• 대한토목학회논문집
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• 제40권3호
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• pp.273-283
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• 2020

기후변화의 영향으로 국지성 및 집중호우에 대한 발생 가능성이 높아지는 시점에서 과거에 침수피해를 입은 도시 유역에 대하여 실제 호우에 대한 침수 양상을 예측하는 것은 중요하다. 이에 수치해석 기반 프로그램과 함께 기계학습을 이용한 홍수 분석에 대한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서 적용한 LSTM 신경망은 일련의 자료를 분석하는데 유용하지만, 딥 러닝을 수행하기 위하여 충분한 양의 자료를 필요로 한다. 그러나 단일 도시유역에 홍수를 일으킬 강우가 매년 일어나지 않기에 많은 홍수 자료를 수집하기에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 대상 유역에서 관측되는 강우 외에 전국 단위의 실제 호우를 예측 모형에 반영하였다. LSTM (Long Short-Term Memory) 신경망은 강우에 대한 총 월류량을 예측하기 위하여 사용되었으며, 목표값으로 SWMM (Storm Water Management Model)의 유출 모의 결과를 사용하였다. 침수 범위 예측을 위해서는 로지스틱 회귀를 사용하였으며, 로지스틱 회귀 모형의 독립 변수는 총 월류량이며 종속 변수는 격자 별 침수 발생 유무이다. 침수 범위 자료는 SWMM의 유출 결과를 바탕으로 수행된 2차원 침수해석 모의 결과를 통해 수집하였다. LSTM의 매개변수 조건에 따라 총 월류량 예측 결과를 비교하였다. 매개변수 설정에 따른 4가지의 LSTM 모형을 사용하였는데, 검증과 테스트 단계에 대한 평균 RMSE (Root Mean Square Error)는 1.4279 ㎥/s, 1.0079 ㎥/s으로 산정되었다. 최소 RMSE는 검증과 테스트에 대하여 각각 1.1656 ㎥/s, 0.8797㎥/s 으로 산정되었으며, SWMM모의 결과를 적절히 재현할 수 있음을 확인하였다. LSTM 신경망의 결과와 로지스틱 회귀를 연계하여 침수 범위 예측을 수행하였으며, 침수심 0.5m 이상을 고려하였을 때에 최대 침수면적 적합도가 97.33 %으로 나타났다. 본 연구에서 제시된 방법론은 딥 러닝에 기반하여 도시 홍수 대응능력을 향상 시키는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제55권1호
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• pp.67-74
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• 2013

우사바닥깔짚으로부터의 온실가스 배출량을 산정하기 위해 깔짚으로의 분뇨부하량을 정확히 조절할 수 있는 모의우사바닥에서의 깔짚두께별 $CH_4$와 $N_2O$ 가스 발생량을 조사하였다. 톱밥이 10, 15cm 높이로 깔린 $0.2583m^2$(L 0.63 m${\times}$W 0.41 m) 크기의 우사바닥으로의 한우와 젖소의 분뇨부하는 친환경 축사표준모델의 축사면적과 축종별 일일 분뇨배설량 자료를 기준으로 한우는 $1.586kg/m^2/d$, 젖소는 $3.588kg/m^2/d$로 정하고 24시간 주기로 분뇨를 투입/혼합하면서 깔짚으로부터 발생하는 온실가스 발생량을 조사하였다. 총 12개의 모의우사바닥을 이용하여 모든 실험은 3반복으로 3회에 걸쳐 수행되었다(5~7월, 9~11월, 2~4월). 그 결과 단위면적당 $CH_4$ 발생량은 한우, 젖소 모두에서 깔짚이 두꺼운 경우 적게 발생하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의적인 차이가 없었으며(p<0.05), $N_2O$ 발생량의 경우에도 깔짚두께에 따른 차이가 없는 것으로 나타났다. 한우와 젖소를 비교할 때 단위면적당 온실가스 발생량은 젖소가 $CH_4$는 약 7.5배, $N_2O$는 약 1.2배 많았으며 연간 배출되는 $CH_4$는 한우 7.4 g/head/year, 젖소 130.4 g/head/year로 젖소가 한우에 비해 21배 높은 것으로 나타났다. 또한 $N_2O$는 한우 3,267 g/head/year, 젖소 14,719 g/head/year로 젖소가 약 4.5 배 많았으나 배설된 N 대비 $N_2O$-N은 한우 0.2148 kg $N_2O$-N/kg N, 젖소 0.1632 kg $N_2O$-N/kg N으로 오히려 한우가 높았으며 IPCC 2006 GL값 0.07 kg $N_2O$-N/kg N과 비교시 한우는 약 3.07배, 젖소는 약 2.33배 높은 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제13권2호
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• pp.160-167
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• 1994

