• 한국물환경학회지
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• 제35권3호
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• pp.224-233
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• 2019

액비(분뇨)에 포함된 질소성분은 환경의 질을 악화시키고 안정성을 감소시킬 수 있다. 액비로 인한 환경적 위해성을 최소화하기 위해서는 환경 매체 내에서의 액비의 거동을 이해할 필요가 있다. 액비에 포함된 암모니아성 질소($NH_3-N$)의 환경 내 거동과 이송을 분석하고, 액비시스템에서 질소(N)관리의 개선을 위한 기반을 제공하며 질소의 환경에 미치는 악영향을 최소화하기 위해서, 본 연구는 단순화된 Level III fugacity 모델의 적용 가능성을 조사하는 것을 목적으로 하였다. 벼 재배 기간 중 4개의 환경구획(공기, 물, 토양 및 벼)에서 암모니아성 질소($NH_3-N$) 성분을 축적하기 위해 정상상태의 fugacity 개념을 이용한 모델의 모의 실험을 실시하였으며 그 결과 Level III fugacity 모델의 적용 가능성을 검증하였다. 모델 결과, 대부분의 암모니아성 질소($NH_3-N$)는 논물(수체)과 벼(식물)에 분포하였으며 공기와 논물 그리고 토양에 대한 로그-로그 그래프선상에서 fugacity와 농도는 시간에 따라 선형적으로 감소한 반면에 벼(식물)에서의 변화는 비선형적으로 나타났다. 제거과정의 민감성을 살펴본 결과 제거과정(침적과 유출)이 고려된 경우 대부분의 암모니아성 질소는 논물에 분포하였으며 제거과정이 무시된 경우에는 벼(식물)가 암모니아성 질소를 흡수하는 것으로 나타났다. 또한 질소의 물질수지에 따라 각 구획별로 질소가 분포됨을 알 수 있었다. 본 연구는 실제 관측 자료에 의한 모델 보정을 수행하지 않고 토양층에 의한 잔류량 및 질소 형태의 변화를 기술하지 않았으며 모델 시뮬레이션은 간헐적인 실제 배출량 입력과 달리 연속 배출량으로 간주하였다. 그러므로 수질에 대한 비점 오염원으로서의 액비의 영향을 정량화하기 위해서는 보다 구체적이고 지속적인 모델링 및 모니터링 연구가 필요하다. 향후 연구의 Level III fugacity 모델에서는 더 정확한 제거 과정을 기술하고, 입력 변수의 적절한 값을 적용하여 다양한 N 형 비료에 대한 모델 시뮬레이션을 실시하고, 액비와 다양한 N 형 비료를 사용하여 얻은 N 성분의 관측 자료를 이용하여 모델을 평가할 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권3호
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• pp.228-234
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• 2008

본 연구는 level I fugacity model을 이용하여 유류오염 토양에서 많이 존재하며 생태적 위해성이 큰 다섯가지 유기성오염물질 (anthracene, benzene, benzo[a]pyrene, 1-methylphenanthrene, phenanthrene) 이 기상, 액상, 고상 및 비수용성액체(NAPL)의 네 가지 상(phase)으로 구성된 biopile 내에서 어떻게 분포 하는가를 예측하기 위하여 수행하였다. 이를 위하여 영국 내에서 장기간 유류로 오염된 세 지역으로부터 토양 시료를 채취, 분석하였고 토양 분석 결과와 관련 인자를 level I fugacity model에 입력하여 fugacity 및 오염물질의 토양 중 분포를 구하였다. 다섯 오염물질의 fugacity 간에는 큰 차이가 있었으나 동일 오염물 질은 시료 간 fugacity에서 별다른 차이를 보이지 않았다. 모든 오염물질은 NAPL과 고상에 주로 존재하였으며 토양시료간의 유기탄소함량 차이가 오염물질 의 분배 동태에 큰 영향을 미쳤다. benzene은 기상과 액상에 높은 농도로 존재함으로써 위해성에 근거한 기상과 액상 중 benzene 관리의 중요성을 나타내었다. 반면 다른 오염물질은 기상과 액상에 거의 존재하지않음을 보임으로써 지하수 오염 가능성을 현저하게 감소시켰다. 본 연구의 결과는 위해성이 큰 오염물질과 복원 처리를 토양 내 오염물질 잔류 농도 간에 관련이있음을 보였으며 또한 유류오염 토양의 위해성 평가과정에서 NAPL과 고상을 고려하는 일의 중요성도 나타내었다.

