• 유기물자원화
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• 제25권2호
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• pp.41-48
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• 2017

기존 혐기성 및 호기성 처리에서 우수성이 입증된 E-PFR을 적용한 다단수직형 암모니아 스트리핑조를 개발하고 랩스케일 실험을 수행하였다. 다단수직형 암모니아스트리핑조의 단수별 암모니아성 질소 제거 실험(pH 10, 온도 $35^{\circ}C$, 기액비 $3min^{-1}$의 동일 조건)에서 8시간 경과 후 단이 없는 반응기는 약 52.5%의 제거율을 나타났으며, 5단 반응기에서는 약 62.6%의 제거율이 나타나 약 10%의 효율 차이가 있는 것으로 확인하였다. pH 변화에 따른 암모니아성 질소 제거 실험 (5단 반응기, 온도 $35^{\circ}C$, 기액비 $3min^{-1}$의 동일 조건)에서 8시간 경과 후 pH 9는 약 42.6%의 제거율을 나타났으며, pH 11에서 약 74.4%의 제거율이 나타났다. 온도 변화에 따른 암모니아성 질소 제거 실험 (5단 반응기, pH 10, 기액비 $3min^{-1}$의 동일 조건)에서 8시간 경과 후 $25^{\circ}C$에서 약 51%의 제거율을 나타났으며, $45^{\circ}C$에서 약 87.2%의 제거율이 나타났다. 공기주입량 변화에 따른 암모니아성 질소 제거 실험 (5단 반응기, pH 10, 온도 $35^{\circ}C$의 동일 조건)에서 8시간 경과 후 기액비 $2min^{-1}$에서 약 45.8%의 제거율을 나타났으며, 기액비 $4min^{-1}$에서 약 75%의 제거율이 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 추후 연속 운전 평가를 통해 실증플랜트 설계를 위한 인자 도출에 활용하고자 한다.

• 한국물환경학회지
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• 제31권6호
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• pp.599-609
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• 2015

OSA (oxic-settling-anaerobic)공정은 종래 활성슬러지법(conventional activated sludge)의 잉여슬러지 감량을 목적으로 슬러지 반송라인에 혐기조가 추가된 공정이다. 본 연구에서는 호기조(1)-혐기조-호기조(2)가 순차적으로 구성된 OSA 모의공정의 슬러지 감량원리를 조사하기 위해 각 반응조의 세포 내 에너지 전달물질(ATP, NAD(H), NADP(H)) 변화를 관찰하였다. 시간이 경과함에 따라 호기조 및 혐기조 모두 에너지전달물질이 급격히 감소하였다. 혐기조의 경우 호기조(1)과 (2)보다 낮은 에너지를 함유하는 것으로 나타났으며, 혐기조를 거친 호기조(2)의 경우 호기조(1) 보다 에너지 전달물질이 낮은 수준으로 관찰되었다. 또한, OSA 공정에서 내생호흡을 유도하여 슬러지를 감량하는 혐기조의 화학적 산소요구량 (SCOD), 체류시간 및 온도변화에 따른 호기조(1)과 (2)의 에너지량 차이를 확인한 결과 낮은 농도의 SCOD, 긴 체류시간 및 높은 온도는 호기조(2)의 세포 내 에너지량을 감소시켰다. 혐기조 및 호기조(2)의 세포 내 에너지 수준은 각각 호기조(1)의 57.73% 및 39.12% 수준으로, 두 단계의 호기조 사이에 추가된 혐기조는 OSA 공정의 세포 내 에너지 수준을 낮출 뿐 아니라, CAS 공정보다 적은 양의 슬러지가 생산하였다. 본 연구결과를 토대로, 호기조 사이에 추가된 혐기조의 운전조건에 따라 각 반응조의 세포 내 에너지 수준의 조절뿐만 아니라 잉여슬러지의 생성을 제어할 수 있을 것이라 생각된다.

