• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권2호
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• pp.118-124
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• 2007

해양은 인류가 산업활동을 통하여 방출한 이산화탄소를 대부분 흡수할 수 있으나 자연상태에서는 대기 중 이산화탄소가 해양으로 흡수되는 속도가 매우 느리기 때문에, 가시적인 대기중 온실가스농도저감을 위해서는 인공적으로 해양의 중심층으로 이산화탄소를 직접 분사시켜 해수에 용해시키는 방법을 사용할 수 있다. 화력발전소나 제철소 등 이산화탄소를 대량으로 발생시키는 곳에서 이를 직접 포집하여 선박으로 필리핀해나 일본 동쪽의 공해역으로 운송하여 중심층(수심 $2,000{\sim}3,000\;m$)에 분사시킨다면 수 백년 이상 해양에 저장할 수 있다. 해수에 용해된 이산화탄소는 분사지역을 중심으로 해수의 pH를 감소시키는데, 환경변화가 매우 적은 심해에 적응한 생물들은 작은 환경의 변화에도 큰 영향을 받을 수 있기 때문에, $CO_2$ 분사를 시행하려면 이에 의한 생태영향평가를 수행해야 한다. 생태계에 나타나는 손실이 $CO_2$ 분사에 의한 이득보다 작을 경우에만 심층 분사를 통한 해양 이산화탄소 격리가 경제적인 측면에서 유효하다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권1호
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• pp.179-186
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• 2010

In biological wastewater treatment, high lipid concentrations can inhibit the activity of microorganisms critical to the treatment process and cause undesirable biomass flotation. To reduce the inhibitory effects of high lipid concentrations, a two-phase anaerobic system, consisting of an anaerobic sequencing batch reactor (ASBR) and an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor in series, was applied to synthetic dairy wastewater treatment. During 153 days of operation, the two-phase system showed stable performance in lipid degradation. In the ASBR, a 13% lipid removal efficiency and 10% double-bond removal efficiency were maintained. In the UASB, the chemical oxygen demand (COD), lipid, and volatile fatty acid (VFA) removal efficiencies were greater than 80%, 70%, and 95%, respectively, up to an organic loading rate of 6.5 g COD/l/day. No serious operational problems, such as significant scum formation or sludge washout, were observed. Protein degradation was found to occur prior to degradation during acidogenesis.

• Fisheries and Aquatic Sciences
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• 제15권2호
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• pp.177-181
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• 2012

To understand the effects of lower pH levels due to elevated $CO_2$ and salinity, we designed and constructed a pH-control system that included automatic $CO_2$ infusion and measured the hatching rate of a crustacean model species, Artemia franciscana. The pH-control system was cost-effective and capable of performing animal tests in which pH fluctuated around $8.0{\pm}0.1$, with the temperature around $27{\pm}0.5^{\circ}C$. Hatching rate was observed under four different pH levels (7.0, 7.3, 7.6, and untreated control) combined with three salinity ranges (15, 25, and 35 ppt). The results demonstrated that lower pH levels led to decreased hatching rates regardless of salinity, and the minimum hatching rate was detected at pH 7.0 compared to the control (pH $8.0{\pm}0.1$), supporting the idea that OA has adverse effects on hatching rates and increases the risk of juveniles being introduced in the ecosystem. In contrast, salinity changes exhibited no synergistic effects with pH and had independent effects.

• 한국수산과학회지
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• 제46권6호
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• pp.862-867
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• 2013

Since the industrial revolution, seawater has increased in temperature and acidity due to the increase in anthropogenic carbon dioxide in the atmosphere. To understand the effect of elevated $CO_2$ on the early life stages of fish, we reared fertilized eggs of black sea bream Acanthopagrus schlegelii under three $CO_2$ concentrations (400, 850 and 1550 ppm) for 3 weeks. The standard length and wet weight of black sea bream larvae declined with enhanced $CO_2$ concentration in the rearing water (P<0.05). However, chemical analysis using ICP-OES on internal tissues of black sea bream larvae indicated that the whole-body calcium concentration increased with $CO_2$ concentration in the rearing water. These conflicting results suggest that future experiments should examine the acid-base balance to investigate the formation of bone and otolith during larval growth.

