시화호 수질의 연변화 양상에 대한 연구

박준건,김은수,조성록,김경태,박용철,Park, Jun-Kun,Kim, Eun-Soo,Cho, Sung-Rok,Kim, Kyung-Tae,Park, Yong-Chul 한국해양과학기술원 2003 Ocean and Polar Research Vol.25 No.4

Annual variation of water qualities in the Shihwa Lake were observed 18 times from June 1996 to October 2001. We studied at the station of the upper streams and near the water gate of lake. After the flow of the outer seawater through the water gate, the surface salinity in Shihwa Lake increased to the range of 25-30 psu in both stations after October 1998. Due to the declination of the salinity differences between the surface and the bottom water, the pycnocline in which had existed until 1997 has weakened, and made the water column mix vertically. This led to the improvement of anoxic/hypoxic environment at bottom waters after April 1998. However, despite the continuous flow of the outer seawater, the concentrations of chlorophyll-a at surface layer were varied from $2{\mu}g/l\;to\;60{\mu}g/l$, and these values indicated the eutrophication. The following organic matter load was greatly influencing the surface layer's COD concentration. During the rainy season, the salinity at the surface layer to the below 15 psu resulting in stratification between the surface and bottom layer. Organic matters that were provided from the surface layer to the bottom layer due to active primary production in the year exhausted dissolved oxygen at the bottom layer, and the bulks of organic matters at bottom gave rise to hypoxic or anoxic environment. It was observed that the enrichment of ammonia and phosphate were main factors to worsen the water quality of the Shihwa Lake. The results of examining the annual variations in Shiwha Lake through principal component analysis shown that water characteristics in the rainy season were similar with those before input of outer sea water.

만경강 하구역의 유기탄소 거동 몇 분포

박준건(Jun Kun Park),김은수(Eun Soo Kim),김경태(Kyung Tae Kim),조성록(Sung Rok Cho),박용철(Yong Chul Park) 한국해양환경·에너지학회 2006 한국해양환경·에너지학회지 Vol.9 No.3

방조제 건설에 따른 새만금 표층 유기탄소 분포 특성

박준건(Jun Kun Park),김은수(Eun Soo Kim),김경태(Kyung Tae Kim),조성록(Sung Rok Cho),송태윤(Tae Yoon Song),유정규(Jeong Kyu Yoo),김성수(Seong Soo Kim),박용철(Yong Chul Park) 한국해양환경·에너지학회 2009 한국해양환경·에너지학회지 Vol.12 No.2

시화호 산화-환원 환경하의 용존 유, 무기 화합물의 생지화학적 연구

박용철,박준건,한명우,손승규,김문구,허성회,Park, Yong-Chul,Park, Jun-Kun,Han, Myong-Woo,Son, Seung-Kyu,Kim, Moon-Koo,Huh, Seong-Hoi 한국해양학회 1997 바다 Vol.2 No.2

