• Journal of Bio-Environment Control
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• v.30 no.4
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• pp.401-409
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• 2021

This study aimed to estimate the photosynthetic capacity of tomato plants grown in a semi-closed greenhouse using temperature response models of plant photosynthesis by calculating the ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase maximum carboxylation rate (V_cmax), maximum electron transport rate (J_max), thermal breakdown (high-temperature inhibition), and leaf respiration to predict the optimal conditions of the CO₂-controlled greenhouse, for maximizing the photosynthetic rate. Gas exchange measurements for the A-C_i curve response to CO₂ level with different light intensities {PAR (Photosynthetically Active Radiation) 200µmol·m^-2·s^-1 to 1500µmol·m^-2·s^-1} and leaf temperatures (20℃ to 35℃) were conducted with a portable infrared gas analyzer system. Arrhenius function, net CO₂ assimilation (A_n), thermal breakdown, and daylight leaf respiration (R_d) were also calculated using the modeling equation. Estimated J_max, A_n, Arrhenius function value, and thermal breakdown decreased in response to increased leaf temperature (> 30℃), and the optimum leaf temperature for the estimated J_max was 30℃. The CO₂ saturation point of the fifth leaf from the apical region was reached at 600ppm for 200 and 400µmol·m^-2·s^-1 of PAR, at 800ppm for 600 and 800µmol·m^-2·s^-1 of PAR, at 1000ppm for 1000µmol of PAR, and at 1500ppm for 1200 and 1500µmol·m^-2·s^-1 of PAR levels. The results suggest that the optimal conditions of CO₂ concentration can be determined, using the photosynthetic model equation, to improve the photosynthetic rates of fruit vegetables grown in greenhouses.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.26 no.3
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• pp.151-157
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• 2017

The objectives of this study were to determine the impact of soil water content on the growth, stomatal conductance, and photosynthesis of Kimchi cabbage and to evaluate proper parameters for development of growth models. There were five levels of irrigation amount treatments (0, 200, 300, 400, and 500 mL/d/plant) and those were commenced at one day after transplanting (DAT). We measured soil water content, stomatal conductance, photosynthesis characteristics, and the A-Ci curve. The growth of Kimchi cabbage as affected by irrigation amount was evaluated at 38 days after transplanting, however, the growth with 0 and 200 mL/d/plant irrigation amount treatments measured at 29 DAT. The relationship between soil water content and stomatal conductance was highly correlated ($r^2=0.999$) and the function represented by y = 6097.4x - 4.2984. The stomatal conductance of Kimchi cabbage leaves showed $300mmol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ when the soil water content was below $0.05m^3/m^3$. The stomatal conductance was rapidly decreased by scarcity of soil moisture. A-Ci curve indicated normal curve in fully irrigation treatment (500 mL/d/plant), however, $CO_2$ couldn't diffuse through the intercellular Kimchi cabbage leaves treated with 0 mL/d/plant. The dry weight of full irrigation treatment was greater approximately 6.8 times than that of deficit irrigation (0 mL/d/plant). In addition, leaf area index showed a logarithmic function (y = 16.573 + 3.398 ln x) with soil water content and that of R-squared represents 0.913. Results indicated that the soil water content was highly correlated with stomatal conductance and leaf area index. Indeed, the scarcity soil moisture reduced photosynthesis and retarded growth.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.481-481
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• 2022

본 연구에서는 기후 변화 완화에 대한 잠재력을 평가하기 위해 국내에서 가장 우세한 소나무 종인 Pinus densiflora의 기후변화에 대한 반응을 평가하였다. 기후변화의 시나리오로 4가지 대표 농도경로(RCP)에 기반 하여 CO₂, 강수량, 온도의 변화를 개별 및 조합하였다. 생태수문학적 및 지구화학적 모델인 ecosys를 활용 및 보완하여 광릉 시험림에 적용하였다. 본 연구에서는 대기 중 CO₂ 증가가 총일차생산량(GPP)과 순일차생산량(NPP)에 미치는 긍정적인 영향이 강수량과 기온 변화로 인한 부정적인 영향보다 더 큰 것으로 나타났다. 특히, 기준 시나리오와 비교하여 각각 RCP2.6, 4.5, 6.5, 8.5에서 3.79%, 13.44%, 18.26%, 28.91%의 NPP 개선이 모의되었다. 또한, 본 연구에서는 지표하 질소 유출과 지표 N₂O 플럭스가 기후 변화가 심해짐에 따라 소나무 생장 향상 및 토양 수분 저하로 인하여 토양 질소 손실 감소가 모의되었다. 기후변화의 강도가 증가함에 따라 증발산량이 증가하였지만, 기공 감소는 토양에서 흡수하는 물이용 및 광합성 효율 증진을 가져왔다. 이러한 결과는 소나무가 기후 변화를 완화하는 환경 친화적인 선택으로 작용할 수 있는 잠재성을 나타낸다.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.15 no.3
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• pp.198-207
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• 2012

