신천의 어류 군집 특성과 하천의 건강성을 밝히기 위해 2019년 4월부터 10월까지 조사를 시행하였다. 조사기간 동안 23개 지점에서 채집된 어류는 12과 30종 3,677개체였다. 우점종은 피라미(Zacco platypus, 28.4%), 아우점종은 대륙송사리(Oryzias sinensis, 13.6%), 그 다음으로 참갈겨니(Zacco koreanus, 11.8%), 버들치(Rhynchocypris oxycephalus, 11.7%), 붕어(Carassius auratus, 9.6%), 참붕어(Pseudorasbora parva, 7.9%) 등의 순으로 우세하게 출현하였다. 출현 종 중 한국고유종은 10종(33.3%)이었고, 외래종은 이스라엘잉어(Cyprinus carpio (Islaeli type), 떡붕어(Carassius cuvieri), 배스(Micropterus salmoides), 구피(Poecilia reticulata), 플래티(Xiphophorus maculatus) 5종(16.7%)이었으며, 육봉형 어류는 둑중개(Cottus koreanus)와 밀어(Rhinogobius brunneus) 2종(6.7%), 기후 변화 민감종은 둑중개 1종(3.3%)이 출현하였다. 어류 군집분석 결과, 신천본류와 수동천, 청담천은 우점도는 낮고 다양도는 높았으며, 동두천과 상패천은 우점도는 높고 다양도는 낮았다. 하천건강성은 최상류와 지류인 수동천이 매우 좋음, 좋음이었으나 상류부는 보통, 중·하류부는 나쁨, 매우 나쁨으로 나타났다. 수질도 중류부터 하류까지 대부분 나쁨 또는 매우 나쁨이었고 지류 수동천만 매우 좋음이었다. 따라서 수질이 어류서식에 큰 영향을 미치면서 결국 하천건강성에 큰 영향을 주는 것으로 판단되었다. 연도별 신천의 수질은 점점 좋아지는 경향을 보였으며 외래종의 도입은 매우 부정적인 요인이었다. 신천의 하천건강성을 향상시키기 위해서는 수질개선과 더불어 외래어종의 관리가 요구된다.

When evaluating the extent of the impact of water pollutants on the surrounding area, we would like to present the target level (proposal) of the quality of the environment, which is the standard for evaluation. We propose the environmental quality target level for substances that need to be applied domestically by investigating overseas cases operating the integrated environmental management system and the implications of domestic environmental pollutant management. The appropriateness of the environmental quality target level reviewed in this study was determined using data from the water quality measuring network, and future improvement measures were proposed. We review the available methodologies for setting quality objectives for the environment. It proposed the environmental quality target level for 21 substances that have domestic water pollutant emission standards and do not have environmental standards, and proposed future improvement measures. If it is necessary to add quality target-level items of the environment in the future, it is believed that expansion will be possible based on the methodology presented in this study.

부남호는 하굿둑 건설 이후 수질이 급격히 악화되어 농업용수로 사용이 불가할 만큼 본래의 기능을 상실하였다. 따라서 해수 교환이나 유통의 필요성이 있으나, 극히 오염된 부남호의 물을 대량 방류할 시 문제가 야기될 수 있기 때문에 시기에 따른 환경 조사가 중요하다. 따라서 본 연구에서는 갈수기 (4월)와 강우기 (7월)에 천수만과 부 남호의 수질 및 식물플랑크톤 분포 특성을 조사하였다. 갈수기에는 부유 생물이 정체되어 부남호 내에서 남조류 Oscillatoria spp. 세포수가 8.92×107 cells L-1로 대증식하였 고, Nitrate+Nitrite을 제외한 영양염 대부분이 소비되었다. 강우기에는 담수 유입의 영향으로 부남호에서 용존 영양염이 크게 증가하였고 부남호에서 식물플랑크톤이 대증식 하였다. 강우기 방류의 영향으로 천수만 내측 역시 높은 농도의 생물량을 보였다. 강우기 부남호에서 우점했던 남조류 Oscillatoria spp.와 Microcystis spp.가 천수만 내측에서도 다수 출현하였으며, 해수에서는 Cheatoceros spp., Eucampia zodiacus와 같은 규조류가 빠르게 증식하였다. 부영양화 지수는 부남호 내측에서 1을 초과하여 부영양 해역으로 평가되었다. 천수만은 강우기에 담수 방류의 영향을 받을 경우 부영양화 해역으로 평가되었다. 특히 부남호 내 방조제에 인접한 B3 정점의 8 m 이상 수심에서 정체된 해수 기원의 강한 빈산소 수괴가 관찰되었고, Nitrate+Nitrite를 제외한 영양염 농도가 극단적으로 높았다. 특히 COD 농도가 206 mg L-1로 심하게 오염된 상태임을 확인하였다. 따라서 부남호는 지속적으로 육상기원의 영양염이 누적되며, 식물플랑크톤의 대발생과 침강으로 수질이 더욱 악화될 가능성이 높은 수역으로 판단되었고, 이를 근본적으로 해결하기 위해서는 해수유통을 통한 생태계 복원이 필수적이다.

