• 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.

• Journal of Wetlands Research
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• v.14 no.2
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• pp.265-275
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• 2012

As climate change is becoming a growing concern and the importance of water management is increasing, the retention of carbon and nutrients in wetland soils including inland and coastal area has become important. In this study, retention characteristics of organic matter and nutrients of coastal sediment and soils in different types of wetlands such as constructed wetland, natural (inland marsh, estuary, tidal flat) wetlands were investigated. A correlation analysis was also performed to understand the relationship among organic matter properties, nutrient concentrations and soil texture of wetland soils. The degree of retention of organic matter and nitrogen in wetland soils varied with the wetland type. Inland wetlands retain more nitrogen than estuary or coastal wetlands, and natural wetlands retain more organic matter and nitrogen than constructed ones. Coastal sediments in a bay area where seawater circulation is restricted have more nutrients than those in estuary or tidal flats where seawater circulates well. The results showed that the sediment chemical oxygen demand has a high correlation with the total organic carbon and the total nitrogen in the studied area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.173-173
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• 2022

유기 퇴적 오염물은 다양한 형태로 호소 바닥에 축적되어 호소 환경 및 생태계에 악영향을 미치고 있으며 메탄가스와 같은 온실가스의 발생을 유발한다. 또한, 수력 산업, 관개, 이·치수 등 다양한 목적에 의해 수체의 형성이 활발하게 이루어지면서 하천 및 호소에 의한 탄소유출을 전지구적 탄소순환에 적극적으로 포함시켜야 한다는 필요성이 증가하고 있다. 따라서 하천 및 호소에서 발생하는 다양한 생지화학적 반응에 의한 메탄 발생 메커니즘 파악은 유역의 중요한 환경평가 지표를 나타내며 탄소 순환을 이해하는데 매우 중요하다. 수온, 수심, 유기물 조건에 따른 하천 및 호소의 메탄 발생을 분석한 연구들이 선행되었으나 생지화학적 특성을 정리하고 이에 따른메탄 발생을 정량화한 연구들은 거의 없는 상황이다. 본 연구는 호소 내 메탄을 발생시키는 기작을 판별하기 위해 수온과 호소 환경과 유사한 TOC(총유기탄소)와 TP(총인) 조건과 같은 유기물 조건을 설정하여 BMP Test를 수행하였다. 반응수조에서 발생한 가스를 포집한 후 GC(Gas Chromatograpghy) 분석을 통해 메탄 생성량을 산출하였고, 유기물 조건에 따라 이론적인 메탄 생성량 대비 실제 발생한 메탄 생성량을 나타내는 생분해도를 산출하여 호소 환경별 주요 기작에 따른 가스 발생을 정량화 하였다. 실험 결과 수온에 가장 큰 영향을 받았으며, 수온에 따라 TP, TOC 순으로 메탄 발생의 영향성을 확인하였다. 향후에는 호소 환경에서의 유기물 조건을 반영하기 위해 입도비, 점착성/ 비점착성 조건, 수체의 높이 조건을 포함한 추가 실험을 수행하고 메탄수율을 정량화하여 호소 내 유기퇴적물에 대한 생지화학적 및 수환경 영향 평가 기법 개발이 가능할 것으로 기대한다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.26 no.4
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• pp.207-216
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• 2014

Total organic carbon (TOC) is an important indicator used as an direct biological index in the research field of the marine carbon cycle. It is possible to produce the sufficient TOC estimation data by using the Chemical Oxygen Demand(COD) data because the available TOC data is relatively poor than the COD data. The outlier detection and treatment (removal) should be carried out reasonably and objectively because the equation for a COD-TOC conversion is directly affected the TOC estimation. In this study, it aims to suggest the optimal regression model using the available salinity, COD, and TOC data observed in the Korean coastal zone. The optimal regression model is selected by the comparison and analysis on the changes of data numbers before and after removal, variation coefficients and root mean square (RMS) error of the diverse detection methods of the outlier and influential observations. According to research result, it is shown that a diagnostic case combining SIQR (Semi - Inter-Quartile Range) boxplot and Cook's distance method is most suitable for the outlier detection. The optimal regression function is estimated as the TOC(mg/L) = $0.44{\cdot}COD(mg/L)+1.53$, then determination coefficient is showed a value of 0.47 and RMS error is 0.85 mg/L. The RMS error and the variation coefficients of the leverage values are greatly reduced to the 31% and 80% of the value before the outlier removal condition. The method suggested in this study can provide more appropriate regression curve because the excessive impacts of the outlier frequently included in the COD and TOC monitoring data is removed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1474-1478
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• 2007

