The Effects of Vocabulary Learning Utilizing Visual Aids on Elementary School Students' English Vocabulary Acquisition and Attitude : Static Image Versus Dynamic Image

초등학교 영어교육의 목표는 일상생활에서 사용하는 기초적인 영어를 이해하고 표현하는 의사소통 능력을 함양하는데 있으며, 이러한 의사소통 능력을 함양하는 중심에 있어서의 핵심적인 교육은 어휘 교육이라고 할 수 있다. 초등 학습자들의 효과적인 어휘 교육을 위하여 다양한 학습 자료들에 관심을 가질 필요가 있는데, 초등 학습자들의 경우 다양한 학습 분야에 걸쳐 시각 자료의 활용도가 높은 만큼 어휘 학습 자료로서의 시각 자료에 관한 연구도 많이 진행되었다. 최근에는 이러한 시각 자료의 범위가 컴퓨터 기술의 발달과 그래픽 디자인 기술의 진화로 그림, 혹은 사진과 같은 정적 이미지의 사용을 넘어서 애니메이션이나 비디오와 같은 동적 이미지의 활용으로 그 범위가 넓어지고 있다. 이러한 흐름에 따라 어휘 학습에 있어서의 동적 이미지의 효과성에 관한 연구가 증가하고 있는데, 주로 동적 이미지를 활용한 학습의 효과성을 전통적인 어휘 학습의 효과성과 비교하는 연구들이 다수이다. 또한 해외 선행 연구들 중 정적 이미지와 동적 이미지의 효과성을 비교한 연구들은 대부분 정적 이미지 어휘 주석과 동적 이미지 어휘 주석을 통한 우연적 어휘 학습에 관한 연구들로 명시적인 어휘 학습에 있어서의 두 시각 자료의 효과성을 비교한 연구는 찾아보기 힘들다. 따라서 본 연구는 기존에 널리 활용되고 있는 정적 이미지와 최근 활용 범위가 넓어지고 있는 동적 이미지(동영상)의 효과성을 명시적 어휘 학습 자료로서 비교하고자 한다. 서로 다른 시각 자료인 정적 이미지와 동적 이미지의 활용이 초등 학습자들의 영어 어휘 능력과 영어 어휘 학습 태도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 서울 소재의 사립 초등학교 4학년 84명을 대상으로 2주 동안 총 4회의 연구수업을 진행하였다. 연구 대상자들은 이미지를 활용하여 어휘 학습을 실시하는 실험 집단과 동영상을 활용하여 어휘 학습을 실시하는 실험 집단, 그리고 모국어의 설명과 해석을 활용하여 어휘 학습을 실시하는 통제 집단으로 구분하였다. 실험에 앞서 사전 기초 조사와 사전 어휘 학습 태도에 관한 설문조사를 실시하였으며 목표 어휘 선정을 위한 사전 어휘 평가도 진행하였다. 실험이 끝난 직후, 사후 어휘 능력 평가와 사후 어휘 학습 태도에 관한 설문조사를 실시하였으며, 실험 2주 후에는 지연 어휘 능력 평가를 실시하였다. 본 연구 내용을 바탕으로 얻어진 결론을 요약하자면 다음과 같다. 첫째, 실험 직후 시행된 사후 어휘 능력 평가에서 세 집단 간에 유의미한 차이가 나타났다. Scheffe 사후 검증을 실시한 결과, 이러한 차이는 이미지를 활용한 집단과 동영상을 활용한 집단 간의 평균 점수의 유의미한 차이로 인해 비롯된 것이었으며 이미지를 활용한 집단의 평균 점수가 동영상을 활용한 집단의 평균 점수보다 유의미하게 높았다. 이를 통해 초등 학습자들에게 이미지를 활용한 어휘 학습이 동영상을 활용한 어휘 학습보다 더 긍정적인 효과를 주었다는 것을 알 수 있었다. 세 집단의 상·하위 수준별 학습자들의 사후 어휘 평가 결과를 비교해본 결과, 세 집단의 상위 학습자들 간에는 유의미한 차이가 없었으나 하위 학습자들 간에는 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 하위 학습자들의 사후 어휘 평가에 대한 사후 검증 결과, 이미지를 활용한 어휘 학습이 동영상을 활용한 어휘 학습보다 하위 학습자들에게 더 긍정적인 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다. 둘째, 2주 후 지연 어휘 평가 결과 세 집단 간의 지연 어휘 능력 평가 점수에는 유의미한 차이가 없었다. 또한 세 집단의 상·하위 수준별 학습자들 간의 지연 어휘 평가 결과에도 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 따라서 어떠한 시각 자료가 학습자들의 지연 어휘 능력에 더욱 유의미한 효과를 주는지 판단할 수 없었다. 셋째, 서로 다른 시각 자료의 활용이 초등 학습자들의 영어 어휘 학습 태도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 사후 설문을 분석한 결과, 동기 유발 영역에서 세 집단 간의 유의미한 차이가 나타났다. 사후 검증 결과 이는 동영상을 활용한 집단과 모국어를 활용한 집단 간의 평균의 유의미한 차이로 인해 비롯된 것으로, 동영상을 활용한 어휘 학습이 모국어를 활용한 어휘 학습보다 학습자들의 동기를 유발하는데 더 긍정적인 효과가 있었음을 알 수 있었다. 반면 세 집단의 상·하위 수준별 학습자들 간의 사후 설문 결과에서는 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 넷째, 각 집단 내 학습자들의 영어 어휘 학습에 대한 태도의 변화를 살펴보기 위하여 사전·사후 설문 조사 결과를 비교한 결과, 이미지를 활용한 어휘 학습은 학습자들의 어휘 학습에 대한 자신감을 상승시키는데 긍정적인 영향을 끼쳤으며, 동영상을 활용한 어휘 학습은 학습자들의 어휘 학습에 대한 흥미도, 자신감, 동기유발에 관한 전반적인 정의적 영역에 걸쳐 긍정적인 변화의 양상을 이끌어내었다. 반면 모국어를 활용한 통제 집단의 경우 학습자들의 어휘 학습에 대한 동기유발에 긍정적이지 못한 영향을 미쳤다는 결과가 나타났다. 학습자 수준별로 태도의 변화를 살펴본 결과, 상위 학습자들 중 이미지를 활용한 집단의 태도 변화에서는 유의미한 결과를 찾아볼 수 없었으나, 동영상을 활용한 집단의 학습자들은 흥미도, 자신감, 동기유발의 모든 측면의 태도 점수에서 유의미한 상승을 보여주었다. 