Marine ecosystems are frequently exposed to a variety of chronic and acute pollutants derived from anthropogenic production and consumption activities. Mussels are sessile (can provide location-specific information), medium-sized (have enough tissue matrix for chemical analysis) filter-feeders (show accumulation of pollutant chemicals from seawater). These biological and ecological characteristics make mussels virtually ideal for pollution monitoring. In this study, Korean mussels (Mytilus coruscus) were collected from nine different sites situated along the coasts of the western sea to the eastern sea of Korea in 2017. Total mercury concentration was highest (mean ± standard error, 92.7 ± 3.5 ng/g dry) on Baengnyeongdo Island in the western sea, and the sites in the southern sea showed the lowest mean concentrations (42.3 - 44.5 ng/g dry). These results were discussed in terms of possible pollution sources.

Sea gulls are high trophic level consumers in the coastal environment, and thus, which have been widely used to monitor contamination biomagnified through a food web. However, such monitoring studies using sea gulls have been rare in the Korean literature. The National Environmental Specimen Bank chose eggs of a black-tailed gulls (Larus crassirostris) to serve as an environmental specimen for the long-term monitoring of the coastal ecosystem affected by terrestrial pollutants. Black-tailed gull eggs were collected from Baengnyeongdo, Hongdo and Uleungdo, and their DDTs and total mercury content were determined. The highest concentration of ΣDDTs was 231.6±106.1 μg/kg wet in Baengnyeongdo, followed by 230.0±123.8 μg/kg wet in Ulleungdo, and 117.7±18.3 μg/kg wet in Hongdo. In addition, total mercury was detected at 414.5±97.6 μg/kg wet in Ulleungdo, 363.9±123.6 μg/kg wet in Hongdo, and 237.5±42.3 μg/kg wet in Baengnyeongdo. Relatively high concentrations of the target pollutants were recorded in specimens from Ulleungdo. Additional comprehensive and prolonged studies are required to elucidate spatial and temporal patterns of contamination in black-tailed gull eggs with regard to monitoring contaminant trends in eggs and prey.

현대 사회에서의 항만공간은 과거와는 달리 단순히 항구로써의 기능만을 위한 공간이 아닌 주거, 레저, 관광 등 다양한 기능이 복합화 되고 있다. 그에 따라 더욱 많은 사람들이 밀집하는 공간으로 변모해 가고 있다. 반면 항만 공간은 지형적, 환경적 특성 상 재해에 취약한 공간이기도 하다. 하지만 아직까지 국내에서는 방재·도시계획이 명확히 자리 잡고 있는 실정이 아니다. 따라서 항만공간의 특성을 감안한 방재·도시계획을 강화하고, 이를 통해 안전성을 확보할 필요가 있다.

A model coupling a meteorological predictive model and a vegetation photosynthesis and respiration model was used to simulate CO2 concentrations over coastal basin areas, and modeling results were estimated with aircraft observations during a massive sampling campaign. Along with the flight tracks, the model captured the meteorological variables of potential temperature and wind speed with mean bias results of 0.8℃, and 0.2 m/s, respectively. These results were statistically robust, which allowed for further estimation of the model’s performance for CO2 simulations. Two high-resolution emission data sets were adopted to determine CO2 concentrations, and the results show that the model underestimated by 1.8 ppm and 0.9 ppm at higher altitude over the study areas during daytime and nighttime, respectively, on average. Overall, it was concluded that the model’s CO2 performance was fairly good at higher altitude over the study areas during the study period.

The Weather Research and Forecasting (WRF) model and Vegetation Photosynthesis and Respiration Model (VPRM) were coupled to simulate atmospheric CO2 concentrations. The performance of the WRF-VPRM to simulate regional scale CO2 concentration was estimated over coastal basin areas. Either Hestia 2011(HST) or Vulcan 2002(VUL) anthropogenic CO2 emission data were used in two numerical experiments for the study regions. Simulated meteorological variables were validated with ground and background CO2 measurement data, and the results show that the model captured temporal variations of CO2 concentration on a daily basis. CO2 directional analysis revealed that the dominant CO2 emission sources are located S and SW. The simulated Net Ecosystem Exchange (NEE) agreed relatively well with measured CO2 fluxes at each vegetation class site, showing approximately 40% at max improvement at shrub areas.

