• 한국토양비료학회지
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• 제43권6호
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• pp.789-792
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• 2010

우리나라의 A1B 기후변화 시나리오에 따르면 21세기 말에는 강우량이 17% 증가하는 것으로 예상되고 있으며, 이에 따라 우리나라 밭토양의 단위면적당 토양 유실량은 2003년 대비 7.6% 증가하고, 총 토양 유실량은 2003년 대비 12.9% 증가하는 것으로 예측되었다. 그러나, 본 연구에서는 우리나라 강우량 변화 시나리오에 따른 토양 침식을 예측에 있어 미래의 작물, 토지이용의 변화 및 지구단위별 지형 변경 등의 인자는 분석에 적용되지 못하였다. 또한, 태풍빈도, 토지피복의 변화 등의 영향은 충분히 반영되지 않아 향후 기후변화에 따른 토양 유실 방지를 위해서는 보다 면밀한 대책이 필요할 것으로 생각된다. 따라서, 앞으로 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 본 연구결과를 토대로 하여 적용 인자들을 확대하고, 향후 개선된 연구자료와 방법론으로 보완해야 할 것이다. 또한, 기후변화에 따른 비점오염원 관리정책과 연계하여 농업환경 영향평가, 예측 및 관리방안에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.306-314
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• 2023

하천퇴적물은 유역내 다양한 오염원으로부터 발생하는 중금속, 유기물 등 오염물질의 수용체일 뿐만 아니라 수질 오염 및 수생태 악영향을 유발할 수 있는 2차적 오염원이기에 중요한 관리대상이라고 할 수 있다. 오염된 하천퇴적물의 효과적인 관리를 위해서는 오염원에 대한 식별과 이와 연계된 관리대책의 수립이 우선되어야 한다. 본 연구는 하천퇴적물내 측정된 다양한 이화학적 오염항목 분포 특성에 기반하여 퇴적물의 주요 오염원을 식별하기 위한 방법으로서 기계학습모델의 적용성을 평가하였다. 기계학습 모델의 성능 평가를 위해 전국 4대강 수계내 주요 폐금속광산 및 산업단지 인근에서 수집된 총 356개의 하천퇴적물에 대한 중금속 10개 항목(Cd, Cu, Pb, Ni, As, Zn, Cr, Hg, Li, Al)과 토양항목 3개(모래, 실트, 점토 비율) 수질항목 5개(함수율, 강열감량, 총유기탄소, 총질소, 총인)를 포함한 총 18개 오염항목에 대한 분석자료를 활용하였다. 기계학습 분류 모델로서 선형판별분석(linear discriminant analysis, LDA)과 서포트벡터머신(support vector machine, SVM) 분류기를 사용하여 폐금속광산('광산')과 산업단지('산단') 인근에서의 하천퇴적물 시료의 분류 성능을 평가한 결과, 채취 지점 및 시기별 4가지 경우(비강우시 광산, 강우시 광산, 비강우시 산단, 및 강우시 산단)에 대한 퇴적물 시료의 분류 성능이 우수하였으며, 특히 비선형 모델인 SVM(88.1%)이 선형모델인 LDA(79.5%) 보다 퇴적물을 분류하는데 있어 보다 우수한 성능을 나타냈다. SVM 앙상블 기반 비배타적 다중라벨분류기 모델을 이용하여 각 시료채취 지점 상류 유역 1km 반경 내 지배적인 토지이용 및 오염원을 다중 타겟값으로 다중분류 예측을 수행한 결과, 폐금속광산과 산업단지의 분류는 비교적 높은 정확도로 수행하였으나, 도시와 농업지역 등 다른 비점오염원에 대한 분류정확도는 56~60%범위로 비교적 낮게 나타났다. 이는 다중라벨 분류모델의 복잡성에 비해 데이터셋의 크기가 상대적으로 작아서 발생한 과적합에 기인한 것으로 향후 보다 많은 측정자료가 확보될 경우 기계학습 모델을 적용한 오염원 분류의 정확도를 보다 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.45-59
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• 2023

