• Proceedings of the KSEEG Conference
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• 2005.04a
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• pp.260-264
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• 2005

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.11 no.3
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• pp.124-131
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• 2008

This study was conducted around the southwest sea areas of Jeju and coastal sea areas of China in August 2003 and September 2004 to research distribution patterns of dissolved inorganic nutrients, dissolved and particulate organic carbon. Distribution patterns of nutrients in the East China Sea in summer were shown to be influenced by water masses and phytoplankton. Water masses in the East China Sea in summer, except for coastal sea areas of china, showed less vertical mixing process, causing decline in the inflow of nutrients to surface water. Bottom water, however, showed high concentration, since nutrients made by dissolved organic matters from surface water were accumulated at the bottom. Sea areas with high concentration of chlorophyll a showed low concentration of nutrients and vice versa, indicating biological activities control dissolved inorganic nutrients. The distribution of dissolved organic carbon didn't show any correlation with salinity, temperatures, and water masses. Areas around the river mouth of the Changjiang showed high concentration of dissolved organic carbon more than $100{\mu}M$, but relatively low concentration in the southwest sea areas of Jeju, indicating that the river mouth of the Changjiang coastal water has a great influence on dissolved organic carbon in the East China Sea. Distribution patterns of particulate organic carbon in the research areas showed the highest concentration of average $9.23{\mu}M$ in coastal areas of China influenced by the river mouth of the Changjiang coastal water. By comparison, the concentration was relatively low at $3.04{\mu}M$ in the southeast sea areas of Jeju on which the Taiwan warm current has influence, and was $7.23{\mu}M$ in the central sea areas of Jeju. Thus, there is much indication that the river mouth of the Changjiang coastal water serves as a supplier of particulate organic carbon along with autogenous source. In general, if particulate organic carbon has a high correlation with the concentration of Chlorophyll a, it is thought that it is originated from autogenous source. However, the southeast sea areas of Jeju shows low salinity below 30, therefore it is proper to think that its origin is terrestrial source rather than that of autogenesis.

• Journal of Wetlands Research
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• v.12 no.2
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• pp.59-65
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• 2010

Wetlands are a well known ecosystem which have high spatial-temporal heterogeneity of chemical characteristics. This high heterogeneity induces diverse biogeochemical processes, such as aerobic decomposition, denitrification, and plant productivity in wetlands. Understanding the dynamics of dissolved organic carbon (DOC) and inorganic nitrogen in wetlands is important because DOC and inorganic nitrogen are main factors controlling biological processes in wetlands. In this study, we assessed spatial distribution of DOC and inorganic nitrogen with relation to the different hydrology and vegetation in created wetlands. Both DOC and nitrate contents were significantly higher in vegetated areas than open areas. Different water levels also affected DOC contents and their quality. Average DOC contents were $0.37mg{\cdot}g^{-1}$ in deep riparian (DR) and $0.31mg{\cdot}g^{-1}$ in shallow riparian (SR). These results appeared to be related to the interaction between carbon supply by vegetation and microbial decomposition. On the other hand, inorganic nitrogen contents were not affected by water level differences. This result indicates that presence/absence of vegetation could be a more important factor than hydrology in the spatial dynamics of inorganic nitrogen. In conclusion, we observed that vegetation and hydrology differences induced spatial distribution of carbon and nitrogen which are directly related to biogeochemical processes in wetlands.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.9 no.4
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• pp.196-203
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• 2004

To understand the geochemical processes in the Han River Estuary, distributions and behaviors of nutrients, dissolved organic matters, and uranium were investigated and analyzed during estuarine tidal mixing in June 2000 and February 2001. The distribution of inorganic nutrients showed very dynamic distributional patterns implying an apparent nitrification process and a concave non-conservative mixing along the salinity gradient. Dissolved organic carbon was high in the upstream region and decreased sharply in the low salinity region of around 5 psu. The 3-D fluorescence characteristic of dissolved organic matter showed two distinct fluorophores in the study area. Biomacromolecules originated mainly from the indigenous biochemical processes and geomacromolecules from terrestrial humic materials. In the study area, the distribution of geomacromolecule showed a concave non-conservative property along the salinity gradient presumably due to the flocculation and removal processes in the estuary. Meanwhile, distribution of the dissolved uranium, mainly in the form of stable uranium carbonate complex, also showed a concave non-conservative property along the salinity gradient in the Han River Estuary. From this study, the removal rate of dissolved uranium in the Han River Estuary was estimated to be about 7.1 ton per year.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.20 no.4
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• pp.180-191
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• 2015

