한강기수역에서의 암모늄 제거율 변화 및 질산화의 잠재적 역할

현정호,정경호,박용철,최중기,Hyun, Jung-Ho,Chung, Kyung-Ho,Park, Yong-Chul,Choi, Joong-Ki 한국해양학회 1999 바다 Vol.4 No.1

부영양화된 한강기수역에서의 용존산소 및 $NH_4{^+}$ 제거에 있어 조석의 영향 및 질산화의 중요성을 이해하고자 1995년 7월에 강화도 남단에서 만조, 중조 및 소조 시에 해수시료를 채취하였다. 수온과 DO를 제외한 하계 한강기수역의 생물, 화학적 환경을 결정짓는 요인들이 담수의 유입과 수역 내의 심한 조석 변화에 의해 조절되는 것으로 나타났다. 조석상태에 따른 용존산소 및 $NH_4{^+}$ 의 제거율은 만조 시 각각 2.76 ${\mu}M\;O_2\;d^{-1}$ 및 1.76 ${\mu}M\;N\;d^{-1}$이며, 간조 시 각각 5.66 ${\mu}M\;O_2\;d^{-1}$ 및 3.36 ${\mu}M\;N\;d^{-1}$로 최대로 나타나 간조 시 담수와 함께 유입되는 다량의 각종 유기물 및 무기영양염에 대한 미생물의 분해 및 흡수가 활발히 진행되고 있음을 알 수 있다. $NH_4{^+}$-질산화는 간조 시 총 DO 소모량의 약 24%를 차지하며 $NH_4{^+}$-질산화에 의한 $NH_4{^+}$의 회전율도 0.18 $d^{-1}$로 만조 때에 비해 각각 3.7배 및 3배 높게 나타나, 담수성 $NH_4{^+}$-질산화 박테리아가 간조 시 한강기수역으로 유입되면서 DO 및 $NH_4{^+}$의 소모에 중요한 역할을 담당하고 있는 것으로 사료된다. 만조 시 $NH_4{^+}$ 감소율 및 $NH_4{^+}$-질산화가 낮은 것은 염분증가에 따른 담수성 $NH_4{^+}$-질산화 박테리아의 활성이 위축되어 나타난 결과로 보이며, 이상의 결과들은 한강기수역에서 $NH_4{^+}$의 효율적인 생물학적 제거를 위해서는 $NH_4{^+}$를 포함하는 각종 오 폐수가 기수역으로 유입되기 이전에 처리됨이 바람직함을 의미한다. 향후 한강기수역과 같은 대규모 담수의 유입이 일어나는 부영양화된 기수역에서 질소계 원소의 순환을 보다 잘 이해하기 위해서는 $NH_4{^+}$ 및 $N0_2{^-}$를 유일한 화학에너지원으로 이용하는 자가영양 질산화 박테리아에 대한 생태적 연구가 병행되어야 한다. In order to understand the importance of tidal action and $NH_4{^+}$ -nitrification in the removal of dissolved oxygen (DO) and $NH_4{^+}$, concentrations of DO, $NH_4{^+}$, $NO_2{^-}$ and $NO_3{^-}$ were measured with time for water samples collected at different tidal state in the eutrophic macrotidal Han River estuary. Field measurements indicated that most environmental parameters, except for the water temperature and DO concentration, were tightly controlled by the eutrophic freshwater runoff and large-scale tidal action. Dark incubation of the water sample at $25^{\circ}C$ showed that the removal rates of DO and $NH_4{^+}$ in high tide sample were 2.76 ${\mu}M\;O_2\;d^{-1}$ and 1.76 ${\mu}M\;N\;d^{-1}$ respectively, and increased to 5.66 ${\mu}M\;O_2\;d^{-1}$ and 3.36 ${\mu}M\;N\;d^{-1}$ respectively, in low tide sample. These changes indicated that microbial degradation and uptake of organic matter and inorganic nutrients were more active during low tide. $NH_4{^+}$-nitrification responsible for total DO removal in low tide (23.81%) and $NH_4{^+}$ turnover rates due to $NH_4{^+}$-nitrification in low tide (0.18 $d^{-1}$) were approximately 3.7 times and 3 times, respectively, higher than those in high tide. These results indicated that $NH_4{^+}$ -nitrifying bacteria introduced into the Han River estuary during low tide played a significant role in the removal of DO and $NH_4{^+}$. The decreasing removal rates in DO and $NH_4{^+}$ with the increasing tidal level seemed to be associated with the salinity impact on the halophobic freshwater $NH_4{^+}$-nitrifying bacteria. The results implied that anthropogenic $NH_4{^+}$ sources should be treated prior to the freshwater runoff into the estuary for the effective control of $NH_4{^+}$ in the Han River estuary. These results also suggest that parallel ecological studies on the chemoautotrophic nitrifying bacteria are essential for the elucidation of nitrogen cycles in the eutrophic Han River estuary.

