유독 화학물질의 인체 및 환경 위해성 평가에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제28권5호
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• pp.510-515
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• 2014

좀개구리밥(Lemna perpusilla J. Torrey)은 오염물질의 독성시험에 사용되어 온 대표적인 부유성 수생식물이다. 본 연구에서는 오염된 공장지대나 농경지에서 식물의 생육에 악영향을 미치는 독성물질인 PAHs(polycyclic aromatic hydrocarbons; 다환방향족탄화수소)와 암모늄($NH_4{^+}$)의 식물 독성 평가를 위해 좀개구리밥을 이용하였다. 독성물질인 PAHs와 암모늄이 들어있는 배양액에 좀개구리밥 엽상체를 배양하면서 반응을 조사하였다. 조사결과, 좀개구리밥의 생장은 PAHs의 종류와 농도에 따라 다르게 반응하였다. PAHs중 fluorene의 처리 때 좀개구밥의 생장이 가장 저해되었으며, fluoranthene과 pyrene은 생장 저해 효과가 적었다. fluoranthene과 pyrene의 경우 30ppm정도의 낮은 농도에서는 좀개구리밥의 생장 저해는 거의 일어나지 않았다. 식물색소 함량도 또한 처리한 독성물질의 종류에 따라 다르게 나타났다. Phenanthrene과 fluorene 처리 시 fluoranthene과 pyrene 처리 때보다 chlorophyll의 함량이 많이 감소되었다. 그러나, 항산화 화합물로 잘 알려진 carotenoids의 경우 fluoranthene과 pyrene을 30ppm 이하의 낮은 농도로 처리 시 오히려 함량이 약간 증가하는 것으로 나타났다. 이는 저농도의 fluoranthene 또는 pyrene 처리 시 이들 물질이 좀개구리밥의 황산화 작용을 자극하여 황산화 물질인 carotenoids를 많이 만들게 하는 작용을 하는 것으로 추측된다. 암모늄은 3mM의 낮은 농도에서도 좀개구리밥 엽상체의 생장에 강한 저해효과를 갖는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.336-336
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• 2012

유기물/무기물 하이브리드 나노 복합체를 사용하여 제작한 비휘발성 유기 메모리 소자는 공정의 간편성과 휘어짐이 가능한 장점을 가지고 있어 많은 연구가 활발히 진행되고 있으나 대부분의 좋은 전기적 성능을 갖는 소자에 포함되는 나노 입자는 독성을 가지거나 가격이 비싸다는 단점을 갖고 있다. 인체진화적이며 가격이 저렴한 나노입자를 이용한 비휘발성 메모리 소자에 대한 전기적 성능의 안정성에 대한 연구는 미미한 상황이다. 이에 본 연구에서는 인체친화적 $CuInS_2(CIS)$-ZnS 코어-쉘 나노 입자가 분산되어 있는 poly (methylmethacrylate) (PMMA) 박막을 사용하여 비휘발성 메모리 소자를 제작하여 전기적 성능과 안정성에 대한 연구를 하였다. 인체친화적 CIS-ZnS 나노입자를 포함한 PMMA 용액을 Al 하부전극을 가진 p-Si (100) 기판 위에 스핀코팅 방법으로 균일하게 도포 하였다. 남아 있는 용매를 완전히 제거하기 위해 열을 가해 CIS-ZnS 나노입자가 분산되어 있는 PMMA 나노 복합체를 형성하였다. CIS-ZnS 나노입자를 포함한 PMMA 박막 위에 금속 마스크를 사용하여 Al 상부전극을 열 증착 방법으로 형성하여 비휘발성 메모리 소자를 완성하였다. 정전용량-전압 (C-V) 측정을 하여 평탄 전압 이동을 관찰하였고, CIS-ZnS 나노입자의 역할을 알아보기 위해 나노입자가 없는 PMMA 박막을 갖는 소자를 제작하여 동일한 조건에서 C-V 측정을 하였다. 소자의 안정성을 알아보기 위해 평탄 전압-유지 시간 (Vth-t) 측정을 수행하였다. Vth-t 측정은 CIS-ZnS 나노입자가 전하 포획 장소로 사용할 수 있는 것과 전기적 안정성을 갖고 있는 것을 확인하였다. C-V와 Vth-t 측정결과 및 에너지 대역도를 사용하여 CIS-ZnS 나노입자가 분산되어 있는 PMMA 박막을 포함한 나노 복합체를 사용하여 제작한 이용한 비휘발성 메모리 소자에서 전하수송 메커니즘을 설명하였다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제23권1호
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• pp.80-84
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• 2008

