• 한국농림기상학회지
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• 제1권1호
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• pp.1-11
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• 1999

작물의 수량은 재배하는 식물의 특성과 토양 그리고 기후 등 환경에 의하여 지배된다. 주곡인 쌀 수확량의 지역성과 변이성을 알아내기 위하여 기상청의 기상 자료와 농림부의 쌀생산량 통계 자료를 수집 분석하였다. 기상 자료로부터 순복사량, 증발산량 및 순1차 생산력지수 NPP를 산출하고, Jung의 모형을 이용하여 우리 나라 각 지역의 쌀 생각량을 산출하고, 이를 실생산량과 비교하였다. 7, 8월 기온의 장기 변이를 검토한 결과, 수원의 경우 장주기는 15.1년, 단주기는 7.4년으로 나타났고, 대구의 장주기는 32.9년, 단주기는 4.1년으로 나타났다. 장주기는 대구가 수원 보다 약 2배이상으로 주기성이 강했고, 단주기는 반대로 수원이 대구보다는 주기성이 강하게 나타났다. 한국의 67개 지점에서 순1차생산력지수인 NPP와 총생산력지수 GPP를 추정 결과, 순 복사량이, 16개 지점에서 기온, 1개 지점에서 강수량이 NPP의 제한 요소로 작용하는 것으로 나타났다. 순 복사량은 한국에서의 자연 생산력에 1차적으로 주된 제한 요인으로서 작용하였고, 2차적인 제한 요인는 주로 기온이 작용하였다. 남한 지역의 NPP는 10.87~17.52 Mg ha$^{-1}$, GPP가 18.63~36.31 Mg ha$^{-1}$의 범위이었고, 평균은 NPP와 GPP가 각각 14.69 Mg ha$^{-1}$, 27.94 Mg ha$^{-1}$의 값을 나타냈다. 북한 지역의 경우에는 NPP가 6.47~15.50Mg ha$^{-1}$, GPP가 10.08~24.64 Mg ha$^{-1}$의 범위이었고, 평균은 NPP와 GPP가 각각 12.59 Mg ha$^{-1}$, 13.62 Mg ha$^{-1}$의 값이 나타났다. Jung의 모델에 의하여 97년과 98년의 쌀 생산량을 추정한 결과 실제 쌀 생산량과 근접하였다. 경상도 지역은 타 지역에 비해 실측치보다 예측치가 높게 평가되었고, 추정 생산량과 실제 생산량간 사이에 상관이 없었다. 이 지역에 대한 모델의 수정이 필요하며, 순복사량과 강수량 요인이 고려되면 좀 더 정확한 분포도가 작성될 수 있을 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권1호
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• pp.29-39
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• 2009

딸기 재배용 온실 내 재배 벤치에서 생산량을 높이기 위하여 벤치 주위에서 이산화탄소를 공급하는 경우 환기 등에 의한 풍속으로 인하여 작물 주변의 적정가스 농도가 유지되지 못하는 현상이 발생한다. 본 연구에서는 이산화탄소를 보존시키고자 벤치 주변에 방풍막을 설치하는 방안에 대하여 분석하였다. 온실 내 벤치와 방풍막을 2차원 CFD 시뮬레이션으로 모델링하고 온실 내 공기의 풍속과 이산화탄소의 공급을 구현하여 보존되는 이산화탄소의 농도 분포를 살펴보았다. 또한 이를 통하여 설계한 온실의 환경조건에서의 적정한 방풍막 설치 높이를 제안하고자 하였다. 시뮬레이션에서 구현한 온실 내 풍속조건은 0.5, 1.0, 1.5 m/s이고, 방풍막의 높이는 미설치, 0.15, 0.30 m이고, 각 조건에서의 이산화탄소 농도를 측정하였다. 설계상의 편의와 시뮬레이션의 간소화를 위하여 벤치위의 작물은 없는 것으로 가정하였다. 일반적인 온실 내의 풍속 조건은 1.0 m/s로, 시뮬레이션 결과 이 때 벤치 위에서의 평균 이산화탄소 농도는 방풍막 미설치 시 420 ppm, 방풍막 설치 높이 0.15 m일 때 580 ppm, 0.30 m일 때 653 ppm으로 나타났다 딸기의 최대 생산량을 위한 적정 생육 이산화탄소 농도가 $600{\sim}800ppm$ 정도인 것을 고려하여, 이와 같은 환경조건에서의 방풍막의 설치 높이는 0.30m가 적당할 것으로 판단하였으나 이산화탄소 공급조건, 작물의 배치 등의 조건변화에 따른 상황에서의 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것이다. 이처럼 방풍막의 설치가 온실 내에 시비한 이산화탄소를 작물 주변에 머무르게 하는 효과가 상당함을 알 수 있었으며, 설계한 환경조건에서 작물별로 적정한 수준의 이산화탄소량이 공급되고 있는지를 판단하기 위하여 CFD 기술이 이용될 수가 있음을 보였다.

