• 생태와환경
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• 제51권4호
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• pp.268-286
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• 2018

조절하천의 낙동강에서 겪고 있는 부영양화와 조류 대발생(유해남조의 녹조현상 및 담수적조)은 국내외적으로 가장 급속하게 확대되고 있는 수질문제이며, 다양한 집단에서 지대한 관심을 가지게 한 분야 중 하나이다. 본 연구는 2013년 1월부터 2017년 7월까지 낙동강의 8개 보 pools에서 주요 수질 환경요인을 주 간격으로 조사하였고, 우점조류와 상호 관련성을 비교 분석하였다. 연강수량은 2016년(보 평균 940.7 mm)에 많았고, 2015년(672.8 mm)에 적었다. 장마 폭염기 (6~9월) 강우는 총강수량의 48.1%이었고, 상 하류간에 차이가 컸다. 총방류량 중 소수력발전, 월류 및 어도가 차지하는 비율은 각각 37.4%, 60.1%, 2.5%로서 홍수기를 제외하고 발전방류에 의한 비중이 매우 컸다. 방류량은 대부분 유입량에 비례하였으나, 취수량이 집중되는 보에서 다른 양상도 관찰되었다. 이것은 수위강하, 물 교환율과 연관되었고, 유해남조와 담수적조의 대발생에 심각한 영향을 초래하였다. 수온과 DO 농도의 변화는 기상 수문학적 영향이 지배적이었는데, 온도변화 뿐만 아니라 강우의 특성에 따라 변화 양상이 포착되었다. Chl-a의 평균 농도 (최대값)는 SAJ~GAJ와 DAS~HAA구간에서 각각 $17.6mg\;m^{-3}$ ($98.2mg\;m^{-3}$), $29.6mg\;m^{-3}$ ($193.6mg\;m^{-3}$)이었고, 하수의 영향이 절대적인 하류부에서 증가하는 경향이 현저하였다. 우점조류의 분류군 조성은 총 48속으로 규조 14속, 남조 8속, 녹조 18속 및 편모조 8속으로 각각 구성되었다. 유해 녹조현상과 담수적조의 주요 원인조류는 각각 남조 Microcystis와 규조 Stephanodiscus 개체군이었다.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.687-694
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• 2020

이 연구에서는 KMnO4, H2O2, NaOH와 같은 산화제와 중화제를 사용하여 광산배수 내 Mn 제거효율을 확인하고 광산배수에 다량으로 존재하는 Fe2+의 영향을 파악하고자 하였다. 용액 내 Fe2+의 유무에 따라 Mn의 제거여부를 확인하기 위하여 초기농도 0.1 mM의 Mn2+ 용액을 준비하였다. 이때, 광산배수모사 용액의 Fe2+ 농도는 1 mM이 되도록 조성하였다. 산화제와 중화제의 주입량은 용액 내 Mn2+를 기준으로 각각의 몰비가 0.1, 0.67, 1.0, 2.0이 되도록 주입하였으며, Mn2+의 제거효율은 산화제인 KMnO4를 주입한 경우 최대 90%로 가장 높은 결과를 보였다. 산화제 주입 후 검은색의 MnO2 침전물이 형성되어 Mn2+의 산화제거를 확인하였고, 반응용액의 pH-Eh 조건에서 Mn 산화물인 Pyrolusite (MnO2)가 안정함을 확인하였다. 그러나 용액 내 Fe2+가 존재하는 광산배수 모사용액에서는 용액 내 Mn2+의 제거율이 6%로 매우 낮은 결과를 보였다. 이러한 결과는 Mn2+의 산화보다 Fe2+의 산화가 더욱 빠르게 진행되면서 Mn 산화물 형성을 저해하기 때문으로 판단된다. 산화제 및 중화제 주입 후 용액 내 Fe의 농도가 급격히 감소하는 결과는 Fe2+의 산화에 기인한 것으로 판단된다. 또한, Fe2+의 산화 과정에서 KMnO4의 Mn7+가 Mn2+로 환원되어 광산배수 모사 용액의 용존 Mn의 농도가 오히려 증가하는 결과를 보이기도 하였다. 이상의 결과로 보아, 용액에 존재하는 Mn을 제거하기 위해서는 산화법이 중화법보다 더 효과적이며, 광산배수에 존재하는 다량의 Fe2+를 먼저 제거한 후 용존 Mn의 제거를 진행하는 것이 효과적인 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제54권3호
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• pp.399-408
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• 2021

