• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.87-94
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• 2009

대수층에 존재하는 휘발성 오염물질을 제거하는 새로운 공법으로서 Surfactant-enhanced air sparging(SEAS)은 지하수의 표면장력을 감소함으로써 지하수 폭기효율의 증대를 도모한다. 그러나 SEAS기술도 기본적으로 오염물질의 휘발에 의한 물질이동에 의존함으로써 휘발성이 낮은 오염물질의 제거에는 매우 제한적이다. 본 연구는 승온된 조건에서 SEAS기술을 준휘발성 물질인 n-decane에 대하여 적용함으로써 SEAS기술의 확장여부를 시험하였다. 지하수 폭기실험은 내경 5 cm, 길이 80 cm의 1차원 토양(모래)컬럼을 사용하여 실시하였다. 실험은 총 3회 실시하였으며, 상온에서 증류수로 포화된 조건에서 1회, 상온($23^{\circ}C$)에서 음이온계 계면활성제(sodium dodecylbenzene sulfonate, SDBS) 수용액으로 포화된 조건에서 1회(상온 SEAS), 그리고 승온상태($73^{\circ}C$)에서 SDBS수용액으로 포화된 조건에서 1회(승온 SEAS) 실시하였다. 계면활성제가 적용된 경우의 폭기에 의한 공기포화율(57%)은 증류수로 포화된 조건의 공기포화율(10%)보다 높게 측정되었다. 승온 및 상온조건에서의 공기포화율은 거의 차이가 없었으나 n-decane의 제거속도는 현저한 차이를 나타내었다. 토양유출 가스에 포함된 n-decane의 농도는 상온조건에 비하여 승온조건에서 10배 이상 높았으며, 따라서 제거속도도 10배 이상의 차이를 나타내었다. 본 연구 결과에 따라 상온에서 휘발성이 낮으나 수 십도의 온도상승으로 증기압이 획기적으로 늘어날 수 있는 준휘발성 물질에 대하여 SEAS 기술이 효과적으로 응용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권5호
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• pp.399-407
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• 2009

레이저 유도붕괴 분광법(LIBS)은 물질상태(고체, 액체, 기체)에 상관없이 신체 접촉시 오염 우려 및 미량 시료도 전처리 없이 동시에 많은 종류의 원소 분석으로 분석과정이 단순하고 신속하게 분석이 가능하며, 소형화된 레이저의 개발로 시료의 직접적인 채취가 어려운 조건의 현장분석에도 적합하다. 농산물 안정성 평가나 친환경 농업 및 정밀농업을 위한 조사 등에 활용될 수 있는 비파괴 실시간 정량분석기술로서 LIBS 분석법의 토양분석 가능성을 평가하고자 표준광물, 미국의 표준기술연구소의 표준토양, 미국 테네시주 초지 및 밭토양을 대상으로 토양 구성성분의 정성 정량적 분석에 필요한 측정조건을 조사하고 이를 토대로 LIBS에 의한 농도값과 기존의 화학분석법을 통해 측정한 결과를 비교하였다. LIBS 측정은 펄스형 Nd:YAG 레이저(Minilite II, Continuum, Santa Clara, CA)에서 나오는 1064 nm 에너지 파장의 광원을 시편의 플라즈마를 생성시키는데 사용하였고, 25 mJ/pulse 여기 에너지 빔을 펄스폭 35 ns, 펄스 반복 주기 10 Hz, 노출시간 10 s 동안 시료의 표면에 조사하였다. LIBS 분광은 0.03 nm의 해상력으로 200 nm에서 600 nm의 영역에서 50 m 이하로 분쇄하여 원형 펠렛 형태로 압축시킨 시료를 10 rpm의 속도로 회전시키면서 상온 상압의 실험실 조건에서 수행되었다. LIBS를 이용한 토양 중 주요한 원소의 적정 파장(nm)은 Al(I) 309.2 nm, Ca(I) 422.6 nm, Fe(I) 406.4 nm, Mg(I) 285.2 nm, Na(I) 589.2 nm, Si(I) 288.2 nm, Ti(I) 398.9 nm 이었다. LIBS의 피크강도가 물질 중 원소의 농도가 증가됨에 따라 각 원소의 특정 파장대에서 일정하게 증가되는 것으로 나타나고 있으나 표준물질의 LIBS의 신호비와 원소비를 통해 측정된 검량곡선의 상관계수($r^2$)는 0.863에서 0.977의 범위로 원소별로 상이할 뿐만 아니라 0.98에 미치지 못하였다. 또한, 토양 중 분석대상원소에 대하여 기존 ICP-AES에 의한 표준방법으로 분석된 시료의 측정값과 비교하여 상대적인 오차는 대략적으로 (-)40%에서 80%이상이며, 평균오차는 32.2%로 표준척도 20% 이상을 초과하였다. LIBS에 의한 토양분석은 토양의 조성과 입자의 크기에 따른 매질효과(matrix effect)로 표준물질의 검량곡선에서 결정계수가 낮고, 원소별 함량도 기준의 표준방법과 비교할 때 오차가 컸다. 따라서 LIBS에 의한 토양분석은 정성적인 분석 수준의 정밀도를 보였으며, 토양 매질의 영향을 최소화하기 위하여 기존의 분쇄 펠렛형 시료조제 및 회전측정 이외의 다양한 토양매질의 표준물질(standard reference material)의 확보, 새로운 전처리 방법 및 측정상 방법개선 등 신뢰성 있는 정량 분석을 위한 노력이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제32권4호
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• pp.429-439
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• 1999

