• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.7-7
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• 2023

현재 다양한 4차산업의 주요기술로는 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능, 블록체인, 혼합현실(MR), 드론 등이 대표적인 기술들이다. 특히 최근에 세계적인 기술적 트랜드로 자리 잡고 있는 "디지털 트윈(digital twin)은 물리적인 사물과 컴퓨터에 동일하게 표현되는 가상 모델의 개념으로서. 실제 물리적인 자산 대신 소프트웨어로 가상화한 자산의 Digital twin을 만들어 모의실험함으로써 실제 농작업의 특성(현재 상태, 농업생산성, 농작업 시나리오, 등)에 대한 정확한 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 노지노업 주산지에 대한 디지털 트윈 데이터를 구축하고 스마트팜 단지를 설계 및 구축하여, 통합관제시스템 운영을 통해 자동 물관리, 원격생육예찰, 드론방제, 병충해 예찰작업 등으로 농작업을 효율화하고자 한다. 또한, 빅데이터 분석을 통한 적정량의 비료·농약사용으로 환경적 부하를 최소화하여, 노동력절감, 농작물 생산성을 향상할 수 있는 디지털 환경제어농업을 국내에 보급하고자 한다. 이러한 노지농업 기술은 디지털 농작업 및 재배관리 등 으로 노동력이 절감되고, 기후변화에 대비한 물이용 최적화와 토양오염예방 효과를 기대할 수 있으며, 전국 재배환경 디지털 데이터 확보를 통한 노지작물의 정량적인 생육관리가 가능하게 된다. 또한 농업생산성 향상을 통한 탄소중립 RED++ 활동을 직접적으로 실천을 할 수 있는 방안이다. 취득된 고정밀·고화질 영상기반 농작물 생육데이터취득을 통한 생육현황 분석과 예측은 디지털 영농작업관리에 매우 효과적이다. 실제 국립식량과학원 남부작물부에서는 지중점적, 땅속배수 등 다양한 종류의 노지스마트팜 연구개발을 진행하였다. 특히, 올해부터는 전국농업기술원 단지를 대상으로 노지스마트팜 시설 구축 및 기술 보급을 통한 사업화를 본격적으로 진행하고 있다. 본 연구에서는 디지털 트윈 기술과 노지스마트팜 기술을 융합한 농업분야 구축사례와 향후 활용방안에 대하여 서술하고자 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권1호
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• pp.20-28
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• 2014

대구지역의 13개 대기오염측정소 중 PM-10과 PM-2.5를 동시에 측정하는 3개 측정소 즉, 공업지역에 위치한 이현동, 주거지역에 위치한 만촌동, 도로변에 위치한 평리동 측정소를 대상으로 최근 2년간(2011~2012)의 자료를 이용하여 PM-10과 PM-2.5의 농도분포 특성을 연구하였다. PM-10 농도는 이현동($52.5{\mu}g/m^3$)과 평리동($60.9{\mu}g/m^3$) 모두 연평균 기준치인 $50{\mu}g/m^3$을 초과하였고, 만촌동($44.9{\mu}g/m^3$)은 기준치를 만족하였다. PM-2.5 농도는 세 지점 모두 미국의 EPA 연간기준치($15{\mu}g/m^3$)를 초과하였으며, 우리나라에서 2015년부터 시행되는 PM-2.5의 연평균기준치($25{\mu}g/m^3$)도 초과하는 수준이었다. 계절별 변화를 보면, PM-10은 봄철 > 겨울철 > 가을철 > 여름철 순이었고, PM-2.5는 겨울철 > 봄철 > 가을철 > 여름철 순으로 나타나는 특성을 보였다. 월변화 특성을 보면, PM-10과 PM-2.5 모두 겨울철인 2월에 가장 높고 여름철인 9월경에 가장 낮은 농도를 보였다. 일변화 특성을 보면, PM-10과 PM-2.5 모두 오전 7시부터 증가하여 10시~11시경에 최고 농도를 기록하고 오후 6시까지 하강하여 저녁과 새벽까지 일정한 농도를 나타내는 경향을 보였다. 또한, 주중의 미세먼지 농도는 주말보다 높은 농도를 보였으며, 그 변동 폭은 공업지역이 주거지역보다 크게 나타났다. PM-2.5/PM-10 비는 여름철이 높고 봄철이 가장 낮게 나타났고, 황사발생시 PM-2.5/PM-10 비는 비황사시 0.54~0.64에 비해 0.32~0.42로 매우 낮은 특성을 보였다. 본 자료는 대구지역의 미세먼지(PM-10, PM-2.5)의 현황과 특성에 대한 연구로써 향후 미세먼지의 연구 및 대기오염 관리에 유용하게 사용될 것으로 사료된다.

