• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제8권3호
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• pp.143-153
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• 2021

초음파의 고주파 (1.6 MHz), 저주파 (23 kHz) 조사를 통해 Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)의 성장 억제 효과 (growth inhibition effect)를 대용량 (7.2 L) 조류 시료를 활용해 실험실 규모 (lab-scale) 실험을 통해 검증하였다. 6시간 고주파 조사 후 chl-a 농도와 M. aeruginosa 개체수는 점진적인 감소 경향이 관측된 반면, 6시간 저주파 조사 후 chl-a 농도 및 M. aeruginosa 개체수가 고주파 대비 급격하게 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 초음파 조사기간 보다 조사종료 이후의 일차분해상수(k)가 큰 것으로 확인되었으며, 이러한 결과는 기존 연구에 비해 비교적 낮은 단위부피당 초음파 에너지가 조류 세포막과 내부 기관에 미치는 영향이 지연되어 일정 시간 이후 점진적인 조류 성장 억제 효과가 관측되는 것으로 사료된다. 초음파 조사 후 chl-a 농도와 M. aeruginosa 개체수 변화, 성장률과 일차분해율을 종합적으로 비교한 결과, 저주파에서 조류 성장 억제 효과가 우수한 것으로 확인되었으며, 저주파에서 M. aeruginosa 세포막으로 에너지 투과 효율이 우수해 기낭 등 내부기관에 더 큰 손상을 유도하기 때문인 것으로 사료된다. SEM과 TEM image 관측을 통해서도 고주파 보다 저주파에서의 M. aeruginosa의 세포 표면 및 세포막의 손상이 명확하게 관측되었다. 마지막으로 초음파에 의한 M. aeruginosa의 기낭 파괴 및 세포막의 기능 손상을 통해 용출되는 독성물질인 microcystin-LR의 수중 유출은 검출한계 (0.1 ㎍ L^-1) 미만으로 용출되어 수생태계에 미치는 유해성은 미미한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권4호
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• pp.265-277
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• 2019

본 연구에서는 효율적인 와류형 미필터 비점오염저감장치를 개발하고 검증하였다. 저감장치의 검증을 위해 오염물질을 이용하여 총 12개 형태(3개 강우강도${\times}$2개 상태${\times}$2개 단계)의 실험을 진행하였다. 실험은 (1) 모의유입량 산정(강우강도 2.5 mm/hr: $0.00152m^3/s$, 강우강도 3.395 mm/hr: $0.00206m^3/s$, 강우강도 6.870 mm/hr: $0.00326m^3/s$); (2) 오염물질 채취 및 투입(4개 입경 사이즈의 25%씩 혼합); (3) 오염물질 제거효율 측정으로 구성하였고, 장치 초기상태와 운영상태로 구분하여 수행되었다. 강우강도별로 분석한 결과, 모든 강우강도에서 초기상태 및 운영상태 모두 오염물질 농도가 감소하였으며, 유입수 대비 유출수 오염물질 제거효율에서도 오염물질을 환경부 기준 80% 이상 제거하는 결과를 보였다. 특히 제거효율이 시간이 지남에 따라 서서히 증가하여 약 90%를 상회하였으며, 초기상태보다 운영상태에서 오염물질 제거효율이 더 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발한 와류형 미필터 비점오염저감장치로 효율적인 비점오염원을 제거할 수 있음을 증명하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권7호
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• pp.523-534
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• 2021

수문순환 과정에서 강수량의 부족으로 발생된 기상학적 가뭄은 농업 및 수문학적 가뭄으로 전이된다. 기상학적 가뭄과 다르게 농업적 가뭄과 수문학적 가뭄의 발생은 인간 생활에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 가뭄의 전이과정을 분석하는 것은 가뭄의 효과적 대비와 대응을 위하여 필요한 일이다. 본 연구에서는 관측된 강수량과 수문모형으로 모의된 자연유출량 자료를 바탕으로 기상학적 가뭄과 수문학적 가뭄을 정의하고, 베이지안 네트워크 모형을 활용하여 기상학적 가뭄과 수문학적 가뭄 간의 전이 관계를 확률론적으로 분석하였다. 베이지안 네트워크의 결합확률을 산정하기 위하여 코플라함수를 활용하였다. 분석 결과, 기상학적 가뭄이 보통가뭄 상황에서는 수문학적 가뭄으로 전이될 확률은 0.41 ~ 0.63, 기상학적 가뭄이 극심한 경우에는 수문학적 가뭄으로 전이될 확률은 0.83 ~ 0.98이었다. 즉, 기상학적 가뭄이 심화됨에 따라 수문학적 가뭄으로 전이될 확률은 증가되었다. 계절별로는 가을에 가뭄전이 발생확률이 0.71 ~ 0.89로 가장 높으며, 겨울에는 0.41 ~ 0.62의 값으로 낮게 산정되었다. 결론적으로 여름에서 가을까지 기상학적 가뭄 심도가 심화됨에 따라서 수문학적 가뭄으로의 전이 확률이 높아지며, 해당 시기 동안 가뭄에 적절한 대응을 수행하면 가뭄의 예방이 가능할 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.386-391
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• 2022

