• 환경생물
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• 제33권1호
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• pp.1-6
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• 2015

전세계적으로 2000년대 이후로 남조류에 의한 녹조의 발생이 증가하고 있으며, 이와 관련된 환경 문제가 공중건강을 위협하고 인간 활동을 제한하고 있다. 1970년대 캐나다의 호수를 중심으로 수행된 다년간의 현장 연구를 통하여, 녹조발생의 핵심적인 영양 제한인자로 인이 제시되었고, 인 저감에 대한 수계 관리가 진행되었다. 그러나 2000년대 이후, 대형 담수수계에서 특히 Microcystis에 의한 녹조 현상에서는 인뿐만 아니라 질소가 남조류 녹조 발생에 미치는 영향이 부각되고 있다. 한국의 담수 수계에서도 이와 비슷한 남조류에 의한 위해성 녹조 번성 특징을 갖고 있으므로, 이러한 패러다임의 변화는 국내 담수수계의 영양염류 관리에서 중요한 의미를 갖는다. 최근 국제적인 관련 연구를 통하여, 위해성 남조류 번성을 막기 위해 제안된 방법은 다음과 같다. 1) 질소와 인을 함께 관리하는 전략, 2) 폐수의 수집 및 처리, 3) 호소 유입수의 사전처리, 4) 저니의 준설, 5) 체류시간의 단축, 6) 조류의 효율적 회수법, 7) 조류의 침강 및 응집 등이 제시되고 있다. 추가적으로 남조류의 생태학적 특성에 기반한 지속가능하고 통합적인 담수수계의 녹조 관리기법이 수립되어야 한다. 녹조를 유발하는 남조류는 척결되어야 할 생물체가 아니라, 담수 수계에 필수적인 미생물 구성원이기 때문이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.435-444
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• 2023

새만금 내에서는 종종 식물플랑크톤이 증식하기에 알맞은 환경조건이 생성되며 일시에 식물플랑크톤 대증식이 발생하면서 조류 관리기준을 초과하는 사례가 발생하고 있다. 이를 대비하기 위하여 과학적 예측기법을 토대로, 식물플랑크톤의 종별로 가장 효과적이고 효율적인 녹조발생 억제 방안을 제안하기 위하여 식물플랑크톤 대증식 가능성을 예측하고, 제어할 수 있는 모델을 개발하였다. 즉, 하천에서 유입하는 영양염(DIN, PO4-P)을 정책적으로 조절하고, 갑문운영을 통해 호 내 염분을 제어하는 것이다. 먼저 관측치로부터 인공신경망 알고리즘을 이용해 식물플랑크톤 대증식 가능성을 예측 결과, 모델의 Kappa 수는 0.7889 ~ 1.0000의 범위로, good ~ excellent 수준이었다. 다음으로 Garson 알고리즘을 이용하여 종별로 설명변수의 중요도를 평가하였고, 또한 DIN 및 염분 값의 변화에 따른 식물플랑크톤 대량 증식 확률을 예측하였다. 그 결과, 각 종별로 식물플랑크톤의 대증식을 억제할 수 있는 DIN과 염분 농도를 정량적으로 예측할 수 있었다. 따라서, 향후 새만금과 같은 거대한 인공 호수에서 식물플랑크톤의 대증식을 억제하기 위한 효율적이고 효과적인 대응방안을 마련할 수 있도록 녹조제어모델을 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 환경생물
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• 제38권1호
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• pp.114-126
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• 2020

유해 남조류 Microcystis 종에 의한 녹조현상은 매년 빈번하게 일어나며, 이로 인한 수자원의 질적 변화와 먹는 물확보에 문제가 발생하고 있다. Microcystis 종에 의한 피해를 막고자 개발된 naphthoquinone (NQ) 유도체 물질의 장점 분석을 위해 국내에서 빈번히 사용되는 황토를 이용한 microcosm 실험을 하고자 하였다. 그 결과, NQ 40, NQ 2-0 물질은 선행 연구 결과와 동일하게 유해 남조류 Microcystis 종을 선택적으로 99.9%, 99.6% 제어했으며, 식물플랑크톤 종 다양성을 증진시켰다. 그러나, 황토를 처리한 실험구는 실험 초기 일시적인 조류 제어효과를 보인 후 다시 증가하였으며, 유용 조류를 포함한 모든 식물플랑크톤에게 적용되어 다른 조류의 성장은 이루어지지 않았다. 뿐만 아니라, NQ 물질을 처리한 처리구는 비생물학적, 생물학적요인 모두 영향을 미치지 않았으며, 대조구와 유사한 경향이 관찰되었다. 따라서, 최종적으로 개량된 유해 남조류 제어물질 NQ 2-0은 높은 살조효과, 선택적 제어효과, 저독성, 자연분해에 의한 비잔류성 뿐만 아니라, 편의성 및 경제성까지 갖춘 새로운 살조물질로서 현재까지 개발된 살조물질보다 현장 생태계 적용에 가장 적합한 친환경 녹조제어 물질이라고 판단된다.

