[논문]부영양 저수지의 조류제거를 위한 기능성 천연물질혼합제의 최적화 연구

이주환; 김백호; 문병천; 황순진

부영양 저수지의 조류제거를 위한 기능성 천연물질혼합제의 최적화 연구
Optimization Test of Plant-Mineral Composites to Control Nuisance Phytoplankton Aggregates in Eutrophic Reservoir 원문보기

한국하천호수학회지= Korean journal of limnology, v.44 no.1, 2011년, pp.31 - 41

이주환 (건국대학교 환경과학과) , 김백호 (건국대학교 환경과학과) , 문병천 (엠씨이코리아(주)) , 황순진 (건국대학교 환경과학과)

초록
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유해 조류 제거를 위해 기 개발된 천연물질혼합제의 최적화 조건을 찾기 위해 다양한 환경조건에서 조류제거율 및 유기물 응집부상량을 조사하였다. 천연무질혼합제는 천연 식물체(상수리나무, 밤나무, 녹차 잎)와 광물질(황토, 맥반석, 제오라이트)을 단순 추출법을 이용하여 추출한 후 혼합한 물질로 비중이 낮은 유기물질을 응집시켜 부상시키는 특징을 갖는다. 실험은 농도 $0{\sim}1.0\;mL\;L^{-1}$, 광도는 $8{\sim}1,400\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$, 수온은 $10{\sim}30^{\circ}C$, pH는 7~10, 수심은 10~50 cm 그리고 조류종은 cyanobacteria, diatom, green algae의 조건 범위에서 각각 진행하였다. 실험결과 $0{\sim}1.0\;mL\;L^{-1}$ 농도에서 모두 80% 이상의 조류제거율을 나타냈으나 경제성과 안전성을 고려했을 때 가장 낮은 농도인 $0.05\;mL\;L^{-1}$가 적정 농도로 판단되었다. 광도는 $1,400\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$에서 약 93%, 수온은 $20{\sim}30^{\circ}C$에서 약 60~74%, pH는 7~9 사이에서 약 93%, 수심은 50 cm 이하 모든 수심에서 90% 이상, 조류종에서는 cyano bacteria가 우점하는 수체에서 약 86%로 각각 가장 좋은 조류제거율을 나타냈으며, 응접부상효과 역시 높게 나타났다. 이상의 실험에서 천연물질혼합제는 수중 부유물보다 조류의 제거에 더 효과적이었으며, 수중 조류나 부유물질의 크기가 효율에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 결국 천연물질혼합제는 수온이 상승하는 봄~여름(수온: $20{\sim}30^{\circ}C$), cyanobacteria와 green algae가 우점하는 수체에 적용 시 높은 효과를 나타낼 것으로 사료되며, 향후 현장 적용을 통한 효과 검증이 필요할 것으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

To optimize the natural chemical agents against nuisance phytoplankton, we examined algal removal activity (ABA) of Plant-Mineral Composite (PMC), which already developed by our teams (Kim et al., 2010), on various conditions. The PMC are consisted of extracted-mixtures with indigenous plants (Camellia sinensis, Quercusacutissima and Castanea crenata) and minerals (Loess, Quartz porphyry, and natural zeolite), and characterized by coagulation and floating of low-density suspended solids. A simple extraction process was adopted, such as drying and grinding of raw material, water-extraction by high temperature-sonication and filtering. All tests were performed in 3 L plastic chambers varying conditions; six different concentrations ($0{\sim}1.0\;mL\;L^{-1}$), six light intensities ($8{\sim}1,400\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$), three temperatures ($10{\sim}30^{\circ}C$), four pHs (7~10), five water depths (10~50 cm), and three different waters dominated by cyanobacteria, diatom, and green algae, respectively. Results indicate that the highest ABA of PMC was seen at $0.05\;mL\;L^{-1}$ in treatment concentrations, where showed a reduction of more than 80% of control phytoplankton biomass, while $1,400\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ in light intensity (>90%), $20{\sim}30^{\circ}C$ temperature (>60%), 7~9 in pH (>90%), below 50 cm in water depth (>90%), and cyanobacterial dominating waters (>80%), respectively. Over the test, ABA of PMC were more obvious on the algal biomass (chlorophyll-${\alpha}$) than suspended solids, suggesting a selectivity of PMC to particle size or natures. These results suggest that PMC agents can play an important role as natural agents to remove the nuisant algal aggregates or seston of eutrophic lake, where occur cyanobacterial bloom in a shallow shore of lake during warm season.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

천연물질혼합제는 천연 식물체 (상수리나무, 밤나무, 녹차 잎)와 광물질 (황토, 맥반석, 제오라이트) 을 단순 추출법을 이용하여 추출한 후 혼합한 물질로 비중이 낮은 유기물질을 응집 시켜 부상시키는 특징을 갖는다. 실험은 농도 0~LOmLLf 광도는 8~1, 400101112 "1, 수온은 10~ 30℃, pH는 7~10, 수심은 10~50 cm 그리고 조류종은 cyanobacte- ria, diatom, green algae의 조건 범위에서 각각 진행하였다. 실험 결과 0~ l.
