• 한국환경농학회지
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• 제22권2호
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• pp.166-171
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• 2003

1990년부터 2001년까지의 농업용수 수질측정망 조사자료를 분석하고, Chl-${\alpha}$ 농도와 유효저수량/만수면적비를 이용하여 498개 저수지에 대하여 유형을 분류하구 각 유형에 대한 수질개선방안을 제시하기 위하여 본 연구를 수행하고 다음과 같은 결론을 얻었다. 우리나라 농업용 저수지의 Chl-${\alpha}$ 농도는 유효저수량/만수면적비(ST/WS)에 민감하게 반응하였으며, ST/WS비가 클수록 Chl-${\alpha}$ 농도는 감소하는 경향을 나타내었는데, 저수지의 부영양화를 억제하기 위해서는 ST/WS비를 최소 $5{\sim}6\;m$ 이상, 가능하면 10m 이상이 되도록 건설 보수하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 우리나라 저수지를 Chl-${\alpha}$ 농도 $25\;mg/m^3$, ST/WS비 5 m를 기준으로 유형을 분류하고 그 특성을 고찰한 결과 ST/WS비가 작고 부영양화가 진행된 종합정비형인 I형 저수지는 호소의 지형학적 특성과 외부에서의 부하가 모두 복합적으로 부영양화에 영향을 준 것으로 판단되며, 동일한 형상이라도 부영양화가 진행되지 않은 호내정비형인 II형 저수지는 상대적으로 외부 유입이 적은 것으로 나타났다. 반면에 지형학적 특성상 수질관리에 유리한 ST/WS비가 큰 관리형인 IV형 저수지는 대부분이 부영양화가 아직 진행되지 않았으며, 유역으로부터 높은 부하량을 나타내는 유역정비형인 III형는 부영양화가 이루어 졌으나 전체 저수지의 약 5% 미만으로 극히 드문 것으로 나타나 ST/WS비가 큰 경우 상대적으로 외부유입으로 인한 부영양화는 작은 것으로 나타났다. 수질개선사업우선순위(안)는 I형(종합정비형) ${\rightarrow}$ III(유역정비형) ${\rightarrow}$ II형(호내정비형) ${\rightarrow}$ IV형(관리형)의 순으로 정비해 나가는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 또한 농업용수 수질기준 항목 중 COD 농도를 유기오염 지표뿐 아니라 부영양화를 나타내는 지표로써도 함께 고려하여 세분화한 결과 현행 8 mg/L에서 10 mg/L 이상을 대책기준, $6{\sim}10\;mg/L$을 우려기준, 6 mg/L 이하는 안전기준으로 세분하고, 이에 따라 수질개선사업을 실시하는 것이 효율적일 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제26권1호
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• pp.68-74
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• 2016

퍼클로레이트(ClO₄⁻)는 지표수 및 토양/지하수에서 검출되는 신규 오염물이다. 이전 연구에서 저렴한 원소 황(elemental sulfur, S⁰) 입자와 쉽게 구할 수 있는 활성슬러지를 이용하여 독립영양방식으로 ClO₄⁻를 제거할 수 있다는 실험적 증거가 제시되었다. 또한 식종균으로서 농화배양 미생물을 사용했을 때 활성슬러지보다 제거효율과 시간면에서 우수한 결과를 나타내었다. 그래서 본 연구에서는 황을 산화하여 독립영양방식으로 ClO₄⁻를 분해하는 농화배양 미생물 군집을 PCR-DGGE로 분석하였다. 이 농화배양 미생물은 초기농도가 약 120 mg ClO₄⁻/l 일 때 7일 후 99.71% 이상의 ClO₄^- 제거 효율을 나타내었다. 농화배양 미생물과 그것의 식종균으로 부터 genomic DNA를 추출하여 16S rRNA 유전자의 PCR-DGGE 분석에 사용하였다. PCR-DGGE 분석결과 농화배양 미생물과 식종균 시료들이 다른 밴드패턴을 나타냄에 따라 이 두 시료의 군집조성이 다름을 확인하였다. 이는 농화배양되는 동안 식종된 미생물이 그 환경에 잘 생장하는 미생물로 군집조성이 변화한 것으로 여겨진다. 농화배양 미생물군집에는 β-Proteobacteria, Bacteroidetes, 그리고 Spirochaetes 강에 속하는 개체군들이 우점하는 것으로 나타났다. 향후 이 우점 개체군들의 순수분리와 더불어 황 산화를 통한 ClO₄⁻ 분해 환경에서 이들의 대사적 역할을 규명할 필요가 있다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제26권3호
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• pp.143-150
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• 2003