Marine environmental characteristics and primary productivity of phytoplankton were investigated in seaweed bed of northwestern coast of Jeju Island during Autumn, 2014. The trophic state based on dissolved inorganic nitrogen and phosphorus was mesotrophic. The Redfield ratio was less than 16, indicating that nitrogen was the limiting factor for the growth of phytoplankton. Dissolved organic nitrogen and phosphorus accounts for 63 and 46% of the dissolved total nitrogen and phosphorus, respectively. Light utilization efficiency (${\alpha}$) and maximum photosynthetic capacity ($P_m{^B}$) were highest in the Donggwi (third-year marine forest), followed by Gonae (one-year marine forest), Biyangdo (natural seaweed bed) and Geumneung (whitening area). The primary productivity of phytoplankton in the Donggwi, Gonae and Biyangdo also was higher than that in the Geumneung. Although nitrogen is the limiting factor, enriched dissolved organic nitrogen might play an important role to maintain primary productivity. In addition, phytoplankton community through photosynthesis could produce about 14% of phytoplankton carbon in one hour. These results will be able to use the important information for material cycle and ecological valuation of seaweed bed.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.34 no.11
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• pp.729-734
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• 2012

During chlorination processes dissolved organic nitrogen (DON) can form toxic nitrogenous disinfection byproducts and organic chloramines which have little or no bactericidal activity. DON needs to be removed before chlorination processes to reduce the formation of those products. This study investigated the removal of DON from surface water and reclaimed water by coagulation with aluminum sulfate (alum) and a cationic polymer (polyDADMAC). Removal characteristics of dissolved organic carbon (DOC) and ultraviolet absorbance at 254 nm ($UVA_{254}$) were compared with that of DON. Coagulation with alum removed DON, DOC, and $UVA_{254}$ with similar trends, but the removal of $UVA_{254}$ was highest. A dual coagulation strategy of alum and cationic polymer improved the removal of DON. Coagulation with cationic polymer alone was not effective due to its narrow range of charge neutralization. DON in reclaimed water was easier to remove than that in surface water, and higher molecular weight fraction (>10,000 Da) of DON was preferentially removed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.148-148
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• 2023

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 한편, 우리나라와 같이 몬순 기후대에 속한 댐 저수지의 경우 강우시 유입하는 탁수에 의해 다량의 유기물과 인이 유입되기도 하지만 식물플랑크톤의 제한요인 중 광량에 많은 영향을 미친다. 식물플랑크톤의 광합성은 수체 내 유기탄소 내부생성에 매우 중요한 요소이나 점 단위의 실험적 방법을 활용한 유기탄소 순환 해석은 저수지의 시·공간적인 변동성을 고려하기에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 탁수가 저수지에서의 유기탄소 순환에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2018년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정 및 검정을 수행하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였으며 유기탄소순환 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였으며 탁수의 영향을 분석하기 위해 탁수 포함여부 시나리오를 구성하고 유기탄소 생성 및 소멸기작별 변동성을 비교 분석하였다. 모델은 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 수온 및 탁도 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수질을 적절하게 모의하였다. 탁수를 고려하였을 시 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 56% 수준이였으나 탁수를 배제한 경우 내부기원 부하량은 82%로 나타났다. 특히, 연평균 Chl-a 농도가 44~48% 차이가 발생하면서 1차생산량이 약 4배가량 증가하였다. 몬순지역에서의 탁수는 체류시간이 긴 성층 저수지에서 식물플랑크톤 성장제어에 큰 영향을 미쳤으며 전반적인 유기탄소 순환을 해석하는데 있어 매우 중요한 인자로 작용하였다.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.17 no.4
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• pp.252-261
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• 2012