북동태평양 심해 퇴적물에 서식하는 중형 저서 생물군집의 위도별 특징

현정호,최진우,이경용,김동성,Hyun, Jung-Ho,Choi, Jin-Woo,Lee, Kyeong-Yong,Kim, Dong-Sung 한국해양학회 2000 바다 Vol.5 No.3

This study was conducted to investigate the community structure and distributional pattern of meiobenthos in the deep sea bottoms of northeastern Pacific during July 1998. The faunal samples were collected using the multiple corer at ten stations; eight stations along the transects from 5$^{\circ}$N to 12$^{\circ}$N, and two stations in the Preservation Zone and Impact Zone of the KODOS (Korea Deep Ocean Study) area. The organic carbon content in sediments ranged from 0.79 to 1.76 mg cm$^{-3}$, and higher concentration appeared at stations in lower latitudes than 8$^{\circ}$N. The most abundant meiobenthos was nematodes and followed by foraminiferans; these two taxa comprised more than 70% of the total abundance at all stations. The most abundant meiobenthos occurred with mesh size of 0.063 nm. The maximum density of meiobenthos was 442 ind./10 cm$^2$ at station N5, and the density gradually decreased toward station N8 where the minimum density of 92 md./10 cm$^2$ was found. More than 60% of meiobenthos were distributed at surface sediment layer within 1.0 cm, and the peak abundance was found at 0-0.25 cm layer. The latitudinal distribution pattern of meiobenthos in the study area seemed to be related with the primary productivity of the surface water that is also connected to the water circulation pattern of the Pacific Ocean near the Equator, diverging at latitude of 8$^{\circ}$N and conversing at 5$^{\circ}$N. 본 연구는 심해 중형저서생물의 군집 특성을 파악하기 위해서 1998년 7월에 북동 태평양의 북위 5도에서 l2도까지 8개 정점과 KODOS(Korea Deep Ocean Study)해역의 P-zone 및 I-zon게서 각각 1개씩의 정점을 포함한 총 10개의 정점에서 MC(Multiple corer)를 사용하여 시료를 채취하였다. 퇴적물의 유기탄소함량은 표층 퇴적물 1 cm 깊이에서는 0.79${\sim}$1.76 mg cm$^{-3}$의 범위로 나타났으며, 지역적으로는 북위 8도에 위치한 정점 N8을 기준으로 남쪽에 위치한 정점들(N5${\sim}$N7)에서 북쪽의 정점들에 비해 높은 값을 보였다. 중형저서생물의 각 분류군별 조성비율을 보면 정점 N9와 정점 Nl2를 제외하고는 선충류(nematodes)가 우점하여 전 정점에서 35${\sim}$53%를 차지했으며, 다음으로는 유공충류(foraminiferans)로 이들 두 분류군이 전체 출현 개체수의 70${\sim}$82%를 차지하였다. 개체의 크기에 있어서는 0.125 mm를 통과하고 0.063 mm크기의 체에 남는 생물이 전 정점에서 가장 많은 비율을 차지하였다. 위도별 분포양상을 보면 북위 5도의 정점 N5에서 442개체/10 cm$^2$로서 가장 높은 서식밀도를 보였고, 북쪽으로 갈수록 점차 감소하는 경향을 보여 정점 N8에서 가장 낮은 밀도인 92개체/10 cm$^2$이었다. 북쪽의 정점들에서는 정점 N8보다 다소 높은 161개체/10 cm$^2$${\sim}$175개체/10 cm$^2$의 서식밀도를 보였다. 퇴적물 깊이에 따른 수직분포 양상은 대부분의 정점에서 표층 0${\sim}$0.25 cm에서 가장 높은 서식밀도를, 표층 0${\sim}$1 cm에 약 60%전후의 개체수가 밀집되어 있음을 나타내었다. 중형저서생물의 위도에 따른 분포양상은 북위 5도에서의 표층수 수렴과 북위 8도에서의 표층수 발산으로 인한 수층의 일차생산력 변화와 관련이 있는 것으로 나타났다.