인공적으로 조성된 시화호는 현재 부분적인 해수혼입을 제외하고는 해수의 순환이 차단된 폐쇄 환경을 이루고 있으며 끝막이 공사 후 6 m 이심에 갇혀있는 잔존 저층해수로 인하여 수직적으로 강력한 염분 의존형 밀도 성층에 의한 2층 구조(two-layered system)를 보이고있다. 이러한 물리적 조건에서 시화호 주변의 6개 주요 하천으로부터 유입되는 막대한 양의 유기물질 및 암모니아염은 시화호의 저산소 및 무산소 환경을 가속화시키고 있으며 이에 따라 시화호의 생지화학적 환경은 흑해(Black Sea)와 같이 전 계절을 통하여 6 m 부근 심도의 밀도경사면을 상하로 뚜렷한 산화와 환원 환경으로 나뉘어지고 있다. 본 연구는 이러한 인위적 환경에서 나타나는 여러 유, 무기 화합물과 원소의 생지화학적 분포특성과 종분화 그리고 과정에 대하여 산화-환원 경계면을 중심으로 다루고자 하였다. 연구 결과 용존산소는 유기물이 축적되어 있는 밀도 경계면 이심의 저층 잔존 해수층에서 고갈되어 있으며 이에 띠라 약 1억톤에 달하는 저층 해수수괴가 환원환경을 이루고있다. 질산염과 아질산염은 산화 환경인 저염의 표층에서 높게 나타났고 환원 환경인 고염의 저층에서는 급격히 감소하여 나타났다. 반면 암모니아염은 저층수괴에서 75에서 360 ${\mu}M$에 이르는 매우 높은 농도를 보이는데 이는 저층으로 침강 유입된 유지불의 혐기성 분해에 따른 ammonification이 주된 원인으로 보인다. 1996년 4월부터 8월까지 약 3억톤의 시화호 내 표층수가 연안으로 방류되고 상당량의 외해수 혼입에도 불구하고 시화호 내 저층수의 환원환경이 유지 또는 가속화되는 주된 원인은 저층의 잔존 해수수괴에 trap 된 침강 유기물의 산소 소비 속도와 제한적으로 공급되는 산소공급이 불균형을 이루고 있기 때문이다. 시화호의 수질 환경면에서 볼 때 현재와 같이 2층구조의 염분도의존형의 밀도 성층이 유지되는 한 사화호 수질의 개선 전망은 밝지 못한 것으로 판단된다. Lake Shihwa, artificially constructed since 1988, shows a typical two-layered system depending on strong haline density stratification. Sill of the water gate at 6 m depth greatly restricts physical mixing with outer seawater and circulation in the lake, and contributes to the enhancement of anoxic environment in the deeper layer. With this enclosed physical environment, Lake Shihwa receives enormous amounts of organics, ammonia, and other pollutants from the neighboring municipal and industrial complexes through six major streams, thus developing biogeochemical differentiation of anoxic to suboxic environment in the high saline bottom water and highly eutrophicated brackish surface water. This study investigated vertical structures, biogeochemical behaviors and processes of various organic and inorganic compounds around oxic-anoxic interface. Nitrite and nitrate rapidly decreased below the pycnocline where about $1{\times}10^8$ tons of hypoxic bottom water exist. In this bottom layer, ammonium ranged from 75 to 360 ${\mu}M$ mainly resulting from deamination of dissolved organic nitrogen and ammonification of precipitated organic particles. Despite large amounts of surface water discharge and dilution by outer seawater inflow about $3{\times}10^8$ tons from April to August, 1996, bottom layer did not show any improvement of water quality and maintained highly reduced environment. The main reason seems to be imbalance between ineffectiveness of dilution due to shallow depth and large surface area, overloaded POC influx from the eutrophicated surface biological activity, and poor replenishment of oxygen in this artificial lake system. Therefore, as long as current salinity dependent two-layered system maintains with its physical limitations, any improvement of water quality cannot be foreseen in Lake Shihwa.

해양환경 정도관리제도 운영에 대한 고찰

박미옥,박준건,김성길,김성수,PARK, MI-OK,PARK, JUN-KUN,KIM, SEONG-GIL,KIM, SEONG-SOO 한국해양학회 2021 바다 Vol.26 No.3

해양환경 정도관리제도는 자료의 신뢰성 확보와 측정·분석기관의 분석능력 향상을 위해 2010년부터 본격적으로 시행되었다. 시행부터 2020년까지 측정·분석기관이 정도관리제도에 참여한 누적 건수는 총 266건, 해양수산부에서 인증서를 발급한 건수는 182건, 현재까지 유효한 인증서는 42건이다. 정도관리 숙련도 평가를 위한 표준물질은 3개 분야에서 32항목이 개발되었으며, 해양환경측정망 운영, 해양오염영향조사, 해역이용영향평가, 해양심층수조사 및 어장환경조사 사업 등에서 주로 분석하는 영양염, 화학적산소요구량, 미량금속 등의 항목을 중심으로 개발되었다. 반면, 대부분의 사업에서 분석하는 해수의 수온, 염분 및 해저퇴적물의 PCBs, PAHs 등은 정도관리가 시행되고 있지 않아서 이 항목들에 대한 정도관리 확대가 필요한 시점이다. 현장 평가는 ISO/IEC 17025에 의해 평가 받은 실험실(162건)을 대상으로 품질시스템 평가 및 미흡사항을 분석하였다. 경영 및 기술요건에서는 직원들의 업무분장 미흡이 약 4.2%, 직원 교육 미흡이 약 8.7%로 취약하게 나타났다. 시험분야별로는 표준물질관리 미흡이 약 6.3%, 초자기구 세척 상태 등이 약 5.4%로 지적되었다. 미흡한 부분에 대한 문제점 및 개선점을 파악하여 제도를 지속적으로 보완해 나가야 할 것이다. The Marine Environment QA/QC management system has been operated since 2010 to secure the reliability of data and improve the analysis capabilities of measurement and analysis institutions. From 2010 to 2020, the cumulative number of measurement and analysis institutions participated in the QA/QC management system was 266. And the number of certificates issued by the ministry of oceans and fisheries is 182. A total of 32 reference materials for proficiency testing and interlaboratory comparisons have been developed. They were first developed focusing on items (Nutrients, COD) commonly analyzed in marine environmental measuring network, marine pollution impact surveys, sea area utilization impact assessment, deepsea water surveys, and information network on fishing ground environments. In addition, it is time to expand the filed of the QA/QC management system, such as seawater temperature, salinity, PCBs and PAHs in sediments, which are mainly analyzed in most monitoring programs. On-site assessment has been conducted for 162 laboratories according to ISO/IEC 17025 to evaluate their conformity of the quality management system and deficiency. In terms of management and technology requirements, about 4.2% of organizations showed insufficient division of duties among employees 8.7% of them revealed the lack of employee training. By test item, about 6.3% of organizations showed the lack of standard substance management and the state of the cleaning glassware was pointed out in about 5.4% of them. The QA/QC management system should be continuously supplemented by identifying the causes of nonconformities and area for improvement.

