• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제26권5호
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• pp.20-28
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• 2021

Perfluorinated compounds(PFCs), an emerging environmental pollutant, are environmentally persistent and bioaccumulative organic compounds that possess a toxic impact on human health and ecosystems. PFCs are distributed widely in environment media including groundwater, surface water, soil and sediment. PFCs in contaminated solid can potentially leach into groundwater. Therefore, understanding PFCs partitioning between the aqueous phase and solid phase is important for the determination of their fate and transport in the environment. In this study, the sorption equilibrium batch and kinetic experiment of PFCs were carried out to estimated the sorption coefficient(K_d) and the fraction between aqueous-solid phase partition, respectively. Sorption branches of the PFDA(Perfluoro-n-decanoic acid), PFNA(Perfluoro-n-nonanoic acid), PFOA(Perfluoro-n-octanoic acid), PFOS(Perfluoro-1-octane sulfonic acid) and PFHxS(Perfluoro-1-hexane sulfonic acid) isotherms were nearly linear, and the estimated K_d was as follow: PFDA(1.50) > PFOS(1.49) > PFNA(0.81) > PFHxS(0.45) > PFOA(0.39). The sorption kinetics of PFDA, PFNA, PFOA, PFOS and PFHxS onto soil were described by a biexponential adsorption model, suggesting that a fast transport into the surface layer of soil, followed by two-step diffusion transport into the internal water and/or organic matter of soil. Shorter times(<20hr) were required to achieve equilibrium and fraction for adsorption on solid(F₁, F₂) increased with perfluorinated carbon chain length and sulfonate compounds in this study. Overall, our results suggested that not only the perfluorocarbon chain length, but also the terminal functional groups are important contributors to electrostatic and hydrophobic interactions between PFCs and soils, and organic matter in soils significantly affects adsorption maximum capacity than kinetic rate.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.100-100
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• 2017

하천에 유입된 오염물질의 2차원 혼합거동은 하천 주흐름에 의한 이송현상과 유속 성분의 수심평균 값에 대한 공간적 편차로부터 야기되는 분산현상으로 설명 할 수 있다. 이는 3차원 이송확산 방정식으로부터 수심 적분된 2차원 이송-분산 방정식으로 수학적 유도가 가능하며, 수심방향으로 적분하는 과정에서 발생되는 농도의 분산항은 Taylor Dispersion 개념에 기초하여 종방향 및 횡방향의 2차원 분산계수로 표현된다. Fischer(1978)는 연직방향 유속분포로부터 2차원 분산계수를 추정하는 해석해를 수학적으로 유도하였으나, 실제 하천에서 정밀한 연직방향 유속분포를 계측하는 것은 많은 비용 및 노동력을 초래한다. 따라서 선행 연구자들은 2차원 혼합모형의 분산계수를 산정하고자 실험적 방법으로써 추적자실험을 수행하였다. 추적자실험은 추적자 물질을 수체에 주입한 후 농도의 변화를 관측함으로써 추적자물질이 하천에서 이송 및 분산되는 과정을 이해하는데 유용하다. 기존의 추적자실험은 고정된 위치에서 농도를 계측하여 시계열적인 농도의 변화를 관측한 후, 오염운 동결가정을 통해 종,횡방향 분산계수의 산정이 가능하지만, 오염물질 농도의 공간적 분포를 얻기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 기존의 추적자실험법의 한계를 극복하고자 형광물질을 이용한 추적자실험을 수행함과 동시에 드론에 장착된 디지털카메라를 이용하여 항공영상을 취득 및 분석하여, 하천에 주입된 형광물질의 농도분포를 시공간적으로 추출하는 기법을 개발하고, 이를 바탕으로 오염물질의 2차원 혼합거동을 분석하였다. 본 실험은 한국건설기술연구원의 안동하천실험센터의 A3실험수로에서 수행되었으며, 실험수로는 평균 하폭 5 m, 평균 수심 0.44 m, 유량 $0.96m^3/s$의 실제 소규모 하천과 유사한 축척을 가지고 있다. 추적자물질은 Rhodamine WT 용액이 사용되었으며, 실험수로 내 설치된 15개의 형광광도계(YSI-600OMS)를 이용하여 농도를 측정하였다. 항공영상의 취득을 위해 이용된 드론은 DJI-Phantom 3 Professional 이며, 3840x2160의 해상도로 초당 30 frame의 동영상으로 취득되었다. 영상의 정합 및 좌표화를 위해 RTK-GPS를 이용하여 12개의 지상 기준점의 좌표를 취득한 후, 사영변환을 통해 영상좌표를 지상좌표로 변환하였다. 영상의 픽셀값을 농도장으로 변환하기 위해 각 RGB 밴드의 픽셀값을 통계적으로 분석하여 농도장으로 변환하였으며, 영상으로부터 얻은 농도장은 형광광도계에 의해 실측된 농도와 결정계수 0.9이상의 수준으로 정확도를 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.444-444
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• 2021