토양으로 투입되는 유기물의 종류나 투입된 후의 부식화과정(humification)을 고려하여 선정된 논 밭 토양으로부터 부식간(humic acid)을 추출 정제하였다. 부식간의 유효흡착 부위에 대한 수소이온과 다른 이온간의 흡착 경쟁을 이해하기 위한 첫단계로 수소이온에 대한 친화력(proton affinity)를 전위차적정에 의하여 측정하였다. 또한, 이의 전개양상을 Discrete ligand electrostatic model인 Model A와 Model V로 해석하고자 하였다. 추출 정제된 부식산들은 pH 변화(pH 3~11)에 따라 수소이온 친화력의 분포양상이 서로 차이를 보였으며, 서로 다른 농도의 배경전해질(0.01, 0.10, 0.50 and 1.00 M NaNO3)하에서 이온강도의 증가에 따라 부식산의 표면 음전하량이 증가하였다. 특히 남원통의 경우 증가폭이 pH 6.39 이하에서 상대적으로 컸다. 또한, continuous titration보다 batch titration에서 표면전하에 대한 이온강도에 따른 차이가 확인하였다. 이는 continuous titration시 반응시간의 부족으로 평형상태를 이루지 못해 전해질의 영향을 완전히 반영하지 못하여 이런 결과가 도출된 것으로 생각되어진다. 그러므로, 부식산을 다른 이온종과 반응시키고자 할 때 충분한 반응시간(7일)을 가능케 하는 batch titration이 적절할 것으로 생각된다. 이번 실험에 적용된 Model A와 V는 모두 좋은 예측값 (RSD<$5.46{\times}10-2cmolc\;kg-1$)을 보였다. Model A는 Model V에 비하여 단순하나, 상대적으로 많은 매개변수(fitted parameters)을 필요로 하며, 결합부위인 부식산 관능기들의 겉보기 해리상수(Kapp) 변화는 관능기의 불균일성이라기 보다는 정전기적 인력의 영향이 더 크다고 생각된다. Model V는 관능기들의 해리상수를 중간값과 전개인자로 나타냄으로써 부식산 표면의 불균일성(heterogeneity)을 좀 더 실질적으로 표현해 주고 있다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제3권2호
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• pp.70-79
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• 1996

Friar Turk 폐탄광은 미국중서부의 가장복잡하게 교란된 광산 중의 하나이다. 버럭 및 광미 속에는 고농도의 황철석이 함유되어 있고, 황철석의 산화작용에 의해 토양 및 물이 산성화되고 식물의 성장이 제한되고 있다. 복구기술들에 대한 효과를 정량적으로 평가하기 위한 노력으로, 상세한 관측프로그램이 수행되었다. 물 시료들은 지표수, 지하수 및 불포화대의 간극수에서 5년간에 걸쳐 채취되었다. 그 결과에 의하면, spoil은 미약한 물 오염원이고, 버럭 더미는 지표수 및 지하수를 심각하게 오염시키는 원천이다. 그러나 버럭 더미 하부에 분포하는 loess 및 till은 오염된 물이 이동하는 것을 효과적으로 억제하였다. 버럭 더미 및 광미 표면층들은 수십 년간에 걸쳐 풍화된 결과로 층 내부보다는 독성이 약하였다. 산성광산폐수의 생성은 정점에 달한 상태이며 잠재적인 산성층은 아마도 광산폐기물의 불포화대에 분포하는 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제6권2호
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• pp.65-81
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• 1996