본 연구는 콜라겐을 함유하는 지방흡입 유출물을 초임계 유체 존재 하에 처리하여 지방을 추출하여 콜라겐을 얻어 내는 기술에 대한 것이다. 초임계 용매를 이용하여 동물 유래 지방으로부터 단시간(약 6시간)에 콜라겐 추출물을 얻을 수 있었으며, 원료 대비 질량으로 대략 2~3%의 콜라겐을 얻을 수 있었다. 초임계 추출로 얻어진 추출물을 SDS-PAGE를 이용하여 콜라겐이 존재함을 확인하였고, 비교적 분자량이 큰 타입1 콜라겐임을 알 수 있었다. 또한, 초임계 추출에 의해서 얻어진 콜라겐 중에 어떤 성장인자 들이 있는 지 알아보기 위하여 IGF-1, bFGF, VEGF 및 NGF의 성장인자에 대해서 분석하였으며, 이들 성장인자 들이 추출물에 함유 되어 있음을 알 수 있었다. 초임계 처리 전, 후의 시료 mg 당 DNA함량은 큰차이를 보이지 않았다. 초임계 공정을 이용한 탈세포화 기술에 대해서는 보다 심도 깊은 추가적인 연구가 필요할 것 같다. 결론적으로 초임계유체를 이용한 용매추출 과정을 통하여 얻어진 세포외기질은 탈세포 및 탈지하여도 일정 함량 이상의 성장인자를 함유하여 생체적합성이 매우 증가될 뿐만 아니라, 조직의 재생을 빠르게 유도할 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4B호
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• pp.345-354
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• 2006

가뭄은 홍수와는 달리 장기적이고 지속적인 피해를 유발하고, 지역의 경제에 타격을 주며, 생태계 및 환경을 파괴하는 자연재해로서 인간에게 오랫동안 고통을 준다. 이와 같은 가뭄에 대비하고 가뭄을 관리하기 위해 가뭄의 정도를 정량화하고자 하는 연구가 꾸준히 이루어져 왔다. 그 결과 다양한 가뭄지수들이 개발되었으며 이들을 이용해 가뭄감시를 수행하고 있다. 그중 Palmer의 가뭄심도(PDSI)가 가뭄감시와 관리를 위하여 가장 널리 사용되고 있음에도 불구하고, 물순환의 고려없이 기후적인 조건만을 이용하는 단점과 한계성이 여러 학자들에 의해 지적되어 오고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 토양, 토지이용, 기후자료를 입력자료로 하는 준 분포형 장기유출모형인 SWAT모형을 이용하였다. 즉, SWAT 모형을 이용해 토양수(soil water, SW)를 추정하고, 이로부터 계산된 토양수분결핍을 근거로 토양수분지수(soil moisture index, SMI)를 산정하였다. 본 연구에서는 소양강댐 유역에 대해 SWAT 모형을 적용해 구한 토양수분지수와 PDSI를 비교 분석하였다. 즉, 소양강댐 지점의 일유입량 자료를 이용해 SWAT모형을 보정하고 검정하여, 장기 일 토양수를 추정하고, SWAT모형을 통해 모의된 토양수로부터 계산된 토양수분 결핍을 근거로 토양수분지수를 산정하였다. 본 연구를 통해 SWAT 모형의 적용성을 검토한 결과, 결정계수가 0.651로서 비교적 좋은 결과를 보였고, GIS를 이용함으로서 보다 향상된 해상도를 가지고 가뭄감시를 할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안한 토양수분결핍에 기초한 토양수분지수는 가뭄감시와 관리를 위해 적용이 가능하리라 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권7호
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• pp.503-511
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• 2017

