• Article

    Characteristics of Tide-induced Flow and its Effect on Pollutant Patterns Near the Ocean Outfall of Wastewater Treatment Plants in Jeju Island in Late Spring

    제주도 하수처리장 해양방류구 인근해역의 늦은 봄철 조류 특성과 조석잔차류에 의한 오염물질의 분포 특성

    JUN-TECK KIM, JI-SEOK HONG, JAE-HONG MOON, SANG-HYUN KIM, TAE-HOON KIM AND SOO-KANG KIM

    김준택, 홍지석, 문재홍, 김상현, 김태훈, 김수강

    In this study, we investigated the tide-induced flow patterns near the ocean outfall of the Jeju and Bomok Wastewater Treatment Plants (WTP ...

    이 연구에서는 2018년 늦은 봄철을 대상으로, 제주도내 위치한 제주와 보목 하수처리장의 해양방류구 주변 해역의 하수처리 방류수의 이동 특성을 파악하기 위하여 다층 유향 ...

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    In this study, we investigated the tide-induced flow patterns near the ocean outfall of the Jeju and Bomok Wastewater Treatment Plants (WTP) in Jeju Island by using measurements of Acoustic Doppler Current Meter (ADCP) and a numerical experiment with inserting passive tracer into a regional ocean model. In late spring of 2018, the ADCP measurements showed that tidal currents dominate the flow patterns as compared to the non-tidal components in the outfall regions. According to harmonic analysis, the dominant type of tides is mixed of diurnal and semi-diurnal but predominantly semidiurnal, showing stronger oscillations in the Jeju WTP than those in the Bomok WTP. The tidal currents oscillate parallel to the isobath in both regions, but the rotating direction is different each other: an anti-clockwise direction in the Jeju WTP and a clockwise in the Bomok WTP. Of particular interest is the finding that the residual current mainly flows toward the coastline across the isobath, especially at the outfall of the Bomok WTP. Our model successfully captures the features of tidal currents observed near the outfall in both regions and indicates possibly high persistent pollutant accumulation along the coasts of Bomok.


    이 연구에서는 2018년 늦은 봄철을 대상으로, 제주도내 위치한 제주와 보목 하수처리장의 해양방류구 주변 해역의 하수처리 방류수의 이동 특성을 파악하기 위하여 다층 유향·유속계 (Acoustic Doppler Current Meter; ADCP)와 지역규모 해양 수치모델의 가상 추적자 실험을 활용한 분석을 수행하였다. ADCP관측 결과에 의하면 두 하수처리장 모두 방류구 인근 해역의 해수 유동은 비조석 성분 보다 조석 성분이 컸고, 조류는 등수심선과 평행한 방향의 왕복성 운동이 지배적이었다. 조화 분석결과는 제주와 보목 하수처리장 해역 모두 반일주기 유속 성분이 우세한 혼합형 조석특성이 지배적이지만, 보목 하수처리장 주변의 유속 세기가 제주 하수처리장 유속의 50% 정도로 느리고, 조류의 회전성이 제주는 시계 방향, 보목의 경우 반시계 방향으로 지역적으로 차이를 보인다. 특히, 보목 하수처리장 방류구 주변해역은 상대적으로 느린 유속과 더불어 잔차류가 등수심선을 가로질러 연안으로 향하기 때문에 해안을 따라 오염물질이 집적되는데 유리한 환경이다. 고해상도 수치실험은 유속·유향 현장 관측 결과와 유사한 해수 유동 특성을 잘 모의하였으며, 오염물질의 이동확산을 파악하기 위한 추적자 실험을 통하여 잔차성분이 연안을 향하는 보목 하수처리장 연안에서 오염물질 잔류량이 상대적으로 높아질 수 있음을 제시하였다. 이러한 결과는 늦은 봄철에 보목 하수처리장 인근 해역이 상대적으로 약한 조류와 연안을 향하는 잔차성분의 영향으로 하수처리 방류수에 의한 연안 오염 가능성이 높은 환경임을 제시하는 결과이다. 퇴적유기물 조사에서도 보목하수처리장 인근 연안은 중간오염 단계를 보임으로써 조석 잔자류에 의한 연안 오염물질 축적과 그에 따른 연안환경오염의 가능성을 뒷받침하고 있다.

