• 한국해양학회지:바다
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• 제5권1호
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• pp.16-26
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• 2000

비내만성 적조가 빈발하는 남해안 고흥 해역에서 1997년 5월에서 10월까지 적조발생 이전, 도중 그리고 이후 등 총 6차에 걸쳐 해수 물성 및 영양염의 분포를 조사하였다. 연구해역의 해수특성 변화 및 수층구조는 국지적인 기상조건이나 인접한 육지의 영향보다는 외해역에서 유입되는 해수의 특성에 따라 변화하였다. 특히 적조 발생기간인 8월에서 9월 사이에 극심한 해수환경의 변화가 발견되었다. 적조발생 전에는 주변환경에 비하여 높은 농도의 용존무기질소가 관측된 반면, 적조가 발생한 기간에는 오히려 농도가 낮아졌다. 그러나 용존무기인 농도의 변화는 발견되지 않았다. 연구해역의 북측 내만은 인근 육지에서 공급된 용존무기질소의 양이 전체 유입량의 70%를 차지하고, 그 외의 해역에서는 외해로부터 유입된 수지(flux)가 전체 유입량의 98%로 주 유입원이 된다. 이와 같이 높은 영양염과 고온${\cdot}$저염의 특징을 가진 외해 공급원은 하절기에 남해를 통과하는 고온${\cdot}$저염의 특성을가진 양자강 희석수일 것으로 추정되었다. 특히 고온${\cdot}$저염수가 출현한 8월 21일에 적조생물 Gyrodinium impudicum이 처음 발견되었고, 해수특성이 다시 크게 달라진 9월 22일에 적조가 소멸되었다. 이러한 사실은 외해역에서 연구해역으로 간헐적으로 유입되는 외해수의 출현과 적조의 발생 및 소멸이 깊은 관련이 있음을 제시하는 것으로 생각되며, 이에 대한 많은 연구가 필요한 것으로 사료된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제19권1호
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• pp.53-65
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• 2014

춘계와 하계 광양만에서 식물플랑크톤 군집구조와 그들의 성장에 영향을 미치는 영양염제한 특성을 파악하기 위해서 만내외측의 20개 정점에서 생물학적 요인과 무생물학적 요인을 조사했다. 또한 식물플랑크톤 군집에 대한 영양염 첨가 효과를 알아보기 위해서 실험실에서 현장 20개 정점의 표층수를 이용하여 생물검정실험을 수행하였다. 전체 식물플랑크톤 군집의 90%이상을 규조류가 차지하였다. 이들 규조류중 Eucampia zodiacus와 Skeletonema costatum-like 종이 춘계와 하계에 각각 우점하였다. E. zodiacus와 S. costatum-like 규조류의 개체군 밀도가 춘계와 하계에 높은 밀도를 유지하게 된 이유를 간단히 설명하면, E. zodiacus 의 성장은 춘계 투명도가 높게 나타나 유광층내 광량의 증가가 원인으로 생각된다. 즉 유광층내 광량의 증가는 E. zodiacus의 개체수를 폭발적으로 증가시킬 수 있는 방아쇠 역할을 한 것으로 판단된다. 하계에 S. costatum-like이 전해역에서 우점한 이유는, 섬진강 담수 유입에 의한 낮은 염분과 함께 공급된 다량의 영양염은 그들 생물의 증식에 중요한 bottom-up 효과를 보였다고 판단된다. 실험실의 생물검정실험에서는 비록 내만(정점 8)과 외해(정점 20)에서 식물플랑크톤 군집의 최대 성장율은 유사하였지만, 인산염에 대한 반포화계수($K_s$)는 내만정점보다 약간 낮았다. 상대적으로 낮은 영양염농도에 적응한 세포는 낮은 인산염농도에서 충분히 성장할 수 있고, 다른 미세조류에 비하여 낮은 영양염농도의 조건에서 경쟁의 우위를 차지 할 것이다. 특히, 하계의 N영양염 첨가군의 효율은 대조군과 P영양염 첨가군에 비해서 높았다. 이는 광양만에서 하계에 N영양염의 공급이 섬진강을 통하여 계속적으로 유입되지만, 빠른 식물플랑크톤의 증식으로 인하여 N영양염 제한이 일어날 수 있다는 것을 시사할 수 있다. 반면, 규산염은 식물플랑크톤의 성장에 영향을 미치는 제한인자로 나타나지 않았고, 규조류의 분해로 인하여 Si의 재순환과 담수로부터 공급된 높은 규산염농도는 광양만에서 규조류 생태계를 유지할수 있는 유리한 조건이라 생각된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.85-95
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• 2018

