• 한국해양학회지:바다
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• 제27권4호
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• pp.194-210
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• 2022

동중국해 북부와 경계를 이루는 황해 남동부 해역에 대해 무기탄소의 월별 재고와 변동을 초래하는 플럭스들을 상자 모형으로 모의하였다. 월별 용존무기탄소의 자료는 네 차례 계절을 대표하는 관측 결과에 최근 발표된 논문의 자료를 발췌하여 구성하였다. 연간 용존무기탄소(C_T)의 재고가 정상상태에 있으며 표층에서 이류에 의한 변동이 무시할 정도로 작다고 가정하고 표층과 심층의 2-상자 모형을 사용했다. 모의 결과 월별 표층과 심층 사이의 재고는 혼합층 두께의 변동에 따른 혼합 플럭스가 -40~35 mol C m^-2 month^-1의 규모로 주도했다. 대기로부터 유입되는 CO₂ 플럭스는 약 2 mol C m^-2 yr^-1 이고, 혼합 플럭스의 1/100 미만으로 작았다. 생물 펌프 플럭스는 4~5 mol C m^-2 yr^-1 범위로 추정되었는데 이는 현장 실측 자료에 비해서 절반가량 수준이다. 물기둥의 C_T 재고는 동계 혼합이 끝나는 4월에 최대를 보이며 성층기에 조금씩 줄어든다. 따라서 C_T 총량은 성층기에 혼합기보다 높게 나타나는데 정상상태가 유지되려면 최대와 최소의 차분인 18 mol C m^-2 yr^-1 (= 216 g C m^-2 yr^-1)이 동중국해로 송출되어야 한다. 이를 황해 남부 경계 전체에 대해 외삽하면 4 × 10⁹ g C yr^-1 규모이다. 이 플럭스는 개념상 대륙붕 펌프에 해당한다. 실제로 태평양 외양역에 도달하려면 동중국해를 거쳐야 하므로 실제로 대륙붕 펌프로 기여하는 플럭스의 크기는 이보다 현저하게 낮을 것으로 전망된다. 자료 부족과 계산에 필수적인 가정에 수반되는 오류 때문에 추정값은 상당한 크기의 오차를 포함하지만 모의를 통해 C_T의 변동을 초래하는 플럭스 사이의 상대적인 기여도와 범위를 제약할 수 있었고 향후 연구에서 주목해야 할 사항을 도출할 수 있었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제17권4호
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• pp.252-261
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• 2012

해저지하수와 지하수 기원 영양염류 유입량의 시간적 변화특성을 알아보기 위해 2009년 9월부터 2010년 9월까지 2-3개월 간격으로 제주도의 방두만에서 지하수의 유출속도와 영양염류 농도를 측정하였다. 해저지하수의 유출속도는 0~330 cm/day(평균 약 170 cm/day)였으며 조석주기 동안 육상 지하수면과 해수면사이의 수리학적 압력경사의 변화로 인해 고조에서 저조로 갈수록 빨라지는 경향을 보였다. 또한, 해저지하수의 유입량은 겨울철에 비해 여름철에 상대적으로 높았다. 지하수 기원 영양염류 유입량은 방두만내 전체 영양염류 유입양의 용존무기질소는 90~100%, 용존무기인은 70~95%, 용존무기규소는 65~100% 이었으며, 이는 0.9~33 g $carbon/m^2/day$의 유기탄소 생성에 기여를 하는 것으로 나타났다. 따라서, 해저지하수를 통한 영양염류의 유입은 제주도 연안의 부영양화 및 생물생산에 매우 중요한 역할을 담당하는 것으로 보인다.

