• 대한환경공학회지
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• 제36권12호
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• pp.803-812
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• 2014

본 연구는 국내에서 2005년부터 산업통상자원부에서 산업단지의 환경을 개선하기 위하여 추진하여 온 생태산업단지 구축사업의 전략과 경제적/환경적 성과를 정량적으로 평가하고, 향후 발전방향에 대하여 고찰하였다. 우선 산업공생에 기반을 둔 생태산업단지의 개념을 소개하고, 국내 생태산업단지의 추진배경과 사업수행절차에 대하여 설명하였다. 또한 산업공생 사업의 전후의 경제적, 환경적 성과평가 방법론을 제안하고, 사업화된 과제를 대상으로 성과평가를 실시하였다. 우리나라 생태산업단지 구축사업은 한국산업단지공단이 주관하여 현재 전국에 9개 지역사업단을 운영 중에 있다. 2005년부터 2013년까지 449개의 아이템을 발굴하여 296개가 선정되어 수행되었으며, 이 중 244개의 과제가 완료되었다. 완료된 과제 중 118개의 과제가 사업화되어 사업화 성공률이 약 48%로 나타났다. 사업화된 과제를 통하여 약 3,111.1억 원/년의 경제적 효과와 폐기물/부산물 828,112.6톤/년, 용수/폐수 215,517.0톤/년, 에너지 250,474.5 toe/년, 온실가스 1,107,189.1 $tCO_2$/년의 사용 및 배출을 저감하는 환경적 효과를 얻었다. 이상의 결과로부터 산업공생 원리를 이용하한 생태산업단지 구축사업은 산업단지의 생태효율성 향상으로 환경과 경제를 조화시킬 수 있음을 실질적으로 확인시켜주었다. 하지만, 관계 부처 간 협조와 협력의 부재 및 법과 제도적 한계, 지방자치단체의 요구 증대 및 기업체의 자금문제 등의 장애요인이 존재한다. 따라서 생태산업단지 구축사업이 지속가능한 산업단지 모델로 전국적으로 확대되고, 산업단지 경쟁력 강화와 환경관리를 위한 툴로 발전시키기 위해서는 현재의 장애요인을 해소하기 위한 범부처적, 학제적 접근이 필요함을 보여주었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권1호
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• pp.40-50
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• 2011

본 연구에서는 시화호로 유입되는 다양한 비점오염원 중 도심유역을 흐르는 안산천 및 화정천과 산업지역인 반월산단 토구를 통한 강우유출수 내 총부유물질, 화학적산소요구량, 용존영양염, 총인 및 총질소 등의 비점오염물질의 유출특성 및 총유출부하량을 조사하였다. 조사지역 및 조사 시기에 따라 차이는 있으나 강우 시작 후 비점오염물질의 농도가 증가한 뒤 감소하는 경향을 보였다. 총부유물질의 평균농도는 안산천이 315 mg/L로 가장 높았으며 반월산단 토구에 비해 약 2~5배 정도 높았으나 화학적산소요구량, 총인 및 총질소의 평균농도는 반월산단 토구가 도심하천에 비해 높은 것으로 나타났다. 총부유물질은 화학적산소요구량 및 총인과 양의 상관성을 보였으며 용존영양염과는 음의 상관성을 나타냈다. 반월산단 토구를 통한 비점오염물질의 총유출량은 토구의 유역면적에 비례하였으며 가장 유역면적이 넓은 3토구에서의 비점오염물질의 유출량이 가장 높았다. 조사기간 내 약 30시간 동안 반월산단토구를 통하여 총부유물질 187,536 kg, 화학적산소요구량 17,118 kg, 총인 922 kg, 총질소 13,519 kg의 비점오염물질이 유출되는 것으로 나타났다. 반월공단 토구 유역면적은 전체 시화호 소유역 중 3%를 차지하는 것을 고려할 때 막대한 양의 비점오염물질이 별다른 처리과정 없이 시화호로 직접 유출되고 있음을 알 수 있었다. 이러한 강우시 비점오염물질의 유출은 시화호 수질을 더욱 악화 시킬 것이기 때문에 비점오염원 관리 및 저감대책이 시급하게 요구되며 본 연구결과는 향후 시행예정인 시화호 연안오염총량제의 비점오염 최적관리기법 개발에 유용한 정보를 제공하고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1002-1007
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• 2012