배경토양에 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn) 등의 중금속 오염물질을 인위적으로 오염시킨 후 진동센서 등으로 구성된 시스템(ViSSET)을 이용하여 지렁이 움직임 특성을 실시간으로 모니터링하였다. 이로부터 얻어진 지렁이 움직임의 누적 횟수와 전통적인 지렁이 행태지표(실험 전후의 체중 변화, 생체축적농도) 등을 이용하여 중금속 오염물질의 토양 내 생태독성 발현 기작을 규명하였다. 중금속별 농도 증가에 따른 지렁이 움직임을 살펴보면, Cd는 농도가 증가함에 따라 지렁이 움직임은 감소하다가 증가하는 경향을 보였고, Pb는 농도 증가에 따라 지렁이 움직임이 급증하였으며, Zn의 경우는 농도가 증가함에 따라 지렁이 움직임은 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. 지렁이의 체중은 Zn 오염 토양에서 가장 크게 감소하였으며, Cd와 Pb에서는 지렁이 체중 변화가 유사한 것으로 조사되었다. 생물축적농도는 Cd, Zn, Pb의 순으로 높게 조사되었고, 특히 Pb의 경우에는 토양 내 농도에 따른 생체축적농도의 변화가 뚜렷하게 나타나지 않았다. Cd는 metallothionein-bound 형태로 결합되어 지렁이 생체 내에 장기간 축적되며, 특히 고농도에서는 임계효과(critical effect)에 의해 지렁이 움직임에 악영향을 주는 것으로 판단된다. Pb는 섭취에 의하여 생태독성이 발현되는 것이 아니고 피부를 자극시키거나 감각기관을 손상시킴으로서 독성을 발현시키는 것으로 생각된다. Zn은 소화기관의 세포막을 손상시키거나 물질대사를 과도하게 증가시킴으로써 지렁이 움직임과 체중이 감소하는 것과 같은 생태독성을 발현시킨다. 지렁이 움직임에 대한 실시간 모니터링 결과를 분석하여 도출한 Pb의 50% 최대 영향농도(half maximal effective concentration, EC50)는 751.2 mg/kg로 기존 연구와 유사한 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 기존에 이용되어온 지렁이 행태 지표와 새롭게 제시한 지렁이의 움직임을 실시간으로 모니터링하여 얻어진 결과를 통합적으로 해석함으로써 중금속 오염물질의 생태독성 발현 기작을 규명하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권6호
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• pp.557-574
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• 2020

이 연구의 목적은 일기도, 850 hPa 면의 유선, 후방궤적과 기상, 그리고 대기질 모델을 이용하여 비황사기간 동안 청주시 미세먼지 PM2.5의 고농도 원인을 분석하는 것이다. 청주시 PM2.5 고농도 사례일 동안 시계열과 일기도를 분석한 결과, 중국 또는 주변 지역으로부터 PM2.5의 장거리 수송과 관련된 기상 패턴을 나타내었다. 실제로 PM2.5 시계열에서 자체 기여 농도보다 2-3배 이상 증가한 60-80 ㎍ m-3가 장거리 수송과 관련된 배경농도로 관측되었다. PM2.5의 고농도는 대체로 상층 제트류가 한반도를 통과하면서 지상 고기압과 저기압의 발달 위치에 따라 분포하였다. 결과적으로 청주시 PM2.5 고농도 발생 원인은 중국 북경이나 기타 인근 지역에서 산업, 가정 및 에너지 연소 기원으로 발생한 스모그 형태의 대기 오염물질 덩어리가 장거리 수송의 기압배치에 따라 빠른 풍속 대를 타고 이동했기 때문이다. PM2.5를 포함한 대기오염물질이 지상 고기압 확장역이나 절리저기압 또는 지상저기압 배치에 따라 벨트나 띠 형태의 오염 덩어리로 북쪽에서 남쪽으로 청주시 분지 지형을 통과하는 M자형 패턴을 나타내거나, 강줄기 형태의 띠들이 바람의 영향을 받아 U자형으로 변하는 점진적 증가형 패턴으로 나타난다.