과거와 현재의 기상환경(氣象環境) 변화를 분석하여 농업기후자원(農業氣候資源)의 분포 변화와 앞으로 변화될 기상환경(氣象環境)을 예측하고 그 대응책을 마련하는 기초자료를 얻고자 기상청(氣象廳)에서 측정한 기온(氣溫), 강수량(降水量), 일조시수(日照時數) 등을 대상으로 전반(前半) 30년(年)($1931{\sim}1960$)과 후반(後半) 30년(年)($1961{\sim}1990$)으로 나누어서 기후(氣候)의 차이를 비교 분석하였으며, 아울러 기후자원(氣候資源)의 지표(指標)가 되는 온양지수(溫量指數)와 한냉지수(寒冷指數)의 변화를 산출하여 비교하였다. 1. 서울, 대구(大邱), 부산(釜山) 3개(個) 지역의 1910연대(年代) 평균기온(平均氣溫)은 각각 10.7, 12.3, $13.4^{\circ}C$ 였는데, 1990연대(年代)에 이르러 각각 1.3, 1.3, $0.9^{\circ}C$ 정도 높아져 도시(都市)의 온난화(溫暖化)가 뚜렷하였다. 2. 후반(後半) 30년(年)의 봄($3{\sim}5$월(月)) 평균기온(平均氣溫)은 전반(前半)보다 약 $0.69^{\circ}C$ 정도 높아서 다른 계절의 $0.26{\sim}0.33^{\circ}C$ 상승(上昇)보다 훨씬 컸다. 3. 전반(前半)과 후반(後半)에 지역별 연평균기온(年平均氣溫)의 차이는 중북부지방은 작았으나, 남부지방에서는 후반(後半)에 약 $1^{\circ}C$ 높았다. 4. 강수량(降水量)의 지역별 분포는 후반(後半)이 전반(前半)보다 약 100mm가 높았으나, 서해안과 중북부 지역은 크게 증가하지 않았다. 5. P/E비(比)는 후반(後半)에 증가된 경향이었으며, 여름에는 높았고 겨울에는 낮았다. 6. 전반(前半)과 후반(後半)의 상대습도(相對濕度)의 지역별 계절별 차이는 약간 있었으나, 연평균(年平均) 상대습도(相對濕度)는 차이가 거의 없었다. 7. 일조시수(日照時數)는 후반(後半)에 줄어들었으며, 여름($6{\sim}8$월(月))에는 약 70시간 짧아졌다. 8. 전체적으로 전반(前半)보다 후반(後半)에 온양지수(溫量指數)는 3.7, 한냉지수(寒冷指數)는 1.0 정도 높았다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권4호
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• pp.191-198
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• 2008

$CO_2$ 해양지중저장 처리 시스템 설계를 수행하는데 있어 전산모사를 통한 공정 설계는 필수적이다. 즉, 수치 모델링을 이용하여 $CO_2$ 해양지중저장 처리 공정 중 발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서부터 $CO_2$를 포집하는 포집공정, 포집한 $CO_2$를 파이프라인이나 선박 등을 통해 이송하는 수송공정, 이를 깊이 800m 이상의 해저 지질구조내 대규모로 수백-수천년 이상 장기간 저장하는 저장공정 등 일련의 공정을 열역학 상태방정식 등을 이용하여 모사하는 것이다. 본 논문에서는 $CO_2$ 해양지중저장 처리를 위한 공정 설계에 사용되는 열역학 상태방정식들을 비교 분석하고 이들이 압축 및 수송공정에 미치는 영향 등을 평가하였다. 이와 같은 연구결과에 근거하여 $CO_2$ 해양지중저장 처리를 위한 압축 및 수송 공정 설계 시 유용한 열역학 상태방정식을 제안하였다. 상태방정식 계산결과 간의 비교 및 영향 평가를 위하여 순수 단일성분 $CO_2$와 순산소 연소 석탄 화력발전소에서 포집된 $CO_2$ 혼합물의 압축 및 수송거동을 분석하였다. 순수 단일성분 $CO_2$의 압축 및 수송공정 계산결과에는 이상기체 상태방정식을 제외한 상태방정식 간에 큰 차이가 존재하지 않으나, NO, Ar 그리고 $O_2$ 등이 포함된 순산소 연소 석탄 화력발전소에서 포집된 $CO_2$ 혼합물의 압축 및 수송공정에는 PR 계열의 상태방정식과 BWRS 상태방정식에서 커다란 차이가 나타났다. 즉, 8bar 이상의 압력, $30^{\circ}C$ 내외의 온도 영역에서 $CO_2$ 혼합물을 서로 다른 상태로 예측하였다. 이러한 불순물의 영향으로 인하여 $CO_2$ 혼합물의 압축 및 수송공정 설계에 PR계열의 PRBM 상태방정식의 적용이 BWRS식 적용보다 유용하다고 판단된다.