3L 수조 전체를 검은 천으로 감싼 후 표면의 검은 천을 일정한 비율로 제거하여 광량을 조절하였으며, 7단계(0, 8, 16, 40, 100, 200, 1, 400 mmol m 2 L)의 광도를 제 작하였다. 실험은 각 조건별 3회 반복하였고, 수온은 28±1℃ 였다 (Table 1).
3L 수조에 부영양 호수(일감호 서울)의 표층수를 채우고 3가지 온도(10, 20, 30℃)로 조절된 incubator에서 실험을 실시하였다. 실험은 모두 3회 반복하였고, 광도는 70p.
Chl-a 농도Qig I) 이다. Chl-a 농도는 Standard Methods(APHA, 1995)에 의거하여 채취한 시료를 GF/F filter (Whatman Inc., England)로 여과하여 90% 아세톤을 넣어 24시간 동안 냉암소에서 추출한 후 20분간 원심분리 기 (VS-5000N, Vision Scientific, Korea)로 분리 한 후상 층 액을 분광광도계 (Optizen 2010 UZ, MECASYS Inc.,Korea)를 이용하여 흡광도를 측정하여 계산하였다.
바닥층이 차지하는 비율로 계산하였다. SS 농도는Standard Methods (APHA, 1995)에 따라 미리 100℃ dryoven에서 건조하여 무게를 잰 GF/C filter를 이용하여 시료를 여과하고 다시 100℃ dry oven에서 24시간 건조시킨 후 측정한 무게에서 filter의 무게를 뺀 양을 시료의 양으로 나누어 계산하였다.
광도, 수온, pH, 수심, 조류종 실험 모두 천연물질혼합제의 적용농도는 0.05ppm이었으며, 조류제거율 측정을 위해 처리 전·후 총 5회 (처리전, 처리후 1, 3, 5, 7시간) 에걸쳐 수심 5cm에서 일정량의 시료를 채취하여 Chl-a를 측정하였다. 또한 부상 및 침전된 슬러지의 양을 측정하기 위해 표층과 바닥층의 SS 농도를 분석하였다 (Table 1).
따라서 본 연구에서는 천연물질혼합제의 최적 적용조건을 찾기 위해 먼저 적용농도를 선정한 후 다양한 환경 조건 (광도, 수온, 수심, pH, 조류종) 변화에 따른 조류제거 능 및 유기물 응집부상량을 비교, 분석하여 가장 좋은 효과를 나타내는 조건을 최적조건으로 판단하였다.
05ppm이었으며, 조류제거율 측정을 위해 처리 전·후 총 5회 (처리전, 처리후 1, 3, 5, 7시간) 에걸쳐 수심 5cm에서 일정량의 시료를 채취하여 Chl-a를 측정하였다. 또한 부상 및 침전된 슬러지의 양을 측정하기 위해 표층과 바닥층의 SS 농도를 분석하였다 (Table 1).