에너지 수요의 지속적인 증가는 화석 연료의 사용을 통해 상당한 부분이 충족되고 있으며 이로 인한 이산화탄소의 배출은 지구온난화의 주요 원인으로 인식되고 있다. 대규모 발생원으로부터 이산화탄소를 포집하기 위한 방안의 하나로 흡수 공정이 적용되고 있으며, 흡수제의 흡수 및 재생으로 구성된 연속 순환 공정 특성상 흡수제의 특성뿐만 아니라 흡수 재생 운전 조건은 전체 공정 성능에 매우 중요한 부분을 차지한다. 이러한 최적의 운전 조건은 실제로 운전되고 있는 공정에서 찾아내는 것이 최선이라 할 수 있으나, 이를 위해 실제 상용 공정의 운전 변수를 임의로 변경하는 것은 공정 안정성 측면에서 현실적으로 불가능한 경우가 많다. 따라서 본 논문에서는 이러한 현실적인 제약을 극복하고자 흡수제의 기-액 상평형에 대한 이론적인 접근법을 적용하였다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 이용한 $CO_2$ 흡수 공정에서 최적 흡수 재생 조건 파악에 적용된 이론적인 접근법을 20 wt% Monoethanl amine (MEA) 수용액에 적용하여 흡수제의 최적 재생 조건을 예측하였다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 $CO_2$ 흡수 재생 공정에 사용할 경우, 재생 공정으로 공급하는 흡수액의 $CO_2$ 부하(loading)를 0.4 이하로 유지하는 것이 필요한 반면, 20 wt% MEA 수용액을 사용하는 경우에는 재생 공정으로 공급되는 흡수액의 $CO_2$ 부하에 대한 제한이 필요 없음을 알 수 있었다. 최적 재생 온도는 이론적 접근법을 이용해서 재생 공정으로 공급되는 흡수액의 $CO_2$ 부하에 따라 결정할 수 있으며, 재생된 흡수액의 $CO_2$ 부하는 흡수 공정에서 필요한 $CO_2$ 흡수량에 따라 결정되고 이를 기준으로 최적 재생 온도에 해당하는 열원의 공급량을 결정할 수 있게 된다. 12 wt% $NH_3$ 수용액을 이용한 실험실 규모의 연속 $CO_2$ 흡수 재생 실험에서 최적 재생 조건을 비교적 정확하게 예측할 수 있었던 이론적 접근법을 20 wt% MEA 수용액에 적용하여 최적 재생 조건 예측에 적용할 수 있음을 확인하였고, 실제 화학흡수제를 이용한 $CO_2$의 흡수 재생 공정의 설계 및 운전에 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권3호
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• pp.212-223
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• 2014

남해 마산만의 수질 장기 변동 특성을 파악하기 위해 3개 정점(표 저층수)에서 장기(2000~2012년) 관측된 영양염류 등의 주요 성분들의 자료를 분석하였다. 관측기간 동안 표층수에서 COD, DIN, DIP의 평균 농도는 각각 $2.70{\pm}0.09mg/L$, $19.66{\pm}1.84{\mu}m$, $1.39{\pm}0.13{\mu}m$이며, 저층수에서는 각 $2.22{\pm}0.07mg/L$, $18.53{\pm}1.36{\mu}m$, $1.47{\pm}0.12{\mu}m$이다. 표층수의 경우 전 계절에서 부영양(eutrophic) 단계 수준을 보이며, DIN의 농도는 8월부터 증가하기 시작하여 11월에 최대값에 도달한 후, 2월부터 감소하기 시작하여 5월에 최소값에 이르는 계절적 변동을 보인다. DIP와 DSi의 경우, 수온이 높고, 산소 농도가 낮은 8월의 저층수에서 가장 높았고, 2월이 가장 낮았다. 수질 성분들의 상관분석 및 요인분석 결과에 의하면, 표층수의 경우 담수유입에 따른 용존무기질소와 내부생산이 주요 요인이였고, 저층수는 용존산소의 변동과 이에 따른 DIP, DSi의 변동이 주요 요인으로 나타났다. 또한, 장기변동 분석결과에 의하면, '총량규제' 실시 이후(2007~2012년) 마산만의 DIN과 DIP 평균농도는 이전(2000~2006년)에 비해 각각 68.1~76.0%와 66.2~76.6% 감소한 것으로 나타나, 2007년 '총량규제' 실시와 이에 따른 오염저감 정책이 수질(특히 영양염) 개선에 큰 영향을 준 것으로 평가된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권4호
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• pp.203-215
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• 2006