• 한국환경농학회지
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• 제14권1호
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• pp.97-108
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• 1995

일본 오끼나와현 궁고도(宮古島)의 지하수에 대해서 질산태질소($NO_3-N$) 농도의 현상을 지역별로 조사하고, 질소안정동위체 자연존재비(${\delta}^{15}N$)의 측정을 병용하여 그 오염원을 추정하였다. 궁고도(宮古島)의 지형, 농업형태, 취락의 존재 등 몇종의 요인을 고려하여, 대표적인 10지점을 선정한후, 매월 1회 지하수를 채취하여, 양이온, 음이온 농도를 측정한 후, 정밀동위체비질량분석계(Finnigan MAT 252)를 이용하여 $NO_3-N$의 ${\delta}^{15}N$ 치(値)를 측정하였다. 질산태질소($NO_3-N$) 농도는 측정 기간 중 평균 $1.4{\sim}11.5mgL^{-1}$의 범위였으며, 월간변동이 큰 것과 적은 것이 있었다. ${\delta}^{15}N$치(値)는 측정기간 중의 평균 +4.3${\sim}$+9.7$%_o$의 범위에 있었으며, 비교적 변동이 적었다. $NO_3-N$ 농도와 ${\delta}^{15}N$치(値)의 분포로부터, 조사 지하수는 Tuga-ga를 포함시켜 4군(群)으로 분류되었다. 각 $NO_3-N$의 기원을 추정하여, 퇴구비 등 축산 폐기물, 분뇨(糞尿) 등 생활하수(生活下水), 화학비료, 토양유기물 등으로부터 유래하는 $NO_3-N$의 복합적 기여에 대하여 고찰하였다. 또한 이 지역에서 사용되어지고 있는 화학비료 중의 질소의 ${\delta}^{15}N$치(値)는 -3.9${\sim}$-1.4$%_o$의 치를 나타냈기 때문에 시비된 비료의 질산화 과정에 있어서 일부가 암모니아로서 휘산되는 것으로 추정되며, 그 결과 지하수 중의 ${\delta}^{15}N$치(値)가 증가되는 것으로 추정하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제14권3호
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• pp.263-271
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• 1995

중금속에 의한 토양오염을 화학적으로 평가하기 위한 일환으로 토양을 중금속으로 오염시킨 후 토양용액을 추출하여 pH, 이온강도, 이온농도, 화합물형태 변화를 분석했다. 토양이 Cu와 Cd에 의해 오염될수록 토양용액의 이온강도는 증가했다. 이런 변화는 Cd보다 Cu에 의해 더 컸다. 토양용액 중의 Cu와 Cd의 농도는 가한 양(量)에 비해 소량으로 존재했으나 처리량에 비례하여 금속의 농도는 증가했다. 토양용액 중의 Cd의 농도는 Cu보다 훨씬 높았다. 토양용액 중의 Ca, Mg, K의 농도는 중금속에 의해 증가되었으나 주로 free ion상태로 존재했으며 화합물형태는 Cu나 Cd의 처리에 의해 변화되지 않았다. 토양용액 중 중금속이온의 화합물의 변화 경향은 Cu와 Cd이 달랐다. Cu의 경우 토성과 pH에 의해 영향을 받았는데 pH가 낮은 SiCL 및 SL 토양에서는 free $Cu^{2+}$가 95 molar % 이상으로 주된 화합물형태이었고 pH가 높은 LS토양의 경우 free $Cu^{2+}$과 Cu-hydroxide이 주된 화합물형태로 Cu처리량에 따라 이들 화학종의 molar %는 변화되었다. Cd의 경우 free $Cd^{2+}$과 Cd-chloride 화합물이 주된 화합물형태이었고 Cd처리량이 증가함에 따라 $Cd^{2+}$는 감소한 반면 Cd-chloride 화합물 형성은 증가했다. 중금속에 의한 토양용액의 pH감소, 중금속의 흡착에 따른 양이온의 일시적인 증가, 중금속의 화합물 변화들은 식물영양적 측면에서 볼 때 식물에 불리한 변화로 간주되며, 중금속의 생물유효성과 독성을 평가하는 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Journal of Yeungnam Medical Science
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• 제10권1호
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• pp.103-113
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• 1993