In this study, we investigated the effect of ocean fertilization by deep sea water, using an ecosystem model which contains not only phytoplankton but also zooplankton. The model is based on NEMURO which consists of eleven compartments - two species of phytoplankton, three species of zooplankton, $NO_3$, $NH_4$, $Si(OH)_4$, particulate organic nitrogen, dissolved organic nitrogen and particulate silicon. We introduced nitrogen cell quota in the both species of phytoplankton, and silicon cell quota in the large phytoplankton in addition to the eleven compartments of NEMURO. We made the experiment at Izu Oshima Island in order to investigate the effect of ocean fertilization. In this experiment, we could not find clear differences between the cases with and without deep sea water. We investigated the causes of the experiment results by the model simulations. One of the causes was high concentrations of nutrients in surface seawater used in the experiment. Another was that the increase of total concentration of inorganic nitrogen does not necessarily accelerate the photosynthetic rate because inorganic nitrogen uptake rate is related to the ratio of $NO_3$ to $NH_4$. Because the model can represent the results of the experiment, we investigated the effect of ocean fertilization by deep sea water using this model. We found that the effect of ocean fertilization hardly appeared when the interval of the addition of deep sea water was too short, or the amount of deep sea water was too much. It is supposed that if the addition of deep sea water is too frequent or too much, the dilution of plankton's concentrations will exceed the effect of promoting phytoplankton's photosynthesis.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.32 no.1
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• pp.1-7
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• 2023

Understanding the light environment in greenhouse cultivation and the light utilization characteristics of crops is important in the study of photosynthesis and transpiration. Also, as the plant grows, the form of light utilization changes. Therefore, this study aims to develop a light extinction coefficient model reflecting the plant growth. To measure the extinction coefficient, five pyranometers were installed vertically according to the height of the plant, and the light intensity by height was collected every second during the entire growing season. According to each growth stage in the early, middle, and late stages, the difference between the top and bottom light intensity tended to increase to 69%, 72%, and 81%. When leaf area index and plant height increased, the extinction coefficient decreased, and it showed an exponential decay relationship. Three-dimensional model reflecting the two growth indexes, the paraboloid had the lowest RMSE of 1.340 and the highest regression constant of 0.968. Through this study, it was possible to predict the more precise light extinction coefficient during the growing period of plants. Furthermore, it is judged that this can be utilized for predicting and analyzing photosynthesis and transpiration according to the plant height.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.2 no.1
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• pp.7-13
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• 1990

We are interested in studying the artificial photolysis of water which mimics the natural plant photosynthesis. In the artificial system there should be a proper photosensitizer, electron donor and electron acceptor. Since Mn-tetramer is known to be the essential part for the oxygten-evolving system in the natural photosynthesis, it is important to know or study the reactivity of Mn-porphyrins. As a model for the Mn-tetramer in the natural photosynthesis, we prepared the lipophilic and hydrophilic Mn-porphyrins. For the lipophilic porphyrin with long hydrocarbon chain, the long hydrocarbon chain was inserted in the porphyrin ring formation step. For the hydrophilic porphyrin, the porphyrin was sulfonated with sulfuric acid. These syntheses of lipophilic and hydrophilic Mn-porphyrins are significant, since the behaviors of these compounds will be different in the microemulsions or vesicles. We also found that the Mn-porphyrins were photoreduced in the microemulsion and water in the presence of amines.

• Asian Journal of Turfgrass Science
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• v.7 no.2_3
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• pp.95-101
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• 1993

1992년 6월부터 1993년 9월 동안에 서울에서 이루어진 바랭이와 잔디의 분지형(branching pattern)과 유효엽면적(effective leaf area)에 대한 정량적 연구 결과는 다음과 같다. 1. 분지 끝 지점의 2차원적인 위치는 수학적 방식을 이용한 이론적 모델에 의해 분지사이의 각과 분지 길이들이 상대적인 비를 이용하여 계산할 수 있다. 2. 분지각과 분지길이의 상대적인 비는 바랭이나 잔디의 개체와 군락의 전체적인 구조를 효과적으로 분석하는데 있어 매우 적절하게 사용될 수 있다. 3. 시간에 따라 변화되는 분지형을 명확히 분석하기 위해 positive feedback theory를 성장 분석 모델로 적용하였다. 4. 분지의 마디 배열은 봄에서 여름에 이르는 생장 기간동안에 변화됨을 나타내었다. 주지(mother branch)와 복지(daughter branch)사이의 각은 적정치에 수렴하는 양상을 보였으며 그 평균값은 바랭이가 50도, 잔디가 59도임을 알 수 있었다. 5. 야외에서 관찰된 실험적 측정치아 모식적 구성을 통해서 최대 물질 생산과 연관된 햇빛 흡수와 수용의 극대화를 위한 분지형과 최대 유효엽면적의 상관 관계를 분석하였다. 6. 따라서 수학적 모식을 이용한 분지형 분석은 실험적 측정치와 잘 일치하며, 이런 수관형의 형성은 유전적 요소와 환경적 요소에 의해 영향을 받을 뿐만 아니라 식물의 적응적 중요성을 지니는 유효잎면적, 관수용 및 광합성과 물질생산의 극대화를 분석하는데도 유효하게 쓰일 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.92-92
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• 2017