한국은 양적으로 강수량이 풍부하지만 강우현상이 편중되어 매년 일정기간의 가뭄기를 겪는다. 더구나 그 토양은 대부분 화강암에서 유래한 거친 입자의 것으로서 보수력이 낮다. 수 종의 참나무류와 소나무의 수분스트레스에 대한 반응 결과는 수분수지가 식생의 분포를 결정하는 주 요인임을 보여주었다. 뿐만 아니라 몇몇 상록식물의 월동기간 중 내한성 기작에 기인한 탈수 정도는 자연상태에서 그들의 분포와 밀접하게 관계되었다. 수분스트레스 처리 실험 결과 소나무는 건조에 대해 강한 내성을 보였지만 그 유식물은 가뭄기에 높은 고사율을 나타내었다. 그 고사율은 지소의 토양수분함량에 비례하는 경향이었다. 가뭄이 심한 6월 중 삼림토양의 수분함량과 수분스트레스 처리 실험에서 소나무 유식물이 영구위조점에 도달한 시점에서 배지토양의 수분함량을 비교한 결과는 가뭄기에 소나무 유식물의 높은 고사율이 수분부족에 기인함을 입증하였다. 대기오염물질 폭로실험 중 측정된 시료식물의 수분포텐셜은 시료식물에서 가시피해의 발생과 그 내성에 수분요인이 관계될 가능성을 보여주었다. 야외 현장 조사와 실내실험 결과 둘 다에서 심한 대기오염에 노출된 식물은 그렇지 않은 것과 비교하여 수분소실이 빠르게 일어나는데, 그것은 오염물질에 의한 잎 표면의 손상 정도와 관계되었다. 산성 토양에서 높은 함유량을 보이는 알루미늄은 식물의 뿌리생장을 억 제하거나 비정상적 분포를 가져와 수분스트레스를 유발하였다. 대기오염과 토양 산성화에 기인한 이러한 수분스트레스 효과는 한국의 기후와 토양이 가지는 기존의 수분결핍효과에 덧붙여져 삼림쇠퇴를 유발하는 주 요인으로 작용할 가능성이 있다. 토양의 유기물 함량을 높여 포장용수량 증가에 기여할 수 있는 sludge는 산성토양을 개량하는데 기존의 개량제 못지않은 효과를 보였고, 낙엽 추출물 또한 알루미늄에 의한 수분스트레스 효과를 완화시키는데 기여하였다. 이러한 결과를 종합하여 한국에서 삼림쇠퇴를 유발할 수 있는 스트레스요인들의 잠재적 상호작용을 모식화하였다. 나아가 그것을 완화할 수 있는 복원방안을 토양개량과 식생복원의 측면에서 제시하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.313-318
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• 2013

$V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매의 질소산화물 환원반응에 있어서 $V_2O_5$ 함량이 NO 환원 및 $N_2O$ 생성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 분말촉매를 사용한 미분반응기에서 실험 연구를 수행하였다. 고정된 비율의 $WO_3$와 $TiO_2$에 $V_2O_5$ 함량을 1에서 8 wt%까지 변화시킨 촉매에서 NO 환원반응과 암모니아 산화반응 특성이 조사되었다. $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매에서 NO 환원 반응은 $200^{\circ}C$ 이하에서도 상당량 진행되지만, $V_2O_5$ 함량을 1 wt% 촉매의 경우 700 ppm의 NO를 99.9%이상 전환시키는 최저 반응온도가 $340^{\circ}C$에서 아주 좁은 활성 온도창으로 일어났다. 그리고 이 활성온도는 촉매의 $V_2O_5$ 함량이 증가됨에 따라 점점 저온 쪽으로 이동하여, 6 wt% 촉매의 경우 $220{\sim}340^{\circ}C$에서 높은 활성을 보였다. $V_2O_5$ 함량이 8 wt% 촉매의 경우 전 온도 구간에서 6 wt% 촉매보다 낮은 NO 환원율을 보였다. 그러나 반응온도 $340^{\circ}C$ 이상에서는 촉매의 $V_2O_5$ 함량이 증가함에 따라 NO 전환율이 감소하였다. 이는 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매의 NO 환원을 위한 촉매 활성점 상당 크기 이상의 $V_2O_5$ 입자와 관계되는 것으로 판단되며 촉매 입자가 클수록 $320^{\circ}C$ 이상에서 암모니아 산화에 의해 발생되는 $N_2O$ 생성을 고려하여야 한다. $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매는 배기가스 중의 질소산화물 제거를 위하여 현재 통상적으로 $350{\sim}450^{\circ}C$의 영역에서 운전되고 있으나, 고온 영역에선 2차 오염물인 $N_2O$의 발생을 피할 수 없고 에너지 소비량이 많으므로, $250{\sim}320^{\circ}C$의 저온 영역에서 적합한 촉매로써 $V_2O_5$ 함량이 높은 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매의 사용이 권장되었다.