세계적으로 온실가스 감축을 위해 주로 이산화탄소 발생에 초점을 맞춰왔지만, 최근에는 메탄 발생에 대한 관심이 커지고 있다. 습지, 저수지, 호소 등 수중 환경을 포함한 자연은 온실 가스 중요한 발원지이다. 호수와 저수지 바닥에 쌓인 퇴적된 유기 오염물질은 산소가 부족한 상태에서 미생물 분해를 통해 메탄과 같은 온실 가스를 생성할 수 있다. 메탄 배출은 비점오염원의 증가와 하천에 설치되는 횡단 구조물에 의한 흐름변화에 의해 증가하고 있는 실정이다. 또한, 기후 변화로 인한 수온의 상승 등은 메탄 배출을 가속화하는 원인이다. 메탄은 다양한 경로를 통해 대기로 배출될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 메탄발생의 주요인자가 미치는 영향을 정량화하기 위하여 BMP test을 수행하였다. 실험조건에 따라 메탄발생량을 직접 계측하였으며, 실험조건은 온도, 기질의 종류, 전단응력 및 퇴적물 특성으로 구분하였다. 또한, 바닥의 전단 응력은 실험적으로 측정하기가 어려워 수치모의를 수행하였다. 실험결과, 생화학적 요소는 메탄 생성에 영향을 미치지만, 전단 속도는 메탄 분리에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 퇴적물 특성은 메탄 생성 및 분리에 영향을 미칠 수 있다. 메탄 생성과 주요인자들 간의 관계를 경험식으로 제시하였으며, 향후 전단응력 및 유기물에 대한 실험조건을 구체화하고 실험규모를 확대한다면 메탄발생과 생지화학 및 수환경인자간의 관계를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

• 생태와환경
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• 제34권1호통권93호
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• pp.30-44
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• 2001

수자원관리에 중요한 육수학적 정보를 제공하기 위해 1993년 6월에서 1994년 5월까지 주암호에 대하여 월간 조사를 실시하였다. 표층의 투명도, 엽록소 a, 총질소, 총 인농도 및 일차생산력은 조사기간 각각 1.7${\sim}$4.5 m, 0.9${\sim}$12.5 mgChl/m$^{3}$, 0.53${\sim}$1.48 mgN/l, 6${\sim}$29 mgP/m$^{3}$, 304${\sim}$2,549mgCm$^{-2}$day$^{-1}$로 이들의 하계 평균농도로 산정한 주암호의 영양상태는 중영양호로 해당된다. 유역으로부터의 인 유입은 집중호우시에 다량 유입되기 때문에 총인 농도도 하계에 높고 동계에 낮다. 주암호의 연간 수면적당 인부하량은 0.94gPm$^{-2}$yr$^{-1}$로 부영양화 임계부하량(1.0gPm$^{-2}$yr$^{-1}$)에 거의 근접하고 있다. 주암호에서 식물플랑크톤에 대한 제한영양소 조사결과 인과 질소가 동시에 성장을 제한하는 요소로 나타났다. 식물플랑크톤군집의 계절별 천이양상은 온대호수의 일반적 경향과 같이 동계에 춘계에는 규조류(Asterionella formosa, Aulacoseira granulata var. angustissima)가 우점하였고, 하계에는 남조류(Microcystis aeruginosa, M. sp., M. viridis)가 우점하였다. 동물플랑크톤은 요각류 유생이 연중 우점하였고 8월에는 요각류 유생 이외에 지각류인 Bosminopsis longirostris가 각각 우점하였다. 조사기간 주암호 퇴적물의 조사 정점별 유기탄소 및 인, 질소의 평균 함량은 각각 9.5${\sim}$14.0 mgC/g, 1.0${\sim}$1.82mgP/g, 0.51${\sim}$0.65mgN/g의 분포를 보여주었다. 주암호 유역으로부터의 유기물 유입량은 1,222 tonC/yr이며 식물플랑크톤의 일차생산에 의한 자체생성유기물량은 6,718 ton/yr으로 전체 유기물부하량중 자체생성 유기물 비율이 대부분을 차지했다. 주암호의 부영양화를 방지하기 위해 앞으로의 유역관리는 점오염원의 관리와 더불어 비료사용량의 축소, 축산분뇨의 적절한 처리, 토양유실방지등 유역의 비점오염원에 대한 관리에 더욱 집중해야 할 것으로 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권9호
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• pp.803-810
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• 2009