북동적도 태평양 KODOS 97-2 해역 심해저 퇴적물 내의 ATP 분포양상

현정호,김경홍,지상범,문재운,Hyun, Jung-Ho,Kim, Kyeong-Hong,Chi, Sang-Bum,Moon, Jai-Woon 한국해양학회 1998 바다 Vol.3 No.3

심해저 망간단괴 채광에 따른 저층생태환경의 변화를 평가하기 위한 기초환경연구의 일환으로 북동적도 태평양 심해저 퇴적물 내의 총 ATP(T-ATP), 용존 ATP(D-ATP) 그리고 입자성 ATP(P-ATP)의 농도 및 수직분포양상을 연구하였다. T-ATP는 퇴적물 6 cm 깊이 내에서 4.4~40.6, D-ATP는 0.6~16.1, 그리고 P-ATP는 3.0~29.2 ng/g dry sediment의 범위로 변했다. T-ATP의 약 84%, D-ATP의 약 81% 그리고 P-ATP의 약 74%가 표층 퇴적물 2 cm 이내에 분포하는 것으로 나타났으며, 분포양상이 퇴적물 내의 함수율과 높은 상관관계를 나타냈다. 이러한 결과는 심해저 퇴적물 내의 미생물(P-ATP) 분포가 수층으로부터 전달되는 유기탄소에 의해 결정됨을 의미한다. 다중주상 시료채집기를 사용해 획득한 퇴적물에서 P-ATP 최대층이 0~0.5 cm 깊이 내에 존재하는 것으로 나타나, 표층이 교란되는 상자형 퇴적물 채집기보다는 다중주상 시료채집기가 심해저 퇴적물내 ATP의 미세수직구조의 연구를 위해서 더욱 효과적인 것으로 판명되었다. 결론적으로 ATP 농도가 퇴적물 깊이 6cm 이내에서 뚜렷한 수직분포양상을 보이는 것으로 미루어, ATP 분포양상이 향후 심해저 광업에 따른 미생물 생체량 변화를 평가하기 위한 유용한 환경기초자료로 사용될 수 있는 것으로 나타났다. Environmental baseline information is necessary in order to assess the potential environmental impact of future manganese-nodule mining on the deep-seabed ecosystem. Total ATP (T-ATP), dissolved ATP (D-ATP) and particulate ATP (P-ATP) were measured to estimate total microbial biomass and to elucidate their vertical distribution patterns in the seabed of KODOS (Korea Deep Ocean Study) area, northeast equatorial Pacific Ocean. Within the upper 6 cm depth of sediment, the concentrations of T-ATP, D-ATP and P-ATP ranged from 4.4 to 40.6, from 0.6 to 16.1, and from 3.0 to 29.2 ng/g dry sediment, respectively. Approximately 84% of T-ATP, 81% of D-ATP, and 74% of P-ATP were present within the topmost 2 cm depth of sediment, and the distributions of ATP were well correlated with water content in the sediment. These results indicate that the distribution of total microbial biomass was largely determined by the supply of organic matter from surface water column. Fine-scale vertical variations of ATP were detected within 1-cm thick veneer of the sediment samples collected by multiple corer, while no apparent vertical changes were observed in the box-cored samples. It is evident that the box-core samples were disturbed extensively during sampling, which suggests that the multiple corer is a more appropriate sampling gear for measuring fine-scale vertical distribution pattern of ATP within thin sediment veneer. Overall results suggest that the concentrations of ATP, given their clear changes in vertical distribution pattern within 6 cm depth of sediment, are a suitable environmental baseline parameter in evaluating the variations of benthic microbial biomass that are likely to be caused by deep-seabed mining operation.

仁川沿岸의 汚染및 環境變化에 따른 植物플랑크톤 群集의 變化硏究

玄正昊(Jung Ho Hyun),崔仲基(Joong Ki Choi) 인하대학교 해양과학기술연구소 1988 黃海硏究 Vol.1 No.5

소형 NMR을 위한 Distributed Shim 코일의 최소전력 설계

현정호(Jung-ho Hyun),서증훈(Jeung-hoon Seo),김혁기(Hyuk-gi Kim),김경한(Kyung-han Kim),오창현(Chang-hyun Oh) 대한전기학회 2009 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2009 No.10

MRI 또는 NMR용 영구자석의 magnetic field에 대한 불균일도를 개선하기 위하여 본 논문에서는 magnet-specific shimming 방법을 제안하였다. 보다 개선된 magnetic field homogeneity를 만들 수 있고 적은 power를 이용하여 효율적인 shimming이 가능한 shim model을 위하여 14개의 shim coil로 구성된 shim model과 일반적으로 원하는 모양을 구현 할 수 있는 distributed shim coil을 비교하였다. Distributed shim coil은 120개의 작은 loop element coil로 가정하여 효율적으로 magnetic field의 불균일도를 개선하는 방법을 검증하였다. 시뮬레이션은 100 ppm의 magnetic field의 불균일도를 갖는 0.5 T의 permanent magnet을 사용하였다. 시뮬레이션 결과 14개의 shim coil로 구성된 경우에 비하여 distributed shim coil로 구성된 경우의 magnetic field의 불균일도와 shimming을 하기 위해 소모되는 power의 양이 훨씬 적음을 확인 할 수 있었다.

