• 대한환경공학회지
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• 제22권1호
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• pp.33-42
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• 2000

중금속은 토양 내에서 비보존성 화학물질로 작용하므로 흡착에 의해 지연효과가 발생할 수 있고 흡착은 pH에 영향을 받는다고 보고된 바 있다. 그러므로 토양 및 지하수 오염을 예방하고 복구하기 위해서는 다양한 pH조건에서 중금속의 이동형태를 파악하는 것이 중요한 연구과제가 된다. 본 연구에서는 사질토양에서 pH에 따른 중금속의 이동특성을 연구하기 위하여 배치실험과 주상실험올 수행하였다. 배치실험의 경우 초기농도별로 11가지의 $ZnCl_2$ 40 mL 용액과 사질토양 10g을 교반기에서 72시간 반응시켜 평형상태에 도달하게 한 후 용액을 채취하여 Zn, Ca, Mg의 세 가지 양이온을 ICP-AES로 분석하였다. 주상실험은 3가지 pH조건 (7.7, 5.8, 4.1)에서 10 g/L의 KCl과 $ZnCl_2$를 추적자로 사용하여 순간주입 (pulse injection) 형태로 토양시료 상부에 투입한 후 Time Domain Reflectometry (TDR)를 사용하여 10 cm 깊이에서 잔존수농도를, EC-meter와 ICP분석을 통하여 20 cm 깊이의 하부 경계면에서 침출수농도를 분석하였다. 배치실험 결과, Zn은 Ca, Mg와 이온교환의 형태로 흡착이 발생하였고 등온 흡착방정식의 각 모델 (Linear, Freundlich, Langmuir)별로 최저 1.2에서 최고 614.1의 지연계수를 나타냈다. 주상실험에서도 모든 pH조건에서 Zn이온이 이온교환을 하여 흡착이 발생하였으나, 잔존수와 침출수 형태의 파과곡선 모두에서 Zn이용의 첨두농도 도달시간이 K이온과 일치하여 지연효과는 발생하지 않은 것으로 나타났다. 이는 정상류 상태로 부과한 낮은 배경농도의 용탈수내에 Zn보다 강한 이온교환능을 가지는 원소가 존재하지 않아 Zn의 탈착이 발생하지 않았기 때문이다. pH가 낮을수록 Zn는 용액내 수소이온 ($H^+$)의 증가로 치환능이 감소하여 첨두농도가 높게 나타났고, 상대적으로 치환되는 Ca, Mg의 양은 줄어들었다. 따라서 본 연구에 적용된 배치실험과 주상실험의 조건하에서는 Zn이온이 이온교환반응에 의한 흡착이 발생하였으나 지연효과는 발생하지 않았고 가장 낮은 pH에서 첨두농도가 최고 12.7배까지 증가하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제41권1호
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• pp.49-55
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• 2016

연구배경: 우리나라 표층토양 중 원자력 발전소 주변 지역인 울진군을 중심으로 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 분포 현황을 조사하고, 토양 속 방사성핵종의 행동에 영향을 미치는 변수들과의 상관관계를 밝힘으로써 한국토양에 발생한 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 농도에 대한 기준자료 확보와 원자력시설 주변 환경영향 평가의 강화가 목적이다. 재료 및 방법: 원자력 발전소 인근 10 km이내의 지역 14곳에서 2011년 4월 표층토양 시료를 채취하였으며, 깊이에 따른 분포 조사를 위하여 40 cm 까지의 토양을 덕구, 후정, 매화 지역에서 채취하였다. $^{137}Cs$의 농도는 HPGe 감마분광시스템으로, $^{90}Sr$의 농도는 방사평형상태의 $^{90}Y$을 기체 유동식 비례계수기로 계측하였다. 결과 및 논의: 표층토양에서 $^{137}Cs$의 방사능농도는 $<0.479-39.6Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$(평균 $7.51Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$), $^{90}Sr$의 방사능 농도는 $0.209-1.85Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$(평균 $0.74Bq{\cdot}(kg-dry)^{-1}$)이었다. 방사능비($^{137}Cs/^{90}Sr$)는 9.67로서 전지구적 초기 방사성 낙진의 1.75보다 큰 값을 보였는데, 이는 낙진 이후 $^{90}Sr$의 심층으로의 빠른 이동성 때문이다. 깊이에 따른 분포는, 덕구와 후정의 토양에서 $^{137}Cs$ 의 농도가 표층토양에서 가장 높고 깊이가 증가할수록 급격히 지수적으로 감소하는 경향을 보였으며, $^{90}Sr$의 방사능농도는 표층 및 깊이 30 cm 부근에서 높은 값을 보였다. 표층토양 방사능 농도와 표층토양 변수들(pH, 유기물함량, 입도)과의 선형 핏팅에서는 $^{137}Cs$ 방사능과 유기물함량 사이에 상당한 상관관계(결정계수 $R^2=0.6$)가 있는 것으로 나타났다. 결론: 울진 토양의 $^{137}Cs$과 $^{90}Sr$의 방사능농도 범위는 한국 다른 지역의 값과 유사함을 확인하였고 $^{137}Cs$ 방사능과 유기물함량 사이에 상당한 상관관계를 확인하였다.

• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.48-55
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• 2011

생활환경 수준의 이황화 메틸과 같은 황화 유기화합물의 제어를 위하여 섬유형 활성탄소-이산화 티타늄 복합재를 이용한 연구는 아직까지 보고되지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 섬유형 활성탄소-이산화 티타늄 복합재를 제조하여 엑스선 회절법, 입자 비표면 측정법 및 적외선 분광법을 이용하여 광학적/표면 특성을 조사하고 활성을 평가하기 위하여 황화 이메틸의 제거 효율을 결정하였다. 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 물리적/표면 특성 조사에서 이 복합재가 광촉매적 활성도를 가지는 것으로 나타났다. 비표면적, 총 기공크기, 마이크로 기공크기 및 메조 기공크기의 경우에 이산화티타늄 코팅량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 그러나 평균 기공크기는 이산화티타늄 코팅량이 증가함에 따라 오히려 증가하였다. 또한, 코팅된 이산화티타늄이 섬유형 활성탄소 자체의 황화 이메틸에 대한 흡착능에 영향을 거의 미치지 않는 것으로 나타났다. 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 활성도 조사시험에서, 황화 이메틸의 초기 제거효율은 4가지 유량 조건(0.5, 1.0, 1.5, 2.0 L/min)에서 각각 93, 78, 71 및 57%로 나타났고, 4가지 유량 조건 모두에서 2시간째에는 제거효율이 다소 감소하였다가 그 이후에는 거의 일정하게 유지되었다. 유사 평형상태에서, 황화 이메틸 평균 제거효율은 4가지 유량조건에서 각각 75, 58, 53 및 36%로 나타났다. 한편, 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 표면상에서 부산물들은 관찰되지 않았다. 따라서, 본 연구에서 이용한 실험 조건에서, 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재가 부산물에 의한 큰 영향 없이 생활환경 수준의 황화 이메틸을 제어하는데 활용될 수 있는 것으로 제안된다.

• 자원환경지질
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• 제48권1호
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• pp.15-24
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• 2015

인도네시아 동부 자바의 남서익부에 위치하는 파찌딴 광화대 금속광화작용은 스카른형 교대광체와 열극을 충진 발달하는 열수 맥상광체로 크게 분류할 수 있다. 스카른 형 교대광체는 올리고신 후기 퇴적암류 중 석회암층을 따라 관계화성암체인 석영반암 주변에 발달한다. 본 광체는 스카른광물과 함께 자철석 및 천금속 황화광물이 수반된다. 열수광체로는 관계화성암체인 석영반암으로 부터의 거리를 기준으로 근지성 함 동-아연 망상광체와 원지성 함 연-아연(-금) 맥상광체가 발달 분포한다. 황화광물의 황 동위원소 값으로부터 계산된 $H_2S$의 황 동위원소 값은 스카른광체의 경우 5.6-7.1‰, 열수광체의 경우 0.9-6.8‰ 이었다. 이는 원지성 열수 맥상 광체의 후기 광화작용으로 진행하면서 파찌딴 열수계 내 $SO_4/H_2S$의 비가 증가하면서 $H_2S$의 황동위원소 값이 감소한 것으로 확인된다. 광화대 내 산소 동위원소 값은 스카른 광체 내 자철석, 9.6과 9.7‰; 스카른 광체 내 석영, 6.3-9.6‰; 스카른 광체 내 방해석, 4.7 and 5.8‰; 열수 망상광체 내 석영, 3.0-7.7‰; 열수 망상광체 내 방해석, 1.2 and 2.0‰; 열수 맥상광체 내 석영, -3.9 - 6.7‰로서, 계산된 ${\delta}^{18}O_{water}$ 값은 근지성 스카른 및 열수 망상광체에서 원지성 열수 맥상광체에 이르면서 감소하는 경향성을 보인다. 열수계 ${\delta}D_{water}$ 값은 광체 유형에 관계없이 -65 to -88‰의 값을 보여준다. 이러한 산소 수소 안정동위원소 값의 경향성은 근지성 스카른 및 열수 망상광체 초기 광화작용을 지배한 마그마 기원의 열수 또는 상대적으로 낮은 water/rock 비 값을 갖는 환경하에서 동위원소 교환반응을 이루어 평형상태에 이른 열수가 풍부한 파찌딴 열수계 내에 광화작용의 진행 및 관계화성암과의 거리에 따라 높은 water/rock 비 값을 갖는 환경하에서 동위원소 교환반응을 이루어 진 열수 또는 동위원소 교환반응이 거의 이루어지지 않은 천수의 유입이 점증하며 광화작용이 진행되었음을 의미 한다.