본 연구에서는 유역특성이 뚜렷이 구분되는 시화호 유역(농촌, 도심지역, 공단지역)의 하천수 및 공단폐수를 대상으로 형광 3D-EEMs (3-Dimensional Excitation Emission Matrix Spectroscopy)를 이용하여 DOM (Dissolved Organic Matter)의 공간적 분포 특성을 파악하였다. 또한, 강우시 synchronous와 3D-EEMs를 이용하여 시간에 따른 DOM의 변화 특성을 보았다. 3D-EEMs로 부터 나타난 주요 DOM 물질은 휴믹계물질(Humic Like Substances, HLS)과 단백질계물질(Protein Like Substances, PLS)로 농촌 및 도심유역에서는 HLS가 주로 분포하였으며, 공단유역에서는 HLS 뿐만 아니라, PLS도 높게 나타났다. 각 지점별 DOM의 형광 peak $T_1:C_1$ ratio로 부터 반월공단(3TG)에서 난분해성 휴믹계 물질이 매우 높은 것으로 나타났다. 또한, 조사지점의 PLS 물질(peak $T_1$, peak $B_1$)과 BOD 농도가 직선의 상관성($r^2$=0.65, $r^2$=0.66)을 보여, 이러한 원인은 하수 유입 등에 의한 영향으로 보인다. 강우시(Rainfall, 30 mm) 시간에 따른 DOM의 모니터링 결과, 농촌유역에서는 HLS와 PLS가 비강우시와 비교하여 형광세기만 높아졌을 뿐, 구성 물질 의 변화 특성은 보이지 않았다. 한편, 도심유역에서는 HLS의 강우 초기 30분 내에 유출이 높은 것으로 나타났으며, 공단유역(4TG)에서도 강우 초기 20분 내에 HLS와 PLS의 유출이 매우 높게 나타났다. 본 연구로부터 형광 3D-EEMs는 유역의 DOM 기원을 밝히고, 비점오염원 및 하 폐수를 모니터링 하는데 있어 유용한 tool로 적용될 수 있음을 제시한다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.163-172
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• 2007

본 연구에서, 금강의 작은 지류 하천들인 31개 소하천들을 대상으로 2003년 10월부터 11월까지 어류상, 군집분석 및 하천 형태에 대한 연구를 수행하혔다. 조사된 소하천들은 하폭, 수심, 하상 구성물질, 하천식생 및 주변의 토지 이용도에 따라 산지형, 산지-평지형, 평지형, 농수로형소하천의 4가지 유형으로 구분 대별되었다. 조사기간 중 서식이 확인된 어류는 4과 8종이었으며, 잉어과 어류가 다른 분류군에 비해 가장 높게 나타났고, Rhynchocypris oxycephalus가 419개체로 전체의 73%로 우점종으로 나타났다. R. oxycephalus는 100%산림지역과 연계된 지역이면서 점오염원 및 비점오염원이 전혀 없는 5개의 모든 산지형 소하천(SM)에서 출현한 유일한 종으로 나타났다. 또한, 본 조사대상 소하천들에서 출현한 종들 중R. oxycephalus의 출현비율은 하천의 하상구성 인자 중 모래 (Sand, Sa)와 작은 자갈(Pebble, Pe)로 구성된 하천들 보다 암반(Bedrock, Be)과 큰돌(Boulder, Bo)로 이루어진 하천들에서 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다(r=0.754, p<0.001, n=31). 2007견 환경부에서 공표한 생물학적 수질기준안에 의거할 때 본 산지형 소하천(SM)지역은 "최적상태"로 나타났다. 이와 같은 결과는 국내 하천들의 최상류역에 서식하는 것으로 알려진 종들의 일반적인 경향과 일치하는 것으로 사료되었다. 유형별로 산지형 소하천(SM)에서 R. oxycephalus 1과 1종, 산지-평지형 소하천(MF)에서 R. oxycephalus등 4과 6종, 평지형 소하천 (FL)에서 R. oxycephalus 등 4과 8종, 농수로형 소하천(AW)에서 R. oxycephalus등 2과 2종의 서식이 확인되었다. 본 연구 결과에 따르면, 오염원이 전혀 없고, 산림으로 둘러 쌓인 하천에서 출현한 R. oxycephalus는 생물학적 수질판정시 1급수 지역에서 최대 값을 보이는 생태지표종 중의 하나로서 사료되었다.

