• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.27 no.1
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• pp.1-16
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• 2022

In-situ activated carbon (AC) amendment is a promising remediation technique for the treatment of sediment impacted by hydrophobic organic contaminants (HOCs). Since its first proposal in the early 2000s, the remediation technique has quickly gained acceptance as a feasible alternative among the scientific and engineering communities in the United States and northern Europe. This review paper aims to provide an overview on in-situ AC amendment for the treatment of HOC-impacted sediment with a major focus on its working principles. We began with an introduction on the practical and scientific background that led to the proposal of this remediation technique. Then, we described how the remediation technique works in a mechanistic sense, along with discussion on two modes of implementation, mechanical mixing and thin-layer capping, that are distinct from each other. We also discussed key considerations involved in establishing a remedial goal and performing post-implementation monitoring when this technique is field-applied. We concluded with future works necessary to adopt and further develop this innovative sediment remediation technique to ongoing and future sediment contamination concerns in Korea.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.509-509
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• 2023

해수침입은 해안지역에서 각종 용수공급 특히 생활용수의 원활하고 지속적인 공급을 저해하는 가장 근본적인 원인이라 할 수 있다. 이러한 해수 침입의 정도를 저감하기 위해 수리학적 및 물리학적 다양한 방법들이 사용되고 있으며, 그중에서 불투성의 지하 차단벽이 가장 효과적으로 해수침입을 저감시키는 방법으로 알려져 있으며, 전 세계적으로 가장 빈번하게 사용되고 있다. 그러나 불투수성 지하 차단벽의 경우 해수위 변동에 따른 해수와 담수의 원활한 흐름에 지장을 초래하게 되며, 차단벽 좌우 양측 하단부에 장시간에 걸쳐 오염물질 퇴적 및 염분의 축적이 발생될 수 있다. 본 연구에서는 가정된 해안대수층 양끝단에 설치된 담수 저류조와 염수 저류조 사이의 수심차 변화에 따른 염수침입의 거동에 대해 모의 및 분석을 수행한 후 불투수성 지하 차단벽의 높이를 변화시키면서 염수침입의 차단 정도를 분석하였다. 또한 불투수성 지하 차단벽에 대한 모의분석결과를 이용하여 반투수성 지하 차단벽의 유효폭 및 투수계수 변화에 따른 염수침입의 거동을 비교 분석하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.1B
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• pp.153-160
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• 2008

To estimate microbial contaminant loading discharged from diffuse sources, rainfall runoff of six rainfall events were monitored at three study watersheds of forestry and agricultural land use. Monitored indicator microorganism constituents were total coliform (TC), fecal coliform (FC), Escherichia coli (EC), and fecal streptococcus (FS). Soil loss during elevated flow rate caused higher suspended solid concentrations. Indicator microorganism concentrations were closely related with flow rate. TC event mean concentration (EMC) from unpolluted forestry was $5.3{\times}10^3CFU/100ml$, FC EMC was $1.4{\times}10^3CFU/100ml$, EC EMC was $1.1{\times}10^3CFU/100ml$, and FS EMC was $2.9{\times}10^2CFU/100ml$. From a watershed with agricultural-forestry land use, TC EMC was $1.7{\times}10^5CFU/100ml$, FC EMC was $8.5{\times}10^4CFU/100ml$, EC EMC was $8.9{\times}10^4CFU/100ml$, and FS EMC was $3.4{\times}10^4CFU/100ml$. Mixed land use of agricultural-forestry with bigger area, TC EMC was $1.9{\times}10^5CFU/100ml$, FC EMC was $9.6{\times}10^4CFU/100ml$, EC EMC was $7.0{\times}10^4CFU/100ml$, and FS EMC was $5.1{\times}10^4CFU/100ml$.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.16 no.4
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• pp.45-59
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• 2023

