• 한국전통조경학회지
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• 제34권3호
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• pp.28-37
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• 2016

본 연구는 연못내 가시연꽃 도입을 위한 일련의 연구로, '식물상과 식생환경'에 이어 '토양과 수환경' 기초자료 획득을 목적으로 한 후속연구이다. 전라북도 내의 가시연꽃 자생지 14곳에 대한 문헌 및 현장조사를 통해 자생지의 토양환경과 수문환경에 대한 분석을 통해 얻은 결과는 다음과 같다. 최소한 저토와 수환경의 부영양화는 가시연꽃 생육의 장애가 되지는 않다고 판단되며 약 70년 이상의 지령(池齡)을 갖는 서식지에서 가시연꽃 생육이 왕성한 것으로 파악된다. 가시연꽃 생육지의 토성은 점토 80.2%, 미사 16.7%, 모래 3.1%로 '중식토(重埴土)'로 분류된다. 토양(저니)의 유기물 함량은 평균 36g/kg으로 가시연꽃 생육지와 비생육지 사이에 주목할 만한 차이는 없었다. 한편 가시연꽃 자생지의 수질 환경은 pH 6.5~7.9, 용존산소 농도 $1.8{\sim}8.8mg/{\ell}$, COD 농도 $6.8{\sim}74mg/{\ell}$, 부유물질 $2.0{\sim}213mg/{\ell}$, 총질소 $0.422{\sim}10.723mg/{\ell}$, 인산염 인 $0.003{\sim}0.126mg/{\ell}$로 나타났다. 가시연꽃의 녹피율과 활력도가 높은 김제 명덕지, 임실 대정저수지 그리고 정읍 애당저수지의 평균 용존산소(DO) 농도는 $3.5mg/{\ell}$, 총질소 농도 $1.33mg/{\ell}$, 인산염 인 $0.06mg/{\ell}$로 조사되었다. 이를 전체 평균값과 비교해보면 DO농도와 총질소 농도는 다소 낮고 인산염 인의 농도는 2배 이상 높은 것으로 추후 인산염 인의 농도와 가시연의 활력도의 상관관계에 대한 심도 있는 연구가 필요하다. 지금까지 확인된 본 연구 결과를 가시연꽃 관상을 목적으로 하는 정원 연못 조성의 기초자료로 제시한다.

• 한국수산과학회지
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• 제32권5호
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• pp.680-687
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• 1999

남해 대륙붕 퇴적물에서 인의 생지화학적 순환을 이해하기 위해 남해에서 채취한 14개 퇴적물 주상시료에 포함된 인의 형태와 공극수를 분석하였다. 건조시킨 퇴적물에서 순차추출을 통해 5 가지 상의 인을 정량화하였다: 1) 약하게 결합되었거나 교환 가능한 인, 2) 철 광물-인, 3) 자생광물-인, 4) 쇄설성 무기인 5) 잔류 유기인. 총 인의 함량은 공극수로 인을 용출시킨 결과로 퇴적물 깊이에 따라 감소하였다. 반응성 인은 총 인의 $20\~50\%$를 차지하며, 철광물-인이 반응성 인의 $70\~80\%$를 차지하여 가장 중요한 상으로 나타났다. 철 광물-인은 퇴적물의 깊이에 따라 감소하였다. 공극수에 용존된 인은 철 광물-인과 거울상으로 대비되어 철 광물이 해수로 되돌려지는 인의 양을 제한하는 인자로 드러났다. 자생광물-인은 총 인의 $5\%$ 미만으로 가장 적은 양을 차지하여 해수로 공급된 반응성 인을 퇴적물로 제거하는 데 크게 기여하지 못하였다. 이것은 대륙붕 퇴적물이 반응성 인을 잠시 보관하고 있지 영구히 제거하고 있지 못함을 의미한다. 분석결과는 해역간에 차이를 보였다. 낙동강 하구역 정점은 육지에서 공급이 많은 까닭에 총 인과 반응성 인을 가장 많이 함유하고 있었다. 이곳에서 퇴적물 표층에 있는 수산화철은 인이 해수로 공급되는 양을 조절하는 것으로 판단된다. 남해 연안역과 동중국해의 표층퇴적물에 포함된 총 인의 농도는 500$\~$600 ${\mu}g{\cdot}g^{-1}$ dry-sediment로 비슷한 수준이었다. 남해 연안역에서는 동중국해역에 비해 철 광물-인을 많이 함유한 대신 쇄설성 무기인의 함량이 적었다. 이러한 차이는 퇴적입자의 물리특성과 생물생산력이 다름에서 비롯될 것으로 예상되는데 이 두 요인은 육지에서 떨어진 거리에 지배될 것으로 예상된다.

