• 한국해양학회지:바다
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• 제28권3호
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• pp.95-120
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• 2023

메탄은 아주 중요한 온실기체로, 최근 20년간 같은 양의 이산화탄소에 비해 약 85배 높은 온실효과를 갖고 있다. 천연가스 사용 증가와 온난화에 따른 빙권의 해동으로 대기 중 메탄 농도는 빠르게 상승하고 있다. 또한, 현재 진행 중인 해수 온도 상승으로 가스-하이드레이트(얼음-기체 복합체) 붕괴가 전 지구적으로 발생할 것으로 예상되고, 궁극적으로 막대한 양의 메탄이 해수 및 대기로 누출될 것으로 예상된다. 또한, 연안 해양 저산소층 또한 온실기체 생성 대기로 유출시킬 수 있다. 특히, 현재 진행 중인 지구 온난화와 연안 해역 부영양화로 인해, 해저 저산소층은 전 세계적으로 그 크기와 기간이 급격히 늘어나고 있다. 이러한 해저 저산소층은, 산화-환원 대를 퇴적 표층 얕은 지역 또는 해수 내로 이동시켜, 메탄의 대기 용출을 용이하게 하고 궁국적으로 지구 온난화를 가중시킬 수 있다. 하지만, 해저 저산소층과 메탄 발생을 포함한, 메탄 연구는 한국뿐만 아니라, 전 세계적으로 아주 미미한 수준이다. 따라서, 이 리뷰논문은 자연환경 내 메탄의 복잡한 상호작용 이해를 통해, 연안 해저 저산소층 발달과 메탄의 관계를 파악, 나아가 한국 내 메탄 연구 활성화에 기여하는데 목적이 있다.

• 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.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.157-164
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• 2023

하굿둑은 내륙의 염분 침투를 방지하고 공급 용수를 확보하기 위해 설치되어 홍수기를 제외하고 닫힌 상태로 운용되고 있다. 그러나, 수문은 부영양화와 같은 수질 문제를 발생시켜 수질 개선과 용수 공급의 목적을 이루기 위해 수문 운영에 따른 염분 침투영향 파악이 필수적이다. 지하수는 지표하 조건과 느린 흐름 특성으로 인해 수치 모형을 통한 분석이 주로 수행된다. 본 연구에 이용된 OpenGeosys는 열-수리-역학-화학 현상을 모의할 수 있는 오픈소스 모형이다. 모의는 하굿둑이 없는 자연흐름 조건, 3~9월의 농번기를 고려하여 수문이 운영된 조건을 반영하여 수행되었다. 모형은 해석해와 검증하여 3.7%의 오차를 획득함으로써 염분 침투 가능성을 평가하였고, 모의 결과, 농번기를 고려한 수문 운영 조건의 염분침투 길이는 자연흐름 조건보다 46% 감소하여 약 74.36 m로 파악되었다. 본 모의의 결과는 지하수 관련 정책 수립 및 지하수 이용자의 지하수 이용 결정에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 환경생물
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• 제41권4호
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• pp.370-385
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• 2023

수자원의 부영양화와 인위적인 수변환경 조성 및 기후 변화의 영향으로 인한 유해 남세균의 대발생의 빈도와 강도가 증가하고 있다. 유해 남세균은 시아노톡신 (Cyanotoxins)을 배출하여 수자원의 안전뿐 아니라 생태계에 악영향을 주기 때문에 국제적인 환경문제로 관심을 받고 있다. 특히, 독성이 강한 마이크로시스틴(microcystins, MCs)의 제거를 위한 연구가 가장 활발히 연구되어 왔으며 이를 위한 다양한 수처리 방법이 제안되고 있다. 본 논문에서는 기존에 보고된 마이크로시스틴 제거를 위한 기술 중 경제적, 효율적인 방안으로 평가받고 있는 흡착기술(adsorption)에 대하여 주안점을 두고 조사하였다. 활성탄(activated carbons)은 마이크로시스틴 제거를 위한 흡착소재로 가장 광범위하게 활용되고 있으며 우수한 마이크로시스틴 흡착성능이 보고되고 있다. 바이오차(biochar), 생체흡착소재(biosorbents)와 같은 활성탄을 대체하는 흡착소재의 활용 연구도 진행되고 있으나 활성탄에 비하여 그 효과가 미흡한 실정이다. 이러한 마이크로시스틴 흡착에는 흡착소재의 특성(기공 특성과 표면화학적 특성)과 환경인자(용액의 pH, 온도, 자연 유기물 및 이온성 물질)가 영향을 미치는 것으로 보고되고 있으며 이에 대한 고찰을 진행하였다. 또한, 보다 효과적인 제어를 위하여 용존 마이크로시스틴의 제거뿐 아니라 유해 남세균의 직접적인 제거를 위한 흡착기술의 활용 가능성도 확인하였다. 하지만, 마이크로시스틴의 제거를 위한 실질적인 흡착소재의 활용을 위해서는 실제 환경조건에서 적용과 환경적, 경제적인 관점에서의 최적화 연구가 필요하다고 판단된다. 본 논문은 체계적인 자료 조사 및 분석을 통하여 향후 마이크로시스틴의 제거를 위한 효과적인 흡착소재 및 적용방법의 개발 및 선별에 관한 통찰을 제시할 수 있을 것이다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.236-241
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• 2023