• 한국산림과학회지
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• 제112권1호
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• pp.57-70
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• 2023

도시와 자연에 부정적인 영향을 끼치는 미세먼지에 대한 저감 연구가 점점 심화되고 있다. 이에따른 미세먼지 저감 대책 중 하나로써 도시 수목의 미세먼지 저감 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 이와 관련하여 미세먼지에 의한 도시 수목의 피해 반응 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 도시 수목 중 전나무(Abies holophylla), 중국단풍(Acer buergerianum), 소나무(Pinus densiflora), 굴참나무(Quercus variabilis)에 대하여 고농도 미세먼지 처리로 나타나는 피해반응을 조사하기 위한 목적으로 수행되었다. 위 네 수종을 대상으로 식물생장조절챔버(phytotron)에서 시간 당 300 ㎍ m^-3 농도의 미세먼지를 처리하여 각 수종의 생리적, 생화학적 변화 반응과 잎의 흡착면적을 측정하였다. 그리고 순광합성량, 기공전도도, 증산률, 엽록소 함량, ROS, MDA, 잎의 흡착면적에 대해서 상관 분석을 진행하여 상호 간의 관계를 살펴보았다. 연구 결과, 수종마다 생리·생화학적 반응과 흡착면적이 종 특이적으로 나타났다. 순광합성량의 경우 전나무에서 가장 큰 감소세를 보였으며 소나무와 굴참나무는 큰 변화를 나타내지 않았다. 굴참나무는 ROS의 변화 또한 미미하였다. 모든 수종에서 MDA 함량이 공통적으로 증가하였다. 4주 처리 이후 흡착면적에서 전나무는 잎의 앞면, 소나무는 잎의 뒷면에 높은 면적량을 나타냈다. 상관성 분석 결과 생리적 반응 요인들 간에 양의 상관관계가 있음을 확인하였고, 잎의 앞면에 높은 흡착면적을 보일수록 생리적 반응에 부정적인 영향이 있음을 확인하였다. 본 연구는 미세먼지 저감과 지속 가능한 도시 숲을 효율적으로 조성하기 위한 수종 선택의 기초 데이터를 제공한다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.353-365
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• 2023

전세계적으로 기후변화로 인한 그린인프라와 환경기반시설의 영향 및 예측에 대한 연구는 활발히 진행되고 있다. 하지만 국가별 극한기후가 발생하는 시기나 패턴이 다르기에 국내에도 극한기후로 인한 그린인프라와 환경기반시설에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내 주요 7개 도시를 대상으로 기상청에서 제공하는 20년 동안의 극한기후에 대한 통계적 분석과 극한기후로 인한 자연기반해법(NBS)을 적용한 그린인프라 시설에 대한 영향분석을 수행하였다. 극한기후에 대한 통계분석 결과 지리적 위치, 지표 불투수성, 지역 기상 패턴에 따라 다양한 극한 기상조건에 잠재적으로 취약한 것으로 분석되었다. 서울은 극한온도(영상, 영하)가 관측되었으며 부산, 울산 및 제주에서는 강수량과 바람에 대해 극한기후가 발생하여 도시탄력성에 잠재적인 위협인자로 분류되었다. 온도는 도시 내 식생에 대한 회복력에 주요 요인으로 적용되며, 바이오차, 모래, 자갈, 우드칩 등 여재를 적용한 습지(CW)에서 극 영하온도에서 물리적 제거효율 및 영양염류 제거능력을 저하되는 것으로 분석되었다. 극한기후로 인한 영향을 저감하기 위해 그린인프라 시설 내 온도조절이 가능한 차광 및 단열 시스템적용과 같은 극한기후 별 대응전략 수립이 가능하다. 본 연구를 통해 국내와 기후특성이 유사한 지역에서의 극한기후 대응전략 수립에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제35권4호통권100호
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• pp.285-294
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• 2002