• 환경생물
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• 제32권4호
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• pp.297-305
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• 2014

부산시 강서구 낙동강 하구에서 채집한 방사무늬김(Porphyra yezoensis Ueda)의 용존산소 생산율은 $68.8{\pm}46.0{\mu}mol\;{g_{FW}}^{-1}h^{-1}$, 질산염과 인산염 흡수율은 각각 $2.5{\pm}1.8{\mu}mol\;{g_{FW}}^{-1}h^{-1}$, $0.18{\pm}0.11{\mu}mol\;{g_{FW}}^{-1}h^{-1}$ 그리고 용존무기탄소 흡수율은 $87.1{\pm}57.3{\mu}mol\;{g_{FW}}^{-1}h^{-1}$이었다. 용존산소 생산율과 질산염, 인산염, 용존무기탄소 흡수율은 각각 음의 선형관계를 보여, 광합성활동에 의한 결과물임을 파악할 수 있었다. 김의 생중량에 따른 이들 성분의 생산/흡수율은 로그함수적으로 감소하여, 성체(>~0.3 g)보다는 어린 엽체의 광합성효율이 매우 높은 것으로 나타났으며, 이는 질소부족으로 인한 황백화가 양식초기에도 발생할 수 있음을 제시하였다. 우리나라 시도 단위로 월별 생산되는 김 생산량과 양식면적을 바탕으로 질소요구량과 탄소흡수율을 산정한 결과, 생산량이 가장 높은 전라남도보다 부산(경상남도 포함)과 전라북도의 단위면적당 질소요구량이 높았다. 최근 김 황백화가 빈발하는 전라북도는 좁은 면적에서의 과밀 생산과 최대수확기가 육상과 저층으로부터 영양염 공급이 부족한 12~1월인 점 등이 황백화의 원인인 것으로 추정된다.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권2호
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• pp.111-119
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• 2014

이 연구에서는 동해의 해수 중 방사성탄소의 분지별 비교 및 시간에 따른 변화를 이해하고자 하였다. 1999년 동해의 일본분지, 울릉분지, 야마토분지 3개 분지에서 총 5개의 정점에서 채취한 시료로부터 방사성탄소를 분석하였다. 동해의 방사성탄소는 일반적인 대양에서의 분포와 유사하게 표층에서 2000 m 수심까지 가파르게 감소하는 양상을 보이며, 2000 m 보다 깊은 수심에서는 일정한 값을 보였다. 분지별로 방사성탄소의 수직분포를 비교해 보면, 3개의 분지의 표층(<200 m)에서 방사성탄소 값은 63~85‰ 이내로 유사하였으나 200~2000 m의 중층수에서는 분지별로 최대 60‰까지 차이가 나타났다. 중층수의 방사성탄소는 일본분지, 울릉분지, 야마토분지 순으로 높은 값이 나타나는데, 이는 중층수 순환의 형태와 그 분포가 일치한다. 2000 m 보다 깊은 수심의 저층수에서는 방사성탄소가 분지별로 뚜렷한 차이 없이 모든 분지에서 -80~-60‰ 내의 값을 보인다. 동해 표층수에서는 시간에 따라 매년 약 2‰씩 ${\Delta}^{14}C$ 값이 감소하였다. 반면, 동해 심층에서의 방사성탄소는 세개의 분지 모두 시간에 따라 증가하고 있다. 동해 중앙수의 방사성탄소는 매년 약 3.3‰ 증가하고 있는데, 이는 심층수나 저층수보다 시간에 따라 빠르게 증가한다. 심층수와 저층수에서는 방사성탄소가 1990년대 중반까지 증가하다가 1995년 이후로는 거의 증가하지 않고 일정한 값을 보인다. 심층수와 저층수에서의 ${\Delta}^{14}C$ 값의 시간에 따른 변화는 동해의 심층수 형성의 시간적 변화와 연관지어 해석되어야 할 것이다. 향후 동해 해수순환의 변화를 이해하기 위하여 방사성탄소 연구가 지속되어야 할 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.729-734
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• 2012