수문 및 수질자료는 일정한 기준에 의한 관측치를 시계열 자료로 기록하거나 전송할 때 다양한 형태의 오차가 발생하게 되며 또한 수문 및 수질자료를 관측하는 측정기기의 고장과 유지관리 등의 어려움으로 다양한 형태의 결측 자료가 발생하고 있다. 이와 더불어 수문 및 수질자료는 시공간적 변동성이 크며 비선형성이 강한 특성을 갖고 있다. 이러한 수문 및 수질 자료를 이용하여 모형을 구축할 경우 다양한 형태의 잡음에 대한 검증 및 잡음저감이 필수적 요건이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 영산강 유역의 본류부를 대표하는 나주지점에 대한 유출량과 총유기탄소(TOC) 농도 및 TOC 부하량 예측모형을 개발하였으며, 이를 위한 방법으로는 잡음저감을 위하여 웨이블렛 변환과 인공신경망을 적용하였다. TOC 부하량 자료는 유출량과 TOC 자료간의 함수로서 표현이 가능함에 따라 유출량 및 TOC 자료가 결측되었을 경우 역함수에 의한 계산으로 결측 자료에 대한 보간이 가능하다. 따라서 본 연구의 주안점은 잠음 저감 및 인공신경망에 의해 최적화된 예측 모형이 결측된 유출량과 TOC 자료에 대한 역함수로 정도있는 유출량과 TOC 자료 생성 가능성을 검토하고자 한다. 본 연구의 적용 결과, 유출량 자료가 결측되었을 경우 TOC 및 TOC 부하량 예측으로 유출량 자료에 대한 간접추정 및 결측 자료에 대한 보간의 정도를 평가한 결과 $R^2$는 0.99 이상의 값을 보였다. 또한, TOC 자료가 결측되었을 경우 역시 $R^2$는 비교적 우수한 0.97 이상의 값을 보였다. 따라서 본 연구에서 개발한 유출량 및 TOC, TOC 부하량 예측모형의 개발은 정도있는 유출량 및 TOC 수질 자료의 생성이 가능할 것으로 기대된다.한 물순환 해석을 할 수 있는 기반을 확보 하였으며, 가용한 장 단기간의 관측자료와 물수지 분석 연산식의 추정치를 바탕으로 관측자료에 의한 물수지 분석을 수행하였다. 분석 결과로 산지 소하천 유역인 설마천 시험유역의 각 수문요소의 물이동간의 정량적인 값을 알 수가 있었으며, 앞으로 추가적이고 지속적인 수문모니터링이 운영되고 물순환 해석 모형에 의한 검증이 수행된다면 정량적인 물순환 관계를 규명할 수 있을 뿐만 아니라 이와 관련된 수문요소기술을 확보할 수 있을 것이다.절한 타협과 조정을 필요로 한다. 그러나 절제의 한계를 넘어선다고 생각되거나, 조정의 노력이 불가능하거나, 실패했을 때 폭력적인 행동으로 나타나게 된다. 리차즈(I.A Richards)는 분노와 공포는 일단 겉잡을 수 없는 경향이 있다고 하면서 오늘날 폭력에 대한 요구가 일상의 정서 생활에 있어, 억압을 통한, 빈곤함을 반영하고 있지 않은지 생각해봐야 할 것이라고 충고한다. 조성 가이드라인(안)을 제시하였다.EX>$\ulcorner$세종실록$\lrcorner$(世宗實錄) $\ulcorner$지리지$\lrcorner$(地理志)와의 비교를 해보면 상 중 하품의 통합 9개소가 삭제되어 있고, $\ulcorner$동국여지승람$\lrcorner$(東國與地勝覽) 에서는 자기소와 도기소의 위치가 완전히 삭제되어 있다. 이러한 현상은 첫째, 15세기 중엽 경제적 태평과 함께 백자의 수요 생산이 증가하자 군신의 변별(辨別)과 사치를 이유로 강력하게 규제하여 백자의 확대와 발전에 걸림돌이 되었다. 둘째, 동기(銅器)의 대체품으로 자기를 만들어 충당해야할 강제성 당위성 상실로 인한 자기수요 감

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.18 no.4
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• pp.23-29
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• 2017

As the Enforcement Ordinance of Environmental Policy Act was revised in 2013, Total Organic Carbon (TOC) was added as an indicative parameter for organic matter in Water and Aquatic Ecosystem Environmental Criteria. Under these imminent circumstances, a regulatory standard is needed to achieve the proposed TOC limitation control water quality from the STP (Sewage Treatment Plant). In this study, a electrolysis utilizing the electrochemical reaction was investigated in lab-scale experiments for the treatment of TOC in sewage effluent. TOC reduction by a electrolysis was investigated response surface methodology using the Box-Begnken methods were applied to the experimental results. A central composite design was used to investigate the effects of the independent variables of electrode space ($x_1$), current density ($x_2$) and electrolyte concentration ($x_3$) on the dependent variables removal efficiency of TOC (y). The optimal conditions for electrolysis were determined: electrode space, current density and electrolyte concentration were 50 mm, $10.3mA/cm^2$ and 0.1M, respectively. Statistical results showed the order of significance of the independent variables to be electrode space > current density > electrolyte concentration.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.26 no.2
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• pp.82-95
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• 2021

