• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.157-164
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• 2016

본 연구에서는 SI 공정 시스템에서 헬륨 가열 장치에 대한 설계와 건조 데이터 확보를 위한 파이롯 규모의 헬륨 가열 장치 시스템에 대한 예비 설계 및 해석을 수행하였다. 헬륨 가열기는 LPG연소로를 활용하도록 설계하였고, 열유동 해석을 수행한 결과, 열교환기 출구측에서 LPG 연소가스의 유속이 약 40 m/s가 되었다. 최대온도는 6개의 베플이 설치된 경우가 4개의 베플이 설치된 경우보다 높게 나타나며, 이는 6개의 베플일 때 연소가스에서 헬륨가스로의 열전달이 좋아질 것임을 의미한다. 더불어, 베플수가 많아지면 LPG 연소가스의 유량을 감소시킬 수 있어 연료비용을 저감할 수도 있음을 의미한다. 다만, 베플수를 무한정 증가시키면 입출구의 압력차가 증가되기 때문에 최적의 베플수 선정이 중요하다. 열유동 해석에 이어 수행한 구조해석에서는 헬륨의 유량을 3.729 mol/s, 출구 온도를 $910^{\circ}C$로 유지할 경우 관의 양 끝단에서 지지하는 경우 중간부분의 팽창률이 3.86 mm임을 확인하였다. LPG 연소로 헬륨 가열시스템에서 shell & tube type의 열교환기를 적용하여 $135^{\circ}C$의 헬륨이 $910^{\circ}C$로 가열하여 유출하기 위해서 약 $1300^{\circ}C$의 연소가스 온도 및 52 g/s의 연소가스 유량이 확보되어야 함을 확인하였다.

• 생태와환경
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• 제44권3호
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• pp.253-263
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• 2011

본 연구는 인공 조성된 둠벙의 물리 화학적 및 생물학적 특성을 분석하여 둠벙의 복원 및 관리를 위한 기초 자료를 얻고자 수행한 연구로 다음과 같은 결론을 도출하였다. 연구대상지 둠벙의 면적은 4.6~14.1 $m^2$였으며 모양은 원형과 사각형 모양이 대부분이었다. 조사 둠벙 중 가장 자리에 석축이나 목축을 두르지 않은 둠벙들은 주변 둑이 매몰되어 수심이 얕아져 둠벙의 기능을 잃을 수 있다. 따라서 지속적인 둠벙 기능 유지를 위해서는 주변에 석축이나 목축 등을 둘러 매몰되는 것을 방지할 필요가 있다. 연구대상지의 수질환경은 COD, TN, TP의 경우 농업용수 기준을 초과한 수질등급을 보였으며 특히 TN의 농도는 평균 8.03 mg $L-1$로 농업용수 수질기준을 약 8.0배를 초과하는 농도분포를 보였다. 조사지역 둠벙의 질소농도가 높은 원인으로는 홍성지역의 높은 축산 밀도, 농경지 주변 산재해 있는 축사 시설과 축산폐수를 이용한 저장 액비 사용에 의한 것으로 판단된다. 오히려 농촌지역에서 둠벙과 같은 작은 저류지가 하천으로 유출되는 영양물질을 저감시켜 주는 소규모 침전지 역할도 할 수 있을 것으로 사료된다. 연구대상지 둠벙의 평균적인 모래함량, 유기물 함량, 유효인산 함량은 각각 53.4${\pm}$16.6%, 21.8${\pm}$9.74 g $kg^{-1}$, 12.8${\pm}$7.59 mg $kg^{-1}$로 나타났다. 둠벙의 토양 특성 조사결과 모래함량과 유효인산 농도는 둠벙 안정화를 위한 식생정착에 적합한 농도분포였으나 신규로 조성된 5곳의 둠벙에서는 유기물 함량이 높지 않아 식생 정착에 다소 시간이 소요될 것으로 판단된다. 연구 대상지 둠벙의 어류상은 붕어, 미꾸리, 미꾸라지, 드렁허리 4종이 출현하였으며 군집구조 분석결과 군집 안정도와 다양도 지수가 불량하게 나타났다. 이와 같이 단순한 어류상 구조는 둠벙이 주변 하천과 고립된 구조를 가지고 있기 때문에 논과 정수지역, 농수로 등 연중 수위와 환경변화가 큰 환경에 적응한 어종들만이 서식할 수 있기 때문으로 판단된다. 요인분석에서 도출된 요인점수(Facter score)를 바탕으로 조사한 둠벙을 구분한 결과, 요인점수 1에서 양의 값을 보이는 둠벙은 다른 둠벙에 비해 둠벙의 크기가 큰 것들로 구성되었으며 (Group I), 요인점수 2에서 양의 값을 보인 Group III은 다른 둠벙에 비해 유기물 농도가 높은 둠벙들로(S5, S6) 구성되었다(Fig. 4). 본 연구를 바탕으로 향후 농촌지역 둠벙의 복원 및 효율적 관리를 위해서는 둠벙과 주변하천과의 연계성, 둠벙의 크기를 비롯한 구조적 특성을 잘 고려해야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서 거론하지 못한 둠벙 용수의 유 출입량, 둠벙 수체내 먹이 연쇄 구조 등 세부적인 부분에 대한 연구를 추가적으로 진행해야 할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제39권1호통권115호
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• pp.73-84
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• 2006

