• 생태와환경
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• 제38권3호통권113호
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• pp.372-381
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• 2005

본 연구는 PAC를 응집제로 사용한 가압부상법에 의한 부영양저수지의 수질과 퇴적물의 개선효과를 평가하기 수행되었다. 얕은 부영양 저수지에 설치한 mesocosm에서 (가로 ${\times}$ 세로 ${\times}$ 높이: 6 ${\times}$ 6 ${\times}$ 3 m), 입자성물질과 용존성물질의 변화와 노즐에 의한 퇴적물 교란 전 ${\cdot}$ 후의 퇴적물로부터 인용출률을 조사하였다. 부유물질 (SS)과 휘발성고형물의 제거효율은 각각 54.4 ${\sim}$ 71.2%와 57.3 ${\sim}$ 78.5%였다. 총인과 엽록소 a 농도는 제거효율은 각각 73.5 ${\sim}$ 91.5%, 53.7 ${\sim}$ 97.8% 였다. 생화학적 산소요구량은 86% 이상의 제거효율을 나타냈으나 화학적 산소요구량의 제거효율은 28.9 ${\sim}$ 62.8%로 낮았다. 조류의 성장에 쉽게 이용될 수 있는 용존무기인 (DIP)과 용존총인은 각각 34.1 ${\sim}$ 88.2%와 61.8 ${\sim}$ 87.6%의 제거효율을 나타냈다. 퇴적물 부상분리 전 호기적 조건과 혐기적 조건의 산소 환경에서 용존무기인 용출율은 각각 0.821 mg $m^{-2}$$day^{-1}$과 2.270 mg $m^{-2}$$day^{-1}$이였다. 반면에 부상분리 후에는 각각0.684 mg $m^{-2}$$day^{-1}$와 1.760 mg $m^{-2}$$day^{-1}$로 호기적 조건에서는 17%, 혐기적 조건에서는 23%정도의 감소효과를 나타냈다. 용존총인 용출율 또한 가압부상 후에 호기적 조건과 혐기적 조건에서 각각 33% (5.62 ${\to}$ 3.78 mg $m^{-2}$$day^{-1}$)와 20% (6.23 ${\to}$ 4.99 mg $m^{-2}$$day^{-1}$)의 감소가 나타났다. 이러한 결과들은 가압부상시 수체 내 입자상물질의 제거 뿐만 아니라 퇴적물로 부터의 인용출이 억제되므로 얕은 부영양 저수지의 수질개선을 위한 효과적인 대안이 될 수 있음을 제시한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.206-216
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• 2017

교란운동에너지(TKE)와 레이놀즈 응력의 수직성분($-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$)에 대한 한 주기 파장 안에서의 시간변화를 관측자료를 사용하여 분석하였다. 관측자료는 동해에서 온대성저기압이 발달하였던 2017년 1월 14일부터 18일까지 동해안 후정해변에서 측정한 파랑자료를 사용하였다. 이 기간 동안 관측된 모든 파랑자료들 중에서 비슷한 형태를 갖는 수백 개의 규칙파들을 구분하였으며 이 자료를 토대로 Ensemble Average 기법을 사용하여 이 기간 파랑특성을 대표하는 세 개의 평균파를 계산하였다. 그리고 이 평균파를 기준으로 각 파의 요동을 측정하여 한 주기 동안의 교란운동에너지와 레이놀즈 응력을 계산하였다. 이렇게 계산된 자료들을 분석한 결과 교란운동에너지는 파랑의 평균유속과 비슷한 분포를 나타내었으나(즉 유속이 최대값을 나타낼 때 교란운동에너지도 최대값을 나타내었다), $-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$는 파랑의 수평유속 방향이 전환되는 '방향전환점'에서 가파르게 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 $-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$의 독특한 분포는 Nielsen(1992)에 의해 제안된 난류 convection 현상을 뒷받침하는 발견으로 퇴적물과 같은 물질들의 부유현상이 파랑의 '방향전환점(한 주기 안에서 파랑의 횡단방향 유속 부호가 바뀌는 시점)'에서 촉진될 수 있음을 보여준다. 이렇게 관측된 난류에너지 분포 특성을 CADMAS-SURF 모델을 사용하여 구현해 보았다. 그 결과 교란운동에너지의 경우 모델결과와 관측치 사이에 유사성이 발견되었으나 레이놀즈 응력($-{\bar{u^{\prime}w^{\prime}}}$)의 경우 모델이 '방향전환점'에서의 증가현상을 구현해 내지 못하였다. 이는 CADMAS-SURF와 같은 Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 모델들이 가지는 한계점으로 RANS 모델의 경우 레이놀즈 응력과 같은 난류에너지가 평균유속의 분포에 강한 영향을 받기 때문인 것으로 판명되었다.