• 자원환경지질
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• 제54권4호
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• pp.441-456
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• 2021

건조 또는 아건조한 기후에서 하천류가 우세한 충적선상지의 발달 원인을 알아보기 위해 전라남도 고흥군 일원에 분포하는 백악기 두원층을 대상으로 퇴적학적 연구를 수행하였다. 연구지역의 두원층은 고원생대 편마암으로 구성된 기반암 상부에 부정합으로 분포한다. 퇴적상 분석 결과, 기반암 인근에서 역질 망상하천(퇴적상 조합1)이 발달하였으며, 기반암에서 멀어짐에 따라 7km의 범위에서 사질 망상하천(퇴적상 조합2)과 범람원(퇴적상 조합3)으로 퇴적환경의 변화가 나타난다. 퇴적환경의 측방변화와 범람원의 퇴적층 내 자색 이암에서 관찰되는 석회질 단괴 및 기반암 인근에서 측정한 방사상의 고수류 방향은 두원층이 건조 또는 아건조한 기후에서 형성된 하천류가 우세한 충적선상지에서 퇴적되었음을 지시한다. 최근 두원층에서 수행된 쇄설성 저어콘 절대연령에 관한 연구는 두원층의 기원지가 영남육괴 서부와 옥천변성대 남서부를 포함하는 한반도 남서부임을 지시하며, 이는 충적선상지의 유역분지가 넓었음을 지시한다. 넓은 유역분지는 많은 양의 물을 충적선상지로 공급하고 유역 분지 내부에 퇴적물을 일시적으로 저장함에 따라 쇄설류의 형성을 제한한다. 이와 더불어 주로 조립의 변성암 및 화성암으로 구성된 유역분지는 모래 크기의 퇴적물을 형성하여, 쇄설류 형성에 필요한 점토의 형성을 억제하였다. 따라서 건조 또는 아건조한 기후임에도 불구하고 넓은 유역분지와 유역분지를 주로 구성하는 조립질의 암석은 하천류가 우세한 충적선상지가 발달에 유리한 조건을 제공하였으며, 이로 인해 두원층이 하천류가 우세한 충적선상지에서 퇴적되었다.

• 자원환경지질
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• 제55권1호
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• pp.97-109
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• 2022

화력발전소 연소부산물로 형성된 바닥재와 바이오차는 건식 매립 시 강수와 혼합되어 토양 하부로 침투할 가능성이 있다. 이 연구에서는 강수와 혼합된 바닥재 성분이 토양 및 지하수 환경에 미칠 수 있는 물리화학적 영향을 예측하고자 하였다. 아이스 칼럼 및 침투실험을 통해 미립자인 바닥재는 대부분 증류수에 용해되어 토출구로 배수되나, 바이오차(숯가루)는 매질에 여과되는 것을 시각적으로 관찰하였다. 칼럼 실험 용출액의 이온 분석(Al, As, Cu, Cd, Cr, Pb, Fe, Mn, Ca, K, Si, F, NO₃, SO₄) 결과, 숯가루 충진 칼럼은 K가 상당히 높은 농도(0.5 cm 충진 시 19.8 mg·L^-1, 1 cm 충진 시 126 mg·L^-1)로 검출되었으나 시간에 따라 점차 농도가 감소하였다. Al과 Ca는 미량으로 검출되었으나 시간에 따라 농도가 상승하는 것이 관찰되었다. 바닥재 충진 칼럼은 실험 초기부터 Ca와 SO₄가 고농도로 검출되었으며 24시간 동안 각각 30 mg·L^-1, 67 mg·L^-1가 감소하였다. 연구 결과에 근거하여, 투수성이 좋고 포화대가 지표에 가까운 토양의 경우 오랜 시간 강수가 지속된다면, 상당량의 바닥재는 강수와 혼합되어 지하수면 아래로 침투할 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 바이오차는 불포화대에서 걸러지며, 포화대에 도달하여도 지하수에 녹지 않아 직접적인 오염을 일으킬 가능성은 낮다고 여겨진다. 바닥재와 바이오차의 침투에 의한 토양 및 지하수 환경의 교란은 자연적 완충작용에 의해 보완되나, 실제 매립지는 대용량 고농도의 매질과 반응이 이뤄지므로 일반화를 위해서는 더욱 큰 규모의 연구가 필요할 것이다.