본 연구는 영산강 수계 내 10개 지점의 이화학적 수질에 관한 시공간적 변이상태를 분석하기 위해 1995년부터 2004년까지 측정된 환경부 수질데이터를 이용하여 분석하였다. 이용된 수질 변수는 전기전도도(Conductivity), 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 용존산소량 (Dissolved oxygen), 총인 (Total phosphorus), 총질소 (Total nitrogen) 및 총부유물 (Total suspended solids)의 7개 항목으로서 계절별, 연별, 및 조사지점별 농도변이가 큰 것으로 나타났다. 영산강 수계 내에서의 이화학적 수질측정값은 계절성 강우에 따라 수질측정값의 변동 폭이 심하며, 대부분의 수치 농도변이는7 ${\sim}$ 8월에 집중되는 하절기 몬순 강도에 의해 조절되었다. 장마기에 이온희석의 지표로 사용되는 전기전도도와 총인, 총질소와 같은 영양염류들의 경우 강우량과 역 상관관계 (|r|> 0.32, P< 0.01, n=119)를 보였으나, 생물학적 산소 요구량과 화학적 산소요구량의 경우에는 강우분포와 통계학적 유의성 (p>0.05, n=120)을 보이지 않았다. 총인, 총질소 및 전기전도도는 대부분 장마 중인 7 ${\sim}$ 8월에 최소값을 보였는데, 이는 강우에 의해 오염물질이 희석되기 때문으로 사료되었다. 반면, 총부유물의 유입은 하절기 몬순 동안에 최대치를 보여 이온 감소와는 대조적인 특성을 보였다. 생물학적 산소요구량의 계절적 변화패턴은 화학적 산소요구량과 유사한(r.=0.592, P<0.01)양상을 보였으며, 마찬가지로 총질소의 변차패턴 또한 총인과 유사한 (.=0.529, P<0.01) 양상을 보였다. 용존산소량의 계절별 변화에 따르면, 수온이 낮은 겨울에 최대값을 보이며 온도가 높은 여름에 최소값을 보여 수온과의 역 상관관계를 보였다. 지점별 변화 패턴 분석에 따르면, 전기전도도를 제외한 총인, 총질소, 생물학적 산소요구량, 화학적 산소요구량 및 총부유물은 상류 및 하류역 보다 중류역에서 높은 농도를 보인 반면, 전기전도도의 경우에는 하류역에서 높은 농도를 보였다. 특히, 총인, 총질소, 생물학적 산소요구량 및 화학적 산소요구량은 지점 4(광주 2)에서 급격히 악화되는 양상을 보였으며, 이는 광주도심으로부터 유출되는 가정하수 및 인접한 공단에서 배출하는 폐수유입에 의한 영향으로 사료되었다. 따라서, 영산강의 수질 개선을 위해서는 이런 도심지역의 오염부하 저감을 통한 효율적 수질관리가 요구된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제37권2호
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• pp.66-73
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• 2004