• 농약과학회지
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• 제18권4호
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• pp.383-395
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• 2014

국내산 9개 작물 51품종의 종자를 수집하여 종자오염 실태 및 발아율을 조사한 결과, 참깨와 벼 종자의 오 염이 심한 것으로 나타났다. 벼 종자전염성 병해를 방제하기 위하여 다양한 유용미생물을 함유하는 김치, 고추장, 된 장, 간장, 막걸리 및 토하젓을 채집하여 식품 추출물 조제하고 종자전염성병원균에 대한 억제효과를 조사하였다. 추 가로 식품유래 미생물의 벼 종자전염성 병해 억제효과를 in vitro 및 in vivo 조건하에서 조사하였다. 40개 식품추출 물 중 11개 식품추출물을 샤레 상에 처리하였을 때 유묘썩음증상을 50~79%까지 감소시켰고, 5개 식품추출물 처리 는 온실조건에서 건전묘율을 8~33% 증가시키는 것으로 나타났다. 발효식품 40제품으로부터 얻은 218종의 발효미생 물 중 43균주는 7종의 종자전염성 병원균에 대하여 높은 항균활성을 보였다. 선발된 43균주의 종자소독효과를 검정 한 결과, 32균주가 병 억제효과가 있는 것으로 나타났다. 32균주 중 17균주는 모썩음증상을 유의성 있게 감소시켜 건전주율을 향상시키는 것으로 나타났으며, 나머지 15균주도 Kc 4-2와 Mkl 2-2균주를 제외하고는 지상부 출현율 및 건전묘율을 향상시키는 것으로 나타났다. 16S r-DNA region의 염기서열분석을 통해 in vitro 및 in vivo에서 항균활 성 및 종자소독 효과를 보인 식품유래 유용미생물 30종에 대한 동정을 수행하였다. 그 중 21균주는 Bacillus 속 세균 으로, 막걸리로부터 분리된 3균주는 Saccharomyces 속 효모로 동정되었다. B. amyloliquifaciens는 간장을 제외한 6 개 식품에서 분리되었으며, 고추장 및 젓갈에서 분리된 우수 항균활성 보유균주는 대부분 B. amyloliquifaciens인 것 으로 나타났다. 김치에서는 B. subtilis, B. pumilus 및 B. amyloliquificiens 등 다양한 Bacillus 속 세균이 분리되었다. 이상의 선발된 발효식품유래 유용미생물은 in vitro와 온실조건에서 종자전염성병 방제에 있어서 효과적인 것으로 확 인되었다. 이상의 결과를 근거로 국내산 발효식품 추출물 및 발효식품 유래 미생물은 벼 종자소독용 방제제로서 사 용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제32권3호
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• pp.187-192
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• 2017

현대인들의 건강에 대한 관심이 커짐에 따라 한약재 소비량이 지속적으로 증가하고 있다. 그러나 최근 기후변화와 국내 한약재의 높은 수입 의존도에 따라 유해물질에 대한 오염 위험이 높아지고 있다. 곰팡이독소는 한약재 중 안전성을 평가하는 주요한 항목 중 하나이다. 본 연구에서 498 건의 한약재에 대해 곰팡이독소 모니터링을 진행하였다. 면역컬럼을 이용해 한약재 중 아플라톡신을 추출하였으며, 추출한 아플라톡신은 HPLC-FLD 방법을 통해 분석하였다. 직선성, 회수율, LOD 및 LOQ를 통해 본 연구에 이용한 실험법 검증을 실시하였다. 39건에서 평균 $7.670{\mu}g/kg$의 아플라톡신이 검출되었으며, $0.610{\sim}77.452{\mu}g/kg$의 검출범위를 보였다. 특히 현호색은 국내 아플라톡신 기준이 없으나, 시험에 사용된 39건 중 5건에서 $14.9{\pm}4.1{\mu}g/kg$의 높은 아플라톡신 농도를 보였다. 즉, 현호색에 대한 기준 설정이 시급히 요구되어지며, 선제적 관리를 위한 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 사료되어진다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권3호
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• pp.450-458
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• 2012