'한국 남해 중앙부 해역의 표층퇴적물내 유기물의 시 공간적 분포특성을 파악하고자 2002년 4월부터 2003년 1월까지 15개 정점을 대상으로 격월간격으로 현장조사를 실시하였다. 저층해수(B-1m) 수온과 염분 그리고 표층퇴적물의 니질 함량과 함수율은 각각 $8.1{\sim}23.4^{\circ}C,\;29.2{\sim}34.5\;psu,\;71.2{\sim}99.9%$ 및 $38.7{\sim}68.9%$의 범위를 보였다. 강열감량(IL), 식물색소량(phaeopigment), 입자성 유기탄소(POC), 입자성 유기질소(PON) 및 화학적산소요구량(CODs)은 각각 $3.9{\sim}12.5%,\;1.58{\sim}29.51\;{\mu}g/g-dry,\;3.12{\sim}13.01\;mgC/g-dry,\;0.49{\sim}2.0\;mgN/g-dry$ 그리고 $9.6{\sim}44.05\;mgO_2/g-dry$의 범위를 보였다. 유기물의 공간적인 분포는 육지와 인접한 연안역보다 수심이 깊은 외양역에서 높은 유기물량을 나타내었다. 시간적으로는 저수온기보다 고수온기에 유기물량이 증가하였다. 유기물 기원은 C/N ratio가 평균 6.44(${\pm}0.51$)로 나타나 해양자체 생산에 의한 생물기원 유기물에 게 의존하고 있으나, 비교적 높은 POC/phaeopigment ratio로 부터 전체적으로 식물플랑크톤보다 쇄설성 유기물질에 의한 조성비가 높음을 알 수 있었다. 주성분분석 결과 누적 기여율 73.2%의 제 2주성분까지 도출되었다. 얻어진 인자부하량으로부터 제 1주성분은 '환경요인에 따른 표층퇴적물의 유기물 집적정도(57.3%)'를, 제 2주성분은 '해양의 생유기물에 의한 유기물 척도(15.9%)'로 판단되었다. 정점별 득점 분포로부터 남해 중앙부 해역의 표층퇴적물 환경은 유기물 함량과 퇴적물내 식물플랑크톤에 의한 유기물 조성 비율에 따라 4개의 해역으로 구분되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제8권2호
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• pp.83-99
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• 2005