하지만 모국어를 활용한 집단의 경우, 흥미도와 동기유발의 점수가 유의미한 하락을 나타내어 긍정적이지 못한 영향을 미쳤다고 할 수 있다. 반면 하위 학습자들의 경우 동영상을 활용한 집단의 태도 점수에는 유의미한 차이를 발견할 수 없었으나, 이미지를 활용 집단과 모국어를 활용 집단에서는 어휘 학습에 대한 자신감이 유의미한 상승을 보여 이미지를 활용한 집단과 동영상을 활용한 집단의 상위 학습자들과는 상반된 결과를 나타냈다. 다섯째, 학습자들의 개방형 설문을 분석한 결과 이미지를 활용한 집단의 학습자들 중 다수의 학습자들이 이미지나 사진을 단어와 연결시켜 함께 기억하는 성향을 보였음을 알 수 있었다. 동영상을 활용한 집단의 학습자들은 동영상 활용에 많은 흥미와 호기심을 보였으며, 동영상 덕분에 단어를 쉽게 이해하고 외웠다고 답변한 학습자들도 있었으나, 단어를 이해하지 못했다거나 단어의 뜻을 모르겠다고 응답한 학습자들도 존재했다. 본 연구 결과를 통해 도출할 수 있는 교육적 시사점은 다음과 같다. 첫째, 본 연구의 사후 및 지연 평가 결과와 사후 설문 조사 결과를 통해 정적 이미지의 활용 효과를 확인할 수 있었던 만큼, 초등 학습자들을 대상으로 한 어휘 학습에서 교사는 정적 이미지의 적극적인 활용을 통해 학습자들이 영어 어휘 학습에 대한 흥미와 자신감을 가지고 동기를 부여받을 수 있도록 도와주어야 한다. Pavio(1986)의 주장대로 다수의 학습자들이 어휘와 관련된 이미지나 사진을 단어와 연결시켜 함께 기억하는 성향을 보였으며, 학습자들은 이미지를 활용한 어휘 학습에 많은 관심과 흥미를 보였다. 특히나 하위 학습자들의 경우 이미지를 활용한 어휘 학습을 통해 영어 어휘 학습에 대한 자신감에 긍정적인 영향을 미친 것으로 밝혀졌다. 둘째, 동적 이미지의 교육적 효과는 입증된바 있으나 학습자의 특성이나 학습 내용에 따라 그 효과가 달라질 수 있기 때문에 교사는 동영상의 활용에 있어 주의를 기울여야 한다. 본 연구의 사후 및 지연 어휘 평가 결과를 살펴보면 동영상을 활용한 집단의 평균 점수가 가장 낮았으며, 사후 설문 조사 결과에서도 몇몇의 학습자들이 동영상을 활용한 어휘 학습을 통해 단어를 제대로 이해하지 못하는 양상을 보이기도 하였다. 이는 동영상의 역동적인 특성으로 인해 학습자들이 필요한 정보를 충분히 파악하는데 어려움을 겪었거나, 동영상의 흥미로운 장면들이 학습자들로 하여금 어휘 학습보다 동영상 자체에 더 집중하게 하여 주의를 산만하게 하였기 때문인 것으로 보인다. 따라서 교사는 학습이나 수업의 흥미도를 높이기 위해 매체를 활용하는 것이 때로는 학습자들의 주의를 분산시켜 학습자들의 학습을 저해할 수 있음을 명심하고, 학습자들의 외적 인지 부하를 가중시키지 않는 범위 내에서 동영상을 활용해야할 것이다. 셋째, 교사는 시각 자료로서의 정적 이미지와 동적 이미지를 영어 어휘 수업에 상호 보완적으로 활용해야 한다. 선행 연구들에서 정적 이미지와 동적 이미지 중 어느 것이 더 효과적인지에 대해서 결과들이 상이했지만, 분명한 것은 두 이미지 모두 어휘 학습에 긍정적인 영향을 미치는 자료라는 것이다. 본 연구의 사후 및 지연 어휘 평가 결과에서는 정적 이미지의 활용이 더욱 효과적인 것으로 보였으나, 사후 설문 조사를 살펴보면 동적 이미지인 동영상의 활용이 학습자들에게 더욱 긍정적인 영향을 끼쳤음을 알 수 있다. Arguel과 Jamet(2008)의 연구에서는 동적 이미지인 동영상의 이점을 유지하되 단점을 보완하기 위해 동영상들의 주요 장면을 담은 정적 이미지를 결합함으로서 효과적인 학습 결과를 낳았는데, 이는 이미지와 동영상이 상호 보완적으로 작용할 수 있는 매체임을 확인시켜준 결과였다. 이처럼 교사는 정적 이미지와 동적 이미지의 장점을 잘 활용하되 각각의 단점을 보완할 수 있도록 현명하게 활용하여야 할 것이다. 넷째, 어휘 학습에 있어서 시각 자료를 보다 효과적으로 활용하기 위하여 교사는 학습자들의 영어 능숙도를 반드시 고려해야한다. 사후 및 지연 평가 결과와 사후 설문 조사 결과를 살펴보면 시각 자료의 활용이 상·하위 모든 학습자들에게 똑같이 효과적이거나 긍정적인 것은 아니었기 때문이다. 이는 영어 능숙도에 따른 학습자들의 선행 지식의 차이와 학습자들마다 느끼는 외적 인지 부하가 다르기 때문으로 여겨진다. 또한 개방형 설문 조사에서도 학습 활동을 어려워하거나 부담스러워 한 학습자들의 응답을 찾아볼 수 있었는데, 몇몇의 하위 학습자들에게는 어휘 수업 활동이 부담감을 높이는 부정적인 영향을 끼쳤던 것으로 파악된다. 따라서 교사는 모든 학습자들에게 모든 종류의 시각 자료가 도움이 될 것이라는 생각을 지양하고, 학습자의 능력이나 영어 능숙도를 고려하여 시각 자료를 활용하여야 한다. 또한 학습자들의 부담감을 가중시키지 않는 한도 내에서 학습의 양과 난이도를 조절하는 유연함을 가져야 할 것이다.;Visual aids are highly utilized in various subjects as they are widely acknowledged as an effective tool for learning. With the development of computer and graphic design technology, multimedia-learning environments have developed from static images, such as illustrations and pictures to dynamic images, such as videos and animations. As the dynamic images have become increasingly common in educational materials, recent studies have been conducted to prove their effect. However, most of studies have been performed in a more traditional way by comparing each visual aid with