하천의 오염부하량 관리 계획은 지속적인 모니터링을 통한 자료 구축과 모형을 이용한 예측결과를 기반으로 수립된다. 하천의 모니터링과 예측 분석은 많은 예산과 인력 등이 필요하나, 정부의 담당 공무원 수는 극히 부족한 상황이 일반적이다. 이에 정부는 전문가에게 관련 용역을 의뢰하지만, 한국과 같이 지형이 복잡한 지역에서의 오염부하량 배출 특성은 각각 다르게 나타나기 때문에 많은 예산 소모가 발생 된다. 이를 개선하고자, 본 연구는 합성곱 신경망 (convolution neural network)과 수문학적 이미지 (hydrological image)를 이용하여 강우 발생시 BOD 및 총인의 부하량 예측 모형을 개발하였다. 합성곱 신경망의 입력자료는 일반적으로 RGB (red, green, bule) 사진을 이용하는데, 이를 그래도 오염부하량 예측에 활용하는 것은 경험적 모형의 전제(독립변수와 종속변수의 관계)를 무너뜨리는 결과를 초래할 수 있다. 이에, 본 연구에서는 오염부하량이 수문학적 조건과 토지이용 등의 변수에 의해 결정된다는 인과관계를 만족시키고자 수문학적 속성이 내재된 수문학적 이미지를 합성곱 신경망의 훈련자료로 사용하였다. 수문학적 이미지는 임의의 유역에 대해 2차원 공간에서 무차원의 수문학적 속성을 갖는 grid의 집합으로 정의되는데, 여기서 각 grid의 수문학적 속성은 SCS 토양보존국(soil conservation service, SCS)에서 발표한 수문학적 토양피복형수 (curve number, CN)를 이용하여 산출한다. 합성곱 신경망의 구조는 2개의 Convolution Layer와 1개의 Pulling Layer가 5회 반복하는 구조로 설정하고, 1개의 Flatten Layer, 3개의 Dense Layer, 1개의 Batch Normalization Layer를 배열하고, 마지막으로 1개의 Dense Layer가 연결되는 구조로 설계하였다. 이와 함께, 각 층의 활성화 함수는 정규화 선형함수 (ReLu)로, 마지막 Dense Layer의 활성화 함수는 연속변수가 도출될 수 있도록 회귀모형에서 자주 사용되는 Linear 함수로 설정하였다. 연구의 대상지역은 경기도 가평군 조종천 유역으로 선정하였고, 연구기간은 2010년 1월 1일부터 2019년 12월 31일까지로, 2010년부터 2016년까지의 자료는 모형의 학습에, 2017년부터 2019년까지의 자료는 모형의 성능평가에 활용하였다. 모형의 예측 성능은 모형효율계수 (NSE), 평균제곱근오차(RMSE) 및 평균절대백분율오차(MAPE)를 이용하여 평가하였다. 그 결과, BOD 부하량에 대한 NSE는 0.9, RMSE는 1031.1 kg/day, MAPE는 11.5%로 나타났으며, 총인 부하량에 대한 NSE는 0.9, RMSE는 53.6 kg/day, MAPE는 17.9%로 나타나 본 연구의 모형은 우수(good)한 것으로 판단하였다. 이에, 본 연구의 모형은 일반 ANN 모형을 이용한 선행연구와는 달리 2차원 공간정보를 반영하여 오염부하량 모의가 가능했으며, 제한적인 입력자료를 이용하여 간편한 모델링이 가능하다는 장점을 나타냈다. 이를 통해 정부의 물관리 정책을 위한 의사결정 및 부족한 물관리 분야의 행정력에 도움이 될 것으로 생각된다.