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    May 2021
  • Article

    A Study on the Appropriateness as Organic Matters Indicator and the Distribution of Chemical Oxygen Demand and Total Organic Carbon in Masan Bay, Korea

    마산만 해수 중 화학적산소요구량과 총유기탄소 분포 특성 및 유기물 지표로서의 적절성 검토

    MI-OK PARK, YONG-WOO LEE, SEONG-AH CHO, HYE-MI KIM, JUN-KUN PARK, SUNG-GIL KIM, SEONG-SOO KIM AND SUK MO LEE

    박미옥, 이용우, 조성아, 김혜미, 박준건, 김성길, 김성수, 이석모

    We investigated the temporal and spatial distribution characteristics of chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC) in all 13 locations ...

    마산만에서 유기물의 시공간적 분포 특성을 살펴보기 위해 2015년 월별로 총 13개 정점에서 화학적산소요구량(COD)과 총유기탄소(TOC) 농도를 조사하였다. COD와 TOC 농도는 ...

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    We investigated the temporal and spatial distribution characteristics of chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC) in all 13 locations of Masan Bay from February to November in 2015. The COD and TOC contents were high during the June-August period when the pollution load increased. In particular, the concentrations of COD and TOC were about twice as high in the surface water as in the bottom water. In spatial distribution, the COD and TOC concentrations at the inner bay were about twice as high as those of the outer bay in Masan Bay. As a result of estimating the oxidation efficiency of COD from the surface layer of Masan Bay in 2015 based on the theoretical oxygen demand (TOD), it was at the level of about 23%. Due to the low oxidation efficiency of COD, there is a risk that the organic matter in Masan Bay will be somewhat underestimated. Therefore, for quantitative analysis of organic matter, COD and TOC analyses need to be combined.


    마산만에서 유기물의 시공간적 분포 특성을 살펴보기 위해 2015년 월별로 총 13개 정점에서 화학적산소요구량(COD)과 총유기탄소(TOC) 농도를 조사하였다. COD와 TOC 농도는 오염부하량이 증가하는 6~8월에 상대적으로 높았고, 저층보다 표층에서 약 2배 높았다. COD와 TOC 농도는 마산만의 내측 정점에서 다른 정점들에 비해 약 2배 이상 높았다. 2015년 마산만 표층에서 이론적산소요구량(TOD)을 기준으로 COD의 산화 효율성을 추정한 결과, COD의 산화 효율은 약 23%로 낮은 수준이었다. 마산만에서 COD 측정시 낮은 산화 효율은 만 내에 분포하는 유기물 양이 과소평가 될 가능성이 있어, 유기물의 정확한 정량분석을 위해서는 COD와 TOC 분석의 병행 조사가 필요할 것으로 판단된다.

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    May 2021
  • Article

    Enhanced Primary Production in Response to Freshwater Inflow in the Nakdong River Estuary: Characteristics of land-Ocean Coupling (LOC)

    낙동강 하구에서 담수 유입에 따른 연안 클로로필-a 증가: 낙동강의 육상-해양 coupling 패턴 분석

    SUHYUN KIM AND SOONMO AN

    김수현, 안순모

    Since terrestrial input plays a major role in coastal primary production, an understanding of land-ocean coupling (LOC) is key to understand coastal ...

    담수를 통해 유입되는 육상 기원 물질은 연안 일차 생산을 제어하는 주요 요소이므로 육상-해양 coupling을 파악하는 것은 연안 생태 변화를 이해하는데 중요하다. 본 ...

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    Since terrestrial input plays a major role in coastal primary production, an understanding of land-ocean coupling (LOC) is key to understand coastal ecological changes. In this study, the LOC has been classified into three stages (i.e., the baseflow, plume event and residual flow). In order to characterize its pattern in Nakdong River estuary, multi-platform data were obtained from remote sensing (geostationary ocean color image (GOCI)), in-situ measurement (marine environment information system (MEIS)), on-site measurement (discharge data and meteorological data). The MEIS data were grouped into three stages of LOC using principal component analysis (PCA), and the LOC (2013 ~ 2018) was examined at each stage using multi-platform data. In the Nakdong River estuary, the maximum value of chlorophyll-a (chl-a) was unexpectedly appeared during the plume event. It is assumed that there was no significant increase in turbidity, expected during the typical plume event, together with the weak flushing effect, caused the enhanced phytoplankton growth. Compared with other estuaries, LOC is common in estuaries affected by freshwater inflow, but LOC has different pattern depending on the size of the plume. While estuaries that form small plumes of about 10 km (low freshwater discharge and weak flushing effect) observed high chl-a in the plume event because the phytoplankton can response to the increased nutrient more rapidly. estuaries that form large plumes of more than 100 km est (high freshwater discharge and strong flushing effect) follow the typical LOC pattern conceptualized in this study (high chl-a in the residual flow).