a definition or an explanation of the word in the L2 or in L1. It is difficult to find a study, which compares the effect of the different image types: static images, versus dynamic images. Furthermore, very few of the studies, which showed that using dynamic images have more advantages over static images, have not shown dynamic images to be consistently superior to static images. Thus, one research question has been aroused in the study of learning with visual aids(images): How do effects differ with different image types for vocabulary learning? The purpose of this study is to compare the effect of different types of visual images in vocabulary learning, namely static images versus dynamic images (videos). To explore how static images and dynamic images have an effect on English vocabulary acquisition and attitudes toward vocabulary learning in elementary school students, this study was conducted targeting a total of 84 students in the fourth grade of an elementary school located in Seoul. The experiments were conducted twice a week for two weeks. The subjects were divided into 2 experimental groups and 1 control group. The first experimental group utilized images as a static image and the other experimental group utilized videos as a dynamic image in vocabulary learning. The definition or the explanation of each target word in the L1 was provided to the control group students. Prior to the experiment these three groups of students were also classified as high level and low level students through the school’s level test. Also prior to the experiment, an affective survey and a pre-vocabulary test for selecting the target vocabulary were carried out. After finishing the experiment, a post vocabulary test and affective survey were conducted. Two weeks later, the participants also took a delayed vocabulary test to assess their vocabulary retention. The results obtained from this study are as follows: First, the post vocabulary test results showed that there was a significant difference between the image group and the video group. The image group showed significantly higher scores for the post test than the video group. This means that using images brings more positive effects than using videos in elementary school students. According to the comparison of the post vocabulary test results of high level students in three groups, there was no significant difference found. However, there was a significant difference among low level students of the three groups in the post vocabulary test results. The low level students in the image group showed significantly higher scores on the post test compared to the low level students in the video group. Thus, we can conclude that using images is more effective than using video for low level students. Second, there was no significant difference in the delayed vocabulary test among the three groups. There were no significant differences found when taking the high