• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2127-2131
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• 2008

본 연구는 자연생태하에서 지속가능한 태양에너지와 생태계작용에 의한 수질개선기법을 개발하기 위하여 생태연못을 설치하여 수질부하가 발생함에 따라 생태연못에 에너지를 순환시켜 생태적 수질정화 기능을 강화하는데 목적을 두었다. 본 연구에서 생태연못(Eco-Pond) 시스템의 수질개선 원리는 수중(유입수)의 침전, 유기산 생성, 메탄 발효, 호기성 산화, 광합성 산소배출 및 병원균 제거 등을 촉진시키기 위한 목적으로 축산농가 및 마을단위의 축산 및 생활하수 유입부에서 생태연못을 두어 수질을 개선하는 공법 즉, 산화조(Oxidation Pond)에 SolaBee 시스템을 결합한 모델을 제안하였다. 에너지 순환장치를 이용한 수질개선 방안으로는 태양열 연못 내에 물순환장치를 만들어 수체를 효율적으로 순환시키고 공기를 혼합시켜 부영양화가 진행되는 연못이 수질을 자연친화적으로 개선시키도록 하였다. 따라서 연구결과 태양에너지는 다른 자연에너지(풍력 등)에 비해서 에너지 밀도는 낮지만 지역의존성이 적고 그 양이 방대하여 21세기 중요한 에너지원으로 사용가능성을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 에너지 순환구조를 가진 생태연못 시스템은 우리나라 중소규모의 농촌 및 축산농가에 보급 될 수 있는 수질개선 시스템이다.

• 한국환경농학회지
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• 제19권2호
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• pp.171-176
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• 2000

조건성연못의 메탄발효 환경조건은 용존산소가 없고, 혐기성 및 중성 pH가 유지되어야 하며, 온도변화가 적어야 한다. 분석결과 실험 조건성연못의 바닥은 이러한 조건들을 충족시키고 있어 설계인자가 비교적 적절하다고 본다. 조건성연못의 수심이 2.4m일 경우도 강한 바람이 불면 상충의 용존산소가 바닥으로 이동하여 연못바닥의 메탄발효를 일시적으로 저하시키는 현상이 있을 수 있다. 용존산소의 바닥침투를 완화하기 위해 수심을 깊게 설계할 수 있으나 수심이 깊어지면 연못바닥의 수온이 낮아져 메탄발효의 효율이 저하된다. 실험결과 조건성연못의 수심은 2.4m 정도가 적합하다고 본다. 최근에는 용존산소의 연못바닥 침투를 차단하기 위해 연못바닥에 Pit를 설치하는 방법이 연구되고 있으나 시설비용이 추가되는 단점이 있다. 실험 조건성연못의 슬러지층의 온도가 $16^{\circ}C$ 이상에서 메탄발효가 원활히 일어나고 있다. 기존 조건성연못의 메탄발효 연구에 의하면 연못바닥 슬러지충의 온도가 $19^{\circ}C$에서 슬러지 분해량과 침전량이 같아진다고 보고되고 있다. 실험 조건성연못에서는 $19^{\circ}C$보다 $3^{\circ}C$ 낮은 온도에서도 메탄발효가 원활히 일어나고 있다. 실험 조건성연못의 바닥온도 분석결과 메탄발효가 거의 정지되는 $14^{\circ}C$이하가 되는 기간이 약 7 개월이 되어, 매년 어느 정도의 슬러지는 바닥에 쌓이게 된다. 1997년 1월부터 9월까지 9개월 동안 연못바닥에 형성된 슬러지 깊이가 1.3cm였다. 따라서 연간 약 1.7cm가 쌓일 것으로 예측된다. 실험 조건성연못처럼 연못의 수심을 2.4m로 유지하고, 연못바닥에 슬러지 퇴적을 위해 여분의 0.3m 깊이를 두어 15 - 20년에 한번 슬러지를 제거할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다고 사료된다. 메탄발생이 왕성한 기간에 연못상충에서 포집한 가스의 83%가 메탄으로 구성되어 있어 축산폐수를 처리하면서 메탄가스를 회수하여 연료로 사용하는 것이 가능하다. Parker(1979)의 연구에 의하면 슬러지층이 형성되지 않은 연못이 슬러지층이 형성된 연못의 BOD제거수준에 이르는데는 약 1년이 소요된다.$^{24)}$ 메탄박테리아 활동이 슬러지층의 표면에서 훨씬 높기 때문이다. 본 연구는 조건성연못의 초기 메탄발효를 분석한 것으로 조건성연못이 생태적으로 적용하면 초기단계보다 메탄발효의 효율이 증가할 것으로 예측된다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2004년도 대한지구물리학회.한국지구물리탐사학회 공동학술대회 초록집
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• pp.132-138
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• 2004