    담수를 통해 유입되는 육상 기원 물질은 연안 일차 생산을 제어하는 주요 요소이므로 육상-해양 coupling을 파악하는 것은 연안 생태 변화를 이해하는데 중요하다. 본 논문에서는 육상-해양 coupling 양상을 시간에 따라 세 단계(Base flow, Plume event, Residual flow)로 구분하여 개념화하였고, 낙동강 하구에서 각 양상의 출현을 확인하기위해 다양한 플랫폼에서 측정된 자료를 사용하여 분석하였다. 사용된 자료는 원격 탐사 측정 자료(Geostationary Ocean Color Image; GOCI), 현장 실측 자료(Marine Environment Information System; MEIS), 연속 측정 자료(유량 자료, 기상 자료)로 구분될 수 있다. 주성분분석을 통해 MEIS 자료를 육상-해양 coupling의 세 단계로 구분하였고, 이 구분을 2013-2018년 동안의 여타 자료에 적용하여 단기간 육상-해양 coupling 양상을 살펴보았다. 낙동강 하구에서는 예상과는 달리 Plume event때 Chlorophyll-a (Chl-a) 최대값이 나타났다. 이는 담수 증가에도 탁도 증가는 크지 않았고, 플러싱 효과도 약해 식물플랑크톤이 증가 할 수 있는 여건이 조성되었기 때문으로 분석되었다. 육상-해양 coupling을 기반으로 여러 하구들과 비교해보았을 때 육상-해양 coupling은 담수 유입에 영향을 받는 하구에서 흔한 현상이나 하구에서 형성되는 플룸 크기에 따라 육상-해양 coupling이 다르게 나타났다. 낙동강 하구처럼 작은 플룸(~10 km 규모) 이 형성되는 하구에서는 식물플랑크톤의 즉각적인 반응으로 인해 Plume event 단계에 Chl-a 최댓값이 나타나는 반면, ~100 km 이상의 큰 플룸이 형성되는 하구(담수 배출이 크고, 플러싱이 강한 곳)에서는 본 연구에서 개념화한 육상-해양 coupling 양상(Residual flow 때 Chl-a 최대)을 따르는 것으로 나타났다.

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    May 2021
  • Article

    Rates and Controls of Organic Matter Mineralization and Benthic Nutrient Release in the Coastal Sediment Near Lake Shihwa

    시화호 인근 연안 퇴적물의 유기물 분해 특성, 저층 영양염 용출 및 조절요인

    JAE-HYUK SHIN, SUNG-UK AN, JAE-HOON CHOI, HYO-JIN LEE, SEUNG-BUHM WOO, JUNG-HO HYUN AND SUNG-HAN KIM

    신재혁, 안성욱, 최재훈, 이효진, 우승범, 현정호, 김성한

    We investigated geochemical constituents of pore-water and sediment, rates of organic carbon (Corg) oxidation and sulfate reduction (SR), and benthic nutrient ...

    시화호 인근 연안 퇴적물에서 유기물 분해 특성, 퇴적물로부터의 영양염 용출 및 주요 조절요인을 파악하기 위해 공극수와 퇴적물 내 지화학 성분, 혐기성 유기물 ...