• 생태와환경
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• 제50권1호
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• pp.29-45
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• 2017

본 연구는 2012년 5월부터 2015년 12월까지 북한강 상류에 위치하는 의암호의 4개 지점에서 시공간적 수질 변동성을 강우 수문인자와 비교 고찰하였다. 조사기간 동안 수온, DO, Conductivity 및 TSS 등 기초 수질요인의 변동은 계절적 영향이 컸다. 특히, 수온성층은 수심이 깊은 댐 부근에서 매년 관찰되었고, 소멸 시기는 8월~10월 사이에 있었다. 질소 계열 영양염의 증가는 유량이 빈약할 때이었고, 인의 증가는 초기 유량 증가와 극심한 가뭄이 지속될 때이었다. Chl-a에 의한 부영양 수준을 초과하는 기간은 2012년, 2014년~2015년에 1~2개월이었으나 2013년에는 4개월 동안 지속되었다. 의암호의 수질 변동성은 댐 중앙부에 상하류로 이어진 하중도와 골재섬의 존재, 도시하천과 하수처리장 방류수 유입이라는 지형적 구조와 오염원의 기반 영향에 대하여, 상류 댐으로부터의 유입량과 의암댐의 방류량 및 방류형태(패턴)에 의한 수위 증감에서 직간접적 관련성과 영향을 찾을 수 있었다. 수질의 시공간적 변이 과정에서 기상(장마, 태풍, 이상강우 및 폭염 더위) 수문(유량과 수위)학적 작용에 기여하는 주요 인자는 펄스, 희석, 역류, 흡수 및 침전 등으로 볼 수 있었다. 의암호의 수질 변동은 매우 역동적이며, 그 영향은 내부 자체뿐만 아니라 발전방류구를 통해 하류 저수지(청평호, 팔당호)에까지 전달될 수 있는 잠재성을 가지고 있다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제28권2호
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• pp.139-154
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• 2008

본 연구는 수입사료가 우리나라 농업환경의 오염부하에 미치는 영향을 파악하고자 2005년을 기준년도로 하여 수입사료 품목별 수입량 및 비료성분량, 수입사료로 인한 가축 사양단계에서 비료성분 발생량을 추산하고, 농경지 작물별 재배면적과 양분요구도 분석을 통해 수입사료로 인한 농경지의 오염부하도를 분석하였다. 수입사료를 통해 국내로 도입되는 비료성분량은 질소 371천톤, 인산 140천톤, 가리 143천톤, 주요 수입품목인 곡류 및 식물성 유박류에서 유래하는 비료성분 국내도입량은 성분별로 질소 93%, 인산 89%,가리 84%를 차지하였으며, 양돈급여를 기준으로 한, 수입사료 유래 가축분뇨 중 비료성분 함량은 질소 148천톤, 인산 84천톤, 가리 86천톤으로 수입사료를 통한 국내 양분 도입량의 52%, 인산 52%, 가리 42%의 비중을 차지하였다. 가축으로부터 배설되는 비료성분 중 퇴 액비화를 통한 자원화량은 질소 81천톤, 인산 74천톤, 가리 76천톤 이었으며, 퇴 액비로 투여된 비료성분의 무기 화율을 고려한 성분별 작물유효량은 질소 44천톤, 인산 48천톤, 가리 69천톤이었다. 또한 작물에 흡수 이용되지 못하고 토양에 축적되거나 지하수 등으로 용탈되는 비료성분은 질소 37천톤, 인산 27천톤, 가리 7천톤으로 추산되었다. 총수입가축사료로 도입되는 비료성분량 질소 371천톤, 인산 140천톤, 가리 143천톤과 비교할 때, 총비료성분 도입량 대비 농경지에서 작물에 흡수되는 비료성분량은 질소 12%, 인산 34%, 가리 48% 이었으며, 농경지에 축적 유출되는 비료성분량은 질소 10%, 인산 34%, 가리 5%로 가축분뇨 처리과정에서 대기 및 수계로의 유출량 등을 고려할 때 우리나라 환경 전반에 대한 오염부하 영향을 줄 우려가 있는 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제43권2호
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• pp.288-297
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• 2010

