• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제45권1호
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• pp.20-25
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• 2024

Extracellular vesicles (EVs) are nano-sized lipid bilayer vesicles released by cells. EVs act as messengers for cell-to-cell communication. Inside, it contains various substances that show biological activity, such as proteins, lipids, nucleic acids, and metabolites. The study of EVs extracted from terrestrial organisms and stem cells on inflammatory environments and tissue regeneration have been actively conducted. However, marine organisms-derived EVs are limited. Therefore, we have extracted EVs from sea urchins belonging to the Echinoderm group with their excellent regenerative ability. First, we extracted extracellular matrix (ECM) from sea urchin gonads treated with hypotonic buffer, followed by collagenase treatment, and filtration to collect ECM-bounded EVs. The size of sea urchin gonad-derived EVs (UGEVs) is about 20-100 nm and has a round shape. The protein content was higher after EVs burst than before, which is evidence that proteins are contained inside. In addition, proteins of various sizes are distributed inside. PKH-26 was combined with UGEVs, which means that UGEVs have a lipid membrane. PHK-26-labeled UGEVs were successfully uptaken by cells. UGEVs can be confirmed to have the same characteristics as traditional EVs. Finally, it was confirmed that Schwann cells were not toxic by increasing proliferation after treatment.

• Ocean and Polar Research
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• 제28권4호
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• pp.385-393
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• 2006

Screening performance of the existing intake screens (drum and travelling screen) on mass impingement of marine animals, a euphausiid, Euphausia pacifica and a scyphozoan medusae, Aurelia aurita that have often clogged intake screens of the Uljin Nuclear Power Plant, was tested. The maximum tolerable densities of marine animals in the inflowing seawater upon the screen were estimated with two different approaches. First the maximum density of jellyfish was calculated from (1) passing amount of seawater per unit time through the screens and (2) the covered area of animals on the screens clogged. The maximum density of krill tolerable in the drum screen was cited from a simulated record of Uljin NPP, then those in the travelling screens were also calculated using the data of drum screen and ratio of seawater amount passing through the screens under the condition of 0.5m water column (W.C.) of the differential pressure (AP) produced by screens, an established permissible limit of ${\Delta}P$. Secondly, the screening performances were also tested by hydrodynamic measurements with various screen models in a circulating water channel equipped with a speed-controlling pump and a differential pressure gauge. From the first approach, the maximum tolerable densities of drum and travelling screen were calculated as 2.0 and $1.5ind/m^3$ for the Jellyfish and 900 and $680ind./m^3$ for the euphausiid, respectively. These densities estimated from the second approach were 2.1 and $0.8ind/m^3$ for the jellyfish and 1059 and $504ind/m^3$ for the euphausiid, respectively. These estimates were compared with the data from historic clogging events to evaluate the practical performance of these intake screens. The comparisons suggest a newly improved intake-screen of which performance should be at least seven times (approximately) better than the existing ones ior the krill and 3.2 times for the jellyfish, respectively, for preventing mass impingement, and for maintaining the condition of the differential pressure between the screens below 0.3 m W.C.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권4호
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• pp.392-402
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• 2020

살포식 패류양식해역인 진주만의 퇴적물 중 유기물과 금속의 분포 특성 및 오염상태를 파악하기 위하여 2015년 8월에 산휘발성황화물(AVS), 강열감량(IL), 총유기탄소(TOC), 총질소(TN), 금속원소(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)를 조사하였다. 퇴적물 중 유기물과 금속원소의 농도는 패류양식장이 밀집해 있는 만의 남쪽 해역에서 높고, 우리나라 남해안의 다른 해역과 비슷하거나 낮았다. C/N비(5.7~8.0)를 기초로, 진주만 퇴적물의 유기물은 해역 자체에서 생성된 해양기원성인 것으로 파악되었다. 퇴적물 오염평가 결과, 유기물(AVS, TOC)과 금속원소(As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn) 농도는 우리나라의 퇴적물 기준보다도 상당히 낮았다. 또한, 금속원소 전체 농도를 고려한 오염부하량지수(PLI)와 생태계위해도지수(ERI) 결과는 패류 양식장이 밀집해 있는 남쪽 해역에서 높은 오염도를 보이지만, 대부분의 해역에서 저서생물에 약간 부정적인 생태 영향을 줄 수 있는 오염 상태였다. 그러므로, 진주만 퇴적물은 현재 유기물에 대해서는 오염되지 않았고, 금속원소에 있어서는 약간 오염된 상태인 것으로 파악되었다.