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    We investigated geochemical constituents of pore-water and sediment, rates of organic carbon (Corg) oxidation and sulfate reduction (SR), and benthic nutrient flux (BNF) to elucidate characteristic of Corg oxidation and its control in the coastal area near Lake Shihwa. The study sites were selected in the vicinity of Soraepogu (E0), Songdo tidalflat (E1) and Oido dock (E3) and in front of floodgate Shihwa tidal plant (E5). The Corg contents in the sediments and concentrations of ammonium and phosphate in pore water exhibited the highest value at EO, and gradually decreased toward the outer sea (E1, E3, E5). Rates of anaerobic Corg oxidation (260.6 mmol C m-2 d-1) and SR (91.4 mmol S m-2 d-1) at E0 were 4–9 and 6-54 times higher than at the site of outer sea (E1, E3, E5) . Rates of SR at E3 and E5 accounted for 11-23% of anaerobic Corg oxidation, whereas it comprised 47-70% of anaerobic Corg oxidation at E0 and E1. Rates of Corg oxidation and SR showed a highly positive correlation with the concentration of dissolved organic carbon (r2 = 0.795 and 0.777, respectively). The BNF at E0, E1, and E3 accounted for 120–510% and 26–178%, respectively, of the N and P required for primary production in the water column. Overall results suggest that the Corg oxidation in the sediment controlled by concentration of dissolved organic carbon in the pore water and the excessive Corg oxidation stimulates the benthic nutrient flux, which may cause a phytoplankton bloom in the water column.


    시화호 인근 연안 퇴적물에서 유기물 분해 특성, 퇴적물로부터의 영양염 용출 및 주요 조절요인을 파악하기 위해 공극수와 퇴적물 내 지화학 성분, 혐기성 유기물 분해율, 황산염 환원율 및 저층 영양염 용출률을 측정하였다. 연구정점은 소래포구 인근 정점(E0), 송도갯벌 정점(E1), 오이도 선착장 부근 정점(E3), 시화 조력발전소 수문 앞 정점(E5)으로 선정하였다. 유기탄소와 공극수 내 암모니아, 인산염 농도는 정점 E0에서 가장 높게 나타났으며, 외측 해역(정점 E1, E3, E5)으로 갈수록 점진적으로 감소하였다. 혐기성 유기물 분해율과 황산염 환원율은 정점 E0에서 각각 260.6 mmol C m-2 d-1와 91.4 mmol S m-2 d-1로 외측 정점들보다 각각 4–9배, 6–54배 높게 나타났다. 혐기성 유기물 분해에서 황산염 환원이 차지하는 비율은 정점 E3, E5에서 11–23%로 미미한 것으로 나타났으나, 정점 E0, E1에서는 47-70%로 황산염 환원에 의해 혐기성 유기물 분해가 주도되는 것으로 나타났다. 또한, 혐기성 유기물 분해율과 황산염 환원율은 용존 유기탄소와 상관성이 매우 높은 것으로 나타났다(r2 = 0.795, 0.777). 한편, 정점 E0, E1, E3에서 퇴적물로부터 용출된 무기질소와 무기인은 각각 일차생산자가 요구하는 무기질소와 무기인의 120–510%와 26–178%를 공급하는 것으로 나타났다. 이상의 결과들은, 시화호 인근 연안 퇴적물 내 유기물 분해는 이용 가능한 용존 유기탄소의 공급에 의해 조절되고 있으며, 과도한 유기물 분해는 저층 영양염 용출을 촉진시켜 부영양화를 야기할 수 있음을 의미한다.

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    May 2021
  • Article

    Characterizations of Water Quality, and Potential Relationships of Nitrogen Components and Microbes in the Mulgol Pond on Dokdo, Korea

    독도 물골의 수질 특성 및 질소화합물과 미생물간의 잠재적 관계

    SANG YOON WOO, HYEON BEEN LEE, DONG HYUK JEONG, JE BAK AN, JIN SUK YOUN, JAE-HONG PAK AND JONG SOO PARK

    우상윤, 이현빈, 정동혁, 안제박, 윤진석, 박재홍, 박종수

    Water in the Mulgol pond on Dokdo (island), Korea, was historically used for drinking water, but now it has been no longer ...

    대한민국 대양섬 독도의 담수인 물골은 과거에 음용수로 활용되었지만 수질 악화 때문에 더 이상 음용수의 역할을 하지 못하고 있다. 2007년부터 물골은 바닷새에 의한 ...

