• 대한환경공학회지
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• 제27권2호
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• pp.151-157
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• 2005

본 연구에서는 퇴적물에서 일어나는 유기물 분해과정 중 이용된 전자 수용체와 분해과정에서 생산된 환원 물질의 농도 변화를 적절히 파악하고 정량화하기 위한 수치모델을 개발하였다. 퇴적물에 서식하는 미생물이 전자 수용체를 이용하여 유기물을 분해하는 반응들은 전자 수용체의 종류에 따라서 다음과 같이 6가지 형태로 구분 할 수 있다: (1) 호기성 분해(Aerobic Respiration), (2) 탈질(Denitrification), (3) 망간 환원(Manganese Reduction), (4) 철 환원(Iron Reduction), (5) 황산염 환원(Sulfate Reduction), (6) 메탄 환원(Methanogenesis). 이와 같은 6가지 반응은 양론(Stoichiometry)적으로 표현되어지며, 여기에 관여하는 3개의 고형물질(침전성 유기물질, manganese oxides, iron oxides)과 8개의 용존물질 (oxygen, nitrate, sulfate, ammonia, dissolved manganese, dissolved iron, sulfide, methane)의 움직임은 1차원 물질수지 방정식으로 모델에서 재현되어졌다. 퇴적물에서 미생물에 의한 유기물 분해 반응은 Monod 반응식을 이용하여 간단히 표현되어졌다. 퇴적물에 포함된 물질들에 대한 물질수지 방정식들은 Monod 반응식에 포함된 비선형성을 제거하기 위해서 다단계의 반복적인 수치해석법에 의해 안정적인 해를 구할 수 있었다. 모델의 타당성을 검토하기 위하여 Sweert et al.(1991a)이 Netherland의 Veluwe 호수의 퇴적물에서 조사한 자료에 모델결과를 비교하였고, 결과로써 산출된 전자 수용체와 환원 물질의 수직적 분포형태는 관측간과 비교적 잘 부합하였다. 그러나 모델을 통하여 예측된 $NH_4^+$의 농도는 측정된 농도보다 훨씬 낮은 것이 관찰이 되었는데, 이는 모델에서 유기물질을 표현할 때 사용한 Redfield의 유기물식이 본 연구에 적용된 퇴적물에서의 높은 질소 함유율을 적절히 표현하지 못한 결과로 해석되어 질 수 있다. 퇴적물 깊이에 따른 전자 수용체와 환원된 물질의 분포변화는 중금속의 재용출과 생물이용도를 조절하는 주요인이 되기 때문에, 이 연구에서 개발된 수치모델은 퇴적물에서 일어나는 미량 오염 물질의 거동을 파악하기 위해 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.76-93
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• 2013

영산강 하구는 하구둑 및 방조제 건설등의 개발 사업으로 해수유동 체계에 변화가 발생하였으며, 인위적인 하구둑 운영에 의해서 담수 방류가 조절되어 자연적인 하구와는 다른 하구순환 형태를 나타내며, 하천 기원 퇴적물의 유입이 제한적이다. 하구둑 방류가 빈번한 하계의 하구 퇴적물 이동양상과 수지를 파악하기 위하여 3차원 수치모델인 EFDC를 적용하였다. 외력 및 육상 유입 조건을 실시간으로 입력하고, 연구지역의 퇴적물 입도특성을 바탕으로 모래, 실트, 점토의 다중 입경을 적용하여 모델링을 수행하였다. 관측 조석, 조류와 부유사 농도에 대하여 보정 검정된 모델링 결과에 의하면, 2011년 8월에 부유 퇴적물은 표층에서 외해방향으로 이동하지만 중 저층에서는 하구 내측으로 이동한다. 하구둑 방류에 기인한 하구순환에 의해 실트 크기 입자에 의한 퇴적이 우세하게 나타나며, 점토 크기 입자는 대부분 하구 내에서 순환을 반복하는 양상을 보였다.