최근 정부는 국가 온실가스를 효율적으로 감축시켜 국제적인 기후변화에 대응하기 위하여 여러 부문에서 기술개발을 진행 중에 있다. 이를 달성하기 위하여 정부는 화석연료를 대체하고 이산화탄소를 감축시키는 수단으로 바이오연료를 저탄소와 탄소중립자원으로 검토하고 있는 실정이다. 일반적으로, 목질계로부터 생산된 2세대 바이오연료는 수송부문에서 기존 화석연료를 대체하고 온실가스를 감축하는데 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 정부는 목질계 기반 바이오매스 액화연료(biomass-to-liquid fuel)에 대해 파일럿 수준으로 기술개발 중에 있다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스액화연료 생산을 위한 동일공정으로 합성된 F-T(Fischer-Tropsch) 디젤의 연료적 특성을 연구하였다. 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 자동차용 경유엔진에 사용될 수 있다. 그 이유는 합성 F-T 디젤이 자동차용 경유와 비슷한 물리적 특성을 가지기 때문이다. 본 연구에 사용된 F-T 디젤은 Fischer-Tropsch (F-T) 공정을 이용하여 저온($240^{\circ}C$)에서 철 촉매를 가지고 합성되었다. 합성 F-T 디젤은 n-파라핀과 iso-파라핀을 함유하고, 등유와 경유 성분을 가진 $C_{12}{\sim}C_{23+}$ 분포로 이루어졌다. 합성 F-T 디젤은 합성 F-T 연료부터 증류를 통해 분리된 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 비해 세탄가가 높으며, 방향족화합물은 매우 낮고, 황함량는 초저황(sulfur free) 수준으로 평가되었다. 또한 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유와 비교하여 황과 방향족 화합물의 함량이 낮기 때문에 윤활성이 열악함을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권9호
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• pp.5877-5884
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• 2014

최근 기후변화와 기상이변 등으로 동절기에 더욱 가혹한 기상 조건이 자주 보고되고 있다. 그러나, 철도차량의 난방용량은 이렇게 극도로 추운 기후환경에서는 객실을 난방하기에 충분하지 않은 경우가 많으며, 이는 난방에 대한 승객의 민원을 야기하는 주요 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 외기 온도와 난방 출력이 객실 온도에 미치는 영향을 알아봄으로써 차량의 난방용량에 따른 운행 가능한 외기온도를 실험적으로 도출하고자 하였다. 실험방법으로는 우선 시험용 철도차량을 대형 기후환경 챔버에 넣고, 다양한 외기온도조건을 모사하였다. 난방 장치 출력의 영향은 난방 장치의 출력을 변화시키면서 객실의 온도를 측정하여 조사하였다. 외기온도가 $-10^{\circ}C$인 조건에서는 난방기의 출력을 최대로 한 경우에도 객실의 평균 온도는 $14.0^{\circ}C$에 불과하여, 동절기의 객실온도 최소 요구조건인 $18^{\circ}C$보다 훨씬 낮았으나, 외기 온도가 $0^{\circ}C$와 $10^{\circ}C$인 경우의 객실온도는 각각 $26.1^{\circ}C$와 $34.0^{\circ}C$였다. 내삽법으로 계산한 결과 객실 내부 온도를 $18^{\circ}C$ 이상으로 유지할 수 있는 최저 외기온도는 $-6.7^{\circ}C$임을 알 수 있었다. 객실 내부에서의 수직 온도 차이는 난방기 출력이 높을수록, 외기온도가 높을수록 커서 10 K 이상 차이가 나는 경우도 있었다. 그러나, 수평 온도 차이는 난방기 출력이나 외기온도에 무관하게 최대 2 K 이하로 매우 낮게 나타났다. 따라서, 우수한 난방성능을 확보하기 위해서는 수직 온도 차이를 줄이는 것이 중요함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권12호
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• pp.6973-6979
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• 2014