and low levels of the three groups into consideration either. Therefore, it is impossible to tell which image type is more effective at improving the students' retention vocabulary knowledge. Third, a post survey to compare the effect of different types of images on students' attitude toward English vocabulary learning found that there was a significant difference among the three groups. To verify the difference, Scheffé's post test was conducted. The post test verification showed that using videos had a more positive influence on motivating students than using L1. However, there was no significant difference found in the comparison of the post affective survey of high level and low level students within the three groups. Fourth, according to the comparison of the pre and the post affective tests of the three groups, the image groups showed an improvement in confidence in language learning. The video groups showed positive change in the attitude of all three areas: interest, confidence, and aroused motivation. As for the results, which compared the pre and the post affective test of high and low levels for the three groups, the high level students who used images didn't show any change in attitude toward language learning, but those who used videos showed positive changes in the attitude of all three areas: interest, confidence, and aroused motivation. Low level students who used images showed improvements in confidence with regard to language learning, while those who used videos showed no differences. Fifth, as a result of analyzing the post open questionnaires, many participants in the image groups tended to use pictures as retrieval cues to remember vocabulary. Also, participants who used videos showed a great interest and curiosity toward the video. However, some students expressed that they couldn't infer or guess the exact meaning of the vocabulary through the videos. This shows that dynamic images can be seen as an attractive material for the learners, but it is not always effective for learning vocabulary.Ⅰ. 서론 1 Ⅱ. 이론적 배경 및 선행 연구 4 A. 어휘 지도 4 1. 어휘 지식 4 2. 어휘 학습의 중요성 6 3. 어휘 교수 및 학습 방법 7 B. 시각 자료와 어휘 학습 8 1. 시각 자료의 정의 8 2. 시각 자료를 활용한 어휘 학습의 이론적 토대 9 3. 시각 자료의 교육적 효과 11 4. 초등 영어 학습자와 시각 자료 12 C. 정적 이미지와 동적 이미지 13 D. 선행연구 14 1. 시각 자료를 활용한 학습에 관한 연구 14 2. 정적 이미지 활용 학습과 동적 이미지 활용 학습을 비교한 연구 16 Ⅲ. 연구방법 20 A. 연구 질문 20 B. 연구 대상 21 C. 연구 자료 21 1. 사전 레벨 테스트 22 2. 사전 기초 설문 조사지 23 3. 사전사후 설문지 24 4. 목표 어휘 25 5. 수업 지도안 및 어휘 학습 활동지 27 6. 사후 어휘 평가지 및 지연 어휘 평가지 30 D. 연구 기간 및 절차 32 1. 실험 이전 절차 33 2. 실험 활동 절차 40 3. 실험 이후 절차 43 E. 연구 결과 분석 방법 44 F. 연구의 제한점 44 Ⅳ. 연구 결과 및 논의 45 A. 사후 어휘 능력 평가 결과 45 1. 집단 간 사후 어휘 능력 평가 결과 분석 45 2. 집단 간 상하위 수준별 사후 어휘 능력 평가 결과 분석 47 B. 지연 어휘 능력 평가 결과 49 1. 집단 간 지연 어휘 능력 평가 결과 분석 49 2. 집단 간 상하위 수준별 지연 어휘 능력 평가 결과 분석 51 C. 서로 다른 시각 자료의 활용이 학습자들의 어휘 학습 태도에 미치는 영향 52 1. 사후 어휘 학습 태도 분석 52 2. 사전사후 어휘 학습 태도 변화 분석 55 3. 사후 개방형 설문 응답 결과 분석 60 Ⅴ. 결론 및 제언 66 참고문헌 73 부록 79 ABSTRACT 11