본 연구에서는 폐가스 가습조(유동상호기 및 무산소조)를 포함한 바이오필터공정으로 이루어진 바이오필터시스템을 구축하여, 돈사 및 계사 설비, 퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 황화수소, 암모니아 및 휘발성 유기화합물을 포함한 악취폐가스에 대한 처리효율을 제고하고 적정 작업조건을 구축하였다. 복합 악취폐가스 처리실험에서, 암모니아 부하의 경우 폐가스 가습조에서 약 75%가 제거되고, 후 공정인 바이오필터에서 20%이상 제거되었다. 톨루엔 부하의 경우 폐가스 가습조에서 약 20%가 제거되고, 후공정인 바이오필터에서 70% 이상 제거되었다. 따라서 물에 용해도가 높은 암모니아의 경우에는 폐가스 가습조에서 주로 제거되었고, 용해도가 낮은 톨루엔의 경우는 바이오필터에서 주로 제거되었다. 한편 황화수소는 폐가스 가습조에서 거의 흡수되어 바이오필터에서 검출되지 않았다. 황화수소 및 톨루엔의 공급을 중단하였을 때에, 암모니아 부하는 폐가스 가습조에서 약 65%가 제거되고 후 공정인 바이오필터에서 나머지 약 35% 정도가 제거되어, 거의 100%의 암모니아 부하가 제거되었다. 폐가스 가습조에서는 암모니아 외에 톨루엔 및 황화수소의 부하가 추가된 복합 악취폐가스의 경우보다 약 10% 더 적게 암모니아가 제거되었는데, 이것은 탈질에 필요한 톨루엔과 같은 유기화합물의 공급 중단에 기인하였다. 바이오필터시스템의 feed가, 1)복합 악취폐가스일 때, 2)암모니아 폐가스일 때에; 기존 폐가스 가습조 용수에 yeast extract를 보충한 경우 또는 yeast extract를 첨가하지 않고 탄소원으로 glucose를 첨가한 경우, 각각의 경우에 폐가스 가습조에서 흡수되는 암모니아질소 흡수율은, 각각 약 0.28 mg/min, 약 0.23 mg/min 및 약 0.27 mg/min으로 산출되었다. 한편 각각의 무산소조에서 탈질율은 0.42 mg/min, 0.55 mg/min, 및 약 0.27 mg/min이었다. 또한 폐가스 가습조(유동상 호기조)의 bubble column 모델링에서 유동상 호기조 단위부피당 bubble의 비표면적(a)과 향상된 물질전달계수(E $K_y$)의 곱의 값은 0.12/hr로 평가되었다.

• 생태와환경
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• 제36권2호통권103호
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• pp.181-190
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• 2003

옥천천(만)유역을 대상으로 2002년 5월부터 9월까지 총 6회 수환경을 조사하였다. 환경 요인은 하천과 구간에 따라 차이가 컸고, 유수환경과 정수환경에서 더욱 현저하여 대비가 되었다. 수중 영양염은 상류 하천에서 비교적 저농도이었으나, 하수처리수 유입 후부터 고농도로 전환되어 점오염원 영향이 절대적이었다. 특히, 유역에서 SRP와 $NH_4$의 분포는 다른 영양염에 비해 매우 뚜렷하였고, 하수처리수의 영향을 평가함에 있어 가장 중요한 인자가 될 수 있었다. 하수처리수의 유입직 후 정점에서 SRP의 평균 농도는 919.3${\mu}g$ P/l로써 유역에서 가장 영향력이 컸고, P농도에 의해 수중 영양염 비율이 조절됨을 알 수 있었다. 하수처리수의 지속적 공급은 하류의 만입부에서 chl-a 증가를 유도하는 결정적인 요인으로 볼 수 있었다. 남조류가 대발생한 시기에 만입부에서chl-a 농도는 234.5${\sim}$l,692.2 ${\mu}g$/1범위이었고, 8월에 최대 현존량은 ml당 $1.0{\times}10^6$ 세포를 훨씬 초과하여 담수적조 수준보다 200배 이상이었다. 이러한 결과는 다른 환경요인에서 잘 반영되었고, 그 중에서 AFDM/TSS 비는 100%로써 조류에 의한 수질오염이 극심함을 잘 반영하였다. 따라서, 하수처리수에 포함된 P와 N 저감이 선행되어야 하천 수환경 개선 뿐만 아니라 저수지 수질관리에 효과가 있을 것으로 본다.