대한민국 서해안의 4개 갯벌에 대한 변화 탐지를 위해 다중분광 고해상도 다목적 위성인 KOMPSAT 시리즈 영상 자료를 분석하였다. 무감독 분 류법을 이용하여 고해상도 위성 이미지에서 생성된 토지이용 및 토피피복 지도의 활용성과 연안 습지 변화의 경향을 결정할 때 시간 궤적 분석과 통합된 변화 탐지 방법론을 평가했다. 자연 현상과 인위적 활동에 대한 토지이용 및 토지피복 변화 분석을 통해 갯벌면적을 추출하고, 양질의 주제 지도를 제공하기 위한 고해상도 KOMPSAT 데이터의 실질적인 적용 가능성을 확인하였다. 경기도와 전라북도의 갯벌 지역은 조석 차에 영향으로 면적 변화가 나타난 것으로 추정되었으며, 새만금 지역의 갯벌지역은 대규모 매립 및 도시화로 인한 인위적 활동에 따른 것으로 나타났다. 또한 전 라남도 증도 갯벌지역의 경우 연안습지보호지역으로 지정되어 연안 갯벌 보전에 대한 사회적, 환경적 정책의 효과를 확인하였다. 따라서 고해상도 KOMPSAT를 이용한 습지변화 모니터링은 연안환경 관리 및 정책결정을 위해서 유용할 것으로 기대된다.

연안오염퇴적물에 함유된 유기물질과 PAHs의 현장정화를 위한 생물활성촉진제의 효능을 파일럿 규모의 현장실험을 통하여 1년간 평가하였다. 실험 해역의 수온은 계절적인 요인으로 인해 16.5°C에서 21°C까지 변화가 있었으나, 파일럿 반응조의 오염퇴적물의 pH는 8.4-8.5로 서 비교적 일정하였다. 파일럿 실험종료 후 바탕시험구와 초산, 황산이온, 질산이온을 함유한 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물의 화학적 산소요구량은 각각 39% 및 79%까지 감소하였으며, 휘발성고형물은 초기 약 15 g/kg에서 7 g/kg 및 2.5 g/kg까지 각각 감소하였다. PAHs는 2- ,3- ,4- ,5-ring 과 6-ring 16PAHs를 평가하였으며, 생물활성촉진제를 주입한 오염퇴적물에서 2-ring 화합물인 나프탈렌은 실험시작 2개월 후 100%(바탕시험구의 감소율 55.6%)까지 감소되어 가장 빨랐고, 12개월 후 3-ring 및 4-ring PAHs의 감소율은 모두 100%(바탕시험구의 감 소율 46%-100%)에 달하였다. 5-ring과 6-ring PAHs의 12개월 후의 감소율은 바탕시험구와 생물활성촉진제를 투여한 오염퇴적물에서 각각 26%-87% 및 77%-100%로 평가되었다. 연안오염퇴적물에 투입한 생물활성촉진제는 유기물질 및 난분해물질인 PAHs의 제거속도를 향상시킬 수 있는 것으로 평가되었다.

The aim of this study is to determine the exposure concentration of tetrabromobisphenol A(TBBPA) in southwestern coast and their photodecomposition rate. Also, it is to identify the radical species of the photodecomposition of TBBPA and their reactive byproducts using the electron spin resonance(ESR) method. TBBPA was not detected in any of the sea water samples from Mokpo, Gunsan, or Goheung. The sediment samples from Mokpo contained not detection(N.D)∼50.0 ng/g dry wt., while those from Gunsan contained N.D∼28.5 ng/g dry wt. and those from Goheung contained N.D∼7.3 ng/g dry wt. The photodecomposition rates were 2.56 × 10-6/hr by visible light(400 nm), 7.98 × 10-6/hr by ultraviolet light(300 nm <), and 6.78 × 10-6/hr by sunlight. Also, we confirmed that singlet oxygen and hydroxyl radicals are the key reactive oxygen species at wavelengths greater than 400 and 300 nm, respectively. This study shows that the main byproducts formed during irradiation at wavelengths above 300 nm are 2,6-dibromobenzosemiquinone radical(2,6-DBSQ·-) and g-value 2.0048 doublet spectrum.