• 생태와환경
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• 제47권3호
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• pp.214-218
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• 2014

본 연구노트는 K-water가 고안하여 개발한 녹조수상 콤바인 장치에 대하여 소개하고자 하였다. 녹조제거장치는 본체와 부력재, 이송호퍼, 스크린 컨베이어, 슬러지 제거기 및 수거물질 분리대 등 총 5개 모듈로 구성되어 있다. 그리고 스컴성 녹조현상 이하일 때 녹조제거제를 전처리할 수 있는 살포기가 별도로 장착되어 있다. 전반적으로 본 장치의 모듈 시스템은 매우 간단하다. 2014년 5월부터 7월까지 낙동강 및 대청호 현장에서 테스트 운영한 결과, 1일 처리할 수 있는 수표면적은 $500,000m^2day^{-1}$에 해당하였다. 그리고 장치 적용 전후 처리효율은 90%를 상회하였고, 수처리량은 수질 상태에 따라 차이가 있지만 $500,000m^3day^{-1}$은 가능하였다. 또한 장치의 운영기간은 3월~11월(9개월) 동안으로써 기존 계획보다 연장될 수 있었다. 본 장치 및 기술을 통해 상수원과 공공수역의 녹조현상 및 사회문제로 확대된 파급 영향을 해결하는 데 기여할 수 있는 신기술로서 활용되기를 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.413-413
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• 2019

하천과 호수에서 남조류의 이상 과잉증식 문제(이하 녹조문제)는 담수생태계의 생물다양성을 감소시키며, 음용수의 이취미 원인물질을 발생시켜 물 이용에 장해가 된다. 또한 독소를 생산하는 유해남조류가 대량 증식할 경우에는 가축이나 인간의 건강에 치명적 해를 끼치기도 한다. 그 동안 국내에서 녹조문제는 댐 저수지와 하구호와 같은 정체수역에서 간헐적으로 문제를 일으켰으나, 4대강사업(2010-2011)으로 16개의 보가 설치된 이후 낙동강, 금강, 영산강 등 대하천에서도 광범위하게 발생되고 있어 중요한 사회적 환경적 이슈로 대두되었다. 한편, 대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 녹조현상의 원인에 대해서는 전 지구적 기온상승에 따른 기후변화의 영향이라는 주장과 유역으로부터 영양염류의 과도한 유입, 가뭄에 따른 유량감소, 보 설치에 따른 체류시간 증가 등 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험자료와 데이터마이닝 기법에 근거로 한 보다 과학적이고 객관적인 접근이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2018년 11월까지 2년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하고, 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 랜덤포레스트(Random Forests, RF) 모델과 재귀적 변수 제거 기법(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 결과를 바탕으로 각 보별 남 조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.793-797
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• 2010