• Ocean and Polar Research
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• 제30권4호
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• pp.519-536
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• 2008

The relatively tranquil area within the Gogunsan Archipelago was for the first time investigated preliminarily with respect to modern sedimentological processes in association with the emplacement of the Saemangeum Dyke. Basic sedimentological observations, bathymetry and surface sediments were performed twice during 2006-2008 to compare the results and elaborate changes during that period of time. In addition, sediment dynamical observations were carried out with latest measuring equipment along two transects crossing the entrances of the archipelago, including 12-hour onboard measurements of current, suspended sediments, temperature, and salinity. This dataset was used to reveal hydrodynamic characteristics for spring season April-May and to estimate the direction and relative magnitude of the net flux of suspended sediments. There occurred three depositional areas (A to C) within the archipelago, where sediment texture was also changed. In area A, around Yami Island and the dyke, and area B, in the center of the archipelago, surface sediments became coarsened over the two-year period; sand content increased 5% at the expense of silt content in the former, whereas silt content increased 3% at the expense of clay content in the latter. By comparison, area C in the western entrance of the archipelago shows a textural trend of fining with more silt and clay (combined increase of 5%) at the expense of sand content. The accumulation of sediments in areas A and B is attributable to the sand and silt resuspended from the seabed sediments off sector 4 of the dyke during the winter. The origin of the fine materials depositing on area C is uncertain at present, although suspended sediments moving offshore around the archipelago may be one of the most likely candidates for the source. The temperature of seawater increased rapidly from $9-10^{\circ}C$ in April to $14-16^{\circ}C$ in May, whereas salinity remained more or less constant at 31-32%o during the two months. Both of these parameters showed little variations with depth through a tidal cycle, suggesting good mixing of seawater without any help of significant waves. The consistency of salinity during a tidal cycle also indicates no insignificant effects of freshwater from the rivers Mangyung and Donjin emitting through the opening gap near Sinsi Island. The suspended sediment concentrations were higher at the entrance between Sunyu and Sinsi islands than at the entrance between Hoenggyong and Sinsi islands, ranging from 20 and 30 mg/l and from 5 and 15 mg/l, respectively at the sea surface. Although tidal currents were variable across a transect between Sunyu and Sinsi islands, the currents across the entrance between Hoenggyong and Sinsi islands flowed consistently in the same direction all over the transect during a tidal cycle. The estimation of net flux of suspended sediments indicates that suspended sediments are transferred to the Gogunsan Archipelago mainly through a relatively deep trough adjacent to Sinsi Island toward the shallow area around Yami Island and the dyke.

• 한국해양학회지:바다
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• 제17권2호
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• pp.120-129
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• 2012

낙동강 하구에 위치한 갯벌 퇴적물에서 2005년 7월부터 2006년 9월까지 퇴적물-수층을 통한 산소와 용존 무기질소 플럭스, 그리고 탈질소화율을 계절별로 조사하였다. 현장 조건 수온에서 퇴적물 배양을 통해 측정된 산소 플럭스의 범위는 $-37.0{\sim}0.5mmol\;O_2\;m^{-2}\;d^{-1}$이었고, 수온이 증가할수록 퇴적물에 의한 산소소모가 많아져, 수층에서 퇴적물로의 산소 플럭스가 증가하였다. 탈질소화율은 $4{\sim}2732{\mu}mol\;N\;m^{-2}\;d^{-1}$의 범위로 같은 방법으로 측정한 국내 연안의 결과보다 높은 값을 나타냈고 산소 플럭스와 유사한 계절변화를 보였다. 질소동위원소를 이용하여 측정된 탈질 소화율은 수층에서 퇴적물로 유입되는 질산염 플럭스와 높은 상관관계를 보였다. Isotope pairing technique에서 계산되는, 총 탈질소화 중 "수층에서 유입된 질산염을 이용하는 탈질소화($D_w$)"도 수층에서 유입되는 질산염 플럭스와 양의 상관 관계를 보여 수층에서 유입되는 질산염이 탈질소화의 계절변동의 원인임을 시사하였다. 여름철에 질산염농도가 높은 담수의 유입 증가가 낙동강 하구 퇴적물로의 질산염 유입과 탈질소화를 촉진시킨 것으로 추정된다. 낙동강 하구 퇴적물에서 생지화학적 과정의 일반적인 패턴 및 경향을 파악하기 위하여, 이 연구에서 측정된 여러 생지화학적 플럭스를 방향과 크기에 따라 분류하여 보았다. 그 결과, 수온과 질산염 유입 변화에 따라서 여름철에는 수층에서 퇴적물로의 산소와 질산염 플럭스가 높게 나타나고 탈질소화도 높은 반면, 여름철을 제외한 나머지 시기에는 이들 플럭스가 낮아, 갯벌 퇴적물의 생지화학적 과정이 낙동강 담수 유입에 민감하게 반응함을 알 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제34권1호
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• pp.84-95
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• 2018