강원도 고랭지 원예작물 재배지 일대에 성행하고 있는 화강암류의 풍화모재(석비레) 성토 밭토양은 일종의 인위토(Anthrosols)를 이루고 있고. 이들은 환경훼손과 토사 및 양분유출의 문제점을 안고 있다. 이들의 이화학을 조사한 결과, 고랭지 석비 성토 밭토양의 자갈함량은 평창지역이 평균 16.7%, 홍천지역이 25.3%로 조사되었다. 평창지역 석비레 성토지의 토양 경도는 0-10 cm 깊이에서 0.04-7.48 MPa이었고, 11-40 cm 깊이에서 0,10-8.89 MPa로 표토와 심토 모두 변이가 매우 심하게 나타났으며, 용적밀도는 0-10 cm 깊이에서 평균 $1.15g\;cm^{-3}$이었으며, 11-40 cm 깊이에서 $1.32g\;cm^{-3}$이었다. 그리고 양이온교환용량과 유기물 함량은 각각 $7.1cmol_c\;kg^{-1}$과 $12.4g\;kg^{-1}$으로 낮았고, 유효인산의 함량은 $526mg\;kg^{-1}$으로 다소 높게 나타났다. 홍천지역 석비레 성토지의 양이온치환용량은 $7.0cmol_c\;kg^{-1}$으로 낮았고, 유기물함량과 유효인산은 각각 $462mg\;kg^{-1}$과 $27.4g\;kg^{-1}$으로 적정 수준이었다. 강원도 고랭지의 석비례 성토지의 이화학성을 전국 밭토양의 평균치와 비교한 결과, 유기물, 교환성양이온과 점토의 함량이 낮은 것으로 나타났고, 교환성양이온은 차이가 없었으며, 유효인산의 함량이 높은 것으로 나타났다. 화강암 풍화모재 성토지는 양이온교환용량이 낮은 입자로 이루어져 있고, 점토의 함량이 낮아서 응집력과 양분을 보유할 수 있는 능력이 대단히 취약하기 때문에 토사와 양분유실을 일으키므로 토양관리와 수질에 대한 관리가 시급한 문제로 대두되고 있다. 모재성토지에 대한 화학적 물리적 평가가 정밀하게 이루어져서 모재 성토에 대한 대안을 마련하고, 토양의 유실과 양분의 손실을 저감시킬 수 있는 방법의 개발이 빠른 시일 내에 적용되어야 모재를 성토하여 영농활동을 하는 고랭지 밭에서 환경친화형 지속농업이 실현될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권12호
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• pp.1249-1256
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• 2005