We investigated the temporal and spatial distribution characteristics of chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC) in all 13 locations of Masan Bay from February to November in 2015. The COD and TOC contents were high during the June-August period when the pollution load increased. In particular, the concentrations of COD and TOC were about twice as high in the surface water as in the bottom water. In spatial distribution, the COD and TOC concentrations at the inner bay were about twice as high as those of the outer bay in Masan Bay. As a result of estimating the oxidation efficiency of COD from the surface layer of Masan Bay in 2015 based on the theoretical oxygen demand (TOD), it was at the level of about 23%. Due to the low oxidation efficiency of COD, there is a risk that the organic matter in Masan Bay will be somewhat underestimated. Therefore, for quantitative analysis of organic matter, COD and TOC analyses need to be combined.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.415-415
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• 2019

본 연구에서는 낙동강 본류에서 10년(2008~2017) 동안 관측된 자료의 월별 평균 자료를 이용하여, DO, BOD, COD의 시공간 변동 및 그 영향인자들과의 상관관계를 분석하였다. 관측소별 수질은 상류에서 하류로 갈수록 나빠졌으며, BOD와 COD는 ST5에서 가장 높았다. 10개 관측소별 수질성분의 상관성을 분석한 결과, DO와 수온의 상관계수는 -0.90 이상이고, BOD와 Chl-a의 상관계수는 0.48~0.85, COD와 TOC의 상관계수는 ST5와 ST10 관측소를 제외하고 0.65 이상이었다. 모든 관측소 자료를 이용한 회귀분석 결과, 수온과 DO는 감소하는 선형함수로서 결정계수는 0.90, chl-a와 BOD는 증가하는 파워함수로서 결정계수는 0.83, TOC와 COD는 증가하는 로그함수로서 결정계수는 0.58 정도이었다. 10개 관측소별 TOC 분해율을 산정한 결과, BOD에 의한 분해율의 평균은 15.5~36.3%, COD에 의한 분해율의 평균은 57.4~89.6%의 범위로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.180-180
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• 2022

최근 하천 횡단구조물로 형성된 호소 및 저수지에는 오랜 시간동안 다양한 유기 퇴적물이 유입되고 오염되어 호소환경 및 호소 생태계에 악영향을 미칠 수 있으며, 환경 여건에 따라 메탄과 온실가스를 유발할 수도 있다. 이러한 온실가스를 검출하고 그 원인을 파악하여 감축하는 일련의 기술이 국가적인 온실가스 감축 정책과 맞물려 새로운 이슈로 등장하였다. 일반적으로 메탄가스를 측정하는 실험은 BMP(Biochemical Methane Potential)-Test이며, 수치모의에 비해 BMP-Test는 수심이 깊은 지역이나 유속이 빠른 구역에는 적용이 어려운 한계가 존재한다. 이러한 BMP-Test의 한계점을 보완하는 차원에서 사전검증된 수치모형 COMSOL Multiphysics 소프트웨어를 이용하여 메탄가스 발생기작을 재현 및 도출하고 실내 실험결과와 비교 분석하였다. 첫째, COMSOL Multiphysics가 호소에서 발생하는 메탄가스 발생기작의 재현 타당성을 입증하기 위해 동일한 조건의 인공합성된 유기물을 이용한 실내 실험에서 수행된 BMP-Test와 비교·분석을 수행하였다. 둘째, COMSOL Multiphysics에 TOC(총유기탄소), TP(총 인)에 따른 유기물 조건과 메탄 발생 화학식을 설정하여 온도에 따른 메탄 생성량과 반응상수를 산출하였고, 이를 BMP-Test 결과와 비교하였다. BMP-Test의 비교·분석 결과를 바탕으로 하천 및 호소에서 발생하는 메탄가스 발생에 대한 COMSOL Multiphysics의 활용가능성을 검증하였다. 향후 하천 및 호소로부터의 발생가능한 온실가스 감축 목표를 달성하기 위한 하천 유기물 환경의 평가 또는 최적화 조성에 유사한 검증과정을 거친 COMSOL Multiphysics를 활용할 수 있을 거라 기대된다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.36 no.12
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• pp.851-857
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• 2014

Treatability of heavy metals in marine sediments contaminated with mainly organic matter was investigated on the basis of washing technology using oxidizers and surfactants. Sediment samples were collected at N area which expected for remediation project of contaminated marine sediment. For additives, hydrogen peroxide ($H_2O_2$) and Tween-80 were used at oxidizer and nonionic surfactant, respectively. In experiments, sediments was mixed with sea water at the ratio of 1 : 3 than $H_2O_2$ (1 M, 3 M, 4 M, 5 M) and Tween-80 (0.05%) were added. Samples were gathered at following reaction time (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 min and 24 h). Total Organic Carbon (TOC) was 55.2% at the conditions of 5 M $H_2O_2+0.05%$ Tween-80 24 h. Hence total heavy metals were Cu 29.5%, Zn 42.3%, Cd 73.0% and bioavailable heavy metals were Cu 60.0%, Zn 77.7%, Cd 90.2% at the conditions of 5 M $H_2O_2+0.05%$ Tween-80 10 min. The correlations for between bioavailable metals (Cu, Zn, Cd) and TOC were significant (Cu, Zn, Cd; $r^2=0.94$, 0.85, 0.69, respectively).