To predict annual energy production (AEP) accurately in the wind farm where located in Seongsan, Jeju Island, Equivalent wind speed (EQ) which can consider vertical wind shear well than Hub height wind speed (HB) is calculated. AEP is produced by CFD model WindSim from National wind resource map. EQ shows a tendency to be underestimated about 2.7% (0.21 m/s) than HB. The difference becomes to be large at nighttime when wind shear is large. EQ can be also affected by atmospheric stability so that is classified by wind shear exponent (). AEP is increased by 11% when atmosphere becomes to be stabilized ( > 0.2) than it is convective ( < 0.1). However, it is found that extreme wind shear ( > 0.3) is hazardous for power generation. This results represent that AEP calculated by EQ can provide improved accuracy to short-term wind power forecast and wind resource assessment.

국제기구에서 제시해 온 해양사고 예방대책은 주로 선박의 구조 및 복원성 강화, 선원의 교육․훈련, 해상교통환경 개선에 중점을 둔 것이었다. 해양사고통계를 분석한 결과, 사고는 주로 연안해역에서 인적요인에 의해 발생하였다. 이에 기존의 사고예방대책들이 통계분석 결과에 호응하는지 검토하기 위해 사고조사기법인 SHELL모델에 대입하였다. 결과적으로 연안해역에서 인간과실을 방지하기 위해서는 선박 운항자와 항행여건 사이의 상호작용에 대한 인간공학적 접근이 필요함이 도출되었다. 이를 위해 인간의 의사결정 메커니즘으로써 라스무센의 SRK 피라미드, 사고로 표현된 해상운송시스템의 붕괴에 관한 미국 연안경비대 등의 조사 지침서, 그리고 위험성평가모델인 IWRAP, PAWSA, ES모델, PARK모델과 NURI모델의 장단점을 검토하였다. 그 결과, 비록 기존의 위험성 평가모델은 항만이나 접근수로에서 유효성 이 인정되었다고 하나 연안해역에서는 보완이 필요하며, 선박운항자가 직관적으로 해역의 상대적 위험도를 인식할 수 있도록 위험표시도를 발간할 필요가 있으며 이를 위해 선박운항자가 느끼는 정성적 위험도를 정량적으로 표시하기 위한 새로운 한국형 모델의 개발 필요성을 제안 하였다.

In this study, the wind direction and the wind speed of the nearest temperature observations point of the National Weather Service was analyzed in order to investigate the rapid rise and drop of water temperature in the East Coast appeared after passing of the 2015 typhoon No. 9 and 11. Then the figures were simulated and analyzed using the WRF(weather research and forecast) model to investigate in more detailed path of the typhoon as well as the changes in the wind field. The results were as follows. A sudden drop of water temperature was confirmed due to upwelling on the East coast when ninth typhoon Chanhom is transformed from tropical cyclones into extra tropical cyclone, then kept moving eastwards from Pyongyang forming a strong southerly wind after 13th and this phenomenon lasted for two days. The high SST(sea surface temperature) is confirmed due to a strong northerly wind by 11th typhoon Nangka. This strong wind directly affected the east coast for three days causing the Ekman effect which transported high offshore surface waters to the coast. The downwelling occurred causing an accumulation of high temperature surface water. As a results, the SST of 15m and 25m rose to that of 5m.