• 한국패류학회지
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• 제29권1호
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• pp.51-63
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• 2013

남해포 갯벌은 반폐쇄적인 만형 갯벌로 퇴적지형은 단조로운 사질 위주의 퇴적상과 조위에 따른 군집분포 특성을 가지고 있는 비교적 자연성을 유지하고 있는 지역이다. 갯벌어장의 노출시간은 상부에서 380분-430분, 중부에서 390분-450분, 하부에서 290분-340분으로 동일 지점에서는 주간에 비해 야간 노출시간이 50분-1시간이 더 길었고, 정점별로는 St. 1과 St. 2는 10분-20분의 차이밖에 없었으나, St. 3은 St. 1과 St. 2에 비해 노출시간이 각각 90분, 100분-110분이 더 적게 나타났다. 갯벌어장의 영양염류는 아질산성 질소, 인산인의 변동이 적고 강우량이 많았던 7월에 비하여 8월에 암모니아성 질소와 질산성 질소의 변동이 나타나고, 저질에서 COD는 3개 정점에서 양식장 오염니 기준을 초과하지 않았으나, AVS는 3개 정점 모두에서 기준을 초과하였다. 저질의 입도는 니질사 또는 사질로 분급이 양호하여 바지락이 서식하기에는 적절하지 않았으며, 동죽과 백합이 적절한 것으로 나타났다. 갯벌어장 표층퇴적물의 COD, AVS, IL의 지화학적특성은 다소 오염된 지역이 나타나지만 패류의 성장에 영향이 적은 것으로 생각된다. C/N 비는 St. 1, St. 2에서 10이상의 값을 나타내어 외부에 의한 오염이 진행된 것으로 조사 되었으며 C/S 비는 조사정점 세 지역에서 2.8 이하로 정상적인 해양환경으로 조사 되었다. 중금속에 대한 농축비 (Ef) 는 조사정점에서 1 보다 크게 나타나 대기나 하천을 통하여 유입되어 중금속이 퇴적물에 농축되어 있음을 의미한다. 또한 농집지수 (Igeo) 의 결과는 연구지역이 Igeo class가 1에 집중되어 있어 약간 오염되었거나 오염되지 않은 수준으로 나타났지만 Cd, AS, Hg는 Igeo class가 2로 오염되어 있는 수준으로 나타났다. 갯벌 미세조류의 정규식생지수는 월 평균 0.06이었으며, 엽록소 a 농도는 월 평균 $91.42mg/m^2$로 10월에 최대이고 8월에 최소로 조위별로는 St. 2 (중부), St. 1 (상부), St. 3 (하부) 순으로 나타났다. 그리고 조사기간 동안 출현한 규조류는 총 152종이었으며 동죽의 먹이생물은 전 조사기간 동안 출현 하였다. 유용패류의 출현량은 동죽 성패의 서식밀도는 St. 2 (중부)에서 가장 높았으며, 치패는 St. 3 (하부) 에서 가장 높았고 말백합 성패와 치패는 St. 2 (중부) 지점에서 많은 것으로 나타났다. 그리고 5월에 남해포 갯벌 11개 정점에서 유용패류 서식실태를 조사결과 동죽 성패는 St. 1, St. 5 지점에서만 20마리/$m^2$ 이상의 밀도로 서식하였다. 동죽이 대부분을 차지한 이매 패류의 치패는 St. 6, St. 7, St. 10 지점에서 128-288마리/$m^2$ 의 비교적 높은 밀도로 서식하였다. 조위가 다른 세 정점에서 2010년 가을에 늦게 가입한 것으로 추정되는 동죽 치패들은 2월 (평균각장 2.16-3.84 mm) 부터 7월 (7.21-14.41 mm) 까지 정상적인 성장 특성을 보였으며, 2011년 7-8월에 착저했던 동죽 치패들은 9월에 어떤 원인으로 서식밀도가 급격히 감소하는 특성이 관찰되고 있어, 9월경 늦게 산란 착저한 그룹의 치패들이 이듬해 남해포 동죽 자원으로 성장하는 것으로 추정되었다. 7월부터 8월 사이에 단기간 집중 강우 현상과 무더위는 태안 남해포 갯벌에서 동죽, 말백합, 가무락 등 유용패류의 안정적 생산을 치명적으로 위협하는 요인이 될 수 있기 때문에 하절기 어장관리 및 자연산 모패 자원 관리에 많은 관심이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제21권4호
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• pp.384-391
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• 2019

