• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.54-62
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• 2018

다양한 토지이용에서 발생된 영양염류는 수계 유입시 부영양화를 유발하며, 녹조발생의 원인물질이 되기에 비점오염원으로부터 영양염류를 저감하기 위한 LID 기법의 적용이 필요하다. 본 연구는 영양물질의 저감효율을 높이기 위한 하이브리드 인공습지(HCW)의 설계인자를 도출하고자 수행되었다. 하이브리드 인공습지는 공주대학교 천안캠퍼스내 100% 불투수층으로 이루어진 주차장 및 도로의 강우유출수 처리를 위하여 2010년에 조성되었으며, 현재까지 모니터링이 수행 중이다. 하이브리드 인공습지의 조성 이후 현재까지 수행 중인 모니터링 결과를 활용하여 산정한 TN의 평균 제거효율은 74%였으며, TP의 평균 제거효율은 72%로 나타났다. 이러한 TN 및 TP 제거효율은 일반적인 인공습지에 비하여 높은 제거효율이며 자유수면 습지 및 지표하 흐름습지에서의 활성화된 물리적 및 생태학적 기작에 기인한다. 하이브리드 인공습지의 효율적 영양물질 저감을 위한 중요설계인자는 유역면적 대비 시설면적의 비(SA/CA), 강우유출량, 강우강도 등으로 나타났으며, 영양물질 제거를 위한 최적 유입수의 C/N 비는 5:1에서 10.3:1로 산정되었다. 본 연구 결과는 도시지역의 강우유출수 내 영양염류를 고효율로 처리하고자 하는 하이브리드 인공습지의 효율적 설계에 사용 가능하다.

• 생태와환경
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• 제33권3호통권91호
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• pp.260-266
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• 2000

안동호의 강우량은 연평균 약 1,076mm이며, 연간 수위변화는 약 27m로 변화폭이 비교적 크다. 표층수의 수온은 계절별로 4${\sim}$28$^{\circ}C$ 범위를 보였으며, 혼합시기(turnover)의 수온은 4${\sim}$5$^{\circ}C$ 내외이였다. 연도별로 하절기의 최저 투명도 값은 '93년부터 '98년까지 각각 2.0, 2.1, 1.8, 1.5, 1.2 및 1.2m로 매년 점차 낮아지고 있다. 탁도는 강우량이 비교적 많았던 '97년에 호수 전층에서 60${\sim}$70 NTU로 높았다. 표층수 (0${\sim}$5 m)의 평균 총인 (TP) 농도는 약 21 mgP/m$^{3}$으로 '93년에 11${\sim}$30 mgP/m$^{3}$ 범위였으나, '98년에는 18${\sim}$42 mgP/m$^{3}$으로 매년 1.85 mgP/m$^{3}$ 씩 증가하였다. 총질소 (TN)의 표층 평균 농도는 '93년에 1.81${\sim}$2.96 mgN/L의 범위이었으나, '98년에는 1.48${\sim}$2.57 mgN/L로 점차 감소하였다. TN/TP 무게비의 연변화를 보면 '93년에 82${\sim}$281이었으나, '98년에는 21${\sim}$143으로 크게 감소되었다. 용존무기인 (DIP)은 연평균 3.6 mgP/m$^{3}$이었으며, 질산성질소 (NO$_{3}$-N)는 연평균 1.50 mgN/L으로 '95년 이후 점차 낮아지고 있다. 엽록소 a 농도의 하계 평균 표층(0${\sim}$5 m) 값은 '93년부터 '98년까지 각각 4.8, 11.2, 6.4, 17.6, 10.0 및 5.0 mg/m$^{3}$이었다. 따라서 안동호는 총인, 총질소 및 엽록소 농도로 볼 때 중영양호에서 부영양호의 사이에 있는 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제37권1호통권106호
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• pp.12-25
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• 2004