본 연구는 2008년과 2009년에 금강의 대표적 지류중 하나인 미호천을 대상으로 상류, 중류, 하류 지점을 선정하고, 각 지점에서 서식하고 있는 피라미의 생체 조직별 총수은 농도를 분석하였다. 또한 오염내성도 길드 및 섭식길드 분석을 통해 어류상 분포를 규명하였으며, 어류군집를 이용한 다변수 평가모델을 적용하여 생태계 건강성을 평가하였다. 조사를 통해 채집된 어류는 총 40종 2,557 개체이며 이중 피라미가 35% (894개체)로 우점하고 있었고, 고유종은 11.4% (10종 291개체)가 출현하여 금강수계의 평균 고유종 비율(39.3%)보다 낮게 나타나고 있다. 오염내성도에 따른 길드분석결과, 전체적으로 내성종이 58.9% (15종 1,507개체)로 단연 우세하였고, 민감종은 6.6% (4종 168개체)로 매우 낮게 나타났다. 또한 섭식길드 분석에서도 잡식종이 60.5% (17종 1,546개체)로 높게 출현한 반면, 충식종은 31.5% (11종 805개체)로 낮게 나타났다. 여울성 저서어종수도 전체의 7.7% 정도로 매우 낮게 나타났다. 다변수 어류 평가지수를 통한 생태계 건강성 평가에서는 2008년에 평균 25.3 (n=3), 보통~악화상태(Fair~Poor condition)를, 2009년에 평균 26.3 (n=3), 보통상태(Fair condition)를 각각 보이고 있었다. 물리적 서식지 평가모델 분석결과에서는 평균 134 (n=3)로서 양호상태를 보이고 있으나, 대부분의 지점에서 하상 퇴적물의 축적이 관찰되어 저질 오염이 진행되고 있었다. 어류 조직별 수은농축도 분석에서는 신장 조직(Kidney)이나 간 조직(Liver)에서 높게 나타나며, 아가미(Gill)에서 가장 낮게 나타나고 있으며 전체적으로 한국 식약청의 담수어 중금속 잔류 허용기준인 500 ${\mu}g\;kg^{-1}$을 초과하지 않은 상태로 나타났다. 전체적으로 본 연구는 각종 산업단지 및 농공단지 등과 함께 분뇨 및 폐수처리시설 등과 같은 점오염원이 넓게 산재되어 상하류 전체 구간에 걸쳐 영향을 받고 있는 미호천의 생태적 특징을 잘 반영하고 있는 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1152-1160
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• 2017

단세포 녹조류 균주를 경상북도 울릉군 울릉도 거북바위 주변 조수웅덩이로부터 순수분리하여 형태적, 분자적, 및 생화학적 특성을 분석한 결과 옥세노클로렐라 프로토테코이드에 속하는 것으로 밝혀졌다. 본 종은 현재까지 한국에서 공식 기록이 없는 미기록종으로 옥세노클로렐라 프로토테코이드 MM0011 균주라고 명명하였으며, 생장, 지질/광합성 색소 조성 및 바이오매스 특성에 대해 조사를 실시하였다. 분리균주는 광범위한 온도($5-35^{\circ}C$)에서 생장할 수 있었으며 1.5 M 염화나트륨 농도까지 생존할 수 있었다. 가스크로마토그래프/질량분석기를 이용한 분석 결과, 본 균주에는 영양적으로 중요한 불포화지방산이 풍부한 것으로 나타났으며, 특히 리놀네산(27.6%) 및 알파 리놀렌산(37.2%)이 주요 지방산 성분으로 확인되었다. 따라서 본 토착 미세조류 균주는 어유 또는 식물성유를 대체할 수 있는 잠재적인 오메가-3 및 오메가-6 불포화지방산 원료가 될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 고부가가치 항산화 물질인 루테인이 보조색소로서 본 균주에 의해 생합성 되는 것으로 밝혀졌다. 일반성분분석 결과 MM0011 균주의 휘발성물질 함량은 85.6%였으며, 원소분석 결과 총 발열량은 $20.3MJ\;kg^{-1}$으로 나타났다. 또한 배지로부터 40.5%의 전질소와 27.9%의 전인을 각각 제거할 수 있어 향후 바이오연료 원료물질 생산과 오 폐수처리를 연계할 수 있는 가능성 역시 제시하였다. 추가적으로 MM0011 바이오매스는 높은 단백질 함량(51.4%)을 갖고 있어 우수한 동물사료의 원료가 될 수 있는 가능성도 보여주고 있다. 따라서, 본 균주는 미세조류 기반 생화학 물질 생산 및 바이오매스 원료로서 상업적인 이용 가능성이 높음을 시사한다.