본 연구에서는 수치모델을 이용하여 대하천서 발생되는 조류의 공간적 농도 분포를 예측하였고, 현장실험을 통해 모델을 검증하였다. 국내하천은 다수의 지류가 본류로 유입됨에 따라 오염물질의 생산과 공급이 지속적으로 발생하고, 하천의 유로연장과 하폭에 비해 수심이 낮은 지형학적 특성을 지닌다. 따라서 지류 유입 이후 발생되는 조류의 거동 특성을 분석하기 위해 수심 적분된 2차원 이송-확산 모델을 사용하였다. 광합성 성장을 이루는 조류의 성장속도 계산을 위해 영양염류, 수온, 일사량과 수심 등을 변수로 하는 성장속도 함수들을 위의 모델과 결합하였다. 본 연구의 대상구간은 낙동강과 금호강 합류부를 포함한 강정고령보 하류 약 9.2 km 구간으로 모델 검증을 위한 현장실험을 수행하였다. 2차원 이송-확산 모델의 입력 값인 유속 및 수심을 계산하는 수리동역학 모델 검증을 위해 미국 Sontek사의 M9을 이용하여 낙동강과 금호강 각각 32개, 12개 측선에 대하여 수리량을 측정하였다. 수리량 측정결과, 금호강과 낙동강의 평균 유량은 각각 $240m^3/s$, $60m^3/s$로 측정되었고 측정된 유량을 모델의 상류단 경계조건으로 사용하여 측정 유속 및 수심과 유사한 결과를 모델로부터 취득할 수 있었다. 조류 농도 측정을 위해 독일 bbe사의 AlgaeTorch 10을 사용하였으며, 수리량 측정과 동일한 측선서 총 조류 세포수(cells/ml)를 측정하였다. 농도 측정결과, 하류로 내려감에 따라 조류의 농도가 증가하는 경향이 나타났고 금호강 합류 후 최대농도는 측정구간 최하류 우안서 4,460 cells/ml로 나타났다. 주 흐름이 발생하는 하천 중앙부에 비해 유속이 느린 하안서 상대적으로 높은 농도가 측정되었으며, 이와 같은 경향은 하류로 내려감에 따라 강하게 나타났다. 측정된 조류 농도를 이용한 2차원 이송-확산 모델 검증결과, 합류부 최상류 측선서 MAPE = 10.5 %의 최대오차가 발생하였고 최하류 측선서 MAPE = 6.7 %의 최소오차가 발생하였다. 인과 질소와 같은 영양염류의 농도가 높고 횡 방향 수온 분포가 균일한 대상구간의 특성상 영양염류 함수와 수온 함수로부터 계산된 성장속도 가중치 범위는 각각 0.8~1.0, 0.91~1.09로 공간적 변동성이 크게 나타나지 않은 반면, 수심을 변수로 하는 일사량 함수의 성장속도 가중치 범위는 0.05~1.00으로 상대적으로 매우 높은 공간적 변동성이 나타났다. 수심이 4 m 이하인 하천 양안서 0.8 이상의 가중치가 나타났으며, 수심이 7 m 이상인 하천 중앙서 0.4 이하의 가중치가 나타났다. 본 연구의 수치모의 결과, 수리동역학 모델로부터 계산된 수심이 모델 결과 값에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.21 no.4
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• pp.261-268
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• 2019

Climate change and drought stress are having profound impacts on crop growth and development by altering crop physiological processes including photosynthetic activity. But finding a rapid, efficient, and non-destructive method for estimating environmental stress responses in the leaf and canopy is still a difficult issue for remote sensing research. We compared the relationships between photochemical reflectance index(PRI) and various optical and experimental indices on soybean drought stress under climate change conditions. Canopy photosynthesis trait, biomass change, chlorophyll fluorescence(Fv/Fm), stomatal conductance showed significant correlations with midday PRI value across the drought stress period under various climate conditions. In high temperature treatment, PRI were more sensitive to enhanced drought stress, demonstrating the negative effect of the high temperature on the drought stress. But high CO₂ concentration alleviated the midday depression of both photosynthesis and PRI. Although air temperature and CO₂ concentration could affect PRI interpretation and assessment of canopy radiation use efficiency(RUE), PRI was significantly correlated with canopy RUE both under climate change and drought stress conditions, indicating the applicability of PRI for tracking the drought stress responses in soybean. However, it is necessary to develop an integrated model for stress diagnosis using PRI at canopy level by minimizing the influence of physical and physiological factors on PRI and incorporating the effects of other vegetation indices.