• 한국식품과학회지
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• 제25권2호
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• pp.109-117
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• 1993

친수성 콜로이드를 식품에 유효하게 이용하기 위한 기초자료를 얻기 위하여 sodium alginate, gum karaya 및 gum arabic 등 3종의 고무질을 sodium caseinate에 첨가하였을 때 이들이 거품성에 비피는 영향을 검토하였다. 표면장력은 pH 7.0(대조구, 43.9 dyne/cm)에서 고무질의 종류 및 농도에 따라 $43.7{\sim}44.7\;dyne/cm$이었으며 pH 8.0(대조구, 42.7 dyne/cm)에서는 $43.6{\sim}44.0\;dyne/cm$이었다. 비점도는 sodium alginate 첨가시 pH 7.0에서 0.2 및 0.3% 첨가하였을 때 각각 15.6 및 39.1로써 대조구(2.8)에서 보다 크게 증가하였으며 pH 8.0에서도 12.1 및 8.2로써 대조구(2.6)에서 보다 증가하였다. Gum karaya 첨가시는 pH 7.0에서 0.1, 0.2 및 0.3% 첨가농도에 따라 $3.3{\sim}10.7$로써 대조구(2.6)에서 보다 증가하였으며 pH 8.0에서도 농도에 따라 $3.4{\sim}4.4$로써 다소 증가하였다. 혼탁도는 pH 7.0(대조구, 69.0)에서 고무질의 종류 및 농도에 따라 $69.5{\sim}74.0$, pH 8.0(대조구, 67.0)에서 $68.0{\sim}72.5$이었다. 거품형성능은 전체적으로 고무질 첨가구가 대조구에서 보다 떨어졌으며, 전체적으로 보아 pH 8.0에서 보다 pH 7.0에서가 다소 양호하였다. 거품형성을 위한 고무질의 첨가농도 및 whipping 시간을 보면, 전체적으로 보아 sodium alginate의 경우 0.1% 및 15분, gum karaya는 0.2% 및 20분, 그리고 gum arabic은 0.1% 및 10분이 비교적 양호한 조건임을 알 수 있었다. 거품안정성은 pH 7.0에서 sodium alginate 및 gum karaya가 0.3%, pH 8.0에서는 0.2%가 적절한 첨가농도이었으며 pH 8.0보다 pH 7.0에서가 더 양호하였다. 전체적으로 보아, 표면장력, 점도 및 혼탁도의 증감에 따른 거품형성능 및 안정성의 뚜렷한 증감은 보이지 않았으나, 동일 pH 영역에서는 표면장력과 혼탁도가 낮으면 거품형성능이 높아지고, 점도가 높으면 거품안정성이 증진되는 경향이 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제15권4호
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• pp.555-566
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• 2013

2004년에 도입된 오염총량관리제는 각종 토지이용형태별로 오염물질의 배출량을 산정하여 하천의 목표수질을 정하고 관리하는 것이다. 이에 따라 토지이용형태 별로 오염물질의 유출부하량을 산정하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구 또한 토마토 시설재배지역을 대상으로 강우유출수 내 오염물질의 EMC, 부하량 및 원단위 등을 산정하기 위해 실시되었다. 산정된 평균 EMC 값은 BOD 9.6mg/L, $COD_{Mn}$ 17.2mg/L, TOC 5.5mg/L, TSS 319.4mg/L, T-N 4.4mg/L, T-P 2.6mg/L, $NH_3-N$ 0.5mg/L, $NO_3-N$ 2.6mg/L, $PO_4-P$ 0.8mg/L로 조사 되었다. 이 중 영양염류인 TN은 대부분 $NO_3-N$의 형태, TP는 입자성인의 형태로 유출되는 것으로 파악되었다. 오염물질의 원단위는 BOD는 $21.8{\sim}56.8g/m^2/yr$의 범위로 나타났으며, $COD_{Mn}$은 $38.9{\sim}101.7g/m^2/yr$로 나타났다. 또한, TSS의 경우에는 $179.5{\sim}1878g/m^2/yr$의 범위로 분석되었고, TN과 TP는 $10.7{\sim}26.3g/m^2/yr$ 및 $5.8{\sim}15.2g/m^2/yr$로 각각 분석되었다. 한편, $NH_3-N$, $NO_3-N$ 및 $PO_4-P$는 $1.3{\sim}3.4g/m^2/yr$, $5.9{\sim}15.4g/m^2/yr$ 및 $1.8{\sim}4.8g/m^2/yr$의 범위로 각각 분석되어졌다.