용존유기질소(DON)는 염소와 반응하여 인체에 유해한 질소계 소독부산물과 소독능을 저하시키는 유기성 클로라민을 생성할 수 있다. 이러한 물질의 생성을 줄이기 위해서는 소독공정 전에 DON의 제거가 필요하다. 본 연구는 DON을 함유하는 지표수와 재이용수를 이용하여 응집실험을 하고 알루미늄염(alum)과 고분자응집제(polyDADMAC)에 의한 DON의 제거특성을 조사하였다. 또한 DON, 용존유기탄소(DOC), 254 nm 자외선 흡광물질($UVA_{254}$)의 제거율 및 제거 기작을 비교하였다. 지표수와 재이용수 모두 alum 응집제의 주입농도를 증가시킴에 따라 DON, DOC, $UVA_{254}$ 제거율이 점진적으로 증가하였는데, 원수특성과 상관없이 소수성 유기물을 나타내는 척도인 $UVA_{254}$의 제거율이 가장 높았다. 지표수와 재이용수 모두 alum 응집제만 주입한 경우보다 고분자응집제를 같이 주입한 경우 DON의 제거율이 높게 나타났다. 고분자응집제의 전하중화가 작용하는 적정농도범위가 좁아 고분자응집제만 주입하기 보다는 무기응집제와 같이 주입하는 하는 것이 바람직하다. 상대적으로 생성된 후 오랜 시간이 지나지 않은 재이용수의 DON 제거율이 지표수의 DON 제거율보다 높았고, 지표수와 재이용수 모두 10,000 Da 이상 분자량의 DON 제거율이 높게 나타났다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제11권4호
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• pp.165-171
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• 2006

본 연구는 비교적 저농도로 오염된 하천수를 대상으로 phytoremediation 기법으로 정화방안을 제시하고자 수행되었다. 온실에 식물 반응조를 설치하여 해바라기 일종인 Heilianthus annuus의 성장에 따라 영양염의 처리량을 산정하였다. 또한 현장 적용성을 검토하기 위하여 H. annuus을 식재한 인공부도(artificial floating island)를 관개수로에 설치하여 식물의 질소, 탄소 및 수소 함유량 증가를 확인하였다. 실험결과 7월부터 9월에 이르기까지 유입수 용존 무기질소(DIN)의 농도를 $28.5\sim199.2mg/l$, 유입수 용존무기인(DIP)의 농도를 $13.3\sim25.4mg/l$ 까지 변동 시켰을 때, 농업용수 기준보다 매우 높은 고농도임에도, 식물체의 성장장해는 나타나지 않았다. 이때 DIN 제거율은 평균 3일의 체류시간에서 $81.7\sim98.6%$였으며, DIP 제거율은 $81.9\sim98.4%$로 나타났다. 또한 효율적인 처리기간은 48시간으로 확인되었다. 인공부도에 식재한 H. annuus의 질소, 탄소 및 수소의 함유량을 보면 질소의 경우 줄기에서 $3.2\sim7.8%$, 뿌리에서 $3.0\sim6.3%$를 보였다. 탄소는 줄기에서 $40.1\sim57.7%$, 뿌리에서 $43.4\sim53.8%$의 함유량을 보였다.

• 한국해양학회지
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• 제19권1호
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• pp.89-93
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• 1984

진해만에서 83년 7월의 장마직후에 수직적 및 수평적 해양화학적 환경을 조사 하였다. 마산만-가덕수도의 종축면상에는 염분이 낮은 내만쪽의 표층수에서 높은 농도의 용존성 질산염, 암모니아, 클로로필 a, 입자성질소, 입자성탄소가 측정 되었다. 입자성 C/N비는 내만쪽에서 낮고, 외만에서 높은 값을 보였다. 이 해역 에서 무기질소와 인의 양은 적조가 발생하기에 충분한 향으로 나타났다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제24권4호
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• pp.519-534
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• 2019