유해물질의 식품기준은 위해성이 인정될 때 정하는 것을 원칙으로 한다. 위해평가의 절차에 거쳐 정량적 수치로 인정되는 위해성은 정부의 관리방향을 설정하는데 중요한 정보를 제공한다. 대표성 있는 모니터링자료가 확보되어야 정확한 위해평가를 수행할 수 있으므로 만성적 건강영향을 나타내는 유해물질의 경우 장기적 모니터링결과를 확보하는 것이 필요하다. 과거에는 대다수 인구집단의 안전에 초점을 두었으나, 최근에는 고섭취에 의한 유해물질 고노출그룹, 동일노출 수준에서도 유해영향을 크게 나타내는 민감그룹, 노약자, 임산부 등의 안전까지도 검토 후 소수그룹까지 안전할 수 있는 기준을 설정하는 추세이다. 유해물질 기준검토를 위하여 최신의 독성정보, 통계정보, 분석기술정보, 낮출 수 있는 한 낮출 수 있는 ALARA(as low as reasonably achievable)정보들이 필요하다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.20-28
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• 2012

친환경 추진제인 과산화수소의 성능 향상을 위해 블렌딩 기법을 적용하였다. 90 wt.% 과산화수소에 독성이 낮은 에탄올을 블렌딩 하였으며, 저장성 평가 결과 연료에 의한 저장성 저하는 나타나지 않았다. 재료 적합성 및 내열 평가 결과 Inconel X750과 Topheat A가 높은 적합성과 내열 특성을 보였으며, SUS 316L 역시 적합성이 우수하였다. 내열 특성 향상을 위해 $Al_2O_3$, $Y_2O_3$, $ZrO_2$를 코팅 후 내구성 평가를 수행한 결과, $Y_2O_3$ 코팅은 사용이 부적합하였으며, 재료의 사용 가능 온도가 코팅의 접착성과 관련이 있음을 확인하였다. 블렌딩 기법을 통한 성능 향상을 확인하기 위해 추력기 실험을 진행하였으며, 실험 결과 반응기 온도가 $870^{\circ}C$로, 90 wt.% 과산화수소의 단열 분해 온도인 $760^{\circ}C$보다 높음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.150-158
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• 2011

친환경 추진제인 과산화수소의 성능 향상을 위해 블렌딩 기법을 적용하였다. 90 wt.% 과산화수소에 독성이 낮은 에탄올을 블렌딩 하였으며, 저장성 평가 결과 연료에 의한 저장성 저하는 나타나지 않았다. 재료 적합성 및 내열 평가 결과 Inconel X750과 Topheat A가 높은 적합성과 내열 특성을 보였으며, SUS 316L 역시 적합성이 우수하였다. 내열 특성 향상을 위해 Al2O3, Y2O3, ZrO2를 코팅 후 내구성 평가를 수행한 결과, Y2O3 코팅은 사용이 부적합하였으며, 재료의 사용 가능 온도가 코팅의 접착성과 관련이 있음을 확인하였다. 블렌딩 기법을 통한 성능 향상을 확인하기 위해 추력기 실험을 진행하였으며, 실험 결과 반응기 온도가 $870^{\circ}C$로, 90 wt.% 과산화수소의 단열 분해 온도인 $760^{\circ}C$ 보다 높음을 확인하였다.

• 한국환경생물학회:학술대회논문집
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• 한국환경생물학회 2005년도 추계학술대회 초록집
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• pp.22-35
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• 2005

내분비계 장애물질 (Endocrine Disruptors: EDs)이란 ‘내분비 기능에 변화를 일으켜, 생체 또는 그 자손의 건강에 위해한 영향을 미치는 외인성 물질’로서 세계야생생물보호기금 (World Wildife Fund: WWF)의 목록에는 67 여종, 일본 후생성에서는 142 여종의 물질을 내분비계 장애물질로 분류하고 있다. 이렇게 분류된 내분비계장애물질 가운데에는 많은 종류의 농약이 포함되어 있으며, 이들이 자연상태계에 미치는 영향에 대한 많은 보고가 있다. 양서류는 먹이연쇄의 중위포식자로 내분비계 장애물질의 순환 및 생채축적 회로에서 중요한 위치를 갖는다. 또한 농경지나 계류 등에 서식하며 산란하는 습성이 있다. 이러한 서식지는 농약 등에 노출받기 쉬우므로 환경오염평가 대상동물로 중요하다. 본 연구에서는 국내에서 사용되고 있는 제초제, 살충제 등이 양서류 발생에 미치는 영향을 평가하고, 이들 물질에 의한 노출을 평가할 수 있는 biomarker 유전자를 발굴하고자 하였다. 우리나라 전역에 많이 분포하는 무당개구리(Bombina orientalis)의 초기 배아발생 과정에서 이들 농약을 처리하였을 때, 물질의 종류에 따라 정도의 차이는 있으나 농도 의존적으로 배아 및 올챙이의 치사율이 높게 나타났다. 또한 농약은 배아 및 올챙이의 기형을 유발하였다. 기형의 종류는 농약에 따라 서로 상이한 형태로도 나타났으나, 특히 몸통휨 또는 꼬리휨등의 척추골 기형이 많이 나타났다. 환경 위해성 평가 biomarker 유전자로서 골격계 형성에 관여하는 Sox9 유전자를 선택하였다. 무당개구리에서 처음으로 Sox9 유전자를 동정하였으며, 농약을 처리한 실험군에서의 Sox9 유전자의 발현 양상은 대조군에 비하여 높게 나타났다. 본 연구결과 생태계에서 내분비계 장애물질의 위해성 평가를 위해 양서류 초기배아의 치사 및 기형의 정도를 관찰하는 방법이 유효할 것으로 사료된다. 또한 야생동물의 biomarker 유전자를 발굴과 이를 이용한 위해성 평가는 더욱 정밀한 평가법으로 유용할 것이다.