• 한국환경농학회지
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• 제18권2호
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• pp.126-134
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• 1999

낙동강 수계 농업용수의 수질개선 및 수자원관리를 위한 기초자료를 얻기 위하여 낙동강 본류 4개지점과 지류 3개지점의 수질을 1995년 1월부터 1997년 11월까지 매월 1회 총 36회에 걸쳐 수질특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 수온은 본류와 지류의 각 지점별 수온차는 거의 없었으며 동절기는 평균수온이 $5^{\circ}C$이하이고 하절기는 $26^{\circ}C$이상으로 큰 차이를 보였고, 낙동강 본류의 지점별 pH는 $6.3{\sim}9.3$ 범위로서 적포지역과 남지지역은 봄과 가을에 pH8.5 이상으로 대부분 농업용수 허용기준치인 pH $6.0{\sim}8.5$를 초과하였으며, 낙동강 지류의 지점별 pH는 $6.5{\sim}8.5$ 범위였다. 각 지점별 DO는 금호강 하류인 강창지점을 제외하고는 대부분 $8.0{\sim}13mg/l$ 정도의 분포를 나타내었고, BOD는 금호강이 합류되기 전인 다사지점은 $1.5{\sim}4.8mg/l$로서 농업용수 허용기준치인 8mg/l 이하였으나 금호강이 합류된 후인 고령은 $3.8{\sim}8.9mg/l$, 적포는 $3.4{\sim}8.4mg/l$ 그리고 남지는 $3.3{\sim}7.8mg/l$로서 이들 지점은 시기에 따라서 농업용수허용 기준치를 초과하는 경우가 많았다. 특히 낙동강 지류인 금호강 강창지점의 BOD는 $7.6{\sim}18.5mg/l$로서 금호강은 낙동강의 주된 오염원인 것으로 나타났다. COD는 본류의 경우 고령이 $5.2{\sim}13.5mg/l$, 적포의 경우 $5.0{\sim}12.7mg/l$ 그리고 남지는 $5.0{\sim}12.2mg/l$의 범위로서 시기에 따라서 농업용수허용기준치인 8mg/l을 초과하는 경우가 많았으며, COD값은 BOD값에 비하여 훨씬 높게 나타났으며 하류지역으로 갈수록 그 농도차의 폭이 컸다. $NH_4-N$은 본류의 경우 금호강($0.5{\sim}13.1mg/l$)의 영향을 크게 받는 고령지점이 $0.18{\sim}5.0mg/l$로서 가장 높았고, 적포는 $0.03{\sim}4.49mg/l$, 남지는 $0.01{\sim}3.81mg/l$ 범위였으며, 여름철에 비하여 갈수기인 겨울철에 $NH_4-N$가 매우 높게 검출되었다. T-N은 금호강의 영향을 크게 받는 고령이 $4.96{\sim}12.06mg/l$ 범위로서 가장 높았으며, 다사지점 $2.86{\sim}4.86mg/l$, 적포지점 $4.20{\sim}8.20mg/l$, 남지지점 $3.18{\sim}8.64mg/l$로서 대부분이 농업용수기준치인 1.0mg/l을 훨씬 초과하였다. T-P도 고령이 $0.10{\sim}0.58mg/l$ 범위로서 가장 높았으며, 적포지점 $0.07{\sim}0.36mg/l$, 남지지점 $0.08{\sim}0.41mg/l$로서 대부분이 농업용수기준치인 0.1mg/l을 초과하였으며, 낙동강 수계의 T-N 및 T-P 농도는 매년 증가하는 경향이었다. 중금속은 Cu가 $ND{\sim}0.047mg/l$, Zn는 $ND{\sim}0.041mg/l$ 범위의 농도로 검출되었고 Cd, Pb, Cr, Hg 및 As는 검출되지 않았다.