화진포호의 육수생태학적 특성을 연구하기 위해 1998년 5월부터 2000년 11월까지 겨울의 결빙시기를 제외하고 2개월 간격으로 호수내 4 ${\sim}$ 7개 정점에서 이화학적 수질항목, 총인 (TP), 총질소 (TN), 투명도 (SD), 엽록소 a 농도를 조사하였다. 수온은 10 ${\sim}$ $30^{\circ}C$의 분포로 계절적인 차이를 나타내었으며, 11월에는 표층보다 심층에서 약간 높은 값을 보였다. 염분도의 수직분포를 보면 정점별, 계절별로 차이는 있으나 약 1 m수심에서 화학성층 (chemocline)이 형성되었고, 바다와 인접한 북호에서는 남호보다 높게 나타났다. DO는 화학성층 이하 수심과 수체의 혼합시에 1 mg$O_2\;L^{-1}$ 내외의 낮은 농도가 빈번히 관찰되었다. 투명도는 0.2 ${\sim}$ l.7 m의 범위를 나타냈으며 COD는 0.2 ${\sim}$ 20.5 mg$O_2\;L^{-1}$의 농도범위를 보였다. 표층의 총인 농도는0.024 ${\sim}$ 0.275 mgP $L^{-1}$의 분포로 북호에 비해 남호에서 비교적 높은 농도를 나타냈다. 계절적으로는 봄철과 우기이후에 높은 값을 보였다. 표층의 엽록소 a 농도는 3.5 ${\sim}$ 145.8 mg $m^{-3}$의 범위를 보였다. 계절적으로는 여름철보다 봄철에 높은 농도가 빈번히 나타났으며 남호의 경우겨울철인 11월에도 50 mg $m^{-3}$내외의 높은 값을 보였다. 표층의 총질소는 0.24 ${\sim}$ 3.15 mgN $L^{-1}$의 범위로 정점별, 시기별 변화는 총인과 유사한 경향을 보였다. 표층의 질산성질소는 대부분 정점에서 고갈 상태를 보였고 해안과 인접한 북호로 이동하면서 농도가 증가하는 현상을 보였다. 표층과 심층의 질소의 존재형태별 구성 비율은 유기질소, 암모니아성질소, 질산성질소 순으로 나타났다. 암모니아의 경우 표층에 비해 심층에서 2배 이상의 값이 나타났다. TN/TP는 3 ${\sim}$ 44의 범위로 북호에서 높게 나타났다. Carlson (1977)식에 의한 부영양화도지수 (TSI)는 '98, '99및 '00년에 투명도와 엽록소 a가 각각 65, 62, 72 및 65, 73, 79로 나타났으며, 총인과 총질소는 각각 76, 66, 70 및 59, 59, 62이었다. 식물플랑크톤은 총 61종이 출현하였으며 이중 녹조강 22종,규조강 19종, 남조강 13종, 유글레나강 2종, 와편모조강 2종 및 황색편모조강,갈색편모조강,황녹색조강이 각각 1종 이였다. 2000년에 출현한 동물플랑크톤은 총 3문 4강 3목 19종이었으며, 이중 원생동물문은 3강 5종, 절족동물문은 1강 5종, 윤형등물문은 1강 6종, 유생은 2종 이었다.

• 한국표면공학회지
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• 제23권2호
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• pp.24-29
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• 1990

The TiN filmms were deposited on the stainless steel substrates by BARE techinique in order to investigate the effects of process parameters such as source-to-substate distance (15-35cm), N2 pressure(4$\times$10-10 -1$\times$10-3mb)and bias voltage(O-2000V), on the deposition rate, the concentration ratio [N/Ti] and the surface color of the films. The deposition rate was deduced from the weight measurement, the [N/ti] ratio by ESCA. The deposition rate decreased with a relationship of=40.2/D2 where D was source-to-substrate distance. The effect of the bias voltage and the N2pressure on the deposition rate, however, appeared negligble. The [N/Ti] ratio was in the narrow range of 0.7 tp 0.8 It increased slightly with the N2 partial pressure and deceased with the source-to-substrate distance. It was confired by ESCA that a significant amount of oxygen and carbon was contaminated after deposition in the top surface of TiN films. The surface color of TiN film was changed from light gold yellow to reddish gold yellow with increasing [N/Ti] ratio.

• 대한수학회지
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• 제53권4호
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• pp.929-967
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• 2016

Let p(t, x) be the fundamental solution to the problem $${\partial}^{\alpha}_tu=-(-{\Delta})^{\beta}u,\;{\alpha}{\in}(0,2),\;{\beta}{\in}(0,{\infty})$$. If ${\alpha},{\beta}{\in}(0,1)$, then the kernel p(t, x) becomes the transition density of a Levy process delayed by an inverse subordinator. In this paper we provide the asymptotic behaviors and sharp upper bounds of p(t, x) and its space and time fractional derivatives $$D^n_x(-{\Delta}_x)^{\gamma}D^{\sigma}_tI^{\delta}_tp(t,x),\;{\forall}n{\in}{\mathbb{Z}}_+,\;{\gamma}{\in}[0,{\beta}],\;{\sigma},{\delta}{\in}[0,{\infty})$$, where $D^n_x$ x is a partial derivative of order n with respect to x, $(-{\Delta}_x)^{\gamma}$ is a fractional Laplace operator and $D^{\sigma}_t$ and $I^{\delta}_t$ are Riemann-Liouville fractional derivative and integral respectively.

