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소양호 탁수거동 해석을 위한 2차원 수치 모형의 보정 및 검증 (Validation and Calibration of 2D Numerical Model for Analysis of Turbidity Current Regimes in Soyang Reservoir)

  • 류인구;정세웅;윤성완
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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    • pp.253-257
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    • 2010
  • 최근 들어 이상 강우 현상으로 인한 기록적인 집중 강우와 더불어 토지 이용 변화로 인해 탁수의 발생 빈도가 증가하고 있다. 강우 유출로 유입한 탁수는 저수지 내 장기간 체류하면서 하류 하천의 수질 및 수생태계 뿐만 아니라 저수지 내부의 영양단계에도 많은 영향을 준다. 특히, 성층화된 저수지의 경우 높은 영양염류 농도를 포함한 탁수는 밀도류 거동 특성을 보이면서 수평 및 수직 혼합 과정을 거치면서 국부적인 부영양화 현상과 조류의 수화 현상의 원인이 되고 있다. 따라서 대형 저수지의 수질관리에 있어 하천 유입 탁수의 밀도류 해석, 저수지의 수온 성층 구조 변화, 부유입자의 동력학적 해석이 중요한 요소로 부각되어 왔다. 본 연구에서는 소양호를 연구 대상 지역으로 선정하여 2005년과 2007년 수문 사상을 바탕으로 2차원 횡방향 수치 모형을 구축하였다. 수치모형을 통해 수온 성층 구조의 재현성을 확인하였으며, 다양한 탁수 거동 모형을 구축하여 적용성을 평가하였다. 유입수의 SS(Suspended Solid)를 단일 입경으로 가정한 TM-1 모형, SS의 입경분포에 따라 3개의 그룹(SSi)으로 구분한 TM-2 모형, 3개 그룹을 포함하면서 저수지내 탁수 장기화로 인한 탁수 저감 효과를 1차 반응상수로 매개 변수화(유기물 함량($a_0$) ${\times}$ 분해속도(${\lambda}_a$))하여 수정된 지배방정식을 적용한 TM-3 모형을 사용하였다. 각각의 탁수 거동 모형은 2005년과 2007년 수문 조건에서 수온 성층 구조를 잘 재현하였다. TM-1 모형과 TM-2 모형을 비교해보면, 탁수 중심축의 최고 탁도에 대한 예측 성능은 TM-2 모형이 우수한 결과를 나타냈었다. 하지만, 장기 탁수 모의 시 저수지 수중 잔류 SS가 지속적으로 높게 나타나 중층 탁도를 과대평가하는 경향을 보였다. TM-3 모형이 TM-2 모형에 비해 수심별 탁도 분포에 대한 중심축 탁도가 저평가되는 경향을 보였지만 저수지 내 잔류 탁도에 대한 영향 부분에서는 개선된 결과를 나타내었다. 본 연구 결과는 저수지 탁수 밀도류 해석 및 운영 시스템에 활용 될 수 있으며, 선택 취수 설비 등의 수리 구조물의 영향 평가에 활용할 수 있다.

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밤나무 재활용에 의한 구리 이온의 생물흡착 (Biosorption of Copper Ions by Recycling of Castanea crenata)

  • 최석순
    • 공업화학
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    • 제25권3호
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    • pp.307-311
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    • 2014
  • 본 연구에서는 4종류의 목재 폐기물(밤나무, 소나무, 낙엽송, 아카시아) 중에서 구리 이온 제거 능력이 뛰어난 생물흡착제로서 밤나무를 도출하였으며, 또한, 이 밤나무를 이용하여 수중에 함유된 5, 10, 20, 40 mg/L 구리 이온의 제거 효율에 대하여 고찰하였다. 5 mg/L 구리 이온 제거를 위하여, $43{\sim}63{\mu}m$ 입자 크기의 밤나무 사용이 가장 효과적임을 알 수 있었다. 밤나무 주입 농도를 증가하였을 때, 구리 제거효율이 향상되었다. 또한, 0.8 g/100 mL 밤나무가 30 min 동안 사용되었을 때, 20, 40 mg/L 구리 이온 제거효율은 각각 99, 85% 제거효율을 나타내었다. 그리고 50 mg/L 구리 이온의 제거 능력을 향상시키기 위하여, 밤나무에 1 M 아세트산나트뮴의 화학적 처리가 필요함을 알 수 있었다. 한편, 개질된 밤나무를 재활용하기 위하여 최적의 탈착제로서 93% 구리 탈착 효율을 나타낸 1 M 염산을 선정하였다. 따라서 이러한 실험 결과들은 경제적이고 실용적인 공학 자료로서 구리 제거 공정 개발에 활용될 수 있을 것이다.

