• 한국물환경학회지
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• 제40권2호
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• pp.79-88
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• 2024

This study employed field measurements and biogeochemical analysis to examine the effects of seasonal conditions (e.g., temperature and precipitation) and human intervention (e.g., dam or weir construction) on the chemical composition of dissolved organic matter, flocculation kinetics of suspended particulate matter, and formation of the fluid mud layer on riverbeds. The results indicated that a water environment with a substantial amount of biopolymers offered favorable conditions for flocculation kinetics during an algal bloom period in summer; a thick fluid mud layer was found to be predominated with cohesive materials during this period. However, after high rainfall, a substantial influx of terrigenous humic substances led to enhanced stabilization of the particulate matter, thereby decreasing flocculation and deposition, and the reduced biopolymer composition served to weaken the erosion resistance of the fluid mud on the riverbed. Moreover, a high-turbulence condition disaggregated the flocs and the fluid mud layer and resuspended the suspended particulate matter in the water column. This study demonstrates the mutual relationship that exists between biogeochemistry, flocculation kinetics, and the formation of the fluid mud layer on the riverine area during different seasons and under varying hydrological conditions. These findings are expected to eventually help inform the more optimal management of water resources, which is an urgent task in the face of anthropogenic stressors and climate change.

• 대한환경공학회지
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• 제28권5호
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• pp.563-572
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• 2006

정체수역 호소 퇴적물로부터 인 용출 저감을 위한 최적의 In-situ 처리 방법을 제시하고자 실험실 규모의 batch test를 수행하였다. 실험에 사용된 퇴적물의 성상은 평균입도 $7.7{\phi}$(mud)로 매우 세립하고, 유기탄소 함량은 2.4%로 매우 높다. 인 용출 실험은 수층 미생물의 영향을 고려한 경우와 미생물의 영향을 배제한 호소수와 증류수로 구분하여 총 12개 컬럼을 비교 평가하였다. In-situ capping 소재로는 모래와 황토를 사용하였으며, in-situ chemical treatment로는 Fe-Gypsum, $SiO_2$-Gypsum의 산화제를 적용하였다. 또한 산화제와 모래층을 결합시킨 복합층에 대해서도 비교 평가하였다. 미생물의 영향을 고려한 호소수의 경우, 실험 초기에는 인의 농도가 급격히 감소하다 10일 이후부터 서서히 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 수층의 미생물에 의해 인이 섭취(uptake)되었다가 다시 용출되는데 시간이 소요되는 것으로 나타났다. 30일간 퇴적물로부터 용출된 인의 flux는 control의 경우 $3.0mg/m^2{\cdot}d$로 매우 높고, 모래층(5 cm), 황토층(5 cm)으로 rapping을 한 경우 역시 충분한 압밀이 이루어지지 않아 $2.5mg/m^2{\cdot}d,\;1.8mg/m^2{\cdot}d$로 인 저감 효율이 낮았다. 화학적 소재를 적용한 Fe-gypsum와 $SiO_2$-gypsum은 $1.4mg/m^2{\cdot}d$로 control과 비교시 인 용출 저감 효율이 약 40% 이상으로 나타났다. 복합층으로 rapping을 한 경우는 $1.0mg/m^2{\cdot}d$로 60% 이상의 높은 인 저감 효율을 보였다. 즉, 오염퇴적물에 산화제로서 gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$) 적용은 인의 용출을 감소시키며, 퇴적물내 황산염이 서서히 용해되어 SRB(sulfate reducing bacteria)의 활성과 유기물의 광물화를 촉진시킬 수 있다.