High-pressure membrane system like nanofiltration(NF) and reverse osmosis(RO) was investigated as a part of water treatment processes to produce high quality potable water with low organic matter concentration through membrane module tests and design simulation. River water and sand filtration permeate in Busan D water treatment plant were selected as feed water, and NE4040-90 and RE4040-Fen(Toray Chemical Korea) were used as NF and RO membranes, respectively. Total organic carbon(TOC) concentrations of NF and RO permeates were mostly below 0.5 mg/l and the average TOC removal rates of NF and RO membranes were 93.99% and 94.28%, respectively, which means NF used in this study is competitive with RO in terms of organic matter removal ability. Different from ions rejection tendency, the TOC removal rate increases at higher recovery rates, which is because the portion of higher molecular weight materials in the concentrated raw water with increasing recovery rate increases. Discharge of NF/RO concentrates to rivers may not be acceptable because the increased TDS concentration of the concentrates can harm the river eco-system. Thus, the idea of using NF/RO concentrate as the raw water for industrial water production was introduced. The design simulation results with feed water and membranes used in this work reveal that the raw water guideline can be satisfied if the recovery rate of NF/RO system is designed below 80%.

순환여과양식시스템(RAS)은 사육수를 여과하여 재사용하며 고밀도로 사육하는 양식 방법으로 수질관리 및 소독이 매우 중요하다. 병원체로 인한 질병 발생을 예방하고 수질 개선에 도움을 주기 위하여 최근 코로나 방전 플라즈마 처리수(plasma water, PW)를 이용한 사육수 소독법이 제안되었다. 본 연구에서는 플라즈마 발생장치를 설치한 순환여과시스템(처리구, PW system) 과 설치하지 않은 순환여과시스템(대조구, No PW system)에서 40일 동안 틸라피아를 사육하 면서 수질 변화 및 어체의 성장을 조사하였다. 이를 위해 10일 마다 물을 채수하여 UV 투과율 과 일반 세균 수 변화를 측정하였고 틸라피아의 성장지표, 생존율 및 조직학적인 차이를 분 석하였다. UV 투과율 실험 결과 처리구와 대조구는 실험 시작 시에(0일) 각각 74.1%, 74.8%를 나타냈으며, 40일째에 처리구는 91.8%로 증가한 반면 대조구는 65.2%로 감소하여 수중 유기 물 감소 효과를 확인하였다. 일반 세균 수는 40일에 이르러 처리구(101.69 CFU/ml)에서 대조구 (103.25 CFU/ml) 보다 유의하게 감소하였다(p<0.05). 틸라피아 성장차이 조사 결과 처리구는 대조구에 비해 총 증중량이 유의하게 높았으며(p<0.05), 다른 성장지표도 처리구가 상대적으로 높았으나 통계적으로 유의한 차이는 아니었다(p>0.05). 또한 처리구는 100%의 생존율을 보였 으며, 조직학적으로 대조구와 차이가 나타나지 않았다. 따라서 플라즈마 처리수는 순환여과양 식시스템 내 어류의 성장과 건강에 해를 끼치지 않고 수질 개선에도 효과가 있을 것으로 기대 된다. 그러나 현장 적용 시에는 탈기수조의 설치 등 주의사항을 충분히 고려하여야 할 것이다.

본 연구는 점오염원인 하수종말처리장으로부터 배출되는 물의 수질을 분석하고 배출수의 영향을 받는 어류 중 지점들에서 공통적으로 출현하는 어종인 피라미 (Z. platypus) 를 선택하여 조직학적 변화를 참조하천 지점의 수질과 어류 조직을 비교·분석하였다. 2019년 6월 27~28일 하수종 말처리장 4곳 (대전, 전주, 청주, 익산)의 채집 결과, 참조하 천에서 22종 450개체로 가장 많은 종수 및 개체수가 확인 되었다. 지점별로 5개체씩 2~3년생 피라미의 조직표본을 제작하여 아가미와 근육조직 (피부조직)을 관찰한 결과, 참조하천을 제외한 나머지 지점의 조직은 병리적인 양상을 나타내었다. 수질분석 결과, 각 WTP에서는 배출수질 기준을 준수 혹은 더 좋은 수질로 방류하고 있었다. 그러나 하수종말처리수 배출수 및 방류수계 수질에서 오염도지표를 나타내는 항목인 BOD, COD, TP, TN, SS 값이 참조하천에 비해 높은 것으로 나타났다. 빈약한 어류상과 바이오마커로 이용된 종의 조직병리학적 상태는 참조하천에 비해 낮은 수질에서 기인한 것으로 추측되며, 따라서 원인이 되는 하수종말처리장 배출수 수질개선이 이루어져야 할 것으로 사료된다.