• 분석과학
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• 제32권1호
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• pp.17-23
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• 2019

질소산화물(NOx)은 인위적 배출원(화석연료 연소, 이동오염원, 산업배출원 등)과 자연배출원(번개, 생물기원 토양, 산불 등)으로부터 배출된다. 질소안정동위원소를 이용한 분석 기법은 배출원의 기여도 및 추적 인자로 활용되어 왔다. 본 연구는 NOx의 특성을 보기 위하여 ${\delta}^{15}N-NO_2$를 측정하였으며 배출원의 동위원소 특성을 파악하기 위하여 수행되었다. 시료채취가 용이한 Ogawa PAS를 이용하여 대기 중 가스상 질소를 포집하여 안정동위원소를 분석하였다. 도심지역 터널내부의 평균 $NO_2$ 농도는 $3808.8{\pm}2656.5ppbv$이며, ${\delta}^{15}N-NO_2$ 값은 $7.7{\pm}1.8$‰를 나타내며 일반적인 이동오염원의 값을 나타냈다. 고속도로의 이동오염원으로부터 거리에 따른 결과, 고속도로와 인접한 지점의 $NO_2$ 농도는 $965.4{\pm}125.2ppbv$이며 ${\delta}^{15}N-NO_2$는 $5.9{\pm}1.4$‰이었고, 1.1 km 떨어진 지점의 $NO_2$ 농도는 $372.5{\pm}95.9ppbv$이며 ${\delta}^{15}N-NO_2$는 $-11.5{\pm}2.9$‰로 고속도로인근의 값이 높게 나타내었다. 고속도로부터 이동오염원 기여율을 보기 위하여 binary mixing model을 수행하였으며 고속도로와 근접할수록 기여율, 농도 및 동위원소가 높게 나타나는 경향을 나타냈다.

• 생명과학회지
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• 제32권11호
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• pp.872-881
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• 2022