• 한국환경독성학회:학술대회논문집
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• 한국환경독성학회 1994년도 제14회춘계학술대회 학술발표요지집
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• pp.51-53
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• 1994

담수는 인간의 생존에 필수적인 요소이다. 우리는 매일 일정량의 물을 섭취하고 있으며, 일상에서 직접, 간접적으로 물과 관련되지 않고서는 생활할 수 없다. 지구 표면의 약 70%가 물로서 덮여 있다고는 하지만 인간의 생활에 직접적인 이용가치가 있는 담수(지표수)는 전체 물의 용적의 2%에 지나지 않는다. 한국의 연평균 강수량은 1,274mm로서 세계 연평균 강수량인 970mm보다 많은 편이나 인구 1인당 연간 강수량은 약 3,000m3으로서 세계 평균인 34,000m3의 11분의 1에 지나지 않는다. 수자원총량중 지하침투와 증발에 의해 손실되는 양을 제외한 하천유출량은 전체의 55%인 697억m3으로서 이것이 곧 가용수자원량이다. 그러나 하절기 강우집중도가 높은 우리나라 실정에서는 가용수자뭔량중 수자원총량의 37%가 홍수시 유출되고 실제 이용량은 수자원총량의 18%인 230억m3에 불과하여 인구증가와 함께 수자원의 가치가 더욱 증대하고 있는 실정이다. 더우기 지하수 이용량은 19억m3에 불과함에 따라 우리나라는 실제 이응수자 원량의 90% 이상을 지표수에 의존하고 있으며, 그 중 약 40%가 호소수로 구성되어 있다. 이러한 수자원 이용효율의 취약성으로 인해 제한된 수자원 용량과 생활 및 농공용수의 과수요에 따른 불균형으로 근래 많은 하천이 갈수기나 평수기시 친천화되어 가고 있어 수중생태계에 큰 위협을 주고 있다. 또한 이에 더하여 산업발달과 함께 수질오염원은 양적으로는 물론 질적으로도 증가일로에 있어 기존의 유기 및 중금속 오염물질을 포함해 수많은 신생 유기화합물질이 수계에 유출되고 있으며, 이에 더해 질소 및 인으로 대표되는 영양물질의 유입과다로 국내 대다수의 호수가 부영양화의 새로운 위협에 직 면해 있다. 우리나라에는 적은 유입유량에 큰 저수용량 및 긴 체류시간으로 대표되는 대규모 자연호는 없으며, 대부분이 매단위 강을 막아 형성된 체류시간 1년 이하의 인공호로서 그 중 안동호, 충주호, 대청호 등은 비교적 체류시간이 긴 호소형 인공호로, 팔당호나 기타 대부분의 호수는 체류시간이 짧은 하천형 인공호로 대별된다(Table 1). 이처럼 국내 호소는 국외의 자연 호와는 다른 구조적 특성을 가짐에 따라 부영양화 특성 역시 매우 상이하고, 호소형 인공호와 하천형 인공호간의 차이 역시 현저하여 일률적인 관리대책을 설정하기가 어려운 실정에 있다. 또한 각 호수의 유역특성이 상이함에 따라 호수별로 유역 오염원의 오염부하율이 현저히 달라(Table 2) 호수에 따른 특성적인 유역관리(Lake-specific management)가 요구되고 있다 정상상태(Steady state)가 아닌 국내 호소에 대해 국외 자연호의 인단순모델 (Simple phosphorus budget model)을 그대로 적용하는 것에 다소 무리한 점이 따르나, 평균적인 개념으로 OECD의 유역부하량 및 호소특성에 따른 부영양화 판정모델을 적용한다면, 국내 주요 호수는 모두 부영양 수준에 있다. 또 각 호수별로 부영양화 제어를 위해 요구되는 인의 삭감부하량은 상당량이 되어 현실적으로 관리가 이미 어려운 실정에 와 있다. 호수의 부영양화는 조류 발생으로 이어지며, 그에 따른 폐해는 각종 형태로 나타나는데 대표적으로 이취미 발생이나 유해조류에 의한 독성물질의 배출, 정수처리 과정의 THM 발생등이 주로 문제가 되고 있다. 따라서 국내 호수의 구조적 특성별 부영양화 실태를 파악하고 그에 따른 영향 및 관리방안에 관한 종합적 고찰이 차후 수질관리를 위해 요구되고 있으며, 특히 납조류로 대표되는 유해조류의 독성영향에 관한 연구는 시급한 실정에 있다.