1992년 3월 한 달 동안 대구시와 경상북도 경주군 감포읍에 위치한 국민학교 각 1개교 1, 2, 3학년 학생 268명(남자 : 136명, 여자 : 132명)을 대상으로 거주지역 및 그 외 관련 인자에 따른 두발중 연농도를 조사하였다. 국민학생들의 성, 연령, 부모의 직업과 흡연력, 두발 세척제의 종류, 손톱을 깨무는 버릇 및 의복과 손의 청결 상태를 조사하였고, 두발중 연농도를 flameless furnace atomizer가 부착된 atomic absorption spectrophotometer를 이용하여 측정하였다. 대구지역 거주학생의 평균 두발중 연농도는 $8.7{\pm}2.9{\mu}g/g$으로 감포지역의 $7.7{\pm}2.2{\mu}g/g$에 비해 유의하게 높았다(p<0.01). 대구지역에서는 72.8%, 감포지역에서는 80.1%의 학생들이 두발중 연농도 $5.1-10.0{\mu}g/g$에 분포하였고, $15.1{\mu}g/g$이상에서는 대구지역은 7명, 감포지역은 1명이었다. 두발중 연농도에 영향을 미치는 인자들 중 손의 청결상태(청결 : $7.4{\pm}2.7{\mu}g/g$, 불결 : $9.3{\pm}2.6{\mu}g/g$)에 따른 두발중 연농도의 차이는 유의하였으며(p<0.05), 성, 부모의 직업 및 흡연력, 세척제의 종류 및 손톱을 무는 버릇에 따른 두발중 연농도의 차이는 유의하지 않았다. 거주지역 및 관련인자들을 포함한 다중회귀분석에서 거주지역(회귀계수 : 1.152)과 연령(회귀계수 : -0.511)이 유의한 변수로 나타났으며 다른 변수들은 유의하지 않았다. 본 연구를 통하여 두발중 연농도의 측정이 연중독을 예방하기 위한 선별검사의 수단으로 그리고 연의 오염이 심한 지역에서의 오염 감시수단으로 이용 가능성이 있다고 본다. 그러나 혈중 연농도와 대기 및 토양 등 주변환경의 연농도의 측정을 포함한 정밀한 역학적 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권6호
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• pp.630-646
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• 2020