최근 강우시 수계로 유출되는 비점오염물질로 인한 수질오염의 문제를 해결하고자 저영향개발(Low Impact development, LID)을 적용하고 있다. LID 시설 중 침투도랑 (Infiltration trench, IT) 과 침투화분 (Infiltration Planter, IP) 은 높은 침투율 및 침강지를 통한 오염물질 제거와 식생을 통한 영양염류 저감효율이 높다. 따라서 본 과제에서는 장기간 모니터링을 통한 침투도랑(IT)과 침투화분(IP)의 영양염류 오염물질 제거효율에 대해 분석하였다. 침투도랑(IT)과 침투화분(IP) 두 시설 모두 TSS 약 84%, TP 약 76%이상으로 제거효율이 높은것으로 나타났는데 이는 인의 화합물과 퇴적물간의 이온교환으로 인한 것으로 나타났다. 질소의 경우 침투화분시설(IP)의 제거효율이 침투도랑(IT)에 비해 약 28% 높은것으로 분석되었다. 이는 침투도랑(IT) 내 여재와 침강지에서의 침전을 통한 입자성 질소를 제거하는데 효과적이었으며, 암모늄질소(NH₄-N)와 아질산염 질소(NO₂-N)의 감소 및 질소(NO₃-N)의 증가는 질산화 및 탈질산화로 인한것으로 나타났다. 침투도랑(IT 모니터링 이벤트 중 강우강도가 11mm/hr로 강한 강우사상에서의 TN 및 TP의 저감효율은 각 34% 및 55%로 저감효율이 낮았으나, 5mm이하의 강우강도에서의 저감효율은 약 100%로 높은것으로 분석됬다. 반면 침투화분시설(IP)은 최대 강우강도 27mm/hr에서도 TN 및 TP의 저감효율은 97%이상으로 높은것으로 나타났다. 두 시설 모두 영양염류의 제거효율은 좋은것으로 나타났으나, 시설용량 및 HRT가 높고 시설 내 식생이 적용된 침투화분시설(IP)이 영양염류 제거효율이 더 높은것으로 분석되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권3호
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• pp.247-263
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• 2021

최근의 기후변화는 연안에서 더욱 가속화되고 있어 연안에서의 해양 환경변화 감시의 중요성이 커지고 있다. 클로로필-a 농도는 해양 환경 변화의 중요한 지표 중 하나로 수십년 동안 여러 해색 위성을 통해 전구 해양 표층의 클로로필-a 농도가 산출되었으며 다양한 연구 분야에 활용되었다. 하지만 연안 해역의 탁한 해수는 외해의 맑은 해수와는 구별되는 구성 성분과 광학적 특성으로 인해 나타나는 심각한 오차 때문에 일반적으로 사용되는 전지구 대양을 위하여 만들어진 클로로필-a 농도 알고리즘은 연안 해역에 대입할 수 없다. 또한 연안 해역은 해역에 따라 성분과 특성이 크게 달라져 통일된 하나의 알고리즘을 제시하기 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 연안의 탁도가 높은 해역에서는 구성 성분과 광학적 변동 특성을 고려한 다양한 알고리즘들이 개발되어 사용되어 왔다. 클로로필-a 농도 산출 알고리즘은 크게 경험적 알고리즘, 반해석적 알고리즘, 기계학습을 활용한 알고리즘 등으로 나눌 수 있다. 해수의 반사 스펙트럼에 기반한 청색-녹색 밴드 비율이 기본적인 형태로 주로 사용된다. 반면 탁한 해수를 위해 개발된 알고리즘은 연안해역에 존재하는 용존 유기물과 부유물의 영향을 상쇄시키기 위한 방식으로 녹색-적색 밴드 비율, 적색-근적외 밴드 비율, 고유한 광학적 특성 등을 사용한다. 탁한 해수에서의 신뢰성 있는 위성 클로로필-a 농도 산출은 미래의 연안 해역을 관리하고 연안 생태 변화를 감시하는데 필수적이다. 따라서 본 연구는 탁도가 높은 Case 2 해수에서 활용되어온 알고리즘들을 요약하고, 한반도 주변해역의 모니터링과 연구에 대한 문제점을 제시한다. 또한 다분광 및 초분광 센서의 개발로 더욱 정확하고 다양한 해색 환경을 이해할 수 있는 미래의 해색 위성에 대한 발전 전망도 제시한다.