• Environmental Analysis Health and Toxicology
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• 제17권3호
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• pp.225-238
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• 2002

유해물질의 거동에 대한 이해를 돕기 위해서 대도시지역을 대상으로 하여 fugacity를 이용한 level-III 다매체환경거동모형이 개발되었다. 이 모형에 의한 거동의 예측결과에 민감한 영향을 주는 입력과정과 변수들을 찾아내기 위하여 체계적으로 민감도분석을 수행할 수 있도록 하는 기법을 개발하고 사례연구로서 서울지역과 2, 3, 7, 8-TCDD을 대상으로 그 기법을 적용하였다. Sensitivity index에 의한 평가한 결과, 일정한 배출속도조건에서는 대기중의 바람속도, 그리고 대기에서 수체나 토양으로 전이되는 건식 및 습식 침적과정이 다매체거동에서 전체적으로 가장 중요한 과정인 것으로 나타났다. 또한 이들 거동과정 자체에 영향을 미치는 변수들에 대한 민감도 분석의 결과 건식침적의 경우 중력에 의한 입자들의 침강속도가, 습식침적의 경우 평균 강우속도가 대단히 중요한 변수임이 파악되었다. 물질의 물리화학적 특성 가운데에서는 z-값에 직접 영향을 주는 변수들, 즉, 헨리상수와 옥타놀-물 분배계수 등이 결과에 민감한 영향을 주는 것으로 나타났다. 이러한 사례연구는 본 연구에서 개발된 민감도분석기법이 유해물질의 다매체 거동모형을 개선하고 좀더 중요한 거동과정에 대한 이해를 넓히는데 효율적으로 사용될 수 있다는 것을 보여주고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.479-495
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• 2018

본 연구에서는 자동차배출화학물질 중 발암성 및 돌연변이 유발 물질인 PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)의 다매체 간 거동 모델링, 농도 분포, 그리고 영향평가를 수행하였다. S시의 차량 통계와 PAHs의 배출계수를 이용하여 PAHs의 배출량을 산정하였고, 도시의 불투수면적에서 대기-토양의 물질이동 제한조건을 바탕으로 다매체 퓨가시티 모델링을 수행하였다. 다매체 퓨가시티 모델을 이용하여 정상상태에서 환경 매체내 PAHs의 농도 분포를 예측하고(Level III), 각 모델 변수에 대하여 몬테카를로 민감도 분석을 바탕으로 비정상상태에서 환경 매체내 PAHs 잔류량 및 매체 간 물질 이동으로 인한 매체별 농도분포와 위해성 평가를 수행하였다(Level IV). S시의 경우 배출된 PAHs중 Fluoranthene이 네 가지 환경 매체(대기, 수계, 토양, 침전물)에서 모두 가장 높은 잔류농도(60.0%, 53.5%, 32.0%, 33.6%)를 보였으며 침전물에서 가장 높은 농도(80%이상)로 잔류하였다. 34년 동안 S시 환경 매체 중의 PAHs 농도 변화 분석 결과, 모든 환경 매체에서 PAHs 잔류량은 1983년부터 2005년까지 증가하였고, 이후 2016년까지 감소한 것을 확인하였으며, 각각 환경매체에서 트럭을 포함한 중량차량(Heavy Duty Vehicles, HDVs) 배출가스의 PAHs 농도 기여도가 큰 것으로 나타났다. 매체 별 PAHs 농도는 토양과 수계에서 34년간 기준치보다 작은 값을 보였으나, 대기중 PAHs농도는 권고치를 초과하는 농도값을 보였다. 본 연구 결과를 통해 지난 30여년 동안 대도시 자동차 배출 화학물질인 PAHs의 환경 중 거동 및 위해성을 평가를 통하여 PAH물질 관리 및 규제의 필요성을 제시하고, 다양한 환경 매체 내 독성화학물질 관리 및 모니터링에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.325-345
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• 2020

본 연구에서는 다매체 퓨가시티 모델을 기반으로 Volatile organic compounds (VOCs) 방지기술의 인체위해성·환경성·경제성 평가를 수행하여 석유화학 산업단지 내 VOCs 저감을 위한 최적가용기법(Best available technology, BAT)을 선정하였다. 다매체 퓨가시티 모델을 이용하여 U-city에 소재한 석유화학 산업단지에서 배출되는 VOCs 중 Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene (BTEX)의 다매체 거동 특성과 잔류농도 분포를 예측하였다. 매체 통합 인체위해성 평가 및 민감도 분석을 이용해 BTEX의 물질별 인체위해성을 예측하고 주요 영향 변수를 규명하였으며, 다매체 환경시스템 내 잔류농도 기준의 환경성 평가와 비용-편익 경제성 평가를 수행하여 우수환경관리기법군(BAT군)을 선정하였다. BTEX의 다매체 거동 분석 결과, 토양 매체에서 높은 잔류 분포 특성(60%, 61%, 64%, 63%)을 보였으며, Xylene은 모든 다매체 환경에서 가장 높은 잔류성을 보였다. BAT후보군 중에서 흡수법은 가장 높은 인체위해성을 보여 BAT 선정에서 제외하였으며, 민감도 분석 결과 대기 매체에서의 물질 반감기와 경로별 노출계수가 인체위해성과 높은 상관성이 있는 것으로 판단되었다. 환경성 평가와 비용-편익 경제성 평가를 고려하여, 재생 열산화법, 재생 촉매산화법, 바이오 필터법, UV 산화법, 활성탄 흡착법을 석유화학 산업단지 내 VOCs 저감을 위한 BAT군으로 선정하였으며, 본 연구에서 제시한 매체통합적 접근 방식의 BAT 선정 방법론은 사업장에서 오염물질 저감을 위한 최적의 배출시설 선정과 통합환경관리제도 운영에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경보건학회지
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• 제30권3호
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• pp.264-271
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• 2004

