본 연구에서는 저온 소성 굴 패각의 재활용을 위한 기초적 연구로서 메조코즘 실험을 통해 저온 소성 굴 패각의 피복에 따른 연안 오염 퇴적물의 성상 변화를 조사하였다. 이를 위해 350 °C에서 소성시킨 굴 패각을 연안 오염 퇴적물에 피복하여 직상수와 간극수의 성상변화를 분석하는 메조코즘 실험을 수행하였다. 실험 결과, 굴 패각의 피복에 의해 수층과 퇴적층이 분리되었기 때문에 직상수의 산화 환원전위(ORP) 증가 및 DIN 중의 NH3-N의 비율의 감소가 실험구에서 관측되었다. 실험구의 DIP의 농도는 대조구와 비교하여 유의한 차이를 확인하기 어려웠다. 굴 패각의 피복에 의한 퇴적물의 총유기탄소(TOC)는 감소하였으며, 산휘발성황화물(AVS)은 저온 소성 굴 패각의 황화물 흡착 능력으로 인해 최대 50%까지 감소한 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과로부터 저온 소성 굴 패각은 연안 오염 퇴적물의 정화를 위해 이용될 수 있는 재료인 것으로 결론 지을 수 있다.

연안지역의 오염된 저서환경을 개선 및 관리하기 위한 피복재의 성능 평가를 위하여 Mesocosm 실험을 수행하였다. 석탄회 조립물을 연안 오염 퇴적물에 피복하고 1, 3, 6개월 후의 pH, ORP(Oxidation Reduction Potential), 인산염 및 황화수소 농도 변화를 조사하였다. 석탄회 조립물에 함유되어 있는 산화칼슘은 가수분해 과정에 의해 산성화 된 퇴적물을 중화시키는 것으로 조사되었다. 또한 석탄회 조립물에서 용출되는 칼슘 및 실리카 이온은 퇴적물 간극수 중의 인산염을 침전시켜 퇴적물 내의 인산염 농도를 84.31 % 감소시키는 것으로 조사되었다. 황화수소 농도는 1개월 만에 133.5 mg/L가 감소하였으며, 이는 황화수소가 석탄회 조립물 중의 산화망간과의 화학적 반응을 통해 침전되고, 퇴적물의 투수성 향상으로 퇴적물 내부의 혐기성이 약해졌기 때문으로 판단된다. 이상의 Mesocosm 실험 결과를 통해 석탄회 조립물을 오염된 퇴적물 상부에 피복하는 기술은 저서환경 개선에 효과적인 것으로 판단된다.

이 연구는 사구 고정 구조물의 종류에 따라서 모래 퇴적속도, 형태, 퇴적량을 분석하여 해안복원 기초자료로 제공하기 위하여 수행되었다. 연구 대상지는 경상북도 포항시 북구 해안림이 조성된 해변 지역을 선정하였다. 계단식 옹벽과 퇴사울타리 설치 후 3년간(2014-2016) 모래퇴적을 모니터링하여 비교 분석하였다. 각 구조물의 모래퇴적을 분석한 결과, 평균 모래퇴적 높이는 계단식 옹벽이 퇴사울타리 보다 약 1.3배 더 퇴적되었다. 구조물의 풍속저감 효과는 0.5m 높이에서 계단식 옹벽이 43.3%, 퇴사울타리 32.2%로 나타났다. 이 연구의 결과는 앞으로 해안사구 조성 및 해안림 기반 조성의 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

백악기 음성분지는 북동-남서 방향으로 발달한 공주 주향이동 단층대를 따라 생성된 인리형 분지이다. 분지 남서부의 구곡리 농다리-미르 숲에는 두꺼운 자색 이암 퇴적층이 분포하며, 역암, 역질 사암, 녹색 이암 등이 자색 이암층에 협재한다. 퇴적층은 7개의 퇴적상으로 구성된다: 층리를 보이는 역암(C2), 실트암 내 역암(CE), 실트암 내 층리를 보이는 역질 사암(PSE2), 자색 사질 실트암(Zp), 녹색 사질 실트암(Zg), 자색 이암(Mp), 녹색 이암(Mg). 퇴적환경은 분지 남서부에서 발달하였던 충적-호소 퇴적계에서 충적 평원이 우세한 환경으로 해석된다. 구곡리 퇴적계의 퇴적층을 1:5000 축척 지형도를 이용하여 조사하였고, 도로 지질도로 작성하였다. 본 연구는 이 숲의 새로운 노두에서 측정한 고수류 방향 자료와 퇴적층의 특징에 근거하여, 동북동과 북북동 방향으로 발달한 하천 퇴적계를 새로이 제안하였다. 또한 기존에 보고된 구곡리 퇴적계의 모델을 개선하였다.