• 생태와환경
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• 제37권2호통권107호
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• pp.180-192
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• 2004

본 연구는 2002년 11월부터 2004년 2월까지 수심이 얕은 부영양상태의 저수지에서계절에 따른 수질변화와이에 대한 유입 부하량 영향을 평가하기 위해 이루어졌다. 수심간의 수온차가 $1^{\circ}C\;m^{-1}$ 이상의 수온약층이 5월에 형성되었고, 심층에서 2 mg $O_2\;L^{-1}$ 이하의 낮은 산소농도가 5월부터 9월까지 관찰되었다. $Z_{eu}/Z_{m}$은 0.2${\sim}$l.1의 범위로 수온약층 형성으로 혼합 층이 수심 4m근처이고 유광대 층이 수심 4.3m였던 5월을 제외하고는 대부분의 기간 동안에 유광대층에 비해 혼합층의 수심이 깊은 것으로 나타났다. 수체내 질소는 1.1 ${\sim}$ 4.5 mg N $L^{-1}$ 의범위로, 대부분이 용존 형태(Avg. 58.7%)로 존재하고 있었으며 결빙된 수표면의 해빙 시에 암모니아성 질소와 질산성질소가 증가하였다. 저수지내 총인 농도는43.g${\sim}$126.6 ${\mu}g\;P\;L^{-1}$범위로 대부분은 입자성인의 형태(Avg. 80%)로 존재하고 있었다. 용존무기인 농도는 심층에서의 일시적인 증가가 관찰된 7월과 8월을 제외하고는 10 ${\mu}g\;P\;L^{-1}$ 이하였다. 엽록소 a 농도의 뚜렷한 증가는인 유입부하량이 많았던 7월 (99 ${\mu}g\;L^{-1}$)과 11월 (109 ${\mu}g\;L^{-1}$)에 관찰되었고 수체내 총인과 양의 상관성을 보였다(r=0.55, P<0.008, n=22).수층간의 평균 엽록소 a 농도는11월 8일에 84.5${\pm}$29.0 ${\mu}g\;L^{-1}$으로 가장 높았고 2월에13.5${\pm}$ 1.0 ${\mu}g\;L^{-1}$로 가장 낮았다. 유입수량이 증가할 수록유입수내 층인 농도도 증가하는 경향을 나타냈으며(r=0.69,P<0.001), 1년 중 강우량이 많았던 7월 25일 하루동안에 연간 총인 유입부하량의 40.5%가 유입되었고, 11월 8일에도 17.1%가 유입되었다. 유역으로부터 유입되는총인 부하량은 159.0kg P $yr^{-1}$였고, 식물플랑크톤에 의해직접 이용 될 수 있는 용존무기인 부하량은 126.3 kg P $yr^{-1}$로 총인의 77.7%에 해당하였다. 총 질소 부하량은 5.0 ton $yr^{-1}$로 총 인 부하량(159.0 kg P $yr^{-1}$)에 비해 30배 정도 많았으며, 총질소 부하 중 무기질소 부하량은3.9 ton $yr^{-1}$로 총 질소의 78%였다. 인 임계 부하량은 1.6 g ${\cdot}$ $m^{-2}$${\cdot}$$yr^{-1}$으로 과잉임계부하량을 상회하는 수준 이였다. 본 연구결과 저수지의 유역으로부터 유입되는 많은양의 유입 인 부하는 저수지 수질의 계절적인 변화 뿐 만아니라 부영양화의 가장 큰 원인으로 나타났으며, 중영양상태의 수질을 유지하기 위해서는 총인 유입부하량(159 kg $yr^{-1}$)의 71%가 감소되어야 할 필요성이 제기되었다. 또한 여름철 심층 산소 고갈이 야기되었고, 이 시기에 퇴적물로 용출된 인이 식물플랑크톤 성장에 이용될 수 있기때문에 퇴적물에 대한 관리도 수행될 필요가 있다.

• 환경생물
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• 제29권4호
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• pp.296-304
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• 2011