• 생태와환경
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• 제43권3호
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• pp.437-450
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• 2010

국내산 이매패 말조개가 하천의 수질 및 부착조류 성장에 미치는 생태학적 영향을 파악하기 위하여 제작한 인공수로에 부착기질을 설치하고 패류를 도입한 다음 10일 동안 수질 및 조류 현존량 변화를 조사하였다. 인공수로는 아크릴 재질로 유속형성을 위하여 계단식으로 제작하고 부영양호 표층수를 유입하여 일정한 유속으로 통과시켰다. 부착조류 기질로 상용 슬라이드글라스를 패류도입 1주일 전에 각 계단에 40개씩 설치하였다. 패류는 435 ind. $m^{-2}$로 도입하고 10일간 매일 동일한 시간에 수온, pH, 전기전도도, 용존산소, 탁도, 광도, 영양염, 그리고 기철 및 수종의 SS, Chl-$\alpha$, 조류 현존량 등을 각각 분석하였다. 말조개 처리는 수종 탁도(60%), SS(62.5%), Chl-$\alpha$(72.2%), TP(23.9%), 용존산소(19.5%) 농도를 감소시킨 반면, 암모니아 농도는 증가시켰다. 패류처리군의 기질 SS(67%)와 Chl-$\alpha$(89.4%)는 뚜렷하게 증가한 반면 수중의 조류 현존량은 뚜렷하게 감소하였다. 결국 하천의 패류는 수중 유기물의 효과적인 저감을 통하여 투명도 개선을 유도하고 동시에 배출된 영양염 및 배설물은 부착 조류 성장을 촉진할 수 있는 것으로 사료되었다.

• 생태와환경
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• 제43권3호
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• pp.369-376
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• 2010

국내산 이매패의 유기물 제어능을 극대화하기 위하여 '수로형 CROM'을 제작하고 채집 하천에서 가장 높은 출현을 보였던 말조개와 펄조개를 현장의 상대밀도 (7:3)와 동일하게 처리하여 12일 동안 운영하였고, 동일한 조건에서 실험도중 각 패류를 30%씩 추가하고 14일 동안 운영하면서 각 실험에서 CROM의 유기물 제어능 및 배설물 생산량을 조사하였다. 두 차례의 실험결과 1) 처리수의 SS와 Chl-$\alpha$의 뚜렷한 감소, 2) 암모니아와 배설물의 뚜렷한 증가, 3) 총질소와 총인의 유의한 감소 등의 결과를 얻었다 (t-test, P<0.001 for all). 이는 결국 두 종류의 국내산 이매패를 혼합 적용한 수로형 CROM은 기존의 '상자형이나 하천형 CROM'보다 처리효율이 높고 상대적으로 낮은 패류사망율 및 영양염 배출 등의 장점을 가지고 있어 현장적용에 유용할 것으로 판단되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제29권3호
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• pp.221-226
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• 2010

축산폐수는 고농도의 유기물 및 질소를 함유하고 있으므로 적절한 처리 방법이 요구된다. 본 연구는 황을 이용한 독립영양 탈질 방법으로 질산성 질소에서 질소가스로의 탈질이 아닌 아질산성질소에서의 황산화 탈질을 연구하였으며 탈질 미생물의 최적 성장 조건을 찾고자 하였다. 초기 알칼리도가 충분한 조건에서는 아질산성질소 탈질 저해가 관찰되지 않았으며 실험온도가 $20^{\circ}C$인 경우에도 $30^{\circ}C$와 비교할 때 큰 저해 없이 탈질이 진행되었다. 하지만 초기 아질산성질소의 농도 300 mg/L 이상에서 lag phase가 늘어나 기질저해가 나타났다. 알칼리도가 충분하지 않은 조건에서 질산성질소의 탈질효율은 10%인 반면 아질산성질소의 탈질의 95% 이상이었다. 산소가 존재할 경우 산소를 이용하여 탈질이 이루어지지 않았음에도 불구하고 황산화 미생물이 산소를 이용하여 황산염의 농도가 증가하였다. 아질산성질소 탈질 시 알칼리도의 소모가 관찰되었으나 질산염 탈질시 보다 알칼리도의 소모가 적었으며 황산염 생성 또한 적었다. 황이용 아질산성 질소 탈질은 외부탄소원의 추가적인 주입 없이 저렴한 황입자를 이용하며 질산성질소 황산화 탈질의 단점인 알칼리도 파괴, 황산염이온 생성의 단점을 보완할 수 있는 효과적인 탈질 방법이 될 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권8호
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• pp.33-40
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• 2010