농촌지역에서는 농업활동의 영향에 의한 질산성질소 오염이 천부지하수를 생활용수나 먹는물로 사용하는데 큰 장애요인이 되고 있다. 본 연구에서는 충남 예산군 효교리 농업지역의 천부지하수의 수질특성을 토지용도 및 토양층의 화학성분과 연계하여 고찰하였다. 지하수의 NO3-N 평균 농도는 생활용수와 농업용수 수질 기준을 초과하며, 이는 비료, 축산폐수, 생활하수 등의 인위적인 오염원으로부터 유래하는 것으로 판단된다. 연구지역 지하수 수질형은 주로 Ca(Na)-Cl형에 속하는 것으로 나타나며, 일반적인 천부지하수의 수질형인 Ca-HCO3형과는 다르다. 논 및 기타(상류, 목장, 주거)지역과 밭 지역으로 구분하여 지하수의 NO3-N 농도를 비교한 결과, 밭 지역의 NO3-N의 평균 농도는 22.8 mg L-1 이고, 논 및 기타 지역의 NO3-N 평균 농도는 7.7 mg L-1로서 밭 지역의 NO3-N의 평균 농도가 높게 나타난다. 이는 논지역이 낮은 투수성을 가지고, 밭지역은 높은 투수성을 가지기 때문이다. Mann-Kendall 검정과 Sen 검정에 의한 경향성 분석에 의하면, NO3-N 농도는 매년 0.011 mg/L 정도로 매우 약한 감소 추세를 보여주고 있으며, 이는 현재 지하수내 NO3-N 농도가 거의 평형상태에 있음을 지시한다. 한편 SO42- 농도는 매년 -15.48% 씩 감소하며, HCO3- 농도는 매년 -13.75% 씩 감소하는 것으로 나타났다. 입도분석에 의한 수리전도도는 지표하 5m까지의 심도에서 평균 1.86×10-5 cm s-1을 보이며, 모래층에서는 1.03×10-4 cm s-1을 그리고 실트층에서는 2.50×10-8 cm s-1을 보인다.

• 대기
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• 제32권1호
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• pp.61-70
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• 2022

장마철 첫 강수의 경제적 가치를 추산하기 위해 수자원 확보, 대기질 개선, 산불 예방 효과, 가뭄 경감효과의 네 항목에 대해서 그 가치를 추산하여 합하였다. 본 연구는 장마의 시작에 동반된 강수에 의한 경제적 가치를 추산하는 첫 논문에 해당한다. 선택된 세 경우에 대해 다음의 결과를 얻었다. 1) 최근 우리나라 장마 기간에 해당하는 세 가지 사례(2015년, 2019년, 2020년)를 위주로 장마철 첫 강수의 경제적 가치를 평가한 결과, 강수의 세정효과에 따른 대기실 개선 효과(전체의 70~90%를 차지)가 가장 높았으며, 수자원 확보, 가뭄 경감, 산불 예방 순으로 경제적 효과를 불 수 있다. 2) 장마철 첫 강수의 경제적 가치는 500억~1,500억 정도로 추정된다. 3) 한편 물가상승률(국가지표체계; https://www.index.go.kr/unify/idx-info.do?idxCd=4226)을 고려하였을 때의 경제적 가치는 2019년 및 2020년은 2015년 대비 4.9%와 5.4%의 물가상승률이 있기 때문에 그 때의 548~998억원은 574~1,052억 정도로 추산된다. 본 연구는 장마철 첫 강수에 대한 경제적 가치를 특정한 연도(2015년, 2019년, 2020년)의 특정한 항목(수자원 확보, 대기질 개선, 산불 예방 효과, 가뭄 경감 효과)에 대해 한정적으로 평가하였다. 앞으로 30년 이상의 과거 자료에 이러한 방법을 적용하여 안정적인 통계를 생산할 필요가 있다. 물론 매해 장마 시작의 모습은 달라서 장마 첫 강수를 정의하기에 쉽지 않을 수도 있을 것이다. 가령 정체전선이나 이동성 저기압에 의해 특징 지역만 아주 짧은 시간에 첫 강수가 내리는 경우라든지 또는 이와 반대로 장마의 시작 후에 장기간 동안 계속하여 한반도에 강수를 내리는 경우 등 다양한 모습이 있기에 이에 대한 각각의 상황을 잘 파악하여야 한다. 또한 본 연구에서 사용한 네 가지 경제적 측면 외에 다양한 부분에서 경제적 효과를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 강수로 인한 댐 유역에서의 물 유입을 통해 수질 개선 효과를 가져올 수 있고 도시의 열섬 효과와 열대야를 약화시키는 냉방효과를 들 수 있다. 더 나아가 장마철 강수로 인한 기업의 마케팅 전략에도 활용될 수 있다. 가령, 장마 기간과 강도를 미리 예측하여 신발, 비옷 등의 판매 및 재고 전략을 통해 기업의 매출을 높일 수 있다. 따라서 다양한 방면에서의 경제적 가치를 모두 고려한다면 본 연구에서에서 측정한 가치보다 훨씬 더 높게 평가될 것으로 사료된다. 좀더 포괄적인 범위에서의 경제적 가치를 산출하기 위해서 경제, 수자원, 환경, 농업, 생활적인 측면 등을 포함한 다양한 측면에서의 평가가 필요할 것이다.