2010년 2월부터 12월까지 상수원 호소인 가창호에 대한 수질 및 생물상을 조사하였다. 가창호 유역내 총 BOD 발생부하량은 생활계가 53%로 가장 많이 차지하였으며 토지계(27%), 축산계(16%) 순으로 나타났다. 가창호 유역내 총 TN, TP 발생부하량은 토지계가 각각 59%, 42%로 가장 많이 차지하였다. 가창호 유역내 총 BOD 배출부하량은 토지계가 61%의 높은 비율을 나타내었고 생활계(24%), 산업계(11%) 순으로 나타났다. TN, TP 배출 부하량은 모두 차지하는 비율이 75 이상으로 토지계가 높게 나타났다. 가창호 수질의 경우, 유기물 오염도는 COD의 연간평균값이 3.5 mg $L^{-1}$로 호소환경기준으로 약간 좋음(II)을 나타내었으며, 부영양화도 지수로는 연평균 중영양 상태를 보여주었다. 조류발생정도는 3월과 9월에 다른 달에 비해 상대적으로 높은 값을 나타내었으나, 호소환경기준으로 좋음(Ib)을 나타내었다. 식물플랑크톤은 연중 규조류가 대부분 우점하였으나, 4월과 7월에 기타 편모조류가 우점하여 출현하였다. 그리고 8월에서부터 11월까지는 $Cyclotella$ 속이 우점하여 출현하였다. 동물플랑크톤의 경우에는 소형 윤충류의 출현 종수가 다양한 것으로 나타났다. 2월에는 윤충류인 $Conochilus$ sp., 3월~7월에는 윤충류인 $Keratella$ $cochlearis$가 모두 우점하였고 특히 4월에는 윤충류가 49.8%의 높은 상대풍부도를 나타내었다. 11월에 요각류인 $Cyclops$ sp.가 우점한 것을 제외하면 9월~12월 동안 윤충류인 $Polyarthra$ $vulgaris$가 우점하였고 8월에는 요각류인 Nauplii가 우점하였다. 수생식물은 가창호 수변을 따라 다양한 군락이 나타났다. 주로 선버들군락과 물억새군락이 넓게 형성되어 있으며 도로 인접지역은 칡 피복이 심하고 북쪽 다리 상류 쪽에는 달뿌리풀군락과 왕버들, 갈풀, 여뀌군락이 소규모로 분포하였다. 저서성대형무척추동물의 섭식기능군 (FFG)을 조사한 결과, 조사지점 전체에서 GC (Gathering-Collector)와 SH(Shredder)가 조사되었으며, GC 분류군이 가장 높은 종 및 개체수 비율을 차지하는 것으로 조사되었다. 어류는 총 7종이 출현하였으며 잉어과 어류가 5종으로 가장 많이 출현하였다. 참갈겨니, 꺽지와 같이 물이 맑고 바위와 자갈이 많은 하천 중 상류에 서식하는 어종이 일부 채집되었는데 가창호의 경우 하천의 상류지점에 위치하고 낮은 수온을 유지하여 이들 어류가 서식 가능한 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권4호
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• pp.324-332
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• 2014

마산만, 행암만, 고현만, 원문만, 진동만 등을 포함하는 진해만 해역의 장기적 수질변동 특성을 파악하기 위하여 2000년부터 2012년까지 진해만 해역 내 9개 조사 정점에서 수질 모니터링을 실시하였다. 유기물 오염 지표인 화학적산소요구량(COD)과 부영양화와 관련이 많은 영양염류(DIN, DIP) 및 클로로필 a (Chl.-a)의 평균농도는 육상 유역으로부터의 오염부하가 큰 마산만이 대체로 높았다. 특히, 마산만의 가장 안쪽에 위치한 st.1 정점은 육상 오염원에 인접해 있고, 해수의 유동이 원활치 않은 특성 등으로 인해 가장 높은 농도를 나타냈다. 이러한 특성은 요인분석에서도 확인되었는데, 마산만 st.1 정점은 표층수와 저층수 모두 유기물과 영양염류 증가 요인에 대한 영향이 주된 특징으로 나타났다. 진해만 외해 경계부 정점(st.5)과 고현만(st.6), 원문만(st.7), 당항만(st.8), 진동만(st.9) 정점들은 표층수와 저층수 모두에서 유기물과 영양염류의 증가 요인에 대한 영향이 마산만(st.1, st.2, st.3)이나 행암만(st.4) 정점에 비해 상대적으로 적은 것으로 나타났다. 진해만 해역 수질의 장기변동 특성을 살핀 결과, 표층 COD 농도는 뚜렷한 감소경향이 없었지만, 저층 COD 농도는 마산만 st.1 정점을 제외한 나머지 8개 정점에서 뚜렷한 감소경향을 보였다. 그리고 영양염류(DIN, DIP) 농도의 경우, 표층과 저층 모두 그리고 9개 정점 모두에서 두드러진 감소추세를 나타냈다. 마산만에서의 감소추세는 특별관리 해역 지정 이후 시행된 오염총량제 등이 수질 개선에 영향을 준 것으로 판단되며, 이와 더불어 진해만 해역이 전반적으로 함께 영향을 받은 것으로 여겨진다.