본 연구는 서해에 위치한 영광 연안해역의 해양수질환경 및 해저퇴적물 환경을 파악하여 기초자료로 제공하고자 한다. 영광 안마도 인근 해역의 21개 정점을 선정하여 2020년 7월에 조사를 실시하였다. 표층해수는 고무 용질의 소형바스켓, 저층은 Van Dorn 채수기를 이용하여 채수하였고, 퇴적물은 Van Veen grab sampler로 채취하였다. 분석항목은 수온, 염분, DO, COD, 영양염류 등 13개의 항목이며, ‘해양환경공정시험기준(해양수산부, 2019)’에 준하여 분석을 실시하였다. 수온은 21.20 ~ 24.20℃, 염분은 31.35 ~ 32.53 psu, 수소이온농도 는 7.62 ~ 8.06, 투명도는 0.20 ~ 3.10 m, 부유물질 농도는 47.00 ~ 455.20 mg/L, COD의 경우에는 0.42 ~ 3.78 mg/L, Chl-a는 0.70 ~ 5.51 μg/L, 용존 무기질소는 0.28 ~ 4.17 uM, 인산은 0.24 ~ 1.14 uM, 규산 규소는 16.28 ~ 35.35 uM, 총 질소는 0.186 ~ 0.542 mg/L, 총 인의 경우 0.037 ~ 0.111 mg/L 의 범위를 나타내었다. 퇴적물 COD의 경우 일본수산용수기준치인 20 mg/g-dry(일본수산자원보호협회편, 2000)보다 낮은 값을 나타내었다. 또한 주성분 분석을 실시하여 해역의 특성을 파악하였다.

본 연구는 남해에 위치한 광양만 해역의 해양수질환경 및 해저퇴적물 환경을 파악하여 기초자료로 제공하고자 한다. 광양만 인근 해역의 12개 정점을 선정하여 2020년 5월 춘계, 2020년 8월 하계에 걸쳐 조사를 실시하였다. 표층 해수는 고무 용질의 소형바스켓, 저층은 Van Dorn 채수기를 이용하여 채수하였고, 퇴적물은 Van Veen grab sampler로 채취하였다. 분석항목은 수온, 염분, DO, COD, 영양염 류 등 13개의 항목이며, ‘해양환경공정시험기준(해양수산부, 2019)’에 준하여 분석을 실시하였다. 수온은 평균 16.11 ~ 25.66 ℃, 염분은 평 균 5.24 ~ 32.23 psu, 수소이온농도는 평균 7.87 ~ 8.19, 투명도는 0.83 ~ 1.76 m, 부유물질 농도는 평균 8.12 ~ 18.74 mg/L, COD의 경우에는 평균 0.74 ~ 1.81 mg/L, Chl-a는 평균 0.26 ~ 1.61 μg/L, 용존 무기질소는 평균 2.57 ~ 22.31 uM, 인산은 평균 0.18 ~ 0.71 uM, 규산 규소는 평 균 26.35 ~ 122.35 uM, 총 질소는 평균 0.121 ~ 1.008 mg/L, 총 인의 경우, 평균 0.025 ~ 0.082 mg/L 의 범위를 나타내었다. 퇴적물 COD의 경우 일본수산용수기준치인 20mg/g-dry(일본수산자원보호협회편, 2000)을 적용한 결과 춘계에는 넘지 않았으나 하계에는 다소 넘는 것을 나타내었다. 또한 주성분 분석을 실시하여 해역의 특성을 파악하였다.