The community structure of benthic macroinvertebrates in the fine sediments of freshwater was analyzed according to various sampling tools and methods. The sediment core with the inner diameter of 7.5 cm was more effective in cost and labor in comparison to that of ${\Phi}5cm$ or ${\Phi}10cm$. The number of species increased with the increase in sample size (replicates). When it was collected five times with the ${\Phi}7.5cm$ sediment core, Shannon-Weaver's diversity and McNaughton's dominance of the sample reached about the 80 % level of the community estimates. Most species appeared in the sediment layer of 0-4 cm, and there were no newly recruited species below the depth of 4 cm. Individual abundance of benthic macroinvertebrates decreased exponentially along with the increase in sediment depth. Compared with the individual abundance of the 0-15 cm sediment layer, the abundance was 60 % in the 0-2 cm layer, 25 % in the 2-4 cm layer, 10 % in the 4-6 cm layer and 95 % in the 0-6 cm layer. Compared with organisms collected with the sieve of 0.2 mm pore, the number of species and the individual abundance sifted through the sieve with pore of 1 mm were 36 % and 88 %, and those with pore of 0.5 mm were 5 % and 55 %, respectively.

• 한국지구과학회지
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• 제24권1호
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• pp.46-60
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• 2003

In Namyang Bay of western Korea, macrotidal-flat deposits are divisible into three late Quaternary units: Unit M1 of upper marine mud, Unit T1 of middle siderite-bearing terrestrial clay, and Unit M2 of lower marine mud. Unit M1 represents typical Holocene intertidal mudflat deposits, showing a coarsening-upward textural trend. It probably resulted from the continual retrogradation of tidal flat during the mid-to-late Holocene sea-level rise. Reddish brown-color Unit T1 consists of homogeneous clay with abundant freshwater siderite grains and plant remains. Unit T1 is clearly separated from the overlying Unit M1 by a sharp lithologic boundary. Radiocarbon age, siderite grains and lithologic features indicate that Unit T1 is originated from freshwater bog or swamp deposition infilling the localized topographic lows during the early Holocene age. Overlain unconformably by early Holocene swamp clay, Unit M2 is orange to yellow in color and mottled, suggesting significant degree of weathering during the sea-level lowstand. Such subaerial oxidation is confirmed in the vertical profiles of geotechnical properties, clay mineral assemblages and magnetic susceptibility. Unit M2 appears to be correlated with the upper part of the late Pleistocene tidal deposits developed along the western Korean coast. The sedimentary succession of the Namyang-Bay tidal-flat deposit provides stratigraphic information for the Holocene-late Pleistocene unconformity and also permits an assessment of the preservation potential of the late Pleistocene marginal marine deposit along the western coast of Korea.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권2호
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• pp.84-90
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• 2009

