• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권7호
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• pp.1104-1116
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• 2019

In this study, we investigated the potential of using sediment bioelectrochemical systems (SBESs) for in situ treatment of the water and sediment in brackish aquaculture ponds polluted with uneaten feed. An SBES integrated into a laboratory-scale tank simulating a brackish aquaculture pond was established. This test tank and the control (not containing the SBES) were fed with shrimp feed in a scheme that mimics a situation where 50% of feed is uneaten. After the SBES was inoculated with microbial sources from actual shrimp pond sediments, electricity generation was well observed from the first experimental week, indicating successful enrichment of electrochemically active bacteria in the test tank sediment. The electricity generation became steady after 3 weeks of operation, with an average current density of $2.3mA/m^2$ anode surface and an average power density of $0.05mW/m^2$ anode surface. The SBES removed 20-30% more COD of the tank water, compared to the control. After 1 year, the SBES also reduced the amount of sediment in the tank by 40% and thus could remove approximately 40% more COD and approximately 52% more nitrogen from the sediment, compared to the control. Insignificant amounts of nitrite and nitrate were detected, suggesting complete removal of nitrogen by the system. PCR-DGGE-based analyses revealed the dominant presence of Methylophilus rhizosphaerae, Desulfatitalea tepidiphila and Thiothrix eikelboomii, which have not been found in bioelectrochemical systems before, in the bacterial community in the sediment of the SBES-containing tank. The results of this research demonstrate the potential application of SBESs in helping to reduce water pollution threats, fish and shrimp disease risks, and thus farmers' losses.

• 한국가스학회지
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• 제23권2호
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• pp.1-8
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• 2019

근래 환경 문제가 이슈화됨에 따라, 수소 에너지에 대한 관심 역시 빠르게 집중되고 있다. 특히 국내에서는 수소 에너지의 보급을 위하여 정부 주도 하, 수소전기차 및 수소충전소의 확산이 탄력을 받고 있다. 그러나 수소 에너지의 도입 취지에 부합하는, 실질적인 국내 환경성에 대한 기여도가 평가되어야 하지만, 기존 $CO_2$ 배출량 분석 방법의 대부분은 미국의 에너지 환경을 대표하여 개발되었으므로, 국내 현실에 그대로 적응하기에는 한계가 존재한다. 따라서 본 논문에서는 국내에서 수소 생산 시 배출되는 $CO_2$ 배출량을 평가하는 방식으로, 물질 수지 기반의 수치 계산 분석을 제안한다. 제안한 방법을 바탕으로 천연가스, LPG, 나프타를 원료로 개질 반응 및 전기분해, COG를 활용한 수소 생산 시 국내에서 발생하는 $CO_2$ 배출량을 분석하였다. 또한, 해당 결과를 GREET 프로그램 분석 결과를 비교하여 제안한 방법의 신뢰성을 확인해보았다.

• 멤브레인
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• 제29권3호
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• pp.173-182
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• 2019

화석연료 사용이 증가하면서 온실가스 및 대기오염가스 등의 환경오염 문제가 심각해졌다. 이를 해결하기 위한 신재생에너지, 친환경적인 대체에너지원을 찾기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 연료전지는 전기에너지를 발생하며 부산물로 물만이 생성되는 친환경 에너지 발생장치다. 특히, 전해질로 음이온 교환막을 사용하는 음이온 교환막 연료전지(Anion Exchange Membrane Fuel Cell)는 높은 촉매의 활성으로 양이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel cell)와 다르게 저가의 금속 촉매를 사용할 수 있는 장점 때문에 관심이 높아지고 있다. 음이온 교환막으로써 요구되는 주요 특성은 높은 이온($OH^-$) 전도도 및 높은 pH의 구동조건에서의 안정성이다. 본 연구에서는 PPO계 고분자의 화학적 가교 반응을 이용해 얻어진 가교형 고분자 막의 낮은 기계적인 특성과 치수 안정성을 높이기 위해 보다 높은 분자량을 갖는 고분자 사용과 함께 가교율 증대를 통해 보다 높은 이온 전도도와 기계적인 성질, 높은 화학적인 안정성뿐만 아니라 실제 연료전지 구동조건에서 높은 셀 성능을 갖는 AEMFC용 고분자 전해질 막을 개발했다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제22권3호
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• pp.15-30
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• 2019