• 한국해양학회지
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• 제23권1호
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• pp.24-40
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• 1988

해양연구소는 1983년에 한국 망간 노듈개발지역으로 선정된 태평양 북동 척도대의 크라리온-크리퍼톤 균열대사이에서 망간 노듈시료, 코아퇴적물시료를 비롯하여 3.5kHz음파탐사, 에어-건 음파탐사 그리고 지자기탐사등을 설시하였다. 에어-건 음파탐사기록에 의하면, 이 지역에서의 퇴적층은 이 지역내의 DSDP 163 지역 시추결과와 대비될 수 있는 2 내지 3의 층단위로 나뉠수 있다. 최상부 층단위 (Unit I)는 음파특성상 투명하며 후 올리고세에서 중기 에오세까지의 지올라이트 크레이와 방산충 연니로 이루어져 있다. 층단위 IIA는 음파총리가 확연하지만 하부로 갈수록 투명해지고 퇴적물은 팔레오세부터 초기 에오세까지의 방산충 연니로 이루어져 있으며 처어트층과 지올라이트 크레이가 협재되어 있다. 층단위 IIB는 음파 기저면 (해양 현무암) 위에서 음파총리가 뚜렷하고 고화된 백악기의 프린트-처어트질 Nannofossil백악으로 이루어 져있다. 층 단위 I과 IIB는 Line Islands 층군을 이루고 층군 IIB는 명명되어 있지 않다. 전체의 퇴적층과 층단위 I은 Line Islands Ridge 근처를 제외하고는 북쪽으로 갈수록 점차 얇아지는데, 이는 신생대 동안 척도대 CCD의 변화와 태평양판이 북쪽으로 이동하였기 때문이다. 판이 퇴적율이 높은 적도대를 가로질러 이동하는 동안 판이 침강함에 따른 CCD의 변화는 DSDP 시추공 163 퇴적물의 성분이 퇴적시대에 따라 변하도록 하는 요인이 되었다. 후백 악기의 퇴적층(층단위 IIB)는 적도 남쪽 CCD상부 깊이에서 형성 되었고, 층단위 IIA는 팔레오신동안 태평양 판이 CCD 깊이보다 더 깊은 심도로 급격히 침강한 결과이며 단지 서경 149도 서쪽에서만 나타난다. 층단위 IIA와 I은 판이 에오신초기부터 각각 척도지역을 통과하는 동안 또는 통과후에 형성되었다. 한국 망간노듈 개발지의 남쪽에서는 층단위 I이 크리퍼톤 균열대에 의해 동쪽으로 흐르도록 조절되는 남극 저층수의 한 지류에 의해 재분포되어 있는데 이 저총수의 활동은 지질시대의 상당 기간(최소한 에오세중기부터) 동안 작용하였다. 또한 Hawaiian Ridge에서 크라리온 균열대에 이르는 약 350Km에 달하는 거리에 터어바다이트층이 나타나는데, 이 층은 Hawaiian Ridge에서 직접 발생한 저탁류에 의한 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권7호
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• pp.873-880
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• 2020

굴 패각을 입경(0 ~ 1, 1 ~ 2, 2 ~ 5 mm) 및 소성온도(400(P400), 500(P500), 600(P600), 800(P800)℃)별로 전처리 한 후, 퇴적물과 혼합된 실내실험을 통해 퇴적물의 성상변화를 조사하였다. 굴 패각의 주요 성분인 CaCO3는 700℃ 이상의 소성 온도에서 열분해 되어 CaO로 변화하는 것으로 나타났다. P800의 Ca2+ 농도는 약 790 mg/L로 대조구 및 다른 실험구들에 비해 약 2 ~ 3배 높게 나타나 고온 소성 된 굴패각일수록 용출되는 Ca2+는 높은 것으로 확인되었다. 600℃ 이상의 온도에서 소성된 굴 패각에서는 CaCO3의 열분해로 형성된 CaO의 가수분해를 통해 간극수 내의 pH가 0.1 ~ 0.5 증가한 것으로 나타났다. 간극수 내의 NH3-N은 대조구보다 약 2.2 ~ 7.6 mg/L의 범위로 증가하였으며, 이는 가수분해 과정에서 발생한 열, Ca2+에 의한 미생물 활동 억제, 소성 과정에서 증가한 굴 패각 공극을 통한 산소 공급 등이 복합적으로 작용한 결과로 판단된다. P600 및 P800의 직상수 및 간극수 내의 PO4-P 농도는 대조구보다 약 0.1 ~ 0.2 mg/L 낮게 나타났으며 이는 소성 굴 패각으로 인한 pH 증가 및 PO4-P와의 화학적 반응으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 소성 온도에 따라 굴 패각은 퇴적물 내의 NH3-N 및 PO4-P의 농도변화에 영향을 미치는 것으로 확인되었으나, 입경에 의한 영향은 크지 않은 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 향후 소성 굴 패각을 낮은 오염도의 연안 저서환경을 개선시키기 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것을 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.911-916
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• 2005