• 지질공학
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• 제31권4호
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• pp.647-658
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• 2021

본 연구는 지진발생에 따른 지열수의 수온, 화학성분, 헬륨가스 성분 변화를 알아보기 위하여 포항 신광지역 지열수를 대상으로 2018년 1월부터 2019년 6월까지 추적 관찰하였다. 연구기간 중 지열수 관측정 100 km 이내 규모 2.0 이상 지진은 총 58회이며, 그 중 규모 3.0~3.9의 지진은 2회, 규모 4.0~4.9의 지진은 2회가 발생하였다. 지열수에 미치는 지진의 영향력을 지진규모와 진앙-지열수공 거리를 반영한 q-factor와 earthquake effectiveness(ε)값으로 변환하여 지진영향지수로 사용하였다. 지열수공은 불국사 흑운모화강암지질로 심도 715 m 온천공으로 관측기간 중 수온은 51.8~56.3℃ 범위에서 변동이 확인되었으며, 규모 4.1, 4.6 지진발생 시 뚜렷한 수온 상승(𝜟T 2.6~4.5℃)이 관찰되었고, SO₄, Cl과 같은 특정 이온성분의 변화와 파이퍼도 상에서의 화학적 유형의 미세한 변화가 관찰되었다. 지열수의 헬륨의 변화는 규모 4.1 지진 전후 헬륨가스의 기원별 혼합을 보여주는 ³He/⁴He vs. ⁴He/²⁰Ne 관계도에서 지각 기원의 ⁴He의 값이 83.0%에서 83.2%로 미세하게 증가하였고 맨틀 기원의 ³He은 16.3%에서 16.7%으로 미세한 증가를 보였다. 지열수의 온도변화에 따른 실리카-엔탈피 혼합모델의 석영 및 칼세도니 용해도 곡선을 이용하여 지진으로 인한 열수-냉수 혼합비를 계산한 결과, E1, E2 지진발생 후 열수의 비가 각각 6.9~7.72%, 1.65~4.94% 증가하는 것으로 계산되었다. 지열수의 온도와 헬륨가스가 관측될 정도의 변화를 유발하는 지진은 규모 4.1 이상, 유효 q-factor 값은 30.0 이상으로 확인되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제40권4호
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• pp.279-289
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• 2021

BACKGROUND: Recently, the golden apple snail, Pomacea canaliculata has been used as an environmentally-friendly weed-control agent in rice farming. Although effective for this particular style of farming, P. canaliculata can be destructive to other crops. The objective of this study was to identify overwintering as well as regional and seasonal distribution characteristics of P. canaliculata. Notably, winter is typically fatal for P. canaliculata. However, owing to increasing average global temperatures, we assessed the ability of P. canaliculata to survive through uncharacteristically warm winters. METHODS AND RESULTS: To examine the distribution and overwintering regions of P. canaliculata, We conducted a survey from April 2020 to May 2021 on environmentally-friendly rice fields, agricultural waterways, and streams in 23 cities belonging to 8 provinces. In addition, because air temperature may influence the distribution density of P. canaliculata, we analyzed the winter temperature data (http://weather.rda.go.kr). CONCLUSION(S): In 2021, overwintering of P. canaliculata (1-3 individuals/m²) was observed in the Goheung and Yeongam regions in Jeonnam. Overwintering of P. canaliculata was observed in fewer regions in 2021 than in 2020; this fact may be attributed to the lower minimum temperatures measured in 2021 (approximately 8℃ lower) than those in 2020. Our results suggest that overwintering occurs as long as overnight temperatures are ≥ -15℃, but can take place if temperatures are as low as -19℃.

• 한국조경학회지
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• 제50권2호
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• pp.23-40
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• 2022