• 유기물자원화
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• 제26권1호
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• pp.65-78
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• 2018

본 연구는 유기성폐자원(가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)의 바이오가스 이용에 대한 적정 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링 등을 실시하였다. 정부의 중장기 바이오가스화 정책에 따라 폐자원의 자원화 시설 확충이 활발히 추진되고 있다. 하지만 생산된 바이오가스를 이용하여 발전 및 스팀으로 활용하는 시설은 효율이 아직은 저조하고 잦은 고장이 발생되고 있다. 전국 11개소 유기성폐자원 바이오가스화 시설을 대상으로 정밀모니터링을 실시하였다. 사계절 평균으로 정밀모니터링 결과를 정리하였을 때, 유기성폐자원 별 효율성 분석에서 유기성분해율은 VS기준 음식물/음폐수는 68.2 %, 가축분뇨는 66.8 %, 하수슬러지의 경우 46.2 %로 전체 평균 58.8 %로 분석되었다. 전처리 전후 바이오가스 성상을 분석한 결과 철염 및 탈황(건식, 습식)을 이용하여 전체 시설의 $H_2S$ 평균은 560 ppm으로 측정되었으며, 저감효율이 90% 이상인 경우 약 40 ppm 까지 감소할 수 있는 것을 확인하였다. 특히 소화조 내에 철염을 투입하면 처리효율 약 93 %이며, 평균 150 ppm까지 감소하는 것을 확인하였다. 제습의 경우 노점온도를 적용한 절대습도와 가스온도에 따른 상대습도를 분석하였으며, 제습설비가 유지보수가 잘되어 가동 중인 시설의 노점온도는 $14^{\circ}C$, 절대습도는 $12.6g/m^3$이며, 상대습도는 35 %로 측정되었다. 따라서 유기성폐자원의 바이오가스화 시설의 단점을 보완하고 바이오가스 이용 최적화 방안을 마련하기 위하여 정밀모니터링을 실시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권12호
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• pp.1081-1095
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• 2020

본 연구는 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 섬진강유역 주암댐에서 영산강유역(3,371.4 km2)으로의 유역간 물이동량조절에 따른 영산강의 하천유량 및 수질변동을 분석하였다. 이를 위해, SWAT의 Inlet 기능을 이용한 물이동과 영산강유역 하수처리장들의 방류량 자료를 고려한 SWAT을 구축하여, 마륵(MR) 수위관측소와 다기능보 2개(승촌보;SCW, 죽산보;JSW) 그리고 3개의 수질관측소(광주;GJ2, 나주;NJ, 함평;HP)를 대상으로 총 14년(2005~2018) 동안의 유량과 수질을 검보정하였다. 3개 지점 하천유량의 검보정 결과, R2, NSE, RMSE, PBIAS는 각각 0.69 ~ 0.81, 0.61 ~ 0.70, 1.34 ~ 2.60 mm/day, -8.3% ~ +7.6%였으며, 수질은 SS, T-N 및 T-P 각각 R2가 각각 0.69 ~ 0.81, 0.61 ~ 0.70, 0.54 ~ 0.63의 범위를 보였다. 물이동량을 고려한 영산강유역의 하천유량은 평균 12.0 m3/sec로 나타났으며, SS, T-N 및 T-P의 평균 농도는 각각 110.5 mg/L, 4.4 mg/L, 0.18 mg/L 이었다. 물이동량의 변화에 따른 영산강의 유량과 수질의 변화를 보기 위하여, 물이동량의 증가(110%, 130%, 150%)와 감소(90%, 70%, 50%)를 적용하였다. 대표적으로 증가시나리오 130%의 경우, 하천유량과 SS의 농도는 각각 12.94 m3/sec (+7.8%), 111.26 mg/L (+0.7%) 증가, T-N과 T-P 농도는 각각 4.17 mg/L (-5.2%), 0.165 mg/L (-8.3%)로 감소하였다. 반면 감소시나리오 70%를 적용하였을 때, 하천유량과 SS의 농도는 각각 11.07 m3/sec (-7.8%), 109.74 mg/L (-0.7%)로 감소, T-N과 T-P 농도는 각각 4.68 mg/L (+6.4%), 0.199 mg/L (+10.6%) 증가하였다.

• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.99-110
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• 2023