본 연구에서는 토양으로부터 분리한 Indole-3-acetic acid (IAA) 고생산 균주인 Pantoea agglomerans SRCM 119864의 IAA 생산량을 증가시키기 위해 반응표면분석법을 활용하여 배지 조성 최적화를 수행하였다. Plackett-Burman design (PBD)을 이용하여 전구체인 L-tryptophan 이외의 IAA 생산에 영향을 주는 배지 성분 11개의 영향을 조사하였으며, 통계학적 분석을 통해 IAA 최적생산을 위한 배지 인자로 sucrose, tryptone, sodium chloride를 선정하였다. PBD에서 선정된 3가지 인자와 L-tryptophan의 농도 최적화를 수행하기 위해 적은 실험수로도 최적값을 분석할 수 있는 hybrid design을 설계하였다. 실험 모형에서 예측한 P. agglomer- ans SRCM 119864 균주의 IAA 최적 생산을 위한 배지 조성과 농도는 sucrose 13.38 g/l, tryptone 18.34 g/l, sodium chloride 9.71 g/l, L-tryptophan 6.25 g/l로 분석되었으며, 이때의 IAA 생산량은 64.34 ±1.07 mg/l로 예측되었다. ANOVA 분석을 통하여 실험 모형의 통계학적 유의성과 적합성을 검증하였으며, 설계한 최적 조성배지에서 모델 검증실험을 수행하여 IAA 생산량을 측정한 결과, 예측된 IAA 생산량과 매우 유사함을 확인하였으며, 최종 최적화 수행을 통해 IAA 생산량을 기본 배지 대비 44.56% 증가시켰다. 본 연구를 통하여 토양에서 IAA를 고생산하는 균주를 선별하여 배지 조성 최적화를 수행하였으며, 이를 바탕으로 지속가능한 농업 및 작물 생산량 증대를 위한 산업화 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.306-314
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• 2023

하천퇴적물은 유역내 다양한 오염원으로부터 발생하는 중금속, 유기물 등 오염물질의 수용체일 뿐만 아니라 수질 오염 및 수생태 악영향을 유발할 수 있는 2차적 오염원이기에 중요한 관리대상이라고 할 수 있다. 오염된 하천퇴적물의 효과적인 관리를 위해서는 오염원에 대한 식별과 이와 연계된 관리대책의 수립이 우선되어야 한다. 본 연구는 하천퇴적물내 측정된 다양한 이화학적 오염항목 분포 특성에 기반하여 퇴적물의 주요 오염원을 식별하기 위한 방법으로서 기계학습모델의 적용성을 평가하였다. 기계학습 모델의 성능 평가를 위해 전국 4대강 수계내 주요 폐금속광산 및 산업단지 인근에서 수집된 총 356개의 하천퇴적물에 대한 중금속 10개 항목(Cd, Cu, Pb, Ni, As, Zn, Cr, Hg, Li, Al)과 토양항목 3개(모래, 실트, 점토 비율) 수질항목 5개(함수율, 강열감량, 총유기탄소, 총질소, 총인)를 포함한 총 18개 오염항목에 대한 분석자료를 활용하였다. 기계학습 분류 모델로서 선형판별분석(linear discriminant analysis, LDA)과 서포트벡터머신(support vector machine, SVM) 분류기를 사용하여 폐금속광산('광산')과 산업단지('산단') 인근에서의 하천퇴적물 시료의 분류 성능을 평가한 결과, 채취 지점 및 시기별 4가지 경우(비강우시 광산, 강우시 광산, 비강우시 산단, 및 강우시 산단)에 대한 퇴적물 시료의 분류 성능이 우수하였으며, 특히 비선형 모델인 SVM(88.1%)이 선형모델인 LDA(79.5%) 보다 퇴적물을 분류하는데 있어 보다 우수한 성능을 나타냈다. SVM 앙상블 기반 비배타적 다중라벨분류기 모델을 이용하여 각 시료채취 지점 상류 유역 1km 반경 내 지배적인 토지이용 및 오염원을 다중 타겟값으로 다중분류 예측을 수행한 결과, 폐금속광산과 산업단지의 분류는 비교적 높은 정확도로 수행하였으나, 도시와 농업지역 등 다른 비점오염원에 대한 분류정확도는 56~60%범위로 비교적 낮게 나타났다. 이는 다중라벨 분류모델의 복잡성에 비해 데이터셋의 크기가 상대적으로 작아서 발생한 과적합에 기인한 것으로 향후 보다 많은 측정자료가 확보될 경우 기계학습 모델을 적용한 오염원 분류의 정확도를 보다 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국광물학회지
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• 제21권3호
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• pp.227-237
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• 2008