탄성파 탐사는 인공지진파를 이용하여 지표면 하부의 물성을 알아내는 지구물리탐사로서 20 세기 초부터 석유탐사와 공학적 지반조사에 가장 널리 사용되었다. 굴절법 탄성파 탐사는 지층의 탄성파 속도를 알아내는 방법으로서 최근에는 석조문화재 등의 지반특성 조사에서 사용된 예가 있다. 이번 연구에서는 공주 공산성의 쌍수정 광장에 위치하는 공산성 원형연못 주변의 지반에 대하여 굴절법 탐사를 실시하였다. 쌍수정 광장은 기존의 발굴조사를 통하여 백제 추정왕궁지가 위치한 곳으로 알려졌으며, 광장 남쪽에 원형연못(상면직경 7.3 m, 바닥직경 4.78 m, 높이 3 m)도 발굴되었다. 원형연못 주변에 5개 탄성파 측선을 설치하였고, 해머 타격점과 수신기의 배열을 3가지 다른 방식을 적용하여 24 m, 31 m, 48 m 측선깊이의 굴절법 자료를 얻었다. 대체로 공산성 원형연못 주변의 지반은 3개 층으로 구성되어 있다. 각 층의 겉보기 속도는 약 261${\~}$391 m/s, 약 591${\~}$992 m/s, 약 1950${\~}$3230 m/s이며, 첫 번째와 두 번째 층의 두께는 각각 약 2${\~}$2.4 m 와 4.6${\~}$8.6 m이다. 일반적으로 최하부 층의 속도는 기반암, 상부층들의 속도는 풍화토에 대응한다. 그러나 두 번째 층의 주시곡선 형태와 속도범위는 국내 석탑 문화재 하부의 것과 유사한 것으로 보아 공산성 연못주변은 인공적인 기초지반의 가능성을 제기하며, 그렇다면 공산성 원형연못은 파내려 간 것보다는 쌓아 올렸을 것이다.

• 상하수도학회지
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• 제9권2호
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• pp.108-117
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• 1995

연못시스템의 처리정도는 기후조건(氣候條件)과 아주 밀접한 관계가 있다. 기존시스템이 없는 경우 비슷한 기후권의 사례지역을 반드시 비교분석하게 된다. 미국 온대권에 위치한 Corinne과 Eudora 시스템의 기온과 태양복사량을 김포지역과 비교한 결과 아주 유사함이 규명되었다. 특히 태양복사열의 경우, 여름철에 김포지역이 두 시스템보다 조류성장에 유리한 조건이다. 국내 중부지방에 Corinne과 Eudora 시스템과 비슷한 연못시스템을 설치운영(設置運營)하는 데는 문제점이 없음을 알 수 있다. 남부지방은 연중기온이 김포지역보다 높으므로 연못시스템의 이용이 김포지역보다 유리하다. 미국에서는 연못시스템이 2차처리시설(次處理施設)로 합법화되어 있으며, 2차처리 수질기준(水質基準)을 충족시키고 있다. Corinne과 Eudora 연못시스템의 처리수준을 분석한 결과 처리수의 $BOD_5$ 가 30mg/l 이하로 처리되고 있으나, SS 농도가 30mg/l 보다 다소 높은 경우가 있다. Eudora시스템에서 4월에 일어나는 연못하수의 회전기간(回轉期間)을 제외하고는 연못시스템에 적용하는 처리수의 SS기준인 70-100mg/l 이내로 처리되고 있다. 우리나라 중부지방에 Corinne과 Eudora 시스템과 유사한 연못처리시스템을 설치(設置)하면 2차 처리수준으로 하수를 처리할 수 있을 것으로 판단된다. 연못시스템은 양어, 작물생산, 레크레이션이용과 결합시킬 수 있어, 국내의 경우 농촌소도시 지역, 도시경계 생산녹지지역, 내륙 및 하구의 저습지(wetland)에서 소형뿐아니라 대형 시스템으로 활용이 가능하다.