• ALGAE
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• 제32권4호
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• pp.285-308
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• 2017

Cochlodinium polykrikoides red tides have caused great economic losses in the aquaculture industry in many countries. To investigate the roles of metazooplankton in red tide dynamics of C. polykrikoides in the South Sea of Korea, the abundance of metazooplankton was measured at 60 stations over 1- or 2-week intervals from May to November 2014. In addition, the grazing impacts of dominant metazooplankton on red tide species and their potential heterotrophic protistan grazers were estimated by combining field data on the abundance of red tide species, heterotrophic protist grazers, and dominant metazooplankton with data obtained from the literature concerning ingestion rates of the grazers on red tide species and heterotrophic protists. The mean abundance of total metazooplankton at each sampling time during the study was 297-1,119 individuals $m^{-3}$. The abundance of total metazooplankton was significantly positively correlated with that of phototrophic dinoflagellates (p < 0.01), but it was not significantly correlated with water temperature, salinity, and the abundance of diatoms, euglenophytes, cryptophytes, heterotrophic dinoflagellates, tintinnid ciliates, and naked ciliates (p > 0.1). Thus, dinoflagellate red tides may support high abundance of total metazooplankton. Copepods dominated metazooplankton assemblages at all sampling times except from Jul 11 to Aug 6 when cladocerans and hydrozoans dominated. The calculated maximum grazing coefficients attributable to calanoid copepods on C. polykrikoides and Prorocentrum spp. were 0.018 and $0.029d^{-1}$, respectively. Therefore, calanoid copepods may not control populations of C. polykrikoides or Prorocentrum spp. Furthermore, the maximum grazing coefficients attributable to calanoid copepods on the heterotrophic dinoflagellates Polykrikos spp. and Gyrodinium spp., which were grazers on C. polykrikoides and Prorocentrum spp., respectively, were 0.008 and $0.047d^{-1}$, respectively. Therefore, calanoid copepods may not reduce grazing impact by these heterotrophic dinoflagellate grazers on populations of the red tide dinoflagellates.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권spc호
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• pp.37-43
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• 2022

해양환경으로 유출된 침강 HNS에 대하여 환경영향 평가를 위한 사후 모니터링 수행은 다량의 오염 물질이 유출된 경우와 해양 환경에 영구적 또는 장기적인 영향을 주는 경우에 특히 필요하다. 침강 HNS의 유출은 해저면에 혐기성 환경을 만들거나 지형과 해류에 따라 이동하며 퇴적물에 섞기거나 흡착되고 또는 반응하여 오염물질을 방출하기도 한다. 이는 저서생태계와 관련된 해양환경에 영향을 줄 수 있으며, 불용성 침강 HNS는 해양 환경에 지속적으로 존재할 수 있다. 침강 HNS 유출 후 사후 모니터링은 사례연구를 통해 첫째, 모델링을 통한 유출물질의 영향을 예측하고, 둘째 원격탐사 등을 이용한 유출지역의 탐색 및 오염물질 유무를 확인하며, 셋째 수계 및 퇴적물 시료의 화학적 분석과 생물학적 분석을 통하여 해양환경을 평가하는 단계로 되어 있으며, 모니터링 결과는 복원(Restoration) 또는 피해 및 보상 평가 등의 계획을 수립하는데 활용되고 있다. 또한 사후모니터링 조사항목 중 해양환경기준에 명시되어 있는 항목은 그 기준을 적용하여 평가하는 것이 유출 사고 전과 후의 환경영향을 평가하는데 유용할 수 있다.

• ALGAE
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• 제32권2호
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• pp.101-130
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• 2017

The ichthyotoxic Cochlodinium polykrikoides red tides have caused great economic losses in the aquaculture industry in the waters of Korea and other countries. Predicting outbreak of C. polykrikoides red tides 1-2 weeks in advance is a critical step in minimizing losses. In the South Sea of Korea, large C. polykrikoides red tide patches have often been recorded offshore and transported to nearshore waters. To explore the processes of offshore C. polykrikoides red tides, temporal variations in 3-dimensional (3-D) distributions of red tide organisms and environmental parameters were investigated by analyzing 4,432 water samples collected from 2-5 depths of 60 stations in the South Sea, Korea 16 times from May to Nov, 2014. In the study area, the vegetative cells of C. polykrikoides were found as early as May 7, but C. polykrikoides red tide patches were observed from Aug 21 until Oct 9. Cochlodinium red tides occurred in both inner and outer stations. Prior to the occurrence of large C. polykrikoides red tides, the phototrophic dinoflagellates Prorocentrum donghaiense (Jun 12 to Jul 11), Ceratium furca (Jul 11 to Aug 21), and Alexandrium fraterculus (Aug 21) formed red tides in sequence, and diatom red tides formed 2-3 times without a certain distinct pattern. The temperature for the optimal growth of these four red tide dinoflagellates is known to be similar. Thus, the sequence of the maximum growth rates of P. donghaiense > C. furca > A. fraterculus > C. polykrikoides may be partially responsible for this sequence of red tides in the inner stations following high nutrients input in the surface waters because of heavy rains. Furthermore, Cochlodinium red tides formed and persisted at the outer stations when $NO_3$ concentrations of the surface waters were < $2{\mu}M$ and thermocline depths were >20 m with the retreat of deep cold waters, and the abundance of the competing red-tide species was relatively low. The sequence of the maximum swimming speeds and thus potential reachable depths of C. polykrikoides > A. fraterculus > C. furca > P. donghaiense may be responsible for the large C. polykrikoides red tides after the small blooms of the other dinoflagellates. Thus, C. polykrikoides is likely to outgrow over the competitors at the outer stations by descending to depths >20 m and taking nutrients up from deep cold waters. Thus, to predict the process of Cochlodinium red tides in the study area, temporal variations in 3-D distributions of red tide organisms and environmental parameters showing major nutrient sources, formation and depth of thermoclines, intrusion and retreat of deep cold waters, and the abundance of competing red tide species should be well understood.