• 자원환경지질
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• 제43권6호
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• pp.555-564
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• 2010

유류 및 중금속 오염 토양으로부터 분리한 토착 미생물인 Bacillus sp, B1 사균(dead biomass)과 polysulfone + DMF(N,N-dimethylformamide) 용액을 혼합하여 제조한 비드(지름 2mm 이하)형 미생물 담체를 이용하여 중급속 오염 지하수를 정화하는 배치실험을 실시하였으며, 담체에 흡착된 중금속의 특성과 구조를 분석하여 미생물 담체에 의한 중금속 제거 기작을 규명하였다. 담체 내 Bacillus sp. B1 사균 비율을 달리하여 제조한 담체들을 이용하여 오염수로부터 납 제거효율을 규명함으로써 미생물 담체 제조에 사용되는 최적의 사균 농도(%)를 결정하였으며, 오염수에 대하여 첨가하는 미생물 담체의 농도변화에 따른 중금속 제거효율을 규명하는 실험을 실시하여 최적의 중금속 제거효율을 가지는 오염수 내 담체 첨가량(농도; g/L)을 결정하였다. 담체 내 사균 농도가 0%(유기중합체로만 형성)와 1%인 경우 제조된 담체의 납 제거효율이 3% 미만으로 polysulfone + DMF 만으로 이루어진 담체는 중금속 제거효과가 거의 없으며, 담체 내 미생물 기질 부분에 의해 대부분의 중금속이 제거되는 것으로 나타났다. 실험 결과 미생물 담체 비용과 제거효율을 고려하면 사균 5%를 혼합하여 제조한 미생물 담체를 2g/50mL 농도로 오염수에 주입하는 것이 가장 효과적인 것으로 밝혀졌다. 담체와 오염수의 반응(흡착)시간에 따른 납과 구리의 제거 반응 실험 결과 두 시간 이내에 평형상태에 도달하여, 현장에서 다량의 중금속 오염 지하수를 짧은 시간(수 시간 이내)에 처리할 수 있을 것으로 판단되었다. 미생물 담체의 중금속 제거효율은 넓은 pH 범위에서 높게 나타났으며, 특히 pH 2-3인 경우 제거효율이 최대로 나타나 pH가 낮은 침출수, 산성폐수의 중금속 처리에도 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 오염수의 중금속(Pb, Cu, Cd) 초기 농도변화에 따른 미생물 담체의 제거율 실험 결과 납, 구리, 카드뮴의 경우 10mg/L 이하의 농도를 가지는 오염수에서 80% 이상의 제거 효율을 나타내어, 대부분의 국내 오염 지하수의 중금속 농도가 이보다 낮은 것을 감안할 때 본 실험에서 사용된 조건을 적용하여 미생물 담체를 이용하는 경우 다량의 중금속 오염 지하수를 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 판단되었다. 미생물 담체를 이용한 납 제거 배치 실험 전/후 미생물 담체(bead)의 내/외부 구조를 SEM/EDS 및 TEM으로 분석한 결과 담체 내/외부 모두 다양한 크기의 다공질로 형성되어 있었으며, 외부 표면뿐 아니라 내부 면까지 납이 다량 흡착되어있는 것으로 나타나 본 실험에서 제조한 미생물 담체가 외부 표면 흡착에만 제한되었던 기존의 polysulfone 담체보다 중금속 제거 능력이 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 미생물 담체에 형성된 납의 구조를 분석한 결과 담체의 주된 중금속 제거기작은 담체 내/외부 표면(특히 사균 기질과 polysulfone 물질 경계부)에 의한 다양한 형태의 흡착이었다.