• 한국환경농학회지
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• 제19권4호
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• pp.339-344
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• 2000

축산폐수를 처리하는 연못시스템의 1차연못 처리수(평균 $BOD_5\;49.1mg{\cdot}L^{-1}$, $T-N\;48.6\;mg{\cdot}L^{-1}$)를 1주에 2 - 3회 실험양어지에 공급하여 잉어의 성장을 조사하였다. 처리수 공급유량과 실험양어지의 유량이 1:4가 유지되도록 공급하였으며, 실험양어지의 평균 $BOD_5$는 $15\;-\;20\;mg{\cdot}L^{-1}$였다. 양어지에 수용한 잉어의 평균 체중은 8월에 204.2 g에서 9월과 10월에 210.4 g와 219.3 g로 각각 늘었으며 60일간 사육에서 생잔율이 82%였다. 운반 및 조사시 잉어에 주는 스트레스를 감안하면 양어지의 수질과 환경은 잉어 성장에 나쁘지 않았다고 여겨진다. 8월부터 10월 사이의 다소 낮은 성장률은 양어지의 물을 빼내고 잉어를 잡아 체중과 체장을 측정하는 과정이 잉어에 스트레스를 준데 원인이 있다고 사료된다. 월동 후인 이듬해 4월에 잉어의 평균 체중은 205.3g로 감소하였으며 전년도 10월과 비교하여 생잔율은 83%였다. 일반적으로 잉어는 월동 후에 체중이 약 10 - 20% 감소하는 경향이 있다. 양어지 실험결과 양어지의 평균 $BOD_5$가 $15\;-\;20\;mg{\cdot}L^{-1}$로 유지되면 용존산소결핍으로 잉어가 일시에 죽는 현상은 일어나지 않음을 알 수 있었다. 평균 $BOD_5$와 T-N이 각각 27.9, $30.8\;mg{\cdot}L^{-1}$인 2차연못에 체중 약 100g 정도의 잉어 10마리를 8월에 넣어 보았으나 1주일 이내에 모두 죽었다. 새벽 무렵의 급격한 용존산소결핍 현상에 원인이 있다고 사료된다. 연못시스템의 3차연못에 잉어를 직접 털어 성장을 분석하였다. 3차연못의 평균 $BOD_5$와 T-N은 각각 $19.8\;mg{\cdot}L^{-1}$, $21.0\;mg{\cdot}L^{-1}$였다. 3차연못은 2차연못에서 발생한 조류(algae)가 죽어 연못바닥으로 침전되는 마무리연못(maturation pond)으로 연못전체가 호기성을 유지하고 있었다. 3차연못에 8월에 넣은 잉어의 평균체중은 107.5g였으며 2개월 후에 165.2g으로 증가하였다. 사육 1년 후의 평균체중은 478.2g으로 약 3배 증가했으며, 1년 후의 잉어 생잔율도 86%로 높게 나타났다. 월동을 했다는 것을 고려한다면 매우 좋은 성장이다. 생잔율이 높게 나타난 원인은 측정 횟수가 적어 측정에 따른 스트레스가 적었다는 점과 3차연못의 환경조건 (수질, 먹이 등)이 잉어사육에 적합했다고 사료된다. 사료공급 없이 하${\cdot}$폐수를 재활용하는 세계 여러나라의 잉어 생산량은 약 $18\;-\;l37g{\cdot}m^{-2}year^{-1}$이다. 3차연못 잉어생산량은 $125\;g{\cdot}m^{-2}year^{-1}$로 아주 양호한 생산량이다. 산업폐수가 유입되지 않은 생활하수나 축산폐수의 처리수를 이용한 양어의 고기는 생체실험결과 인체에 해가 없다고 규명되어 왔다.$^{15,16),17)$ 축산폐수를 자연생태적으로 처리하는 연못시스템의 연못에서 잉어를 사육할 경우 연못의 수질이 2차처리수준인 $BOD_5\;20\;mg{\cdot}L^{-1}$ 정도를 유지하는 것이 적절하다고 사료된다. 연못시스템은 축산지수를 효율적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 양어의 수확으로 축산농가의 소득증대에도 기여할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제48권6호
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• pp.467-475
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• 2015