선정된 식물과 광물재료를 수돗물로 2~3회에 걸쳐 깨끗하게 씻은 다음, 100℃dryoven에 2시간 이상 건조시켜 Willy mill로 잘게 분쇄하고 100-mesh 채로 걸렀다. 분쇄 된 각 재료의 분말 50 g과 10L 증류수를 70℃sonica- tor에 넣고 잘 섞은 다음 10시간 sonication을 시켜 원재료에 있는 물질이 물에 충분히 용해될 수 있도록 하였다. 반응이 끝난 물질은 하루동안 암상태에서 보관하여 침전물을 가라앉힌 후 상층의 물만 채수하여 최종적으로 1L 가 되게 하였다.
조류제거율을 즉정하기 위해 천연물질혼합제 처리 전과 처리 후 1, 2, 6, 12시간 후에 각각 시료를 채취하여 Chl-a 농도를 분석하였다. 시료의 채취 시 수조 내 수층의 교란을 최소화하기 위하여 진공펌프를 연결한 튜브를 이용하여 채취(표층에서 5 cm 아래)하였다 (Table 1).
10%로 나타났다. 실험대상농도 모두에서 80% 이상의 높은 효과를 보임에 따라 향후 실험에서는 이 중 가장 낮은 농도인 0.05mL L1# 적용농도로 통일하였다.
유기물의 응집부상능은 실험 종료 후 표층과 바닥층의 SS 농도(mgl/i)를 측정한 후 전체 유기물 농도에서 표층과 바닥층이 차지하는 비율로 계산하였다. SS 농도는Standard Methods (APHA, 1995)에 따라 미리 100℃ dryoven에서 건조하여 무게를 잰 GF/C filter를 이용하여 시료를 여과하고 다시 100℃ dry oven에서 24시간 건조시킨 후 측정한 무게에서 filter의 무게를 뺀 양을 시료의 양으로 나누어 계산하였다.
유해 조류 제거를 위해 기 개발된 천연물질혼합제의 최적화 조건을 찾기 위해 다양한 환경조건에서 조류제거율 및 유기물 응집부상량을 조사하였다. 천연물질혼합제는 천연 식물체 (상수리나무, 밤나무, 녹차 잎)와 광물질 (황토, 맥반석, 제오라이트) 을 단순 추출법을 이용하여 추출한 후 혼합한 물질로 비중이 낮은 유기물질을 응집 시켜 부상시키는 특징을 갖는다.
일감호(건국대 학교, 서울)의 표층수 (Chl-a 농도: 75 #30NTU의 탁도)를 채수하여 3 L (14x22x15 cm) 수조에 동일하게 채우고 최종농도가 0mLLT, 0.05mLLT,0.1 mL Lf 0.2 mL L-1, 0.4 mL Lf 0.8 mL L-1, 1 mL L-1이 되도록 천연물질혼합제를 처리하였으며, 각 농도별 3 회씩 반복 실험하였다. 수온은 25±1℃였으며, 광도는 70 pmol Tn" 이 었다.
조류제거율 (ARA)은 천연물질혼합제 적용에 따른 대조군과 처리군의 수체내 Chl-a 농도차이를 이용하여 계산하였으며, 계산식은 다음과 같다.
수온은 25±1℃였으며, 광도는 70 pmol Tn" 이 었다. 조류제거율을 즉정하기 위해 천연물질혼합제 처리 전과 처리 후 1, 2, 6, 12시간 후에 각각 시료를 채취하여 Chl-a 농도를 분석하였다. 시료의 채취 시 수조 내 수층의 교란을 최소화하기 위하여 진공펌프를 연결한 튜브를 이용하여 채취(표층에서 5 cm 아래)하였다 (Table 1).

대상 데이터

단계를 거쳤다. 대상 재료는 문헌조사를 통해 조류제어 및 응집효과가 뛰어난 물질을 선정하였다(Ofcarcik, 1971; 채 등, 1973; Ji et al., 1997; 주 등, 1999; 김 등, 2000; 조 등, 2003; Sung, 2005; Karaplnar, 2009). 선정된 재료는 식물재료인 밤나무(Castanea crenata Sieb.