본 연구는 남해 근해 및 동중국해의 효율적 이용과 관리를 위한 기초연구로서 2001-2003년 6월에 수질과 저질환경 특성을 평가하였다. 연구해역 상층의 수괴는 북상하는 고온 고염의 쿠로시오 난류기원의 영향을 많이 받았고, 25 m 및 50 m층은 황해냉수의 영향을 받는 저온수가 동남향으로 확장하였고, 그리고 양자강 하구역에 인접한 정점들의 표층에서는 29.0 psu이하의 낮은 염분분포를 보였다. 수온약층은 대략 10 m층에서 형성되었고, 양자강 하구쪽으로 갈수록 얕아지고, 멀어질수록 깊어지는 경향을 나타내었다. COD(화학적 산소요구량)와 TN(총질소) 및 TP(총인)는 대부분 해역의 표층에서 해역환경기준 II등급이하를 나타내었으나, 양자강 하구역에 근접한 정점들에서는 TSS(총부유물질)농도가 급증하였고, COD근 해역환경기준 III등급을 초과하였을 뿐만아니라 영양염류도 적조발생 가능농도를 초과하는 분포를 보였다. Redfield ratio(무기질소대 무기인 비)는 2002년과 2003년에는 전 수층 평균값이 대부분 16이하의 값을 나타내었으나, 육상쪽으로 갈수록 16이상의 값을 보였다. Chl. a는 상층에서 양자강 영향지역과 남해 근해에서 상대적 고농도를, 대만난류해역에서 저농도를 보여주었고, 클로로필농도 극대층은 대략 수온과 밀도 약층 수심이나 그 하부에서 형성되었다. 대상해역으로의 영양염류 공급기구는 양자강을 포함한 담수에 의한 공급이 매우 중요한 기여를 하는 것으로 나타났고, 표층의 염분과 Chl. a는 매우 뚜렷한 음의 상관성을 나타내 어서 높은 식물플랑크톤 생물량은 영양염류의 공급과정과 직결되는 것으로 판단되었다. 또한, 이러한 Chl. a는 무기질소에 비해서 무기인과 상관성이 더 좋은 것으로 나타났고, 대상해역의 유기물질 분포에 식물플랑크톤에 의한 자생적인 기여가 큰 것으로 평가되었다. 퇴적물은 공간적으로 다소 불규칙한 변동이 있지만, 저질조성과 관련해서 양자강 하구쪽으로 갈수록 오염도가 낮고, 조사해역의 동쪽부분에서 유기오염의 정도가 상대적으로 크게 나타났지만, 그 오염도는 심하지 않는 것으로 분석되었다. 향후 본 대상해역에 있어서 산샤댐 건설과 관련된 양자강 유량의 변화, 그리고 어업활동과 관련된 폐기물에 의한 해양환경의 영향평가 및 대책 연구가 수행되어져야 할 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권1호
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• pp.29-43
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• 2007

한국 남해의 연안역(진해만에서 부산연안)에 있어서 효율적인 수질관리를 위해서, 3차원 생태-유체역학 모델을 적용하여 하계 수질을 예측하고, 목표 수질회복을 위한 오염부하 삭감량을 산정하였다. 현재의 오염부하량 조건하에서 연안해역의 수질(화학적 산소요구량과 영양염류 농도 등)은 설정된 해양환경수질기준을 초과하였고, 또한 부영양화 상태에 있기 때문에 유입하는 오염부하량의 저감이 필요하였다. 이러한 배경하에서, 모델이 적용되어 보정과 검증과정을 통해 연구해역의 유동장과 수질 분포를 유사하게 모의하였다. 시나리오 분석결과, 진해만 해역은 $Chl-{\alpha}\;10{\mu}g\;1^{-1}$와 $COD\;3\;mg\;1^{-1}$ 이하를 동시에 만족하기 위해서는 육상 점오염원으로부터 90% 정도의 오염물질 저감뿐만 아니라, 장기간 오염물질의 유입으로 인한 베이스 농도 자체가 높아서 이를 저감하기 위한 퇴적물로부터 용출되는 질소와 인도 약 70% 정도 삭감해야 하는 것으로 나타났다. 낙동강 하구해역은 $Chl-{\alpha}\;10{\mu}g\;1^{-1}$와 $COD\;2\;mg\;1^{-1}$ 이하를 만족하기 위해서는 낙동강 자체의 유입부하량을 약 80% 정도 저감해야 하며, 낙동강 하구해역을 제외한 부산 연안역은 $Chl-{\alpha}\;10{\mu}g\;1^{-1}$와 $COD\;1\;mg\;1^{-1}$ 이하를 만족하기 위해서는 유입부하의 70% 정도의 삭감이 이루어져야 하는 것으로 예측되었다. 연구해역의 수질이 공간적으로 차이가 있으나 대체적으로 상당히 오염된 상황이라 이러한 삭감량은 매우 커서 현실적으로 단기간에 달성하기는 어려울 것이다. 그러므로 장기적인 관점에서 지속적인 노력 즉, 해역으로 유입하는 미처리된 오염물질 차단, 수처리시설의 확충과 제거 능력 향상 및 오염된 퇴적물 정화 등이 필요하다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.1-8
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• 2021