해양환경 정도관리제도 운영

박미옥(Mi-Ok Park),박준건(Jun-Kun Park) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

해양환경의 실태를 정확하게 파악하기 위해 많은 연구자들이 분석법의 일관성과 측정결과의 정확성을 유지하기 위한 노력을 해왔다. 그동안 대학, 연구기관, 민간기업 등에서는 해외의 분석법을 학습하여 각자의 연구실에서 내부 매뉴얼을 만들어 해양환경조사 및 연구를 수행하기도 했고, 국내외 숙련도평가 프로그램에 참여하여 분석자료의 질을 높이기도 했다. 그럼에도 불구하고 여러 기관에서 생산해 내는 해양환경 관련 자료가 정확한 것인지에 대한 의문점은 꾸준히 제기되어 왔으며, 생산되는 자료의 신뢰성 확보에 대한 필요성이 대두되었다. 이에 정부는 해양환경 분야에 대한 자료의 신뢰성 확보와 측정‧분석기관의 분석능력 향상을 위해 2008년 1월 20일 제정ㆍ공포된 해양환경관리법 제12조(해양환경 측정분석기관의 정도관리) 및 제13조(측정분석능력인증)에 따라 해양환경 정도관리제도를 구축하여 시행하였다. 2010년부터 본격적으로 제도가 시행된 이래로, 측정‧분석능력 인증서가 발급된 수는 누적 총 182건이며, 현재까지 유효한 인증서는 총 42건으로 인증기관은 주로 서울, 경기도에 약 40%로 집중되어 있다. 지난 10여년 동안 인증을 받은 기관들은 대부분 인증서 갱신을 위해 주기적으로 참여했다. 비록 일회성으로 참여한 기관들이 약 42%로 많았지만, 측정분석기관들이 공신력 있는 자료 생산을 위해 꾸준히 인증제도에 참여해 왔기 때문에 제도가 안정적으로 운영될 수 있었던 것으로 판단된다. 따라서 본 연구는 해양환경 정도관리제도의 활성화 및 제도운영의 발전방향을 제시하여 해양환경 측정‧분석기관에 대한 분석 능력 향상과 각 기관에서 생산해 내는 자료에 대한 정확성과 신뢰성이 확보될 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. In order to accurately understand the actual conditions of the marine environment, many researchers have made efforts to maintain the consistency of analysis methods and the accuracy of measurement results. Until now, universities, research institutes, and private companies have introduced overseas analysis methods to create internal manuals in their respective laboratories and conducted research. Also, they participated in domestic and international proficiency evaluation programs to improve the quality of analysis data. Nevertheless, the question of whether the marine environmental data is accurate has been raised steadily. Therefore, the government established and implemented a marine environment QA/QC management system to secure the reliability of data in the marine environment field and improve the analysis capability of institutions.