하굿둑이 퇴적물 생지화학 과정과 기수역 생태-환경에 미치는 영향

현정호(Hyun, Jung-Ho),목진숙(Mok, Jin-Sook),백상범(Baek, Sang-Beom) 대한토목학회 2023 대한토목학회 학술대회 Vol.2023 No.10

하굿둑이 퇴적물 생지화학 과정과 기수역 생태-환경에 미치는 영향

대한토목학회 2023 대한토목학회 학술대회 Vol.2023 No.10

북동 적도태평양해역 퇴적물의 탄소 및 질소함량 분포특성

김경홍,현정호,손주원,손승규,Kim, Kyeong-Hong,Hyun, Jung-Ho,Son, Ju-Won,Son, Seung-Jyu 한국해양학회 2008 바다 Vol.13 No.3

저층 퇴적물내 탄소와 질소성분의 조절인자를 파악하기 위한 광역적 환경조사가 1997년부터 2002년까지 서경 131.5도를 중심으로 북위 5도에서 17도 사이에서 수행되었다. 위도에 따라 지역적인 분포를 보이는 연구지역의 퇴적물은 네 가지로 분류할 수 있다; 석회질 연니($5{\sim}6^{\circ}N$), 규질 퇴적물($8{\sim}12^{\circ}N$), 원양성 적점토($16{\sim}17^{\circ}N$), 석회질과 규질이 섞여 있는 혼합 퇴적물($7^{\circ}N$). 무기탄소함량은 탄산염보상심도(CCD)와 수심에 의해 변하고 있었다. 수심이 CCD보다 얕은 저위도 지역에서는 석회질 물질이 잘 보존되고 있었다. 반면 규질 퇴적물과 적점토가 우세한 고위도 지역은 수심이 CCD보다 깊을 뿐만이 아니라 낮은 수층 생산성을 가지고 있다. 따라서 대부분의 석회질 물질들은 용해되고 그 결과 퇴적층내 무기탄소함량은 0.05%이하의 낮은 값을 나타내었다. 유기탄소와 총질소함량은 수층의 생산력이 상대적으로 높은 규질 퇴적물지역이 적점토지역보다 함량이 높게 나타났다. 석회질 연니내 유기탄소와 총질소 함량은 규질 퇴적물보다 낮게 나타났다. 이는 상대적으로 낮은 수심에 기인된 저층으로 유입되는 석회질 물질의 높은 유입율이 퇴적층내 유기물 함량을 희석하기 때문인 것으로 추정된다. 전체적인 결과들은 CCD와 연관된 수심, 수층의 생산력, 그리고 퇴적율이 연구지역내 탄소와 질소함량의 광역적 분포를 조절하고 있음을 지시한다. The mesoscale environmental surveys were conducted between $5^{\circ}N\;and\;17^{\circ}N$ mainly along the $131.5^{\circ}W$ meridian from 1997 to 2002 to investigate controlling factors of carbon and nitrogen contents in bottom sediments. Sediments of the study area showed zonal distribution pattern depending on latitudinal position and can be classified into four types; calcareous ooze($5{\sim}6^{\circ}N$), siliceous sediments($8{\sim}12^{\circ}N$), pelagic red clay($16{\sim}17^{\circ}N$), and mixed sediments($7^{\circ}N$). Inorganic carbon(IC) contents varied depending on water depth and carbonate compensation depth(CCD). Carbonate materials were well preserved in the low latitude region, where water depths are shallower than CCD. In contrast, the higher latitude region dominated by siliceous sediment and pelagic red clays has low productivity in water column as well as the water depths deeper than CCD. Thus, most of carbonate materials were dissolved, which resulted in IC contents of less than 0.05% in the sediments. Organic carbon(OC) and total nitrogen contents(TN) in siliceous sediments were higher than in pelagic red clay sediments simply because of higher primary productivity in the siliceous sediment dominated area. The contents of OC and TN were lower in the calcareous ooze than in the siliceous sediments. It is attributed to the high input of calcareous material to the bottom due to relatively shallow water depth of the area, which diluted organic matter contents in the sediment. Overall results indicated that water depth relative to CCD, primary production in water column, and sedimentation rate largely controls the large-scale distribution of carbon and nitrogen contents in the study area.