Friar Tuck 폐광산은 인디아나주 남서부 Tuck Greene-Sullivan 군 경계에 위치하고 있다. 현재 진행중인 복구작업이 시행되기 전, Friar Tuck 광상은 인디아나주 내에서 가장 규모가 크고 환경오염상태가 심각한 폐탄광중의 하나였다. 직접 식물재배법이 tailing ponds에 적용되었다. 버럭더미는 산성수의 오염을 막고 토양이 외부로 흘러 나가는 것을 방지하기 위해 표면을 고른 후 토양오염이 비교적 덜 된 흙으로 덮고 농업용 석회석, 화학비료 및 퇴비를 뿌려 풀 종자를 심었다. 사면의 침식방지를 최소화 하기 위하여 terrace, diversion ditch, 및 gabion structures가 설치도었다. 산성수 처리를 위하여 실내 및 광산현장에서 인회석을 이용한 새로운 방법이 실험되었다. 인회석은 산성수 본래의 pH를 유지하면서 철 및 알루미늄을 효과적으로 제거하였다. 광산폐기물에서 파생되는 산성수 내의 철 및 알루미늄의 농도가 높은 경우에도 이 방법을 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권8호
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• pp.41-48
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• 2023

미생물에 의한 탄산칼슘 침전(MICP)은 생물학적 기술로 지반의 공학적 특성을 향상시키는 개량공법이다. 본 논문에서는 식물 생장에 MICP 약액의 농도가 미치는 영향을 분석하였다. 큰김의털 종자를 주문진 표준사로 채워진 식물 용기에서 생장시킨 다음에 표면 처리법으로 MICP 약액을 살포하였다. 실험 결과는 MICP 약액이 처리된 식물의 줄기 생장은 무처리 식물과 비교하여 억제되었다. MICP 약액으로 인한 토양의 화학적 성분 변화를 분석하기 위해 pH와 전기전도도를 측정하였으며, pH는 MICP 약액 처리와 상관 없이 모든 경우에서 pH 7에 가까운 중성상태를 보였지만, 전기전도도는 MICP 약액의 농도가 높을수록 증가하였다. MICP 처리 과정에서 발생한 이온들이 식물 뿌리 주변 토양의 삼투압을 증가시켜 식물 성장에 필요한 물과 양분의 흡수를 저해하였고, 궁극적으로 식물 생장을 억제하였기 때문이다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제26권3호
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• pp.143-150
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• 2003

한국은 양적으로 강수량이 풍부하지만 강우현상이 편중되어 매년 일정기간의 가뭄기를 겪는다. 더구나 그 토양은 대부분 화강암에서 유래한 거친 입자의 것으로서 보수력이 낮다. 수 종의 참나무류와 소나무의 수분스트레스에 대한 반응 결과는 수분수지가 식생의 분포를 결정하는 주 요인임을 보여주었다. 뿐만 아니라 몇몇 상록식물의 월동기간 중 내한성 기작에 기인한 탈수 정도는 자연상태에서 그들의 분포와 밀접하게 관계되었다. 수분스트레스 처리 실험 결과 소나무는 건조에 대해 강한 내성을 보였지만 그 유식물은 가뭄기에 높은 고사율을 나타내었다. 그 고사율은 지소의 토양수분함량에 비례하는 경향이었다. 가뭄이 심한 6월 중 삼림토양의 수분함량과 수분스트레스 처리 실험에서 소나무 유식물이 영구위조점에 도달한 시점에서 배지토양의 수분함량을 비교한 결과는 가뭄기에 소나무 유식물의 높은 고사율이 수분부족에 기인함을 입증하였다. 대기오염물질 폭로실험 중 측정된 시료식물의 수분포텐셜은 시료식물에서 가시피해의 발생과 그 내성에 수분요인이 관계될 가능성을 보여주었다. 야외 현장 조사와 실내실험 결과 둘 다에서 심한 대기오염에 노출된 식물은 그렇지 않은 것과 비교하여 수분소실이 빠르게 일어나는데, 그것은 오염물질에 의한 잎 표면의 손상 정도와 관계되었다. 산성 토양에서 높은 함유량을 보이는 알루미늄은 식물의 뿌리생장을 억 제하거나 비정상적 분포를 가져와 수분스트레스를 유발하였다. 대기오염과 토양 산성화에 기인한 이러한 수분스트레스 효과는 한국의 기후와 토양이 가지는 기존의 수분결핍효과에 덧붙여져 삼림쇠퇴를 유발하는 주 요인으로 작용할 가능성이 있다. 토양의 유기물 함량을 높여 포장용수량 증가에 기여할 수 있는 sludge는 산성토양을 개량하는데 기존의 개량제 못지않은 효과를 보였고, 낙엽 추출물 또한 알루미늄에 의한 수분스트레스 효과를 완화시키는데 기여하였다. 이러한 결과를 종합하여 한국에서 삼림쇠퇴를 유발할 수 있는 스트레스요인들의 잠재적 상호작용을 모식화하였다. 나아가 그것을 완화할 수 있는 복원방안을 토양개량과 식생복원의 측면에서 제시하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제84권4호
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• pp.465-478
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• 1995

