• 한국습지학회지
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• 제19권1호
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• pp.37-44
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• 2017

도시지역은 인구가 집중되어 토지이용이 집약적이며 불투수면의 비율이 높아 강우시 비점오염에 의한 영향이 높은 지역이다. 비점오염원은 강우시 다양한 토지이용으로부터 발생되며 수계에 직접적인 영향을 미치고 오염물질의 종류와 양에 따라 불확실성이 높은 오염원이므로 점오염원과 함께 관리가 필요하다. 이러한 비점오염원을 관리하기 위한 방안으로 국내 외에서는 자연적인 기작을 이용한 비점오염원 관리기법인 저영향개발기법 (Low impact development, LID)을 도입하였으며 침투도랑, 식생체류지, 인공습지 등 다양한 요소기술이 포함된다. 이중 인공습지는 수질정화 (비점오염물질 저감)와 더불어 물을 저류하는 기능을 가진 친환경적인 시설로 잘 알려져 있다. 본 연구는 비점오염원 관리를 위한 LID 기술의 효과를 알아보기 위하여 수행되었으며 도시지역에 조성된 두 종류의 인공습지를 운영한 결과를 분석하고 평가하고자 한다. 연구대상 인공습지는 HSSF형과 Hybrid형으로 두 시설 모두2010년에 조성되어 현재까지 운영 중에 있으며 본 논문에서는 2010년부터 2015년까지의 총 42회의 모니터링 결과를 이용하였다. 분석결과, 두 인공습지를 통해 강우유출유출량을 평균 37~41% 범위로 저감되였으며 오염물질별 저감효율의 경우 TSS는 63~79%, TN은 38~54%, TP는 54%, 중금속은 32~81% 범위로 나타나 도시지역내 인공습지 적용시 비점오염원 저감에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제43권6호
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• pp.589-601
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• 2010

최근 들어 지질기원에 의해 발생되는 지하수내 비소오염이 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 지하수내 비소를 효과적으로 제거하거 위하여 철침착 입상활성탄(Fe-GAC)을 제조하고 이에 대한 흡착능을 평가하였다. Fe-GAC는 질산 염철 용액으로 입상활성탄에 철화합물을 침착시켜 제조하였으며, 이를 이용하여 침착반응시간에 따른 등온흡착, pH에 따른 비소 동력학 흡착반응 및 수처리시스템 예비평가를 위한 칼럼 실험을 수행하였다. 연구결과 침착반응 시간이 최소 12시간 이상에서 비소 제거에 필요한 철의 함량을 가진 Fe-GAC가 제조되었으며, 이들의 흡착능은 등온흡착실험에서도 확인되었다. 입상활성탄에 침착된 철화합물은 XRD 분석결과 대부분 질산염수산화철($Fe_4(OH)_{11}NO_3{\cdot}2H_20$)이었으나 일부 소량의 적철석($Fe_2O_3$)도 관찰되었다. 등온흡착실험은 Langmuir가 Freundlich 모델보다 더 적합하였으며, 모델링 결과 얻어진 Freundlich 분배계수($K_F$) 및 Langmuir 최대 흡착량($Q_m$)은 입상활성탄에 침착된 철 함량과 로그-로그 양의 상관관계를 보여주었다. 동력학 흡착실험 결과 pH 11을 제외한 모든 조건 (pH 4-9)에서 Fe-GAC는 비소에 대해 뛰어난 흡착능을 나타내었으며, 따라서 일반적인 지하수의 pH가 6-8 사이임을 고려하면 Fe-GAC는 비소를 흡착에 매우 효과적인 흡착제로 이용될 것이다. 동력학 모델링 결과 Fe-GAC와 비소의 흡착은 화학적 흡착(chemisorption) 과정을 나타내는 pseudo-second order 모델이 가장 적합하였다. 비소 수처리시스템에 대한 예비 평가를 위하여 칼럼실험을 수행한 결과, 지연계수 482.4이고 분배계수 581.1 L/mg으로 이는 12-24시간 침착반응에서 제조된 Fe-GAC의 Freundlich 등온흡착 모델의 분배계수(511.5-592.5 L/mg)와 유사한 값을 나타내었다. 이러한 연구결과는 향후 지하수를 활용하는 마을상수도 수처리시스템에서 Fe-GAC가 지하수의 비소를 제거하는 뛰어난 흡여재로 사용될 수 있음을 나타내는 것이다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제40권6호
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• pp.490-494
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• 1997