• 동력기계공학회지
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• 제22권1호
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• pp.72-78
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• 2018

With growing concerns over air pollutions attributed to shipping activities, the international maritime organization has enacted a series of stringent regulations. In particular, MARPOL Annex IV Reg. 16 requires sulfur contents from exhaust gases of marine engines to be progressively reduced. To comply with this regulation, three feasible options have been introduced: using LNG as a marine fuel, using heavy fuel oil with the scrubber system, and using the marine gas oil (a type of low sulfur fuel oil). For the objectives of this paper, the holistic environmental impacts pertinent to these options were investigated and compared in ways that the flows of energy and emission were tracked and quantified through the life cycle of the ship. Research findings obtained from a case study with a large bulk carrier showed that the use of the scrubber system to purify heavy fuel oil would produce relatively fewer amounts of emissions attributing to global warming than other two options. On the other than, the use of LNG would be the way to operate the ship in a cleaner way in terms of reducing the acidification, eutrophication, and photochemical effects. Throughout the analysis, the excellence of life cycle assessment was proven to shift the environmental impact of marine systems from the short-term view to the long-term one.

• 한국환경과학회지
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• 제7권5호
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• pp.707-716
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• 1998

The chemical characteristics of precipitation was investigated in Pusan area. Samples were collected from January to November in 1996 at 4 sites, and analyzed pH, major soluble ionic components(C $l^{[-10]}$ , N $O_3$$^{[-10]}$ , S $O_4$$^{2-}$, N $a^{+}$, $K^{+}$, N $H_4$$^{+}$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$). The order of anion and cation concentrations for the initial precipitation were C $l^{[-10]}$ ＞ S $O_4$$^{2-}$ ＞ N $O_3$$^{[-10]}$ , and $Ca^{2+}$ ＞ N $a^{+}$ ＞ N $H_4$$^{+}$ ＞ $Mg^{2+}$ ＞ $K^{+}$, respectively. At coastal sites(P1 and P2) C $l^{[-10]}$ and N $a^{+}$ of maritime sources (seasalt) were high, but at inland sites(P3 and P4) nss-C $a^{2+}$ and nss-S $O_4$$^{2-}$ were high. Calcium ion for the initial precipitation showed high value of enrichement factor(EF) relative to seawater composition. The contribution of seasalt to the composition of precipitation was higher at bite P1 (53.5%) than those of the other sites. Throughout the year the concentrations of major ions for the initial precipitation were low in the heavy rain season. The mean pH for the initial precipitation was 5.4 and showed the negative relationship with the precipitaion amount. The S $O_4$$^{2-}$ and N $O_3$$^{[-10]}$ do not play an important role in rain acidification due to the high(97%) neutralizing effect of amonia and calcium species.and calcium species.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권4호
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• pp.235-242
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• 2006

해양의 퇴적물내 함유된 총탄소와 유기탄소의 정확한 정량적 이해는 저서환경해석을 위한 기본적인 자료이다. 원소분석기(CHN Analyzer)는 정량적인 탄소분석을 위해 개발되었고 현재 퇴적물내의 탄소성분 분석에 가장 흔히 사용되고 있는 기기이다. 원소분석기의 정확도와 정밀도는 Acetanilide($C_8H_9NO$), Sulfanilammide($C_6H_8N_2O_2S$)와 표준하구 퇴적물인 BCSS-1를 이용하여 점검하였다. 이러한 분석결과, 원소분석기는 탄소 및 질소 분석 시 오차백분율이 3.28% 이하의 높은 정밀도를 가지고 있으며 상대표준편차가 1.26% 이하의 높은 정확도를 가지는 것으로 나타났다. 무기탄소분석에 많이 이용되는 탄소분석기(Coulometeric Carbon Analyzer)와 원소분석기 사이의 탄소분석 비교에서 다양한 퇴적물내에서 측정된 총탄소량 사이에 높은 상관관계를 보이는 것으로 나타났다($R^2=0.9993$, n=84). 두 기기로부터 얻어진 값은 서로 중요한 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다(paired t-test, p=0.0003). 이러한 두 기기 사이의 높은 상관관계는 유기탄소 분석 비교 실험에서도 유사하게 나타났다($R^2=0.8867$, n=84, p<0.0001; paired t-test, p=0.0006). 탄산염 연니 같은 무기 탄소량이 높은 퇴적물 분석시 오차가 크게 나타날 가능성도 있지만, 일반적인 해양퇴적물의 유기탄소 분석 시에는 원소분석기를 이용하여 정확한 값을 얻을 수 있을 것으로 사료된다. 이와 같은 결과로부터 얻어진 유기탄소분석 방법은 일반적인 퇴적물의 유기탄소분석에 적용될 수 있으며, 분석 소요시간의 단축과 높은 정밀도 및 정확도로 반복적인 유기탄소분석에 유용할 것으로 사료된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제8권4호
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• pp.203-212
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• 2005