염화아연으로 표면개질된 입상활성탄의 질산성질소 흡착속도의 모델링 연구 (Modeling of the Nitrate Adsorption Kinetics onto $ZnCl_2$ Treated Granular Activated Carbon)

  • 지민규;정우식;;전병훈
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제13권3호
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    • pp.21-26
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    • 2008
  • 염화아연($ZnCl_2$)으로 표면개질된 코코넛 입상활성탄(Granular Activated Carbon, GAC)의 질산성질소 제거제로서의 적용가능성을 알아보기 위해 두 가지 질산성질소 농도(25 mg/L, 50 mg/L) 조건에서 수중에서의 질산성질소 흡착능력을 평가하였다. 표면개질된 코코넛 입상활성탄의 질산성질소 흡착은 반응초기에 빠르게 진행되어 10분 이내에 흡착율이 50%에 이르렀고 흡착평형에 소요된 시간은 1시간 이내였다. 염화아연으로 표면개질된 코코넛 입상활성탄의 질산성질소 흡착 원리를 조사하기 위해 네 가지 속도 모델들(유사 일차 모델, 유사 이차 모델, Weber & Morris의 입자내 확산 모델, 그리고 Bangham의 공극 확산 모델)을 각 모델의 속도 상수(k)에 따라 적용하였다. 그 결과, 본 연구의 흡착속도는 공극 확산 단계에 의하여 결정되는 것으로 사료되며 유사 이차 모델을 따르는 것으로 나타났다.

나노 섬유 멤브레인을 기반으로 한 수은(II) 색변화 검출 센서에 대한 총설 (Nanofiber Membrane based Colorimetric Sensor for Mercury (II) Detection: A Review)

  • 방세연;라즈쿠마 파텔
    • 멤브레인
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    • 제31권4호
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    • pp.241-252
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    • 2021
  • 급격한 산업화와 인구수 증가로 인한 환경 수질 오염이 발생하고 있다. 더불어 날씨 패턴의 변화로 인해 빗물이 부족해지자, 폐수를 깨끗한 물로 재활용하기 위한 요구가 나날이 늘어나고 있다. 색변화를 이용한 수중 속 중금속 검출은 아주 간단하고 효과적인 기술이다. 본 논문에는 멤브레인을 이용한 수은 이온 색검출에 대해 자세하게 논의되어 있다. 셀룰로스, 폴리카프로락톤, 키토산, 폴리설폰 등의 멤브레인이 금속 이온 검출을 지지체로서 사용되었다. 지지체로서 사용된 멤브레인들은 나노 섬유를 기반으로 하며 표면적이 크며, 중금속 검출의 활성 부위로 사용하기에 탁월하다. 나노 섬유를 기반으로 한 재료는 에너지, 환경, 그리고 바이오메디컬 연구에서 다양하게 응용될 수 있다. 나노 섬유로 이루어진 멤브레인들은 폴리머에 있는 적용기를 많이 받아들일 수 있으며, 표면적이 넓고 다공성이라는 장점이 있다. 이로 인해 멤브레인의 표면 구조를 변화시키거나 리간드를 섬유 표면에 부착해 나노 입자 결합을 더 쉽게 해준다.