우리나라에서도 하천, 호소 및 하구에서의 수질 문제가 심각하게 대두되고 있다. 담수호 및 하천 유역의 부영양화를 극복하기 위해서는 수질의 체계적인 관리가 필요하며 담수호 및 유역의 수질관리를 위해서는 유역에 적합한 수문 모델과 하천 및 호소 등 수질 모델을 적용하여 이러한 모델의 예측 결과를 바탕으로 수질오염 개선 대책을 제시하여야 한다. 유역에서의 적절한 수질오염 개선 대책을 적용하기 위해서는 정확한 오염원의 파악과 오염부하량을 예측하고 제시해야 한다. GIS를 기반으로 오염원 데이터베이스와 수문 및 수질 예측 모델의 연계가 공간상의 위치를 기반으로 통합적으로 이루어짐으로써 수질 모델링 과정을 종합적으로 포함하여 유역 수질을 개선할 수 있는 체계적 지원이 가능할 것이다. 본 논문에서는 담수호 및 하천 유역에서 수질오염을 정확하게 예측하기 위해서 GIS 기반의 공간정보를 활용하여 수질 모델 시스템을 구축하여 향후 담수호 유역의 종합적인 수질관리 방법을 제시하고 수질 모델링을 통해 오염원의 체계적인 관리와 자동화된 공간정보를 활용하여 수문 및 수질 모델을 용이하고 효율적으로 운용하고자 본 연구를 수행하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권7호
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• pp.461-470
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• 2024

본 연구는 다양한 인간의 활동으로 인해 공공수역에 영양물질이 유입됨에 따라 발생하는 부영양화를 초기에 대응하기 위해 T-P (Total Phosphorus) 예측을 진행하였다. 기존의 T-P 모니터링 시스템은 인력 및 시간이 많이 소요되는 단점이 존재해 직독식 센서를 활용한 측정이 국내외를 막론하고 많이 시도되고 있는 추세이다. 따라서 직독식 센서를 통해 얻을 수 있는 수질항목을 활용하여 T-P 예측을 진행하였으며, 두 단계로 나누어 진행하였다. T-P 예측에 있어 Turbidity (Tur)의 중요성에 대해 살펴보았으며, 자동수질분석기 분석항목을 추가한 분석을 통해 직독식 센서 측정 항목만으로 T-P 예측이 가능한지 살펴보았다. 본 연구의 연구 대상 지점인 낙동강 유역 내 T-P 현황을 살펴본 결과, T-P 농도가 상류 지역 대비 중·하류 지역에 높게 나타났다. Pearson 상관분석을 통해 지점별로 T-P와 상관성이 높은 수질항목을 파악하였으며, 이를 활용하여 다중선형회귀분석을 진행하여 T-P를 예측하였다. Tur의 유무에 따른 분석을 진행하였으며, 자동수질분석기 분석항목이 포함된 분석을 통해 직독식 센서 측정 항목과의 성능을 비교하였다. 결과적으로 Tur 활용의 중요성을 확인하였으며, 이는 부영양화 개선 대책 수립을 위한 보조 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제41권3호
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• pp.348-359
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• 2008