Benzo[a]pyrene (BP)으로 유발한 mouse의 전위암 형성에 대한 astaxanthin 함유 난황 (astaxanthin-containing egg yolk : AEY)의 영향을 연구하였다. Female ICR mouse (6-7 주령, 5 mice/cage, 20 mice/treatment)에게 물과 사료를 자유로이 공급하면서 일주일간 적응시킨 후 다음과 같이 처리를 하였다. BP (2 mg/0.2 ml corn oil)를 각 mouse에 경구투여하기 4 일과 2 일 전에 50 mg AEY, 100 mg AEY, 150 mg AEY, 또는 150 mg control egg yolk (CEY)을 함유하는 phosphate-buffered saline (PBS) 0.2 ml를 경구투여하였다. Control mouse는 0.2 ml PBS와 BP 만 경구투여하였다. 이 과정을 4회 반복하였다. BP를 경구투여 한 일주일 후부터 몸무게와 사료섭취량을 매주 기록하였으며 24주 후에 생존한 모든 mouse에 대해 전위암 생성을 조사하였다. AEY를 처리한 mouse에서는 control mouse나 CEY 처리 mouse에 비해 mouse 당 암의 수가 1/3 정도로 감소되었다. 이와 같은 AEY의 항암효과는 AEY의 처리량에 비례하였다. AEY 처리에 따른 암발생율은 control이나 CEY 처리에 비해 감소되었으나 150 mg AEY 처리에서만 유의성이 있는 감소를 보였다. AEY 처리에 따른 몸무게나 사료 소비량의 감소현상은 볼 수 없었다. 따라서 이 결과는 AEY가 BP로 유발한 mouse의 전위암 발생을 억제함을 암시한다.

• 한국습지학회지
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• 제16권3호
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• pp.431-440
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• 2014

국내 10개 댐저수지 인공습지를 대상으로 수심분포, 유입량 및 유출량, 물흐름분포, 체류시간, 수처리효율, 종횡비, 개방수역/폐쇄수역 구성비 등 습지의 운영현황 및 구조적 형상에 대한 분석을 통해 인공습지의 수질정화기능을 회복시킬 수 있는 개선대책 및 운영방안을 제시하였다. 조사대상 인공습지의 처리수는 하수처리장 방류수 또는 하천수였으며, 처리수의 수질은 외국의 인공습지에 비해 전반적으로 낮은 것으로 나타났다. 특히 처리수의 BOD는 모든 습지에서 3 mg/L 이하로 매우 낮았는데, 이는 하수처리장의 고도처리 및 평수기 저농도 하천수 취입에 기인된 것으로 판단된다. 수처리효율은 TN이 7.6~67.6%(평균 24.9%), TP가 -4.9~74.5%(평균 23.7%)의 범위로 하수처리장 방류수를 처리수로 하는 인공습지에서 높은 값을 보였다. BOD는 -133.3~41.7% 범위로 습지에 따라 큰 차이를 보였으며, 대부분 습지에서 처리효율이 없거나 낮은 것으로 나타났다. 인공습지의 낮은 처리효율은 습지의 부적합한 종행비, 과도한 개방수역 면적 등의 구조적인 문제와 수위관리 미흡, 초기우수 취입시스템 및 운영관리 미흡, 강우시 모니터링 부재 등의 운영적인 문제에 의한 것으로 나타났다. 그러므로 댐저수지 인공습지가 비점오염 저감시설로서의 역할을 할 수 있기 위해서는 댐저수지 인공습지에 적합한 습지설계 및 운영방안이 필요하다. 또한 습지 운영매뉴얼에 비점오염물질이 유출되는 강우시 모니터링이 반드시 포함되어야 하며, 댐저수지 인공습지의 수처리효율도 강우시 모니터링 자료를 토대로 평가되어야 할 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제21권4호
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• pp.374-383
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• 2019