여름철 인공호수(간월호, 부남호)로 부터의 담수방류시 천수만 수질(영양염, 유기물, 미량금속)에 미치는 영향을 평가하기 위해 2011년 6, 7, 8, 10월에 평상시와 담수방류 시기 각 2회씩의 해수를 채취하였다. 담수가 방류되면 용존 무기 질소(DIN)의 농도가 만내의 모든 수층에서 약 3-4배 증가하였고, 평상시 암모니아성 질소(NH₄⁺-N)가 우세하다가 담수방류시 질산성 질소(NO₃^--N)가 우세하였다. 용존 무기인(DIP)의 경우 내만 표층에서 절반으로 감소하였고 저층에서는 1.5배 증가하였으며 규산염(Si(OH)₄)은 내만 저층에서 2배 증가하는 모습을 보였다. Redfield ratio는 담수 방류시 인 제한 환경으로 바뀌었다. 용존 유기 탄소(DOC) 및 질소(DON)는 약 2배 증가하였고, 입자상 유기 탄소(POC), 질소(PON), 인(POP) 및 생물기원 규소(Bio-SiO₂)는 내만 표층에서 약 2배 이상 증가했다. 용존 금속(Fe, Co, Ni, Cu)은 내만의 표층에서 증가하였으나, 용존 Cd의 경우 만의 표층에서 절반으로 감소하였다. 이와 같은 결과로 미루어 볼 때 영양염, 유기물 및 금속 농도가 높은 인공호수의 물이 만으로 유입되면, 천수만 내의 영양염 및 용존 유기물, 금속농도가 증가하고, 식물플랑크톤 대증식이 발생하여 표층에서 산소 과포화, 저층에서 빈산소를 발생시킨다. 빈산소와 함께 내만의 저층에서는 매우 높은 농도의 영양염(DIN, DIP, Si(OH)₄) 농도가 존재하였다. 수질 평가 지수값을 통해 천수만의 부영양화 정도를 평가한 결과, 평상시에는 3등급 이하로 나타나다가 방류시 5등급으로 바뀌게 됨을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.148-148
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• 2023

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 한편, 우리나라와 같이 몬순 기후대에 속한 댐 저수지의 경우 강우시 유입하는 탁수에 의해 다량의 유기물과 인이 유입되기도 하지만 식물플랑크톤의 제한요인 중 광량에 많은 영향을 미친다. 식물플랑크톤의 광합성은 수체 내 유기탄소 내부생성에 매우 중요한 요소이나 점 단위의 실험적 방법을 활용한 유기탄소 순환 해석은 저수지의 시·공간적인 변동성을 고려하기에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 탁수가 저수지에서의 유기탄소 순환에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2018년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정 및 검정을 수행하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였으며 유기탄소순환 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였으며 탁수의 영향을 분석하기 위해 탁수 포함여부 시나리오를 구성하고 유기탄소 생성 및 소멸기작별 변동성을 비교 분석하였다. 모델은 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 수온 및 탁도 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수질을 적절하게 모의하였다. 탁수를 고려하였을 시 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 56% 수준이였으나 탁수를 배제한 경우 내부기원 부하량은 82%로 나타났다. 특히, 연평균 Chl-a 농도가 44~48% 차이가 발생하면서 1차생산량이 약 4배가량 증가하였다. 몬순지역에서의 탁수는 체류시간이 긴 성층 저수지에서 식물플랑크톤 성장제어에 큰 영향을 미쳤으며 전반적인 유기탄소 순환을 해석하는데 있어 매우 중요한 인자로 작용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.62-62
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• 2021

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 특히, 국내 하천에서 나타나고 있는 난분해성 유기물 오염도의 증가 추세에 대응한 실효성 있는 유기물 오염관리 정책을 수립하기 위해서는 다양한 유기물의 근원을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 저수지시스템에서의 유기탄소 물질수지를 해석하는 데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2017년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정을 수행하였고 2018년을 대상으로 모델을 검정하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였다. 모델은 2017년과 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수온, 수질을 적절하게 모의하였다. 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 2017년 68.4 %, 2018년은 높은 강우량의 영향으로 55.0%로 산정되었다. 내부 소멸 기작 중 침전으로 인한 손실이 가장 높은 것으로 나타났으며, 2017년과 2018년 각각 31.3%, 29.0%로 나타났다. TOC의 공간분포는 Chl-a 농도 분포와 유사하게 나타났으며, 댐 설치로 형성된 정체수역은 유역의 유기물 순환에 많은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. TOC 관리 정책 기초자료 확보를 위해서는 향후 유역-저수지 시스템을 연계한 유기물 물질순환 심층 연구가 필요하다.