제조된 물질은 실험당일 보관중인 원액을 꺼내 증류수로 적용목적에 맞게 희석하여 사용하였다(김 등, 2010). 상기의 식물 및 광물추출물은 모두 MCE Korea (http://www.mcekco.kr/)에서제공받았다.
, 1997; 주 등, 1999; 김 등, 2000; 조 등, 2003; Sung, 2005; Karaplnar, 2009). 선정된 재료는 식물재료인 밤나무(Castanea crenata Sieb. et Zucc.), 상수리 나무(Querczzs acutissima Carruthers), 녹차 잎과 줄기 (Camellia sinensis (L.) Kuntze)이며, 광물재료인 황토(Loess), 맥반석 (Quartz porphyry), 제오라이트(Zeolite)였다. 선정된 식물과 광물재료를 수돗물로 2~3회에 걸쳐 깨끗하게 씻은 다음, 100℃dryoven에 2시간 이상 건조시켜 Willy mill로 잘게 분쇄하고 100-mesh 채로 걸렀다.
6) 조류종 실험

실험대상 조류 중 규조류와 남조류는 각각 밀도가 높았던 시기 (규조 2010. 2. 10 일감호 수온 15℃; 남조: 2010. 8. 15, 수온 29℃)의 물을 채수하였으며, 녹조류는 대량배양 한 Chlorella uulgaris (、수온 21℃)를 이용하였다. 각 실험군은 모두 3회 반복하였고, 광도는 #였다 (Table 1).
실험수는 건국대학교 내에 위치한 인공호수(일감호)의 현장 수를 이용하였다. 일감호는 총 수표면적이 55, 700 m2 이며 최대 수심이 2.
아크릴 재질로 된 실린더 (지름: 10 cm, 높이: 50 cm)를제작하고, 실린더의 겉 표면은 검은 천으로 해당 수심까지 가린 후 부영 양저수지 (일감호 서울)의 표층수를 채웠다. 수온은 20±l℃, 광도는 70 nmol m"2 s였다 (Table 1).

성능/효과

광도실험에서 조류제거율은 모든 광도에서 천연물질혼합제 적용 1시간 후부터 높게 나타났으며, 실험종료 시에는 모두 90% 이상을 나타냈다(Ojxmol 『: 97.14%, 8 nmol m* s 95.00%, 16(xmol m"2 sf 92.72%, 40 μmol sf 90.23%, 100 |tmol m-2 s"1: 91.28%, 200 eimol m'2 s'1: 93.75%, 1, 400 ixmol m 2 s'1: 93.21%) (Fig. lb).
05mLLT로 선정하였다. 또한 환경조건별로는 광도 1, 400 lol II" sf 낮은 수심 (50 cm 이하), 수온 20℃ 이상, pH 7~ 9, 남조류가 우점하는 조건에서 가장 좋은 조류제거 효과 및 응집 부상 능을 나타냈다. 이상의 조건들은 부영양화된 수체에서 조류 대발생 시의 환경조건과 유사한 범위를 나타냄에 따라 실제 현장에 적용 시 효과적인 조류제어가 가능할 것으로 판단된다.
평균 74%를 나타냈다. 2O℃ 처리군에서 조류제거율은 10℃ 실험과 유사하게 1시간 경과 후부터 86%로 높은 값을 나타냈으며, 실험 종료 시까지 평균 74%를 나타냈다. 30℃ 처리군에서 조류제거율은 1시간 경과 후에 74%로 가장 높게 나타났고, 시간이 경과할수록 점점 낮아졌으며, 평균 약 60%로 앞선 10, 20℃ 실험에 비해 다소 낮은 제거율을 나타냈다 (Fig.