왕포천은 충청남도 부여군에 위치하고 있는 하천으로 유로 연장이 길지 않고, 경작지 및 취락지를 통과하는 하천으로 수질이 불량하고, 수량이 부족한 하천이다. 따라서 부여 하수처리수와 왕포천의 비점오염원 1,500~7,000 ㎥/d를 처리 하고 생태계를 복원하고자 SSB (Sustainable Structured wetland Biotop) system의 처리습지를 적용한 결과는 다음과 같다. 왕포천 복원에 대한 설계 및 시공 완료후인 2016년부터 2018년까지 지속적인 관리와 모니터링을 실시한 결과 BOD₅ 평균 농도는 7.3 mg/L, 평균 유출농도는 2.1 mg/L로 71.2%의 개선 효율을 나타내었다. T-N은 평균 유입 농도가 7.953 mg/L, 평균 유출 농도가 3.379 mg/L로 57.5 %, T-P의 평균 유입 농도는 0.177 mg/L, 평균 유출 농도는 0.052 mg/L로 70.7 %의 개선효과를 나타냈다. 왕포천 수질정화시설을 통한 생태계복원에 대한 모니터링 결과는 복원 후 3년 동안 모니터링 된 왕포천 수질정화시스템의 식물상은 21과 41종으로 식재수종보다 자연유입된 식물종의 비율이 높게 나타났다. 동물상에 대한 모니터링 결과, 양서류와 파충류는 3과 6종, 조류는 15과 25종, 포유류는 5과 5종이 왕포천과 생태적수질정화시설을 이동하며 서식하는 것으로 확인되어, 생물다양성도 창출및 향상된 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제25권1호
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• pp.35-47
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• 2023

한국 시설원예 농업과 수경(양액)재배 방식은 증가하는 추세로 발생되는 배액(폐양액)의 관리 필요성이 확대되고 있다. 본 연구에서는 배출되는 폐양액의 비료 성분 양을 가격으로 평가하여 수처리비용 절감과 비료성분 재활용이라는 두가지 측면에서 기술개발과 활용 가능성을 알아보았다. 연구는 배출 배액의 수질환경 특성을 분석한 선행연구에서 제시한 분석결과를 바탕으로 비료성분의 유실 경제성을 평가하는 것으로 배출되는 배액의 총 배출량은 연간 259.7L·m2·^-1을 적용하여 분석에 사용하였다. 토마토, 파프리카, 오이, 딸기 등 작물별 배액(폐양액)의 주요 수질 분석 결과를 바탕으로 평가하였으며, 인(P) 성분의 경우 인산(P₂O₅)의 양으로 환산하여 분석되었다. 질소(N)의 양은 토마토 1145.90kg·ha^-1, 파프리카 920.43kg·ha^-1, 오이 804.16kg·ha^-1, 딸기가 405.83kg·ha^-1로 평가되고 P₂O₅의 비료성분은 파프리카 830.65kg·ha^-1, 토마토 622.32kg·ha^-1, 오이 477.67kg·ha^-1, 딸기 240.9·ha^-1의 양만큼 배출하는 것으로 계산할 수 있다. 이 외에도 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg)을 비롯해 철(Fe), 망간(Mn) 등 미량원소도 배출되는 것으로 분석되었다. 시중판매 비료가격을 기준으로 평균하여 계산한 항목별 kg당 가격은 질소(N) 860.7원, 인(P) 2,378.2원, 칼륨(K) 2,121.7원, 칼슘(Ca) 981.2원, 마그네슘(Mg) 1,036.3원, 철(Fe) 126,076.9원, 망간(Mn) 6,232.1원, 아연(Zn) 15,825.0원, 구리(Cu) 31,362.0원, 붕소(B) 4,238.0원, 몰리브덴(Mo) 149,041.7원으로 평가할 수 있다. 시중판매 비료가격을 기준으로 평균하여 계산한 항목별 kg당 가격과 앞서 분석한 작물별 폐양액의 농도, 수경재배의 평균적인 연간배출량 등을 종합적으로 고려하여 연간 유실되는 작물별 비료 유실액을 산출하였다. 분석결과 토마토의 경우 6,995,622.3원, 파프리카는 7,384,923.8원, 오이는 5,091,607.9원의, 딸기는 2,429,290.6원으로 평가되어 수경재배 4가지 작물 평균은 1ha 재배면적 기준 5,475,361.1원의 비료성분 유실이 확인되었다. 수경재배 배액을 하천으로 유출시켜 오염원으로 처리하는것 보다 배출 전 자체 처리 또는 타작물 활용을 통해 관리한다면 수처리 비용 절감과 더불어 가치있는 재이용 가능한 비료성분이 될 수 있다고 기대하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권10호
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• pp.719-723
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• 2014