이 연구(硏究)는 성숙활엽수림(成熟闊葉樹林) 개벌수확지(皆伐收種地)에서 벌채(伐採)로 인한 산림환경변화량(山林環境變化量)을 조사하여 산림환경(山林環境)을 구성(構成)하는 인자들에 미치는 벌출(伐出)의 영향을 정량적(定量的)으로 분석(分析)함으로써, 산림환경(山林環境)에 미치는 임목수확작업(林木收穫作業)의 영향(影響)을 구명(究明)할 목적으로 1993년부터 1994년까지 전남(全南) 광양(光陽) 백운산(白雲山) 지역(地域) 천연활엽수림(天然闊葉樹林) 벌채지(伐採地)(서울대학교(大學校) 농업생명과학대학(農業生命科學大學) 부속(附屬) 남부연습림내(南部演習林內) 제(第) 26임반(林班))에서 수행되었다. 이 연구를 위하여 1993년에 벌채한 13ha의 벌채지(伐採地)와 이와 연접한 비벌채지(非伐採地), 그리고 벌채지(伐採地)에 개설(開設)한 약 2.6km의 운재로(運材路)를 조사(調査) 연구대상지(硏究對象地)로 선정하였다. 이 연구지(硏究地)에서 1993년부터 1994년까지 식생(植生), 토양미소동물(土壤微小動物), 강수량(降水量), 토양(土壤)의 이화학성분(理化學成分), 표면유출수량(表面流出水量), 계류수질(溪流水質), 산지사면(山地斜面) 침식량(侵蝕量) 등을 측정(測定) 분석(分析)하여 얻은 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 벌채후(伐採後) 2년간 하층식생(下層植生)의 종수(種數)와 종다양도지수(種多樣度指數)는 증가하였으며, 종구성 상태는 비벌채지(非伐採地)와 상이(相異)하였다. 또한, 벌채지(伐採地) 토양(土壤)에서 용적밀도(容積密度)와 토양경도(土壤硬度)는 증가(增價)하였으며, 이 기간(期間) 동안 벌채지(伐採地)에서 토양유기물(土壤有機物), 전질소(全窒素), 유효인산(有效燐酸), 양이온치환용량(置換容量), 치환성(置換性)이온인 ($K^+$, $Na^+$, $Ca^{{+}{+}}$, $Mg^{{+}{+}}$ 등은 벌채전(伐採前)보다 감소하여 토양의 완충능력(緩衝能力)은 감소하는 것으로 해석(解析)되었다. 벌채지(伐採地)의 토양미소동물중(土壤微小動物中) 톡톡이류나 응애류의 개체수(個體數)는 비벌채지(非伐採地)보다 당년도에 평균(平均) 5배 증가하였다. 반면, 다음 해에는 벌채(伐採) 당년도보다 감소하였지만, 비벌채지(非伐採地)보다는 많은 경향을 보였다. 한편, 토양미소동물(土壤微小動物)의 변화에 유의(有意)한 영향을 미치는 주요인자는 토양수분(土壤水分), 토양(土壤)의 용적밀도(容積密度), $Mg^{{+}{+}}$ 이온, 양이온치환용량, 그리고 토양깊이 5(0~10)cm에서의 지중온도(地中溫度) 순(順)이었다. 강수(降水)의 표면유출수량(表面流出水量)은 벌채(伐採) 당년도에는 비벌채지(非伐採地)보다 28%, 다음 해에는 24.5%가 증가하였다. 이 기간(期間)동안 벌채지(伐採地) 유역(流域) 계류수(溪流水)의 BOD, COD, pH 등은 상수원수(上水源水) 1급 기준(基準)의 범위내였고, Cd, Pb, 유기인(有機燐), Cu 등 중금속(重金屬)은 검출(檢出)되지 않았으며, 음용수(飮用水) 8개 항목은 먹는 물 수질기준(水質基準) 1급의 범위내에 있었다. 또한, 벌채지(伐採地)에서 산지사면(山地斜面) 침식량(侵蝕量)은 벌채(伐採) 당년도에는 비벌채지(非伐採地)의 0.73ton/ha/yr 보다 약 7배, 다음 해에는 비벌채지(非伐採地)의 0.48ton/ha/yr 보다 약 2배 많은 것으로 나타났다. 이상의 결과(結果)를 종합해 볼 때, 대규모(大規模) 벌출작업(伐出作業)으로 인한 환경변화(環境變化)는 환경구성인자(環境構成因子)들에 영향을 미칠 뿐만 아니라 이들 영향인자들은 상호간에 밀접한 상관관계(相關關係)를 이루고 있음을 알 수 있다. 따라서 대규모(大規模) 임목수확계획시(林木收穫計劃時)에는 환경변화(環境變化)에 대한 영향을 고려한 잔존수림대(殘存樹林帶) 배치(配置), 토양침식(土壤浸蝕), 수질보전(水質保全) 등의 연구(硏究)가 지속적으로 수행(遂行)되어야 할 것이다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2008년도 추계학술발표회 발표논문집
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• pp.186-190
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• 2008