본 연구에서는 대청호 상류에 위치한 용담댐의 건설에 따른 대청호의 수문학적 영향 및 이화학적, 생태학적 기능변화에 대한 특성을 규명하고, 영양염류(TN, TP), 엽록소-a 및 투명도의 부양양화 변수의 시공간적(계절별, 연별, 상하류 간) 역동성을 분석하였다. 용담댐 건설 이전(BDC; 1995$\sim$2000년)과 이후(ADC; 2001$\sim$2006년)의 수문학적 자료를 통해 대청호의 유입량과 저수량의 변화를 살펴 본 결과, 대청호의 BDC에는 강수량과 유입량의 높은 상관관계를 볼 수 있었으나, ADC에는 보다 낮은 상관관계를 확인하였다(BDC; r=0.964, p=0.002, ADC; r=0.857, p=0.029). 이는 용담댐의 건설이 대청호의 유입량과 저수위 등에 영향을 주고 있다고 사료된다. 용담댐 건설로 인하여 가장 큰 변화는 상류로부터의 유입량 감소에 따른 대청호의 TN 및 TP 농도는 전 지점에서 감소하였으나 호수 내 수체류 시간의 증가로 CHL의 양이 상대적으로 증가하는 경향을 보였다. BDC의 CHL과 TP의 상관관계는 ADC 이후에 증가하는 양상으로 분석되었는데(BDC; r=0.249, p=0.000, ADC; r=0.412, p=0.000), 이는 상대적으로 감소한 TP의 양에 대해 높은 반응성을 가지게 된 것으로 사료된다. CHL : TP ratio의 변화는 ADC에 오면서 증가하는 것을 보여 CHL과 TP의 관계가 댐건설 이후에 변화하였음을 보여주고 있다. 호수 내의 공간적 변이를 볼 때 유수대(Riverine zone, RZ)에서의 수질 변수 변화폭은 전이대(Transition zone, TZ)나 정수대(Lacustrine zone, LZ)에 비해 높은 것으로 나타났는데, 이는 인공호의 상류부에 위치하며, 빠른 유속, 짧은 체류시간, 많은 영양염류 유입의 특성을 보이는 호수의 유수대(RZ)에서 영양염류, 광조건 및 CHL-TP의 함수관계에 대한 기능적인 변화가 있었음을 시사한다.

• 한국환경농학회지
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• 제22권1호
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• pp.41-46
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• 2003

Consoli가 설명한 것처럼 전과정평가의 개념 및 일반적인 정의에 따르면, 전과정평가는 농업생산에 관련된 환경영향을 평가하는데 부합하는 방법이라고 생각되며, 특별히 전과정평가방법인 Eco-indicator 95는 농업 체재에 대한 환경영향을 분석하는데 적절한 기법인 것으로 입정되었다. Eco-indicator 95 method를 이용하여 지구온난화 및 수계부영양화와 관련된 시비체계에 따른 벼 재배에 대해 비교할만한 분석체계를 이루었다. 그렇지만 본 연구에서 전과정평가 항목에 기록된 모든 관련 정보가 환경 영향에 고려되지 않았기 때문에 Eco-indicator 95 method를 농업생산 체계에 적용할 때 몇 가지 난제에 부닥친다. Eco-indicator 95 method에 토양 및 자원의 이용과 같은 몇 몇 중요한 환경적인 문제가 포함되지 않았으며, 이 방법의 다른 문제는 환경 평가를 위하여 현장 정밀연구가 수행되지 않았다는 것이다. 그렇지만 본 연구에서 얻어진 생태지표 지수를 이용하여 벼 재배에 따른 시비방법 간의 차이점을 나타내기에 충분하다고 여겨지며, 가장 높은 생태지표 지수를 나타낸 화학비료를 시용한 구에서 가장 큰 환경영향이 관측되었고, 이러한 차이점은 주로 화학비료 투입에 의한 토양중의 높은 인산 함량의 축적 때문인 것으로 여겨진다. 분석한 시비체재는 특별히 지구온난화 보다는 수계의 부영양화의 환경적인 문제에 기여되는 것으로 나타났으므로 질소 시용비율 및 시용기술 이외에 액비 시용에 따른 양분 용탈이 수계 환경에 명확히 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제34권1호통권93호
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• pp.30-44
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• 2001