2O℃ 처리군에서 조류제거율은 10℃ 실험과 유사하게 1시간 경과 후부터 86%로 높은 값을 나타냈으며, 실험 종료 시까지 평균 74%를 나타냈다. 30℃ 처리군에서 조류제거율은 1시간 경과 후에 74%로 가장 높게 나타났고, 시간이 경과할수록 점점 낮아졌으며, 평균 약 60%로 앞선 10, 20℃ 실험에 비해 다소 낮은 제거율을 나타냈다 (Fig. lc).
실험 결과 0~ l.OmL L1 농도에서 모두 80% 이상의 조류제거율을 나타냈으나 경제성과 안전성을 고려했을 때 가장 낮은 농도인 0.05mLLT가 적정 농도로 판단되었다. 광도는 1, 400 (imol 에서 약 93%, 수온은 20~30℃에서 약 60~74%, pH는 7~9 사이에서 약 93%, 수심은 50 cm 이하 모든 수심에서 90% 이상, 조류종에서는 cyanobacteria가 우점하는 수체에서 약 86%로 각각 가장 좋은 조류제거율을 나타냈으며, 응집부상효과 역시 높게 나타났다.
pH 실험에서 조류제거율은 pH 7~9에서 1시간 경과 후부터 90% 이상의 높은 값을 나타냈으며, 실험 종료 시까지 평균 93%로 높게 나타냈다. 그러나 pH 10에서는 1 시간 경과 후에 82%로 가장 높은 제거율을 나타냈고 시간이 경과할수록 낮아져 실험 종료 시에는 36%로 낮게나타났다 (Fig.
결론적으로 천연물질혼합제를 이용한 조류제어 및 유기물 응집부상에 있어 적용농도는 0.05mLLT로 선정하였다. 또한 환경조건별로는 광도 1, 400 lol II" sf 낮은 수심 (50 cm 이하), 수온 20℃ 이상, pH 7~ 9, 남조류가 우점하는 조건에서 가장 좋은 조류제거 효과 및 응집 부상 능을 나타냈다.
05mLLT가 적정 농도로 판단되었다. 광도는 1, 400 (imol 에서 약 93%, 수온은 20~30℃에서 약 60~74%, pH는 7~9 사이에서 약 93%, 수심은 50 cm 이하 모든 수심에서 90% 이상, 조류종에서는 cyanobacteria가 우점하는 수체에서 약 86%로 각각 가장 좋은 조류제거율을 나타냈으며, 응집부상효과 역시 높게 나타났다. 이상의 실험에서 천연물질혼합제는 수중 부유물보다 조류의 제거에 더 효과적 이었으며, 수중 조류나 부유물질의 크기가 효율에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
수중에서 빛은 부유물이나 플랑크톤 등에 의해 확산되어 깊은 수심까지 퍼지지 못한다. 그러나 이번 실험에 적용된 50cm 이하의 낮은 수심은 빛이 충분히 바닥까지 도달할 수 있는 수심 이었으며, 이에 따라 모든 수심에서 90% 이상의 높은 조류제거율을 나타냈으며, 유기물 부상량도 모든 수심에서 85% 이상으로 높게 나타났다. 따라서 빛이 수체내에 고루 퍼질 수 있는 낮은 수심에서 효과가 클 것으로 판단된다.
U%로 낮게 나타났다. 남조류 우점수(우점종:Microcystis aerzzginosa)에서 조류제거율은 1시간 경과후에 약 82%를 나타낸 후 시간이 경과할수록 점점 증가하여 실험 종료 시에는 약 91%의 값을 나타냈으며, 평균 조류제거율은 약 86%로 높게 나타났다. 녹조류(우점종: Chlorella DizZgarZs)에서 조류제거율은 3시간 이후에 약 88%를 나타냈고, 이후 실험 종료 시에는 약 96%의 제거율을 나타냈다’ 평균 조류제거율은 약 83%였다(Fig.
