• 대한환경공학회지
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• 제27권5호
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• pp.525-534
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• 2005

하상여과의 효율적인 적용에 대한 지침을 얻기 위해 이를 모사하는 칼럼실험을 수행하여 적용되는 수두차와 슬러지 케익의 발달에 따른 수질변화를 조사하였다. 하상여과에서 유기오염물을 제거하는데 가장 중요한 요소는 슬러지 케익의 발달임을 알 수 있었다. 본 연구의 조건에서 슬러지 케익의 발달에 따라 COD제거율은 17%에서 50%로 증가하였고, 이를 BCOD로 환산하면 22%에서 67%로 증가한 것이었다. BCOD가 활발히 제거되는 구간은 슬러지 케익층과 하상 약 40 cm 깊이까지였다. 수두차에 의한 유량이 클수록 칼럼입구에서 COD가 완만하게 제거되었으나 약 40 cm 이상에서는 COD 농도곡선이 유량에 따라 다르지 않고 모두 일정하게 수렴함을 알 수 있었다. 10일 동안의 슬러지 케익 발달 이후에는 70 cm 깊이에서 용존산소가 고갈되어 탈질이 가능하였으며, 케익이 더욱 발달함에 따라 용존산소의 고갈깊이가 $20{\sim}40\;cm$까지 단축되었다. 본 연구의 결과로부터 우리나라에 널리 분포되어 있는 3 m 깊이 정도의 하상에서 하상여과를 통해 유기오염물은 충분히 제거되지만 탈질에 의한 질소제거는 제한적임을 알 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권4호
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• pp.261-270
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• 2006

제주도 중산간 지역에서 자기지전류(MT) 및 가청주파수대역 자기지전류(AMT) 탐사자료를 얻고 이를 이용하여 2차원 역산을 수행하였다. 일본 Kyushu에 원거리 기준점을 설치, 운용하여 양질의 자료획득이 가능하였고 MT 탐사와 동시에 AMT 탐사를 수행함으로써 $10^{-4}{\sim}10^4\;Hz$에 이르는 광대역의 수직탐사 자료를 획득하였다. 2차원 모델링과 현장자료에서 MT 주파수대만을 이용한 경우와 이것에 AMT 주파수대를 포함해서 역산을 수행한 경우를 비교한 결과, 우리나라와 같이 전기비저항이 높은 지질구조에서는 AMT 자료를 함께 얻어 천부의 분해능을 확보하는 것이 심부구조 해석에도 도움이 되는 것으로 나타났다. 두 개의 남-북 방향 측선에 대한 역산결과 제주도에서 특징적으로 나타나는 미고결 퇴적층이 10 ohm-m 내외로 두 개의 측선 전반에 걸쳐 나타났으며 측선 중앙부에서 심부까지 연장된 저비저항 이상대가 존재하는 것으로 나타났다. 그러나 이 저비저항 이상대가 제주도 주변 바다의 영향인지 과거의 화산활동과 관련된 것인지에 대한 해석을 뒷받침해 줄 어떠한 정보도 아직은 확보되지 않아 향후 추가적인 연구가 요구된다.

• 한국음향학회지
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• 제38권4호
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• pp.378-386
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• 2019

항해하는 선박으로부터 방사되는 선박소음과 달리 바람소음은 바람과 해수면의 상호작용으로 생성된 쇄파에 의해 발생한다. 본 논문에서는 바람의 소음원을 쇄파로 인해 발생되는 기포운으로 설정하여 바람소음준위를 모델링하였다. 모델링에서 바람소음의 음원준위는 동해 연안에서 운영되는 기상부이로부터 측정된 풍속 자료를 이용하여 계산하였다. 풍속을 측정함과 동시에 기상부이의 주변에 계류된 자가기록식 수중청음기를 이용하여 소음준위를 연속적으로 측정하였다. 측정된 수중소음에서 선박소음을 제거한 소음준위와 풍속에 따라 모델링된 바람소음준위를 저주파대역에서 비교하였다. 모델링된 바람소음준위와 측정된 소음준위의 전반적인 경향이 서로 유사하였다. 이에 따라 바람에 의해 발생된 소음원인 기포운의 음원준위 및 분포 수심을 고려하여 천해역에서 바람소음준위를 모델링하는 것이 가능함을 확인하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제8권4호
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• pp.392-400
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• 2003