이 연구는 거머리말 (Zostera marina)의 서식지와 비서식지에서 퇴적환경과 대형저서동물의 분포양상을 파악하는 것을 목적으로 조사를 수행하였다. 영흥도에 서식하는 거머리말은 1월과 4월 사이에 성장을 시작하며, 7월에 급성장을 보이고 11월부터 입과 마디 탈락이 시작되고 나서 겨울에는 성장을 멈추는 것으로 판단되었다. 퇴적환경은 서식지에서 Sand와 같은 조립질 퇴적물이 우세하고, Sand와 Mud가 혼합된 퇴적 양상이 강하게 나타났으며, 비서식지에서는 Slit와 같이 세립질 퇴적물이 우세하였으며, 계절적 변화는 뚜렷하지 않았다. 그 결과로 거머리말의 서식지가 비서식지와 상이한 입도조성 및 유기물함량을 보이며, 이에 따라 대형저서동물의 종조성에도 영향을 미친 것으로 판단되었다. 대형저서동물군집은 서식지에서 비서식지에 비하여 높은 출현종수와 서식밀도를 가지는 것으로 나타났으며, 이 종조성에 기초한 생태학적제 지수의 평가결과, 군집의 안정성을 나타내는 지수들이 서식지에서 높은 수치를 보였다. 특히 종풍부도지수 (J)의 경우는 2배 정도의 차이를 보일 정도로 큰 차이를 나타내며, 군집의 안정성에서 거머리말 서식지가 더욱 높은 것으로 파악되었다. 집괴분석 (Cluster analysis)을 수행한 결과 Similarity 50 에서 2개의 정점군으로 구분할 수 있었으며, 2개의 정점군은 거머리말의 서식지와 비서식지로 구분되어 나타났다.

백두산 분화의 전조현상 및 일본 화산의 지속적인 활동으로 인하여 화산재 확산으로 인하여 발생할 수 있는 재난에 대한 위협이 지속적으로 제기되고 있다. 이에 대한 대응을 위하여 국내에서도 화산재해대응시스템을 개발하여 활용하고 있는 실정이며 이에 대응하기 위한 연구의 일환으로 화산재 확산에 대한 확률적 공간 분포 분석이 연구된 바가 있다. 본 논문의 part1이라 할 수 있는 ‘백두산과 아소산 화산재 대기 확산의 확률적 공간 분포 분석’에서는 백두산과 아소산 두 개의 화산에 대하여 FALL3D 수치해석을 수행 하고 그 결과를 이용하여 대기 중 화산재 농도 및 퇴적 두께에 대한 분석을 수행한 바 있다. 본 논문에서는 백두산과 아소산 외에도 국내에 영향을 미칠 수 있는 총 5개의 화산에 대하여 해석기간 및 분석 범위를 확장하여 추가 연구를 진행하였다.

이 논문은 상류로부터 유입되는 토석을 도시생활권의 목표공간까지 유도하기 위한 유도둑의 도류 각 변화에 따른 토석류 퇴적형태 및 최대 충격파고의 변화를 파악할 목적으로 실시한 실내 모형실험 결과를 정리한 것이다. 실험결과, 유도둑이 상류에서 발생한 토석류를 목표로 하는 방향으로 유도하는 데 매우 효과적인 것으로 파악되었다. 또한 유도둑의 도류각이 30° 이상일 경우 토석류의 유심이 유도둑과 충돌하여 에너지가 손실됨으로써 토석의 퇴적이 발생하였다. 특히, 유도둑의 도류각이 0° 에서 30°까지 증가할수록 퇴적토석의 폭이 점차 좁아지고 두꺼워지는 것으로 나타났으나, 유도둑의 도류각이 45°인 경우에는 지나친 통수단면의 감소를 초래하여 상류구간에서 토석퇴적의 집중도가 높아 토석류가 유도둑을 월류하여 범람할 가능성이 높은 것으로 판단되었다. 한편, 유도둑의 도류각이 30° 이하일 경우 토석류의 최대 충격파고는 유심선과 유도둑이 만나는 지점에서 형성되고, 이 지점을 기준으로 실험 중에 상류구간에서 최대의 토석퇴적이 형성되며, 실험 종료 후 하류구간에서 토석 퇴적의 피크가 낮게 형성되었다. 다만, 유도둑의 도류각이 45°인 경우에는 최대 충격파고가 실험 중 최대 토석퇴적이 발생한 지점에서 매우 높게 형성되는 것으로 나타나 토석이 집중적으로 퇴적되어 후속류 등에 의한 토석의 유도에 효과적이지 못할 것으로 판단된다. 비록 이번 연구를 통하여 유도 둑이 토석류 처리에 유효하다는 점은 확인되었지만, 토석류의 충격파고에 따른 유도둑의 적정 유효고 설정에 관한 수리학적 연구가 추후 필요하며, 나아가 이러한 설계기준을 근거로 현지적용에 대한 시공기준을 정립하여야 할 것이다.