본 연구는 해군함정이 협수로 연안항해시 실시하고 있는 교차방위법을 살펴보았다. 특히, 물표 측정 순서에 의해 오차가 적게 발생 하는 위치산출 방법, 권고 침로 산출 방법 및 위치 산출 후 조함권자에게 보고하는 사항을 항해안전 측면에서 살펴보았다. 해군 함정의 경우 협수로 항해 시, 협수로 연안 항해 요원이 배치되어 보다 강화된 항해 안전태세를 유지하게 된다. 물론 최신 기술의 발달로 다양한 항해장비가 등장하고 있어, 별도의 함위 산출 요원이 없어도 함위를 정확히 산출할 수 있다. 그러나 해군 함정의 경우 교전 시 언제든 함정손상이 발생할 수 있다는 점, 최근 지속적인 북한의 전파 교란으로 인해 항해 장비를 운용할 수 없는 상황이 발생할 수 있다는 점, 상선과는 다르게 함교에 충분한 인원이 배치될 수 있다는 점 등 교차방위법을 사용할 필요성이 존재한다. 본 연구를 통해 해군 함정 교차방위법이 항해안전 측면에서 개선되고, 초급장교들의 Seamanship 함양에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

실험실 규모의 관 실험을 통하여 연안오염퇴적물의 생물정화 효능에 대한 생물활성촉진제 주입 깊이의 영향을 평가하였다. 생물활성 촉진제를 실험관에 충진 된 오염퇴적물의 표면과 표면으로부터 3cm, 6cm, 10cm 위치에 주입한 후 1개월 및 3개월 후 퇴적물의 유기물 및 중금 속의 특성 변화를 조사하였다. 시험 오염퇴적물의 화학적 산소요구량, 총고형물 및 휘발성고형물 함량은 생물활성촉진제를 주입하지 않은 대조 구에 비해 1개월 후 및 3개월 후에서 크게 감소하였으며, 생물활성촉진제 주입 깊이 3cm에서 최대값을 보였다. 그러나, 오염퇴적물에 주입한 생물활성촉진제의 깊이를 6cm 및 10cm로 증가하였을 때 유기오염물질 감량정도는 점차 감소하였다. 중금속 존재형태변화는 생물활성촉진제 주입 깊이 3cm에서 안정한 형태인 유기물 결합분율과 광물내 잔류분율이 현저하게 증가하였다. 오염퇴적물의 현장생물정화를 위한 최적의 생 물활성촉진제 주입 깊이는 퇴적물의 상부 표면으로부터 3cm로 평가되었다.

최근 기후변화로 인한 단시간의 집중호우와 돌발홍수의 증가로 도심지역의 침수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 특히, 내륙에 위치한 도시지역과는 달리 해안에 접해있는 해안도시지역은 하천연장이 짧고, 급경사로 인하여 조위에 따라 홍수위가 크게 영향을 받기 때문에 동일한 강우라도 피해규모가 더 큰 특성을 가진다. 국내의 대표적인 해안지역인 창원시(구 마산)의 경우 2012년 9월 태풍 산바(Sanba)로 인해 상당한 침수피해와 인명피해가 발생하였다. 당시 최대 일강우량은 65mm로 창원시 하수관거의 설계강우량(258mm) 보다 훨씬 적었음에도 불구하고 많은 인명 및 재산 피해가 발생하였다. 이는 태풍의 남해안 상륙시각과 만조위(최대 265cm)가 겹치면서 도시의 배수시스템이 정상적으로 작동하지 못하였고, 이로 인해 심각한 침수피해가 발생하였다. 본 연구에서는 2차원 도시범람해석 모형인 XP-SWMM 모형을 이용하여 창원시(구 마산)내의 장군천 배수구역을 대상으로 빈도-지속기간별 강우와 조위의 영향을 고려한 침수모의를 수행하였다. 그 결과 AR4 기후변화 시나리오에 따른 목표기간별 발생 빈도와 지속기간이 증가함에 따라 침수피해가 가중되는 것을 알 수 있었다.