The global focus on mitigating climate change has traditionally centered on carbon dioxide, but recent attention has shifted towards methane as a crucial factor in climate change adaptation. Natural settings, particularly aquatic environments such as wetlands, reservoirs, and lakes, play a significant role as sources of greenhouse gases. The accumulation of organic contaminants on the lake and reservoir beds can lead to the microbial decomposition of sedimentary material, generating greenhouse gases, notably methane, under anaerobic conditions. The escalation of methane emissions in freshwater is attributed to the growing impact of non-point sources, alterations in water bodies for diverse purposes, and the introduction of structures such as river crossings that disrupt natural flow patterns. Furthermore, the effects of climate change, including rising water temperatures and ensuing hydrological and water quality challenges, contribute to an acceleration in methane emissions into the atmosphere. Methane emissions occur through various pathways, with ebullition fluxes-where methane bubbles are formed and released from bed sediments-recognized as a major mechanism. This study employs Biochemical Methane Potential (BMP) tests to analyze and quantify the factors influencing methane gas emissions. Methane production rates are measured under diverse conditions, including temperature, substrate type (glucose), shear velocity, and sediment properties. Additionally, numerical simulations are conducted to analyze the relationship between fluid shear stress on the sand bed and methane ebullition rates. The findings reveal that biochemical factors significantly influence methane production, whereas shear velocity primarily affects methane ebullition. Sediment properties are identified as influential factors impacting both methane production and ebullition. Overall, this study establishes empirical relationships between bubble dynamics, the Weber number, and methane emissions, presenting a formula to estimate methane ebullition flux. Future research, incorporating specific conditions such as water depth, effective shear stress beneath the sediment's tensile strength, and organic matter, is expected to contribute to the development of biogeochemical and hydro-environmental impact assessment methods suitable for in-situ applications.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.10 no.4
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• pp.204-212
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• 2005

Recognition has emerged that nutrient inputs from the submarine discharge of fresh, brackish, and marine groundwaters into the coastal ocean are comparable to the inputs via river discharge. The coastal areas of the Korea peninsula and adjacent seas exhibit particular importance in the role of submarine groundwater discharge (SGD), in terms of the magnitude of SGD and associated continental material fluxes. For example, in the southern sea of Korea, SGD transports excess nutrients into the coastal regions and thus appears to influence ecosystem changes such as the outbreak of red tides. Around volcanic island, Jeju, which is composed of high permeability rocks, the amount of SGD is higher by orders of magnitude relative to the eastern coast of North America where extensive SGD studies have been conducted. In particular, nutrient discharge through SGD exerts a significant control on coastal ecosystem changes and results in benthic eutrophication in semi-enclosed Bang-du bay, Jeju. In the entire area of the Yellow Sea, tile submarine discharge of brackish groundwater and associated nutrients are found to rival the river discharges into the Yellow Sea, including those through Yangtze River, Han River, etc. In the eastern coast of the Korea peninsula, SGD is significantly higher during summer than winter due to high hydraulic gradients and due to wide distribution of high permeability sandy zones, faults, and fractures. On the other hand, in the estuarine water, downstream construction of the dam in the Nakdong River, SGD was highest when the river discharge was lowest (but water level of the dam was highest). This suggests that even though there is no visible freshwater discharge into this estuary, the discharge of chemical species is significant through SGD. On the basis of the results obtained from the coastal areas of the Korea peninsula, SGD is considered to be an important pathway of continental contaminants influencing tidal-flat ecosystems, red tides, and coral ecology. Thus, future costal management should pay great attention to the impact of SGD on coastal pollution and eutrophication.

• Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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• 2019.10a
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• pp.9-10
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• 2019