수질오염총량관리제의 효율적인 시행을 위해 본 연구에서는 비점오염원의 분류, 비점부하량(발생, 배출) 산정, 비점 오염원 관리지역의 선정, 비점오염물질 관리 등을 포함한 비점오염원 관리방안을 제시하고자 하였다. 무엇보다도 먼저 점오염원과 비점오염원의 정의는 학술적 법률적 관점에 기초하여 명확히 구분 관리하여야 한다. 특히, 사업활동과 사람의 활동에 의해서도 환경피해가 발생하지 않는 임야, 초지, 하천 등은 별도로 자연배경오염원으로 구분하여야 한다. 비점오염원 발생 및 배출부하량의 원단위는 유역의 실제여건에 맞도록 우선적으로 변경하여야 하며, 비점오염원 발생 및 배출부하량의 산정방법은 유역의 강수량 및 강수 지속시간을 고려하도록 수정하여야 한다. 한편, 수질오염총량관리제를 시행함에 있어 비점 오염원 관리지역은 강우시 하천의 오염물질 농도가 중권역 목표(관리목표)를 초과하거나 초과할 우려가 있는 유역을 대상으로 하며, 전체 유역 가운데 초지, 임야를 제외한 도시지역, 농경지, 그리고 대지 가운데 비점오염물질의 배출밀도가 높은 지역을 비점오염원 관리지역으로 최소화하여 선정하여야 한다. 비점오염물질저감시설은 단위면적당 비점오염물질 배출량, 오염물질 초과농도 지속시간, 처리의 실현가능성, 점오염원 대비 처리비용 효과 등을 고려하여 단위면적당 비점오염원 발생부 하량이 많은 지역과 강우시 수질농도가 중권역 목표를 초과하는 유역에 설치하여야 한다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.96-100
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• 2014

최근 전 세계적으로 운영되는 하 폐수 처리시설 관리에 있어 환경 보호를 위한 엄격한 규제로 수질오염 측정 시스템에 관한 시스템이 부각되고 있으며, 대형시설 또는 산업단지 내의 자체 하수처리장이 건립되면서 하수처리장의 효율성 및 자동차에 대한 연구 및 개발이 활성화되고 있다. 하지만 기존 하수처리 시스템은 하 폐수에 특화된 수질감시 기술 및 이를 실시간 전송하기 위한 신뢰성 있는 네트워크 구축이 미흡한 실정이다. 따라서, 본 논문은 하수처리시설에서 슬러지의 농도를 효과적으로 측정 가능한 슬러지 멀티메터의 데이터를 수집하고 멀티메터를 제어하기 위한 근거리 무선 네트워크의 데이터 구조 설계를 제안하였다. 근거리 무선 네트워크를 통해 수집된 데이터는 중앙 모니터링 시스템으로 전달되어 실시간으로 데이터를 누적하고 통계를 산출하여 하수 처리 시설의 상태를 모니터링이 가능하다. 제안된 시스템은 근거리 무선 네트워크 시스템으로 IEEE 802.15.4와 비콘(Beacon)을 사용하여, 중앙시스템에서 실시간 상태 확인이 가능하도록 IEEE 802.11네트워크를 구성하였으며, 하수처리시설에 슬러지 멀티 메터를 설치하고 통신 네트워크를 구축해서 그 효율성을 입증함으로써 제안 기술의 유용성을 확인하였다.