기후변화에 기인한 집중호의 영향으로 산지에서 토석류를 비롯한 토사재해가 해마다 발생하고 있다. 대분의 경우 토석류 등의 재해는 산지에서 일어나는 것으로 한정하기 쉬우나, 토석류와 산사태가 발생하여 인근의 하천에 유입되면 고농도의 탁수가 혼합된 것과 동일한 효과가 발생하여, 수질에 악영향을 미친다. 이와 마찬가지로 연안에 위치한 산지에서 토석류가 발생하면, 발생된 토석류는 바다와 연결된 하천을 따라서 바다로 유입되게 된다. 이와 같은 고농도의 토석류가 바다에 유입되면 주변의 수질은 오염되어 생태계에 악영향을 미친다. 본 연구에서는 바다와 연결된 강원도 오십천 유역의 산지를 연구대상지역으로 하여, 유역 내 산지에서 토석류가 발생하였을 때 이에 따른 토석류의 거동을 모의하였다. 바다와 연결된 하구를 원점으로 하여 10 km의 거리에 대해서 토석류의 유량과 토석류의 유동심을 모의 하였다. 산지유역의 상류부에서 토석류가 발달함에 따라 침식과 퇴적이 반복되어 일어나고 있다. 모의결과 하구에서의 토사유출량은 114,216 ㎥으로 나타났다. 이와 같은 연구를 발생시켜 실제현상에 대한 예측능력을 강화시킨다면 산지와 연결된 하구부 또는 하천에서의 토석류에 의한 2차 재해를 방지하는데 효과적일 것으로 판단된다.

연안에 시공된 호안구조물은 불투수성 콘크리트 재료로 이루어져 있고 급경사 또는 직립의 획일적인 형식이다. 경사 및 직립식 호안 구조물은 파랑에너지가 감소 효과가 미비하며 호안 구조물의 저면 세굴로 인한 구조물 붕괴, 반사파에 의해 연안 토사 침식을 가중시켜 환경파괴 등의 문제를 야기하고 있다. 따라서 본 연구에서는 연안 토사 침식 저감을 위한 호안을 개발하여 Test-Bed 시공 및 수리모형실험을 통하여 침식 저감 효율을 평가하였다. 파랑에 의한 해안선 침식, 제방붕괴, 침식에 의한 자갈화 같은 문제가 발생하고 있어 연안재해 방지 대책 수립이 필요한 지역을 Test-bed로 선정하여 본 연구에서 개발한 호안을 시공하였으며 모니터링 결과 3개월 후 22.4m3(40.45ton)이 6개월 후 57.2m3(102.96ton)이 퇴적된 것으로 분석되었다. 또한 Test-bed 지점의 파랑에너지 변화를 수리모형실험을 통해 분석한 결과 호안 적용 전의 반사계수인 0.802가 호안 적용 후 0.410으로 감소되는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 호안이 연안 토사 침식 저감에 효율성이 있음이 검증되었으며 추후 연안에 발생하는 토사 재해를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

Longshore current is main transportation mean causing movement of bed load and suspended particle in coastal waters, and effective measurement method and suitable equipment for shallow water coastal environment where is frequently exposed to atmosphere. Measurement equipment for longshore drift was designed and miniature model was applied to Gyeongpo beach in May and June, 2014. The equipment consists of three main elements, spheroid outer casing, spheroid inner casing, observation module equipped with GPS. Gyroscope principle was applied to observation module, and GPS receiver always can be directed upwards. Miniature models were installed along Gyeonpo beach, and it was well to track the flow of longshore current. This research described the design and function of the equipment and results of field experiments.