순천만은 순천시의 남쪽에 위치하여 여수반도와 고흥반도의 사이에 있는 만 지형 형태로 만 전체를 순천만이라고도 하나, 보통 고흥군반도와 여수반도 사이의 만을 여자만이라 하고 만내부에 위치한 여자도라는 섬의 위쪽으로 순천시의 해안하구에 형성된 지역을 순천만이라 일컫는다. 순천만은 순천시에서 유입되는 동천과 이사천 및 해룡천의 하류에 형성되어 있어서 육지부에서 유입되는 퇴적물과 유기물로 인하여 갯벌과 갈대등이 잘 형성된 습지로서 2003년 12월 31일 해양수산부 갯벌 습지보존지역으로 지정되어 관리되고 있으며, 2004년에는 동북아 두루미 보호 국제네트워크에 가입하였고, 2006년 1월 국내 연안습지로는 최초로 람사르협약에 "Suncheon Bay"로 등록되었으며, 2016년 6월에는 람사르습지로 지정된 국내외적으로 중요한 습지이다. 순천만습지에 형성되어 있는 갯벌($28.0km^2$)은 세계 5대 연안습지 중 하나로서, 넓은 사니질 갯벌과 갈대군락이 잘 발달되어 있는 생태계의 보고(寶庫)이자 소중한 생태자원으로서, 순천시에서는 순천만을 자연생태공원으로 지정하여 보호 관리하고 있으며, 각종 자연학습자료들과 영상물들을 갖춘 생태전시관과 갈대숲 탐방로, 용산전망대, 야생화 정원, 담수습지, 갈대정자, 갯벌관찰대 등 사계절 생태체험을 위한 각종 시설들을 잘 갖춰놓고 많은 관광객의 이용할 수 있도록 하고 있다. 갯벌은 바닷가의 넓은 벌판이란 뜻으로서 삼면이 바다인 우리나라는 갯벌의 전체 면적이 약 $2,500km^2$에 달하는데 여기에는 많은 종류의 다양한 생물들이 살아가고 있으며 어민들의 생계에 지대한 영향을 주고있다. 이러한 갯벌은 퇴적된 입자의 구성에 따라 펄갯벌, 모래갯벌, 혼합갯벌 등으로 구별되는데 이에 따라 갯벌 생태계를 구성하고 있는 생물들의 종류도 바뀌게 된다. 순천만갯벌과 여기에 조성되어 있는 습지환경에 따라 확인되고 있는 수산자원으로는 새꼬막, 꼬막, 눈알고둥, 갯고둥, 비툴이고둥, 돌조개, 접시조개, 새알조개, 가무락조개, 바지락, 우럭, 가재붙이, 방게, 칠게, 농게 등의 저서 생물들과 짱뚱어, 문절망둑 등의 어류가 있으며, 해조류로 우뭇가사리 등이 있고, 인근의 어민들의 어업형태는 꼬막 등 패류의 채취나 종패를 뿌려 일정기간 양성하여 수확하는 양식업, 육상부에서 폐염전 등을 활용한 전어나 새우 등을 양식하는 양식업, 수산물을 직접 손이나 간단한 도구를 이용하여 잡는 맨손 어업 형태가 주를 이루고 있는 것으로 나타나고 있다. 이와 같이 국내외적으로 중요할 뿐만 아니라 인근의 어민들의 생계에도 지대한 영향을 미치고 있는 순천만의 습지는 뻘층이 깊고, 분해성 미생물이 다양하게 서식하여 유기물 분해능력이 뛰어나며, 유기영양분이 풍부하여 우리나라에서 가장 질이 좋은 습지로 평가되고 있으나, 순천시 등 순천만 인근에 거주하고 있는 인간의 활동에 따른 간섭에 많은 영향을 받고 있으며, 이에 따라 끊임없는 생태환경이 변화하고 있어서 순천만의 효율적인 보전 및 지속가능한 이용을 위해서는 생태계에서 가장 기본적인 요소인 수 저질 환경의 지속적이고 체계적인 조사 및 관리가 필요하다. 한편, 오염물질의 70% 이상은 하천이나 강을 통해서 해역으로 유입된다고 알려져 있기 때문에 생태계의 보고(寶庫)라고 알려진 순천만의 지속적인 보존 및 관리를 위해서는 유입수계 하천의 수질현황 및 오염물질의 주요 배출원을 파악하고, 이에 대한 저감대책을 수립할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 순천만의 수저질 특성과 여기에 유입되는 하천의 수질환경 현황 및 오염원을 파악함으로써 순천만의 보전을 위한 효율적 관리방안을 제시하는 것을 목적으로 수행되었다. 연구의 결과에 따르면, 순천만의 수질평가지수에 의한 등급(WQI)은 III등급으로 나타나고 있으며, 득량만, 광양만 등에 비해 비교적 높은 유기물 및 T-N, T-P의 농도 분포를 보이고 있는 것으로 조사되었다. 이는 순천만에 유입되는 하수종말처리장의 방류수와 도시하수가 유입되어 그대로 방류되고 있는 해룡천 및 연안에 위치한 어촌으로부터 직접 방류되고 있는 일부 정화조 유출수 등, 다양한 원인에 의한 것으로 판단되며 이들의 관리가 부실할 경우 순천만의 갯벌과 습지의 지속가능한 생태환경유지는 쉽지 않다. 따라서 이를 효율적으로 관리하기 위해서는 순천만 연안의 오염물질 방류를 총량관리로 전환하여 철저히 관리하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1317-1321
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• 2007