입자기반 전산유체역학 기법은 유체역학에서의 라그란지안 접근법에 기반을 두고 있다. 입자기반 방식은 입자 각각이 물리량을 가지고 움직이며 이러한 입자의 움직임을 추적하는 방식으로 유체의 거동을 구현할 수 있다. 이러한 방식은 격렬한 움직임에 의한 자유표면 혹은 경계면의 운동 재현에 우수성이 있으나 연속체역학을 위반할 수 있다는 문제점 역시 포함하고 있다. 이를 반대로 말하자면 특별한 조치를 취하지 않는 경우에는 연속체가 아닌 물질에 대한 구현이 매우 쉽게 가능하다는 것이기도 하다. 이에 따라, 기존의 유체에서 사용되는 입자기반 전산해석방식을 지배방정식 단계에서부터 고체입자형으로 변형이 가능하다는 것을 알 수있다. 본 연구에서는 입자기반 전산해석방식을 고체입자에 알맞은 형태로 변환하였다. 변환을 위해 유체에서 사용되는 점성항을 제거하고 대신 마찰항을 추가하였다. 본 연구에서 개발된 고체입자형 전산해석 프로그램을 이용하여 고체입자의 붕괴를 구현하였으며 이를 유체입자 붕괴와의 비교를 통해 입증하였다. 또한 유체입자가 가질 수 없는 고체입자만의 특성인 안식각을 구현하여 고체입자를 위한 입자기반 전산해석 프로그램을 완성하였다.

자란만 퇴적물 중 유기물과 중금속의 농도분포와 오염현황을 파악하기 위하여 2014년 11월 15개 정점에서 표층 퇴적물을 채취하여 입도, 총유기탄소(TOC), 총질소(TN) 및 중금속(As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Zn)을 분석하였다. 평균입도(Mz)는 8.6-9.8Ø(9.3±0.3Ø) 사이였으며, 니(Mud)와 점토(Clay)의 세립한 퇴적물로 구성되어 있었다. TOC와 TN은 각각 1.51-2.39%(1.74±0.22%), 0.20-0.33%(0.23±0.03%)의 범위로 전반적으로 공간적인 농도차이를 보이지 않았다. 모든 퇴적물에서 C/N 비 값은 5-10 사이를 보여 자란만 표층 퇴적물 중 유기물은 주로 해역 내에서 발생한 해양기원성 유기물인 것으로 파악되었다. 중금속 중 Cr, Fe, Mn은 만의 입구 쪽에서 높고 그 외 중금속(As, Cd, Cu, Hg, Pb, Zn)은 자란만의 안쪽에서 높은 농도를 보였다. 한편, 퇴적물 기준(SQGs), 농축계수(EF), 농집지수(Igeo), 오염부하량지수(PLI), 생태계위해도지수(ERI) 등 다양한 평가기법을 이용하여 자란만 표층 퇴적물의 중금속에 대한 오염정도를 살펴본 결과, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn은 오염되지 않은 상태이거나 일부해역에서 오염된 상태를 보였지만 As는 전 해역에서 높은 오염도를 보였다. 또한, 분석된 모든 중금속 농도를 고려한 전체적인 오염도를 살펴본 결과, 모든 해역에서 중금속에 대하여 오염되었고 특히, 일부 해역에서는 저서생물에 위해성을 줄 수 있는 상태인 것으로 파악되었다. 따라서, 자란만 내 양식 수산물의 안전성 확보와 지속적인 어장 생산성 유지를 위해서 자란만 퇴적물 내 유기물과 중금속의 오염원에 대한 체계적인 관리가 필요하다.

수층으로 용출되는 질소(N)와 인(P)의 영양염 플럭스는 1차 생산성에 대한 총 영양요구량의 상당 부분을 지원할 수 있기 때문 에 퇴적물-해수 환경의 상호작용을 파악하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 곰소만·근소만의 환경 일반항목들과 퇴적물-해수 경계면에서 저서 영양염 용출 플럭스를 분석 및 추정하였다. 또한 이전에 보고된 영양염 플럭스의 데이터를 비교하여 지역적인 차이를 확인하고자 하였다. 그 결과 근소만 법산에서 봄철 영양염 용출 플럭스가 DIN 6.14 mmol m-2 d-1, DIP 0.32 mmol m-2 d-1로 조사정점 중 가장 높게 나타났 다. 퇴적물 COD의 경우 법산의 사계절 값이 4.0~10.8 mg/g·dry로 나타나 유기물 오염에 의한 환경 악화가 진행되고 있었다. 앞으로 갯벌어 장 관리에 대한 방안이 마련되지 않는다면 양식생물의 생산량 감소의 문제가 발생될 것이다. 따라서 생물자원의 지속적인 이용을 위해 갯벌 환경의 장기적인 모니터링이 선행되어야 할 것으로 판단된다.