덕진연못은 전주를 대표하는 명소이나, 수질이 불량한 상태이다. 본 연못은 저수량 $88,741m^3$에 $3.77km^2$의 집수유역을 가진다. 그러나 무분별한 도시화로 인하여 덕진연못으로 유입되는 과거 하천이 차단되었고, 상류에서 양수되는 지하수와 수면에 내리는 강우로만 유지되고 있는 실정이다. 양질의 물갈이용수 부족은 호저에 쌓인 유기퇴적물과 함께 덕진연못 수생태환경 악화의 주범으로 지목되고 있다. 본 연구에서는 덕진연못 수생태 유지용수확보방안에 대하여 고찰하였다. 본 연구결과, 현재의 배수시스템을 개발이전으로 복원한다면 강우유출량만으로도 덕진연못을 연간 32회 물갈이 할 수 있는 것으로 분석되었다. 이와 같은 논리를 뒷받침하기 위하여, 양호한 수질상태를 보이는 인근의 오송지의 상태와 비교하였다. 오송지는 집수구역면적은 $0.535km^2$으로 덕진연못의 약 1/7에 불과하지만, 저수량은 $47,200m^3$으로 덕진연못의 반이 넘는다. 작은 집수구역으로도 오송지가 건강한 수생태환경을 보이는 이유는 강우의 상당부분이 땅으로 침투되어 오송지로 서서히 유입되는 자연배수시스템을 갖추고 있기 때문이다. 저영향개발(LID)은 물순환상태를 개발이전의 상태로 복원하는 도시개발기법이다. 덕진연못 유역 내에 내린 강우가 자연적인 방식으로 배수될 수 있도록 LID기법을 응용한다면 덕진연못 물갈이용수 확보는 충분히 가능할 것으로 보인다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제59권4호
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• pp.433-441
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• 2020

본 연구는 교란 정도가 다른 정수역 연못에서 수서곤충 분포 특성을 이해하고자, 2018년 3월부터 2020년 6월까지 제주도 궁대오름 일대 3곳의 인공연못(연못 1, 2, 3)과 2곳의 자연연못(연못 4, 5)에서 조사를 진행하였다. 총 3목 15과 50종의 곤충이 확인되었으며, 잠자리목 4과 14종, 850 개체, 노린재목 6과 14종, 4,391 개체, 딱정벌레목 4과 22종, 2,014 개체가 확인되었다. 수서곤충의 개체수와 종의 수는 상대적으로 기존 동식물 생태계가 안정적으로 잘 조성된 자연연못에서 인공연못보다 높게 나타났다. 인공연못의 경우도 수초 등을 도입하여 재조성한 경우 개체 수와 종수가 회복되는 현상을 보였다(연못 1). 잠자리목 유충은 포식자인 대형 어류가 존재하지 않고 성충의 진입이 차단되지 않는 연못에서는 다수 발견되었다. 노린재목의 경우 식식성인 물벌레과의 곤충들이 전체적으로 많이 발견되었으며, 딱정벌레목은 식물생태계 분포에 따라 물진드기과의 개체수에 영향을 받았다. 이렇게 수서곤충상 변화에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 지형과 수생식물을 통한 은신처와 포식자의 존재가 가장 큰 것으로 파악되었으며, 잠자리목에서 가장 큰 영향을 받는 것으로 판단되었다. 본 결과는 향후 습지를 복원 및 인공 습지를 조성하거나 종 다양성 보전을 위한 기초 자료로 유용할 것으로 생각된다.

• 자원환경지질
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• 제38권6호
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• pp.623-631
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• 2005

충청남도 공주시 공산성 쌍수정 광장 남쪽에 위치한 원형연못(상면직경 7.3m, 바닥직경 3m, 깊이 4.78m) 부근의 천부 지반구조를 밝히기 위하여 탄성파 조사를 실시하였다. 기존의 문화재 발굴조사를 통하여 쌍수정 광장은 백제 추정왕궁지가 위치한 곳으로 알려졌으며, 이때에 원형연못도 발굴되었다. 문화재 지반조사에 대한 탄성파 탐사의 유용성을 확인하기 위하여 측선이동시험(walkaway test), 전통적인 굴절법 탐사, 그리고 등간격 굴절법탐사를 적용하였다. 등간격 굴절법탐사는 처음 시도한 방법으로서 원형연못 및 주변의 지반을 통과한 선두파들 사이의 도달시간 차이를 측정하여 원형연못의 동쪽과 서쪽 지반의 차이점을 파악하였다. 전반적인 공상성 원형연못 주변 지반의 탄성파 속도구조는 3층 구조이다. 최하부 층은 쌍수정 주변에 노출된 기반암의 연장으로 해석하였으며, 최상부 및 중간층은 인공적인 기초지반으로 해석하였다. 원형연못의 기반암은 쌍수정 광장의 북쪽 지반에 비하여 더 깊은 곳에 위치하며, 원형연못의 서쪽지반이 동쪽지반에 비하여 더 두꺼운 연약층이 분포한다. 중간층은 백제시대 원형연못을 축조할 때의 다짐층으로 해석하며, 이를 근거로 공산성 원형연못은 파내려 가며 축조된 것이 아니라 쌓아 올려 축조되었을 가능성을 제기한다.