대표적인 하천수질모형으로는 정상상태 모형인 QUAL2E와 비정상상태 모형인 CE-QUAL-RIV1이 있다. 정상 및 비정상상태 수질모형의 용도는 QUAL2E가 월별 및 순별 장기수질예측에 매우 활용도가 높다고 하면 CE-QUAL-RIV1는 갑작스런 수질사고와 같은 단기수질모의 즉, 댐방류 플러싱효과를 분석하는 효과에 매우 최적화된 모형이라 할 수 있다. 대부분의 하천 수질 예측모델이 비정상상태 흐름이 아닌 정상상태 흐름만을 고려하여 개발되었기 때문에 댐이나 수문에 의해 차단된 조절하천에서 부정류 흐름상태를 고려한 수질예측 모델이 필요하다. 본 연구의 대상 유역인 서낙동강은 상류에는 대저수문, 하류에는 녹산수문이 위치하고 있으며, 이와 같은 수문들에 의하여 하천의 유량이 조절되는 호소형 하천으로 자연적인 하천흐름이 원활하지 않은 정체수역이다. 따라서 장기간 오염물질이 퇴적되고 있으며, 이로 말미암아 수질오염이 매우 심한 곳이기도 하다. 서낙동강은 대저수문 유입량과 녹산수문 방류량에 따른 하천수질의 영향이 크며, 개발욕구가 강한 경상남도 김해시와 부산광역시 강서구가 위치한 수계로서 현재 발생부하량 뿐만 아니라 장래에 예상되는 발생부하량도 매우 큰 하천이다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 가장 근원적인 방안은 적절한 수문운영을 통하여 수역 내의 유속을 적절히 조절하고, 이를 통하여 수질개선 효과를 확보하는 것이다. 본 연구에서는 정체수역인 서낙동강의 대저수문 유입량과 녹산수문 방류량을 수문운영에 따라 하천유량을 통하여 실측하고, 이로 인한 수질 변화를 체계적으로 조사함으로써 다수의 수문운영 조건에 따른 비정상상태에서의 서낙동강 본류의 수질을 실측하여, 수질이 좋은 낙동강 본류 원수의 유입에 따른 수질개선 효과와 녹산수문 방류에 의한 플러싱 효과를 정량적으로 평가해보고자 하였다. 본 연구에서 실측된 수문 유입량 및 방류량 증가에 따른 하천수질변화 결과를 비정상 하천수질모형을 통해 검증하고, 이를 활용하여 서낙동강의 수질 개선을 위한 적절한 유량 및 운영방안을 구축할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.6 no.1
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• pp.133-147
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• 2004

Environmental quality(water and sediment) was analyzed in the tidal flat of Saemangum of Jeonbuk Province, the west coast of Korea, using the 101 sediment samples and 69 water samples collected in September 4~13, 2001. Major water quality parameters with the means of 69 surface water samples are as follows; $25.51{\pm}0.68^{\circ}C$ for water temperature, $29.88{\pm}5.01$ for salinity, $1.40{\pm}0.78mg/L$ for COD, $0.352{\pm}0.417mg/L$ for DIN, and $0.027{\pm}0.023mg/L$ for phosphate, respectively. Higher values were found at the subestuary of Dongjin and Mangyung River, and lower values at the Saemangum embayment and Gomso Bay. There was a significant negative correlation between salinity and the other water quality parameters(p<0.0001) such as COD, nutrients, SS and N/P. This correlation suggested that the major pollution sources be from terrestrial inputs through tributaries in this area. Principal component analysis clearly revealed a spatial variation of water quality; stations with higher values of nutrients and COD located subestuary of tributaries. 14 sediment quality parameters including 8 trace metals were measured using the 101 surface sediment samples. Average values for the parameters are as follows; Al $2.28{\pm}0.92%$, Cd $0.61{\pm}0.27ppm$, Cu $8.95{\pm}4.06ppm$, Fe $1.19{\pm}0.37%$, Mn $182.31{\pm}77.45ppm$, Ni $10.83{\pm}4.97ppm$, Pb $15.20{\pm}4.35ppm$, Zn $41.34{\pm}34.62ppm$, COD $2.68{\pm}1.85mg/g\;dry$, AVS $0.04{\pm}0.08mg/g\;dry$, IL $1.29{\pm}1.08%$, water content $24.11{\pm}4.49%$, TN $0.02{\pm}0.02%$, TC $0.22{\pm}0.30%$. Spatial variations of sediment quality were not clear as water quality. Some higher values were found at the subestuary of Gum River and lower values at the other area. There was a significant positive correlation between the heavy metal concentrations and organic materials within the sediment(p<0.05). Enrichment factors showed the ranges of 1~2 for most of the metals in the sediment except zinc(1~6), indicating no serious exogenous input of heavy metals in the study area. Also, the heavy metal concentrations in the sediment were within the ranges found at the natural marine environments.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.17 no.4
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• pp.262-269
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• 2012