유역 오염원의 생태적 정화를 위해 전국적으로 댐 저수지 내 인공습지를 많이 설치하여 운영 중이나 노후화와 효율 저하 문제가 지속적으로 제기되고 있으며 실효성 있는 관리 개선을 위해 우선적으로 구조적 적정성에 대한 객관적 평가가 필요하다. 본 연구에서는 15개 댐의 39개 인공습지를 대상으로 하였으며 문헌조사, FGI 등을 통해 물리적, 식생 구조를 고려한 입지 적정성, 유량공급 시스템, 수심, 유로 길이 대 폭비, 경사도, 식재 종수, 피복도, 식생 건전성 등 8개 평가항목을 도출 후 설문, AHP 분석을 통해 산정한 가중치를 적용하여 평가기준을 제시하였다. 인공습지 구조에 대한 평가결과, 전체 평가점수는 평균 80.8점이었으며 '양호(91~100점)' 등급은 10개소, '보통(71~90점)' 등급은 22개소, '미흡(70점 이하)' 등급은 7개소로 확인되었다. 물리적 구조의 평가점수는 만점 62.4점 중 평균 52.6점으로 '양호' 등급은 14개소, '보통' 등급은 21개소, '미흡' 등급은 4개소로 확인되었다. 입지 적정성의 평가점수는 만점 20.2점 중 평균 18.9점으로 대부분의 인공습지에서 양호한 수준이었으나 유량공급 시스템, 수심, 길이 대 폭비, 유로 경사도는 50% 이상의 인공습지에서 '보통' 이하 등급으로 평가되어 습지 내 안정적인 유량 공급, 흐름 향상을 위해 전반적인 구조 개선이 필요한 것으로 나타났다. 식재 수종, 식생 피복도, 식생 건전성 등 식생 구조 항목의 평가점수는 만점 37.6점 중 평균 28.2점으로 '양호' 등급은 6개소, '보통' 등급은 18개소, '미흡' 등급은 15개소로 약 84%가 '보통' 이하 등급으로 확인되었다. 물리적 구조 평가점수와 식생 구조 평가점수의 Spearman 상관계수를 분석한 결과, 유의미한 상관관계가 있었으며(r = 0.728, p < 0.001), 각 세부 평가인자들 간에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 인공습지 6개소의 현장 사례 검증 결과 평가결과의 적정성을 확인할 수 있었고 입지, 유량 공급, 습지의 형태 등이 습지의 효율과 운영에 큰 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 자연기반 해법으로서 댐 저수지 내 인공습지 전반의 구조적 취약 요소를 도출하고 향후 인공습지별 관리개선을 위한 유형과 실천적인 대안을 마련하여 인공습지의 효용성을 높이고 다양한 환경적 기능을 증진하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제55권5호
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• pp.531-540
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• 2022

산성광산배수 내에서 침전하는 다양한 철광물들은 침전 과정뿐만 아니라 침전 후 다른 광물로 상전이를 거치면서 배수의 미량 원소의 농도 변화 및 이동성에 큰 영향을 미친다. 본 연구는 슈베르트마나이트가 주로 침전되는 것으로 알려진 달성광산의 산성광산배수 침전조에서 채취한 고체 침전물에 대하여 pH 및 시간에 따른 광물 특성 변화와 이와 연관된 배수내의 원소 농도 변화를 알아보았다. 그러나 채취된 시료의 주 구성 광물은 침철석으로 구성되어 있었으며 이는 이미 슈베르트마나이트가 어느 정도 침철석으로 상전이가 되어 있는 상태임을 지시한다. 실험 결과 배수의 pH가 높을수록 피크의 반치폭이 좁아지는 것이 관찰되었다. 이는 비정질에 가까운 슈베르트마나이트의 침철석으로의 전환 또는 침철석의 결정도 증가로 해석할 수 있으며 pH가 높을수록 이러한 변화가 큼을 보여준다. Fe의 농도도 pH에 큰 영향을 받으며 pH가 증가할수록 배수 내의 Fe의 농도는 감소하였다. 시간이 증가할수록 Fe의 농도는 증가하다가 추후 감소하였는데 이는 일부 슈베르트마나이트가 용해된 후 다시 침철석으로 침전하여 생긴 결과로 해석된다. 이런 결과로 황(S)의 경우 초기에 빠르게 증가하다 시간이 지나면서 더 이상 증가하지 않는 양상을 보여준다. S의 농도는 또한 슈베르트마나이트의 안정성과 관련이 있기 때문에 슈베르트마나이트가 안정한 낮은 pH에서는 낮은 농도를 그리고 침철석이 안정한 높은 pH에서는 높은 농도를 보여준다. 배수 내의 미량 원소들도 pH와 밀접한 연관성을 보여주며 일반적으로 pH가 낮을수록 높은 농도를 보이는데 배수 내 양이온으로 존재하는 미량원소의 경우 낮은 pH에서의 높은 용해도와 높은 pH에서의 침전과 표면 전하의 변화 등에 의한 것으로 해석된다. 이와 달리 비소(As)의 경우 배수 내 음이온으로 존재함으로 낮은 pH에서 높은 농도를 보여주지만 모든 pH 범위에서 시간이 지나면서 농도가 증가함을 보이는데 이는 광물 표면의 전하보다 슈베르트마나이트 등으로 As와 공침할 수 있는 Fe의 배수 내 농도와 관련이 있어보이며 시간에 따른 As의 증가도 슈베르트마나이트의 감소와 연관성이 있을 것으로 판단된다.