• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.847-870
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• 2023

고준위 방사성폐기물을 심지층에 안전하게 처분하기 위해서는 방사성 핵종의 장기적 지구화학 거동에 대한 정확한 예측이 요구된다. 이와 관련하여 본 연구에서는 국내 심부 지하수를 대표하는 다섯가지 지화학 환경 조건에서 지화학 모델링을 수행하여 일부 방사성 핵종의 지화학 거동을 예측하였다. 다섯가지 국내 심부 지하수의 지화학 환경은 다음과 같다: 고 TDS 염지하수(G1), 산성 pH의 CO₂가 풍부한 지하수(G2), 고 pH 알칼리성 지하수(G3), 황산염이 풍부한 지하수(G4), 묽은(담수) 지하수(G5). 3~12의 pH 범위와 ±0.2V의 산화-환원전위(Eh) 조건에서 일부 방사성 핵종(우라늄, 플루토늄, 팔라듐)의 국내 심부 지하수 내에서의 용해도와 화학종(존재형태)을 예측하였다. 모델링 결과, 용존 상태의 우라늄은 주로 U(IV)로서 중성~알칼리성의 넓은 pH 환경에서 높은 용해도를 보였으며, Eh가 -0.2V인 환원 환경에서도 알칼리 pH 조건에서 높은 용해도를 보였다. 이러한 높은 용해도는 주로 Ca-U-CO₃ 착물의 형성에 의한 것으로 예측되는데, 이 착물의 활동도(activity)는 국내 심부 지하수 중 주요 단층대를 따라 산출되는 G2와 화강암반에 위치하는 G3에서 높다. 한편, 플루토늄(Pu)의 용해도는 pH에 따라 달라지며, 특히 중성~알칼리성 조건에서 가장 낮은 용해도가 나타난다. 주요 화학종은 Pu(IV)와 Pu(III)이며, 이들은 주로 흡착을 통해 제거될 것으로 추정된다. 그러나 콜로이드에 의한 이동을 고려하면, 이온강도가 낮은 심부 지하수인 G3와 G5 유형에서 콜로이드 형성 및 이동 촉진에 따라 이동성이 증가할 것으로 예상된다. 팔라듐(Pd)은 환원 환경에서는 황화물 침전 반응으로 인해 낮은 용해도를 나타내며, 산화 환경에서는 주로 금속(수)산화물에의 흡착을 통해 Pd(OH)₃^-, PdCl₃(OH)₂^-, PdCl₄^2- 및 Pd(CO₃)₂^2-와 같은 음이온 착물이 제거될 것으로 판단된다. 본 연구는 한국의 심부 지하수 환경에서 방사성 핵종의 운명과 이동에 대한 이해를 높이고, 고준위 방사성 폐기물의 안전한 처분을 위한 전략 개발에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국산림과학회지
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• 제112권4호
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• pp.502-514
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• 2023

본 연구는 낙엽송과 리기다소나무 벌채지에 조성된 낙엽송 조림지의 토양 물리·화학적 특성 및 조림목 생장의 장기적인 변화를 이해하고자 수행되었다. 낙엽송 전생임분(춘천, 김천)과 리기다소나무 전생임분(원주, 가평)에 낙엽송 노지묘(1-1)를 3,000본 ha^-1 밀도로 2009-2010년에 식재하였다. 조림 당해연도와 식재 후 3, 7, 11년에 토양 시료(0-20 cm)를 채취하여 물리·화학적 특성을 분석하였으며, 동시에 주기적으로 수고 및 근원경을 측정하였다. 연구 결과, 식재 초기 미사와 점토 함량, 총탄소와 전질소, 유효태인산 농도, 양이온치환용량 등의 토양 특성은 전생임분에 따른 차이를 보였으나, 조림목 생장은 전생임분에 따른 차이를 보이지 않았다. 토양의 화학적 특성은 전반적으로 김천지역이 가장 양호한 반면, 조림목 초기 생장은 가평지역에서 가장 높게 나타났다. 조림 11년 경과 후에는 어린나무가꾸기 작업에 따라 임분밀도가 크게 감소한 원주(1,028본 ha^-1)와 춘천(1,359본 ha^-1)에서 흉고직경이 더 크게 나타났다. 한편 조림 초기 전생임분과 조림지별 토양 특성의 차이는 낙엽송 조림 11년 경과 후 유사하게 변화하였다. 특히 벌채·조림 후 높게 나타났던 모래함량과 유효태인산 농도는 잠재적으로 유기물 유입과 양분 흡수에 의해 크게 감소하였다. 본 연구는 벌채 후 조기 재조림이 양분 용탈을 제한하고 토양 안정화에 기여할 수 있음을 제안하고, 낙엽송 재조림지의 양분 관리에 유용한 정보를 제공한다.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.289-302
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• 2023