• 환경생물
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• 제29권3호
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• pp.162-170
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• 2011

본 연구는 해역의 수질오염 특성을 알아보기 위해서 2010년 2, 5, 8, 11월에 광양만 20개 정점과 진해만 23개 정점에서 COD (화학적산소요구량, Chemical Oxygen Demand), Chlorophyll a, 대장균 Escherichia coli를 조사하였다. 또한, 광양만과 진해만의 지형학적특성을 고려하여 각각 3개 구역, 4개 구역으로 나누어 평가하였다. 광양만의 COD농도는 춘계 (평균: 4.3 mg $L^{-1)$)에 가장 높았고, 구역 I (반폐쇄성 해역; 정점 1~9)에서 평균 5.64 mg $L^{-1)$으로 가장 높았다. Chl. a농도는 하계 (평균: 14.0 ${\mu}g\;L^{-1)$)에 현저히 높았고, 구역 I에서 최고치 25 ${\mu}g\;L^{-1)$를 보였다. E. coli군수는 하계에 높게 나타났고, 섬진강에 가장 가까운 정점 10에서 최고치 2,094 cfu $L^{-1)$를 기록하였다. 반면, 외측정점 (정점 15~20)으로 향할수록 그들의 개체수는 현저하게 줄어드는 양상을 보였다. Chl. a는 섬진강의 영향을 받는 광양만의 산업단지와 대도시가 인접하고, 수계의 혼합이 적은 지역에서 가장 높았다. 진해만에서는 구역 I (마산만과 행암만의 부영양화된 수역)에서 다른 구역에 비해 집중되어 E. coli군수를 보였다. 구역 I에 속하는 정점 중 육상에 가장 가까운 정점 1, 4, 5에서 다른 정점에 비해 많은 E. coli군수를 나타내었으며, 특히 동계에 정점 4에서 최고치 (5,250 cfu $L^{-1)$)를 보였다. 그 외 춘계와 동계에 구역 IV에서 각각 평균 336 cfu $L^{-1)$, 383 cfu $L^{-1)$로 비교적 많은 E. coli군수가 관찰되었다. 광양만의 COD와 Chl. a와의 상관성이 관찰되지 않았으나, 진해만에서는 유의한 상관관계를 보였다 (r=0.49, p<0.001). 결론적으로, 본 연구에서 얻은 결과는 해역의 지형학적특성에 따른 수질오염을 가늠할 수 있는 기초적인 자료로 활용가능하다고 판단된다.

• 환경생물
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• 제32권2호
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• pp.138-152
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• 2014