제주해협을 통과하는 화학물질 플럭스

정창수,홍기훈,김석현,박준건,김영일,문덕수,장경일,남수용,박용철,Chung, Chang-Soo,Hong, Gi-Hoon,Kim, Suk-Hyun,Park, Jun-Kun,Kim, Yong-Il,Moon, Duk-Soo,Chang, Kyung-Il,Nam, Su-Yong,Park, Yong-Chul 한국해양학회 2000 바다 Vol.5 No.3

한국 남해대륙붕에서의 물질순환을 이해하기 위해 남해연안의 보길도와 제주도를 잇는 제주해협에서 1997년부터 1999년까지 3년간 화학물질 플럭스에 대한 조사를 실시하였다. 제주해협의 입자성부유물질, 용존무기영양염류, 입자성유기탄소 및 질소는 전계절에 걸쳐 90% 이상이 동향류에 의해 황해 및 동중국해로부터 제주해협을 통해 남해로 유입된다. 제주해협을 통해 남해로 유입되는 화학물질들의 연간 플럭스는 부유물질이 22.9${\times}$10$^6$ ton yr$^{-1}$, 암모니움 이온은 0.52${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$, 질산이온은 6.05${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$, 인산이온은 0.36${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$, 규산은 10.27${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$이다. 해수수송량(Sv)당 입자성부유물질 연간 플럭스는 제주해협(44.48${\times}$10$^6$ ton yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$)이 대한해협 (26.08${\times}$10$^6$ ton yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$)보다 약 1.7배 크다. 또한 제주해협 통과 질산이온 연간 플럭스(11.60${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$)는 대한해협 (9.72${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$)보다 약 1.2배, 동중국해에서 쿠로시오에 의한 수송량(18.55${\times}$10$^{10}$ ton yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$)에 비해서는 2/3 수준으로 높다. 결론적으로 풍부한 화학물질들을 함유한 제주해류는 남해 및 동해의 생지화학적 과정들에 있어 상당히 중요함을 시사한다. The estimated total material transports through the Cheju Strait using all data which investigated in 1997 and 1999 are as follows; A large amount of suspended sediments and dissovted inorganic nutrients are carried tothe South Sea through the Cheju Strait by a persistent eastward flow (Cheju Current) from the Y311ow Sea andthe East China Sea. The annual material Oanspous by the Cheju Current are as follows; 22.9${\times}$10$^6$ ton yr$^{-1}$(SS), 0.52${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$ (NH$_4\;^+$), 6.05${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$ (NO$_3\;^-$), 0.36${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$ (PO$_4\;^{3-}$), 10.27${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$ (Si(OH)$_4$). The annual suspended sediment flux per water transport in the Cheju Strait (44.48${\times}$10$^6$ ton yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$) is about 1.7 larger than that in the Korean Strait (26.08${\times}$10$^6$ ton yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$). The annual nitrate flux per water transport (11.60${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$) is about 1.2 larger than that in the Korean Strait (9.72${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$) and 2/3 of that by Kuroshio in the East China Sea (18.55${\times}$10$^{10}$ ton yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$). It suggests that chemical rich Cheju Current will play a significant role in the biogeochemical processes in the South Sea where the huge land-based waste are introduced.

연안오염총량관리제도 도입에 따른 마산만 해양환경 변화

박미옥(Mi-Ok Park),이용우(Yong-Woo Lee),박준건(Jun-Kun Park),김성길(Seong-Gil Kim),김성수(Seong-Soo Kim),이석모(Suk-Mo Lee) 한국해양환경·에너지학회 2018 한국해양환경·에너지학회지 Vol.21 No.2

황해 동부해역 표층퇴적물의 중금속 농도 분포

선철인,박건우,박현실,박준건,김성길,최만식,SUN, CHUL-IN,PARK, GEON-WOO,PARK, HYEON-SIL,PARK, JUN KUN,KIM, SEONG GIL,CHOI, MAN SIK 한국해양학회 2018 바다 Vol.23 No.4