물리적 녹조저감 기술인 커튼형 수류차단막은 유입 하천과 저수지 천이부에서 높은 영양염류와 조류를 포함한 표층 수류의 차단 또는 우회를 통해 본류 수역의 녹조발생을 저감하는 대책이다. 본 연구에서는 2009년 5월 회남대교 약 2 km 상류에 시범 설치된 대청호의 수류차단막 효과를 분석하고자 선행연구에서 보정한 2차원 횡방향 평균 수리 및 수질 모델을 최근의 수문사상인 2009년 6~8월까지 적용하여 검보정하고 수치모의를 실시하였다. 저수지 수위와 실측수위를 비교한 결과, 7월 중순 유입량 증가에 따른 수위 상승을 잘 반영하였고, 결정계수값($R^2$)이 0.997로 나타나 모델은 저수지 물수지 계산에 있어서 높은 신뢰도를 보였다. 댐앞과 회남수역에서 수심별 수온예측 오차는 AME 0.258~$1.584^{\circ}C$, RMSE 0.393~$2.548^{\circ}C$의 범위로 실측값을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 회남, 댐, 추동, 문의 수역의 표층에서 $PO_4$-P 및 Chl-a 농도에 대한 모의값과 실측값의 시계열 비교 결과, 모델은 저수지내 각 측정지점에서 실측값의 시계열 변화를 잘 모의하였고, 회남수역에서 7월 중순 홍수 유입에 따라 증가하였다. 특히, $PO_4$-P 농도가 0.06 mg/L까지 증가하는 것으로 나타났다. 이는 홍수기에 높은 영양염류를 포함한 탁수가 수류차단막 하단을 통과하여 수리학적 도수현상(Hydraulic jump)을 일으킨 것이 원인이라 판단된다. 수류차단막 설치에 따라 회남수역의 표층에서 Chl-a 농도의 저감 효과가 두드러졌으나, 댐, 추동 및 문의수역에서의 제어 효과는 미미하였다. 이와 같이 회남수역에서 효과가 큰 이유는 2009년 수문사상의 영향과 저수지 지형특성상 유입수의 영향을 직접받기 때문으로 판단된다. 또한, 회남수역에서 수류차단막 설치에 따른 T-N 및 T-P 평균 저감 효율(수류차단막이 설치되지 않은 경우에 대한 설치 후 농도 저감 비)은 각각 10.8% 및 19.1%이었으며, 평균 저감농도는 모의값을 기준으로 각각 1.637 mg/L에서 1.461 mg/L 및 0.047 mg/L에서 0.038 mg/L로 나타났다. DIN 및 $PO_4$-P 평균 저감 효율은 각각 6.4% 및 24.6%이었고, Chl-a 평균 저감 효율은 25.5%이었으며, 평균 저감농도는 모의값을 기준으로 0.025 mg/L에서 0.018 mg/L로 나타났다. 모의결과를 종합해 볼 때, 대청호에 시범 설치된 조류제어용 수류차단막은 2009년의 수문사상에서 회남수역의 녹조발생 저감에 기여한 것으로 판단된다. 또한 대청호에서 유사한 수문사상을 보인 2006년(62일간)에 비해 2009년(28일간)에 조류주의보 발령 일수가 대폭 줄었다는 사실도 차단막의 효과를 간접적으로 확인해 준다.

• 환경영향평가
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• 제32권5호
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• pp.291-304
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• 2023

녹조로 널리 알려진 남조류 과다증식은 심미적 불쾌감뿐만 아니라 독성물질을 생성하기 때문에 댐 수질 관리에 있어 큰 문제가 되고 있다. 녹조 발생을 억제하기 위하여 호소 유역으로부터 유입되는 비점오염물질 특히, 영양염류 저감이 필요하다. 본 연구에서는 친환경적 방법으로 알려진 인공습지의 장기간 운영 결과를 분석하여 비점오염물질 제어 수단으로서 인공습지의 적용 가능성 및 공정운영 관련 기초자료를 구축하기 위하여, 2014~2020년 동안 대청호 유역에 위치한 안내천 인공습지의 오염물질 처리효율을 분석하였다. 분석 결과, BOD 14.3%, COD 17.9%, SS 50.0%, T-N 19.0%, T-P 35.4%로 인공습지가 오염 물질 제거에 효과적임을 확인하였다. 계절별 처리효율은 오염물질별로 다른 경향을 보였는데, 주로 미생물의 반응에 의해 제거되는 BOD, COD, T-N은 겨울철에 비해 봄~가을에 높은 처리효율을 나타내었다. 그러나 수생식물에 의해 주로 제거되는 T-P는 처리효율에 있어 겨울에도 안정적인 처리효율을 나타내 호소 유입부하를 저감하는 데 효과적임을 확인하였다. 오염부하에 따른 제거율은 모든 오염물질이 유입수의 중간농도 및 고농도 구간에서 유출수 농도가 통계적으로 유의하게 감소한 것으로 나타났다. 이는 초기 강우와 같은 고부하 조건에서도 인공습지가 호소로 유입되는 비점오염물질을 안정적으로 제거해 호소의 부영양화를 억제하는 데 효과적으로 활용될 수 있음을 보여준다. 다만, 습지는 자연정화에 기반한 시설로 인위적인 공정 제어가 어렵기 때문에 향후 유역별 특성에 따라 다양한 운영사례 연구가 정립된다면 우리나라 호소의 녹조 문제 해결을 위해 유용한 방법이 될 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제47권6호
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• pp.709-720
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• 2019