본 연구에서는 해사채취가 이루어지지 않았던 해역에서 해사채취에 따른 저서생태계 변화를 모니터링하였다. 인위적인 교란지역, 자연지역 등의 실험 지역을 선정하여 생태계에서의 중형저서동물이 해사채취로 인한 영향을 알아보았다. 연구는 강화도 남쪽에 위치한 장봉도 인근의 수심 20 m 내외의 주문지적에서 실시되었다. 조사지역에서의 해사채취는 2006년 10월 21일부터 2006년 12월 10일까지 $38,000m^3$의 해사를 고정식 방법으로 진행되었다. 조사 지역에서의 시료 채집은 해사채취를 이전에 조사를 실시하고, 시범채취가 시작된 이후 2~7차 조사를 실시하였다. 본 연구에서 중형저서동물은 해사채취로 인한 퇴적상의 변화로 서식밀도와 생체량이 해사채취 기간 동안 크게 감소하는 것을 알 수 있었다. 하지만 해사채취가 종료된 후에는 전체 서식밀도와 생체량 값이 채취 이전의 상태와 비슷한 값으로 다시 나타나는 것을 알 수 있었다. 중형저서동물의 군집 변화를 보면, 해사채취 지역인 정점 M에서는 2006년 10월, 11월, 2007년 1월에 각 160.8, 102.3, 67.4 inds. $10cm^{-2}$로 감소하는 경향을 보였으며, 2007년 8월, 11월, 12월에도 286.4, 231.7, 51.4 inds. $10cm^{-2}$로 동계로 가면서 감소하는 경향을 보였다. 조사 지역을 두 지역 (영향지역, 비영향지역)으로 구분을 하여 분석한 결과, 해사채취가 진행되고 있는 시기에 영향지역의 퇴적물이 해사채취로 인해 평균입도가 세립화되어졌다. 이 시기에 전체 중형저서동물의 서식밀도는 영향지역에서 2개월 전보다 급감하여 132.3 inds. $10cm^{-2}$ 값이 나타났고, 비영향지역에서는 281.5 inds. $10cm^{-2}$로 이전 조사보다 증가하였다. 이 후 2006년 11월부터는 두 지역의 퇴적물 평균 입도 차이가 $0.50{\Phi}$ 이내로 감소하고, 2007년 11월, 12월에서는 거의 차이가 없는 것으로 나타났다. 전체 중형저서동물의 서식밀도에서도 두 지역의 평균 입도 차이가 감소하는 2006년 11월부터는 큰 차이가 나타나지 않고, 그 이후의 서식밀도 역시 큰 차이는 나타나지 않았다. 하지만 CLUSTER analysis와 SIMPROF test 결과, 채취 지역과 인근 주변의 정점들과의 유의한 차이를 보이지는 않았다. 본 연구에서는 해사채취량이 지속적으로 많이 이뤄지지 않고 강한 조류의 영향으로 해사채취 웅덩이가 빠르게 메워졌고, 또한 강한 조류로 인하여 주변 생물의 가입이 빠르게 나타나 해사채취 영향이 크게 나타나지 않은 것으로 사료된다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.341-349
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• 2021

연소시설에서는 화석연료에 포함된 질소와 황이 산소와 반응하여 대기 오염물질인 질소산화물(NO_X)과 황산화물(SO_X)을 발생시킨다. 인체에 유해하고 환경 오염을 야기하는 NO_X, SO_X를 저감하기 위해 전세계적으로 환경규제를 시행 중이며, 규제를 충족하기 위해 다양한 기술들을 적용하고 있다. 상용화된 NO_X 및 SO_X 저감방식들로 SCR (selective catalytic reduction), SNCR (selective non-catalytic reduction), WFGD (wet flue gas desulfurization) 등이 있으나 이 방식들의 단점들 때문에 NO_X, SO_X를 동시제거하는 연구가 근래 많이 수행되고 있다. 그러나 NO_X, SO_X 동시 제거 방식에서도 산화제 및 흡수제로 인한 폐수 발생에 대한 문제점, 특정 산화제를 활성화 하기 위한 촉매 및 전기분해 사용에 따른 비용 발생, 마지막으로 기체 산화제들 자체 유해성의 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 NO_X, SO_X 동시처리 방식의 단점들을 보완하고자 고압분산기에서 생성된 마이크로버블과 환원제를 이용하여 비용절감 및 폐수처리 시 환경부하저감 가능성을 확인해 하고자 하였다. 분산기가 마이크로버블을 생성하는 것을 이미지 프로세싱과 ESR (electron spin resonance) 분석을 통해 확인하였으며, 마이크로버블만을 이용하여 온도에 따른 NO_X, SO_X 제거율 성능 테스트도 진행하였다. 뿐만 아니라 폐수를 저감하기 위해 환원제와 마이크로버블을 이용하여 습식으로 NO_X 제거율 약 75%, SO_X 제거율 99%를 달성하였다. 본 마이크로버블 시스템에 산화제를 함께 투여할 경우 NO_X, SO_X제거율 모두 99%이상을 달성 하였다. 이러한 연구 결과를 토대로 습식산화제거방식을 적용하는 시설의 단점이었던 비용 및 환경 문제를 해결함에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다.