본 연구에서는 하수가 관거를 유하하면서 물리, 화학, 생물학적 반응을 통하여 오염물질이 제거되는 특성을 평가하기 위하여 실제 관거를 대상으로 상, 하류수질변화를 분석하고 관거 퇴적물의 입경변화와 오염물함유량을 평가하였다. 상류와 하류가 2.4 km 떨어진 두 지점에서 24시간 연속 채취된 시료에 대한 DOC 분석결과 상하류의 농도차이는 $-5.8{\sim}18.6\;mg/L$의 범위를 보였다. 상류측 평균 DOC농도를 기준으로 8.4%가 감소하였으며, 관거길이당 감소율은 2.3 mg/L/km, 평균체류시간에 의한 감소율은 0.093 mg/L/min으로 나타났다. SS의 경우 상류와 하류간의 수질차는 $-10.5{\sim}34.6\;mg/L$, 평균 SS 농도차는 13.3 mg/L, 상류수질을 기준으로 10.4%정도 감소하였으며 관거길이당 감소율은 5.5 mg/L/km, 평균체류시간에 의한 감소율은 0.22 mg/L/min으로 DOC에 비하여 약 2배 정도 높은 감소율을 나타내었다. 침입수/유입수를 고려하여 DOC, SS의 누적오염부하를 비교한 결과, DOC의 경우 일누적오염부하를 기준으로 상류 1,230 kg/d, 하류 1,167 kg/d으로 5.2%가 감소하였고, SS의 경우 상류 2,371kg/d, 하류는 2,186 kg/d로 7.8% 감소하였다. 이러한 결과는 하수를 처리장까지 수송하튼 관거시스템내에서 오염부하의 일부가 제거되고 있음을 보여주는 것이며, 하수처리장의 설계 및 운영시 관거를 통한 감소영향을 고려하는 것이 필요함을 알 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제22권2호
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• pp.17-26
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• 2014

본 연구에서는 벤토나이트를 이용하여 수용액상에서 혼합 중금속의 흡착 특성을 평가하였다. 벤토나이트는 SEM과 FT-IR에 의해 물리 화학적 성상을 분석하였고, 중금속 흡착 특성은 Freundlich 및 Langmuir 방정식을 이용하여 해석하였다. 평형흡착 실험결과는 Langmuir 모델에 잘 부합되었으며, $Pb^{2+}$ > $Cu^{2+}$ > $Cd^{2+}$ > $$Zn^{2+}{\sim_=}Ni^{2+}$$순으로 평형 흡착량이 높았다. 용액의 pH가 6에서 10으로 증가함에 따라 흡착량은 증가하는 경향을 나타내었다. SEM과 FT-IR에 의한 벤토나이트의 표면 관찰결과에서 주 관능기는 Si-O 및 Si-O-Al 로 나타났다. 이러한 결과로부터 중금속 흡착 메카니즘은 표면흡착과 이온교환뿐만 아니라 표면 침전이다. 본 연구 결과를 통해 벤토나이트는 수용액 내 중금속을 효율적으로 제거할 수 있는 흡착제로 판단된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제49권5호
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• pp.667-676
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• 2007