Changpo Lake was created as a part of a land reclamation for refugee self-helping projects. It shows characteristics of a fresh water lake, and still retains the early appearance of reclamation that surrounding regions have not been developed into farm lands. Shallow wetland has formed around the lake, which provides great conditions for diverse lives, and surrounding earthiness is favorable for growth of vegetation and restoration of the ecosystem. However, as facilities of the Muan International Airport nearby Changpo Lake are expanding and barns are being constructed, artificialness is gradually increasing. Particularly, since pollution sources such as sport facilities, farm lands and barns are scattered around Changpo Lake, pollutants are flowing in constantly. Accordingly, the results for setting up management areas according to the spatial characteristics and creating natural ecological spaces near Changpo Lake, Taebongcheon stream and Hakgyecheon stream are as follows. First, the creation of a natural eco-friendly waterfront space should be promoted by securing the health of the aquatic ecosystem and restoring species and the ecosystem. In addition, a consultative body needs to be formed to lead local residents to participating in river investigation and monitoring, maintenance, and management through role sharing. Second, the basic direction of the spatial management plan is to keep the unique charm of Changpo Lake, maintain harmony with nature, create diverse waterfront areas, and secure the continuity of Changpo Lake and inflow streams. Moreover, the area should be divided into three zones such as a conservation zone, a restoration zone and a waterfront zone, and for each zone, the preservation of vegetation, the creation of ecological wetlands and restoration of the ecotone and ecological nature need to be promoted. Third, facilities and activity programs for each space of Changpo Lake should be operated for efficient management of protected areas. In order to suit the status of each space, biological habitats, water purification spaces, experiential and learning spaces, and convenience and rest spaces should be organized and designated as research, monitoring, education, and tourism areas. Accordingly, points of interest should be set up within the corresponding area. In this study, there are many parts that need to be supplemented for immediate implementation since the detailed plans and project costs for the promotion of programs by area are not calculated. Therefore, it is necessary to make detailed project plans and consider related projects such as water quality, restoration of habitats, nature learning and observation, and experience of ecological environments based on the categories such as research, monitoring, education and tourism in the future.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권3호
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• pp.493-502
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• 2021

최근 기온변화 및 오염원 증가에 따른 수온 상승으로 수계 내에 부영양화가 진행되어 녹조가 다수 발생하고 있으며, 이러한 녹조의 발생과 감시를 위하여 위성영상을 이용한 연구가 많이 이루어지고 있다. 하지만 선행연구에서는 단일 지수만을 활용한 녹조탐지로 지역 수계의 광학적 특성을 고려하기 어려운 문제점 및 중·저해상도 위성영상을 활용하여 대규모의 녹조탐지를 수행함에 따라, 좁은 폭인 강에서의 녹조탐지에는 정확도가 떨어진다는 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 Sentinel-2 위성의 고해상도 영상을 활용하여 NDVI, SEI, FGAI 단일지수 및 본 연구에서 개발한 두 개의 혼합지수들을 녹조탐지에 활용하였다. 본 연구에서는 녹조탐지 알고리즘의 정확도 평가를 위해 POD, FAR, PC 값을 활용하였으며, FGAI와 SEI를 혼합한 지수가 전체 정확도 PC에서 98.29%로 제일 높은 정확도를 보였다.