농업지역에서 발생하는 비점오염물질은 타 지역에 비해 넓은 면적에서 배출되기 때문에 수질관리를 위해서는 발생원 제어와 배출수 관리와 같은 다양한 오염원 저감대책이 필요하며, 이를 위해서는 유역특성을 고려한 오염원별 배출량 및 최적관리방안에 따른 수질개선 효과를 정량적으로 파악할 필요가 있다. 이에 본 연구는 Hydrological Simulation Program-FORTRAN(HSPF)모델을 활용하여 유역내 오염원별 부하 및 주요 오염원저감방안에 대한 수질개선효과를 분석하여 농업지역의 비점오염관리대책 수립 지원을 목적으로 하였다. 연구지역은 경남 창녕군 계성천 유역으로 전체 면적대비 농업지역이 약 26.13%로 산림을 제외하고 지배적인 토지이용을 가지며, 주요 오염원은 농업활동에 기인하는 화학비료 및 액비살포와 축사에서 발생하여 야적 또는 농지에 살포되는 축분을 포함하고 있다. 계성천 유역에 대한 HSPF 모델 구축시 화학비료와 액비 사용량, 소규모 축사의 축분 발생량과 공공하수처리장, 분뇨처리장, 마을하수도 및 개인오수처리시설 등 점오염원 영향을 고려하였다. 특히 본 연구에서는 영양염류의 식생흡수, 침적, 흡탈착, 깊은침투에 의한 손실 등 상세 순환기작모의가 가능하도록 NITR 및 PHOS모듈을 활용하였다. 구축된 모델은 유역말단의 2015~2020년 측정값을 토대로 보·검정을 수행하였으며 모델이 유량 및 수질을 적절히 모의하는 것을 확인하였다. 오염저감시나리오는 농업비점관리(배수물꼬관리, 완효성비료와 사용), 축산비점관리(액비저감, 소규모 축사 축분관리), 생활계오염원제어(개인오수처리시설 관리) 등 세 부문으로 구분하고, 달성기간에 따라 단기, 중기, 및 장기로 구분하여 부문별로 단계별 저감대책을 구성하였다. 개별시나리오 모의 결과 수질개선에 효과는 완효성비료의 대체사용>배수물꼬관리>소규모축사 축분관리 순으로 나타났다. 유역 전반에 모든 관리방안을 적용하였을 때 장기적으로 TN, TP의 연간부하량은 각각 40.6%, 41.1%, 연평균 농도는 각각 35.1%, 29.2% 감소되는 효과를 보였다. 본 연구를 통하여 농업활동 우세 유역에서의 다양한 오염원 저감시나리오별 수질개선효과에 대한 예측 및 이에 기반한 오염관리대책 우선순위 도출을 위한 합리적인 방법론을 제시하고자 한다.

• 자원환경지질
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• 제56권2호
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• pp.139-153
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• 2023

이 연구는 경안천 유역의 상류로부터 하류까지 본류와 하위 소유역의 배출 지점에서 관측되는 경안천 내 질소함량의 시공간적 변화를 이해하고, 이러한 질소류의 기원을 확인하고자 수행되었다. 2021년 11월부터 2022년 11월까지, 분기별 현장 조사와 실내 수질분석, 질산염과 붕소의 환경동위원소 분석을 수행하였다. 경안천의 유량지속곡선을 도출하여, 건조 기간(2021년 12월 중순부터 2022년 6월 중순)과 습윤 기간(2022년 6월 중순부터 11월 초까지)을 설정하였다. 연구 지역에서의 총 질소(T-N) 농도는 월단위 시간적 변동을 기준으로 할 때, 건조 기간에 속하는 1~2월에 농도가 가장 높았다가 5~6월까지 지속적으로 낮아진다. 홍수기인 7~9월 이후 T-N의 농도가 낮아지는 소유역 단위 최상류 지점들(Group 1: MS-0, OS-0, GS-0)과, 반대로 높아지는 경안천 본류와 소유역 하류 지점들(Group 2: MS-1~8, OS-1, GS-1)이 분리된다. 공간적으로, 경안천 본류의 T-N 농도는 상류에서 하류로 갈수록 증가하는 경향성을 보이지만, 소유역인 오산천과 곤지암천이 각각 합류되는 지점에서는 이들의 유입에 의해 본류의 T-N 농도 값에 의해 본류의 농도가 높아지거나 낮아지는 영향을 받고 있다. 환경동위원소비를 통해 모든 시료의 질소가 분뇨(manure) 기원으로 규명되었고, 수리화학적 특성의 변화와 T-N 농도의 변화에서 경안천으로 분뇨 기원의 질소가 유입될 수 있는 기작으로, (1) 축산단지의 분뇨, 폐수의 강우에 의한 유입, (2) 환경기초시설 방류수를 통한 유입, (3) 농업 활동 과정에서 축적된 질소류의 지하수 기저유출을 통한 유입 등이 제시되었다. 궁극적으로 경안천 유역의 수질관리는, 공간적 관점에서 지류를 포함하는 소유역 단위의 오염원 관리가 필요하며, 오염총량 관리 측면에서는 하천 유량의 수문성분을 구분하고, 각각 성분의 유량과 수질을 모니터링 할 수 있는 시스템의 구축과 운용이 선결되어야 한다.