남조류 우점수(우점종:Microcystis aerzzginosa)에서 조류제거율은 1시간 경과후에 약 82%를 나타낸 후 시간이 경과할수록 점점 증가하여 실험 종료 시에는 약 91%의 값을 나타냈으며, 평균 조류제거율은 약 86%로 높게 나타났다. 녹조류(우점종: Chlorella DizZgarZs)에서 조류제거율은 3시간 이후에 약 88%를 나타냈고, 이후 실험 종료 시에는 약 96%의 제거율을 나타냈다’ 평균 조류제거율은 약 83%였다(Fig. If)(Table 2).
농도실험에서 조류제거율은 모든 실험군에서 천연물질혼합제 적용 1시간 후부터 높게 나타났으며, 실험종료 시 (12 hr 후)까지 높은 제거율을 유지하였다. 각 처 리농도별평균 조류제거율은 0.
30℃에서도 20℃와 유사하게 응집된 유기물의 부상효과가 나타났다. 대조군과 비교했을 때, 대조군은 표층의 SS농도 비율이 8%로 대부분의 유기물이 침강한 것으로 나타났으나, 처리군의 경우에는 유기물의 응집 부상에 의해 표층의 SS농도가 56%로 나타났으며, 실험 대상 온도 중 가장 높은 부상효과를 나타냈다 (Fig. 2b).
또한 광도가 높아질 수록 기포 발생량이 늘어나고 그에 따라 유기물의 부상량도 높아지는 경향을 나타냈는데 (Opunol n2 sF 0%~1, 400 [imol m 2 s1: 78%), 이러한 현상도 빛에 따른 조류의 광합성량 변화와 관련이 있는 것으로 판단된다. 따라서 빛은미세기포 발생에 의한 유기물의 부상에 있어 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 추후 광합성 속도 및 광합성량과 미세기포 발생과의 정확한 관계를 파악하기 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료되었다.
그 결과 쉽게 부상하거나 가라앉지 못하고 수중에 응집된 형태로 비교적 오래 남아있어 상대적으로 제거효율이 낮았던 것으로 판단된다. 따라서 조류종 차이에 따른 실험결과 천연물질혼합 제가 국내 대부분의 부영양 수체에서 우점 조류로 나타나는 남조 aeruginosa를 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 사료되었다.
반면 그 외의 조건에서는 응집상태가 불량하였으며, 조류나 부유물질이 잘 뭉쳐지지 않고 매트의 형태로 넓게 퍼져 가라앉는 모습이 나타났다. 따라서 천연물질혼합제의 적용은 수온이 높은 시기에 조류의 발생으로 인해 pH가 높아지는 수체에 적용 시 효과적으로 조류 및 유기물질을 응집 부상 시켜 제거 할 수 있을 것으로 사료되었다.
이번 연구결과에서도 광도 차이에 따른 실험에서 빛이 없는 실험군에서는 기포가 발생하지 않았고 빛이 있는 곳에서만 기포의 발생 이 나타났다. 또한 광도가 높아질 수록 기포 발생량이 늘어나고 그에 따라 유기물의 부상량도 높아지는 경향을 나타냈는데 (Opunol n2 sF 0%~1, 400 [imol m 2 s1: 78%), 이러한 현상도 빛에 따른 조류의 광합성량 변화와 관련이 있는 것으로 판단된다. 따라서 빛은미세기포 발생에 의한 유기물의 부상에 있어 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다.
acus)에서 대부분이 바닥에 가라앉았으며, 이에 따라 표층의 SS 농도 비율이 대조군과 처리군 모두에서 2% 정도로 낮은 비율을 나타냈다. 반면 녹조류(우점종: C. uuZgar/s)와 남조류(우점종: M. aeruginosa) 우점수에서는 처리군에서 뚜렷한 응집 부상 효과가 나타났으며, 그에 따라 표층의 SS 농도 비율이 각각 34%, 40%로 나타났다. 이는 대조군과 비교해 약 5~8 배 이상 높은 비중을 나타낸 것 이다(Fig.
