• 한국해양학회지:바다
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• 제18권4호
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• pp.266-276
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• 2013

바다-육지-대기로 이루어진 기후 시스템에서 가장 큰 탄소의 저장고는 바다이다. 바다가 대기로부터 탄소를 흡수하는 주요 수단은 생물 활동에 의한 것으로서, 광합성에 의해 유기 물질로 동화된 탄소가 해저로 침강하고 분해되는 과정에서 깊은 바다물은 탄소를 축적하게 된다. 이러한 탄소 수송 작용을 생물 펌프라 부르며, 해수면 탄소 농도를 낮춤으로써 대기 중 이산화탄소 분압을 낮은 상태로 유지해주는 중요한 기작이다. 생물 펌프에 의해 해저에 축적된 탄소는 해양 순환에 의해 해수면에 돌아오고, 해양-대기 기체 교환에 의해 대기로 배출된다. 바다가 대기와 소통하는 이산화탄소의 양은 과거 빙하기-간빙기 기후 변동과 관련하여 과거 수십만년동안 대기 중 이산화탄소 분압변화에 주도적인 역할을 하여 온 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 바다에서 일어나는 탄소 순환을 간단하게 소개하고, 해양 순환의 변화가 어떻게 탄소 순환을 변형시키고, 대기 중 이산화탄소에 영향을 미치는지를 기후 변동의 관점에서 살펴보고자 한다.

• 한국해양생명과학회지
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• 제7권2호
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• pp.61-73
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• 2022

안정동위원소 분석 기법(Stable isotope analysis, SIA)은 환경과학, 생태학, 지구생물화학, 법의학, 고고학 등 다양한 연구 분야에 활용되고 있다. 본 총설에서는 수산 및 양식 연구에 안정동위원소 비 분석 기법을 활용하기 위해 필요한 배경 지식을 소개하고자 한다. 특히, 자연값(natural abundance)을 이용하는 연구에 초점을 두었고 원소가 생물의 조직으로 통합되는 과정에서 발생하는 분별작용(동위원소 비의 변화)에 대한 원리와 안정동위원소 비가 유용한 도구로서 어떤 목적으로 생태, 환경학 분야에 이용되는지, 나아가 수산 및 양식 분야에 활용 가능한 예들을 제시하고자 한다. 본 논문을 통한 안정동위원소 분야의 이해로 향후 수산학 및 양식 연구에서 안정 동위원소 비의 다양한 활용이 기대된다.

• 한국물환경학회지
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• 제40권2호
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• pp.79-88
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• 2024

This study employed field measurements and biogeochemical analysis to examine the effects of seasonal conditions (e.g., temperature and precipitation) and human intervention (e.g., dam or weir construction) on the chemical composition of dissolved organic matter, flocculation kinetics of suspended particulate matter, and formation of the fluid mud layer on riverbeds. The results indicated that a water environment with a substantial amount of biopolymers offered favorable conditions for flocculation kinetics during an algal bloom period in summer; a thick fluid mud layer was found to be predominated with cohesive materials during this period. However, after high rainfall, a substantial influx of terrigenous humic substances led to enhanced stabilization of the particulate matter, thereby decreasing flocculation and deposition, and the reduced biopolymer composition served to weaken the erosion resistance of the fluid mud on the riverbed. Moreover, a high-turbulence condition disaggregated the flocs and the fluid mud layer and resuspended the suspended particulate matter in the water column. This study demonstrates the mutual relationship that exists between biogeochemistry, flocculation kinetics, and the formation of the fluid mud layer on the riverine area during different seasons and under varying hydrological conditions. These findings are expected to eventually help inform the more optimal management of water resources, which is an urgent task in the face of anthropogenic stressors and climate change.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제47권4호
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• pp.264-271
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• 2023

Environmental crises caused by climate change and human-induced disturbances have become urgent challenges to the sustainability of human beings. These issues can be addressed based on a data-driven understanding and forecasting of ecosystem responses to environmental changes. In this study, we introduce a long-term ecological monitoring system in Korean Long-Term Ecological Research (KLTER), and a plan for the Korean Ecological Observatory Network (KEON). KLTER has been conducted since 2004 and has yielded valuable scientific results. However, the KLTER approach has limitations in data integration and coordinated observations. To overcome these limitations, we developed a KEON plan focused on multidisciplinary monitoring of the physiochemical, meteorological, and biological components of ecosystems to deepen process-based understanding of ecosystem functions and detect changes. KEON aims to answer nationwide and long-term ecological questions by using a standardized monitoring approach. We are preparing three types of observatories: two supersites depending on the climate-vegetation zones, three local sites depending on the ecosystem types, and two mobile deployment platforms to act on urgent ecological issues. The main observation topics were species diversity, population dynamics, biogeochemistry (carbon, methane, and water cycles), phenology, and remote sensing. We believe that KEON can address environmental challenges and play an important role in ecological observations through partnerships with international observatories.