남해 중부해역 반폐쇄성 만과 유기오염 유입원이 다수 존재하는 7개 연안에서 2003년 5월 13일부터 17일에 걸쳐 산소 미세전극을 이용 공극수내 산소의 수직분포를 측정하였다. 관측된 산소투과깊이 범위는 1.30∼3.80 mm로 매우 작았다. 극히 얕은 산화층 존재는 초기속성 작용 연구 중 산화$.$환원 반응연구를 최소한 mm 단위로 연구할 필요성을 제시한다. 공극수 수직분포에 1차 확산-반응 모델을 적용하여 추정된 퇴적물/해수 계면에서 산소소모율 범위 는 10.8∼27.6 mmol $O_2$ m$^{-2}$ day$^{-1}$(평균 19.1 mmol $O_2$ m$^{-2}$ day$^{-1}$)였고 퇴적물 유기탄소 농도와 양의 상관관계를 보였다. 또한 플럭스에 산소 대 탄소 비 (170/110)를 적용하여 추정한 유기탄소 산화율은 89.5∼228.1 mg C m$^{-2}$ day$^{-1}$(평균: 158.0 mg C m$^{-2}$ day$^{-1}$)였다. 이들 결과는 남해중부 해역중 유기물 유입이 많은 지역을 대상으로 한 결과로 남해 평균 값 중 최대값으로 생각되며 연안환경의 부영양화 및 빈산소 수괴 형성 기작을 밝히기 위해서는 이러한 연구가 보다 많은 지역에서 계절적으로 수행되어져야 할 것으로 생각한다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권1호
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• pp.13-35
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• 2023

지구의 기후 변화를 유도하고 제어하는 가장 중요한 역할을 하는 것은 해양의 해류이다. 황해는 수심이 동해에 비해 매우 얕고, 다양한 바람과 조류, 강물의 유입, 동중국해에서의 해수 유입 등 외력의 영향으로 해수의 순환과 해류가 상당히 복잡하다. 황해난류는 겨울철 황해의 대표적인 해류로서 겨울철 황해와 동중국해 바람 변동성과 밀접한 관련이 있으며, 황해의 수온과 염분 분포에 큰 영향을 주어서 중등학교 교과서에서 중요하게 다루어질 필요성이 있다. 2015 개정 교육과정 기반 중등학교 과학 및 지구과학 교과서의 황해난류와 관련된 내용을 분석하였다. 또한 해류의 시간 변동성에 대한 교사들의 인식을 조사하기 위해 중등학교 과학 교사들을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 대부분의 교사들은 황해난류가 우리나라 서해안으로 연중 북상하고 있으며 일반적인 난류와 같이 여름철에 강하다는 잘못된 지식을 가지고 있는 것으로 나타났다. 황해난류는 해류의 세기가 강한 계절변동성을 가지는 북한한류와 달리 해류 자체가 연중 항시 존재하지 않으며 겨울철에만 발생하는 해류이다. 이러한 교사들의 교과내용 지식에 대한 오류는 북한한류가 겨울철에 강하다는 오개념을 가지게 된 연유와 유사한 배경을 가지고 있었다. 따라서 본 연구에서는 황해난류에 대한 교과서 내용의 오류를 분석하여 제시하였다. 또한 학생들과 교사들의 데이터 리터러시 함양을 위하여 탐구활동에서 활용할 수 있는 황해난류에 대한 수업 자료를 개발하였다. 황해 해수면 온도를 가시화할 수 있는 GUI 프로그램을 소개하였고, WOA (World Ocean Atlas) 2018 해양 실측 수온 및 염분자료와 국립해양조사원에서 생성한 해양 수치모델 재분석자료를 활용하여 수온과 염분의 공간 분포를 도시하는 자료를 개발하여 제시하였다. 이러한 해양 자료를 활용한 데이터 시각화과정은 교사들의 오개념을 개선하고, 나아가 학생들과 교사들의 해양 리터러시뿐만 아니라 데이터 리터러시도 제고하는 계기가 될 것으로 기대된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.335-347
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• 2013