본 연구지역은 강원도 횡성군 강림리로 치악산 편마암 지질에 해당된다. 본 연구지역의 지하수에서 우라늄 및 라돈 등과 같은 자연 방사성 원소의 농도가 규제기준을 초과한 것으로 조사되었다. 이에 해당 지하수 대수층에서 획득한 시추 코어를 대상으로 자연 방사성 원소의 용출 기작을 광물학적으로 규명하기 위해 인공풍화 실험을 수행하였다. 이를 위해 먼저 시추 코어시료의 실험 전 광물학적 특성을 분석한 결과, 저온 및 중온 열수 변성 작용을 받아 생성될 수 있는 녹니석계 클리노클로어의 함량이 높게 나타났다. 또한, 우라늄보다 토륨의 함량이 10배 정도 높은 것으로 확인되었다. 인공풍화 실험 결과, 함방사성원소 광물의 용해에 따라 1일 이내에 토륨의 농도가 증가하는 양상을 보이다가 그 이후에는 농도가 감소하는 경향을 보였다. 이는 이차광물 형태로 존재하는 토라이트의 용해에 의하여 토륨이 용출된 후, 황산염 등과 같은 형태로 재침전되기 때문인 것으로 판단된다. 시추 코어 내 우라늄의 함량이 토륨보다 낮지만, 풍화 실험 결과에서는 토륨보다 100배 이상의 농도로 용출된 것으로 확인되었다. 이는 우라늄이 풍화가 많이 된 토라이트에 함유되어 있거나 UO₂²⁺ 등의 이온 형태로 광물 표면에 흡착된 상태로 존재하면서 지속적으로 용해 또는 탈착되기 때문이다. 또한 토륨과 우라늄의 용출 양상은 탄산염의 농도와 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 하지만, 지하수 내 토륨과 우라늄의 농도 사이의 상관성은 낮은 것으로 조사되었는데, 이는 앞서 설명한 바와 같이 두 원소가 다른 기원으로부터 지하수에 용출되기 때문인 것으로 판단된다. 두 방사성 원소의 용출속도는 다양한 반응속도 모델 중 Parabolic diffusion와 Pseudo-second order kinetic 모델에 의해 가장 잘 모사되는 것으로 확인되었다. 이러한 반응속도 모델의 회귀 상수들을 이용하여 우라늄의 농도가 먹는 물 수질기준까지 다다르는 기간을 유추해 본 결과, HCO₃의 농도가 높은 중성환경의 지하수 조건에서 약 29.4년으로, 대체적으로 빠르게 용출되는 것으로 예측되었다.

• 접착 및 계면
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• 제24권4호
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• pp.136-142
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• 2023