• 한국습지학회지
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• 제18권4호
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• pp.448-455
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• 2016

환경부는 비점오염원 관리를 위해 시범사업으로 12개의 비점오염 저감시설을 경안천 유역에 설치하였으며, 2006년부터 모니터링이 시작되었다. 본 연구는 비점오염 저감시설의 오염부하량, 저감효율, 유지관리 활동 등의 장기간 수행된 모니터링 결과를 바탕으로 각 시설의 경제성을 평가하기 위해 수행되었으며, 생애주기비용(Lifecycle cost, LCC)을 분석하였다. 비점오염 저감시설의 유지관리는 시설경관을 향상시키기 위한 심미적 관리가 중점적으로 수행된 것으로 나타났으며, 저류형 시설(Retention Pond, RP)이 년간 8,483$, 침투형 시설(Infiltration System, IS)이 8,888$로 대부분 비슷한 비용이 발생한 것으로 분석되었다. LCC는 인공습지(Constructed Wetland, CW)가 가장 높은 것($418,324)으로 나타났으며, 반면에 식생형 시설(Vegetated System, VS)이 가장 낮은 것($210,418)으로 분석되었다. 본 연구에서 조사된 비점오염 저감시설의 LCC와 하수처리장 등 수질처리시설의 LCC를 비교한 결과 비점오염 저감시설이 낮은 것으로 나타났다. 한편, 처리용량 대비 생애주기비용이 높아질수록 TSS와 TN의 저감효율은 높아지는 것으로 나타났다. 이러한 연구결과는 비용효율적인 비점오염 저감시설을 설계하는데 유용하게 활용될 것으로 기대되며, 향후 LCC 모델의 기초자료에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제34권3호통권95호
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• pp.192-198
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• 2001

경안천과 팔당호 유입부는 하수처리장 배출수와 미처리된 생하수의 영향이 큰 곳이다. 자연조류 개체군을 이용한 희석법(bioassay)으로 배출농도 및 수질의 fertility를 평가하였다. $NH_4$, SRP 및 SRSi의 농도와 조류 생물량은 정상관 관계로서 특히 P에 대한 상관성에 대해 유의포가 높았다(r=0.959, p<0.001).배양 초기 농도에 비해 하수처리장과 생하수의 $NH_4$는 96%, 7%, SRP는 78%, 66% 및 SRSi는 97%, 60% 감소하였으나 NO3는 변화가 없거나 오히려 증가한 경향을 보였고, chl-a범위는 $20{\sim}125\;{\mu}g/l$로서 최대 89배 증가하였다. Chl-a와SRP의 관계로부터 조류 생물량을 중영양 기준(<25\;{mu}g$\;chl-a/l$) 이하로 유지할 경우 배출 P농도는 $83\;{mu}g\; P/l$에 해당하였다. 또한 이 기준을 고려하여 하천 유량의 희석에 의존할 경우 현재 유량보다 $16{\sim}25$배의 수량이 요구되었다. 수량 확보는 현실적으로 매우 어렵기 때문에 조류 생장을 촉진하는 $NH_4$, SRP의 저감을 위한 고도하수처리는 필수적이다.