수중 내 발포성 정제로부터 생성된 미세기포 특성에 관한 실험적 연구 (Experimental Study on the Characteristics of Microbubbles Generated by an Effervescent Tablet in Water)

  • 명재원;맹주영;김영준;조경민;이웅희;김성호;박영철;손영구;신원규
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.84-91
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    • 2021
  • Effervescent tablets generate gas bubbles when chemical reaction occurs between water and tablets. Most of previous studies have been focused on pharmaceutical characteristics of tablets. However, for their applications in disinfectants, cleaners, and pesticides, physical characteristics of bubbles released from the effervescent tablets when they are in water are important. In this study, we experimentally investigated the characteristics of microbubbles generated by an effervescent tablet made of sodium bicarbonate and tartaric acid using PDPA and high-speed camera. Microbubbles were generated using different weights of effervescent tablet as well as in different water temperature. The experimental study shows increase in reaction time, bubble concentration and rise velocity as the weight of effervescent tablet increases from 1 to 20 g. The decrease in average bubble diameter was observed when the temperature of water increased from 25 to 45 ℃. Further, reaction time varies inversely with increase in water temperature, while bubble rise velocity is directly proportional to increase in water temperature. Effervescent table continuously generates the bubble with approximately constant diameter (235 ㎛) in the water. However, bubble concentration and bubble rise velocity decreased over time.

유수분리를 위한 3D 프린팅 기술 기반의 마이크로하이드로사이클론 (3D-Printed Microhydrocyclone for Oil/Water Separation)

  • 김주완;김원진;박승;박채리;유정흠;지인서;강전웅;김태영;홍지우
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제60권2호
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    • pp.289-294
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    • 2022
  • 생활 폐수나 산업 폐수에 포함된 오일이나 해양 유출유 등은 수질오염 및 생태계 파괴 등의 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다. 대표적인 유수분리기술인 필터(또는 멤브레인)를 사용하는 경우에 분리막의 파울링, 낮은 처리용량 등의 기술적 제약이 있다. 본 연구에서는 원심력을 이용하여 유체내의 입자상 물질이나 밀도가 다른 액체-액체 혼합물을 분리하는 장치인 하이드로사이클론의 장점을 활용하며, 동시에 분리 효율을 증대시키 위하여 고해상도의 3D 프린팅 기술을 도입하여 스케일 다운된 마이크로하이드로사이클론을 제작하였다. 본 연구에서 개발한 마이크로하이드로사이클론을 통해 탈이온수와 올리브유로 이루어져 있는 수중유상 에멀젼을 효과적으로 분리할 수 있음을 증명하였다.

신구저수지의 유기인계 농약 분포와 특성 (Distribution and Characteristics of Organophosphorous pesticides in Shingu Reservoir, Korea)

  • 홍성진;최진영;양동범;신경훈
    • 생태와환경
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    • 제40권2호
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    • pp.318-326
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    • 2007
  • 농업용 관개용수로 이용되는 우리나라의 전형적인 얕은 부영양 저수지인 신구 저수지에서 잔류 유기인계 농약의 분포 특성에 대해 연구하였다. 29종의 유기인계 농약에 대해 분석한 결과 저수지 내 잔류 농약은 8월에 IBP(1340.7${\sim}$16030.1 ng $L^{-1}$), DDVP (58.7${\sim}$127.6 ng $L^{-1}$), dyfonate (N.D.${\sim}$20.3 ng $L^{-1}$) 그리고 parathion-methyl (N.D.${\sim}$41.9 ng $L^{-1}$)이 주로 검출되었고, 9월에는 IBP (202.5${\sim}$213.2 ng $L^{-1}$), DDVP (100.7${\sim}$340.5 ng $L^{-1}$), dyfonate (N.D.${\sim}$25.0 ng $L^{-1}$)뿐만 아니라 mevinfos, ethoprofos, phorate, chlorfenvinfos 그리고 methidathion이 검출되었다. 저수지 내 유기인계 농약의 수직 분포는 중층에서 최대를 보이는 것으로 나타났으며 이는 표층의 활발한 광분해와 성층에 의한 것으로 보인다. 입자에 흡착하여 존재하는 농약으로는 IBP와 DDVP가 있었으며 저수지 내 수직 분포는 표층보다 저층에 높은 값을 나타내었다. 그 이유는 유입된 농약이 입자에 흡착하여 침강하였기 때문으로 볼 수 있다. 8월과 9월의 잔류 유기인계 농약의 종류와 농도의 차이는 월별 사용량의 차이로 사료되며 검출된 농도는 기존 연구 결과에 비추어 보았을 때 수중 생물에 급성독성을 주는 수준은 아니었지만 일본의 수질환경기준 감시 필요항목을 일부 초과하는 값을 보여 수중 생물에 영향을 미칠 가능성이 있으므로 향후 보다 많은 연구가 필요하다고 몬다. 또한 이번 연구에서 나타난 유기인계 농약에는 소량이지만 EPA에서 지정한 I급의 강한 독성을 가진 살충제 (dyfonate, parathionmethyl, mevinfos, phorate, chlorfenvinfos, methidathion))가 검출되었고, 유기인계 농약의 특징인 불안정성에 의해 광분해 및 미생물 분해를 통해 이미 분해가 진행 중이어서 본래의 유기인 화합물이 검출되지 않았을 가능성이 있다. 그리고 유기인계 농약이 완전히 분해되어 생성된 유기인계 농약 기원의 영양염류가 저수지 내로 많은 양이 유입된다면, 부영양화에 기여할 가능성이 있다. 따라서 농업용 저수지에서 유기인계 농약의 농도 분포는 물론이고 중간 생성물과 그 독성, 광분해 및 미생물 분해의 메커니즘, 그리고 최종 산물에 대한 연구가 필요하다.