미세플라스틱으로 인한 생태환경에 미치는 부정적인 영향들이 보고되면서 이의 발생현황 및 처리효율에 대한 연구가 하·폐수처리장을 중심으로 수행되어 왔다. 처리공정 내의 미세플라스틱은 대부분 슬러지에 침전되어 제거되므로 적절한 관리가 필요하나 이와 관련한 국내 연구는 제한적이다. 본 연구에서는 공공하수처리장 및 공공폐수처리장을 대상으로 슬러지의 발생 및 처리현황과 관련 법률 조사 및 정책 동향 파악을 통해 미세플라스틱의 환경노출을 최소화할 수 있는 적절한 관리방안을 검토하였다. 슬러지 처리방법의 조사·분석 결과, 공공하수처리장 슬러지는 재활용 > 소각 > 매립 등 순으로 비율이 높게 나타났으며 이중 재활용은 연료화 > 건축소재 > 퇴비화 순으로 확인되었다. 공공폐수처리장의 경우는 재활용 > 연료화 > 매립 순으로 비율이 높게 나타났으며, 재활용은 소각 후 > 퇴비화 후 > 고형화 후 > 지렁이 사육 순으로 확인되었다. 미세플라스틱의 생태계 노출을 가중 시킬 수 있는 슬러지 처리방법은 매립 및 농업분야의 이용 용도로 판단되며, 해당 방법은 국내 매립장의 수용 용량 부족 현상과 화학비료 및 가축분뇨 비료 등의 충분한 공급 현황을 고려할 때 그 필요성이 낮아 보인다. 대신 신재생에너지 정책과 연계하여 연료화, 에너지화 이용 방안을 확대하고 이외 건축자재 부원료 등의 활용을 적극적으로 모색하는 것이 지속가능한 환경보전 측면에서 보다 합리적일 것으로 예상된다. 향후 동 계획의 실효성과 관련 법 개정을 위한 주요 기초 자료를 확보하기 위해서는 국내 슬러지 수요-공급 현황과 관리 계획의 환경적 영향 및 경제적 효과 등을 심도 있게 연구하는 과정이 필요할 것으로 판단된다.

• 지능정보연구
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• 제29권1호
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• pp.79-105
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• 2023

지구온난화와 기후변화 등의 유례없는 기상이변으로 전 세계 곳곳이 극심한 몸살을 앓고 있으며, 경제적 손실 또한 눈덩이처럼 불어나고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 2016년 '파리기후변화협정(The Paris Agreement)'이 체결되어 지구의 평균온도 상승을 1.5℃ 아래로 유지하기 위한 정부간 협의체가 결성되었으며, 우리나라도 2050년 탄소중립을 선언함으로써 기후재앙을 막기 위한 노력을 진행하고 있다. 특히, 온실가스 배출로 인한 기온상승은 수출 의존도가 높은 우리나라 경제는 물론 환경과 사회 전반에 부정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다. 또한, 교통수단의 다변화가 가속화되면서 수단선택의 변화도 크게 증가하고 있는 가운데 저성장 시대의 개발 패러다임이 도시재생으로 변화함에 따라, 노선의 수요 감소, 선형 개량, 도심 철도의 외곽 이설 등에 영향을 받아 증가하고 있는 철도 유휴부지 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 한편, 철도 유휴부지를 활용한 태양광발전은 '재생에너지 3020'의 태양광발전 목표를 일부 달성하면서도, 입지를 둘러싼 환경훼손과 주민 수용성 문제에서 자유로워질 수 있는 장점에도 불구하고, 설비실태나 설비계획에 있어 미진한 상황이다. 이에, 본 연구에서는 국가철도공단과 재생에너지클라우드플랫폼에서 제공하는 데이터를 활용하여 태양광발전 설비 설치가 가능한 적합 유휴지를 발굴 및 분석하는 알고리즘을 개발하고, 사용자가 원하는 조건을 고려한 잠재적인 적합 지역을 탐색 및 도출함으로써, 개발 초기 설비나 확충 등에 소요되는 막대한 비용을 절약할 수 있는 방안을 마련하고자 하였다. 본 연구는 다양한 군집분석을 활용하여 철도 유휴부지에 태양광발전 설치입지를 도출할 수 있는 최적의 알고리즘을 개발하고, 면적, 설치용량, 발전량, 예상수익 등이 모두 높은 '태양광발전 설치 적극권장 지역' 202곳을 도출하였다. 이를 바탕으로 경제와 환경을 동시에 고려한 관점에서 의사결정자의 합리적인 판단을 도울 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-13
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• 2006