• 한국수산과학회지
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• 제23권3호
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• pp.225-237
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• 1990

금강본류역의 20개 지점에서 1988년 5월부터 4개월 동안 매월 1회씩 화학성분들을 측정하고, 4월에는 지점 2와 지점 9에서 25시간 동안 연속관측을 실시하여 금강 하류수역의 수질특성과 그 변동요인에 대해 연구하였다. 하구둑 상류 300 m(지점 2)에서 4월에 측정한 표 $\cdot$저층수 중 염분의 시간변화는 군산항 조석주기와 거의 일치하였고 규산염, 용존무기태질소 및 질산염의 시간변화는 염분분포와 거의 대칭적이었다. 염분과의 관계로부터 규산염과 질산염의 대부분은 보존적인 거동을 하며 해수의 유입은 하천수중 이 두 성분의 농도를 희석시킨다. 반면에 인산염은 염분농도와 관계없이 비교적 낮은 농도로 시간별 변화폭도 크지 않다. 이는 대부분의 용존 인산염이 무기침전물이나 현탁물질에 의해 흡착제거되고, 또한 흡$\cdot$탈착 과정에 의해 인산염이 완충되어 있기 때문이라 추측된다. 한편 탁도는 최저염분을 나타내는 시간부터 약 4시간 동안 비교적 높았고, pH는 염분의 시간변화 모양과 유사하나 시간별 pH의 변화는 매우 완만하다. 그러나 COD와 용존산소포화도는 일반 내만역에서의 시간변화 모양과 유사한 것이 특징적이다. 즉 비슷한 염분범위에서 광합성능이 큰 10시 이후 주간에 측정한 COD값이 야간 보다 높으며, 호흡작용이 활발한 야간에는 염분농도가 낮을수록 COD는 낮아지고 AOU값은 커진다. 성분별로 다소의 차이는 있으나 표$\cdot$저층수간 농도차가 매우 작으며, 규산염, 용존무기태질소 및 질산염은 표층이 다소 높고, 그 외의 성분들은 저층이 약간 높다. 하구둑 상류 약 35 km의 강경(지점 9)에서는 염분이 한번도 검출되지 않았으나 수위의 시간변화 폭은 약 2.5 m였다. 그러나 대부분의 화학성분들은 수위의 변화만큼 시간별 농도차가 크지 않고 지점 2에서 보다 매우 완만한 농도변화를 보였다. 규산염, 용존무기태질소, 암모니아의 농도는 지점 2에 비해 월등히 높은 반면 pH 및 인산염은 다소 낮고 그 외의 성분들은 지점 9가 약간 높다. 지점별로 보면 해수의 영향을 가장 많이 받는 지점 1과 2, 그리고 하구둑으로부터 상류 $40\~55km$의 지점들에서 pH값이 비교적 높으나 그 외의 수역에서는 지점별 차이도 적고 pH값도 낮다. COD 및 용존산소포화도 역시 pH값이 높은 지점들에서 가장 높았으나, 그 수역을 중심으로 상류 및 하류로 갈수록 점차 감소하였다. 이와같이 지점 11과 지점 15 사이에서 이들 세 성분이 높은 것은 식물의 광합성작용에 의한 것이라고 사료된다. 현탁물질은 하구역 특히 하구둑으로부터 300 m에서 약 20 km 까지의 지점들(지점 2에서 지점 6)에서 매우 높은 값을 보이며 이는 조석작용으로 해수와 담수가 강제혼합되면서 표층퇴적물이 재부유하기 때문이라고 판단된다. 영양염류는 월별로 다소의 차이는 있으나, 대체적으로 지점 1과 2에서 가장 낮고, 상류로 갈수록 점차 증가하며 지점 7 상류역이 하류역에 비해 높은 농도이다. 월별로는 7월에 규산염, 용존무기태질소 및 암모니아의 농도가 가장 높은 반면에 용존산소포화도는 가장 낮다. 그러나 지점 14 상류역에서는 5월에 측정한 용존무기태질소, 암모니아, 인산염 및 COD 값이 7월보다 다소 높거나 비슷하다. 한편 영양염류와 COD값은 대체적으로 8월에 가장 낮으나 용존산소포화도는 가장 높다.