통영 LNG 기지에서 방류되는 냉배수가 진해만에 미치는 영향을 알아보고, 냉배수의 활용 방안 모색을 위해 총 4개의 냉배수 방류량에 대한 진해만의 환경변화를 1년간(2018년) 모의하였다. 실제 냉배수 방류량인 Case1(10 m3 sec-1)의 모의 결과, 모든 분기에서 냉배 수에 의한 진해만의 환경변화는 매우 미미하게 나타났다. 모의 방류량인 Case2(100 m3 sec-1)의 경우 방류구 반경 5 km 범위에서 1 ~ 3℃의 수온 감소를 보였으며, Case3(1000 m3 sec-1)에서는 방류구 반경 8 km 범위에서 최대 4 ~ 5℃의 수온이 감소하였고 진해만 전 해역에 걸쳐 냉 배수가 확산하는 결과를 보였다. 플랑크톤의 성장 속도는 최대 15% 감소하였으며(11월), 대형조류의 성장 속도는 행암만 부근에서 최대 6 % 증가하는 결과를 보였다. 상기 결과로부터 통영 LNG 기지에서 방류되는 냉배수에 의한 진해만의 환경변화는 미미한 것을 확인하였 다. 또한 Case3 결과로부터 국소지역의 ‘적조 방재’, ‘해조류 성장’을 목적으로 냉배수의 활용이 가능할 것으로 기대된다.

In this study, the growth kinetics of sulfur oxidizing bacteria, Acidithiobacillus thiooxidans, and the effect of dissolved oxygen were determined in low pH conditions for the effective removal of high concentrations of hydrogen sulfide. A dual growth kinetic was applied to identify the microbial growth rate at different hydrogen sulfide and oxygen concentrations in the liquid. A modified Monod-Gompertz equation was deemed most appropriate to examine the growth kinetic parameters of A. thiooxidans. The half saturation constants of hydrogen sulfide and oxygen for the modified Monod-Gompertz equation were found to be 0.9 and 1.1 mg/L, respectively. In addition, a bioreactor model, where the Monod-Gompertz equation was modified, was applied to simulate dissolved oxygen concentrations required for the removal of hydrogen sulfide. As a result, the dissolved oxygen concentrations were 0.5, 1.0, 1.5, and 3.3 mg/L, which were necessary to remove hydrogen sulfide to less than 10 ppm at the influent concentrations of 100, 500, 1000 and 3000 ppm, respectively. The required minimum dissolved oxygen concentrations under various conditions including reactor volume, gas retention time, and microbial concentrations can be determined using the numerical model developed in this study.

아라고나이트는 탄산칼슘(CaCO3)의 동질이상 중 하나이며, 해양 생태계를 포함한 다양한 환경에서 생물학적 및 이화학적 침전 과정을 통해 형성된다. 이러한 아라고나이트의 형성 및 성장뿐만 아니라 아라고나이트 내 스트론튬(Sr)과 같은 미량원소의 치환 특성은 화학종의 농도와 온도와 같은 핵심 인자들에 의해 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 해양 생태계와 유사한 용액 온도와 아라고나이트에 대한 이 용액의 다양한 포화도 조건에서 아라고나이트 내 Sr 병합 특성이 규명되었다. 반응 용액의 주입속도(0.085-17 mL/min), 반응 용액의 이온 농도([Ca]=[CO3] 0.01-1M), 혼합 용액의 온도(5-40 oC)의 다양한 실험 조건에서 컨스턴트-에디션 (constant-addition) 방법을 통해 순수한 아라고나이트가 합성되었다. 또한, 모든 Sr 병합 실험 조건(0.02-0.5 M, 15-40 oC)에서도 순수한 아라고나이트가 형성되었다. 합성된 아라고나이트의 결정도와 결정크기는 포화도 및 온도가 증가함에 따라 상대적으로 더 크게 증가하며 아라고나이트 결정이 더 많이 성장하였음을 지시하였다. 그러나 BET-비표면적을 이용하여 계산된 결정성장속도는 결정 형상 변화에 크게 영향을 받는 것으로 나타나 해석에 주의가 요구된다. 아라고나이트 내 Sr의 분배계수(KSr)는 반응이온의 농도가 0.02에서 0.5 M로 증가할 때 2.37에서 1.57로, 온도가 15에서 40˚C로 증가할 때 1.90에서 1.54로 감소하였으며, 모든 조건에서 KSr 값이 1보다 높게 관찰되었다. 이러한 결과는 KSr가 결정성장속도와 역의 상관관계로서 아라고나이트 내 Sr 병합이 호정성 관계임을 나타낸다.