본 연구에서는 실리카원으로 Tetraethyl orthosilicate (TEOS)를 사용하고 주형으로 트리블럭 공중합체(P123)를 사용하여 산성 조건에서 자기조립 방법과 수열합성 과정을 거쳐서 잘 배열된 육방체 구조의 메조세공 배열구조를 가지는 다공성 실리카 물질(Surfactant-extracted SBA-15)을 합성하였다. Surfactant-extracted SBA-15는 약 980 nm의 크기를 가지는 짧은 로드의 입자 모양을 보여주었다. 그리고 표면적과 세공 직경은 각각 730 m²g^-1와 70.8 Å이었다. 한편, 포스트-합성방법(post-synthesis method)을 이용하여 메조세공 내에 아미노실란(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES)을 그래프팅(grafting) 하였다. 아미노실란으로 개질된 메조다공성 실리카(APTES-SBA-15)는 잘 배열된 세공구조(p6mm)를 가지고 짧은 로드의 입자모양을 잘 유지 하였다. APTES-SBA-15의 표면적과 세공 직경은 각각 350 m²g^-1와 60.7 Å으로 감소하였다. APTES가 개질된 메조 다공성 실리카에 희토류 금속이온(Eu³⁺, Tb³⁺) 용액을 처리하여 메조세공 내에 희토류 금속 착물이 도입된 메조다공성 실리카 물질을 합성하였다. (Eu/APTES-SBA-15, Tb/APTES- SBA-15) 이들 물질은 λ_ex=250 nm 광에 의해 특징적인 광발광 스펙트라를 나타내었다. (Tb/APTES-SBA-15를 위하여 ⁵D₄→⁷F₅ (543.5 nm), ⁵D₄→⁷F₄ (583.5 nm), ⁵D₄→⁷F₃ (620.2 nm) 전이; Eu/APTES-SBA-15를 위하여 ⁵D0→⁷F₀ (577.7 nm), ⁵D0→⁷F₁ (592.0 nm), ⁵D0→⁷F₂ (614.9 nm), ⁵D₀→⁷F₃ (650.3 nm) and ⁵D₀→⁷F₄ (698.5 nm) 전이)

• 한국환경생태학회지
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• 제38권2호
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• pp.217-226
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• 2024

본 연구는 공기 중 음이온이 미세먼지(PM10, PM2.5) 정화에 미치는 영향을 파악하고, 식물이 공기 중 음이온 발생과 미세먼지 정화에 미치는 영향을 평가하기 위하여 음이온 발생요인별 음이온 발생량을 측정하고, 각 요인별, 식물 용적별 미세먼지 저감 모형을 구축하여 비교하였다. 음이온 발생요인별 특성은 Type N.I(Negative ion generator; 204,133.33ea/cm³) > Type P₃₀(Plant Vol. 30%; 362.55ea/cm³) > Type C(Control; 46.22ea/cm³)의 순으로 음이온 발생량을 살펴보면 무처리구에 비하여 음이온 발생기 처리구에서 약 4,417배, 식물 배치구에서 약 8배 많았다. 이에 따른 음이온 발생원별 미세먼지 저감 특성은 PM10에서 Type NI가 Type C에 비하여 정화효율이 2.52배, Type P30이 1.46배 높았으며, PM2.5의 경우, Type NI가 Type C에 비하여 정화효율이 2.26배, Type P30이 1.31배 높은 것으로 분석되었다. 식물의 용적별 미세먼지 정화 효율은 Type P₂₀(84.60분) > Type P₃₀(106.50분) = Type P₂₅(115.50분) = Type P₁₅(117.60분) > Type P₅(125.25분) = Type P₁₀(129.75분)의 순이었으며, 초미세먼지의 경우 Type P₂₀ (104.00분) > Type P₃₀(133.20분) = Type P₂₅(144.00분) = Type P₁₅(147.60분) > Type P₅(161.25분) = Type P₁₀ (168.00분)의 순이었다. 이렇게 음이온의 미세먼지 정화 능력과 식물의 미세먼지 정화능력을 정량적으로 분석하였으며, 향후 미세먼지 정화를 고려한 녹지계획 및 식물식재에 고려해야할 사항을 제안하였다.