Determination of Target Clean-up Level and Risk-Based Remediation Strategy

위해성에 근거한 복원 전략(risk-based remediation strategy, RBRS)은 위해성평가를 통하여 오염지역의 위해성 또는 오염원을 효율적으로 관리하기 위한 의사결정과정 중의 일부로서, 토양에 존재하는 독성물질이 인간이나 생태계와 같은 수용체로 전이되어 발현되는 독성을 감소시키는 것을 목적으로 한다. 토양오염에 대한 위해성평가는 토양에서 대기로 확산되어나가는 오염물질의 흡입, 토양에서 지하수로 용출된 오염물질의 섭취, 토양 자체의 섭취와 접촉 등에 의한 위해성평가를 포함하며, 오염물질의 특성뿐만 아니라 수리지질학적 자료, 토지이용용도, 수용체의 특성 등 현장의 특이적인 요소들을 충분히 고려해야 한다. 위해성에 근거한 복원전략은 위해성산정을 위한 현장조사로부터 시작하여, 구체화된 노출경로모델(conceptual site model, CSM)의 작성, 목표위해성 수준의 결정, 오염물질의 물리화학적 특성 및 독성학적 자료의 수집을 거쳐, 일반적이고 보수적인 조건 하에 가장 안전한 목표정화수준을 산정하는 Tier 1 평가와 보다 정확한 오염현장의 조사를 통하여 현장특수성을 반영하는 Tier 2 평가를 단계적으로 적용한다. 현장의 오염농도가 Tier 1으로 결정된 허용오염수준(risk-based screening level, RBSL)보다 높은 경우 Tier 2를 실시하여 현장의 특수성을 반영하는 목표정화수준(site-specific target level)을 산정하며, 이를 통하여 오염지역에 대한 과도한 정화처리나 비경제적인 복구사업 등을 피할 수 있다. 위해성에 근거한 복원전략은 이 밖에도 오염지역의 복원우선순위 결정, 토지이용용도에 따른 위해성 관리기준 수립 등 다양한 활용성을 가지지만, 여러 가지 전제조건들과 현장조사 시에 발생하는 현실적 한계 등으로 인하여 불확실성을 가진다. 이를 극복하기 위하여 정확한 CSM의 작성, 복합오염에 대한 고려, 오염물질의 이동과 거동에 영향을 미치는 환경매질의 특성과 모델 입력변수 등을 신중하게 검토해야 하며, 신뢰할 만한 현장조사기법과 독성검사기법의 확립, 국내실정에 맞는 토양 및 지하수 특성자료와 인체 노출인자 등에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.N

Determination of Target Clean-up Level and Risk-Based Remediation Strategy

위해성에 근거한 복원 전략(risk-based strategy, RBRS)은 위해성평가를 통하여 오염지역의 위해성 또는 오염원을 효율적으로 관리하기 위한 의사결정과정 중의 일부로서, 토양에 존재하는 독성물질이 인간이나 생태계와 같은 수용체로 전이되어 발현되는 독성을 감소시키는 것을 목적으로 한다. 토양오염에 대한 위해성평가는 토양에서 대기로 확산되어나가는 오염물질의 흡입, 토양에서 지하수로 용출된 오염물질의 섭취, 토양 자체의 섭취와 접촉 등에 의한 위해성평가를 포함하며, 오염물질의 특성뿐만 아니라 수리지질학적 자료, 토지이용용도, 수용체의 특성등 현장의 특이적인 요소들을 충분히 고려해야 한다. 위해성에 근거한 복원전략은 위해성산정을 위한 현장조사로부터 시작하여 구체화된 노출경로모델(conceptual site model, CSM)의 작성, 목표위해성 수준의경정, 오염물질의 물리화학적 특성 및 독성학적 자료의 수집을 거쳐, 일반적이고 보수적인 조건 하에 가장 안전한 목표정화수준을 산정하는 Tier 1 평가와 보다 정확한 오염현장의 조사를 통하여 현장특수성을 반영하는 Tier 2 평가를 단계적으로 적용한다. 현장의 오염농도가 Tier 1으로 결정된 허용오염수준(ridk-based sdreening level, RBSL)보다 높은 경우 Tier 2를 실시하여 현장의 특수성을 반영하는 목표정화수준(site0specific target level)을 산정하며, 이를 통하여 오염지역에 대한 과도한 정화처리나 비경제적인 복구사업 등을 피할 수 있다. 위해성에 근거한 복원전략은 이 밖에도 오염지역의 복원우선순위 결정, 토지이용용도에 따른 위해성 관리기준 수립 등 다양한 활용성을 가지지만, 여러가지 전제조건들과 현장조사 시에 발생하는 현실적 한계 등으로 인하여 불확실성을 가진다. 이를 극복하기 위하여 정확한 CSM의 작성, 복합오염에 대한 고려, 오염물질의 이동과 거동에 영향을 미치는 환경매질의 특성과 모델 입력변수 등을 신중하게 검토해야 하며, 신뢰할 만한 현장조사기법과 독성검사기법의 확립, 국내실정에 맞는 토양 및 지하수 특성자료와 인체 노출인자 등에 대한 여구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.본 연구는 과학기술부/한국과학재단 우수연구센터지원사업(R11-2003-006-05001-0)으로 수행되었으며 서울대학교 공학연구소의 기술적 지원에도 감사드립니다

