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해수 중에서 자연상태 황토입자의 침강특성 (Settling Characteristics of Natural Loess Particles in Seawater)

  • 김성재
    • 한국수산과학회지
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    • 제32권6호
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    • pp.706-712
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    • 1999
  • 해수 중에서 자연상태의 황토입자의 침강특성에 관한 연구의 요약은 다음과 같다. 1. 2,000mg/$\ell$ 황토용액에 대한 PSD 곡선은 0 min. 침강시간에서 정규분포곡선을 나타내었고 평균입도는 31.6$\mu$m, 변동계수는 $75,6\%$로써 매우 광범위한 입도의 분포상태를 보여 주었다. 그러나 침강시간이 경과함에 따라 비정규분포곡선의 양상을 나타내었다. 한편 무게누적분포곡선에서 거의 $100\%$의 입자가 20$\mu$m 보다 큰 입자로 구성되어 있었다. 2. 해수 중에서 황토입자에 대한 $V_s/(D_{bm})^{1/2}$ 비의 값은 입자의 크기가 증가함에 따라 기하급수적으로 증가하였으며, 1 $\mu$m 입자를 중심으로 이 이상은 $V_s$$(D_{bm})^{1/2}$보다 크고 이 미만은$(D_{bm})^{1/2}$$V_s$ 보다 큰 값을 나타내었다. 20$\mu$m 크기의 입자에 대하여 $V_s/(D_{bm})^{1/2}$ 비의 값은 2,355이었다. 3. 해수 중에서 황토입자는 매우 엷은 EDL 두께 (0.4$\mu$m)를 나타냄으로써 EDL repulsive force가 거의 존재하지 않았으며, 상호 접근하는 황토입자는 모든 간격에서 LVDW attractive force가 EDL repulsive force보다 큰 값을 나타내어 항상 용이하게 floc을 형성할 수밖에 없는 조건에 있었다. 4. 해수 중의 황토입자의 $V_s/(D_{bm})^{1/2}$ 비의 값과 total interaction energy로부터 자연상태의 황토입자는 해수 중에서 외부의 강력한 전단력이 없이는 매우 확산되기 어려운 상태에 있으며, 조류의 수평운동이 적은 내만에서는 입자의 물리적 거동은 침강에 의하여 지배되는 것으로 나타났다. 5. 2,000mg/$\ell$ 황토용액에 대한 침강실험에서 대략 $22.5\%$의 황토는 격렬한 교반에도 불구하고 즉시 침강하였다. 황토농도가 400, 2,000, 10,000mg/$\ell$으로 증가함에 따라 침강특성은 개별입자침강(Type I settling or discrete settling)에서 응결침강(Type II settling or flocculation settling)의 상태로 바뀌었다. 이것은 실제 해양에서 황토입자들 끼리 floc을 형성할 정도로 많은 양의 황토를 적절한 분산장치 없이 살포하는 것은 지양해야 하며 동시에 동일한 농도의 황토용액도 살포방법에 따라 분산의 크기가 달라질 수 있음을 의미하는 것이다. 6. PVD 그래프로부터 자연상태의 황토는 급격하게 침강하는 입자와 장시간 부유하며 천천히 침강하는 입자로 구성되어 있었고 후자의 양이 전자의 양에 비하여 매우 적은 상태로 나타났다. 7. 황토를 이용하여 적조를 효과적으로 제거하기 위해서는 자연상태의 황토를 그대로 사용하기보다는 (1) 미세한 입자상태로 분쇄하고, (2) 적절한 살포장비와 분산장비를 사용하여 해수 중에서 황토입자가 넓게 부유 분산하여 적조생물과 충분한 충돌을 일으키도록 해야한다. 이것은 적어도 황토입자를 이용하여 적조를 응집 제거하려고 할 경우 피할 수 없는 기본적 원리가 되며 동시에 황토 사용량을 줄일 수 있는 하나의 방법이 된다. 8. 일반적으로 입자의 크기는 응집 및 흡착반응에 매우 중요한 인자가 된다. 황토입자는 크기가 작을수록 용이하게 분산시킬 수 있으며 더욱 효과적으로 Cochlodinium 적조를 제거할 수 있다. 실제로 어떤 황토입자의 크기가 적조 제거에 효과적인가는 현장실험을 통하여 침강속도, 수평분산범위, 적조제거효율 등을 조사하여 반드시 결정하여야 한다.