• 환경분석과 독성보건
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• 제21권4호
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• pp.220-228
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• 2018

$PM_{2.5}$-bound mercury (PBM) was monitored at weekly intervals for three years (from 2014 to 2016) at an urban (Seoul) and rural site (Baengnyeong) in South Korea. The average PBM concentrations in $PM_{2.5}$ samples over the entire sampling period were $12{\pm}11pg/m^3$ and $36{\pm}34pg/m^3$ for Baengnyeong and Seoul, respectively. Seasonal differences were pronounced, with concentrations being highest in winter due to local meteorological conditions (high gas-particle coefficient due to low temperature and low mixing layer height in winter) as well as seasonal factors, such as coal combustion for heating purposes in China. In Baengnyeong, the significant positive correlation of PBM with $PM_{2.5}$, air pollutants, and heavy metals suggested that coal combustion in China might be the most important source of ambient mercury in Korea. In winter, no correlation of PBM with $PM_{2.5}$, air pollutants, and heavy metals was seen in Seoul. Furthermore, Seoul showed higher $PBM/PM_{2.5}$ and $Pb/PM_{2.5}$ ratios in winter due to the strong atmospheric oxidation-reduction reaction conditions as well as local and regional PBM sources. We conclude that immediate attention must be given to addressing PBM levels in Korea, including considering it as a key component of future air quality monitoring activities and mitigation measures.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제38권1호
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• pp.241-262
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• 2021

본 논문은 과학논문을 통해 30년 후인 2050년까지 가축과 동물성식품의 동향을 예측하면서 미래 동물생명산업 발전 전략으로써 ICT-기반 스마트축산 기술의 필요성을 검토하였다. 전 세계적으로 가축사육과 동물성식품 소비는 인구증가, 고령화, 농촌인구 감소, 도시화 및 소득증가에 대한 반응으로 빠르게 변화하고 있다. 기후변화는 가축 환경, 생산성과 번식효율성을 바꿀 수 있다. 가축생산은 온실가스 배출 증가, 토지 황폐화, 수질오염, 동물복지 및 인간의 건강 문제로 이어질 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 동물생명산업의 다양한 측면에서 4차 산업혁명과 융합된 ICT-기반 스마트축산을 활용하여 기후변화 대응, 생산성 향상, 동물복지, 동물성식품 영양품질 개선, 동물의 질병예방을 위한 선제적인 미래 대응전략이 필요하다. 미래 동물생명산업은 지속 가능성과 생산효율성을 향상시키기 위해 자동화를 통합해야 한다. 디지털 시대에 IoT와 빅 데이터를 사용하는 지능형 정밀가축사양, ICT-기반 스마트축산은 동물생명산업의 다양한 소스로부터 데이터를 수집, 처리 및 분석할 수 있다. 축사 내부와 외부의 환경 매개 변수를 정밀하게 원격 제어할 수 있는 디지털 시스템으로 구성되어있다. ICT-기반 스마트축산은 인터넷과 휴대폰을 통한 원격 제어를 위해 센싱 기술을 사용하여 동물의 행동복지 및 사양관리를 모니터링 할 수 있다. 농가가 필요로 하는 광범위한 정보의 수집, 저장, 검색 및 보급에 도움이 될 수 있고 새로운 정보서비스를 제공할 수 있다.

• 한국환경보건학회지
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• 제48권2호
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• pp.66-74
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• 2022

Background: The health effects of particulate matter (PM_2.5) bonded with various harmful chemicals differ based on their composition, so investigating and managing their concentrations and composition is vital for long-term management. As industrial complexes emit considerable quantities of pollutants, higher PM_2.5 concentrations and chemical component effects are expected than in other places. Objectives: We investigated the concentration distribution ratios of PM_2.5 chemical components to provide basic data to inform future major emissions control and PM_2.5 reduction measures in industrial complexes. Methods: We monitored five sites near the Ansan and Siheung industrial complexes from August 2020 to July 2021. Samples were collected and analyzed twice per week in spring/winter and once per week in summer/autumn according to the National Institute of Environmental Research in the Ministry of Environments' Air Pollution Monitoring Network Installation and Operation Guidelines. We investigated and compared composition ratios of 29 ions, carbon, and elemental components in PM_2.5. Results: The analysis of PM_2.5 components at the five sites revealed that ion components accounted for the greatest total mass at approximately 50% while carbon components and elemental components contributed 23~28% and 8~10%, respectively. Among the ionic components, NO₃^- occupies the greatest proportion. OC occupies the greatest proportion of the carbon components and sulphur occupies the greatest proportion of elemental components. Conclusions: This study investigated the concentration distribution ratios of PM_2.5 chemical components in industrial complexes. We believe these results provide basic chemical component concentration ratio data for establishing future air management policies and plans for the Ansan and Siheung industrial complexes.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제17권4호
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• pp.91-106
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• 2021