강화도 남단 갯벌의 혐기성 유기물 분해능과 황산염 환원력 및 저서 동물이 이에 미치는 잠재적 영향

목진숙,조혜연,현정호,Mok, Jin-Sook,Cho, Hye-Youn,Hyun, Jung-Ho 한국해양학회 2005 바다 Vol.10 No.1

This study was carried out to quantify the rates of anaerobic mineralization and sulfate reduction, and to discuss the potential effects of benthic fauna on sulfate reduction in total anaerobic carbon respiration in Ganghwa intertidal flat in Korea. Anaerobic carbon mineralization rates ranged from 26 to 85 mmol $C\;m^{-2}\;d^{-1}$, which accounted for approximately 46 tons of daily organic matter mineralization in the intertidal flat of southern part of the Ganghwa Island (approximately $90\;km^2$). Sulfate reduction ranged from 22.6 to 533.4 nmol $cm^{-3}\;d^{-1}$, and were responsible for $31{\sim}129%$ of total anaerobic carbon oxidation, which indicated that sulfate reduction was a dominant pathway for anaerobic carbon oxidation in the study area. On the other hand, the partitioning of sulfate reduction in anaerobic carbon mineralization in October decreased, whereas concentrations of Fe(II) in the pore water increased. The results implied that the re-oxidation of Fe(II) in the sediments is stimulated by macrobenthic activity, leading to an increased supply of reactive Fe(II), and thereby increasing Fe(III) reduction to depress sulfate reduction during carbon oxidation. 본 연구에서는 강화도 남단 갯벌에서 혐기성 유기물 분해능과 황산염 환원력을 정량화하고 유기물 분해에 있어 황산염 환원의 상대적 중요성에 미치는 저서 동물의 잠재적 영향에 대해 토의하고자 하였다. 혐기성 유기물 분해능은 $26{\sim}85\;mmol\;C\;m^{-2}\;d^{-1}$비 범위로 조사되었고, 이를 강화도 남단의 갯벌 면적 (약 90 $km^2$)으로 환산하면 하루 동안 약 46 ton의 유기물이 분해되는 것이라 할 수 있다. 황산염 환원력은 $22.6{\sim}533.4\;nmol\;cm^{-3}\;d^{-1}$의 범위로 조사되었으며, 전체 혐기성 유기물 분해의 $31{\sim}129%$를 차지하는 것으로 나타났다. 이는 연구지역에서의 혐기성 유기물 분해가 황산염 환원에 의해 주도되고 있음을 의미한다. 한편, 10월에 혐기성 유기물 분해에서 황산염 환원이 차지하는 비중이 상대적으로 낮게 나타난 반면, 공극수 내 Fe(II)의 농도가 증가한 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 대형 저서 동물 활동에 의해 Fe(II)의 재산화가 촉진됨으로써 공극수 내 Fe(III)의 공급이 원활해졌고, 그로 인해 유기물 분해과정에서 철 환원 작용이 황산염 환원 작용을 약화시켰음을 의미한다.

3.0 T MRI를 위한 Parallel-Transmission RF 코일 구조의 비교와 최적화

오창현(Chang-Hyun Oh),이흥규(Heung K. Lee),류연철(Yeun-Chul Ryu),현정호(Jung-Ho Hyun),최혁진(Hyuk-Jin Choi) 대한전기학회 2007 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2007 No.4

In high field (> 3 T) MR imaging, the magnetic field inhomogeneity in the target object increases due to the nonuniform electro-magnetic characteristics and relatively high Larmor frequency. Especially in the body imaging, the effect causes more serious problems resulting in locally high SAR(Specific Absorption Ratio). In this paper, we propose an optimized parallel-transmission RF coil element structure and show the utility of the coil by FDTD simulations to overcome the unwanted effects. Three types of TX coil elements are tested to maximize the efficiency and their driving patterns(amplitude and phase) optimized to have adequate field homogeneity, proper SAR level, and sufficient field strength. For the proposed coil element of 25 ㎝ × 8 ㎝ loop structure with 12 channels for a 3.0 T body coil, the 73% field non-uniformity without optimization was reduced to about 26% after optimization of driving patterns. The experimental as well as simulation results show the utility of the proposed parallel driving scheme is clinically useful for (ultra) high field MRI.