최근 들어 비소오염에 대한 환경적 관심이 증대되면서, 세계적으로 비소에 대한 음용수 기준이 강화되고 있으며, 국내적으로도 비소로 오열된 지하수 덴 토양의 출현 빈도가 높아지면서 비소 오염과 그에 대한 처리 및 대책이 주요한 환경적 관심사로 대두되고 있다. 지중에서 비소의 거동은 주로 산화물들과 점토광물에 의하여 제어되는데, 특히 철(산)수산화물이 가장 효과적으로 비소를 제어하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 철(산)수산화물들 중 2-line ferrihydrite가 비소의 거동에 어떠한 영향을 미치는가를 파악하기 위하여 수행되어졌다. 다양한 비소 화학종들 중 자연 상에서 발현 빈도수가 가장 큰 3가 비소(아비산염)와 5가 비소(비산염)가 2-line ferrihydritc와 어떠한 흡착 특성을 갖는지 비교하여 연구하였다. 비소의 흡착제로 실험실에서 제조되어 이용된 2-line ferrihydrite는 $10\sim200nm$의 작은 나노 크기, $247m^{2}/g$의 비교적 큰 비표면적, 다른 철(산)수산화물보다 높은 8.2의 영전하 pH 등을 갖는 것으로 나타났는데, 이러한 2-line ferrihydrite의 대표적인 물리화학적인 특성들은 비소의 흡착제로서 매우 적합한 것으로 조사되었다. 평형흡착 실험결과, 3가 비소가 5가 비소보다 월등히 높은 흡착력을 보였으며, 3가 비소는 pH 7.0, 5가 비소는 pH 2.0에서 가장 놀은 흡착력을 보이는 것으로 나타났다. 3가 비소는 pH 12.2를 제외하고는 pH에 따른 흡착량이 크게 차이를 보이지 않은 반면, 5가 비소는 pH가 증가함에 따라 흡착량이 현격하게 갈소하는 것으로 나타났다. pH에 따른 비소의 흡착특성을 보다 더 자세하게 초찰한 견과, 3가 비소는 pH 8.0까지는 흡착량이 증가하다가 pH 9.2 이상에서는 흡착량이 급격하게 같소하는 것으포 나타났다. 5가 비소의 경우에는 pH가 증가할 수록 비교적 일정하게 흡착량이 갉소하는 것을 알 수 있었다. 이렇게 비소 화학종에 따라서 상이한 흡착특성을 보이는 이유는 pH에 따른 각 비소 화학종의 화학져 존재 형태(chemical speciation)와 2-line ferrihydrite의 표면전하의 변화 등이 복합적으로 작용하기 때문인 것으로 사료된다. 각 비소 화학종과 2-line ferrihyite와의 흡착특성을 반응속도론적 관점에서 고찰한 결과, 대부분의 비소종들이 2시간 이내에 흡착이 거의 완료되는 것으로 나타났으며, 두 종류의 비소 화학종과 2-line ferrihydrite의 흡착 반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모댁은 power function과 elovich model인 것으로 조사되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.231-240
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• 2017

최근 도심지에서 인적, 물적 피해를 초래하여 경제적 손실을 수반하는 지반함몰이 빈번히 발생하고 있다. 이는 노후화된 상하수관거의 파손으로 인한 토사유실, 다짐불량, 수평굴착, 수직굴착시 토류벽 차수미흡 등 인위적 요인에 의하여 대다수 발생한다. 지반함몰은 탐사를 통하여 사전 복구 및 보강을 통해 예방이 가능하지만 현존하는 공법으로는 긴급복구에 적용하기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 비개착식 지반공동 긴급복구 기술 개발을 위해 지하수흐름에 의한 지중 내 공동을 모사하는 모형실험을 진행하였으며, 조성된 공동 주변을 자체제작한 이완영역탐지기를 이용하여 탐지하므로써 이완영역 범위를 추정하였다. 또, 모사지반내 형성된 공동에 석고를 주입함으로써 교란영역과 이완영역을 구분하였다. 지하수 흐름에 의한 지중 공동의 형상은 선행연구 되었던 상수관거 파손시 내부 압력에 의해 조밀한 상대밀도의 지반에서 조성된 파괴모드III와 유사하였으며, 이완영역탐지기를 이용하여 탐지된 공동은 상부에서 아칭형태로 형성됨을 확인 할 수 있었다. 또한, 지반에서 공동 중심 상부에서 이완영역과 교란영역의 길이비는 2:1로 형성되며, 외력에 대한 전단저항력의 감소의 차이인해 구분될 수 있음을 확인하였다. 즉, 사전보수 및 보강시 주입재로 사용되는 재료의 팽창성을 고려하여 2차 피해가 발생되지 않도록 주의해야함을 확인 할 수 있었으며, 추후 추가적인 실험을 통하여 다양한 지반변형 상태를 추가로 실시할 예정이다.