• 한국수산과학회지
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• 제10권2호
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• pp.97-114
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• 1977

1. Macrobrachium rosenbergi(de Man)의 효율적인 종묘생산의 방안을 모색하기 위한 연구의 일환으로 염분량이 유생에 미치는 영향을 조사하기 위하여 부화직후의 Zoea유생을 (1) 염분량 별로 9실험구:담수, $3.48\~4.42\%_{\circ}Cl,\;5.26\~6.45\%_{\circ}Cl,\;7.63\~8.23\%_{\circ}Cl,\;9.76\~10.52\%_{\circ}Cl,\;11.27\~11.94\%_{\circ}C1,\;13.12\~14.08\%_{\circ}Cl,\;16.13\~16.88\%_{\circ}Cl$ 및 $18.04\~18.92\%_{\circ}Cl$로 구분한 사육수에서 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$ 및 여과유속 0.6l/min.로 고정한 순환식 수조(용량 25l)내에서 Artemia salina nauplii 투이하며 post-larva령기까지 변태되는 온도별 성장 속도와 그 변태율을 비교하여 본 유생의 생육여과도를 조사하였고, (2) 각 령기별유생의 각종 염분량에 대한 적응도와 선택기호성을 조사하기 위하여 1l 용량의 코니칼 비커속에 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$, aeration (3-4기포/sec)을 약하게 유지한 12실험구 ; 담수, $2.21\~2.76\%_{\circ}Cl,\;4.12\~4.47\%_{\circ}Cl,\;5.58\~5.98\%_{\circ}Cl,\;8.23\~8.64\%_{\circ}Cl,\;10.11\~10.56\%_{\circ}Cl,\;11.85\~12.42\%_{\circ}Cl,\;13.05\~14.51\%_{\circ},\;14.75\~15.38\%_{\circ}Cl,\;16.86\~17.72\%_{\circ}Cl\;18.54\~19.08\%_{\circ}Cl$ 및 해수$(19.38\%_{\circ}Cl)$로 구분한 사육수에 제 1 Zoea 령기, 제 4 Zoea 령기, 제 6 Zoea 령기, 제 8 Zoea 령기, 제 10 Zoea령기 및 제 11 Zoea령기를 급격한 염도변화에 조우당함을 피하기 위하여 일정한 염도에 순화시킨 후 각각 이주시켜 Artemia salina nauplii를 투이하고 2일간격으로 실험구의 사육수를 치환하며 6일간을 사육한 후 각실험구별의 생잔유생수를 서로 비교하였다. (3) 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$를 유지시키고 염도가 상이한 3종의 사육조 ; $3.82\~4.68\%_{\circ}Cl,\;7.14\~7.85\%_{\circ}Cl$ 및 $10.22\~11.05\%_{\circ}Cl$에서 사육, 성장시킨 제 2 Zoea, 제 4 Zoea, 제 6 Zoea 및 제 8 Zoea 령기의 유생을 별도로 염분별로 3실험구 : $3.68\~4.34\%_{\circ}Cl,\;7.42\~8.28\%_{\circ}Cl$ 및 $10.71\~11.53\%_{\circ}Cl$로 구분한 150 l 용량의 여과실험조에 서로 염도가 상이한 간격간을 이주 (Fig. 4)시켜 12일간을 Artemia salina nauplii를 투이하고 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$을 유지시키며 사육한 후 이주시킨 유생의 령기별 및 사육도중에 이주한 염도의 간격차에 대한 생잔율을 서로 비교하여 사육도중에 조우하는 변동된 염도에 대한 각 령기별 유생의 적응도를 조사하였으며 이 실험을 위하여 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$, 염분량 $5.28\%_{\circ}Cl$에서 갓 부화된 유생을 각사육조에 분양시켜 사육하였다. (4) post-larvarl 및 Juvenile의 염분량에 대한 성장률 및 서식적염도를 조사하기 위하여 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$, 여과유속 $0.6\~0.8l\~min$를 유지시키며 염분별로 6실험구 ; 담수 $3.61\~4.25\%_{\circ}Cl$ 및 $16.87\~17.13\%_{\circ}Cl$로 구분하여 각실험별로 40일, 60일 및 120일의 성장도 및 그 생잔율을 상호 비교하였다. qs 실험기간중 투여한 이료는 반숙절편한 반지락을 사용하였다. 