수자원관리에 중요한 육수학적 정보를 제공하기 위해 1993년 6월에서 1994년 5월까지 주암호에 대하여 월간 조사를 실시하였다. 표층의 투명도, 엽록소 a, 총질소, 총 인농도 및 일차생산력은 조사기간 각각 1.7${\sim}$4.5 m, 0.9${\sim}$12.5 mgChl/m$^{3}$, 0.53${\sim}$1.48 mgN/l, 6${\sim}$29 mgP/m$^{3}$, 304${\sim}$2,549mgCm$^{-2}$day$^{-1}$로 이들의 하계 평균농도로 산정한 주암호의 영양상태는 중영양호로 해당된다. 유역으로부터의 인 유입은 집중호우시에 다량 유입되기 때문에 총인 농도도 하계에 높고 동계에 낮다. 주암호의 연간 수면적당 인부하량은 0.94gPm$^{-2}$yr$^{-1}$로 부영양화 임계부하량(1.0gPm$^{-2}$yr$^{-1}$)에 거의 근접하고 있다. 주암호에서 식물플랑크톤에 대한 제한영양소 조사결과 인과 질소가 동시에 성장을 제한하는 요소로 나타났다. 식물플랑크톤군집의 계절별 천이양상은 온대호수의 일반적 경향과 같이 동계에 춘계에는 규조류(Asterionella formosa, Aulacoseira granulata var. angustissima)가 우점하였고, 하계에는 남조류(Microcystis aeruginosa, M. sp., M. viridis)가 우점하였다. 동물플랑크톤은 요각류 유생이 연중 우점하였고 8월에는 요각류 유생 이외에 지각류인 Bosminopsis longirostris가 각각 우점하였다. 조사기간 주암호 퇴적물의 조사 정점별 유기탄소 및 인, 질소의 평균 함량은 각각 9.5${\sim}$14.0 mgC/g, 1.0${\sim}$1.82mgP/g, 0.51${\sim}$0.65mgN/g의 분포를 보여주었다. 주암호 유역으로부터의 유기물 유입량은 1,222 tonC/yr이며 식물플랑크톤의 일차생산에 의한 자체생성유기물량은 6,718 ton/yr으로 전체 유기물부하량중 자체생성 유기물 비율이 대부분을 차지했다. 주암호의 부영양화를 방지하기 위해 앞으로의 유역관리는 점오염원의 관리와 더불어 비료사용량의 축소, 축산분뇨의 적절한 처리, 토양유실방지등 유역의 비점오염원에 대한 관리에 더욱 집중해야 할 것으로 보인다.

• 생태와환경
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• 제37권1호통권106호
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• pp.78-86
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• 2004

본 연구는 한강하류의 부영양화에 미치는 환경요인과 chlorophyll-a의 상관성을 파악하기 위하여 2001년 2월 24일부터 2002년 2월 9일까지 격주로 시료를 분석하였다. 수온은 $0.5^{\circ}C$에서 $26.4^{\circ}C$로 전형적인 온대성 기후를 나타내었고, pH는 약산성에서 약알칼리성을 보였다. TN과 TP의 농도 범위는 각각 1.68${\sim}$20.96 mg $L^{-1}$, 0.02${\sim}$1.17 mg $L^{-1}$이었고, TN/TP 비는 22.46로 상대적으로 높은 질소원을 보였다. Chlorophyll-a 는 2.3${\sim}$136.3 ${\mu}g\;L^{-1}$로 계절별 변이가 컸으며, 이를 물리 ${\cdot}$ 화학적 환경요인과 상관분석을 한 결과, 정의 상관계수를 나타내는 요인은 BOD. COD. pH. $NH_4\;^+$-N, TP. TN. 전기전도, $PO_4\;^{3-}$-P등의 순서였고, 부의 상관관계는 $NO_3\;^-$-N으로 나타났다. 한편 환경요인의 요인분석 결과, 제1요인은 "영양염류 요인"으로 전기전도도, BOD, COD, 부유물질, TN, TP, $NH_4\;^+$-N, $PO_4\;^{3-}$-P로 구분되었고, 제2요인은 "기후변동의 요인"으로 수온과 DO로 나타났으며, 제3요인은 "식물플랑크톤의 물질대사요인"으로 pH와 $NO_3\;^-$-N으로 나타났다. 요인분석의 3가지 요인 중에서 제1요인이 43.08%로 제2요인과 제3요인이 각각 18.84%와 14.28%로 한강하류수역의 수질 특성은 영양염류인자에 따른 영향이 크다고 판단된다. Chlorophyll-a의 농도와 환경요인의 상관관계를 바탕으로 단계적 회귀분석 후 표준화한 결과, 결정계수 (Ra)가 0.32로 전기전도도, $PO_4\;^{3-}$-P, $NO_3\;^-$-N,$NH_4\;^+$-N이 chlorophyll-a의 변화에 크게 작용하는 것으로 파악되었다.