세가지 입상(粒狀) 용성인비(熔成燐肥) 제품간(製品間)의 이화학적(理化學的) 특성(特性) (Physico-Chemical Properties among Three Products of Granular Fused Magnesium Phosphate)

  • 임동규;김석철;이상규;최두회;강위금;박경배
    • 한국토양비료학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.113-123
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    • 1996
  • 국내산(國內産)과 수입(輸入) 중국산(中國産) 입상(粒狀) 용성인비(熔成燐肥)의 물리화학적 특성을 비교하기 위해 pH의 경시적 변화, 입도분포(粒度分布), 수중 및 토양중 붕괴도(崩壞度), 토양중 경도(硬度), 제품의 화학성분(化學成分) 함량(含量) 분석(分析), 수중 및 토양중 구용성(枸溶性) 인산(燐酸) 용출율(溶出率) 등(等)을 검토한 결과를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. pH의 경시적(傾時的) 변화(變化)는 중문통(中文統)(농암갈색(濃暗褐色) 토양(土壤))이 평대통(坪垈統)(흑색(黑色) 토양(土壤))보다, 수입(輸入) 중국산(中國産) 제품(製品)이 풍농비료 제품 보다, 중문통(中文統)에 용성인비(熔成燐肥)를 다량(多量) 시용(施用)한 것이 소량 시용한 것 보다 pH의 변화(變化)가 컸었다. 2. 국내산(國內産) 용성인비(熔成燐肥)는 수입 중국산 용성인비에 비하여 pH, 석회(石灰), 알카리분 및 가용성(可溶性) 규산함량(珪酸含量)이 낮았으나 인산(燐酸) 전량(全量), 구용성(枸溶性) 인산(燐酸), 고토(苦土)(가용성(可溶性) 구용성(枸溶性)) 및 구용성(枸溶性) 망간은 약간 높거나 서로 비슷하였다. 3. 입도(粒度)의 크기는 수입(輸入) 중국산(中國産) 제품(製品)이 가장 크고 그 다음이 경기화학(京畿化學) 제품(製品)이며 풍농비료(豊農肥料)의 제품(製品)은 비교적 입자가 작았다. 4. 수중(水中) 및 토양중(土壤中) 붕괴도(崩壞度)는 초기(初期)에는 풍농비료 제품과 경기화학 제품이 낮았으나 후기(後期)에는 경기화학 제품>수입 중국산 제품>풍농비료 제품의 순으로 붕괴도가 낮았다. 5. 토양중(土壤中) 경도(硬度)는 경기화학(京畿化學) 제품(製品)이 가장 단단하였고 그 다음이 풍농비료(豊農肥料) 제품(製品)이며 수입(輸入) 중국산(中國産) 제품(製品)은 경도계로 측정할 수 없을 정도로 약하였다. 6. 구용성(枸溶性) 인산(燐酸) 용출율(溶出率)은 초기에는 경기화학(京畿化學) 제품(製品)이 가장 높았고 풍농비료(豊農肥料) 제품(製品)은 가장 낮았으며, 용출 50일에는 3제품(製品) 모두 90% 이상 용출되었고 용출 70일 이후는 제품간(製品間) 차이가 거의 없었다. 7. 토양중(土壤中) 구용성(枸溶性) 인산(燐酸) 용출율(溶出率)은 풍농비료(豊農肥料) 제품(製品)이 가장 높았고 수입(輸入) 중국산(中國産) 제품(製品)이 가장 낮았으며 용출일 100일에도 60%를 넘지 못하였다.