본 연구에서는 pilot 정수처리 공정 내에서 pH, 총용존고형물(TDS), 알칼리도 및 칼슘경도 등을 조절하여 송 배 급수관내의 CCPP(Calcium Carbonate Precipitation Potential)를 생성시켰으며 이 생성된 수용액이 모의관로에서 어느 정도 부식방지 효과가 있는지를 조사하였다. CCPP로 조절된 처리수는 실제 송 배 급수시스템에 사용되고 있는 상수도 관망의 재질을 선택하여 모의관로(Simulated Distribution System, SDS) pilot plant를 만들어 운전하였다. 운전결과 $Ca(OH)_2$, $CO_2$ gas, $Na_2CO_3$ 등으로 수질을 조절한 모의관로와 조절하지 않은 매설관로에서의 CCPP 농도는 평균 0.61 mg/L 및 -7.77 mg/L로 많은 차이를 보였다. 또한 수질을 조절한 모의관로와 조절하지 않은 매설관로 유출수의 Fe, Zn, Cu 이온들의 분석결과 모의관로의 경우가 매설관로에 비해 중금속 농도변화가 크게 저감되었다. 모의관로에서 CCPP 조절에 의해 형성된 피막은 6개월이 경과한 이후에는 scale이 형성되었으며 시간이 경과할수록 보다 조밀하고 고르게 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. 수질조절 후 형성된 방식 피막의 결정화합물 성분 및 구조를 파악하기 위해 아연도 강관 내벽에 형성된 scale의 XRD 분석을 실시하였다. 분석결과 10개월이 경과한 경우에는 $Zn_4CO_3(OH)_6{\cdot}H_2O$(Zinc Carbonate Hydroxide Hydrate)로 나타났으며 19개월이 경과한 후의 XRD 분석결과는 $CaCO_3$(Calcium Carbonate) 및 $ZnCO_3$(Smithsonite) 형태로 변화하는 것을 알 수 있었다.

• 한국자원식물학회지
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• 제33권1호
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• pp.15-23
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• 2020

고랭지 농업(해발고도 400 m이상)은 주로 해발고도가 높은 산지의 경사지에서 이루어지고 있고, 대부분 작물 재배기간이 5월부터 9월까지(5개월)로 짧아, 나머지 7개월은 토양 피복이 이루어지지 않은 상태로 있어 토양유실 가능성이 높다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 연구에서 고랭지 경사도 55% 라이시미터(Lysimeter)에서 경관성이 높은 구절초를 식재하여 토양유실 저감 효과를 규명하였다. 관행구로 나지(Control, TC) 대비 식재 밀도에 따라 구절초 적은 그룹(T1, 40주), 구절초 많은 그룹(T2, 70주)로 하여 총 3처리를 두었다. 구절초의 재배기간(6-10월) 피복율을 조사한 결과 대조구인 나지상태인 TC는 0%의 피복율인데 반해 구절초 식재한 T1 처리구는 43-59%의 피복율을 보였으며, T2 처리구는 63-81%로 경사지 토양을 피복시키는 효과가 가장 좋았다. 재배기간 평균기온의 5개월 평균은 평균기온범위는 16.1℃로 나타났으며 강우량은 1207.9 mm로 나타났다. 재배기간 동안 평균적인 지표유출량 경감 효과는 TC 처리 대비 구절초 피복처리구인 T1 처리구는 71%, T2처리구는 76%로 우수하였다. 또한, 토양유실량의 경우 TC보다 T1처리구의 경우 84%, 재색밀도가 높은 T2 처리구의 경우 98%의 토양유실 감소효과를 보였다. 따라서, 고랭지 경사지에 영년생 자원식물 중 경관성이 뛰어난 구절초를 식재함으로서 경사지 토양유실을 경감시킬 수 있고, 부가가치가 높은 고소득작물로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제16권2호
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• pp.109-134
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• 2006