본 연구는 농업용저수지의 수질개선을 위한 인공습지 시스템에서 수리학적 부하조건과 수질정화 특성간의 상관관계를 평가하고, 습지의 조성과 관리에 관한 기본적이며 주요 인자들을 규명하고자하였다. 인공습지시스템은 저수지 중층수를 유입시키기 위한 양수장과 미나리, 창포, 줄, 부들, 갈대등의 정수식물을 식재한 6개의 개별습지로 구성되어 있다. 시스템은 자유수면흐름방식으로 유입처리유량 $0.012-0.122\;m^3/s$,수리학적 체류시간 0.5-2.0 hr의 수리학적 고부하조건으로 운영하였으며, 수심은 0.1-0.2m, 유입수질은 저수지를 대상으로 하여 비교적 낮은 영양염류 농도(TN 2.224-2.462 mg/L, TP 0.145-0.164 mg/L)를 가지고 있다. 본 연구기간 중 각 개별습지의 평균 수질정화효율은 TN 12.1-14.3%로 갈대조에서 높게 나타났으며, TP는 6.3-9.5%로 식물 종에 따른 른 차이가없었다. SS는 17.4-38.5%, Cht-a는 12.6-20.2%로 미나리조에서 높게 나타났는데, 이는 유입수 농도가 다소 높은 때문으로 판단된다. 시간당 정화량은 TN $1.299-2.343\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ TP $0.85-1821\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, SS는 $17.9-111.6\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$. Chl-3는 $0.011-0.094\;g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$로 정화효율에서와 달리 TN은 줄에서 가장 높았고, TP는 창포에서 높았다. 침강성 물질인 SS와 Chl-a는 미나리에서 높게 나타났으며, 미나리는 BOD, COD, TN, TP등 다른 수질항목에서도 높은 값을 보여주고 있어 정화효율에서와 같이 유입수농도가 습지내 물질제거에 영향이 있음을 보여준다. 정화효율 및 시간당 정화량과 수리학적 조건간의 상관관계는 수심, 체류시간, 일유입량, 수리학적 부하량, 유입수 농도, 온도 등 다양한 변수에 의한 영향으로 비교적 낮게 나타났다. 정화효율과 수리학적조건간의 상관계수($R^2$)는 수리학적 체류시간과 0.016-0.731,일처리유량과는 0.015-0.868을 나타내었으며, 시간당 정화량과 수리학적 조건간의 상관계수($R^2$)는 수리학적 체류시간과는 0.173-0.763,일처리유량과는 0.209-0.770의 범위를 나타내었다. 정화효율과 수리학적 부하조건간의 상관계수($R^2$)Tt 0.5 이상을 나타내는 각 수생식물 습지별 수질항목은 체류시간과 일처리유량에 대해각각 20%,정화속도와 수리학적 조건간의 상관계수는 체류시간에 대해 53%, 일처리유량에 대해73%가 0.5이상을 보이고 있어 시간당 정화량과 수리학적 조건간의 상관관계가 정화효율과의 상관관계보다 좀더 유의성 있게 나타났다. 이것은 높은 수리학적 부하조건이 영양염류 등의 정화효율에는 크게 영향을 미치지 않음을 보여주고 있으며, 따라서 비교적 낮은 농도의 영양염류를 가지고 있고, 많은 처리수량을 요구하는 부영양화된 저수지의 수질개선을 위해서는 높은 수리학적 부하조건에서 시간당 정화량을 늘리는 관리방법이 경제적이며, 이에 초점을 맞추어 나가야 할 것으로 사료된다.