• 한국환경생태학회지
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• 제33권5호
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• pp.605-619
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• 2019

본 연구는 합천호에서 2002~2017년까지 16년간의 장기간 동안 수질변수를 이용하여 부영양화 특성, 경험적 모델분석 및 몬순강도에 따른 수질변이 특성을 분석하였다. 장기간의 연별 수질 분석에서 합천호는 중영양~부영양 상태로 분석되었고, 계절별 수질분석에서 부영양화 현상은 하절기 이후 심화되는 것으로 나타났다. 장기간의 수질변이 특성은 유역의 점오염원 및 비점 오염원이 크게 변하지 않는 상황 하에서 매년 강우 사상 (집중 강우 vs. 약한 강우) 및 계절적인 강우강도에 의해 조절되는 것으로 분석되었다. 총인(TP), 총질소(TN), 생물학적 산소요구량(BOD) 및 이온 농도변화는 건기해(Dry year)와 홍수해 (Wet year)의 비교분석에서 뚜렷한 차이를 보여 영양염류, 유기물 농도 및 이온농도 변동에 가장 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다. 특히, 수질 변수 중 매년 영양염 지표(TP, TN), 유기물 지표(BOD, COD), 총 부유물질 농도 및 1차생산력의 지표 (Chl-a)는 강수량과 정 상관관계를 보였다. 녹조의 지표인 Chl-a 농도는 총인, 총질소, 및 BOD와 높은 상관관계를 보여, 타 호수처럼 영양염의 과도한 증가시기에 Chl-a농도가 낮아지는 특성과는 차이를 보였다. Log-전환된 총질소, 총인 및 Chl-a에 대한 경험적 모델(Empirical model) 분석에 따르면, Chl-a 농도는 인(phosphorus) 농도에 의해 1차적으로 조절되며, 질소(N)농도는 유의한 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 이는 $Log_{10}TN$, $Log_{10}TP$, $Log_{10}CHL$의 상류, 중류, 하류구간에 대한 공간적 회귀분석에서 총인과 Chl-a는 p <0.005의 유의적인 상관관계를 나타내었으나 총질소와 Chl-a는 p > 0.005의 결과를 보여, 녹조번성에 대해 인(P)이 핵심역할을 하는 것으로 분석 되었다. 또한, 총질소와 총인 모두 Chl-a와 댐에 가까운 하류구간(Lacustrine zone)에 비해 상류구간(Riverine zone)에서 더 유의적인 결과를 보여, 상류역에서 무기성 부유물의 농도의 영향에 의한 광제한 효과(Light limitation)가 거의 나타나지 않는 것으로 분석되었다.

• 상하수도학회지
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• 제28권6호
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• pp.735-745
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• 2014

This paper presents PKES(PuKyung -Excel based Simulator) for WWTPs(wastewater treatment plants) by using MS Excel and VBA(Visual Basic for Application). PKES is a user-friendly simulator for the design and optimization of the whole plant including biological and physico-chemical processes for the wastewater and sludge treatment. PKES calculates the performance under steady or dynamic state and allows changing the mathematical model by the user. Mathematical model implemented in PKES is a improved integration model based on ASM2d and ADM1 for simulation of AS(activated sludge) and AD(anaerobic digestion). Gaseous components of $N_2$, $N_2O$, $CO_2$ and $CH_4$ are added for estimation of GHGs(greenhouse gases) emission. The simulation results for comparison between PKES and Aquasim(EAWAG) showed about the same effluent concentrations. As a result of verification using by measured data of BOD, TSS, TN and TP for 2 years of operation, calculated effluent concentrations were similar to measured effluent concentrations. The values of average RMSE(root mean square error) were 1.9, 0.8, 1.6 and 0.2 mg/L for BOD, TSS, TN and TP, respectively. Total GHGs emission of WWTP calculated by PKES was 138.5 ton-$CO_2$/day and GHGs emissions of $N_2O$, $CO_2$ and $CH_4$ were calculated at 21.7, 28.9 and 87.9 ton-$CO_2$/day, respectively. GHGs emission of activated sludge was 32.5 % and that of anaerobic digestion was 67.5 %.

