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보고서 초록
Abstract
목차
제1장 서론 14
제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 14
제2절 연구개발의 국내외 현황 15
제3절 연구개발대상 기술의 차별성 16
제2장 연구개발의 목표 및 내용 18
제1절 연구의 최종목표 18
제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 19
제3절 연도별 추진체계 20
제3장 연구개발 결과 및 활용계획 22
제1절 연구개발 결과 및 토의 22
제2절 연구개발 결과 요약 173
제3절 연도별 연구개발목표의 달성도 186
제4절 연도별 연구성과(논문·특허 등) 187
제5절 관련분야의 기술발전 기여도 190
제6절 연구개발 결과의 활용계획 191
제4장 참고문헌 192
〈표 1.1〉 연구개발의 국내외 현황 16
〈표 3.1〉 영산강 수질 측정을 위한 분석항목 및 분석방법 22
〈표 3.2〉 수질 및 수생태계 : 하천의 생활환경 기준 45
〈표 3.3〉 EPA's 1986 Recommended Water Quality Criteria for Bacteria and 2004 Rule 46
〈표 3.4〉 수질 및 수생태계 : 사람의 건강보호 기준 49
〈표 3.5〉 Current National Recommended Water Quality Criteria 50
〈표 3.6〉 액체-액체 추출 실험 절차 55
〈표 3.7〉 4가지 잔류농약 물질의 MDL (Method Detection Limit) 56
〈표 3.8〉 4가지 잔류농약 물질 분석 결과 57
〈표 3.9〉 U.S. Recommended Water Quality Criteria for Priori & Non Priority Toxic Pollutants (US EPA) 62
〈표 3.10〉 fluorescence 파장범위과 유기 구성 요소 83
〈표 3.11〉 Enterococcus의 분리동정을 위해 사용한 배지 84
〈표 3.12〉 실험에 사용된 항생제의 최소 저해 농도(MIC) 85
〈표 3.13〉 하수처리장 방류수의 항생제 내성도 86
〈표 3.14〉 실험에 사용된 Aminoglycoside계열 항생제의 농도 88
〈표 3.15〉 하수처리장별 Enterococcus의 고농도 Gentamicin 내성도 88
〈표 3.16〉 하수처리장별 Enterococcus의 고농도 Streptomicin 내성도 89
〈표 3.17〉 하수처리장별 Enterococcus의 고농도 Kanamicin 내성도 89
〈표 3.18〉 하수처리장의 월별 Enterococcus의 CFU(Colony Forming Unit) 91
〈표 3.19〉 삼포천 상류 지점에 해당되는 소유역의 토지이용도 96
〈표 3.20〉 장성천 상류 지점에 해당되는 소유역의 토지이용도 97
〈표 3.21〉 장성천 말단 지점에 해당되는 소유역의 토지이용도 98
〈표 3.22〉 학산교 지점에 해당되는 소유역의 토지이용도 99
〈표 3.23〉 광주천 말단 지점에 해당되는 소유역의 토지이용도 100
〈표 3.24〉 극락교 지점에 해당되는 소유역의 토지이용도 101
〈표 3.25〉 어등대교 지점에 해당되는 소유역의 토지이용도 102
〈표 3.26〉 풍영정천 말단 지점에 해당되는 소유역의 토지이용도 103
〈표 3.27〉 상신보 지점에 해당되는 소유역의 토지이용도 104
〈표 3.28〉 지역별로 분리한 60개 E. coli에 대한 고유 균주의 비율 (%) 107
〈표 3.29〉 계절별 E. coli 균주의 다양성과 환경 내에서의 상대적 우세 110
〈표 3.30〉 매월 지역별로 분리된 60개 E. coli 중 source 판별이 가능한 E. coli의 비율 (%) 113
〈표 3.31〉 광주천 박테리아 실험 조건 119
〈표 3.32〉 개발 모델과 기존 모델들과의 비교 122
〈표 3.33〉 광주천 내 FIB 모델링을 위한 모델 항목 123
〈표 3.34〉 EC 및 ENT 예측값에 대한 Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient (NSE) 133
〈표 3.35〉 건기 및 우기 시 LH-OAT 민감도 분석 기법 적용 결과 138
〈표 3.36〉 MLR 모델 결과 144
〈표 3.37〉 CLS 모델 결과 145
〈표 3.38〉 광주천 유역 토지이용도 현황 169