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쇼 학습시 병코돌고래 명음의 주파수 스펙트럼 분석 (The Waveform and Spectrum analysis of Tursiops truncatus (Bottlenose Dolphin) Sonar Signals on the Show at the Aquarium)

  • 윤분도;신형일;이장욱;황두진;박태건
    • 수산해양기술연구
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    • 제36권2호
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    • pp.117-125
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    • 2000
  • 돌고래의 명음과 행동특성에 관한 기초자료를 얻기 위하여 1998년 12월∼1999년 2월 사이에 제주도 중문관광단지 내 퍼시픽랜드에서 사육중인 병코돌고래의 쇼 학습시 발생한 명음과 조련사의 휘슬음의 파형과 주파수 특성 분석결과를 요약하면 다음과 같다. 쇼 시작 전 인사할 때와 준비운동을 할 때의 펄스폭은 각각 3.0ms, 5.0ms, 중심 주파수는 각각 4.54kHz, 5.24kHz, 스펙트럼 라벨은 각각 125.6dB, 127.0dB였다. 노래를 부를 때 중심 주파수는 3.28∼5.78kHz, 스펙트럼 레벨은 137.0∼142.dB였으며, 링돌리기를 할 때, 공놀이를 할 때, 점프를 할 때의 펄스 폭은 각각 7.0ms, 9.0ms, 2.0ms, 중심 주파수는 각각 2.54kHz, 2.78kHz, :1.50kHz, 스펙트럼 레벨은 각각 135.9dB, 135.2dB, 126.BdB였다. 쇼 종료시 인사할 때의 중심주파수는 5.84kHz, 스펙트럼 레벨은 122.5dB였고, 수중에서 유영할 때 명음의 중심주파수는 10.10kHz, 스펙트럼 레벨은 126.8dB였다. 병코돌고래는 각각의 행동시 마다 각각의 다른 펄스폭과 주파수를 사용하였는데 , 평 균 3kHz와 5kHz 2종의 저주파를 교대로 사용하는 것으로 추정되었다. 또한, 조련사 휘슬음의 주파수 대역은 스펙트럼 분석에서 제1고조파가2.5∼5.0kHz, 제 2 고조파가 7.8∼8.2kHz였는데, 이는 병코돌고래가 공기중에서는 3kHz 또는 5kHz, 수중에서는 10kHz의 명음을 발생$.$이용하고 있는 거의 일치하는 현상을 나타내 어 병코돌고래 는 수중과 공기 중에서 조련사의 휘슬음을 이해하고 응답하는 것으로 추정되었으며, 아울러 조련사의 휘슬음은 쇼 학습시 조련사와 병코돌고래와의 주요 의사소통 수단임을 확인할 수 있었다.90.0% 와 96.0%로 높게 나타났다.및 36 cm로 넣고 순환여과식 시설 내에 실험실 규모의 적용실험을 통해 에어레이터의 효율을 조사하였는데 (Exp.2), 실험 수온 27$^{\circ}C$에서, Exp. 1에서와 동일한 3개의 수리학적 부하량에서 산소 전달률을 측정한 결과, Exp. 1에서와 같이 수리학적 부하량과 매질의 깊이의 증가에 따라 산소 전달률이 증가하였으며, 매질의 깊이가 가장 깊은 36 cm에 대해, 수리학적 부하량이 2 $m^3$/$m^2$/min 일때, 2 kg 02 kg $O_2$/kW-hr의 가장 높은 표준에어레이션효율을 나타내었다. 위의 두 실험 결과에 따라 packed column 에어레이터에서 발포스티로폼 입자를 산소전달 매질로 이용하여 산소 전달률을 증가시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.i, Cu, Y, Nb, La, Nd, Pb, Th in excess of 10 ppm. Relatively high amount of most trace elements were detected in the Hwangto. The major and minor chemical compositions of the Hwangto were different depending on the types of host rocks. However, their difference was in the similar range compared with the compositions of host rocks. electron acceptor triggers sensory transduction processes in B. japonicum.t the Christian rejection of the ancestor worship