• 생태와환경
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• 제37권4호통권109호
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• pp.436-447
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• 2004

습지를 규정하는 주요한 특징의 하나인 습지식물은 장기간의 침수로 인해 혐기성 상태로 존재하는 습지 퇴적물에서 생존을 위한 특별한 적응방법을 발달시켰다. 식물체내에 넓게 분포하고 있는 다공성의 세포는 공기중의 산소를 뿌리로 운반하기 위한 통로로 작용하며, 농도차이에 의한 확산과 압력차이에 의한 대류에 의하여 산소가 운반되어진다. 이러한 식물체 내에서의 산소이동은 식물이 혐기성 퇴적물 속으로 뿌리를 내리고 생존하게 하는 주요한 기작이 된다. 뿌리로 이동되어진 산소는 혐기성 퇴적물로 확산되어져서 뿌리주변의 퇴적물은 산화상태로 변화시키고, 뿌리의 호흡, 미생물의 호흡, 미생물에 의한 유기물 분해반응을 촉진시키게 된다. 또한 습지식물은 생장에 필요한 수분을 뿌리로 흡수하며, 이는 지표수와 퇴적물내 공극수가 뿌리주변으로 이동하게 되는 추진력이 된다. 습지 퇴적물은 식물의 사체에서 기인하는 유기물에 의해 수리학적 전도도가 작아서 퇴적물내 물의 움직임이 미미하나, 식물에 의한 물의 흡수는 퇴적물내 물의 움직임을 촉진시키게 된다. 이러한 식물의 특별한 적응기작은 해부학적, 형태학적, 생리학적으로 많은 연구가 수행되어져 왔으나, 이러한 적응기작들에 퇴적물내 생지화학적 반응에 미치는 영향에 대한 연구는 미비한 수준에 머물러있다. 퇴적물내 생지화학적 반응들은 수체에서 유입된 미량 오염물질의 이동 및 변형과정에 영향을 미치게 되므로 식물의 작용에 의한 생지화학적 반응의 변화들은 미량 오염물질의 거동에 영향을 미치게 되며 나아가 수자원과 수질 생태계에 영향을 초래하게 된다. 따라서 식물의 존재와 성장에 따른 퇴적물내 생지화학적 반응의 변화는 생태학적 환경에서 습지의 중요성을 인식하는데 필요한 연구과제라 사료된다. 난이도, 변별도 등에서 유사하므로 당분간 계속 사용하여도 될 것이다. 따른 변화(變化)는 볼 수 없었다. ATP 첨가(添加)로서는 0.30mM의 농도(濃度)에서 0.15 mM의 농도(濃度)에 비(比)하여 Young 율(率)이 낮았다. 3) 외경동맥(外經動脈)의 종절편(縱切片)의 Young 율(率)은 생리적식염수(生理的食鹽水)에 둔 군(群)에서는 15분(分), 45분(分) 및 75분(分)에서 각각(各各) 2.12, 2.48 및 $2.46{\times}10^7 dyne/cm^2$으로서 실험초기(實驗初期)에 비(比)하여 후기(後期)에서 Young 율(率)이 약간(若干) 높은 경향(傾向)을 나타내었고, 이러한 경향(傾向)은 ATP의 첨가(添加)로서도 비슷하였다.수량(收量)과 자실체형성(子實體形成) 소요일(所要日)의 관점(觀點)에서 보면 C/N율(率) 30.46이 어느정도 적당(適當)한 것 같다. 4. Thiamine $50{\mu}g%,\;KH_2PO_4$ 0.2%, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$는 $0.02{\sim}0.03%$일때 균사(菌絲)와 자실체(子實體) 생육(生育)이 우수(優秀)하였으며 미량원소(微量元素)로서는 $FeSO_4{\cdot}7H_2O$,\;ZnSO_4{\cdot}7H_2O$ 및 $MnSO_4{\cdot}5H_2O$가 공존(共存)하면 생육촉진(生育促進)의 상승효과(相乘效果)가 인정되었으나 3이원소(元素)중 Mn이 결핍(缺乏)하면 균사(菌絲)와 자실체(子實體)의 생육(生育)이 다소 저하되었다. 이들 염류(鹽類)의 최적농도(最適濃度)는 각각 0.02mg%이었다. 5.