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    Water in the Mulgol pond on Dokdo (island), Korea, was historically used for drinking water, but now it has been no longer used for this purpose due to regionally low water quality. Since 2007, this pond has been covered with a metal lid to protect from pollutants of seabirds, indicating limited light penetration into the Mulgol pond. Here, we investigated water quality in the pond and potential relationships of nitrogen components and microbes in May, June, August, and November 2020. The source salinity ranged from 1.39 to 1.57 psu. Suspended solids (0.8~5.1 mg L–1) and chlorophyll-a (<0.01~0.49 µg L–1) remained low. The concentration of dissolved inorganic nitrogen (DIN) was between 35.9 and 47.2 mg L–1. Thus, water in the Mulgol pond proves to be brackish water with low chlorophyll-a and high nutrients. This unique environment may be established by limited light intensity, sea fog (or seawater), and fecal pellets from many seabirds. Although the light source (800~8000 lux) was exposed to the four subsamples, chlorophyll-a concentrations were below <0.5 µg L–1 during the incubation periods. This result suggests that the biomass of phytoplankton does not increase along with an increase in light intensity. Furthermore, the content of nitrate constituted more than 90% of DIN, and a significant negative correlation between nitrate concentration and bacterial abundance was shown in May and June 2020 during the light exposure experiments (R=–0.762, p<0.05). Thus, it is possible that bacteria may be a significant agent to reduce nitrate concentration in the Mulgol pond, the relationship between nitrate concentration and bacterial abundance may vary seasonally.


    대한민국 대양섬 독도의 담수인 물골은 과거에 음용수로 활용되었지만 수질 악화 때문에 더 이상 음용수의 역할을 하지 못하고 있다. 2007년부터 물골은 바닷새에 의한 오염원의 유입을 차단하기 위해서 덮개를 덮어 보호하고 있으며 이는 매우 낮은 광도를 유지하고 있음을 의미한다. 본 조사는 2020년 5월, 6월, 8월, 11월 물골의 수질 평가 및 질소화합물과 미생물간의 잠재적 상호관계를 파악하기 위해서 수행되었다. 4차례 조사에서 물골의 염분은 1.39~1.57 psu의 범위로 나타났다. 또한, 낮은 부유물질량(범위: 0.8~5.1 mg L–1) 및 엽록소-a 농도(범위: <0.01~0.49 µg L–1)와 상당히 높은 용존 무기 질소 농도(범위: 35.9~47.2 mg L–1)가 측정되었다. 따라서 물골 수질 특성은 엽록소-a 농도가 낮으며, 영양분이 매우 높은 기수환경이라 할 수 있다. 이러한 독특한 물골의 환경적 특성은 빛의 차단, 독도 주변의 해무(또는 해수)와 많은 수의 바닷새 배설물 때문으로 판단된다. 한편, 물골 시료에 광노출(800~8000 lux)을 했음에도 불구하고 엽록소-a는 모두 <0.5 µg L–1로 낮은 값을 보였다. 이는 광도 증가에 따라 식물플랑크톤 생물량이 크게 증가되지 않았음을 시사한다. 더불어 용존 무기 질소 중 질산염이 >90% 차지하였고, 2020년 5월과 6월 광노출 실험에서 질산염 농도와 박테리아 개체수 간에 통계적으로 유의한 음의 상관관계가 나타났다(R=–0.762, p<0.05). 그러므로 독도 물골 내 종속영양 박테리아는 질산염 감소에 중요한 요인이고, 종속영양 박테리아와 질산염 간의 관계는 계절적인 차이가 있는 것으로 여겨진다.

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    May 2021
  • Note

    Discrimination of Volcanic Ash and Asian Dust (Hwangsa) in Core Sediments from the South Korea Plateau (East Sea) Using Characteristics of Grain-size Distributions

    입도 분포 특성을 이용한 동해 남한국대지 시추 퇴적물 중 화산재와 황사의 구분

    HONG-WON LEE, JUN-HO JANG AND JANG-JUN BAHK

    이홍원, 장준호, 박장준

    End-member (EM) analysis of grain-size distribution data for detrital fractions of IODP Site U1430 core sediments from the South Korea Plateau (East ...

    동해 남한국대지 IODP Site U1430 시추 퇴적물 쇄설성 성분의 입도 자료에 대한 구성 성분 분해 결과 황사 입자와 화산재 입자를 대표하는 4개 ...