가막만 표층퇴적물중 유기물량의 시 공간적 분포 특성 및 기원을 파악하고자 2000년 4윌부터 2002년 3월까지월간격으로 현장조사를 실시하였다. 강열감량(IL)은 $4.6{\sim}11.6%(7.1{\pm}1.6%)$, 화학적산소요구량(CODs)은 $2.25{\sim}99.26mgO_2/g-dry(30.98{\pm}19.09mgO_2/g-dry)$, 총 황화물량(AVS)은 $nd{\sim}10.29mgS/g-dry(1.02{\pm}0.58mgS/g-dry)$, 식물색소량은(phaeopigment) $6.84{\sim}116.18{\mu}g/g-dry(23.72{\pm}21.16{\mu}g/g-dry)$, 입자성유기탄소(POC)는 $5.45{\sim}23.24 mgC/g-dty(10.34{\pm}4.40C\;mgC/g-dry)$, 입자성유기질소(PON)는 $0.71{\sim}2.99mgN/g-dry(1.37{\pm}0.58mgN/g-dry)$, 함수율(water content)은 $43.1{\sim}77.6%(55.8{\pm}5.6%)$의 범위를 나타냈으며 펄 함량(mud content)은 모든 정점에서 95% 이상의 값을 나타냈다. 유기물질의 공간적인 분포는 북서 내만역, 만 중앙부와 동쪽해역 그리고 남쪽만 입구역으로 대별되어, 북서 내만역과 남쪽 만 입구역은 만 중앙부와 동쪽해역 및 백야도 인근해역보다 대부분 항목에서 높은 유기물 농도를 나타내었다. 특히 북서 내만역은 과도한 양식활동에 따른 과잉의 유기물 공급, 육상으로부터 생활하수 및 산업폐수 유입, 분지형태의 지형적 특성에 의한 물질의 장기체류로 유기오염이 매우 심각하게 나타났다. 그리고 그로인한 하계 수온약층에 의한 저층의 무산 소 환경이 형성되고 있다. 경시적인 변동양상은 북서 내만역과 남쪽 만 입구역에서 저수온기보다 고수온기에 주로 높은 농도를 보였다. 반면에 만 중앙부와 동쪽해역은 각 항목에서 변동양상의 일정한 규칙성은 보여지지 않으나 황 화물을 제외하면 주로 저수온기에 더 높은 농도를 나타내었다. 황화물 농도는 모든 정점에서 고수온기에 더 높게 나타났으며, 특히 만 중앙부와 동쪽해역은 화학적산소요구량이 $20mgO_2/g-dry$을 넘는 경우 고수온기를 중심으로 일시적인 황화물 증가양상이 나타났다. 가막만 표층퇴적물중 유기물질의 기원은 C/N 비가 평균 8 이하로, 육상기원보다 해양기원 유기물에 의한 것으로 나타났으나, POC/phaeopigment 비로부터 유기물 조성에 있어서 살아있는 식물플랑크톤보다 유기쇄설물이 우점하며, CODs/IL 비로부터 유기쇄설물은 해양자체 순환에 의해 생산되는 것보다 양식활동에서 발생하는 잉여사료와 생물의 배설물 등 인위적 활동에 의한 부분이 높은 것으로 추정되었다.