An aquatic food chain was constructed to provide information of bioaccumulation of DEHP as followed: phytoplankton(Scenedesmus subspicatus) ${\rightarrow}$ zooplankton(Daphnia magna) ${\rightarrow}$ fish(Oryzias latipes). After 10 days of exposure to DEHP, the fish and culture water were analyzed for residual concentration of DEHP and BAF(Bioaccumulation Factor) was determined. In addition, BCF(Bioconcentration Factor) was calculated in exposure tank in which fish were only exposed DEHP by culture water. These experiments provide the relative importance between BAF and BCF. In this study, BCF and BAF did not show any significant difference. Another work in this study was model construction and application to investigate the effect of food chain structure to BAF in higher organism (fish). The model constructed in this study considered the biological characteristics of DEHP such as metabolic parameters, as well as the chemical characteristics such as solubility. This model could be used in prediction of bioaccumulation level in dependent of various food chain structures, when the target organisms or chemicals would be changed.

• 한국환경독성학회:학술대회논문집
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• 한국환경독성학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.149-149
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• 2003

To understand environmental paths of the transport and accumulation of endocrine disrupting chemicals (EDCs), a single cell multimedia fate model has been constructed and evaluated. The EDCs of concern were PAHs, Organochlorine Pesticides (OCPs), PCBs, Alkyl phenols, and phthalates. An evaluation model was designed for the multimedia distribution, including air, water, soil, sediment and vegetation. This model was verified using reported values and via monitoring data. Based on collected data, the distribution trends of EDCs with respect to environmental media were analyzed. Those results have applied to the model for the prediction of the spatial and temporal distribution of EDCs in Seoul. Especially, phenol compound, phthalates, PAHs, PCBs and organochlorine pesticides were estimated and the model was verified. This model was successfully conducted to environmental media, such as air (vapor and suspended particles), soils (forest soil, bare soil, and cement-concrete covered soil), water (dissolved and suspended solids), sediment, trees (deciduous and coniferous). The discrepancies between the model prediction and the measured data are approximately within or near a factor of 10 for the PAHs of three rings through that of six rings, implying that multimedia distribution of the PAHs could be predicted with a factor of 10. Concerning about the air equilibrium may be assumed, a fugacity at steady state is similar in all environmental media. Considering the uncertainties of this model, the use of equilibrium models may be sufficient for assessing chemical fates. In this study, a suggestion was made that modeling and estimation of chemicals in environmental multimedia be rigorously evaluated using the measured flux data. In addition, these data should be obtained, for example, from the precise and standardized inventory of the target chemicals. The model (EDC Seoul) will be refined in an on-going research effort and will be used to support decision-making concerning the management of EDCs.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권2호
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• pp.248-257
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• 2009

본 연구에서는 배출량산정모델과 다중매질모델을 활용하여 환경오염물질의 노출도를 예측하였으며 위해도를 평가하였다. 연구대상 화학물질로써 8종(아세트알데히드(acetaldehyde), 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아닐린(aniline), 벤젠(benzene), 사염화탄소(carbon tetrachloride), 디클로로메탄(dichloromethane), 포름알데히드(formaldehyde), 염화비닐(vinyl chloride))의 물질을 선택하였으며, 대상지역은 공단지역을 포함하는 도심 지역을 선택하였다. 배출량은 지리지형정보를 활용하여 점배출원과 비점배출원을 동시에 고려하여 산정하였으며, 다중매질모델은 지역적 특성을 반영할 수 있는 모델을 선택하였다. 유해성 자료는 미국 환경청의 IRIS(Integrated Risk Information System) 유해성 데이터베이스를 활용하였다. 모델링 자료와 유해성 자료를 이용하여 위해성을 평가한 결과, 물질별로 위해도가 높은 지역을 발견할 수 있었으며 우선적으로 관리해야 할 물질을 선별할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제34권5호
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• pp.423-435
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• 2001