We investigated the concentration levels and evaluated the distributions of 17 polychlorinated dibenzo-p-dioxins and furans(PCDD/Fs), 12 dioxin-like polychlorinated biphenyls(DLPCBs) and 24 polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in sediment and organism from various culturing grounds in Korean coast. The levels of PCDD/Fs, DLPCBs, and PBDEs in sediment samples ranged from 0.03 to 2.9(Mean${\pm}$SD, $1.2{\pm}0.89$) pg $WHO_{2005}$-TEQ $g^{-1}$ dry weight(dw), ND(not detected) to 1.1($0.09{\pm}0.19$) pg $WHO_{2005}$-TEQ $g^{-1}$ dw, and ND to 16.6($2.96{\pm}3.53$) ng $g^{-1}$ dw, respectively. Also, the levels of PCDD/Fs, DLPCBs, and PBDEs in culturing organisms ranged from ND to 0.24($0.07{\pm}0.06$) pg $WHO_{2005}$-TEQ $g^{-1}$ wet weight(ww), ND to 0.11($0.04{\pm}0.04$) pg $WHO_{2005}$-TEQ $g^{-1}$ ww, and 0.05 to 0.29($0.13{\pm}0.06$) ng $g^{-1}$ ww, respectively. The levels of total dioxins(PCDD/Fs+DLPCBs) and PBDEs in sediments from East and South sea were four to seven times higher than those from West sea. PCDD/Fs had dominant contribution(mean, 94%) for TEQ concentration in sediment, whereas relatively higher contribution of DLPCBs(33%) were shown in culturing organism than sediment. BDE209 was a dominant congener in both matrix. The concentrations of PCDD/Fs, DLPCBs and PBDEs were in decreasing trends in Korea coasts compared to previous results.

• Proceedings of KOSOMES biannual meeting
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• 2007.11a
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• pp.185-185
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• 2007

Starting at the beginning q the 20th century, increasing amounts of tetrach1oroethene (PCE) and trichloroethene (TCE)were manufactured due to the extensive use of these compounds in industry, in the military, and in private households, mainly as nonflammable solvents. This widespread use, along with careless handling and storage, are among the most serious contaminants of soil, sediment and groundwater. Highly chlorinated ethenes are typically not degraded through oxygenation by aerobic bacteria Since complete reductive dechlorination of PCE and TCE to ethene (ETH) has been observed in anaerobic enrichment culture, anaerobic dehalorespiring bacteria have received increased attention in the last decade. Under anaerobic conditions, these compounds con be reductively dehalogenated to less-chlorinated ethenes or innocuous ethene by microorganism through dehalorespiration. We have been studying anaerobic enrichment culture which used lactate as the electron donor for reductive dechlorination of PCE to ETH the anaerobic mixed microbial culture was enriched from the sediment sample taken from site contaminated with PCE. PCE was consistently and completely converted to ethene. In addition, the accumulation of intermediate products such as 1,2-ds-dichloroethene (cis-DCE) and vinyl chloride (VC) was observed in the anaerobic mixed microbial culture. the established dechlorinating enrichment culture was analyzed by DGGE using primers specific to DefrJ1ococcoides 16S rRNA gene sequences. In conclusion, we established the PCE dechlorinating enrichment culture and confirmed the existence of Dehalococcoides in an enrichment culture.