• Proceedings of the KSEEG Conference
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• 2003.04a
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• pp.258-264
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• 2003

중력이상 및 수치고도모델을 이용하여 한반도 모호면 심도를 추출하였다 중력이상값은 인공위성고도레이더 관폭값을 주로 이용한 전지구 모델을 이용하여 데이터영역 뿐 만 아니라 주파수영역에서도 자료의 균질성을 확보하였다. 모호면 추출은 Kim et al. [2000a]에 의해 제안된 스펙트럼 대비법 및 후리에급수를 이용한 파워스펙트럼분석법을 이용하였다. 전자는 지각근형을 전제로, 지형에 의한 중력효과와 후리에어 중력이상을 파동수영역에서 대비하여 모호면의 심도를 계산하는 방법이고, 후자는 완전부우게 중력이상으로부터 푸리에변환을 이용하여 지하 밀도 변화층의 심도를 계산하는 방법이다. 이 두 모호면은 서로 0.53의 상관관계를 갖고 있으며, 이는 모호면 산출의 방법론적인 차이 및 계산상의 오차인 것으로 사료된다. 이렇게 두 가지 독립적인 방법으로 추출된 모호면을 하나로 통합하기 위한 한 방법으로, 두 모호면의 차이를 계산한 후, 이를 최소자승법을 이용, 두 모호면을 보정하였다. 결과적으로 한반도의 최종 모호면의 평균심도는 32.0km, 표준편차는 2.5km 이며, 최소, 최대 심도는 20.3, 36.6km으로 나타났다. 이 경우 지형에 의한 중력효과는 스펙트럼대비법에 의해 제거된 결과이나, 한반도의 지각이 완전한 지각판 내에 놓여 있어서 Airy-Heiskanin 지각균형설의 가정이 타당성이 있는가, 혹은 국부적인 응력장에 의해 한반도의 지각이 과연 얼마나 지지되고 있는가 하는 것에 대한 추가적인 연구가 필요하며, 이에 앞서, 일정한 밀도차를 갖는 연속적인 밀도변화층이 존재한다는 가정이 반드시 필요하다.에는 관련성을 갖고 있으며, 이는 유류 분해정도를 파악하는 지시자로써 특정 무기 오염물질을 이용할 수 있을 가능성이 있으므로 좀더 이들 관계성에 대한 연구가 진행될 필요성이 있다고 판단된다.고 과학적으로 분석할 수 있는 방법이 될 수 있을 것으로 기대된다. 의미를 되새기는 것으로 짧은 연구를 시작하겠다. 등은 활성 값이 70% 이상으로 퇴적물 독성이 상대적으로 낮았다. 이중나선 DNA 함량은 28.4 % - 49%로 대조군에 비해서 감소가 크다. 대부분의 정점이 대조군의 30% 내외로 정점 간의 차이는 크지는 않다. 그러나 다른 측정자료와 같이 정점 22에서 18%로 최소치를 나타내고, 정점 2, 12에서 20% 내외의 값을 보인다. 종합적으로 볼 때 오염물질의 유입이 크고, 광양제철 인근 정점 들이 모두 다른 정점에 비해서 낮아서, 퇴적물 독성이 높은 정점으로 조사되었다.hiwo의 광합성 능력은 낮은 농도들에서는 대조구와 유사하였으나, 5 $\mu\textrm{g}$/l의 높은 농도에서는 초기에 매우 낮은 광합성 능력을 보이다가 시간이 경과하면서 대조군보다 더 높은 경향을 나타냈다. 이러한 결과는 식물플랑크톤이 benso[a]pyrene의 낮은 농도에서 노출될 때는 이 물질을 탄소원으로 사용할 가능성이 있음을 시사한다. 본 연구의 결과들은 연안해역에 benso[a]pyrene과 같은 지속성 유기오염물질이 유입되었을 때 내정여부에 따라 식물플랑크톤 군집내 종 천이와 일차생산력에 크게 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.TEX>5.2개)였으며, 등급별 회수율은 각각 GI(8.5%), GII