본 연구는 톱밥주원료의 병재배 버섯폐배지의 퇴적발효 간 섬유소분해성 미생물 첨가가 발효물의 발효 성상, 균수 및 효소 활력에 미치는 영향을 평가하고, 미생물 처리한 버섯폐배지 급여시 면양의 영양소 이용성에 미치는 효과를 구명하고자 실시하였다. 면양 대사시험의 경우, 면양 6두를 공시하여 배합사료, 볏짚 그리고 버섯폐배지를 각각 70:15:15(건물기준)의 비율로 급여하였다. 처리구의 버섯폐배지는 퇴적발효 시 4종의 섬유소 분해균(201-3, 201-7, 206-3, 3)을 접종하였다. 1.2 M/T 규모의 버섯폐배지의 퇴적발효 온도는 발효 7일 이내에 50 ℃ 내외에 도달하였다. 고온의 발효열에 의해 발효 전과 비교해서 발효 후에는 대조구와 균처리구 모두 총균수가 현저히 감소하였고(P<0.05), 처리에 따른 차이는 없었다(P>0.05). 섬유소 분해효소의 활력에 있어서, CMCase와 xylanase의 활력은 퇴적발효 처리에 의해 공히 현저히 감소하였다(P<0.05). 발효 후에는 대조구와 비교해서 미생물 처리구에서 CMCase 활력은 2.5배 정도, xylanase 활력은 4배 정도 더 높았다(P<0.05). 리그닌 분해 효소인 laccase와 MnP의 활력은 미생물 처리에 따른 차이는 없었다. 면양대사시험 결과, 버섯폐배지를 볏짚 급여량의 50%(총사료의 15%)와 대체하였을 때(건물기준) 미생물 처리한 폐배지 발효물 급여 시에는 무처리 폐배지 발효물 급여시와 비교하여 면양체내에서의 ash(P=0.051), NFE(P=0.071), hemicellulose(P=0.087) 및 NDF(P=0.096)의 전장 소화율은 증가하는 경향이었으며, 체내 질소 균형은 차이가 없었다(P>0.05). 따라서 이러한 연구 결과는 톱밥주원료 버섯폐배지의 발효사료화 시 섬유소분해성 미생물 처리는 반추동물에 의한 폐배지 영양소의 체내 이용성을 향상시킬 수 있음을 시사해 주고 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권5호
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• pp.312-320
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• 2013

상수도관망에서의 입자성 물질들은 대부분 금속관로의 내부부식 및 퇴적물에 의한 영향으로 이를 해결할 수 있는 방법은 제한적이라 할 수 있다. 수중의 입자성 물질들은 입자크기, 화합물 성분 및 성상들이 다르며, 이들 특성은 시설별 종류, 관 상태, 외부적 요인 및 공급과정 등에 의해서 차이가 발생하게 된다. 본 연구에서는 상수도관망의 수질조사를 수행하면서 수중의 입자성 물질들에 대한 조사를 실시하고자 하였으며, 정수를 공급하는 각 계통들의 배수지 및 관말지역을 대상으로 실시하였다. 각 조사지점에서 입자성 물질을 포집하기 위해 $47{\phi}$ 의 유리섬유여지(GF/C)를 이용하여 여과를 수행하였다. 수중의 탁도에 영향을 미치는 물질들이 입자성 부유물질과 무기물질들에 의한 것으로 관말지역으로 갈수록 입자성 물질이 증가하는 것으로 조사되었다. XRD를 이용한 입자성 물질의 화합물 성분분석결과 상수도관망의 관말지역에서 가장 많은 화합물은 Goethite (${\alpha}$-FeOOH), Magnetite ($Fe_3O_4$) 등이고 정수와 각 배수지 유출수에서는 Quartz ($SiO_2$)와 Yeelimite ($Ca_4Al_6O_{12}SO_4$) 등도 있는 것으로 조사되어 각 상수도 시설별 용출되거나 잔존하고 있는 화합물 성분이 다르며, 침적물들에도 차이가 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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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.