• 한국산림과학회지
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• 제81권4호
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• pp.337-345
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• 1992

산지유역은 대부분이 수원대(水源帶)이고 수자원상 중요한 위치를 차지하고 있기 때문에 수자원의 확보와 홍수재해의 경감을 위해 삼림의 유량조절기능과 우수유출(雨水流出)에 미치는 삼림의 영향을 정량적으로 해석할 필요가 있다. 본 논문은 유출해석모델로 Kinematic wave법을 채용했다. 그리고 모델의 조변수(助變數)(parameter)로서 사면조도계수(斜面組度係數)를 동정(calibration)에 의해 추정해서 그 값으로 삼림의 이수기능(理水機能)을 평가할 수가 있었다. 본 논문에 사용한 수문자료(水文資料)는 동경대학(東京大學) 애지(愛知)연습림의 두 시험유역에서 관측한 자료이다. 삼림이 수기능의 평가방법으로서 제안한 조도계수의 추정방법과 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 조도계수($N_s$)는 산복사면의 표면유(表面流)의 유수저항(流水抵抗)을 나타낸다. 즉 삼림의 성장과 함께 $A_o$층(層)의 발달에 의해 우수(雨水)의 유하(流下)가 방해를 받는다. 2. Kinematic wave법(法)에 의한 모델실험에 의하여 하도(河道)의 직접유출량(直接流出量)을 계산할 때 조변수로서 사면 조도계수의 값을 추정할 수가 있었다. 3. 혈궁유역(穴宮流域)에서의 조도계수는 지수함수적으로 일정치에 점근(漸近)하면서 증대하는 곡선상에 있고, 치산 조림의 성과가 나타나기 시작한 1940년대 전후의 급격한 증대가 특징적이다. 한편 백판유역(白坂流域)에서는 직선적으로 미증(微增)경향이 있는 것으로 지표의 상태에는 거의 변화가 없었던 것이 추찰(推擦)된다. 4. 조도계수값의 증대는 직접유출량의 감소 및 기저유츨량(基底流出量)의 증대와 직접적인 관련이 있었다. 임상(林相)의 양호화(良好化)와 함께 한 강우에 대한 직접유출량의 비율은 상대적으로 감소하고, 기저유출량의 비율이 증가하는 경향이 인정되었다. 그러나 한 강우에 대한 유출량의 절대량은 경년적(經年的)으로 감소해 가는 경향이 있었다.