〈표 3.39〉 광주천 유역 토양도 현황 170
〈표 3.40〉 유량 및 수질에 연관된 parameters들의 민감도 분석 170
〈표 3.41〉 자동보정프로세스 (Auto calibration)을 통해서 도출된 parameter의 속성값 171
〈그림 3.1〉 (a) Quanty-tray™ Sealer & Quanti-tray™/2000 Insert Rubber(IDEXX Laboratories, Inc., Westbrook, Maine) (b) Enterolert™를 이용한 Enterococcus 정 량 실험 결과 23
〈그림 3.2〉 (a) Coliert R(IDXXX Laboratories, Inc., Westbrook, Maine) (b) Coliert R를 이용한 Total Coliform 정량 실험 결과 (c) Coliert R를 이용한 Escherichia Coli 정량 실험 결과(이미지참조) 24
〈그림 3.3〉 YSI 6600 EDS (YSI Incorporated) 25
〈그림 3.4〉 TOC Analyzer (TOC 820, SIEVERS, GE Analytical Instruments) 26
〈그림 3.5〉 Portable UV Analyzer for Water Quality (SECOMAM) 26
〈그림 3.6〉 Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry (ICP-MS, Agilent Technologies, 7500 ce) 27
〈그림 3.7〉 humic acids 구조 28
〈그림 3.8〉 F-2500 Fluorescence Spectrophotometer (Hitachi High Technologies Corporation, Tokyo, Japan)(Product Number: F-2500) 29
〈그림 3.9〉 전기영동 및 dendrogram의 예 30
〈그림 3.10〉 배양된 E. coli strain의 전처리 31
〈그림 3.11〉 원심 분리기(Centrifugal Seperator) 31
〈그림 3.12〉 deep freezer 32
〈그림 3.13〉 (a) PCR template의 준비 (b) PCR (palm-cycler) 32
〈그림 3.14〉 PCR product에 대한 전기영동 (gel electrophoresis) 33
〈그림 3.15〉 영산강 본류 및 지류 유역에 대한 개념도 34
〈그림 3.16〉 영산강 본류 및 지류 유역 수질 측정지점 35
〈그림 3.17〉 영산강 하구언 (#5, 전라남도 목포시) 36
〈그림 3.18〉 석관정 (#17, 전라남도 나주시 다시면) 37
〈그림 3.19〉 삼지교 (#42, 전라남도 담양군 수북면) 38
〈그림 3.20〉 Diazinon, Methyl-parathion, Fenitrothion, Parathion (Ethyl-)의 검량선 56
〈그림 3.21〉 fluorescence EEM의 예 58
〈그림 3.22〉 선정된 20곳의 위치 59
〈그림 3.23〉 분리 동정 과정 개념도 60
〈그림 3.24〉 분리 동정 과정의 과정별 결과물 60
〈그림 3.25〉 electrophoresis gel 사진 64
〈그림 3.26〉 SOM 기법과 일반적인 Clustering Analysis 기법의 비교 66
〈그림 3.27〉 전반적인 수질 변화 경향의 유사성에 따른 유역 내 지점들의 분류 71
〈그림 3.28〉 수온, Enterococcus, 대장균, 총대장균군수, DOC에 대한 SOM 분포도 72
〈그림 3.29〉 탁도, 전기전도도, 용존산소, pH, 클로로필에 대한 SOM 분포도 73
〈그림 3.30〉 총부유물질, 질산성 질소, 계면활성제, 생화학적 산소 요구량에 대한 SOM 분포도 74
〈그림 3.31〉 알루미늄, 비소, 카드뮴, 코발트, 크롬, 구리에 대한 SOM 분포도 75
〈그림 3.32〉 철, 망간, 니켈, 납, 아연에 대한 SOM 분포도 76
〈그림 3.33〉 영산강 하류 지점들의 계절적 변화 경향 78
〈그림 3.34〉 영산강 중류 지점들의 계절적 변화 경향 79
〈그림 3.35〉 영산강 상류 지점들의 계절적 변화 경향 80
〈그림 3.36〉 영산강 지천(영암천, 삼포천, 함평천, 고막원천, 문평천, 만봉천) 지점들의 계절적 변화 경향 81
〈그림 3.37〉 영산강 지천(장성천, 지석천, 광주천, 풍영정천, 황룡강, 증암천, 오례천) 지점들의 계절적 변화 경향 82