• 한국수산과학회지
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• 제33권5호
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• pp.448-454
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• 2000

IOSP를 이용하여 적조생물입자에 대한 응집실험을 한 결과는 다음과 같다. 본 실험에 사용한 IOSP의 평균 지름은 $11.6{\mu}m$이고, 약$ 77{\%}$의 입자가 $5.0{\~}20.0{\mu}$의 범위에 속하며 변동계수는 $60.1{\%}$이었다. IOSP의 금속성분을 분석한 결과는 $98{\%}$가 칼슘으로서 생석회(CaO)와 같은 성분이었다. IOSP의 전자현미경 사진을 분석한 결과 표면이 매끈한 부정형의 입자로 되어 있었다. IOSP에 해수를 첨가하면 해수중의 $Mg^(+2)$ 이온과 급속하게 반응하여 입자의 표면 주위에 점질성의 $Mg(OH)_2$ 흡수층 (absorption layer)을 형성하여 응집 침전하고 해수의 pH를 10.0 정도까지 상승시켰다. IOSP는 $pH=6.2{\~}12.7$에서 $11.1{\~}50.1 mV$로서 IOSP의 입자가 완전히 용해될 때까지 positive zeta potential을 나타낸 반면 OSP는 pH=9.2, 11.9에서 각각 -42.5, -56.9mV로서 negative zeta potential을 나타내었다. $pNa=2.0{\~}4.0 (10^(-4){\~}10^(-2)M Na^+)$에서 IOSP, OSP의 zeta potential은 거의 일정한 값을 나타내었으나 $pNa=0.0 (1 M Na^+)$에서는 IOSP의 EDL이 매우 크게 압축되어 zeta potential은 거의 0.0mV를 나타내었고 OSP는 -25.4mV의 여전히 높은 negative zeta potential을 나타내었다. IOSP는 $Mg^(+2)$ 이온의 농도가 증가함에 따라 positive zeta potential이 증가하다가 $pMg=3.0 (10^(-3)M Mg^(+2))$에서 감소하는 결과를 나타내었다. 해수 중에서 IOSP는 4.8mV의 positive zeta potential을 나타내었고, OSP와 RTO는 각각 -30.7mV, -9.2mV의 negative zeta potential을 나타내었다. 해수중에서 IOSP의 $Mg(OH)_2$ 흡수층과 적조생물입자 사이에는 positive-negative EDL 반응이 일어나서 이들 둘 사이에는 항상 전기동력학적 인력이 작용하고, 동시에 $Mg(OH)_2$ 흡수층에 의한 전하중화로 인하여 입자 상호간의 응집반응은 극단적 인력이 작용하는 primary minimum에서 일어나고, DLVO 이론에 따라 응집반응은 비가역적아며 매우 신속하게 일어났다. 적조생물입자의 응집제거 효율은 IOSP의 농도 50mg/l까지 급격한 증가를 보이다가 IOSP의 농도가 계속 증가함에 따라서 점점 완만한 증가를 나타내었다. 즉 IOSP의 농도가 증가함에 따라서 지수함수적으로 증가하였다 ($Y=53.81{\times}X^(0.1); R^2=0.9868$).응집 침전은 IOSP 400mg/l 이상에서 거의 완전히 일어났다. IOSP $100mg/l$을 사용하고 G-value를 $1, 6, 29, 139 sec^(-1)$로 단계적으로 증가시키면서 응집 실험을 한 결과 적조생물입자의 응집제거 효율이 각각 $70.5, 70.5, 81.7, 85.3{\%}$로 증가하였다. 이는 응집 반응에서 입자간 충분한 충돌이 일어날 수 있도록 교반하는 것이 매우 중요함을 나타내 주는 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.483-489
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• 2016