, 1999;Cooke et al, , 2005), 이를 이용하는 사람들에 게는 뇌 질환둥을 일으킬 가능성이 있다(Lewis, 1989; McLachlan,1995). 본 연구에서는 향후 천연물질혼합제의 현장 적용에 따른 생태위해성 및 경제성을 고려하였을때 실험대상 농도 중 가장 낮은 농도인 0.05mLLT가 적용농도로 적합할 것으로 판단하였다.
비교적 낮은 수심 조건이었던 10~50cm 범위에서 높은 제거율을 나타낸 것으로 보아 소규모 인공저수지 등에 적용 시 높은 조류제거 효과를 나타낼 것으로 판단된다. (Fig.
수심실험에서 조류제거율은 대상 수심 모두에서 1시간경과 후부터 90% 이상으로 나타났으며, 실험 종료 시까지 지속적으로 90% 이상의 높은 제거율을 나타냈다. 비교적 낮은 수심 조건이었던 10~50cm 범위에서 높은 제거율을 나타낸 것으로 보아 소규모 인공저수지 등에 적용 시 높은 조류제거 효과를 나타낼 것으로 판단된다.
수온실험에서 유기물질은 W℃의 경우 부상하지 않고 침전하였으며, 대조군과 처리군 모두에서 표층의 SS 농도가 2% 정도로 낮은 비율을 나타내었다. 20℃에서는 천연물질혼합제 처리 후 유기물질의 부상효과가 나타났다.
수온실험에서 조류제거율은 1O℃ 처리군에서 1시간 경과 후부터 80% 이상으로 높게 나타났으며, 실험 종료 시까지 평균 74%를 나타냈다. 2O℃ 처리군에서 조류제거율은 10℃ 실험과 유사하게 1시간 경과 후부터 86%로 높은 값을 나타냈으며, 실험 종료 시까지 평균 74%를 나타냈다.
수온실험에서는 비교적 높은 수온인 20℃ 이상에서 조류제거율과 응집부상량이 가장 높게 나타났다. 또한 pH 의 경우에는 pH 7~9에서 가장 좋은 효과를 나타냈다.
, 1999) 그에 따라 더 많은 응집제를 필요로 하게 된다. 실험결과 나타난 최적 조건범위는(수온 20℃ 이상, pH 7~9) 선행연구들과 유사한 범위 이며, 이러한 조건에서는 조류 및 유기물의 응집이 잘 일어났으며, 미세기포와 쉽게 결합하여 부상하는 것이 관찰되었다. 반면 그 외의 조건에서는 응집상태가 불량하였으며, 조류나 부유물질이 잘 뭉쳐지지 않고 매트의 형태로 넓게 퍼져 가라앉는 모습이 나타났다.
광도는 1, 400 (imol 에서 약 93%, 수온은 20~30℃에서 약 60~74%, pH는 7~9 사이에서 약 93%, 수심은 50 cm 이하 모든 수심에서 90% 이상, 조류종에서는 cyanobacteria가 우점하는 수체에서 약 86%로 각각 가장 좋은 조류제거율을 나타냈으며, 응집부상효과 역시 높게 나타났다. 이상의 실험에서 천연물질혼합제는 수중 부유물보다 조류의 제거에 더 효과적 이었으며, 수중 조류나 부유물질의 크기가 효율에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 결국 천연물질혼합제는 수온이 상승하는 봄~여름(수온 20~30℃), cyanobacteria와 green algae가 우점하는 수체에 적용 시 높은 효과를 나타낼 것으로 사료되며, 향후 현장 적용을 통한 효과 검증이 필요할 것으로 판단되었다.
20℃에서는 천연물질혼합제 처리 후 유기물질의 부상효과가 나타났다. 이에 따라 대조군과 비교했을 때 대조군은 표층의 SS 농도 비율이 4%로 대부분의 유기물이 응집되어 침강하였으나, 응집부상이 일어난 처리군에서는 표층의 SS농도가 46% 로 나타났다. 30℃에서도 20℃와 유사하게 응집된 유기물의 부상효과가 나타났다.