무극 광화대는 인리형 분지인 백악기 음성분지와 단층 접촉하는 백악기 흑운모 화강암을 모암으로 하여 배태된 광상들로 구성되며, 광화대 북측에서 남측으로 무극${\cdot}$금왕${\cdot}$금봉 태극 광산의 순서로 배태된다. 맥의 산상, 광물학적, 유체포유불 및 등위원소 연구결과에 의하면, 북측 광화대의 무극광산은 상대적으로 높은 금-은비를 나타내는 전형적 복성맥의 구조를 보이며, 대체로 견운모화작용${\cdot}$녹니석화작용${\cdot}$녹염석화작용이 우세하게 관찰된다. 무극광산의 광화유체는 비교적 고온${\cdot}$고염도(=$300^{\circ}C$, 1~9 equiv. wt. % NaCl)와 물- 암석 상호반응이 진행된 광화유체($\delta^{18}O$; -1.2~3.7$\textperthousand$)로부터 냉각 및 희석작용의 진화양상을 보이며, 에렉트럼과 황화광물의 광물조합을 보이는 금광화기의 유황분압 및 정출온도는 $10^{-11.5}$~$10^{-13.5}$ atm과 267~$220^{\circ}C$를 보인다. 반면, 남측의 금왕${\cdot}$금봉${\cdot}$태극광산에서는 북측에 비해 낮은 금-은비를 보이는 단성맥 또는 망상세맥이 우세하게 산출되며, 캐올린화작용${\cdot}$규화삭용${\cdot}$탈산염화작용${\cdot}$스멕타이 트화작용이 광범위하게 분포하는 특징을 보인다. 이들 광산의 광화유체는 지표수의 다량 혼입에 의한 순환수 기원 ($\delta^{18}O$; -1.2~3.7$\textperthousand$)의 저온${\cdot}$저염 광화유체(<$230^{\circ}C$, <3 equiv. wt. % NaCl)로부터 $CO_2$ 비등 및 냉각작용에 의한 진화양상을 보인다. 황화광물과 에렉트림 이외에도 다양한 함은황염 광물이 우세하게 산출되는 이들 광산의 은광화기는 $10^{-15}$ ~$10^{-18}$ atm 과 200~15$0^{\circ}C$의 유황분압 및 정출온도를 보인다. 이들 연구결과는 무극광화대가 지표수의 다량 유입이 가능한 천부 지질환경임을 시사하며, 성 인적으로는 저유황형 천열수 광상으로 해석된다. 또한 광화대 북측과 남측에서의 광석광물, 이차변질광물 및 열수변질대의 분포, 광화유체 특성에 따른 전반적인 차이는 광화대내의 열적 중심부(무극광산)으로부터 열수계 최외각부(태극광산)가지의 열수계의 진화과정을 반영한 광산들의 시${\cdot}$공간적 분포에 기인한 것으로, 이는 열수계 진화과정시 유체간 혼합과정 및 광화유체 희석작용, 그리고 온도감소에 따른 금은광물 의 상이한 정출 환경에 기인한 것으로 해석된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제12권1호
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• pp.24-31
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• 2007

본 연구에서는 다매체 환경모델인 Globe-POP(persistent organic pollutant)을 이용하여, 1930년대부터 대기 중으로 배출된 polychlorinated biphenyl(PCB)의 전 지구적 환경거동에 대해서 살펴보고, 다매체 환경모델의 보완사항을 논의하였다. 각 환경매체의 PCB 축적은 대기 중으로의 배출패턴에 직접적인 영향을 받는 것이 확인되었으며, 이 외에도 환경매체의 면적, 분배계수, 분해율 등에 따라서 결정되었다. 지난 70년 동안 각 기후대의 배출량 분포는 일정하게 유지되었으나, 고위도 환경매체로의 축적량이 시간에 따라 증가하는 저온응축 현상을 확인하였다. 북반구 온대지역은 PCB 배출량과 환경매체로의 축적량에 있어서 가장 중요한 지역으로 평가되었으며, 대부분의 PCB는 토양과 해양으로 축적되는 것으로 예측되었다. 한편, 남극에는 중요한 오염원이 없음에도 불구하고, 매우 낮은 온도로 인해 전 지구적인 오염원 위치와는 크게 상관없이 POPs가 축적되는 것으로 추정되었다. 남극을 포함한 극지와 계절적 강설이 있는 북반구 고위도 지역의 POPs 거동을 신뢰성 있게 파악하기 위하여, 설빙을 포함한 water balance의 작성을 제안하였다. 이와 같이 개선된 다매체 환경모델은 미래의 기후변화에 따른 전 지구적 POPs 거동을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있을 것이다.