• 한국환경농학회지
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• 제18권2호
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• pp.191-195
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• 1999

유입폐수의 $BOD_5$가 1차연못에서 88%가 제거되고 있어 Pit의 $BOD_5$ 제거효율이 60%에 달할 것으로 예측된다. 메탄발효 Pit의 환경조건으로 용존산소가 없고, 혐기성 및 중성 pH가 유지되어야 하며, 충분한 체류시간이 확보되어야 하고, 온도변화가 적어야 한다. 분석결과 실험 메탄발효 Pit는 이런 조건들을 만족시키고 있어 Pit설계가 적절함을 알 수 있다. 실험결과 메탄발효 Pit의 설계인자로 폐수체류 기간이 2day, 월류유속은 $1.5m^3m^{-2}day^{-1}$가 적합하며, Pit바닥의 수심은 슬러지층의 온도와 밀접한 관계가 있어 3-3.5m 정도가 적합한 것으로 사료된다. Pit 바닥의 슬러지층 온도가 $16^{\circ}C$ 이상으로 유지되어야 메탈발효가 원활히 일어난다. 우리나라 중부지방과 기후조건이 유사한 지역에 위치한 연못시스템 연구에 의하면, 연못바닥의 온도가 메탄박테리아 활동이 거의 정지하는 $14^{\circ}C$ 이하로 내려가는 기간이 약 7개월이 된다. 온대권의 연못시스템은 연간 슬러지 침전량이 분해량보다 많아 어느 정도 슬러지가 쌓이게 된다. 따라서 여분의 30㎝ 수심을 두어 10-20년에 한번 슬러지를 제거하도록 설계한다. 실험 연못시스템이 설치된 장소는 중부지방보다 평균기온이 약 $3-4^{\circ}C$ 높은 지역으로 연못바닥 지하 1.5m에 위치한 Pit의 수온이 14℃이하가 되는 기간이 Fig.5에서 약 6개월이 된다. 실험 메탄발효 Pit는 좁은 면적의 연못에 설치하기 위해 콘크리트구조로 만들었으나, 1차연못의 규모가 크면 토공만으로 Pit설치가 가능하며 비용이 적게 든다. Pit에서 발생한 가스가 연못상층으로 이용하면서 $CO_2$가 해리되어 정제된 메탄을 회수할 수 있다. 메탄발생이 왕성한 기간에 연못상층에서 포집한 가스는 거의 메탄으로만 구성되어 있어 축산폐수를 처리하면서 메탄가스를 회수하여 연료로 사용하는 것이 가능하다. 메탄발효 Pit가 생태적으로 적응하면 초기보다 처리효율이 증가할 것으로 기대되어 지속적인 실험을 수행할 예정이다.

• 한국환경농학회지
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• 제17권1호
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• pp.70-75
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• 1998

실험결과 최종처리수의 $BOD_5$를 30mg/l 이하로 유지하는 것이 충분히 가능하다. 최종처리수의 총질소와 총인은 축산폐수처리시설의 방류수 수질기준보다 월등히 낮다. 연못상층에서 조류(Algae)가 성장하면서 질소와 인을 흡수하기 때문이다. 연못시스템은 질소와 인을 동시에 제거하는 장점이 있다. 최종처리수의 평균 SS가 $30mg/{\ell}$ 보다 다소 높아 2차처리 수준의 방류수 수질기준을 충족시키지 못하는 경우가 발생할 수 있으나 연못상층의 조류(Algae) 성장에 원인이 있어 문제가 되지 않는다. 2차연못과 3차연못의 SS는 거의 조류가 차지하고 있다. 조류를 회수하여 사료로 사용하거나 처리수를 유기농업 관수로 이용하여 조류를 비료로 이용하는 재활용 방법이 바람직하다. 실험 연못시스템의 모델은 연못의 수, 연못의 종류, 각 연못의 크기, 유입폐수의 $BOD_5$ 부하량을 적절히 조절하면 액상폐수(뇨${\cdot}$오수)뿐아니라 분${\cdot}$뇨${\cdot}$오수를 동시에 처리할 수 있다. 국내 여건에서는 중소규모 축산시설의 폐수를 처리하는데 연못시스템이 적합하며, 토지확보가 가능하면 대형 축산폐수 공동처리시설로 사용할 수 있다. 대부분 축산농가에 설치되어 있는 간이정화조와 산화구를 연못시스템으로 대치하여 이들의 낮은 처리효율의 문제점을 해결할 수 있다고 사료된다. 다른 처리기법에 비해 연못시스템은 관리운영에 적은 인력과 경비가 소요하여 노동력이 부족한 농촌지역에 적합하다.