낙동강 수계에 존재하는 자연습지의 효과적인 비점오염저감기능에 착안하여 자연습지를 참조습지로 삼아 비점오염원 저감을 위한 인공습지를 조성하였다. 참조습지 조사결과, 면적은 약 83,371 m$^2$, 평균수심 0.97(0.5 $\sim$ 1.9)m, 체적은 80,870 m$^3$이며, 습지면적이 배수구역면적의 6 %로 나타났다. 식생은 부엽 및 침수식물이 우점하고 있으며 강우 시에 유량이 집중되었다. 74.5 mm강우 시 습지로 유입된 유량을 기준으로 체류시간 및 표면부하율을 산정한 결과 각각, 6.24 day, 2.17 m$^3$/m$^2$/day로 나타났다. 퇴적물유형은 CLAY이고, 분급상태는 poorly sorted로 나타났다. 또한 유기물함량 및 미생물활성도(탈수소효소)도 각각 12.19 %, 1.63 $\pm$ 0.53 mg/kg로 높게 나타났다. 참조습지의 형상비, 수심분포, 식생유형, 토양특성 등을 반영하여 인공습지를 조성하였다.

• 한국작물학회지
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• 제60권3호
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• pp.374-380
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• 2015

본 연구는 매립예정 유휴간척지 토양에 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구 및 간척지 토양에서 적응성이 높은 바이오에너지작물을 선발하여 간척지 토양을 활용한 바이오 에너지 원료작물의 재배와 바이오매스 생산 가능성에 대한 기초자료를 얻고자 5년간 재배시험을 수행하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 매립예정 간척지 토양에 하수슬러지 고화물 처리는 바이오에너지작물의 생육에 있어서 토양양분 공급과 토양표면의 염류집적을 저해하며 토양복토재로서 효과적인 것으로 나타났다. 2. 3년간의 에너지작물 재배결과, 각 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구 및 간척지 원지반토에서 가장 월등한 생육을 보이는 에너지작물은 거대 1호 이었다. 3. 각 시험구에서 가장 우수한 적응력을 나타내는 거대 1호의 생육은 재배 5년간 지속적으로 증가하는 경향을 보였다. 4. 정식 5년차에 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구에서 거대 1호의 바이오매스 수량은 27.5~32.7 ton/ha 이었으며, 간척지 원지반토에서 바이오매스 수량은 18.9ton/ha로 나타나 바이오에너지작물 재배면적 확대측면에서 간척지 등의 유휴지에서도 약 15 ton/ha 이상의 바이오매스 생산 가능성이 있음을 시사한다. 5. 하수슬러지 고화물을 처리한 토양에서 거대 1호의 생육은 과영양상태를 보이며 바이오에너지 원료로서는 이용가치가 낮은 것으로 나타나, 향후 매립예정 유휴 간척지토양에서 하수슬러지 고화물을 에너지작물 재배를 위한 토양복토재로서 이용할 시에 적정 처리범위 및 배비관리에 대한 고려가 절실히 요구될 것으로 사료된다.