암반(암석)은 생성시와는 다른 온도 압력조건, 대기와 지하수 및 강우 등의 영향으로 풍화작용을 겪게된다. 풍화작용은 암석을 구성하는 조암광물의 화학적 성질을 변화시키며, 불연속면을 따른 물리, 화학적 제반특성에 영향을 준다. 암석이 풍화작용을 겪게 되면 암석(암반)의 물성이 저하되는 현상이 나타나 이로 인한 사면의 파괴, 지하수의 유출, 암종간의 차별풍화로 인한 문제가 발생하기도 한다. 따라서, 대규모 사면 절개시에는 현재의 풍화특성을 분석하여 풍화상태가 앞으로 어떻게 진행될 것인지 예측하고, 이 결과를 토대로 비탈면 보호 및 보강공법에 기준을 판단하는 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하기 위해 기존의 여러 건설사업의 설계단계에서 화학적 풍화속도와 암석의 다른 특성들을 종합하여 분석하는 화학적 풍화민감도 분석 기법이 적용되어 왔다. 그러나 기존의 화학적 풍화민감도 분석은 본래 암반이 아닌 토양의 풍화에 대해 개발된 기법이며 고려되어야 할 변수들의 수가 많고 그 관계가 복잡하며, 공학적 시간단계별로 암반사면의 풍화민감특성을 적용하는데 한계가 있다. 또한, 기존의 방법은 주로 등방성이 강한 화강암질 암석에 특성분석 기법을 적용하여 퇴적암과 같이 이방성이 강한 암반에 적용하기 어려운 문제도 있다. 풍화지형을 연구하는 지형학자들의 연구(Oguchi et al., 1994; Sunamura, 1996; Norwick and Dexter, 2002)에서 시간에 따라 진행되는 풍화에 의한 암석의 강도저하는 음지수 함수의 형태를 나타내는 것을 제안되었다. 이 관계를 공학적으로 적용하면, 풍화에 작용하는 여러 요인들의 결과를 강도저하로 표현할 수 있으며, 강도라는 암석의 물성을 설명함으로써 공학적으로 의미가 있는 결과를 도출할 수 있다. 따라서, 이 연구에서는 전술한 관계에 의해 풍화진행 시간에 따른 암석의 강도특성 변화를 고려하여 퇴적암에 특화시킨 풍화민감특성 분석을 암반사면의 풍화민감특성을 설명하고 설계에 직접적으로 적용할 수 있는 방법으로 제안한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권2호
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• pp.102-114
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• 2013

인공호수인 시화호 유역은 우리나라에서 가장 고도로 산업화가 진행되고 있는 지역 중 하나이며 현재 조력발전소 가동으로 인한 수질변화가 예상되고 있다. 본 연구에서는 2011~2012년 동안 총 14회에 거쳐 시화호 내 외측의 투명도, 저층 용존산소 포화도, 용존무기인, 용존무기질소 및 클로로필-a의 조사결과를 개정된 수질평가기준(수질평가지수, WQI)에 적용하여 시화호 주변해역의 시 공간적 수질변화 특성과 조력발전소 가동에 따른 수질개선 효과를 평가하였다. 수질평가지수는 시화호 내측의 산업단지 주변과 외측의 하수처리장 방류구 주변에서 상대적으로 높았으며 각각 시화방조제와 외해역으로 갈수록 감소하는 수평분포 특성을 나타내었다. 시화호 내 외측의 수질은 주로 시화호 유역의 산업지역, 도심지역 및 농촌지역에 산재하는 비점오염유출과 하수처리장 방류에 큰 영향을 받고 있는 것을 알 수 있었다. 시화호 내측 수질평가지수는 2011년 평균 53.0(IV 등급, 나쁨)에서 2012년 평균 42.8(III 등급, 보통)로 큰 폭으로 감소하였다. 조력발전소 가동이 해수교환량을 증가시켜 저층 빈산소 환경이 약화되어 시화호 수질이 크게 개선된 것으로 나타났다. 시화호 외측 수질평가지수는 2011년과 2012년 각각 37.4와 35.3으로 모두 보통(III 등급)의 수질상태를 보여 조력발전소 가동 이후 내측 해수의 외측 방류에 의한 수질 오염은 없는 것으로 판단된다. 그러나 군집분석 결과, 산업단지 주변의 시화호 상류지역은 조력발전소 가동을 통한 수질개선 효과가 미미한 것으로 나타났으며, 강우가 집중되는 여름철에 수질이 악화되고 있어 시화호 전체 수질을 개선시키기 위해서는 하천이나 우수토구를 통한 비점오염물질 관리 및 저감대책이 시급한 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.269-277
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• 2017

