초록 ▼

○ 소형선박에서 이용한 연안용 및 수심 3000미터에서 운영이 가능한 Benthic lander 개발 완료
○ Benthic lander는 benthic chamber 및 benthic profiler로 구성
○ Benthic chamber의 유체유동 특성은 radial-flow의 특성을 보이며, 물 혼합속도는 약 30초로 추정됨
○ Benthic chamber의 바닥면에서 shear velocity는 약 0.32 cm $s^{-1}$로 추정되었으며, 석고용해 실험으로 계산된 확산성경계층 뚜께는

○ 소형선박에서 이용한 연안용 및 수심 3000미터에서 운영이 가능한 Benthic lander 개발 완료
○ Benthic lander는 benthic chamber 및 benthic profiler로 구성
○ Benthic chamber의 유체유동 특성은 radial-flow의 특성을 보이며, 물 혼합속도는 약 30초로 추정됨
○ Benthic chamber의 바닥면에서 shear velocity는 약 0.32 cm $s^{-1}$로 추정되었으며, 석고용해 실험으로 계산된 확산성경계층 뚜께는 약 180~230 μm 였음.
○ Microprofiler는 benthic chamber와 장착할 수 있는 장비와 휴대용으로 개발
○ Microprofiler는 마이크로센서를 50, 100, 200 μm 간격으로 이송시키면서 여러용존성분(용존산소, pH, 황화수소)를 측정할 수 있도록 개발됨.
○ 개발된 장비를 이용하여 수하연 양식장이 연안환경에 미치는 영향 연구에 적용하였고 인공구조물이 입자성 유기물질 순환에 미치는 영향을 파악 함.
○ 이 연구과제를 통해 특허 5건, 국내 논문 2편, 국제학술지(SCI(E)급) 4편 작성
○ 심해저용 장비개발로 동해의 유기탄소 순환 연구에 보다 정확한 정량적 결과를 제시할 것으로 기대

Abstract ▼

Case 1 study: The developent of a benthic chamber (BelcI) for benthic boundary layer studies.
We have developed an in-situ benthic chamber (BelcI) for use in coastal and benthic boundary layer studies that can be deployed from a small boat. It is expected that BelcI will be useful in studying the