• 한국작물학회지
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• 제69권1호
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• pp.34-48
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• 2024

본 연구의 목적은 다양한 생분해성 멀칭필름을 사용한 콩 재배지에서 작물 생육, 수량, 필름 분해율, 토양 화학성 및 물리성 등을 조사하여 안전하게 사용할 수 있는지를 알아보고자 수행하였다. 2022년과 2023년 콩의 초장, 분지수 및 엽록소 함량은 조사 시기에 상관없이 PE필름과 생분해성 멀칭필름 간에 유의적인 차이가 없었다. 또한 콩 수량구성 요소 및 수량은 시험기간(2022, 2023)에 상관없이 PE필름과 생분해성 멀칭필름 간에 유의적인 차이가 없었다. 생분해성 멀칭필름의 투광율은 콩 이식 후 112일에 6.4~15.8%를 보였고, 2022년보다는 2023년에 높았다. 2022년과 2023년 생분해성 멀칭필름의 붕괴정도는 콩 이식 후 20일부터 시작하였고, 시간이 경과할수록 증가하였다. 또한 콩 수확 후 포장에 잔재한 생분해성 멀칭필름은 수확 후 50일에 대부분 붕괴되었다. 콩 이식 후 112일에 생분해성 멀칭필름의 분해율의 경우 2022년에는 9.8~26.7%를 보였고, 2023년에는 13~36%을 보였다. 토양 pH와 EC는 조사 연도와 조사 시기에 따라 차이를 보였지만, 전반적으로 생분해성 멀칭필름과 PE필름 간에 유의적인 차이가 없었다. 토양 유기물, 질산태질소와 치환성양이온 함량은 생분해 필름 종류에 상관없이 PE필름과 유의적인 차이를 보이지 않았다. 그러나 유효인산 함량은 E, S 및 T 생분해성 멀칭필름이 PE필름에 비해 유의적으로 높았다. 토양 물리성(토성, 용적 밀도, 공극률 등)도 생분해성 멀칭필름과 PE필름 간의 유의적인 차이가 없었다. 2022년과 2023년 토양온도와 수분은 생분해성 멀칭필름과 PE필름 간에 차이가 없으나, 토양 온도는 무멀칭에 비해 2℃ 정도 상승하였고, 토양수분은 5~15% 정도 증가하였다. 생분해성 필름을 사용한 콩 재배지 토양에 후작물 보리 재배 시 생육에는 영향을 미치지 않았다. 따라서 본 연구에 사용된 생분해성 멀칭필름은 콩의 생육, 수량 및 토양환경에 부정적인 영향 없이 안전하게 사용할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제35권
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• pp.7-13
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• 2023

목 적: 본 연구에서는 자궁경부암이 자궁과 함께 몸 밖으로 돌출되었을 때 맞춤형 Bolus를 사용하는 것이 치료계획에서 선량 전달에 미치는 영향을 평가하고 환자 set-up에서의 재현성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 치료 계획은 Eclipse Treatment Planning System (Version 15.5.0, Varian, USA)을 사용했으며 치료기는 VitalBeam (Varian Medical Systems, USA)을 사용하였다. 방사선 치료 기법은 3D-CRT로 AP/PA 방향으로 6MV 에너지를 이용하였다. 처방 선량은 1.8 Gy/fx이고 총 선량은 50.4 Gy/28 fx이다. 이온챔버는 Semiflex TM31010 (PTW, Germany)을 사용하였으며, 각 위치 이동 및 종양 중심 선량에 따른 계획선량과 측정된 선량을 비교하여 선량 분포를 분석 및 평가하였다. 첫 번째 측정은 팬텀에 맞춤형 Bolus를 적용하여 중심에서 수행하였으며, 위치 오차를 가정하여 중심에서 X, Y, Z축 방향으로 -2 cm ~ +2 cm 범위에서 이동하면서 측정하였다. 0.5 cm 간격으로 측정하였으며, Y축 방향은 ±3 cm까지 측정하였고 Bolus가 잘못 set-up된 상황도 측정하였다. 측정된 선량은 팬텀의 air cavity 대신 실리콘의 CT Hounsfield Unit (HU) 240으로 보정된 선량을 기준으로 비교하였다. 결 과: 위치 오차는 모든 X, Y, Z축에서 최대 ±2 cm까지 약 -1%이다. Y축의 경우 +3 cm의 차이가 발생했을 때 -9.73%의 오차가 발생하였다. 그리고 Bolus가 피부에 올바르게 부착되지 않았을 때 -2.6%, 완전히 제거되었을 때 3.92%의 오차가 있었다. 결 론: 맞춤형 Bolus를 사용한 경우 치료 선량 분포가 균일했으며, 위치 오차가 발생한 경우에도 처방 선량과 실제 측정값 사이에 큰 차이가 없었다. 기존 시트형 Bolus는 몸 밖으로 튀어나온 불규칙한 모양의 종양을 보완하기는 어렵지만 맞춤형 Bolus는 치료 선량을 균일하게 전달하는데 유용한 것으로 확인된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제57권1호
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• pp.146-159
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• 2024