• 생태와환경
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• 제42권2호
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• pp.260-269
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• 2009

본 조사는 낙동강 유역의 홍수피해를 저감하고, 경북 중부지역의 안정적인 용수를 공급하기 위해 경북 군위군 고로면에 건설 중인 화북댐의 상 하류 어류조사를 통하여 댐 건설이 하천유역에 특히 수 생태계내의 어류군집에 미치는 영향유무를 파악하여 종 다양성을 보전하고 하천의 건강성을 유지하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 화북댐 상 하류에서 사후환경영향조사 기간(2004${\sim}$2008년) 중 측정된 수질항목 분석결과 현장에서 측정한 수온, 용존산소, 수소이온농도와 실내분석 항목인 부유물, 총대장균수의 경우 지점별로 다소 계절에 따른 변화를 나타냈지만 큰 차이를 보이지는 않았으나 유기물 및 영영염류 농도에 해당하는 생물학적 화학적 산소요구량, 엽록소, 질소, 인의 경우 지점별로 매우 큰 폭의 변화를 보였으며 상류에서 다소 높고 하류에서 낮은 경향을 보였다. 중금속 중 비소의 경우 2005년 6월 0.092 mg $L^{-1}$를 제외하고는 0.05 mg $L^{-1}$ 이하를 나타내어 하천수 수질환경기준 상 사람의 건강 보호 측면에서 규정한 0.05 mg $L^{-1}$ 이하의 범위 내에서 나타나는 것으로 확인되었다. 화북댐 상 하류에서 어류조사를 실시한 결과 총 7과 19종 10,263개체가 확인되었다. 조사된 어류 중 우점종은 하천 중 상류에 주로 서식하는 참갈겨니(62.5%)로 확인되었으며 아우점종은 버들치(10.6%)로 나타났다. 조사 구간인 위천 상류에서 확인된 19종 중 한국고유종은 긴몰개, 동사리, 쉬리 등 총 9종(47.4%)으로 나타났으며, 멸종위기야생동 식물 I급으로 지정된 얼룩새코미꾸리(Koreocobitis naktongensis)가 소수의 개체이지만 포획되었고, 외래도입종은 확인되지 않았다. 군집분석 결과 우점도 지수는 하류로 갈수록 감소한 반면에 다양도, 풍부도 지수는 하류로 갈수록 증가하였다. 우점종인 참갈겨니의 개체군 분석 결과, 길이-무게 상관관계식은 TW=0.000003$(TL)^{3.2603}$로서 매개변수 b값이 3.0보다 크게 나타나 개체군의 영양상태가 양호한 것으로 나타났다. 또한 유사시기에 다른 하천에서의 개체군들과 비교분석 결과 size별 평균 비대지수(CF)가 상대적으로 높은 값을 보여 화북댐 유역의 참갈겨니가 다른 지역보다 성장률이 높았다. 화북댐 상 하류에서 어류 조사 자료를 활용하여 하천건강성평가(IBI)를 적용한 결과, 대부분의 지점에서 양호(26${\sim}$35)에서 최적(36${\sim}$40)을 보였으며 지점 5에서 평균값이 가장 높게 나타냈다. 이러한 결과를 바탕으로 지속적인 모니터링을 실시하여 어류에 관한 환경영향평가와 하천건강성평가 등을 통한 화북댐 완공 후 상 하류 하천의 어류상 변화유무 및 환경영향을 파악하는데 도움이 될 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권11호
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• pp.917-929
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• 2019