• 생태와환경
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• 제50권1호
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• pp.169-185
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• 2017

Physicochemical properties of water quality were analyzed to understand the long-term variations in Lake Youngrang from 1998 to 2015. Nonparametric statistical methods were applied to deduct correlation among water quality parameters and water quality trend. In total observations(N=64), the Secchi depth (SD) transparency showed significant positive correlation with salinity (r=0.458) and highly significant negative correlation with chlorophyll-a (r= -0.649) for p<0.0001 in two-tailed test of Spearman's rank correlation. Significant negative correlations of SD were observed with chemical oxygen demand (COD), total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN). These correlation patterns were very similar in rainy (N=25) and non-rainy (N=39) periods too. Chlorophyll-a (Chl-a) had significant correlation with COD. Sen's slope test was performed along with Mann-Kendall trend test (significance ${\alpha}=0.05$, two-tailed) to find water quality trend. Positive trends were observed for SD and salinity with Sen's slopes 0.012 and 0.385, respectively (p<0.0001). Negative significant trends were observed for total nitrogen (TN) and Chl-a with Sen's slopes -0.02 (p<0.0001) and -0.346 (p=0.0010), respectively. Temperature, COD and phosphorus components had no trends. Carlson's trophic state index (TSI) for SD, TP and Chl-a were obtained in the ranges of 46~80, 37~82 and 39~82, respectively. Trophic index values suggest that Lake Youngrang was mesoeutrophic to eutrophic and there could be possibility of anoxia during the summer and dominance of blue-green algae. Excess nutrient inputs from external and internal sources were the causes of eutrophication in this lake. The findings of this study would be helpful to recognize water quality variables to manage the water body.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.87-87
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• 2021

이상기후 현상으로 기후변화가 사회와 경제에 미치는 영향이 뚜렷한 추세로 변화되고 있다. 현재 기후변화에 관련된 연구는 사회 시스템에서 위험관리를 위해 기온과 강수량에 따라 다양한 분야에 미치는 영향에 대한 연구를 중점으로 이뤄지고 있다. 본 연구는 여름철 폭염에 의한 기후변화가 하천수질에 미치는 영향을 평가하기 위한 것으로, 우리나라 기상청 91개의 기상관측소에서 일일온도 33℃ 이상의 이벤트를 대상으로 환경부 수질관측망 918개에 대한 14개의 하천수질인자인 DO, BOD, COD, TOC, DOC, TN, DTN, NH4-N, NO2-N, NO3-N, TP, DTP, PO4-P, Chl-a를 분석하였다. 이를 우리나라 117개 중권역별 하천수질과 폭염강도와 지속시간을 나타내는 폭염 지수를 산정하여 분석하였다. 폭염 관련 뉴스 데이터는 2013년부터 2019년까지 Python 기반 뉴스 크롤러를 이용해 폭염 취약지수(Heat Wave Vulnerability Index, HWVI)를 기준으로 분류하여 키워드를 수집하였으며 HWVI 중 '기후노출' 키워드와 관련된 기사는 총 22,514건으로 69.9%로 수집되었다. 공간적 영향 평가를 위해 Getis-Ord Gi*를 이용하여 폭염지수와 하천수질인자간 핫스팟 분석을 실시하고 폭염관련 빅데이터가 하천수질에 미치는 영향을 평가하였다. 폭염지수는 낙동강유역 하류에 대해 Chl-a, TN, TP 항목에서 높은 밀도를 보였다. 분석대상지역 내 폭염이 발생한 확률과 반경 밖에서 발생할 확률의 우도비를 분석하기 위해 SaTScan을 이용한 공간검색통계분석을 실시하였다. 분석결과 폭염지수와 DO의 공간상관성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제2권1호
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• pp.74-89
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• 1999

1991년 1월부터 1993년 12월에 걸쳐 Hiroshima만 내부와 만 중앙부에서 질소 및 인의 분포와 수지를 조사했다. 총질소 및 총인의 유입 부하량은 각각 870 tonN/month과 129 tonP/month으로 그중 79%의 총질소 및 84%의 총인이 Hiroshima만 해역으로 유입되고 있었다. 유입 하천수중의 평균 TN/TP의 원자비는 15, DIN/DIP 원자비는 21이었다. 만 전체에서의 PON/POP의 원자비는 8～14 (평균 11)이었고 DIN/DIP의 원자비는 8～18 (평균 12)였다. 각 해역간의 해수 교환량으로부터 계산된 총질소와 총인의 교환량은 585 tonN/month와 106 tonP/month이 만 내부로부터 만 중앙부로 유출되고, 만 중앙부에서는 62 tonN/month와 107 tonP/month가 만 외부 해역으로 유출되고 있는 것으로 평가되었다. 질소 및 인의 수지로부터 계산된 총질소 및 총인의 침강량은 만 전체에서는 각각 9.83 gN/m²ㆍyr와 0.27 gP/m²ㆍ yr였고, 만 내부에서는 각각 8.54 gN/m²ㆍyr와 0.25 gP/m²ㆍyr 였으며, 만 중앙부에서는 각각 10.1 gN/m²ㆍyr와 0.27 gP/m²ㆍyr로 계산되었다. Hiroshima 만 내의 질소 및 인의 체류시간은 각각 112일로 계산되었다.