본 연구에서는 강진 고성사 청동보살좌상을 대상으로 과학적 분석을 통해 불상의 제작기술 및 납 원료산지에 대한 연구를 실시하였다. 불상에서 수습한 극미량의 시료를 대상으로 미세조직 관찰결과 주조 공정을 통해 제작되었음을 알 수 있었다. 이어 SEM-EDS를 통한 합금조성비 분석결과 구리(Cu) 81.26wt% 주석(Sn) 16.42wt%, 납(Pb) 1.72wt%의 삼원계 합금으로 확인되었다. 열이온화질량분석기(TIMS)를 이용한 납동위원소비 분석결과를 한반도 납동위원소비 분포도에 대입한 결과 전라도와 충청도 지역, 경상남·북도 지역에 도시되었다. 불상이 봉안된 강진 고성사는 해당영역의 사이에 위치하고 있다. 이러한 과학적 분석결과를 종합해 볼 때 강진 고성사 청동보살좌상은 구리, 주석, 납을 합금하여 주조하였으며, 불상제작 시 사용된 납 원료는 고성사 인근 지역에서 수급하여 사용한 것으로 판단된다. 이때 주목할 점은 해당 불상이 높이 51cm의 중·대형 불상임에도 불구하고 합금조성비 분석결과 기존 선행연구에서 제시한 소형 청동 및 금동제 불상의 납 함량비와 유사한 경향성을 보이고 있다는 것이다. 이에 불상의 크기와 납 함량비 간의 연관성을 고찰하고자 고성사 청동보살좌상과 조성연대가 유사한 청동 및 금동제 불상의 형태학적 특징 및 합금조성비 등 전반적인 제작기술을 비교분석 하였다. 비교결과 청동 및 금동제 불상의 합금조성비를 결정하는 요인에는 불상의 크기 뿐만 아니라 양식적인 특징, 조성연대 등 다양한 요인이 존재할 수 있으며, 이에 따라 불상을 조성할 당시 합금조성비 또는 주조기술을 적절히 조절하였을 가능성을 확인하였다. 즉, 불상의 제작기술 연구를 위해서는 방사선 투과촬영조사 등을 활용한 내부구조 관찰, 미세조직관찰 및 합금조성비 분석 등의 과학적 분석결과 뿐만 아니라 양식적 특징 및 조성연대에 관한 고고·미술사학적 연구를 함께 진행함으로서 보다 종합적인 불상 제작기술체계에 대한 규명이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권8호
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• pp.923-933
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• 2009