지구온난화와 이상기후의 발생으로 매년 하절기 취수원 및 하천의 녹조발생 빈도 및 규모와 이를 처리하기 위한 비용이 증대되고 있는 실정이다. 국내의 경우 녹조발생 현장에 황토의 살포와 정수 및 하수처리장은 Alum과 PAC와 같은 알루미늄 계열의 응집제를 첨가하여 수중의 영양염류를 제어하고 있다. 그러나 응집제의 과다투입은 사람에게 중추신경계의 병을 유발할 수 있으며, 2차적으로 동 식물의 고사 등과 같은 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 천연재료로 병충해 피해를 입은 목재를 재이용하여 친환경 양전하성 반탄화목분과 응집제를 개발하였으며, 개발된 응집제를 이용한 오염수의 처리시 TOC와 $NH_3-N$, pH, 생태독성을 분석하여 개발한 응집제의 효과와 수생태계에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 응집제의 수생태계에 미치는 영향을 평가하기 위해 녹조 오염수를 채수하였으며, TOC의 경우 1%와 5% 반탄화목분 C-PAM의 처리조건에서 86-92%로 높은 제거율을 나타냈다. $NH_3-N$의 경우 53% 제거효율을 나타냈으며, 수소이온농도의 경우 녹조가 발생된 오염수의 평균 pH 7.9였으며, 처리수의 수소이온농도는 pH 6.5-7.7사이로 수질환경기준에 적합한 것으로 나타났다. 또한, 생태독성실험 결과 모든 실험결과에서 물벼룩이 사멸하지 않고 생존함으로써 녹조수와 처리수 모두 독성의 영향이 없는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발한 양전하성 표면개질처리 반탄화목분의 수생태계에 미치는 영향평가를 위해 TOC, $NH_3-N$, pH, Chlorophyll-a, 생태독성을 분석한 결과 천연자원을 활용한 조류제거가 가능할 것으로 판단된다.

• 환경생물
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• 제42권1호
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• pp.127-134
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• 2024

2022년 11월 전남 해남 송지해변에서 녹조류의 대량발생이 일어났다. 해변에서는 악취가 발생하였고, 녹조류가 녹색의 두꺼운 매트처럼 해변을 넓게 덮고 있었다. 종동정 결과는 범세계분포종인 녹조류 참깃털말로 나타났다. 참깃털말의 대량발생이 일어난 송지해변과 인근 지역의 해수 중 영양염 농도를 비교한 결과, 용존무기질소와 용존무기인 농도는 각각 1.067 및 0.461 mg L^-1로 남서해안 평균 영양염에 비해 6배 및 19배 높게 나타났다. 이 연구에서는 국내에서 처음으로 나타난 참깃털말의 대량발생 양상에 대하여 보고하였으며, 이는 해수 중 영양염 농도와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 따라서 참깃털말 등의 녹조류 대량발생을 제어하기 위해서는 연안으로 유입되는 육상의 영양염 농도에 대한 관리가 필요할 것으로 사료된다.

• 환경영향평가
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• 제25권4호
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• pp.248-260
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• 2016

본 연구의 목적은 대청호의 녹조발생 저감을 위해 우심지역인 추소수역과 그 상류 소옥천 유역에서의 다양한 수질개선 대책들을 제시하고, 대책 시행 시 저수지 수질개선 효과를 평가하는데 있다. 대책별 모의 시나리오는 유역대책과 저수지 내 대책으로 분류하였으며, 시나리오별 녹조저감 효과는 2차원 수리 수질모델을 적용하여 모의하였다. 유역 대책은 점오염원, 비점오염원, 복합 대책으로 시나리오를 구성하였으며, 호내 대책은 추소수역의 퇴적물 처리 및 소옥천 유입수의 인 처리시설 설치를 고려하였다. 연구결과, 개별 대책의 녹조저감 효과는 수문상황에 따라 다르게 나타났으며, 강우가 많은 해에는 비점오염 부하량이 증가하여 비점오염원 저감대책(NPS1~NPS4)이 효과적인 것으로 평가되었으며, 강우가 적은 해에는 평상시 호 내로 유입하는 인의 유입부하를 저감하는 화학적 인처리시설 설치(LS2)가 효과적인 것으로 평가되었다. 특히, 유역에서 발생되는 축산 분뇨를 전량 수거 처리하고 농경지에는 표준시비량만을 적용한 방안(NPS1)이 수질개선에 가장 효과적인 것으로 나타났다.