지구온난화 및 기후변화 대응기술로써 세계 각국은 CCS(이산화탄소 포집 및 저장)에 주목하고 있으며 관련 기술개발을 위해 노력하고 있다. CCS는 크게 포집, 수송, 저장 공정으로 이루어져 있으며, 이중 포집공정에서는 이산화탄소 외에 다양한 불순물이 불가피하게 유입될 수 있다. 본 연구에서는 $SO_2$ 및 $NO_2$ 가스와 수분이 포함된 $CO_2$ 스트림이 $CO_2$ 수송관 부식에 미치는 영향을 조사하기 위해 실험을 수행하였다. 시편은 인산염 코팅된 철관이며 내부에 $SO_2$, $NO_2$, $H_2O$ 불순물이 혼합된 $CO_2$ 스트림을 채우고 이를 100바, $29^{\circ}C$의 환경 하에서 부식특성 변화를 관찰하였다. 시편의 부식특성 변화를 관찰하기 위해 SEM촬영 및 EDS 측정 등을 진행하였다. 실험결과 $SO_2$나 $NO_2$가 주입된 모든 시편에서 한계용해도를 초과하지 않는 수분농도 조건 하에서도 부식이 발생하였으므로 불순물 농도를 엄격히 관리할 필요가 있는 것으로 나타났다. 다만 $SO_2$ 및 $NO_2$와 같은 불순물이 존재하지 않는 상황에서는 한계용해도를 고려한 수분제어만으로 부식관리가 가능할 것으로 판단된다. 본 연구결과에 근거하여 고압 $CO_2$ 스트림 내 $SO_2$ 및 $NO_2$의 농도는 각각 175ppm 및 65ppm 미만으로 유지할 것을 제안하는 바이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권4호
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• pp.338-346
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• 2017

이 연구는 2015년 5월부터 12월까지 우리나라 동해안에 위치한 강릉, 울진, 부산 일대에서 천연 해조장 및 서식환경 특성을 분석하였다. 연구기간 동안 출현한 해조류는 총 96종이었으며, 분류군별로는 녹조류 9종, 갈조류 23종, 홍조류 64종이었다. 강릉의 경우, 미끈뼈대그물말(D. divaricata)이 정점별로 $173.2{\sim}613.8g\;m^{-2}$로 가장 높은 생물량을 보였고, 가는보라색우무(S. linearis)가 $360.8{\sim}520.4g\;m^{-2}$, 미역(U. pinnatifida)이 $25.9{\sim}470.8g\;m^{-2}$로 생물량이 높았다. 울진에서는 참곱슬이(P. telfairiae)가 $5.5{\sim}256.2g\;m^{-2}$, 구멍쇠미역(A. clathratum)이 $46.8{\sim}241.5g\;m^{-2}$로 생물량이 높았다. 부산에서 높은 생물량을 보인 해조류는 큰잎모자반(S. coreanum)으로 $388.1{\sim}6,972.4g\;m^{-2}$였고, 감태(E. cava)도 $194.9{\sim}958.5g\;m^{-2}$로 다른 해조류에 비해 상대적으로 높은 생물량을 나타냈다. 생체량 비율의 경우, 강릉에서 0.0 ~ 55.5 %로 평균 19.2 %를 나타내 울진과 부산에 비해 상대적으로 가장 낮았다. 울진에서는 36.8 ~ 73.3 %으로 평균 63.8 %를 보였으며, 부산은 평균 48.5 %였다. 갯녹음 비율은 강릉에서 평균 46.7 %의 비율을 나타냈고, 울진에서는 평균 91.1 %의 높은 비율을 나타냈으며 이번 연구에서 다른 지역에 비해 가장 높은 비율을 보였다. 조식성 동물의 밀도는 강릉에서 평균 6.0 개체/$m^2$로 분석되었고, 울진에서는 7.0 개체/$m^2$를 나타냈으며 부산에서 2.0 개체/$m^2$로 전체 지역 중에서 가장 낮은 조식성 동물 밀도를 보였다. 결론적으로 이전 연구결과와 비교하여 종조성, 출현비율, 밀도는 유사하게 나타났다. 하지만 지구 온난화, 기후변화, 해안개발 등에 의한 물리적, 화학적 오염과 관련하여 지속적인 모니터링 연구가 필요하다고 판단된다.