Enhanced Transport and Risk of a Highly Nonpolar Pollutant in the Presence of LNAPL in Soil-groundwater System: In Case of p-xylene and benz[a]anthracene

물질 간 상호작용이 위해도에 많은 영향을 미칠 수 있다는 것은 널리 알려져 있지만 이를 위해성평가에 적용할 수 있는 방안은 아직 미미한 실정이다. 본 연구에서는 p-xylene이 토양 내에 존재할 때, 대수층으로의 이동성이 극히 제한적인 benz[a]anthracene (BaA)의 지하수로의 이동성 증가를 확인하고 그 증가된 위해도를 산정하기 위하여, 지하환경을 모사한 셀을 제작하여 실험을 수행하였으며, 이를 해석하는 간단한 물질이동 모델을 개발하였다. 셀 실험 결과 BaA의 이동성은, BaA와 p-xylene이 혼합물질로 동시에 존재하는 경우에, BaA만으로 오염되어 있는 경우보다 월등히 높았다. 후자의 경우는 강우에 의한 이동이 주요 이동기작이었으며 그 정도는 아주 미미하였다. Defined Time Steps (DTS)을 이용하여 개발된 오염물질 이동모델은 두 물질 모두 실험결과와 유사한 경향을 보이며 변하는 것을 확인하였으나, 더욱 정확한 예측을 위하여 모델의 수정, 보완작업이 계속되고 있으며 이는 다음 연구의 주제가 될 것이다. 실험실 규모의 셀 실험의 경우 모세관대가 물질이동에 중요한 역할을 하기 때문에 실험실 규모의 시뮬레이션에서는 모세관대 모듈을 적용하는 것이 보다 적합한 것으로 나타났다. 현장규모 오염에서의 모델링 결과를 토대로 위해도를 산정하고 비교한 결과, 지하수 섭취를 통한 BaA의 발암위해도는 NAPL이 존재할 때, 존재하지 않을 때보다, 약15~87배 크게 계산되었다. NAPL이 존재하지 않는 경우 BaA의 지중 이동속도는 매우 느리며, 실제 오염현장의 경우 이동 과정에서 물질분해가 일어나므로 NAPL의 존재 여부에 따른 실제 위해도 차이는 더 크게 발생할 것으로 예상된다. ; Characterizing the risk posed by a mixture of chemicals is a challenging task due to the chemical interactions of individual components that may affect their physical behavior and hence alter their exposure to receptors. In this study, cell tests that represent subsurface environment were carried out using benz[a]anthracene (BaA) and p-xylene focusing on phasetransforming interaction to verify increased mobility and risk of highly sorbed pollutants in the presence of less sorbed, mobile liquid pollutants. A transport model was also developed to interpret results and to simulate the same process on a field scale. The experimental results showed that BaA had far greater mobility in the presence of p-xylene than in the absence of that. The main transport mechanisms in the vadose zone were by dissolution to p-xylene or water. The transport model utilizing Defined Time Steps (DTS) was developed and tested with the experimental results. The predicted and observed values showed similar tendency, but the more work is needed in the future study for more precise modeling. The field-scale simulation results showed that transport of BaA to groundwater table was significantly faster in the presence of NAPL, and the oral carcinogenic risk of BaA calculated with the concentration in groundwater was 15~87 times larger when mixed with NAPL than when solely contaminated. Since transport rate of PAHs is very slow in the subsurface without NAPL and no degradation of PAHs was considered in this simulation during the transport, the increase of risk in the presence of NAPL is expected to be greater for the actual contaminated site.본 연구는 과학기술부/한국과학재단 우수연구센터지원 사업(R11-2003-006-05001-0)과 서울대학교 SIR BK21(안전하고 지속가능한 사회기반건설) 사업단의 연구비 지원으로 수행되었으며, 서울대학교 공학연구소의 기술적 지원에도 감사 드립니다

Analysis on the Risk-Based Screening Levels Determined by Various Risk Assessment Tools (I): Variability from Different Analyses of Cross-Media Transfer Rates

Risk-based screening levels (RBSLs) of some pollutants for residential adults were derived with risk assessment tools developed by United States Environmental Protection Agency (USEPA), American Society for Testing and Materials (ASTM), and Korea Ministry of Environment (KMOE) and compared each other. To make the comparison simple, ingestion of soil, dermal contact with soil, outdoor inhalation of vapors, indoor inhalation of vapors, and inhalation of soil particulates were chosen as exposure pathways. The results showed that the derived RBSLs varied for every exposure pathway. For direct exposure pathways (i.e., ingestion of soil and dermal contact with soil), the derived RBSLs varied mainly due to the different default values for exposure factors and toxicity data. When identical default values for the parameters were used, the same RBSLs could be derived regardless of the assessment tools used. For inhalation of vapors and inhalation of soil particulates, however, different analysis methods for crossmedia transfer rates were used and different assumptions were established for each tool, identical RBSLs could not be obtained even if the same default values for exposure factors were used. Especially for inhalation of soil particulates pathway, screening level derived using KMOE approach (most conservative) was approximately 5000~10000 times lower than the screening level derived using ASTM approach (least conservative). Our results suggest that, when deriving RBSL using a specific tool, it is a prerequisite to technically review the analysis methods for cross-media transfer rates as well as to understand how the assessment tool derives the default values for exposure factors.N