온실기체의 인위적 배출은 지구온난화를 유발하여 해수면 상승, 극 기상 등 전 세계에서 피해가 증가하고 있다. 특히, 지구온난화 기여도가 가장 높은 온실기체 중 이산화탄소($CO_2$)는 주로 화석연료의 사용 공정에서 발생하는 폐기물이다. 대기 중의 이산화탄소의 농도 증가는 표층 해양을 산성화시켜 표층해양 생태계, 나아가서는 지구 전체 생태계에 악영향을 미치게 될 것으로 보인다. 이산화탄소 배출량을 줄이기 위해서 에너지 효율을 높이거나 대체 에너지를 이용하는 등의 완화 기술이 동원 되고 있다. 그러나 현재 세계 에너지 수요의 약 85%가 화석연료로 충당되고 있기 때문에, 화석연료 이외의 대체 에너지원으로 급격히 전환한다면 세계 경제에 엄청난 충격이 올 것이다. 다행히도 최근 이산화탄소를 포집하여 지질구조에 격리하는 기술이 개발단계를 지나 실용화단계로 성숙하였다. 이 방안으로 단기간에 온실기체의 대기로의 배출량을 대규모로 줄일 수 있다(이상 2005년 런던협약 과학그룹회의록에서 발췌). 우리나라의 경우는 이산화탄소를 격리시킬 수 있는 장소는 육상면적이 작고 인구 밀도가 높아서 육상보다는 해양저지질구조가 선호될 수밖에 없을 것으로 보인다. 해양 이용은 해양의 특성상 런던협약 등의 국제적인 규제를 받게 된다. 본고는 해저 지질 구조에 대한 이산화탄소의 격리 관련 기술 및 제도의 국제동향을 우리나라 입장에서 예비적으로 검토하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권4호
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• pp.243-252
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• 2006