하천의 탈질은 수질 개선과 정확한 아산화질소($N_2O$) 발생량 추정에 관련해서 매우 중요한 역할을 한다. 탈질과정은 질소 산화물($NO_3{^-}$)을 다수의 단계를 걸쳐 기체 질소($N_2$ 또는 $N_2O$)로 변화시키는 호흡과정으로, 강력한 온난화기체인 $N_2O$의 주요한 생물학적 배출 또는 흡수 과정이다. 수생태계에서는, 물의 범람, 기질 공급과 유체역학적, 생지화학적 특성의 복잡한 상호작용이 탈질 과정과 다단계 반응의 정도에 따라 중간산물인 $N_2O$ 발생량(flux)을 조절한다. 이처럼 기질의 농도뿐만 아니라 하상의 물 흐름과 체류시간이 반응 산물에 영향을 미치지만, 하천에서 탈질 정도를 조절하는 유체역학적 특성과 지형학적, 생지 화학적 인자의 상호작용에 대한 연구 결과는 아직 제한적이다. 본 실험은 미세지형 변화의 영향을 모의하기 위해서 2차원 실험 수로에 사구를 형성하여 하상지형에 따라, 정지상태의 폐쇄형 챔버를 이용해 $N_2O$ 발생량을 측정하였다. 또한 기질과의 미세지형의 상호작용을 확인하기 위해서 두 독립된 실험은 같은 수로와 지형 구조를 가지지만 다른 용존 유기탄소(DOC) 농도로 설계하였다. 또한 얻어진 자료를 토대로 Random Forest 모델을 활용하여 $N_2O$ 발생량과 조절인자를 추정하였다. 높은 DOC 농도 실험에선, $N_2O$ 발생량이 흐름 방향을 따라 증가하다 사구 뒤쪽 경사에서 가장 높은 발생량($14.6{\pm}8.40{\mu}g\;N_2O-N/m^2\;hr$)이 측정되며, 그 이후로 감소하는 경향을 보인다. 또한 사구 뒤쪽 경사에서 암모늄 농도가 $31.0{\pm}6.24{\mu}g-N/g\;dry\;soil$로 가장 높으며 $N_2O$ 발생량과 유사한 경향을 나타낸다. 반면에, 낮은 DOC 토양은 지형학적 변화에 따른 $N_2O$ 발생량과 암모늄의 변화를 나타내지 않았으며 발생량과 농도 또한 낮게 나타났다. 따라서 본 실험을 통해 비록 지형적 변화는 $N_2O$ 발생량과 화학적 특성에 영향을 미쳤지만, 그 효과는 탄소 가용성에 의해 제한된다는 것을 확인하였다.

• 유기물자원화
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• 제27권3호
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• pp.49-61
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• 2019

양돈분뇨는 퇴비화하여 이용할 경우 좋은 유기물 자원이 될 수 있으며, 양돈 분뇨를 효율적으로 이용하기 위한 많은 실험적 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 양돈분뇨를 톱밥과 혼합하여 여러 가지 퇴비화 조건에서 퇴비화 촉진정도를 실제 농가 현장에서 활용할 수 있도록 시험규모를 확대하여 수행하였다. 퇴비화 시험처리는 퇴비화기간 동안 공기를 송풍하지 않은 대조구와 퇴비화기간 동안 퇴비단 아래에서 공기를 송풍한 시험구로 구분하였다. 시험을 위한 퇴비단의 크기는 각각 $5m^3$로 조성하였다. 시험구 1 (EXP1)에는 돈분 $1m^3$당 100 L의 공기를 송풍하였으며, 시험구 2 (EXP2)에는 돈분 $1m^3$당 150 L의 공기를 송풍하였다. 공기공급량을 $1m^3$당 100 L, 150 L로 한 것은 현재 활용하고 있는 퇴비화시설 설계 규정에 가축분 $1m^3$당 150 L의 규모의 송풍 시설을 설치할 것을 권장하고 있으나 현장에서는 과다 송풍 우려가 발생하고 있기 때문에 이에 대한 검토가 필요하기 때문이었다. 퇴비화 발효기간은 4주로 하였으며, 퇴비화 시작 직후부터 매주 퇴비단의 샘플을 채취하여 물리 화학적 성분을 조사 분석 하였다. 퇴비단의 온도는 퇴비단 표면으로부터 약 40cm 지점에 온도센서를 설치하여 매 30분 간격으로 기록하였다. 발효온도를 분석한 결과 시험구에서는 공기를 송풍한 1~2일차에 최고온도 $67{\sim}75^{\circ}C$에 도달하였다. 이는 호열성 세균이 급격하게 증가 활동하였기 때문으로 판단되었다. 퇴비화기간 동안 수분함량, 총질소, EC의 값이 송풍발효가 완료된 4주차에 대조구에 비해 낮은 것으로 나타났다. 하지만 pH와 유기물 함량은 시험구에서 대조구에 비해 높게 나타났다. 송풍발효가 끝난 4주차의 부숙정도를 평가하기 위하여 종자발아지수를 분석한 결과 대조구에서 23.49, 시험구 1이 68.50, 시험구 2가 51.81로 나타났다. 종자 발아지수로 평가한 퇴비의 부숙은 대조구에 비해 시험구에서 매우 높은 것으로 나타났다. 따라서 양돈분뇨의 퇴비화시 외부로부터 가축분뇨 $1m^3$당 100~150 L/min의 공기를 공급하는 것이 퇴비의 부숙을 매우 빠르게 할 수 있는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.345-358
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• 2021