• 생태와환경
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• 제36권4호통권105호
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• pp.434-446
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• 2003

습지에서 중금속이나 방사성 물질의 성상과 이동은 전자수용체와 유기탄소를 이용하는 미생물의 대사작용의 결과로 나타나는 지질화학적 작용과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 이러한 지질화학적반응의 공간적인 분포는 주변 환경의 특성에 의해 영향을 받게 된다. 습지에서의 이러한 현상을 수학적으로 모의하기 위하여 식물의 존재 여부에 따른 퇴적물 내에서의 중금속 거동에 대한 일반적인 수학적 모형을 개발하였다. 본 모형에서 고려되는 주요 기작은 습지에서의 침적과 식물 뿌리의 존재가 퇴적물 내 지질화학적 반응과 이송 기작 및 혼합과정에 미치는 영향 등이며, 정상상태에 관한 수식들이 퇴적물 환경의 모의에 적용되었다. 수치모의 실험의 결과에 따르면, 열거된 물리학적기작들이 미생물의 유기 탄소원 분해작용의 결과로 나타나는 일련의 전자수용체, 그에 따른 반응물, 모형에서 고려된 중금속 물질인 비소 등 퇴적물내 화학 물질들의 수직적 분포에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 본 모형에서는 특정한 생물학적 변환 과정이 열역학적으로 호의적인 영역에서만 발생하는 것으로 고려되었음에도, 비생물학적 작용과 혼합 기작에 의하여 각각의전자수용체 분포의 수직적 중첩이나 역전 등 현장에서 실제 관측되는 현상 들을 잘 모사할 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제18권4호
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• pp.378-385
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• 2016

본 연구는 유수역에 적용 시 효율성을 높일 수 있는 HGM(Hydrogeomorphic) 기능 평가 틀을 제안 하였고, 이와 더불어 유수역에 적합한 기준습지를 습지보호지역 중 유수역에 해당되는 곳에 적용함으로써 기준습지의 활용성 제고를 목적으로 하였다. 기능평가는 기존의 HGM 평가 틀을 기반으로 하였으나, 유수역의 특성을 반영하여 수문학적, 생지화학적, 식물서식처, 동물서식처 기능에 따른 총 10개 항목의 기능지수(Functional Capacity Index, FCI)를 산정하였다. 유수역에 적합한 기능평가 틀의 각 항목별 지수를 하도 습지보호지역인 2개소의 습지에 적용해 본 결과 인공호안 하도습지인 담양하천습지는 제외지내 식생 분포 면적비율, 단위면적당 식물종수, 버드나무 분포 면적비율 등의 값이 높게 분석되었고, 이들 변수 값이 반영된 양분 순환(947,668.00), 식물종풍부도 및 특징적인 식생 군집 유지(6.39), 서식처의 공간구조적 유지(11.00) 등의 기능지수 값이 상대적으로 높게 분석되었다. 자연호안 하도습지인 한반도습지는 담양하천습지에 비해 하천 규모가 크고, 생물종다양성과 관련된 변수값이 높았으며, 이와 관련된 에너지 감쇄(17,805.16), 지표하 저류(0.54), 이입된 원소와 화합물 제거(103,052.73), 잔재생체량 유지(2.31), 산포 및 연결성 유지(6.50), 저서성무척추동물의 종다양성(1.60), 척추동물의 종다양성 및 종수(2.52/ 151.50) 등에서 기능지수 값이 상대적으로 높게 분석되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권2호
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• pp.170-179
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• 2011