본 연구는 남해에 위치한 동중국해 해역의 해양수질환경 및 해저퇴적물 환경을 파악하여 기초자료로 제공하고자 한다. 동중 국해 해역의 24개 정점을 선정하여 2019년 8월 하계, 2020년 8월 하계에 걸쳐 조사를 실시하였다. 표층 해수는 고무 용질의 소형바스켓, 저층은 CTD 채수기를 이용하여 채수하였고, 퇴적물은 Van Veen grab sampler로 채취하였다. 분석항목은 수온, 염분, DO, COD, 영양염류 등 13개의 항목이며, ‘해양환경공정시험기준(해양수산부, 2019)’에 준하여 분석을 실시하였다. 표층에서 수온은 평균 27.72 ~ 28.44℃, 염분 은 평균 28.13 ~ 28.81 psu, 수소이온농도는 평균 7.19 ~ 7.80, 부유물질 농도는 평균 7.12 ~ 10.17 mg/L, COD의 경우에는 평균 2.23 ~ 2.50 mg/L, Chl-a는 평균 0.61 ~ 0.72 μg/L, 용존 무기질소는 평균 1.96 ~ 5.38 uM, 인산은 평균 0.06 ~ 0.07 uM, 규산 규소는 평균 7.53 ~ 14.09 uM, 총 질소는 평균 0.230 ~ 0.510 mg/L, 총 인의 경우, 평균 0.020 ~ 0.030 mg/L의 범위를 나타내었다. 퇴적물 COD의 경우 일본수산용수기준치인 20 mg/g-dry (일본수산자원보호협회편, 2000)보다 낮은 값을 나타내었다. 또한 주성분 분석을 실시하여 해역의 특성을 파악하였다.

In this study, we performed algorithms to predict algae of Chlorophyll-a (Chl-a). Water quality and quantity data of the middle Nakdong River area were used. At first, the correlation analysis between Chl-a and water quality and quantity data was studied. We extracted ten factors of high importance for water quality and quantity data about the two weirs. Algorithms predicted how ten factors affected Chl-a occurrence. We performed algorithms about decision tree, random forest, elastic net, gradient boosting with Python. The root mean square error (RMSE) value was used to evaluate excellent algorithms. The gradient boosting showed 10.55 of RMSE value for the Gangjeonggoryeong (GG) site and 11.43 of RMSE value for the Dalsung (DS) site. The gradient boosting algorithm showed excellent results for GG and DS sites. Prediction value for the four algorithms was also evaluated through the Receiver operating characteristic (ROC) curve and Area under curve (AUC). As a result of the evaluation, the AUC value was 0.877 at GG site and the AUC value was 0.951 at DS site. So the algorithm‘s ability to interpret seemed to be excellent.

In this study, effects of five raw water quality parameters (turbidity, odor compounds caused by algae, filter clogging caused by algae, pH increase caused by algae, and organic matter) on improvements and operations costs of typical water treatment plant (WTP) were estimated. The raw water quality parameters were assumed the worst possible conditions based on the past data and costs were subsequently estimated. Results showed that new water treatment facilities were needed, such as a selective intake system, an advanced water treatment processes, a dual media filter, a carbonation facility, and a re-chlorination facility depending on water quality. Furthermore, changes needed to be made in WTP operations, such as adding powered activated carbon, increasing the injection of chlorine, adding coagulation aid, increasing the discharge of backwashed water, and increasing the operation time of dewatering facilities. Such findings showed that to reliably produce high-quality tap water and reduce water treatment costs, continuous improvements to the quality of water sources are needed.

아산만은 방조제 갑문을 통한 담수 유입과 외해인 서해로부터 해수가 유입되는 하구의 특성을 나타내는 곳으로, 반일주조형 조석을 가진 조수간만의 차가 크게 발생하는 해역이다. 하구에서 조석은 단기적인 물리 · 화학적 수질 특성 변화 및 생물학적 반응에 영향을 미칠 수 있어 조석 에 따른 수질 변화를 파악하는 것은 중요하다. 본 연구는 아산만의 고정 정점에서 계절별로 2시간 간격으로 24시간 동안 조사하여 조석에 따른 수질 변동을 파악하고자 하였다. 연구 결과, 조위에 따른 수온과 염분의 변동이 확인되었고, 염분은 특히 조위와 유의한 양의 상관성을 보 였다. 총부유물질의 경우 표층보다 저층의 농도가 높고, 조석에 따라 농도의 차이가 특히 저 층에서 크게 나타났으며, 간조 시 높아지는 경향을 보였다. 영양염류인 아질산+질산성 질소도 조위 양상과 반대의 분포로 나타났으며, 상관성 분석 결과에서도 유의한 음의 상관성을 보였 다. 나머지 영양염류들도 다소 약하지만 유사한 형태의 변동을 보였고, 담수 유입의 영향을 받 은 7월에는 반대 경향이 더욱 명확하게 나타났다. 유기물 및 총질소, 총인의 경우 조석 주기 동안의 시간 변동이 다소 크게 나타났고, 대체적으로 조위와 반대의 분포를 보여 주었다. 입자 유기물을 제외하고 대부분 염분과 유의한 음의 상관성을 보여 무기질 영양염류와 유사하게 담 수 유입이 공급원임을 암시하고 있다. 결국 아산만에서는 용존산소, pH 등 일부를 제외한 수질 인자와 영양염류 및 유기물의 시간적 변동에 조석이 관여하여 단기적 영향을 미치고 있는 것 으로 판단된다.