Prediction of Potential Risk Posed by a Military Gunnery Range after Flood Control Reservoir Construction

본 연구는 경기도 소재 모 사격장의 주요 오염물질 여섯 가지에 대하여 홍수조절지가 건설된 이후 사격장 주변지역의 위해성을 예측하기 위하여 수행되었다. 해당지역의 주요 오염물질 중 인체에 독성이 있는 화약물질 3종과 중금속 3종을 대상물질로 선정하였으며, 오염의 정도와 토지의 이용용도에 따라 네 지역으로 나누어 평가를 실시하였다. 위해성이 과대평가되는 것을 피하기 위하여 대상지역의 인문사회학적 특성을 지반환경공학적 특성을 기반으로 노출경로모델(Conceptual Site Model)을 작성하였으며 각 노출경로에 따른 오염물질 이동모델 및 위해성 평가는 API's DSS(American Petrleum Institute's Decision Support System)를 이용하였다. 수용체나 지역의 특성을 하나의 값으로 대표할 수 없는 경우 위해성이 과소평가되는 것을 방지하기 위하여 가장 안전한 값을 사용하였다. 위해성 예측 결과, 피탄지인 Ac지역에서 TNT(Tri-Nitro-Toluene)와 카드뮴의 비발암위해도가 1을 조금넘고, RDX(Royal Demolition Explosives)의 경우 50이 넘어, 대상지역 전체에 대한 총 비발암위해도는 62.828라는 매우 큰값을 나타내었다. 한편, 발암위해도는 납이 약 5×10-4, 카드뮴이 약 1×10-3으로, 일반적으로 받아들여지는 발암위해도의 적정수준인 10-4~10-6에 비하여 5~10배 정도 크게 평가되었다. 이러한 위해성평가 결과를 통하여, 해당지역에 홍수조절지를 건설하기 전에 비발암물질과 발암물질 모두에 대한 즉각적인 복원사업이 진행되어야 하며, 홍수조절지 건설후에도 사격장이 계속 운영될 경우 적절한 오염물질의 관리정책이 필요함을 알 수 있었다.본 연구는 과학기술부/한국과학재단 우수연구센터지원사업(R11-2003-006-03003-0)으로 수행되었으며 서울대학교 공학연구소의 기술적 지원에도 감사드립니다

Prediction of Potential Risk Posed by a Military Gunnery Range after Flood Control Reservoir Construction

본 연구는 경기도 소재 모 사격장의 주요 오염물질 여섯 가지에 대하여 홍수조절지가 건설된 이후 사격장 주변지역의 위해성을 예측하기 위하여 수행되었다. 해당 지역의 주요 오염물질 중 인체에 독성이 있는 화약물질 3종과 중금속 3종을 대상물질로 선정하였으며, 오염의 정도와 토지의 이용용도에 따라 네 지역으로 나누어 평가를 실시하였다. 위해성이 과대평가되는 것을 피하기 위하여 대상지역의 인문사회학적 특성 및 지반환경공학적 특성을 기반으로 노출경로모델(Conceptual Site Model)을 작성하였으며 각 노출경로에 따른 오염물질 이동모델 및 위해성 평가는 API? DSS(American Petroleum Institute? Decision Support System)를 이용하였다. 수용체나 지역의 특성을 하나의 값으로 대표할 수 없는 경우 위해성이 과소평가되는 것을 방지하기 위하여 가장 안전한 값을 사용하였다. 위해성 예측 결과, 피탄지인 Ac 지역에서 TNT(Tri-Nitro-Toluene)와 카드뮴의 비발암위해도가 1을 조금 넘고, RDX(Royal Demolition Explosives)의 경우 50이 넘어, 대상지역 전체에 대한 총 비발암위해도는 62.828라는 매우 큰 값을 나타내었다. 한편, 발암위해도는 납이 약 5 ? 10-4, 카드뮴이 약 1 ? 10-3으로, 일반적으로 받아들여지는 발암위해도의 적정수준인 10-4~10-6에 비하여 5~10 배 정도 크게 평가되었다. 이러한 위해성평가 결과를 통하여, 해당지역에 홍수조절지를 건설하기 전에 비발암물질과 발암물질 모두에 대한 즉각적인 복원사업이 진행되어야 하며, 홍수조절지 건설 후에도 사격장이 계속 운영될 경우 적절한 오염물질의 관리정책이 필요함을 알 수 있었다.N