Daily PM_2.5 was collected during summer period in 2020 in Gwangju to investigate its chemical and light absorption properties. In addition, real-time light absorption coefficients were observed using a dual-spot 7-wavelength aethalometer. During the study period, SO₄^2- was the most important contributor to PM_2.5, accounting for on average 33% (10-64%) of PM_2.5. The chemical form of SO₄^2- was appeared to be combination of 70% (NH₄)₂SO₄ and 30% NH₄HSO₄. Concentration-weighted trajectory (CWT) analysis indicated that SO₄^2- particles were dominated by local pollution, rather than regional transport from China. A combination of aethalometer-based and water-extracted brown carbon (BrC) absorption indicated that light absorption of BrC due to aerosol particles was 1.6 times higher than that due to water-soluble BrC, but the opposite result was found in absorption Ångström exponent (AAE) values. Lower AAE value by aerosol BrC particles was due to the light absorption of aerosol BrC by both water-soluble and insoluble organic aerosols. The BrC light absorption was also influenced by both primary sources (e.g., traffic and biomass burning emissions) and secondary organic aerosol formation. Finally the ATR-FTIR analysis confirmed the presence of NH₄⁺, C-H groups, SO₄^2-, and HSO₄^2-. The presence of HSO₄^2- supports the result of the estimated composition ratio of inorganic sulfate ((NH₄)₂SO₄) and bisulfate (NH₄HSO₄).

• 토지주택연구
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• 제13권3호
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• pp.125-140
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• 2022

도로퇴적물(Road Deposited Sediments, RDS)은 도로, 도로 시설물, 자동차 마모와 배가스, 그리고 도로 외부에서의 유입에 의해 형성되어 도로에 축적되는 입자 물질이다. RDS는 유기물, 휘발성 고형물, 영양염류, 각종 금속류 등 다양한 오염물에 고농도로 오염되어 있고, 강우유출수와 함께 주변 수계로 유출되므로, 도시 지역 비점오염물질의 축적과 이동에 중요한 역할을 한다. 이에, 본 연구는 RDS의 중금속 농도를 문헌에 의해 검토하여, 관련 부하저감 대책수립에 도움이 되고자 하였다. 도시지역 RDS의 중금속 농도는 매우 편차가 컸다. Norway, Spain, Australia, UK, Jordan, Turkey, Iran, Angola, Canada, USA, China, Taiwan, Malaysia, Thailand 그리고 India의 도시 지역 RDS의 Cr, Ni, Cu, Fe, Zn, As, Cd, 그리고 Pb 농도는 각각 3.16-3,410, 1.15-1,382, 20.2-9,069, 2980-124,853, 81-2,550, 2.3-214, 0.19-21.3, 그리고 15.21-1,125mg/kg 이었다. 특히, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd, 그리고 Pb의 농도가 높아, 인위적 요인에 의한 RDS의 중금속 오염이 확인되었다. RDS의 Cr, Ni, Cu, Zn, Cd, 그리고 Pb 농도는 주거지역이나 공원 등에 비해, 교통지역이나 산업지역에서 높았으며, 입도가 감소함에 따라 중금속 농도가 높아졌다. 본 연구결과는 RDS에 의한 수계의 중금속 부하의 산정과, RDS 제어에 의한 비점오염 저감대책의 수립에 도움이 될 것으로 생각된다.