담수에 노출되었을 때 발생할 수 있는 입자성 인의 거동변화를 연구하기 위하여 해양퇴적물의 주상시료를 230일간 $25^{\circ}C$에서 항온암배양하였다. 배양 실험은 상층수를 해수상태로 유지한 실험군(SW), 담수상태로 유지한 실험군(FW), 그리고 담수상태이면서 빈산소상태로 유지한 실험군(FWA)으로 나누어 진행하였다. 퇴적물은 5 cm 깊이까지 1 cm 간격으로 절단하여 입자성 인의 연속추출방법으로 퇴적물 내 입자성 인의 존재형태를 6가지로 구분하였다. SW 실험군에 비해 FW와 FWA 실험군의 상층수에서 인산염 농도가 크게 증가하였다. 이는 담수와 접촉한 후 퇴적물 내 해양 미생물의 사멸과 함께 유기물이 분해된 결과로 사료된다. 또한 FW 실험군의 퇴적물 표층에서 BD-P(Iron-bound P)의 농도가 크게 증가하였다. 해양퇴적물이 담수와 접촉하면 퇴적물의 산소투과 깊이가 깊어지며, 이로 인해 해수에 비해 황화물이 적은 담수에서 철화합물 형태의 인이 증가한 것으로 사료된다. 그 반면에 FWA 실험군의 BD-P 감소는 상층수의 낮은 산소농도로 인해 인산염이 용출되는 과정을 통해 유실된 것으로 판단된다. 또한 FWA 실험군에서 추출 가능한 인(SUM of LOP)이 크게 증가하는 것으로 판단할 때, 앞으로 이 형태의 인이 상층수로 쉽게 용출되어 반응성 인이 될 것을 예상할 수 있다. 따라서, 갯벌에 함유된 다양한 종류의 입자성 인들이 담수와 접촉하면 상당부분 추출 가능한 인으로 바뀌게 되고, 특히 빈산소 상태에서는 그러한 추출 가능한 인이 더욱 증가하므로 향후 인산염의 형태로 용출되면 상층수의 수질에 악영향을 줄 우려가 있다고 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제10권3호
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• pp.27-35
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• 2008

Sediment cores were obtained from Upo and Mokpo in Upo Wetland and core samples were divided by depth into 20 ~ 21 subsamples. The heavy metal concentrations of Fe, Mn, Zn, AS, Cu, Cd, Ni, Pb, and Cr in the sediments of each depth were determined by ICP-MS. The texture of sediemnts from Upo Wetland appeared to be clayey silt with average grain size of $7.52{\sim}11.15{\mu}m$ for physical properties. It was found to have a clear tendency of depth profile with respect to TOC and ignition loss. Organics were stabilized in the range of 0.5 ~ 0.7 % TOC and 8 ~ 9 % ignition loss in 30 years, whereas, the surficial sediments have the highest concentrations of about 3.0 % of TOC and 13 ~ 15 % ignition loss. Those are much higher than the values of the main stream, the Nakdong River, which reflects the deposit of biodegradable organics from plants and other lifes. The vertical distribution of heavy metals in two sediment cores was investigated to elucidate historical trends of heavy metals deposited into Upo wetland. The depth profile concentrations of each heavy metal were compared and discussed with the Concensus-Based Sediment Quality Guidelines for freshwater ecosystems. All the Cd data for the vertical distribution in the sediments were detected above PEC value for Cd, which predict harmful effects on sediment-dwelling organisms expected to occur frequently. The concentrations of Zn, Cu, and Cr in all sediment samples for depth profile were detected below the TEC values, which provided a basis predicting the absence of toxicity by Zn, Cu, and Cr.