2008년 2월 일본 홋카이도 서해상의 발달된 저기압에 의해 생성된 폭풍파랑이 동해상 남/남서쪽으로 전파되어 한국과 일본의 동해 해안을 따라 상당한 인명 및 재산 피해를 입혔다. 본 연구는 두 파트로 구성되어 있다. 첫번째 파트에서는 연안역을 따라 상당한 피해를 입은 일본 토야마만에서의 극한 폭풍파랑을 추산하였다. 추산방법으로는 풍파의 성장발달에 중요한 요소인 바람의 강도와 계속 시간의 극한조건을 산정 후, 극한조건을 적용한 동계 온대저기압 상황을 비정역학 기상모델과 스펙트럼 파랑모델을 이용한 수치 실험을 통해 추산하였다. 추산된 토야마만 후시키 토야마에서의 극한 폭풍파랑의 유의파고 및 주기는 각각 6.78 m와 18.28 sec이다. 두 번째 파트에서는 2008년 2월 폭풍파랑으로 인해 북방파제 및 항구에 상당한 피해를 입은 토야마만 후시키항에서의 파랑-구조물 상호작용에 관한 수치실험을 수행하였다. 수치실험은 적합격자세분화 및 wet-dry법이 적용된 비선형천수방정식 모델을 이용하였다. 첫 파트에서 추산된 폭풍파랑 특성은 파랑-구조물 상호작용 수치실험에서 입사파 조건으로 사용되었다. 수치실험 결과, 후시키항의 북방파제가 폭풍파랑에 의해 파손 시, 배후의 만요우부두는 월파 및 월류에 안전하지 못 함이 파악되었다. 또한, 추산 폭풍파랑 상황 하에서 만요우부두의 현 호안시설로는 측면 호안벽으로부터의 월류에 대응하지 못 함이 파악되었다. 두 번째 수치실험결과로부터, wet-dry법이 적용된 적합격자세분화에 의해 세분화된 격자는, 계산부하를 효율적으로 유지하는 동시에, 해안선의 표현 및 해안구조물의 표현에 뛰어남을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.737-760
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• 2022

고준위 방사성 폐기물(High-level radioactive waste; HLW)의 지질처분을 위해서는 심부 지하 환경에 대한 이해가 선행되어야 하며, 이는 지질학적, 수리지질학적, 지구화학적, 지질공학적 조사를 통해 가능하다. 우리나라는 HLW의 지질처분을 계획하고 있으나, 심부 지하 환경의 지구화학적 특성에 관한 연구가 부족한 편이다. 이에 본 논문에서는 지질처분 부지 선정을 위한 지구화학적 조사를 중심으로 선진국의 심부 지하수 연구 동향을 살펴봄으로써 앞으로 국내 수리지구화학 분야의 연구 과제를 도출하는데 참고하고자 하였다. 해외 8개 국가(미국, 캐나다, 핀란드, 스웨덴, 프랑스, 독일, 일본, 스위스)의 심부 지하 환경 조사 방법 및 결과와 함께 지질처분 부지 결정 과정과 향후 연구 계획을 살펴본 결과, 해외 선진국에서는 심부 지하 환경의 지구화학적 특성화를 위해 지하수 및 난대수층 내 간극수의 수화학과 동위원소(예: SO₄^2-의 ³⁴S, ¹⁸O, DIC의 ¹³C, ¹⁴C, H₂O의 ²H, ¹⁸O), 균열 충전광물(fracture-filling minerals), 유기물, 콜로이드, 산화-환원 지시자(예: Eh, Fe²⁺/Fe³⁺, H₂S/SO₄^2-, NH₄⁺/NO₃^-) 등을 조사하고 있으며, 이들 지구화학 자료의 통합 해석을 통해 해당 심부 환경이 지질처분에 적합한지를 평가하였다. 국내의 경우, 인공신경망을 이용한 Self-Organizing Map(자기조직화 지도), 다변량 통계 기반 M3 모델링(지하수 혼합 모델), 반응-경로 모델(reaction path model) 등을 이용하여 심부 지하수의 수화학적 유형 분류 및 진화 패턴 규명, 천부 지하수 혼합 영향, 균열 충전광물과 지하수화학 사이의 관계를 규명한 바 있다. 그러나 지질처분 부지를 선정하는데 있어 과학적 근거를 확보하기 위해 중요한 기타 지구화학 자료(예: 동위원소, 산화-환원 지시자, 용존유기물)가 매우 부족한 현실이며, 따라서 최적의 지질 처분지를 찾기 위해서는 지역별/유형별 심부 지하수에 대한 지구화학적 자료 구축이 요구된다.

• 자원환경지질
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• 제34권5호
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• pp.423-435
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• 2001