본 연구에서는 고속도로에서 발생되는 비점오염원 부하량 계산의 기초가 되는 비점오염물질의 원단위 산정을 위해 서해안 고속도로 매송지역 도로지점과 교각지점 두 지점을 대상으로 수문곡선과 농도분석을 하고 유량가중평균농도(Event Mean Concentrations, EMC)를 이용하여 원단위를 평가하였다. 중금속을 제외하고 대부분의 강우사상에서, 강우가 시작되고 유출이 시작된 이후 초기 30분 이내 오염물질의 농도는 급격히 줄어들었다. EMC 분석 결과 두 지점 모두 TSS, $BOD_5$, DOC가 하수처리수 방류수 기준보다 높게 나왔으며, T-N, T-P는 낮게 검출되었다. 중금속 변화에서는 두 지점 모두 Fe과 Pb 그리고 Zn 등이 다른 중금속에 비해 많이 검출되었다. 원단위 산정 결과 환경부 원단위와 비교하였을 때 $BOD_5$, T-N이 낮게 계산 되었으나, 중금속의 경우, 외국의 원단위와 비교하였을 때 Cu, Pb, Zn 이 약 10배 가량 높은 것으로 나타났다. 좀 더 신뢰성 있는 원단위 산정을 위해서는 현재까지 모니터링된 자료를 활용하고, 추가적인 자료의 획득을 위한 장기적인 모니터링 계획이 수립되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제19권1호
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• pp.69-79
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• 2017

국내의 상수원으로 사용하는 수질보호구역은 주로 농촌지역인 경우가 많다. 농촌지역의 경우 인구수 및 인구밀도가 높지 않아 하수도 시스템 보급이 열악하여 상수원 관리를 위해서는 농촌지역의 하수처리에 관리가 필요하다. 본 연구에서는 농촌지역에 위치한 마을하수도 4개소와 하수처리장의 운전결과를 분석하였다. 마을하수도보다 하수처리장에서 고농도의 오염물질이 유입되었으며, 방류수 수질 기준은 모두 만족하는 것으로 나타났다. 하지만 마을하수도의 방류수의 오염물질 농도가 하수처리장보다 더 높은 것으로 조사되었다. 처리 효율에서는 median 값으로 유기물(BOD, COD)의 경우 약 5%정도, 영양염류(T-N, T-P)의 경우 최대 30%정도 높게 검출되었다. 또한 오염물질 처리효율에 MLSS, DO 및 체류시간과 같은 생물반응조 운전 인자가 미치는 영향에 대해 분석하였다. 그 결과 운전 조건에 따라 오염물질 처리효율이 변하는 것으로 나타났다. 따라서 농촌지역에서 하수 관리를 위해서는 생물 반응조 운전 조건 등의 유지관리에 주의를 기울여야 한다.