본 연구에서는 고등학교 과학 교과서에 제시된 'pH가 효소의 활성에 미치는 영향'에 대한 실험의 문제점을 분석하였다. 본 실험은 16종의 교과서 중 5개의 교과서에 소개되어 있으며, 실험 조건을 분석하였다. 교과서 분석 결과 산성 조건은 pH 3 이하이고, 염기성 조건은 pH 11이상이었다. 우선 교과서에 제시된 실험조건을 토대로 pH 조건을 다양하게 하여 실험을 실시하였다. 교과서에 제시된 것처럼 완충 용액을 사용하지 않고 pH 조건을 맞춰주었을 때, 침의 완충 작용으로 pH 범위로 pH가 맞춰지는 현상이 발견되었다. 그래서 본 연구에서는 pH 2에서 13인 완충 용액을 이용하여 효소 활성에 대한 실험을 수행하였다. pH 2에서 4사이에서 시료는 파란색을 나타내었고 pH 5부터 pH 8 에서는 색이 없어졌다. 이는 효소활성으로 인해서 녹말이 소화된 것을 나타낸다. pH가 9에서는 옅은 파란색이 나타났는데 이는 효소활성이 감소한 것을 나타낸다. 그러나 pH가 10이상으로 더 증가했을 때 효소의 비활성으로 인해 파란색이 더 짙어질 것이라는 기대와 달리, pH 10일 때 파란색이 더 옅어졌고, pH 11이상에서는 색이 없어졌다. 이는 이렇게 강한 염기성 조건에서 효소가 활성화된다고 학생들이 잘못해석하도록 영향을 미칠 수 있는 사안이다. 분석 결과 ${I_3}^-$, ${I_5}^-$는 녹말-요오드 화합물에서 녹말 나선 안에 존재하는 폴리요오드화 이온의 기초가 되며 이들이 색을 띄게 되는데, 이들이 $OH^-$와 반응하여 $I^-$, HOI, ${IO_3}^-$로 분해되기 때문으로 해석되었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권2호
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• pp.121-128
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• 2008

해조류를 이용한 수생태독성시험법으로 대형 녹조 구멍갈파래(Ulva pertusa)의 포자형성률을 endpoint로 사용하는 독성시험법이 개발되었다. 생태독성시험을 위한 최적 조건은 광조사량 $100\;{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 수소이온농도(pH) $7{\sim}9$, 염분 $25{\sim}35\;psu$ 그리고 수온 $15{\sim}20^{\circ}C$이다. 본 시험법의 민감도는 표준중금속(Cd, Cu, Pb, Zn)을 가지고 확인하였고, 오염 시료에 적용 가능성은 9 지역의 산업폐수 또는 생활하수 오니 용출액(elutriate)을 이용하여 이루어졌다. 네 종의 중금속에 대한 포자형성률 억제 반응의 $EC_{50}$ 값을 산출한 결과, 구리($0.062\;{mg}{\cdot}L^{-1}$) > 카드뮴($0.208\;mg{\cdot}L^{-1}$) >납($0.718\;mg{\cdot}L^{-1}$) > 아연($0.776\;mg{\cdot}L^{-1}$) 순으로 민감하게 나타났는데, 이러한 결과는 US EPA에서 제공하는 ECOTOX DB에 탑재되어 있는 국제적으로 공인된 수생태 독성시험법 결과와 비교해 볼 때, 더 높은 중금속 민감성을 보였다. 현장시료에 대한 포자형성률 억제 반응의 $EC_{50}$ 값을 살펴보면 산업폐수오니($EC_{50}=6.78%$)에서 가장 높고 정수장오니($EC_{50}=15.00%$)에서 가장 낮은 독성 반응을 보이는 것으로 나타났다. 산업폐수 또는 생활하수오니 용출액내에 함유된 독성원 농도와 산출된 $EC_{50}$ 값 사이에 상관성을 밝히기 위해 Spearman rank correlation test를 실시한 결과, 구리, 카드뮴, 납 그리고 아연이 구멍갈파래의 포자형성 저해 반응과 밀접한 상관관계가 있는 것으로 확인되었다. 본 시험법은 독성 민감성이 높고, 사용이 간편하고, 경제적이고, 해석이 용이하며, 대량의 시험재료 확보가 상시 가능하고, 배양이 어렵지 않아 매우 편리한 시스템이라고 할 수 있다. 특히, 파래의 포자형성 과정이 파래 집단의 성쇠와 밀접한 관련이 있으므로 생태적인 의미까지 포함하기에 보다 다양한 독성물질을 대상으로 독성민감성이 확인될 경우, 수서 생태독성을 진단하는데 유용한 프로토콜로 사용될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 파래류는 넓은 지리적 분포와 속 수준에서 포자형성 과정의 유사성 때문에 전 세계적으로 광역적 적용이 가능할 것으로 기대된다.