2. 본유생의 post-larva로 변태하기 위해서는 반드시 일정량의 염분량이 요하고 기호, 선택하는 염분량은 각령기에 따라 다소상이하나 대체로 염분량 $7.63\%_{\circ}Cl$에서 $14.42\%_{\circ}Cl$의 범위가 적염도로 생각되며 이 범위내에서는 염분량에 따른 변태속도의 차이는 거의 볼 수 없으나 염분량 $4.42\%_{\circ}Cl$이상의 보다 높은 염도에서는 현저한 지연현상이 나타나며 더욱이 높은 염도에 비하여 저염도인 경우가 더욱 늦어지는 경향을 보인다. 3. 각 Zeoa 령기별의 염분량에 대한 적응도는 대체로 염분량 $8.28\~12.42\%_{\circ}Cl$ 사이가 가장 크나 령기가 기호, 선택하는 염분량에 차이가 있으므로 그 적응도도 서로 상이하다. 보편적으로 전령기를 통하여 제8 Zoea기를 전환점으로 하여 이 보다 어린 령기의 유생일수록 비교적 높은 염도에 대한 적응도가 높은데 반하여 령기가 진전되어 post-larva 기로 근접해 갈수록 점차적으로 저염도에 대한 기호, 선택성이 커지는 경향을 보인다. 4. Post-larva기에 대한 서식적염도는 염분량 $8.08\%_{\circ}Cl$ 담수의 범위로서 Zoea 령기에 비하여 저염성을 나타내고 더우기 적정범위는 염분량 $4.25\%_{\circ}Cl$로서 담수에 가까울수록 그 성장도는 높다. 따라서 Zoea유생은 담수에서 보다 성장률이 높다. 한편 post-larva는 령기 의 개체가 해수($19.38\%_{\circ}Cl$ 이상)에서 1일이상을 생존치 못하는데 비하여 Zoea 유생은 6일이사을 적응할 수가 있다. 5. Zoea 유생은 염분량에 대한 특성이 령기의 진전에 따라 고염성으로부터 저염성으로 그 특성이 조금씩 이행됨은 제8 Zoea 령기를 지나므로써 post-larva 기가 가지고 제 특성으로 점차 이행되기 때문으로 생각되며 이같은 현상을 뒷받침하는 것은 형태적으로 제 8 령기를 전후하여 종전의 유생에 제1, 제2 보각에 협지가 형성됨과 동시에 유영피도 거의 완성되어 post-larve 기의 형태로 이행됨을 볼 수 있고 또한 생태적으로도 제10-제11령기에 이르러서는 종전의 유영층에서 점차로 저변으로 이행하여 유영동작도 훨씰 둔화되어 post-larvarl로 전환되는 과도기의 특성을 관찰할 수가 있다. 따라서 이같은 점을 결부하여 제 8 령기를 지남으로써 염분량에 대한 특성 및 적응도가 종전의 유생기와 상이해 짐을 이해할 수 있다. 6. 령기별 Zoea유생을 사육도중에 염분량 $3.68\~11.53\%_{\circ}Cl$ 범위내에서 고, 저염도간을 갑자기 이주시켜 조우한 염도변화에 대한 적응도를 조사하니 제 8 Zoea 령기를 전환점으로 하여 어린 령기일수록 저염도에서 높은 염도로 이주했을 때의 적응도가 크고, 령기가 진전되어 post-larva 기에 가까워 질수록 반대로 높은 온도에서 저염도로 이주했을 때의 적응도가 점차로 커져가는 경향을 보였다. 또한 특의한 현상은 상이한 두 염도간을 가역방향으로 이주시켰을 때의 적응도는 각각 상이하고 이같은 경우에도 제 8 Zoea 령기를 경계로 하여 이동된 염분량에 대한 령기별 유생의 적응도도 전환되는 현상을 나타내었다. 7. Zoea 유생을 사육하는 동안 사육수의 염분함유량에 비례하여 유생의 체표에 산재하는 색소포가 팽창되어 주로 붉은색을 나타내게 됨으로 염분함유량과 색소포의 확장과는 어떤 관계가 있는 듯 생각된다. 8. 령기별 Zoea 유생 및 post-larva 기의 염분량에 대한 기호, 선택성과 치하 및 성하의 서식분포역을 고려할 때 자연서식역의 하천에서는 왕부하는 생활사를 취하는 듯 생각된다. 9. 본종의 종묘생산을 효율적으로 영위하기 위해는 유생의 염분량에 대한 특성을 고려하여 제 8 Zoea 령기를 경계로 해서 어린 유생기에서는 대략 염분량 $8\%_{\circ}Cl$에서 $12\%_{\circ}Cl$를 유지시켜 사육하다가 제 8령기 이후 부터는 점차로 담수를 첨가시켜 염분량이 령기의 진전에 따라 $7\%_{\circ}Cl$에서 $4\%_{\circ}Cl$로 이행되게 하는 것이 능률적이며 또한 효과적인 사육법의 하나로써 Green water를 사용할 때도 사육환경의 변동에 민감한 어린 유생기에 단세포 녹조류를 충분히 번식시켜 사육수내이 생물학적 평형상태를 유지시켜 주는 것이 중요함으로 어린 령기에는 가능한 염도를 높여 Green water의 보존도 효과적으로 하는 것이 전망된다.