Case 1 study: The developent of a benthic chamber (BelcI) for benthic boundary layer studies.
We have developed an in-situ benthic chamber (BelcI) for use in coastal and benthic boundary layer studies that can be deployed from a small boat. It is expected that BelcI will be useful in studying the benthic boundary layer because of its flexibility. BelcI is divided into three main areas: 1) frame and body chamber, 2) water sampler, and 3) stirring devices, electric controller, and data acquisition technology. To maximize in-situ use, the frame is constructed from two layers that consist of square cells. All electronic parts (motor controller, pA meter, data acquisition, etc.) are low-power consumers so that the external power supply can be safely removed from the system. The hydrodynamics of BelcI, measured by PIV (particle image velocimetry), show a typical "radial-flow impeller" pattern. Mixing time in the main chamber is about 30 s, and shear velocity (u*) near the bottom layer was calculated at 0.32 cm $s^{-1}$. Measurements of diffusivity boundary layer thickness showed a range of 180-230 μm. Sediment oxygen consumption rate, measured in-situ, was 65 mmol $O_{2}$ $m^{-2}$ $d^{-1}$, more than two times higher than on-board incubation results. Benthic fluxes assessed from in-situ incubation were estimated as follows: nitrate + nitrite = 0.18 ± 0.07 mmol $m^{-2}$ $d^{-1}$ ammonium = 2.3 ± 0.5 mmol $m^{-2}$ d-1 phosphate = 0.09 ± 0.02 mmol $m^{-2}$ $d^{-1}$ and silicate = 23 ± 1 mmol $m^{-2}$ $d^{-1}$.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 8
• 목 차 ... 11
• CONTENTS ... 14
• 그 림 목 차 ... 17
• FIGURE LISTS ... 19
• 표 목 차 ... 22
• TABLE LISTS ... 23
• 제 1 장 연구 목적 ... 24
• 제 2 장 현장용 측정장비 Benthic Lander 개발 ... 25
• 제1절 국내외 기술현황 ... 25
• 1. 국내현황 ... 25
• 2. 외국현황 ... 25
• 제2절 밴틱챔버 개발 결과 ... 25
• 1. 개발 기본 개념 ... 25
• 2. Benthic chamber (BelcI) 기본 설계 ... 25
• 3. 시료교반기 기본 설계 ... 27
• 4. 자동시료채취기 기본 설계 ... 30
• 5. Benthic chamber 제어용 임베이드 컴퓨터 개발 및 시스템 연동 ... 31
• 제3절 다기능 Microprofiler(BelpI) 개발 수행 결과 ... 33
• 1. 다기능 Microprofiler (BelpI)의 기본 구성 ... 33
• 2. Microprofiler(BelpI) 제어용 임베이드 컴퓨터 개발 및 시스템 연동 ... 35
• 제4절 Benthic lander 프레임 및 릴리스 시스템 개발 수행 결과 ... 37
• 1. Benthic lander 프레임 설계 및 제작 ... 37
• 2. 릴리즈 시스템 설계 및 제작 ... 38
• 제 3 장 연안용 Benthic chamber calibration ... 40
• 제1절 서론 ... 40
• 제2절 재료 및 방법 ... 41
• 1. BelcI의 기본 구성 설계 및 제작 ... 42
• BelcI 프레임 ... 42
• 주사기형 자동 해수채수기 ... 42
• BelcI chamber 몸체 ... 43
• Chamber 뚜껑 및 교반기 ... 43
• 전자제어 장치 ... 43
• 2. BelcI의 calibration ... 44
• 가시화분석 ... 44
• 확산경계층 두께 추정 ... 45
• 3. BelcI의 현장 실험 ... 46
• On-board incubation chamber 제작 및 산소소모율 측정 ... 46
• 영양염 분석 ... 47
• Benthic chamber 설치 및 회수 ... 48
• 제3절 결과 및 토의 ... 48
• 1. 가시화 분석결과 ... 48
• 2. 확산경계층 두께 (DBL thickness) ... 49
• 3. Benthic chamber의 총 산소소모율 (TOU)과 선상 배양 결과 비교 ... 50
• 4. 영양염의 저층 플럭스 ... 53
• 제4절 결론 ... 55
• 제 4 장 현장적용 연구 사례 ... 56
• 제1절 우렁쉥이 양식이 한국 남해 연안에서 저층-수층 연결고리에 미치는 영향 ... 56
• 1. 서 론 ... 56
• 2. 재료 및 방법 ... 57
• 연구해역 ... 57
• 현장측정장비 설치 및 현장배양실험 ... 58
• Sediment trap 및 Porewater 추출 ... 58
• 총 CO2 production과 황산염 환원율 측정 ... 58
• 실험실 분석 ... 59
• 저층 플럭스 계산 ... 59
• 퇴적속도 추정 ... 60
• 3. 결 과 및 고 찰 ... 60
• 수층의 환경적 특성 ... 60
• 입자물질의 수직 플럭스 ... 61
• 저층 플럭스 ... 61
• 공극수의 수직분포 ... 62
• 퇴적물의 유기물 및 210Pb의 수직분포 ... 64
• 총무기이산화탄소 생산율 및 황산염 환원율 추정 ... 66
• 유기탄소의 물질수지 산정 ... 67
• 4. 결 론 ... 68
• 제2절 한국 반폐쇄성만인 천수만에서 인공방조제가 유기탄소 순환에 미치는 영향 ... 70
• 1. 서 론 ... 70
• 2. 재료 및 방법 ... 71
• 연구해역 ... 71
• 현장측정장비 설치 및 현장배양실험 ... 71
• 퇴적물 채집 및 Porewater 추출 ... 72
• 실험실 분석 ... 72
• 저층 플럭스 계산 ... 72
• 퇴적속도 추정 ... 73
• 3. 결 과 및 고 찰 ... 73
• 천수만 해역의 이화학적 특성 ... 73
• 과잉 Pb-210 방사능 수직분포 및 퇴적율 추정 ... 74
• 저층 호흡(benthic respiration) 및 저층 영양염 플럭스(benthic nutrient fluxes) ... 77
• 유기탄소 산화율 추정 ... 80
• 4. 결 론 ... 82
• 제 5 장 참고문헌 ... 83