• 한국해양학회지
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• 제30권4호
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• pp.320-331
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• 1995

자세한 고환경복원 및 해수면 변화를 파악하기 위하여 델라웨어만 중부연안에서 조밀한 코어를 채취 분석하였다. 연구지역은 키즈흐머크해변, 세인트존스강, 세인트존 스강 하구의 바월즈해변의 습지지역으로 각자 고유의 지형적인 특성과 해수면 역사를 기록하고 있다. 충서대비에서 가장 중요한 것은 퇴적상과 고환경을 세분하는 것이며 이를 위하여 본 연구에서는 암상분석, 입도분석, 유기물과 무기물의 비, 함수율비, 광 물구성성분, 식물상의 분석, 고생물학적, 분석, 탄소연 대측정 등을 사용하였다. 연구 지역에서 습지환경은 담수습지, 초기담수습지, 약기수습지, 기수습지, 염수습지로 다 섯 등분 하였다. 습지 환경 외에는 조간대 환경과 하천환경이 간혹 발견되었으며, 전 홀로세층의 퇴적물은 사질, 니질, 사니질 퇴적물로 구성되어 있다. 층서의 하부는 담 수습지가 대부분이며 그 위에 기수습지나 조간대 내지 조간대 내의 하천환경으로 나타 났다. 전홀로세의 지형형태가 홀로세 고환경변화에 중요한 영향을 미쳤다. 해수면이 상승하거나 하강하면서 염수나 기수환경을 형성하는 과정에도 해수의 영향이 미치지 않는 고립된 지역에서 담수환경이 형성되었다. 같은 시기에 유사한 고도에서 담수환경 과 기수환경이 형성되는 것은 바로 전홀로 세층의 불규칙한 지형에 기인한 것이다. 따 라서 이러한 복잡한 고환경 형성은 층서대비나 지역적 상대적 해수면 변화에 대한 해 석에 어려움을 가져왔다. 연구지역에서 퇴적층은 퇴적물 공급, 고결작용, 하천활동, 생태계내의 경쟁, 지역적인 지구조적운동, 지각평형, 기후 그리고 지역적인 상대적인 해수면 변화에 의하면 영향을 받았다. 담수환경과 기수환경의 반복이 여러 층에서 발 견 되었는데 이 시점마다 해침이나 해퇴가 일어난 것으로 판단된다. 따라서 연구지역 에서는 여러분의 해침과 해퇴가 일어난 것으로 본다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.444-452
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• 2009

진우도 해빈에서 2005년 11월과 2006년 5월의 2회에 걸쳐서 표층퇴적물을 채취하여 퇴적물의 조직변수를 분석하였다. 2005년 11월에 비하여 2006년 5월에는 진우도 서쪽 해빈의 최빈값은 $3.0\phi$(i.e., 0.125 mm)로 변화가 거의 없었으나, 동쪽 해빈에서는 최빈값$3.0\phi$(i.e., 0.125 mm)의 함량이 대폭 감소하고 $2.5\phi$(i.e., 0.177 mm)가 절대적으로 우세한 조립화 경향이 발생하였다. 마찬가지로 표층퇴적물 평균 입도는 서쪽 해빈에서는 두 조사의 차이가 거의 미약하지만, 동쪽 해빈의 평균입도는 증가되어 조립화된 특징을 반영한다. 이러한 조립화는 2006년 5월에 진우도의 동쪽 해빈의 표층퇴적물에서 상대적으로 양의 값으로 변화된 왜도 경향과 일치한다. 결과적으로 2005년 겨울을 지나면서 진우도의 표층퇴적물은 서쪽 해빈은 큰 변화를 보이지 않는 반면에 동쪽 해빈은 $3.0\phi$(i.e., 0.125 mm)의 세립 사질퇴적물이 제거되는 현저한 조립화 경향이 나타난 것이다. 이와 같은 변화는 낙동강 하구역에 하계동안 증가된 강수량과 낙동강 방출량 그리고 동계동안 우세한 파랑 그리고 조석의 영향 등이 복합적으로 작용하여 진우도 서쪽 해빈과 동쪽 해빈의 표층퇴적물에 영향을 주는 수리학적 조건과 퇴적물의 공급/제거가 다르기 때문이다.