조류종 차이에 따른 실험에서 규조류 우점수(우점종:Aulacoseira granulata, Synedra acus)^ 조류제거 율은 5시간 경과 후에 약 40%로 가장 높게 나타났으며, 평균 제거율은 U%로 낮게 나타났다. 남조류 우점수(우점종:Microcystis aerzzginosa)에서 조류제거율은 1시간 경과후에 약 82%를 나타낸 후 시간이 경과할수록 점점 증가하여 실험 종료 시에는 약 91%의 값을 나타냈으며, 평균 조류제거율은 약 86%로 높게 나타났다.
조류종 차이에 따른 실험에서 부유물질은 규조류 우점수(우점종: 4. granulata, S. acus)에서 대부분이 바닥에 가라앉았으며, 이에 따라 표층의 SS 농도 비율이 대조군과 처리군 모두에서 2% 정도로 낮은 비율을 나타냈다. 반면 녹조류(우점종: C.
조류종에 따른 실험에서는 규조류(우점종: A. granuZata, S. acus)나 녹조류(우점종: C.Zgar/s)에 비해 남조류 (우점종: M. aerzzgiMosa)에서 가장 좋은 조류제거 (약 86%) 및 유기물 부상효과(약 41%)를 나타냈다. 본 실험의 우점종이었던 M.
천연물질혼합제를 환경조건을 변화시킨 부영양 호소수에 적용한 결과 조류 및 유기물의 응집현상이 관찰되었으며, 그와 동시에 미세기포가 발생하여 응집된 물질을 부상시키는 현상이 나타났다(Fig. 3). 미세기포에 의한 유기물의 부상은 가압부상법과 유사한 형태이나, 천연물질혼합제는 물질 투입에 따라 자연적으로 기포가 발생하는 특징을 나타냈다.
표층으로 부상한 SS농도의 비율은 85~95%의 범위를 나타냈으며, 수심 50cm에서 수중 유기물의 95% 가 응집부상하여 가장 높게 나타났다(10 cm: 84.74%, 25cm: 93.53%, 30 cm: 87.13%, 40 cm: 93.26%, 50 cm: 95.46%) (Fig. 2d).

후속연구

이상의 실험에서 천연물질혼합제는 수중 부유물보다 조류의 제거에 더 효과적 이었으며, 수중 조류나 부유물질의 크기가 효율에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 결국 천연물질혼합제는 수온이 상승하는 봄~여름(수온 20~30℃), cyanobacteria와 green algae가 우점하는 수체에 적용 시 높은 효과를 나타낼 것으로 사료되며, 향후 현장 적용을 통한 효과 검증이 필요할 것으로 판단되었다.
따라서 빛이 수체내에 고루 퍼질 수 있는 낮은 수심에서 효과가 클 것으로 판단된다. 다만 향후 현장 적용을 위해서는 더 깊은 수심에서의 효율검증이 필요할 것으로 사료되었다.
또한 환경조건별로는 광도 1, 400 lol II" sf 낮은 수심 (50 cm 이하), 수온 20℃ 이상, pH 7~ 9, 남조류가 우점하는 조건에서 가장 좋은 조류제거 효과 및 응집 부상 능을 나타냈다. 이상의 조건들은 부영양화된 수체에서 조류 대발생 시의 환경조건과 유사한 범위를 나타냄에 따라 실제 현장에 적용 시 효과적인 조류제어가 가능할 것으로 판단된다. 향후 다양한 형태와 규모의 부영양 수 체에 적용하여 효율을 평가하는 연구가 필요할 것으로 사료되 었다.
따라서 빛은미세기포 발생에 의한 유기물의 부상에 있어 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 추후 광합성 속도 및 광합성량과 미세기포 발생과의 정확한 관계를 파악하기 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료되었다.
이상의 조건들은 부영양화된 수체에서 조류 대발생 시의 환경조건과 유사한 범위를 나타냄에 따라 실제 현장에 적용 시 효과적인 조류제어가 가능할 것으로 판단된다. 향후 다양한 형태와 규모의 부영양 수 체에 적용하여 효율을 평가하는 연구가 필요할 것으로 사료되 었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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