• 한국환경농학회지
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• 제18권1호
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• pp.77-82
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• 1999

저수지의 수질개선을 위한 인공식물섬의 설치상 문제점, 수질개선의 가능성, 생태계의 변화, 유지관리, 향후 설치시 개선사항을 파악하기 위해 중규모 농업용 저수지에 인공식물섬을 설치 운영한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 포장에서 포트로 재배된 식물을 뿌리에 붙어 있는 토양과 함께 쥬트(마)포트에 넣어 식물매트에 심은 결과 고사된 식물이 없는 것으로 조사되어 포장에서 재배된 수생식물을 농업용 저수지에 식재할 경우 수생식물의 성장에는 지장이 없는 것으로 나타났다. 2. 천연소재인 쥬트포트와 식물매트는 물 속에서 상당 기간 체류하면서도 원래의 재질 상태를 유지하고 있는 것으로 조사되어 이들의 부식은 상당한 기간에 걸쳐 일어날 것으로 보여 이들이 저수지의 수질에 미치는 영향은 거의 없을 것으로 판단된다. 3. '98. 6월에 식재된 애기부들, 줄, 갈대의 인공식물섬에서 성장 기간동안 순생산량은 $962gDM/m^2$, $1,115gDM/m^2$, $523gDM/m^2$으로 계산되었으며, 식재 당시에 비해 각각 33, 44, 56배 성장하였다. 단위 면적당 순생산량은 줄이 가장 높으며, 생산량 속도는 갈대가 가장 높은 것으로 조사되었다. 인공식물섬에 식재된 식물의 성장속도, 지상부와 뿌리부의 균형 등을 고려할 때 갈대가 가장 유리한 것으로 나타났다. 4. 인공식물섬에 식재된 식물의 총 영양물질의 흡수율을 계산한 결과 질소 5.0kg/yr, 인 0.8kg/yr으로 나타났다. 지수지 수표면의 1/20을 인공식물섬으로 조성할 경우 영양물질 흡수량은 저수지 삭감부하량의 질소는 9%, 인은 34%를 처리할 수 있어 인공식물섬이 저수지 수질개선공법으로 가능성이 있는 것으로 분석되었다. 5. 인공식물섬이 설치된 부분과 설치되지 않는 부분의 수질을 분석한 결과 저수지에서 바람과 호류(湖流)의 영향으로 인공식물섬 설치에 따른 저수지 수질효과를 직접적으로 파악하기는 어려운 것으로 나타났으며, 이 부분은 수질예측모형을 이용하거나 같은 규모의 폐쇄된 연못을 여러 개 만들고 인공식물섬이 있는 경우와 없는 경우의 수질을 측정하여 분석하는 것이 합리적일 것으로 판단된다. 6. 인공식물섬의 아랫부분은 어류와 새우류의 서식처, 인공식물섬 매트위는 양서 파충류의 서식처 기능을 하며, 인공식물섬 위에는 많은 곤충류가 날아들고 있고, 식재된 식물 이외에 11종이 유입되어 인공식물섬은 생물의 종다양성에 크게 기여하는 것으로 나타났다. 7. 인공식물섬은 수질을 정화할 뿐만 아니라 경관과 종다양성의 증진, 유지관리의 용이, 고도의 기술과 에너지의 불필요, 부하변동에 대한 적응성이 좋은 것으로 나타나 저수지의 수질개선에 유용한 공법으로 평가되었다. 그러나 효율적인 인공식물섬이 되려면 가볍고 강하며, 내구성이 있고 비용이 적은 부체를 개발하는데 깊은 연구가 이루어져야 한다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권4호
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• pp.221-230
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• 2016