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곰소만 조간대 해수 내 질소 성분의 시공간적인 분포 (Distribution of Nitrogen Components in Seawater Overlying the Gomso Tidal Flat)

  • 양재삼;김기현;김영태
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제8권3호
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    • pp.251-261
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    • 2003
  • 곰소만 조간대의 상층 해수 중 질소 성분들(TN, PON, DON, DIN)의 시공간적인 분포와 이런 분포를 결정하는 환경조건인 담수의 유입 (조차, 염분), 생물활동(chlorophyll-$\alpha$, TP, DIP, 규산염 ) 및 저층 퇴적물의 재부유 현상(SPM)과의 상대적인 관련성을 찾아보았다. TN의 연평균 농도는 39.05 $\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$(31.03~42.93$\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$)의 분포였고, 4차례의 조사기간 중 담수의 유입이 있었던 9월이 가장 높았으나, 통계적으로 유의한 차이(P<0.05)는 없었다. 유기질소(DON과 PON)가 4월 75%, 8월 95%, 9월 73%, 11월 75%를 차지하여, 적어도 73%이상을 점하고 있으며, 이 성분들은 조사시기별로 조차, 풍속, 강우량 등의 변화가 다양한 조건 하에서도 PON의 경우 13.16~20.04 $\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$, DON의 경우 11.30~16.38$\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$의 좁은 범위 내에서 일정한 농도를 유지하고 있었다. DON과 DIN으로 이루어진 용존태와 PON인 입자태가 차지하는 조성 순서는 강우의 효과가 집중된 9월에만 PON>DON>DIN의 순서인데 반해, 연중 DON>PON>DIN의 순으로 나타났다. 8월의 높은 수온과 활발한 생물활동으로 수중 DON이 가장 높게 나타났으며(53%), 9월은 강우의 효과로 PON이 가장 높게 나타났다(47%).또한 용존태 질소(DON과 DIN)는 연중 53~65%를 차지하였다. 조사시기별 질소의 농도 변화는 주로 DIN에 의하여 결정되었다. DIN은 8월에 매우 낮고 1.33~1.62 $\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$), 9월에는 높은 농도(8.38~14.65 $\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$)를 나타내었다. 이는 2000년 8월 장기간 계속된 높은 수온과 가뭄 그리고 식물플랑크톤에 의하여 수중 DIN이 소모된 결과로 보이며, 9월은 조사시기 직전에 내린 집중호우로 담수가 대량으로 유입된 결과로 생각된다. 질산염이 DM의 주형태였으며, 연평균 농도는 8.16 $\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$이며, 담수가 주공급원이었다. 다른 환경 조건들과 상관관계에서 오직 4월 조사시기 중 chlorophyll-$\alpha$ 농도와 DIN(특히 질산염)과 음의 상관관계 (-0.64, p<0.01), 인산염과 규산염과도 음의 상관관계(-0.46, -0.55, p<0.01)를 보였다. 그러나 다른 조사 시기에는 이러한 관계성이 나타나지 않았다. 조사 시기별로 Si(OH)$_4$/DIN/DIP의 농도비를 비교한 결과, 규산염은 연중 식물플랑크톤의 성장에 충분한 농도가 존재한 반면, DIN은 8월에 DIP농도와 비교할 때 필요량의 31%에 불과하여 제한요소로 작용할 수 있음을 나타내었다 따라서 곰소만 조간대 상층 해수 중에 존재하는 BIN의 시공간적인 분포는 조사시기에 따라 다르지만 공통적으로 가장 중요한 조건은 조차와 강우량이었으며, 생물활동도 다소 영향을 미치는 것으로 나타났다.