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    End-member (EM) analysis of grain-size distribution data for detrital fractions of IODP Site U1430 core sediments from the South Korea Plateau (East Sea) identified 4 EMs grain-size populations (EM) which represent either Asian dusts (Hwangsa) or volcanic ashes. The two EMs representing volcanic ashes consist of fine and coarse glass shards with various morphologies and constitute 0–82% of the total grain-size distributions. The 33% mixing percentage of volcanic ash EMs seems appropriate for a cut-off value for discrimination of grain-size data influenced by volcanic ash input from those dominated by Hwangsa.


    동해 남한국대지 IODP Site U1430 시추 퇴적물 쇄설성 성분의 입도 자료에 대한 구성 성분 분해 결과 황사 입자와 화산재 입자를 대표하는 4개 구성 입도 집단이 구별되었다. 이 중 화산재 입자를 대표하는 2개 구성 입도 집단은 다양한 형태의 세립 및 조립 유리질 샤드들로 이루어져 있으며, 전체 입도 분포에서 0–82% 범위의 비율을 차지하고 있다. 분석된 입도 자료 중 화산재 유입 영향을 받은 자료를 제거하고 황사 입경 변화의 경향을 추출하기 위한 기준으로 화산재 구성 입도 집단 비율 33%가 적정한 것으로 판단된다.

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    May 2021
  • Review

    Sediment Trap Studies to Understand the Oceanic Carbon Cycling: Significance of Resuspended Sediments

    퇴적물 트랩을 이용한 해양 탄소 순환 연구 동향: 재부유 퇴적물의 중요성

    MINKYOUNG KIM

    김민경

    For several decades, sediment traps have served as one of the key tools for constraining the biological carbon pump (BCP), a process ...

    지난 수십년 간 퇴적물 트랩은 해양 유기물과 관련된 생물학적 입자들의 수직적 이동인 생물학적 탄소 펌프(BCP: Biological Carbon Pump)를 이해하는 데 ...

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    For several decades, sediment traps have served as one of the key tools for constraining the biological carbon pump (BCP), a process that vertically exports particulate organic carbon (POC) and associated biogenic materials from marine primary production in surface waters to the deep ocean interior. In this paper, I introduced the general methods, the current status of global sediment trap studies, and importance of it to understand the deep ocean carbon cycling. Recent studies suggest that sinking POC in the deep ocean are more complex and spatio-temporally heterogeneous than we considered. Especially researches those studied resuspended and laterally transported particles are presented. Researches that used organic (radiocarbon; 14C) and inorganic (Al) tracers to understand the oceanic POC cycling and the significance of resuspended particles are reviewed, and the importance of radiocarbon study by using MICADAS (Mini radioCarbon Dating Systems) is emphasized.


    지난 수십년 간 퇴적물 트랩은 해양 유기물과 관련된 생물학적 입자들의 수직적 이동인 생물학적 탄소 펌프(BCP: Biological Carbon Pump)를 이해하는 데 중요한 도구들 중 하나로 사용되어 왔다. 이 논문에서는 퇴적물 트랩을 이용한 해양 심층의 탄소 순환 연구 방법과 여러 해역에서의 연구 현황, 그리고 그 중요성에 대하여 고찰하였다. 한편 최근의 연구 중 몇몇은 심층으로 이동된 침강 입자유기탄소(POC: Particulate Organic Carbon)가 이전에 알려졌던 것 보다 더 복잡한 형태이고, 시공간적으로 다양한 기원을 가지고 있음을 밝혔다. 이 논문에서는 특히 침강 입자 중 재부유 퇴적물에 관해 연구한 최신 논문들을 정리하였다. 유기 추적자로 사용한 방사성탄소동위원소(14C)와 무기적 추적자(Al)를 해양 입자유기탄소 순환을 이해하고 재부유 퇴적물의 중요성을 파악하는 데 있어 어떻게 활용할 수 있을지 기술하였으며, 특히MICADAS (Mini radioCarbon Dating Systems)를 이용한 방사성탄소동위원소 연구의 중요성을 강조하였다.

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    May 2021
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Journal Informaiton Agriculture and Life Sciences Research Institute The Sea Journal of the Korean Society of Oceanography
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