유속이 낮은 정체수역에 대하여 부영양화에 의한 녹조발생을 미연에 방지하고 수질개선을 도모하기 위하여 기존 인공식물섬 운영기술에 다양한 요소기술을 도입한 다기능 인공식물섬을 개발하였고 개발기술에 대한 성능검증을 위하여 경기도에 소재하는 하천에서 여름철과 겨울철 동안에 모니터링 하였다. 본 연구의 다기능 인공식물섬은 수질정화 기능을 높이기 위해서 정수식물 기반의 식생여과 공정 위주의 일반 인공식물섬 기술에 미세기포 공정과 인공여재에 의한 인 흡착/여과 공정을 추가하여 운영하였다. 개발기술에 대한 계절에 따른 오염물질 (COD, T-P) 제거율 변화로부터 오염부하가 낮은 겨울철 (15.9%, 20.0%)보다는 부하가 높은 여름철 (40.9%, 45.7%)에 높은 처리효율을 갖는 것으로 나타났고 공정별 제거율 (SS, Chl-a)에서는 미세기포 공정은 여름철 (33.1%, 39.2%)에, 인 흡착/여과 인공여재 및 식생여과 공정은 겨울철 (76.5%, 59.5%)에 높은 제거효율을 갖는 것으로 분석되어 다기능 인공식물섬의 정화능은 계절별 변화 또는 오염부하 정도에 따라서 적용 기술별로 제거능을 나타내어 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 사료되었다. 또한, 인공식물섬 주변의 생태변화 분석결과, 식물섬 저부에 미세기포의 공급으로 용존산소가 증가됨으로써 혐기화에 의한 물질환원 현상을 방지하고 수류순환을 유도하여 친환경적인 새로운 수생태계가 조성되는 것을 확인하였고 이러한 결과들을 통하여 다기능 인공식물섬에 의하여 정체수역의 수질이 개선되고 다양한 동식물의 성장으로 정체수역 저부의 물질순환이 개선될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제22권2호
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• pp.166-171
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• 2003

1990년부터 2001년까지의 농업용수 수질측정망 조사자료를 분석하고, Chl-${\alpha}$ 농도와 유효저수량/만수면적비를 이용하여 498개 저수지에 대하여 유형을 분류하구 각 유형에 대한 수질개선방안을 제시하기 위하여 본 연구를 수행하고 다음과 같은 결론을 얻었다. 우리나라 농업용 저수지의 Chl-${\alpha}$ 농도는 유효저수량/만수면적비(ST/WS)에 민감하게 반응하였으며, ST/WS비가 클수록 Chl-${\alpha}$ 농도는 감소하는 경향을 나타내었는데, 저수지의 부영양화를 억제하기 위해서는 ST/WS비를 최소 $5{\sim}6\;m$ 이상, 가능하면 10m 이상이 되도록 건설 보수하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 우리나라 저수지를 Chl-${\alpha}$ 농도 $25\;mg/m^3$, ST/WS비 5 m를 기준으로 유형을 분류하고 그 특성을 고찰한 결과 ST/WS비가 작고 부영양화가 진행된 종합정비형인 I형 저수지는 호소의 지형학적 특성과 외부에서의 부하가 모두 복합적으로 부영양화에 영향을 준 것으로 판단되며, 동일한 형상이라도 부영양화가 진행되지 않은 호내정비형인 II형 저수지는 상대적으로 외부 유입이 적은 것으로 나타났다. 반면에 지형학적 특성상 수질관리에 유리한 ST/WS비가 큰 관리형인 IV형 저수지는 대부분이 부영양화가 아직 진행되지 않았으며, 유역으로부터 높은 부하량을 나타내는 유역정비형인 III형는 부영양화가 이루어 졌으나 전체 저수지의 약 5% 미만으로 극히 드문 것으로 나타나 ST/WS비가 큰 경우 상대적으로 외부유입으로 인한 부영양화는 작은 것으로 나타났다. 수질개선사업우선순위(안)는 I형(종합정비형) ${\rightarrow}$ III(유역정비형) ${\rightarrow}$ II형(호내정비형) ${\rightarrow}$ IV형(관리형)의 순으로 정비해 나가는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 또한 농업용수 수질기준 항목 중 COD 농도를 유기오염 지표뿐 아니라 부영양화를 나타내는 지표로써도 함께 고려하여 세분화한 결과 현행 8 mg/L에서 10 mg/L 이상을 대책기준, $6{\sim}10\;mg/L$을 우려기준, 6 mg/L 이하는 안전기준으로 세분하고, 이에 따라 수질개선사업을 실시하는 것이 효율적일 것으로 판단된다.