본 연구는 USCG phase-II의 형식승인 기준인 자연상태 생물군집의 75 % 이상 유지하여야 하는 평가체계에 대비하여 자연생물군집 농축 및 선박평형수관리시스템(Ballast Water Management System, BWMS) 처리 전 후 생물사멸시험을 실시하였다. 자연 식물플랑크톤군집의 농축 조사는 중영양수계인 장목만과 부영양화수계의 마산만에서 동계에 수행하였다. 장목만과 마산만에서 1톤 기준으로 생물을 농축하였을 경우, $10-50{\mu}m$ 크기 생물 현존량은 $4.7{\times}10^4cells\;mL^{-1}$과 $0.8{\times}10^4cells\;mL^{-1}$ 이었고, 농축생물의 생존율은 90.4 %와 88.0 %로 각각 나타났다. 특히 장목만에서는 Skeletonema costatum-like species 같은 체인을 형성하는 소형 규조류가 극우점한 반면, 마산만에서는 $<10{\mu}m$보다 작은 편모조류 및 체인을 형성하지 않는 대형 와편모조류(Akashiwo sanguinea, Heterocapsa triquetra)가 우점하였다. 이와 같은 우점종 세포크기의 차이로 장목만 농축효율이 마산만보다 높게 나타났다. BWMS 장비를 통과한 처리 당일 생물 사멸률은 장목만이 90.4 %로, 마산만의 93 %보다 약간 낮았고, 장목만에서 BWMS 처리 5일 경과 후, 대조군의 대상생물의 사멸률은 6.7 %로 나타났다. 처리군에서는 >99 %로 대부분 사멸되어, 시험생물로서의 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 결과적으로 동계와 같이 해역내 생물량이 낮을 경우, 주간 8시간 수행한 네트의 생물농축만으로 는 USCG Phase II의 형식승인 기준인 500톤 탱크에 $1.0{\times}10^3cells\;mL^{-1}$ 이상으로 자연생물 개체수 밀도를 충족하기는 쉽지 않다는 것을 파악하였고, 이를 보완하기 위해서는 일정기간 자연생물을 대량 배양 및 채집할 수 있는 시스템 도입이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제9권1호
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• pp.168-178
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• 2006

최근 울진원자력 발전소에 대량의 해파리가 유입되어 냉각용수 공급을 위한 취수구를 막고 발전장애를 일으키는데, 이에 대한 사전 방지 대책 중 하나로 해양생물 대량유입의 감시 및 예보의 필요성이 제기되고 있다. 자체 이동 능력이 약한 보름달 물해파리와 같은 해양생물체에 대해서는 해수유동이 중요한 유입 요소로 작용하며, 울진주변해역에서 표층 해류방향이 북서향일 때에는 대마난류를 타고 올라온 해파리가 발전소 쪽으로 이동하여 피해를 주게 된다. 난류수의 유동방향 탐지를 위해 울진해역 $25km{\times}25km$ 공간범위를 설정하여 NOAA 해수면온도 관측자료를 수집하였다. 통계적 분석을 위해 수온자료는 GIS point 데이터로 만들고 ArcGIS의 geostatistical analyst를 사용하였으며, 수온 point 데이터에 대해 방향성 반베리오그램(directional semivariogram) 계산과 이방성(anisotropy)으로 해수면 난류수 유동방향을 탐지하였다. 이러한 실험적 결과는 발전소 취수구에 해양생물 대량유입을 감시하는 요소기술로 해파리유입 조기경보시스템 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2006년도 추계학술발표회
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• pp.97-104
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• 2006

선박과 항만 터미널에 의한 오염에 대하여 항만 환경의 보호를 위해 강력한 규제지침을 적용해야한다. 불법적인 선박의 밸러스트수 교환으로 발생하고 연안의 항내에 들어와서 교환을 하면 식물과 동물의 외래종 침입하여 먹이 사슬을 파괴하는 원인이 된다. 질소가 풍부한 물의 교환은 미생물의 성장을 촉진시켜 연안에 적조를 유발시킨다. 또한 항만의 나쁜 영향을 미치는 것은 선박과 물동량을 수송하는 트럭에서 다량의 디젤 산화물을 대기로 배출한다. 국제해사기구 (International Maritime Organization: IMO) 에서는 선박에서 발생되는 오염물질 둥에 대한 규제강화를 위하여 최근 새로운 해사환경협약의 채택 및 발효를 강력히 추진하고 있다. 우리나라는 국제해사기구의 A 그룹 이사국으로서의 국제적인 위상과 해양환경 보호를 위하여 현재 발효되고 추진 중에 있는 협약들에 대한 연구와 대처를 효과적으로 하여야 한다. 이 논문은 해양관련 환경규제협약인 대기오염방지협약, 선박의 유해방오도료 사용규제협약, 밸러스트수 배출규제협약, 선박으로부터 오수에 의한 오염방지를 위한 협약 풍의 주요 현안을 파악하고 분석하여 이에 따른 대응책을 제시하고자 한다.