To determine the temporal variations of submarine groundwater discharge (SGD) and SGD-driven nutrients inputs, we measured the seepage rate and the nutrient concentrations of pore water/groundwater in Bangdu Bay of Jeju Island at two and three month intervals from September 2009 to September 2010. The seepage rate of groundwater ranged from 0 to 330 cm/day (average ~170 cm/day) during the five sampling periods, which increased sharply from high tide to low tide due to changes in hydraulic pressure gradient between water table in land and water sea level in the coastal ocean by the tidal cycles. The submarine inputs of groundwater were also relatively higher in summer than in winter. The nutrient fluxes from SGD were about 90~100%, 70~95%, and 65~100% of the total input (except from open ocean waters) for dissolved inorganic nitrogen (DIN), phosphorus (DIP), and silicate (DSi), respectively, potentially supporting about 0.9~33 g $carbon/m^2/day$ of new primary production in Baugdu Bay. Thus, our study suggests that SGD-driven nutrients may play an important role in the eutrophication and biological production in the coastal ocean of Jeju Island.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.62-62
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• 2021

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 특히, 국내 하천에서 나타나고 있는 난분해성 유기물 오염도의 증가 추세에 대응한 실효성 있는 유기물 오염관리 정책을 수립하기 위해서는 다양한 유기물의 근원을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 저수지시스템에서의 유기탄소 물질수지를 해석하는 데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2017년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정을 수행하였고 2018년을 대상으로 모델을 검정하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였다. 모델은 2017년과 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수온, 수질을 적절하게 모의하였다. 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 2017년 68.4 %, 2018년은 높은 강우량의 영향으로 55.0%로 산정되었다. 내부 소멸 기작 중 침전으로 인한 손실이 가장 높은 것으로 나타났으며, 2017년과 2018년 각각 31.3%, 29.0%로 나타났다. TOC의 공간분포는 Chl-a 농도 분포와 유사하게 나타났으며, 댐 설치로 형성된 정체수역은 유역의 유기물 순환에 많은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. TOC 관리 정책 기초자료 확보를 위해서는 향후 유역-저수지 시스템을 연계한 유기물 물질순환 심층 연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.283-283
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• 2021

혼합대는 지표수와 지하수의 수리적 교환이 일어나는 경계부로써 1) 수문학적 관점에서는 하도와 하상간의 물교환이 이루어지는 공간으로 다양한 물리적·화학적 작용이 발생, 2) 생지화학적인 관점에서는 하상 간극수 흐름에 의한 전이대(ecotone)를 형성하여 용존산소·영양물질·용존유기탄소의 이동뿐만이 아니라 지하수로부터 열에너지·무기염류의 공급을 유도하면서 높은 생지화학적 활동과 변환을 야기하는 산화·환원 반응구역, 3) 생태적인 관점에서는 저서생물과 지하 유기체종을 특징으로 하는 서식지이나 잠재적인 레퓨지움(refugium) 등의 관점에서 해석될 수 있다. 국내 하천환경의 생태학적 지속가능성을 위한 지표수-지하수 혼합대 관리에 대한 중요성이 점차 증대되고 있지만 우리나라는 여전히 지하수의 이용 및 보전과 지하수의 안정적인 수량·수질 확보를 목표로 관리를 추진하고 있다. 따라서, 실질적인 지표수-지하수 혼합대에서 발생하는 다양한 현상의 이해나 관리방안에 관한 연구는 아직 미비한 상황이다. 지표수-지하수 혼합대에 관한 보고서, 논문 등을 종합하여 혼합대의 영향인자를 살펴보면 1) 수리수문 특성에는 수리전도도·하천 수위·하천 유속·하천수 수온, 2) 수질 특성에는 유기오염물질·영양염류, 3) 수생태 특성에는 대형무척추동물 등으로 분류할 수 있다. 지금까지 단일 연구분야의 접근방법으로 다양한 현장측정기법 및 모델링을 통한 혼합대 연구가 수행되고 있지만, 혼합대가 가지는 환경적 중요성에 대한 이해와 인식이 부족하고, 혼합대 내부에서 발생하는 복합적인 프로세스로 인해 전문가들조차 연구에 어려움을 가질 것이다. 지표수-지하수 혼합대의 효율적인 관리를 위해서는 수리수문·수질·수생태 등 다양한 시각에서 접근하여 학제간 융합연구를 통해 기초 데이터를 상호교환하고, 기존의 혼합대 조사에 부족한 부분을 해결할 필요가 있다. 향후 하천 기저유출 및 혼합대 기초자료 구축, 혼합대 흐름 정량화, 하천복원사업에 의한 혼합대 영향 규명 등의 연구를 수행함으로써 혼합대를 체계적으로 관리할 수 있는 기술 방안을 제시할 필요가 있다.