〈그림 3.38〉 전라남도 인근의 하수처리장 84
〈그림 3.39〉 2008년 11월 하수처리장별 항생제 내성도 87
〈그림 3.40〉 2008년 12월 하수처리장별 항생제 내성도 87
〈그림 3.41〉 송대하수처리장 Enterococcus의 MPN 90
〈그림 3.42〉 담양하수처리장 Enterococcus의 MPN 90
〈그림 3.43〉 광주하수처리장 Enterococcus의 MPN 91
〈그림 3.44〉 나주하수처리장 Enterococcus의 MPN 91
〈그림 3.45〉 항생제 내성 확인 실험 92
〈그림 3.46〉 15개 항생제에 대한 E. coli 내성률 93
〈그림 3.47〉 영산강 유역의 토지 피복도 자료 95
〈그림 3.48〉 HFERP DNA fingerprint library 구축 106
〈그림 3.49〉 월별 고유 균주 비율의 평균값 (%) 108
〈그림 3.50〉 시료 채취 시기에 따른 source 판별 가능(Identified) E. coli와 불가능(Unidentified) E. coli의 비율 평균값 (%)(Sedi : 퇴적토) 113
〈그림 3.51〉 4월, 5월, 6월, 7월, 8월, 9월 강물시료에서 분리한 E. coli의 source 판별. (다수의 source를 지시하는 경우에 source마다 중복하여 셈하였다.) 114
〈그림 3.52〉 2009년 10월, 11월, 12월, 2010년 1월 강물시료에서 분리한 E. coli의 source 판별 (다수의 source를 지시하는 경우에 source마다 중복하여 셈하였다.) 115
〈그림 3.53〉 (A) 광주천 내 모니터링 지점(G1-G4)과 하천유지용수 취수점 및 방류점 (B) FIB의 사활 및 거동에 대한 개념도 118
〈그림 3.54〉 기상 조건별 (일사량 및 강우 강도) FIB의 시간별 분포 (A) EC 농도 분포 (DW1, 전기), (B) ENT 농도 분포 (DW1, 건기), (C) EC 농도... 128
〈그림 3.55〉 F2 지점에서의 지표 수위 실측값과 예측값 사이의 비교 (A) DW1 (건지) (B) WW1 (우기) 131
〈그림 3.56〉 건기(DW1) 및 우기(WW1) 시 EC 및 ENT 농도의 실측값 및 예측값의 시공간적 분포 (A) 일사량, (B) EC 농도 분포 (DW1, 건기) (C) ENT 농도 분포 (DW1, 건기),... 131
〈그림 3.57〉 다른 기상 조건 하에서의 EC 및 ENT 농도의 실측값과 예측값을 통한 모델 검증 결과 (A) EC 농도 분포 (DW2, 건기); (B) ENT 농도 분포 (DW2, 건기); (C) EC 농도... 134
〈그림 3.58〉 다른 기상 조건 하에서의 FIB 농도에 미치는 기여도 (A) 일사량 (B) 건기 (DW1) 시 일사량에 의한 사멸과 침강으로 인한 EC 농도의 감소 예상... 136
〈그림 3.59〉 영산강 유역 지형 특성 자료(국토 해양부) 141
〈그림 3.60〉 건기 시 중금속 실측자료와 모델 예측결과 비교 145
〈그림 3.61〉 우기 시 중금속 실측자료와 모델 예측결과 비교 146
〈그림 3.62〉 SWAT 모형의 수문순환의 토지부분 148
〈그림 3.63〉 하천 내에서의 다양한 수문 추적과정 152
〈그림 3.64〉 개발된 SWAT 모델 내의 박테리아 모듈 154
〈그림 3.65〉 연구대상 지역 : 영산강 수계내 고막원천 155
〈그림 3.66〉 SWAT에서의 DEM Selection 156
〈그림 3.67〉 영산강 유역의 DEM 자료 157
〈그림 3.68〉 고막원천 유역의 토지이용도 158
〈그림 3.69〉 고막원천 유역의 토양도자료 159
〈그림 3.70〉 영산강 유역의 토양도DB 160
〈그림 3.71〉 영산강 유역의 토지이용 및 토양 정보 overlay 161
〈그림 3.72〉 학교지점의 유량비교 162
〈그림 3.73〉 박테리아 모델값 및 실측값 162
〈그림 3.74〉 DOC 농도의 비교 164
〈그림 3.75〉 CE-QUAL-W2 모델의 영산호적용 사례 166
〈그림 3.76〉 수심별 수온과 염도의 비교자료 167
〈그림 3.77〉 개선된 CE-QUAL-W2 모듈 168
〈그림 3.78〉 광주천 말단 (유덕지점) 에서의 실측유량과 예측된 유량의 비교 171
〈그림 3.79〉 광주천 말단 (광주천 2) 에서의 실측 부하량과 예측된 부하량의 비교 172
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