Analysis on the Risk-Based Screening Levels Determined by Various Risk Assessment Tools (II): Derivation of Particulate Emission Factor at Former Janghang Smelter Site

This paper presents the short-term and long-term measures to determine the fugitive dust concentration in a contaminated site, which is a crucial step for the determination of particulate emission factor (PEF) for risk assessment. As a long-term measure, USEPA method employing Q/C value (inverse of the ratio of the geometric mean air concentration to the emission flux at center of a 0.5-acre square source) seems to be suitable as it reflects regional-specific meteorological conditions. However, it requires nation-wide database collection and interpretation. Use of ASTM method is an alternative as a short-term measure. The method is readily field-applicable as PEF calculation equation is simple and input parameters can be easily derived at the site of interest as well without the nation-wide efforts. Using ASTM method, PEF at the Former Janghang Smelter Site was determined. According to various mode of aggregate size distribution and fractions of vegetative cover, which are the most important factors in PEF calculation, PEF values at the Former Janghang Smelter Site varied greatly. When the mode of aggregate size distribution was set at 0.25 mm, PEF values at the Former Janghang Smelter Site was 5~20 times higher than the default PEF value (i.e., 35 μg/m3) shown in the current Korean Soil Contamination Risk Assessment Guidance. On contrast, when the mode was set at 2 mm, PEF values at the Former Janghang Smelter Site was 160~640 times lower than the default PEF value in the Korean Guidance.N

Enhanced Transport and Risk of a Highly Nonpolar Pollutantin the Presence of LNAPL in Soil-groundwater System: In Case of p-xylene and benz[a]anthracene

물질 간 상호작용이 위해도에 많은 영향을 미칠 수 있다는 것은 널리 알려져 있지만 이를 위해성평가에 적용할 수 있는 방안은 아직 미미한 실정이다. 본 연구에서는 p-xylene이 토양 내에 존재할 때, 대수층으로의 이동성이 극히 제한적인 benz[a]anthracene (BaA)의 지하수로의 이동성 증가를 확인하고 그 증가된 위해도를 산정하기 위하여, 지하 환경을 모사한 셀을 제작하여 실험을 수행하였으며, 이를 해석하는 간단한 물질이동 모델을 개발하였다. 셀 실험 결과 BaA의 이동성은, BaA와 p-xylene이 혼합물질로 동시에 존재하는 경우에, BaA만으로 오염되어 있는 경우보다 월등히 높았다. 후자의 경우는 강우에 의한 이동이 주요 이동기작이었으며 그 정도는 아주 미미하였다. Defined Time Steps (DTS)을 이용하여 개발된 오염물질 이동모델은 두 물질 모두 실험결과와 유사한 경향을 보이며 변하는 것을 확인하였으나, 더욱 정확한 예측을 위하여 모델의 수정, 보완작업이 계속되고 있으며 이는 다음 연구의 주제가 될 것이다. 실험실 규모의 셀 실험의 경우 모세관대가 물질이동에 중요한 역할을 하기 때문에 실험실 규모의 시뮬레이션에서는 모세관대 모듈을 적용하는 것이 보다 적합한 것으로 나타났다. 현장규모 오염에서의 모델링 결과를 토대로 위해도를 산정하고 비교한 결과, 지하수 섭취를 통한 BaA의 발암위해도는 NAPL이 존재할 때, 존재하지 않을 때보다, 약 15~87배 크게 계산되었다. NAPL이 존재하지 않는 경우 BaA의 지중 이동속도는 매우 느리며, 실제 오염현장의 경우 이동 과정에서 물질분해가 일어나므로 NAPL의 존재 여부에 따른 실제 위해도 차이는 더 크게 발생할 것으로 예상된다.N

Field Applicability Study of Landfarming for Petroleum Hydrocarbons Contaminated Soils

The landfarming treatment for the remediation of the petroleum contaminated soil at the returned U.S. Military bases was investigated in this study. Specifically, the bioaugmentation performance using various commercially available petroleumdegrading bacteria was evaluated and the directions for enhancing the performance of the landfarming treatment were suggested. The environmental factors of the soils at the returned U.S. Military bases chosen for remediation indicate that the landfarming treatment can be used as the remediation technique; however, the addition of nitrogen or phosphorus is required. The lab-scale landfarming treatment tests using the model soil and the site soil showed that the degradation efficiency was greater with the model soil than the site soil and that the treatment performance was not affected by the number of bacteria present in the soil in the range of 106-1012 CFU/g. These results suggest that the successful landfarming treatment depends on the petroleum degradability of bacteria used and the environmental conditions during the treatment rather than the number of petroleum-degrading bacteria used.N