• 생태와환경
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• 제43권4호
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• pp.492-502
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• 2010

The study objects were to analyze long-term and seasonal variations of nutrients (N, P), suspended solids, N:P ratios, algal chlorophyll, and trophic state along with general water quality parameters in four sampling sites including two intake tower sites supplying drinking water in Daechung Reservoir. For the analysis, we used water quality long-term data sampled during 1998~2007 by the Ministry of Environment, Korea. Interannual and seasonal trends in inflow and discharge near the intake tower facilities over the ten years were directly influenced by rainfall pattern. The distinct difference between wet year (2003) and dry year (2001) produced marked differences in water temperature, pH, dissolved oxygen, organic matter contents, nutrients, and these variables influenced algal biomass and trophic state. Values of TP varied depending on the year and locations sampled, but monthly mean TP always peaked during July~August when river inflow and precipitation were maxima. In contrast, TN varied little compared to TP, indicating lower influence by seasonal flow compared to phosphorus. The number of E. coli were highest in Site 2 (Chudong intake tower) and varied largely, whereas at other sites, the numbers were low and low variations. Contents of chlorophyll-${\alpha}$ (CHL), as an estimation of primary productivity, varied largely depending on the year and season. The maximum of CHL occurred at Muneu intake tower (S4) during 2006 when the precipitation and inflow were lowest. In contrast, another CHL peak was observed in Site 2 (Chudong intake tower) in 2006 when one of the largest typoons (Ewinia) occurred and river runoff were maximum. So the CHL maxima were associated with both wet year (high flow, high nutrient supply) and dry year (low flow, nutrient supply by littoral zone). Such conditions influenced trophic states, based on Trophic State Index of nutrients and CHL. Based on all analyses, we can provide some clues for management and protection strategies of two intake tower sites.

• 상하수도학회지
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• 제35권6호
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• pp.417-424
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• 2021

Algal bloom is an ongoing issue in the management of freshwater systems for drinking water supply, and the chlorophyll-a concentration is commonly used to represent the status of algal bloom. Thus, the prediction of chlorophyll-a concentration is essential for the proper management of water quality. However, the chlorophyll-a concentration is affected by various water quality and environmental factors, so the prediction of its concentration is not an easy task. In recent years, many advanced machine learning algorithms have increasingly been used for the development of surrogate models to prediction the chlorophyll-a concentration in freshwater systems such as rivers or reservoirs. This study used a light gradient boosting machine(LightGBM), a gradient boosting decision tree algorithm, to develop an ensemble machine learning model to predict chlorophyll-a concentration. The field water quality data observed at Daecheong Lake, obtained from the real-time water information system in Korea, were used for the development of the model. The data include temperature, pH, electric conductivity, dissolved oxygen, total organic carbon, total nitrogen, total phosphorus, and chlorophyll-a. First, a LightGBM model was developed to predict the chlorophyll-a concentration by using the other seven items as independent input variables. Second, the time-lagged values of all the input variables were added as input variables to understand the effect of time lag of input variables on model performance. The time lag (i) ranges from 1 to 50 days. The model performance was evaluated using three indices, root mean squared error-observation standard deviation ration (RSR), Nash-Sutcliffe coefficient of efficiency (NSE) and mean absolute error (MAE). The model showed the best performance by adding a dataset with a one-day time lag (i=1) where RSR, NSE, and MAE were 0.359, 0.871 and 1.510, respectively. The improvement of model performance was observed when a dataset with a time lag up of about 15 days (i=15) was added.

• 생태와환경
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• 제55권2호
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• pp.156-166
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• 2022

호소의 수질 특성을 이해하는 것은 호소 및 정수생태계 관리의 가장 기본 요소이다. 호소의 수질은 호소의 수리수문학적 요소, 주변 토지 이용/피복, 유역 내 인간 활동을 포함한 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 호소에서 5년 동안(2015~2019) 측정된 9가지 이화학적 요인(pH, DO, COD, TSS, T-N, T-P, TOC, EC, Chl-a)을 이용하여, 국내 83개 주요 호소를 수질에 따라 분류하였다. 계층적 그룹 분석을 통해 전체 호소는 총 5개의 유형으로 분류되었고, 각 유형별로 저수지의 수질 및 고도, 유역면적, 만수위, 총 저수량과 같은 수리수문학적 요인을 반영하였다. 특히 저고도에 위치한 대형 호소에서(그룹 I) 수질이 매우 낮게 나타났다. 한국형 부영양화 지수를 이용하여 국내 주요 호소의 부영양화 정도를 비교한 결과, 석호가 포함된 그룹 IV 및 신갈지 등에서는 과거 2004~2008년에 비해 부영양화 지수가 개선되었으나, 그룹 I, III, V에 속한 대부분의 농업용 저수지에서는 부영양화가 심화되었다.