산업혁명이후 대기중 이산화탄소 등 온실기체의 농도는 꾸준히 증가하고 있고, 이에 따른 기후변화와 해수면 상승 등의 문제의 심각성에 대한 전세계적인 관심이 증가하고 있다. 따라서 인간활동에 의해 대기중으로 방출되는 $CO_2$의 배출량을 줄이기 위한 다양한 방법이 제안되고 있다. 그 중에서 최근 $CO_2$를 해양 심층부에 직접 투기하거나(해양분사법), 해저면(해양저류법)또는 지중에 주입(해양지중법)하여 격리하고자 하는 방안에 대한 국내외 관심이 높아지고 있다. 특히 해양은 대기와는 비교도 할 수 없을 만큼 큰 $CO_2$의 저장고로서 이미 대기중 $CO_2$ 농도의 증가는 표층해수로 유입되는 $CO_2$ 유입량을 증가시키고 있다. 향후 100년간 해수로 유입되는 $CO_2$는 크게 증가할 것으로 예상되는데 이에 따라 표층 해수의 pH는 최대 0.4이상 낮아질 수 있다는 전망이 나오고 있다. 이와 같은 해수의 산성화는 산호, 석회조류(cocolithophorid)와 같이 몸의 일부를 석회질로 구성하는 생물들의 성장에 심각한 저해 영향을 미칠 수 있음이 실험적으로 밝혀지고 있다. 뿐만 아니라 성게나 어류의 유생과 같이 환경변화에 민감한 생물들은 $0.1{\sim}0.2$ 정도의 pH 변화에 의해서도 발생이 저해될 수 있다는 연구 결과는 대기중 $CO_2$ 농도 증가에 따른 해양생태계 훼손의 가능성을 더욱 높이고 있다. 반면에 대기중으로 배출되기 전에 포집된 $CO_2$ 심해처리는 처리지역 주변의 용존 이산화탄소 농도를 증가시키고 해수의 pH를 감소시켜 심해생태계를 교란할 수 있는 가능성이 높다. 따라서 심해처리 기술을 개발하는 단계에서 처리과정에서 발생할 수 있는 다양한 생물학적 위해성에 대한 충분한 검토가 필요할 것이다. 국내에서는 발광미생물과 저서단각류에 대한 용존 $CO_2$의 저해 영향에 대한 시범적인 연구가 본 연구진에 의해 수행되었는데 해수의 pH가 1.5 이상 감소한 경우에는 유의한 저해영향이 관찰됨을 알 수 있었다. 특히 단각류의 경우 동일한 pH에서도 $CO_2$로 산성화된 해수의 독성영향이 더욱 큰 것으로 나타났다. 본 논문에서는 현재까지 $CO_2$ 해양생물학적 영향에 관련하여 국내외에서 이루어진 여러 연구 결과들을 방법론에 따라 정리하였다. 이러한 연구 결과들은 향후 대기중 $CO_2$ 증가 또는 해양처리에 따른 용존 $CO_2$ 농도 증가에 따른 생태계 위해성을 예측하는 데에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVI)
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• pp.65-66
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• 2005

Anaerobic digestion is one of the well-known methods for biological treatment handling of concentrated organic matter such as swine $wastewater.^{1)} The anaerobic digestion can reduce organic loading but also hydrolyze non-biodegradable organic $matter.^{2)}$ The feces from the scrapper-type barn are usually collected to make compost and the urine is discarded with swine-slurry wastewater by ocean-dumping or treated by biological methods. The lagoon, aerobic digestion, anaerobic digestion, SBR, $A^{2}/O$, and UCT have been applied for treating swine $wastewater.^{3)} In this study, as a result of the analysis of swine wastewater, the total and soluble chemical oxygen demand was 130g/L and 60g/L, respectively. And the volatile fatty acid as chemical oxygen demand equivalent was 45g/L, which was 75% of soluble chemical oxygen demand. Before everything else, ammonia nitrogen concentration was 6.5 g/L. From biochemical acidogenic potential test, it was concluded that the enhanced acidification process to manage swine waste should be operated in the ammonia nitrogen concentration of less than 1.2 g/L. In the result of seeding ratio experiments with artificial $wastewater^{4)}, the lag period of acidogens was taken the long time because of the inhibition by the $ammonia^{5)}$, however no difference of period by the seeding ratio was not shown. The Haldane-based biokinetics were also evaluated using a method of fourth order Runge-Kutta $approximation.^{6,7)}$ The nonlinear least squares (NLLS) method with a 95% confidence interval was also used. The ranges of maximum microbial growth rate, ${/mu_{max}}$, and half saturation coefficient, $K_{s}$, for acidogenesis of various seeding ratio with artificial wastewater were 6.1 ~ 12.6 $d^{-1}$ and 45,000 ~ 53,500 mg glucose/L, respectively. Also, the methanogenic microbial yield coefficient, Y, and microbial decay rate coefficient, $k_{d}$, and inhibition substrate concentration, $K_{si}$, for the reactors were determined to be 0.32 ~ 0.465 ${/mu}g$/mg glucose; 0.42 ~ 1.01 $d^{-1}$ and 51,500 ~ 55,600 mg glucose/L, respectively.