• 한국작물학회지
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• 제65권4호
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• pp.346-352
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• 2020

본 연구는 2017년과 2018년의 기상을 가지고 연도별에 따른 대원, 대풍2호, 풍산나물콩의 생육 및 수량구성요소와 종자 크기, 지방, 단백질 함량을 분석하였다. 두 연도별 생육 시기를 보면 대원과 대풍2호에서 2018년이 2017년보다 생육 시기가 빠른 경향을 보였으나 풍산나물콩은 큰 차이가 없었다. 생육 기간 중 R1~R5에서 평균기온은 모든 품종에서 2018년이 2017년보다 높은 반면에 강수량은 풍산나물콩을 제외한 모든 품종에서 2018년이 2017년보다 적었다. 수분모형으로 각 연도의 일별 토양수분함량을 예측한 결과 2018년이 2017년보다 한발 기간이 길었고 개화시부터 종실비대기 이전까지 한발이 지속된 것으로 예측되었다. 종실 수량과 백립중은 2017년이 2018년보다 더 컸으며, 종실 크기는 2017년의 종실이 2018년보다 큰 경향을 나타내었다. 지방 함량은 모든 품종에서 2017년의 지방함량이 2018년보다 많았고 대풍2호, 대원이 연도별 기상에 따른 큰 차이를 보였다. 반면 단백질 함량은 2018년이 2017년보다 높은 경향을 보였지만 품종별 차이를 나타내었다. 결과적으로 2018년의 개화시부터 종실비대시 이전 기간이 2017년보다 평균기온이 높고 강수량이 적은 기상으로 인하여 콩의 수량, 지방 및 단백질 함량에 영향을 주었다. 이번 연구를 통하여 고온과 한발에 내성이 있음과 동시에 품질 감소가 저하되는 콩 품종 개발 및 재배 연구가 활발하게 이루어질 것이라 생각된다.

• 자원환경지질
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• 제53권5호
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• pp.529-542
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• 2020

질산으로 표면 처리한 대나무 활성탄을 소량 첨가한 구형의 폴리술폰 담체(직경 3 - 5 mm)를 제조한 후, 세슘(Cesium: Cs) 오염수를 대상으로 다양한 실내 실험을 수행하여 담체의 세슘 흡착 특성과 Cs 제거효율을 규명하였다. 배치실험 결과, 질산처리한 대나무 활성탄 5%를 첨가하여 제조한 폴리술폰 담체(P-5NBC)는 수 시간 내에 흡착평형에 도달하였고, 1시간 흡착시간 동안 57.8%의 Cs 제거효율을 나타내었다. 흡착시간이 24시간인 경우에는 오염수의 온도와 pH가 비교적 넓은 범위에서도 P-5NBC의 Cs 제거효율이 69%이상을 유지하여, 다양한 수환경 조건에서 Cs 제거를 위해 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 토양과 지하수에 서식하는 대표 미생물종인 Pseudomonas fluorescens와 Bacillus drentensis를 배양하여 P-5NBC 표면에 도포한 경우, 미생물을 도포하지 않은 기존 P-5NBC보다 Cs 제거효율은 각각 19%와 18% 증가하였다. P-5NBC의 평균 Cs 탈착율은 16% 이하를 나타내어, Cs가 폴리술폰 담체에 포함된 질산처리한 대나무 활성탄에 안정적으로 결합하고 있었다. 두 종류의 미생물로 도포한 P-5NBC로 충진하여 연속 칼럼실험을 수행한 결과, 100 공극체적량을 처리하는 동안 Cs 제거효율은 80%이상을 유지하였으며, 이러한 결과는 14.7 g의 P-5NBC 만으로(담체 내 순수 대나무 활성탄량: 0.75 g) 7.2 L의 오염수 (오염수 초기 Cs 농도: 1 mg/L; 처리수 Cs 농도: < 0.2 mg/L)를 성공적으로 처리하였음을 의미한다. 1시간 동안 반응시킨 Cs 흡착 배치실험 결과를 대표적인 Langmuir 흡착등온선에 도시한 결과, P-5NBC의 최대 Cs 흡착농도(q_m: mg/g)값은 60.9 mg/g으로, 기존 선행 연구들에서 사용한 다른 흡착제들보다 높았다. 본 연구를 통하여 소량의 P-5NBC 구형 담체를 이용하여 다양한 수환경에서 Cs를 성공적으로 제거할 수 있을 것으로 기대한다.