The autecology of the Zostera marina and Z. japonica was studied in populations growing in the same locality (Sagumi Bay, southwestern coast of Korea). Environmental factors and plant characteristics were examined monthly from August 2008 to September 2011. Along intertidal zone, Z. japonica (0.1-0.5 m above mean lower low water, MLLW) occurred above Z. marina (0.5-2.5 m MLLW). Tidal exposure at low tide during day was the highest in the spring and the lowest in the summer. Underwater Irradiance showed seasonal fluctuation that was the highest in spring and summer caused by tidal pattern. Strong seasonal patterns in water temperature appeared to control the seasonal variations in morphology, biomass and leaf growth. The seasonal pattern of Z. japonica resembled that of the Z. marina in morphological characteristics, above-and below-ground biomass, whereas it differed in shoot density and leaf elongation. Despite some similarities in seasonal growth patterns, the patterns of Z. japonica were lagged by 2 month of Z. marina. Seasonal variation in the above biomass of Z. marina was caused by changes in density and plant size, whereas that of Z. japonica was mainly caused by changes in shoot density. Zostera marina was more sensitive to high temperatures than Z. japonica, and the increasing water temperature during the summer became the factor that inhibits the growth of the Z. marina. Zostera Japonica, there is no clear change according to the amount of the light. It is because its habitat locates above that of Zostera marina so that the amount of the light that is necessary to growth is enough and in this condition, any preventing factor does not seem to work at all. Although underwater light getting into Zostera marina's habitat is very low level and there is no any hindrance to the survival of them, it prevents them from their productivity a bit.

To clarify the characteristics of TKE (Turbulence Kinetic Energy) variation for offshore wind power development, several numerical experiments using WRF were carried out in three different coastal area of the Korean Peninsula. Buoyancy, mechanical and shear production term of the TKE budget are fundamental elements in the production or dissipation of turbulence. Turbulent kinetic energy of the south coast region was higher than in other sea areas due to the higher sea surface temperature and strong wind speed. In south coast region, strong wind passing through the Korea Strait is caused by channelling effect of the terrain of the Geoje Island. Although wind speed is weak in east coast, because of large difference in wind speed between the upper and lower layer, the development of mechanical turbulence tend to be predominant. Since lower sea surface temperature and smaller wind shear were detected in west coastal region, the possibility of turbulence production not so great in comparison with other regions. The understanding of the characteristics of turbulence in three different coastal region can be reduced the uncertainty of offshore wind construction.

자생하는 미생물의 활성을 촉진시킴으로써 오염된 연안퇴적물을 현장생물정화하기 위하여 사용하는 미생물활성촉진제의 용출특성에 대한 연구를 수행하였다. 미생물의 생리활성을 촉진하는 황산염, 질산염을 오염되지 않은 연안퇴적물과 혼합하였으며, 혼합물을 볼 형태로 만 든 뒤 셀룰로스 아세테이트 및 폴리설펀으로 각각 표면을 코팅하여 볼 형태의 미생물활성촉진제 2종을 제작하였다. 또한, 황산염과 질산염이 용해된 생리활성물질 용액에 입상활성탄을 침지시켜 입자상 미생물활성촉진제를 별도로 준비하였다. 셀룰로스 아세테이트로 코팅한 미생물활 성촉진제를 전자현미경으로 관찰한 결과 코팅층 내부는 다소 큰 공극이 불규칙적으로 존재하였으나 코팅층 외부는 촘촘한 벌집모양의 공극들 이 분포되어있었다. 폴리설펀으로 코팅한 미생물활성촉진제의 경우는 코팅층의 내부와 외부 모두 공극이 없는 치밀한 구조를 보였다. 셀룰로스 아세테이트로 코팅한 미생물활성촉진제의 생리활성물질 용출율은 폴리설펀으로 코팅한 미생물활성촉진제에 비해 증류수와 해수에서 모두 높 았으며, 입자상 미생물활성촉진제로부터의 생리활성물질의 용출율은 폴리설펀으로 코팅한 미생물활성촉진제에 비해 약 9배 이상 높았다. 미생 물활성촉진제로부터 생리활성물질들의 용출속도는 정체조건에 비해 난류조건에서 약 3배 이상 빠른 것으로 평가되었으며, 생리활성물질들 중 에서 질산염은 황산염에 비해 빠르게 용출되는 특성을 보였다.