석탄회는 독특한 화학조성과 광물학적 특징을 가지고 있다. 본 연구는 해안가에 위치한 영동화력발전소의 매립 호수에서 배출되는 석탄회와 주변 해수와의 반응에서 토착 미생물이 중금속 용출에 어떤 영향을 미치는지를 알아보았다. 매립 호수의 pH는 6.3-8.5로 나타났다. 본 연구를 위해 매립 호수의 세 지점을 선정하여 각 지점에서 석탄회(0.4 L)와 해수(1.6 L)가 혼합된 세 개의 시료를 채취하였다. 채취한 시료는 각각 $120^{\circ}C$, 2.5기압 환경하에서 멸균 처리하고, 미생물의 활동을 촉진하기 위해 글루코스를 첨가하여 배양하였으며, 나머지 하나는 자연 상태로 60일 동안 보관하면서 박테리아의 활동에 따른 지화학적 변화과정을 살펴보았다. 다른 시료와 비교하여 글루코스를 첨가한 시료에서 15일 후에 알카리도가 크게 증가하였으며, Mg, Ca, K와 같은 양이온은 글루코스를 넣은 시료에서 초기에 증가하다가 15일 이후 감소하였다. $SO_4^{2-}$는 글루코스를 첨가한 시료에서 크게 감소하였다. 이러한 지화학적 결과는 매립 호수에 서식하는 박테리아의 활동성과 관련이 있다. 이러한 결과는 석탄회 내에 서식하는 박테리아의 특성을 이해하기 위한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제51권2호
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• pp.160-167
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• 2018

본 연구에서는 몬순 기후지역에 위치한 대형 인공호(소양호)로 유입하는 유기탄소의 양의 시간적 변화와 호수로 유입 후의 침강하는 탄소의 양을 계산하였다. 또한 이렇게 침강한 유기물이 심층 혐기성 분해 후 발생하는 메탄의 양을 측정하였다. 조사 결과 몬순 강우의 영향으로 여름철 많은 양의 유기탄소가 유입수를 통해 호수로 유입하는 사실을 확인하였고, 침강하는 유기탄소 양 또한 상당함을 확인할 수 있었다. 또한 유기탄소의 순환 및 온실가스 방출연구에 중요한 부분인 메탄 방출량을 측정한 결과 그 양이 이미 조사된 다른 호수와 비교했을 때 더 많은 양의 탄소가 메탄의 형태로 배출됨을 알 수 있었다. 향후 온실가스 저장소(inventory) 대상 선정에 있어서도 인공호의 중요성을 무시할 수 없음을 확인했다. 그러나 호수의 메탄 발생량을 정량하기 위해 메탄 기포 발생의 산발적인 특성을 고려하고 시공간적 발생의 특징을 연구하는 것은 향후 필수적이다. 더욱이 현재 우리나라 호수를 대상으로 한 메탄가스 발생의 연구는 극히 드물기 때문에 더 많은 관심이 필요하다.

• 한국광물학회지
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• 제15권3호
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• pp.231-240
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• 2002

미생물에 의한 금속이온의 환원은 탄소와 금속의 생지화학적 순환에 영향을 줄 뿐만 아니라 또한 금속, 방사성원소, 그리고 유기물로 오염된 지하수와 토양의 정화에 있어서 중요한 역할 가능성을 시사하고 있다. 지구의 극한 환경(예: 심해저 퇴적, 알칼리성 호수 등)에서 서식하는 철환원 박테리아를 분리하여 금속이온의 환원과 광물 형성 등의 실험에 이용하여 본 결과에 의하면, 이들 철환원 박테리아는 Fe(III), Mn(IV), Cr(VI), Co(III), and U(VI)이온 등을 환원시킬 뿐만 아니라, 자철석($Fe_3$$O_4$), 능철석($FeCO_3$), 방해석($CaCO_3$), 능망간석($MnCO_3$), 비비아나이트 [$Fe_3$($PO_4$)$_2$ .$8H_2$O], 우라니나이트(UO) 등의 광물을 형성한다. 철 환원 박테리아에 의한 광물 형성과 금속이온의 환원에 영향을 미치는 주요소는 대기의 조성, 화학 조성, 및 박테리아의 종이다. 호열성 철환원 박테리아는 철수화물과 금속이온(Co, Cr, Ni) 등을 동시에 환원시켜 금속 치환된 자철석을 합성하며, 또한 석탄회 등을 이용하여 탄산염 광물을 형성하여 대기 중의 이산화탄소를 고정하는 역할을 하기도 한다. 따라서 미생물에 의한 금속이온이 환원은 자연계에서 철과 탄소의 지화학적인 순환에 영향 미치며, 또한 미생물에 의한 자철석의 합성은 산업적으로 많은 이용가치가 있을 것으로 본다.