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초지형 축산의 어메니티 및 경제성 평가에 관한 연구 (Study on Amenity and Economical Efficiency of Multi-functionality on the Grassland)

  • 천동원;이상영;박민수;박형수;황경준;윤세형;고문석
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제27권4호
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    • pp.297-312
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    • 2007
  • 본 연구는 제주 초지의 경제적 가치를 평가하여 보전의 타당성 및 정책지원 방안을 제시하기 위해 수행하였다. 경제적 가치를 추정함에 있어 환경적 가치, 사회문화적 가치로 나누어 평가하였으며 환경적 가치는 대체법을 이용하였고 사회문화적 가치평가는 일반적으로 많이 이용되고 있는 CVM 평가법을 적용하였으며 각종 Bias(편의)를 해결하기 위해 가상 상황을 설정하여 질문하는 이단계 이선선택법을 적용하였다. 제주초지의 다원적 기능은 토양침식방지, 홍수방지, 축산분뇨처리, 대기정화 등과 같은 환경적 기능과 사료생산기능 그리고 보건, 휴양, 정서함양 등과 같은 사회문화적 기능이 있다. 이의 경제성을 분석한 결과 제주초지의 연간 다원적 기능가치는 총 $397,115{\sim}418,995$백만원으로 평가되었다. 첫째, 초지의 토양침식방지 효과의 가치평가는 초지의 질소 고정금액과 객토 유실비를 환산하여 평가하였으며 나지 대비 평가액은 $19425{\sim}20,038$백만원이었다. 둘째, 제주도내에서 발생한 축산분뇨 155만4,000톤(2005년) 중 초지에서 처리할 수 있는 총살포 가능량을 해양투기 등의 위탁처리비에 의해 추산하여 계산한 결과 $8,262{\sim}11,016$백만원으로 평가할 수 있다. 셋째, 초지의 대기정화 능력을 평가한 것으로 대기오염의 대표적 물질인 이산화탄소를 흡수하는 량과 산소를 방출하는 량을 산출하여 평가하였다. 대기정화 기능 평가액은 $24,803{\sim}28,586$백만원으로 추산되었다. 넷째, 제주도 초지의 강수량은 우리나라에서 제일 높으며 지구온난화의 영향 등으로 인한 집중호우, 태풍 등 풍수재해가 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 초지의 홍수방지 댐의 홍수조절 기능을 기준으로 하여 경제적 가치를 측정하였다. 홍수 조절능력은 ha당 791ton으로 환산하여 추산하였다. 홍수방지 기능의 평가액은 $1,691{\sim}10,723$백만원으로 추산되었다. 다섯째, 초지의 생산성 평가는 제주도 초지의 주초종인 오차드그라스, 페레니얼라이그라스, 톨페스큐 등의 혼파초지의 총생산량을 추정하고, 이의 건물생산량을 제주도에서 유통되는 가격으로 환산하여 평가하였다. 평가액은 $70,493{\sim}76,190$백만원으로 추산되었다. 마지막으로 제주도 초지가 지닌 사회문화적 공익기능, 즉 농촌경관제공기능, 교육 휴양처제공기능, 전서함양기능에 대한 제주 방문객들의 평가는 매우 높았으며 특히 존재가치 및 상속가치가 높아 지속적으로 보전해야만 한다는 의견이 지배적인 것으로 나타났다. 기부금 조성에 찬성하는 사람들에 대해 조사한 결과를 이용하여 제주 초지의 공익적 경제 가치를 계산한 결과에 의하면 '06년 2,724억원으로 '11년에는 3,220억원이 되어 제주 초지의 환경보전 및 사회문화적 공익적 경제 가치는 매년 증가할 것으로 전망되었다. 이와 같이 제주도에서 초지가 존재하므로서 갖는 여러 가지 다원적 기능의 가치는 우리가 평소에 쉽게 평가절하하고 간과하기 쉬운 환경적 요소를 다방면에서 검토하고 조사 분석한 결과로 초지의 중요성을 구체적으로 구명하였다. 정부는 초지의 규제완화를 추진하고 있다. 그러나 초지에 대한 무분별한 개발은 오히려 제주의 환경파괴, 소중한 관광자원의 소실, 수백 년간 가축방목지로 활용되어온 축산기반의 붕괴, 유기축산 실현과 청정 환경을 유지하는 생태자원보고 천혜의 조건을 파괴하늘 것으로 초지의 전용은 미래 세대를 위한 존재가치, 환경보존 및 축산업 유지 등 여러 관점에서 보면 초지를 유지 보전하는 것이 제주도의 관광 상품성을 제고할 수 있어 더 많은 부가가치를 창출할 수 있을 것으로 사료된다.