본 연구에서는 액화천연가스(LNG; liquefied natural gas) 재기화 과정에서 버려지는 냉열을 회수하는 방법으로 액화 공기를 생산하는 공정을 개발하였다. 액화 공기는 LNG 수출국으로 운송하여 천연가스 액화를 위한 냉매를 부분적으로 대체하는 용도로 활용될 수 있다. 이를 위하여, 액화 공기는 LNG 운반선에 저장 가능한 압력을 만족하여야 한다. 따라서, 가장 널리 사용되는 멤브레인 탱크로 액화 공기를 운송하기 위해 약 1.3 bar에서 공기가 액체 상태로 존재할 수 있도록 설계하였다. 제안한 공정에서, 공기는 LNG와의 열교환 이후 추가적인 질소 냉매 사이클과의 열교환을 통해 과냉된다. LNG 운반선의 최대 용량만큼 액화 공기를 생산할 때 운송비용 측면에서 가장 경제적일 수 있으며, 천연가스 액화공정에서 활용할 수 있는 냉열이 많아지게 된다. 이를 비교하기 위하여, 동일한 1 kg/s의 LNG 공급 조건 하에서 기존 공정을 이용한 Base case와 제안공정 내 유입 공기 유량을 각각 0.50 kg/s, 0.75 kg/s, 1.00 kg/s으로 하는 Case1, Case2, Case3를 구성하고 열역학적 및 경제적 측면에서 분석하였다. 액화 공기 생산량이 많을수록 1kg의 생산량 당 더 많은 에너지가 요구되는 경향을 보였으며 Case3는 Base case 대비 0.18 kWh 높게 나타났다. 그 결과 Case3의 액화 공기 1 kg 당 생산 비용이 $0.0172 더 높게 나타났다. 그러나 액화 공기의 생산량이 증가함에 따라 1 kg 당 운송 비용이 $0.0395 감소하여 전체 비용 측면에서 Case3는 Base case에 비해 1 kg 당 $0.0223 적은 비용으로 액화 공기를 생산 및 운송할 수 있음을 확인하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권3호
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• pp.249-255
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• 2023

참외는 동북아시아 지역에서 대부분 재배되고 있고, 한국에서 주로 생산되는 과일로서 단위면적당 수확량은 지속적으로 향상되고 있지만 재배방식은 토경재배에 국한되어 있기 때문에 규모화, 생력화를 위한 수경재배 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 보온부직포를 이용한 수경재배로 참외를 재배할때 영양생장기 배양액 내 질산태질소 비율에 따른 참외 생육의 변화를 확인했다. 배양액에서 질산태질소 비율이 증가할수록 초장은 길어지고, 엽장, 엽폭, 절간장도 함께 증가하였다. 생육 30일차의 SPAD값은 질산태질소 비율이 증가할수록 감소하였다. 질산태질소 비율에 낮을수록 암꽃 개화가 빨리 되었고, 과실 성숙에서는 처리 간 차이가 없었다. 질산태질소 비율에 따른 과실의 형태는 차이가 없었고, 경도는 질산태질소의 비율이 낮을수록 높아 과실이 단단하였다. 3월에서 7월까지 총 수확량은 KM3 5,650kg/10a, KM1 4,439kg/10a로 KM3가 27% 높았고 특히, 참외 가격이 높은 3월에서 5월까지 수량은 KM3가 KM1보다 36% 높았다. 따라서 12월 정식되어 봄철부터 생산되는 참외의 수경재배에 적합한 질산태질소는 6.5-10me·L^-1 수준으로 공급하는 것이 적당할 것으로 판단되었다.

• 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.