수자원 계획 및 운영을 위한 수요량을 추정하는데 있어, 실제 이용 추세를 반영한 생활용수나 공업용수와 달리 농업용수는 용수공급시설의 규모를 결정하기 위한 방법론이 주로 적용되어 왔다. 이는 불가피하게 농업용수의 과다추정으로 이어질 수 있으며, 전체 수자원 계획의 관점에서 각 용도별 용수 수급계획의 불균형을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 기존 방법론과 비교하여 순물소모량 개념의 접근방법의 차이에 대해 고찰하였으며, 이를 제주도 전역에 적용하여 농업용수 수요량 특성을 분석하였다. 수요량 산정에 핵심적인 인자인 증발산량의 정확한 추정을 위하여 SWAT 모형을 적용하고, 제주도 지역의 지형 및 기상, 유출, 물이용 특성을 반영한 유역 모델링을 수행하였으며, 기존 물수지 결과와 비교하여 모델링 자료의 신뢰성을 평가하였다. 과거기간(1992~2013년)에 대해 제주도 전체의 수요량은 연간 427 mm로 분석되었으며, 동부와 서부 해안지역을 중심으로 상대적으로 높은 수요량을 나타내었다. 유역면적 $30km^2$ 이상인 10개 하천유역에 대해서도 연평균 수요량 및 계절별 변화 특성을 분석하였다. 또한, 장래 2020년 지역별 작물재배면적을 적용하여 10년 빈도 가뭄에 대응한 수요량을 산정한 결과 기존 제시된 수요량 대비 54% 수준으로 나타났다. 이는 수요량 산정목적에 따른 접근방법의 차이로 인해서 나타난 결과로서, 수자원 관리 및 운영의 관점에서 보면 순물소모량만큼의 추가적인 수요가 예상되지만, 실제 공급의 관점에서는 기존 수요량만큼의 시설계획이 필요하다고 판단할 수 있다. 본 연구에서 적용된 방법론 및 결과의 실무 활용을 위해서는 공학적인 검증은 물론이고 정책적 제도적인 측면에서의 합리적인 논의가 필요할 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권6호
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• pp.672-678
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• 2015

국내에서 해상을 통하여 운송되는 위험 유해물질(HNS, Hazardous and Noxious Substances)의 종류는 약 6천여 종이고, 그 유통량은 2억5천1백만톤으로 전체 해상운송량의 약 19 %를 차지하며 해상 HNS 무역량 증가율은 세계 평균증가율의 2.5배에 해당한다. 이를 반영하듯 최근 국내 해상에서 HNS 유출사고가 빈번하게 발생하고 있어 이에 대한 대비 대응 사후처리 및 복원기술 개발에 대한 사회적 요구가 증대되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내외 화학물질 관리 우선순위 기법을 검토하여 해상 HNS를 관리하기 위한 우선순위선정기법을 개발하고 적용하였다. 우선순위 선정을 위해 물리 화학적 특성, 인체 및 수생태독성, 잔류성, 축적성, 해상운송량에 대한 DB를 구축하였다. 우선순위는 인체위해성과 수생태위해성에 대해 각각 노출지표들과 독성지표들의 곱으로 점수화하고, 최종적으로 인체위해성과 수생태위해성 점수를 합하여 물질별 위해성 점수를 산정하였다. 우선순위산정 결과, Aniline을 포함한 상위 20개 물질이 제시되었으나 순위에 의한 단순한 관리보다는 점수별 물질 군으로 구분하여 관리해야 할 것으로 판단된다. 또한, 위해성 DB 구축과정에서 인체 및 수생태 만성독성 자료와 해양생물독성에 대한 자료가 매우 빈약한 것으로 나타났으므로 우선순위 물질들을 대상으로 자료 부재여부를 조사하여 관련 독성시험 연구를 진행해야 할 것으로 생각된다. 본 연구에서 개발된 우선순위시스템 및 우선순위 물질들은 향후 자료보완 및 전문가 검토가 이루어질 경우 HNS 사고 관리 및 관련기술 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.151-157
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• 2020