• 유기물자원화
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• 제22권4호
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• pp.21-27
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• 2014

양돈분뇨의 처리는 환경문제 해결과 자원으로서 이용 등이 중요한 의미가 있다. 따라서 본 연구는 이 두 가지 문제를 동시에 해결하고자 돈분퇴비가 시용된 논의 배수의 오염부하 저감을 위한 저류지 효과를 구명하고자 수행하였다. 경기도 수원시 권선구 서둔동 국립농업과학원 기후변화생태과 시험포장($17,15m^2$)에서 배수로 말단에 논 저류지($12m^2$)를 조성하였다. 2013년 5월부터 10월까지 영농기간 동안 강우사상시 저류지 유입 전인 논 배출수와 저류지를 통과한 배출수의 토사 및 $COD_{Mn}$, T-N, T-P의 부하량을 평가하여 저류지의 효과를 평가하였다. 영농기간 동안 논 저류지를 이용한 논의 유출량은 67.8% 저감되었고 토사를 포함한 부유물질과 $COD_{Mn}$의 총 부하량은 각각 79.8%와 71.9% 저감되었다. 또한 T-N과 T-P의 총 부하량은 각각 73.6%와 74.9% 저감되었다. 따라서 경지기반 정리되어 가축분뇨 퇴 액비 시용이 용이한 논의 경우에는 외부 수계로 배출되기 전 저류지를 설치하면 영양염류의 배출이 저감될 것으로 생각된다.

• 한국환경과학회지
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• 제16권5호
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• pp.571-581
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• 2007

본 연구는 생태계 모델을 이용하여 수질오염이 심각한 시화호의 수질을 재현하고, 시화호 내로 유입하는 육상기원 오염부하량의 변동에 따른 시화호의 수질변화를 살펴보았다. 모델에 의해 계산된 화학적 산소요구량 결과는 관측치와의 상관성이 양호하였으며, 하천이 밀집한 호의 내측 수역에서 $8{\sim}9mg/L$의 높은 농도분포를 나타내었고, 방조제 수문이 위치한 남서쪽 수역에서 5 mg/L 내외의 가장 낮은 농도분포 특성을 보였다. 시화호로 유입하는 육상오염부하가 시화호의 수질에 미치는 영향을 살펴보았는데, 육상오염부하량을 95% 삭감시켜도 시화호의 화학적산소요구량 농도는 3 mg/L 내외로 계산되었으며, 이것은 해역생활환경 II등급 기준인 2mg/L를 초과하는 것으로써 육상으로부터 유입되는 오염부하의 삭감만으로는 수질개선에 한계가 있는 것으로 예측되었다. 한편, 퇴적물을 인위적으로 개선하여 퇴적물로부터 인과 질소의 용출량과 저층 산소소비율을 삭감시켰을 경우에 시화호 수질의 개선효과가 나타났다. 특히, 육상으로부터 유입하는 유기물 및 영양염류 부하와 퇴적물에 의한 영양염류 용출부하 및 산소소비율을 동시에 삭감하였을 경우에 시화호 내 대부분의 수역에서 $1.5{\sim}2.0mg/L$ 이내로 수질이 크게 개선되는 것으로 나타났다. 따라서, 시화호는 육상기원 오염부하량을 상당량 삭감하여도 목표수질 기준을 만족하기가 상당히 어려울 것으로 예측되었고, 퇴적물을 인위적으로 개선시키면 보다 뚜렷한 수질 개선의 효과를 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 시화호 내측과 외측수역과의 해수 교환량이 적고 퇴적물의 오염이 심한 현 상태의 환경조건에서 해역생활환경 III등급 기준인 4 mg/L 이하를 달성하기 위한 시화호의 환경용량은 화학적산소요구량 기준으로 5 톤/일로 산정되었다. 향후 시화호의 수질관리를 위해서는 시화호를 포함한 유역별로 뚜렷한 개선목표를 설정하고 배출원별 할당부하량을 산정하여 오염물질 총량관리를 통해 시화호 주변 유역의 점원, 비점원 및 시화호 내퇴적물 등을 종합적으로 고려하여 관리해 나가야 할 것으로 판단된다.