황해 동부해역 표층퇴적물의 중금속 분포 특성을 파악하기 위하여 입도, 유기탄소(TOC)와 함께 중금속 원소들(Cu, Pb, Zn, Cd, Cr, Mn, As, Ni, Co, Li, Fe, Al)의 농도를 분석하였다. 연구결과에 따르면, 일부 정점에서 Pb, Mn, As를 제외하면 모든 중금속 농도의 분포는 입도 및 TOC의 분포와 유사하게 황해 중앙해역에서 상대적으로 높고, 한국 연안으로 갈수록 감소하는 경향을 보였다. 입도와 중금속 농도간의 관계를 통하여 대부분의 금속은 입도가 세립할수록 농도가 높게 나타나는 일반적인 경향을 보였다. 그러나 일부 정점에서 Pb은 조립질 퇴적물에서의 암석기원(feldspar) 영향, Mn은 생물기원($CaCO_3$) 영향, As는 중광물(pyrite) 특성에 따라 분포 양상이 다르게 나타났다. 과거에 조사한 자료(2000년)와 비교했을 때, 황해 동부해역에서 지난 15년 동안의 추가적인 중금속 농축은 없었고, 투기해역에 대한 저질환경은 과거에 비해 크게 개선되지 못한 것으로 나타났다. 연구해역 내 모든 중금속의 농도는 한국과 중국에서 규정하고 있는 최소기준(TEL, MSQ-1)보다 낮았지만, 농축지수(enrichment factor; EF), 농집지수(geo-accumulation index; $I_{geo}$), 생태위해성지수(ecological risk index; ERI)는 Cu, Pb, Zn, Cr이 황해 중앙해역에서 상대적으로 높게 나타났다. In order to determine the distribution characteristics of the heavy metals in surface sediments of the eastern Yellow Sea, heavy metal concentrations (Cu, Pb, Zn, Cd, Cr, Mn, As, Ni, Co, Li, Fe and Al) together with grain size and total organic carbon (TOC), were analyzed. The concentrations of all heavy metals, with the exception of Pb, Mn and As in some stations, were relatively high in the central area of the Yellow Sea and tended to decrease toward the Korean coast. A significant relationship between grain size and concentrations of heavy metals suggested that they were mostly controlled by quartz dilution effect. However, at some stations, Pb, Mn and As exhibited different distribution patterns. For Pb, the differences were caused by petrogenetic influences (feldspar) in coarse-grained sediments. In the case of Mn, biogenetic influences ($CaCO_3$) affected distribution patterns. As was distributed differently because of the existence of a heavy mineral (pyrite). A comparison with previous data (collected in 2000) shows that the heavy metal concentration in the eastern Yellow Sea has not increased over the past fifteen years. The sedimentary environment of dumping sites in the Yellow Sea has not been significantly improved during this period. The results of the pollution assessment revealed that the concentrations of heavy metals in the study area were lower than lower criteria (TEL, MSQ-1) in Korean and Chinese sediment quality guidelines. The enrichment factor (EF), geo-accumulation index ($I_{geo}$) and ecological risk index (ERI) of Cu, Pb, Zn and Cr were higher in the central area of the Yellow Sea.

동해심층수 개발해역의 용존 미량금속 분포

김경태,장시훈,김은수,조성록,박준건,문덕수,김현주,Kim, Kyung-Tae,Jang, Si-Hun,Kim, Eun-Soo,Cho, Sung-Rok,Park, Jun-Kun,Moon, Deok-Soo,Kim, Hyeon-Ju 해양환경안전학회 2007 海洋環境安全學會誌 Vol.13 No.1

동해의 해양 심층수 자원 기반 환경 연구의 일부로 청결기술을 적용하여 해수 중의 용존 미량금속(Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Zn) 농도 분포와 변화를 조사하였다. 강원과 경북 지역에 총 6개 정점을 선정하고, 각 지역마다 최대 채수 수심 각각 200-300m와 500m까지 시료를 채취하였다. 본 연구의 미량금속을 위한 연안해수 표준물질(CASS-4)의 분석 결과 각 원소 평균 회수율은 Co의 89.4%에서 Cd의 99.8%의 범위였다. 용존 미량원소의 분포는 해역 및 시기적인 변화가 다양하게 나타났다. Cd, Ni, Zn의 경우는 영양염 의존형으로 표층에서 낮고 저층으로 갈수록 증가하는 경향이 뚜렷하였다. 그러나 Co, Cu, Pb은 수직적으로 불규칙적인 분포를 나타내었다. 본 연구의 동해 심층수 원수의 중금속 농도는 해역별 수질 기준과 먹는 물 기준을 만족하였다. In order to develop the deep ocean water, the characteristics of vertical distribution of dissolved trace metals(Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Zn) were investigated from Apr. to Oct., 2005 in the East Sea. Total six sampling sites were selected in Gangwon-Do and Gyeongsangbuk-Do. Accuracy of the analytical procedures was assessed by the SRM(CASS-4) for dissolved metals in seawater. The mean recoveries cf CASS-4 ranged from 89.4% for Co to 99.8% for Cd. In this study, the dissolved metal concentrations varied with space, time and element. The metal concentrations showed wide range in the surface. Cd, Ni and Zn showed a nutrient-type profile with surface depletion and enrichment at depths. However, Co, Cu and Pb were irregular in the vertical distribution. All metal concentrations studied in this study are lower than the criteria cf Korean drinking water.