무극 광화대는 인리형 분지인 백악기 음성분지와 단층 접촉하는 백악기 흑운모 화강암을 모암으로 하여 배태된 광상들로 구성되며, 광화대 북측에서 남측으로 무극${\cdot}$금왕${\cdot}$금봉 태극 광산의 순서로 배태된다. 맥의 산상, 광물학적, 유체포유불 및 등위원소 연구결과에 의하면, 북측 광화대의 무극광산은 상대적으로 높은 금-은비를 나타내는 전형적 복성맥의 구조를 보이며, 대체로 견운모화작용${\cdot}$녹니석화작용${\cdot}$녹염석화작용이 우세하게 관찰된다. 무극광산의 광화유체는 비교적 고온${\cdot}$고염도(=$300^{\circ}C$, 1~9 equiv. wt. % NaCl)와 물- 암석 상호반응이 진행된 광화유체($\delta^{18}O$; -1.2~3.7$\textperthousand$)로부터 냉각 및 희석작용의 진화양상을 보이며, 에렉트럼과 황화광물의 광물조합을 보이는 금광화기의 유황분압 및 정출온도는 $10^{-11.5}$~$10^{-13.5}$ atm과 267~$220^{\circ}C$를 보인다. 반면, 남측의 금왕${\cdot}$금봉${\cdot}$태극광산에서는 북측에 비해 낮은 금-은비를 보이는 단성맥 또는 망상세맥이 우세하게 산출되며, 캐올린화작용${\cdot}$규화삭용${\cdot}$탈산염화작용${\cdot}$스멕타이 트화작용이 광범위하게 분포하는 특징을 보인다. 이들 광산의 광화유체는 지표수의 다량 혼입에 의한 순환수 기원 ($\delta^{18}O$; -1.2~3.7$\textperthousand$)의 저온${\cdot}$저염 광화유체(<$230^{\circ}C$, <3 equiv. wt. % NaCl)로부터 $CO_2$ 비등 및 냉각작용에 의한 진화양상을 보인다. 황화광물과 에렉트림 이외에도 다양한 함은황염 광물이 우세하게 산출되는 이들 광산의 은광화기는 $10^{-15}$ ~$10^{-18}$ atm 과 200~15$0^{\circ}C$의 유황분압 및 정출온도를 보인다. 이들 연구결과는 무극광화대가 지표수의 다량 유입이 가능한 천부 지질환경임을 시사하며, 성 인적으로는 저유황형 천열수 광상으로 해석된다. 또한 광화대 북측과 남측에서의 광석광물, 이차변질광물 및 열수변질대의 분포, 광화유체 특성에 따른 전반적인 차이는 광화대내의 열적 중심부(무극광산)으로부터 열수계 최외각부(태극광산)가지의 열수계의 진화과정을 반영한 광산들의 시${\cdot}$공간적 분포에 기인한 것으로, 이는 열수계 진화과정시 유체간 혼합과정 및 광화유체 희석작용, 그리고 온도감소에 따른 금은광물 의 상이한 정출 환경에 기인한 것으로 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제38권5호
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• pp.547-561
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• 2005

이 논문에서는 지하수 비소오염의 일반적 지구화학적 특성을 이해하고 기존 연구사례와 논산/금산지역의 지하수 관정 수질분석 자료 등을 바탕으로 국내 지하수의 비소 산출양상을 평가하고자 한다. 가장 심각한 비소오염이 발생한 방글라데시에서는 약 $28\%$의 관정에서 $50{\mu}g/L$ 이상의 비소함량이 확인되며 2천8백만의 인구가 이에 노출된 것으로 추정한다. 주요한 오염지하수의 특성으로 중성 pH와 중간 또는 강한 환원환경, 낮은 $SO_4^{2-}$, 및$\;NO_3^-$함량, 높은 용존 유기탄소, $NH_4^+$ 함량 등을 들 수 있으며 비소는 주로 3가 형태로 존재하고 홀로세 천부 대수층에서 함량이 높게 나타난다. 일반적으로 대수층내 철수산화물의 환원성 용해 현상으로 비소가 유출되는 것으로 받아들여지며 유기물질의 존재, 미생물의 활동 등이 주요한 요소로 평가된다. 플라이스토세 빙하활동에 의해 원거리 비소기원물질의 풍화 및 이동, 화학적 집적, 미생물 활동 등의 요인으로 광역적인 세계 주요 오염발생지역의 특성을 해석하기도 한다. 국내에서는 심각한 비소오염 발생사례는 보고되지 않고 있으며 지하수 수질측정망 운영결과 $10{\mu}sg/L$ 이상의 비소함량은 전체 $1\%$ 내외에서 나타나지만, 먹는샘물 수질평가에서 이를 초과하는 업체수가 $19.3\%$에 달하고 논산 및 금산 지역의 간이급수용 관정 수질조사에서 약 $7\%$가 초과하는 결과를 보였다. 전남 일부와 울산 지역의 지하수 수질조사 결과에서도 $10{\mu}g/:L.$ 이상의 함량이 각각 $36\%,\;22\%$에 달하여 변성퇴적암 등의 지질영향과 광화작용에 따른 비소오염이 발생할 수 있음을 보여준다. 향후 국내 지하수 비소오염 평가연구를 위하여 비소거동에 영향을 주는 다양한 지구화학적 및 미생물학적 반응과 지하수 유동특성에 대한 이해가 선행되어야 하며 광화대 지역, 옥천대 변성퇴적암 지역, 부산 경남 일대의 미고결 퇴적층 및 산성황산염 토양 분포지역 등에 대한 보다 체계적인 조사와 연구가 요구된다.