최근, 해변모래의 침식을 방지하기 위해 잠제를 설치하고 있다. 잠제설치는 모래 침식의 손실을 최소화하기 위해 만들어졌다. 이런 이유로, 잠제를 무분별하게 전국적으로 계획하여 건설하고 있다. 그러나 해안선 유지를 위해 설치된 잠제는 상당히 문제가 있는 방법이다. 고가의 건설비, 해양공간이용, 해수수질, 해안선 변화 등의 단점도 있다. 특히, 해양 레저를 즐기는 이용자들은 해상공간이 단절되기 때문에 이를 좋아하지 않는다. 광안리와 같은 해수욕장은 인위적으로 양빈모래를 공급하여 해수욕장을 유지하는 곳이다. 연성공법이란 양빈모래의 유실방지를 위해 수중에 잠재를 대신하여 유동성 재질로 폭 넓은 연성구조물을 설치하는 공법을 말한다. 본 연구는 해변 침식을 완화할 수 있는 연성공법의 일환으로 cell group을 설치하였다. 즉, 양빈모래의 유실을 막기 위해 잠제 대신에 cell group을 사용하여 사빈침식의 정도를 완화 할 수 있는 공법을 적용한 것이다. 2차원 고정상 실험에서 cell group의 설치로 인한 파고감소효과 및 저반사율을 제시하였고, 이동상 수리모형실험에서, cell group 설치로 인한 양빈모래의 포착률과 양빈 모래의 침식방지율을 제안하였다. 따라서 수리모형실험의 결과에 의하면 침식해안의 사빈에 cell group을 설치하면 파고감소효과, 저반사율과, 양빈사의 침식방지율, 양빈사의 높은 포착률에 의해 양빈사의 유출이 방지되어 안정된 해안을 유지할 수 있었다.

• 환경영향평가
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• 제29권1호
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• pp.8-25
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• 2020

산업화는 도로축적퇴적물(road-deposited sediment, RDS)의 발생과 중금속 오염을 증가시켰고, 이는 비점오염을 통해 주변 수환경에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. RDS의 오염과 입자 크기와의 관계는 오염관리를 위해 중요하나, 이에 대한 정보는 매우 부족하다. 본 연구에서는 시화호 및 주변 하천의 주요한 비점오염원으로 판단되는 시화산업단지 내 25개 정점에서 수거된 RDS 시료의 입도에 따른 중금속 분포특성과 환경영향에 대한 연구를 수행하였다. 농집지수(I_geo)는 RDS가 주로 Zn, Cu, Pb, Sb에 의해 오염되었음을 보여주었고, 이들의 농도범위는 Zn, Cu, Pb, Sb이 각각 633-3605, 130-1483, 120-1997, 5.5-50 mg/kg이었다. 이는 국내외 다른 도시에 비해 매우 높은 수준이었다. 대부분의 중금속은 농도와 입도와의 높은 음의 상관관계를 보였다. 250 ㎛ 이하의 분율은 전체에 대한 질량 부하와, 오염 기여율이 각각 평균 78.6, 70.4%로 매우 지배적이었다. 강우 유출을 통해 인근 하천으로 유입될 확률이 높을 것으로 간주되는 125 ㎛ 이하의 입자 분율에 대한 오염평가 결과, 이는 저서생물에 독성을 나타낼 수 있는 매우 오염된 수준이었다. 입자 크기별로 나누어 RDS의 금속원소에 대한 주성분 및 요인분석을 실시한 결과, 250 ㎛ 보다 큰 RDS는 주변의 산업시설이, 250 ㎛ 보다 작은 RDS는 차량운행이 중금속오염의 주요 요인일 것으로 나타났다. 본 연구 결과, 시화산업단지 내 RDS의 중금속오염 및 인근 수역으로의 비점오염의 효율적인 저감을 위해서는 125에서 250 ㎛ 이하의 미세한 RDS 입자의 제어가 매우 중요한 것으로 나타났다.