급격한 도시화는 국토의 불투수면을 증가시켜 도시형 홍수의 위험성을 가중시켜왔고, 지하수위의 저하, 수질오염물질 증가 등 환경재해 및 환경오염 문제를 유발시키고 있다. 국내에서는 이러한 환경적 영향을 최소화하고 개발 이전의 물순환 건전성을 유지하기 위해 저영향개발 기법을 도입하여 적용하고 있지만, 소규모 개발사업의 대부분은 강우유출량 관리의 법적 근거가 부재하여 사각지대에 놓여 있다. 이에 빗물의 표면 유출을 증가시키는 소규모 개발사업 또한 오염원인자 책임 원칙에 따라 저영향개발 시설의 적용을 의무화하는 것이 요구되며 이를 위해 물순환 회복 사전협의 제도를 도입하는 것이 필요하다. 본 연구는 소규모 개발사업의 저영향개발기법 도입을 가정하여 비용편익 분석을 중심으로 수행되었다. 비용·편익 분석에 필요한 전국 소규모 개발 대상사업의 규모 및 건수는 『건축법』에 따른 대지면적이 1,000 ㎡ 이상 이거나 건축연면적 1,500 ㎡ 이상의 건축물에 서울시의 실제 사전협의 통계자료를 적용하여 도출하였다. 피규제 기업·소상공인, 피규제 이외 기업·소상공인·일반국민 및 정부를 대상으로 소규모 개발사업의 저영향개발 시설물 설치에 따른 비용·편익을 분석한 결과, 경제성의 기준 값인 1보다 많이 낮은 것으로 확인되었으며 이는 대상사업의 규모 대비 시설물의 설치 비용이 높기 때문으로 사료된다. 하지만 저영향개발 시설의 설치에 따른 수환경 및 대기질 개선 등의 환경적 가치와 하수처리시설 운영비 절감 등의 공공성을 고려하면 향후 소규모 개발사업의 사전협의제도 도입은 필연적이다. 앞으로 소규모 개발사업의 사전협의 제도 도입과 함께 비용·편익을 개선하기 위해서는 지자체의 제도적, 재정적 지원이 적극적으로 요구된다.

• 한국기후변화학회지
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• 제3권1호
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• pp.71-88
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• 2012

지구온난화는 전 세계적으로 21세기 최대 관심사이며, IPCC 보고서에 의하면 지구의 평균온도와 범위가 점점 증가하며, 이에 따른 불확실성도 증가하고 있다. 이러한 지구온난화의 영향은 인간 삶의 기반과 관련된 여러 부문에 광범위하게 영향을 미치고 있으며, 수자원 분야도 예외가 아니다. 기후변화에 따른 수자원 영향평가는 다른 분야의 기초 자료로도 사용될 만큼 중요한 부분이다. 본 연구에서는 과거 우리나라에서 수행되었던 수자원과 관련한 기후변화 연구에 대하여 총 논문 124편과 보고서 57편을 살펴보았다. 국내 기후변화 연구(보고서 및 연구논문 포함)는 현재 전망이나 영향평가에 매우 편향되어 진행되어 왔다. 수문기상인자의 경향성과 전망 분야에서는 수문변수로 지표수, 홍수 등이, 기상변수로 강수, 온도 등에 집중되어 분석되었다. 이는 우리나라가 계절적 강우 발생의 편차가 크고 수자원 관리가 매우 힘들기 때문에, 강수, 온도, 지표수, 홍수 등 수자원과 직접적 관련이 있는 변수에 초점이 맞추어져 수행이 되어 왔다. 우리나라 미래 수자원 전망에서는 지역적으로 다르겠지만, 과거 강수, 온도, 지표수 등이 대체적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 특히 홍수나 가뭄에서 인명 피해는 줄어드는 반면, 재산 피해는 증가하는 경향을 보였다. 하지만 미래 전망에서 강우 강도, 온도, 유출량 등이 증가하는 경향을 나타내었으나, 아직 이를 이용한 수자원 취약성이나 미래 수자원 유역 관리까지는 수행되지 못하였다. 특히, 우리나라에서 수행된 기후변화 연구 결과들이 상이하여 기후변화 연구 단계별로 많은 불확실성이 발생하고 있음을 파악하였다. 기후변화에 대한 적응전략의 경우, 기후변화 대응에 대한 대국민 인식 및 사회적 기반이 취약하며, 개인 및 기업의 자발적인 대응이 부족하였다. 또한, 정부 차원에서의 기후변화 관련 대국민 홍보와 기업의 자발적인 온실가스 등의 감축에 상응하는 인센티브 제공 등의 법적 또는 제도적인 장치가 부족하였다. 마지막으로 기후변화에 대한 국내 경제성 분석에 대한 연구 사례는 전무하며, 진행 중에 있는 극소수 의 연구 사례가 있었다. 하지만 기후변화에 따른 수자원 부족에 대한 대비 또는 적응전략을 세우기 위해서는 정형화된 경제성 분석이 마련되어야 함을 파악하였다.