• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_3호
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• pp.1031-1042
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• 2023

인공위성은 시공간적으로 연속적인 지구환경 데이터를 제공하므로 위성영상을 이용하여 효율인 작물 수확량 예측이 가능하며, 딥러닝(deep learning)을 활용함으로써 더 높은 수준의 특징과 추상적인 개념 파악을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 Landsat 8 위성 영상을 활용하여 다시기 영상 데이터를 이용하여 5대 수급 관리 채소인 배추와 무의 수확량을 예측하기 위한 딥러닝 모델을 개발하였다. 2015년부터 2020년까지 배추와 무의 생장시기인 6~9월 위성영상을 이용하여 강원도를 대상으로 배추와 무의 수확량 예측을 수행하였다. 본 연구에서는 수확량 모델의 입력자료로 Landsat 8 지표면 반사도 자료와 normalized difference vegetation index, enhanced vegetation index, lead area index, land surface temperature를 입력자료로 사용하였다. 본 연구에서는 기존 연구에서 개발된 모델을 기반으로 우리나라 작물과 입력데이터에 맞게 튜닝한 모델을 제안하였다. 위성영상 시계열 데이터를 이용하여 딥러닝 모델인 convolutional neural network (CNN)을 학습하여 수확량 예측을 진행하였다. Landsat 8은 16일 주기로 영상이 제공되지만 구름 등 기상의 영향으로 인해 특히 여름철에는 영상 취득에 어려움이 많다. 따라서 본 연구에서는 6~7월을 1구간, 8~9월을 2구간으로 나누어 수확량 예측을 수행하였다. 기존 머신러닝 모델과 참조 모델을 이용하여 수확량 예측을 수행하였으며, 모델링 성능을 비교했다. 제안한 모델의 경우 다른 모델과 비교했을 때, 높은 수확량 예측 성능을 나타내었다. Random forest (RF)의 경우 배추에서는 제안한 모델보다 좋은 예측 성능을 나타내었다. 이는 기존 연구 결과처럼 RF가 입력데이터의 물리적인 특성을 잘 반영하여 모델링 되었기 때문인 것으로 사료된다. 연도별 교차 검증 및 조기 예측을 통해 모델의 성능과 조기 예측 가능성을 평가하였다. Leave-one-out cross validation을 통해 분석한 결과 참고 모델을 제외하고는 두 모델에서는 유사한 예측 성능을 보여주었다. 2018년 데이터의 경우 모든 모델에서 가장 낮은 성능이 나타났는데, 2018년의 경우 폭염으로 인해 이는 다른 년도 데이터에서 학습되지 못해 수확량 예측에 영향을 준 것으로 생각되었다. 또한, 조기 예측 가능성을 확인한 결과, 무 수확량은 어느 정도 경향성을 나타냈지만 배추의 경우 조기 예측 가능성을 확인하지 못했다. 향후 연구에서는 데이터 형태에 따라 CNN의 구조를 조정해서 조기 예측 모델을 개발한다면 더 개선된 성능을 보일 것으로 생각된다. 본 연구 결과는 우리나라 밭 작물 수확량 예측을 위한 기초 연구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제20권2호
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• pp.93-100
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• 2011

본 연구에서는 국내의 시설 내 작물재배에 적합한 자동관수 기술을 개발하기 위한 첫 단계로 전기저항의 변화원리를 이용하는 워터마크 센서를 장착한 소형 컨트롤러를 작물재배에 활용하여 자동관수기술의 효용성을 구명하고자 하였다. 이를 위해 비닐하우스 내에 다른 토성을 갖는 토양을 격리베드에 인공적으로 조성한 후 토마토를 정식하여 수분퍼텐셜을 -20kPa 수준으로 자동으로 조절하면서 재배하였다. 점적관수에 따른 토양 내 깊이별 수분변화는 Sentek 축전형 수분센서를 이용하여 측정하였다. 워터마크센서를 이용한 수분퍼텐셜 제어성능은 (-)20kPa 수준부근에서 유지되지 않고 반복적으로 0~(-)20kPa 대역에서 높은 변화 값을 나타내어 안정적이지 못한 것으로 나타났다. 특히, 물 공급은 관수시마다 약 50~60분 비교적 긴 시간동안 진행되어 수분공급이 과잉되는 문제가 나타났으며 건조시에도 수분퍼텐셜의 변화가 계단응답 반응의 형태로 변하는 불량한 측정해상도를 나타내었다. 이러한 문제는 워터마크센서의 토양과 전극 접촉형태가 다공컵식 수분장력계에 비해 수분값에 연속적으로 반응할 수 없는 구조이기 때문인 것으로 판단하였다. 자동관수에 따른 토양종류별 수분변화는 그 기울기가 토성별로 서로 달랐으며 양질사토의 경우 수분함량의 변화정도가 가장 높았다. 수분함량의 변화속도는 낮과 밤의 경우 시간에 따른 변화율이 달라서 변곡선의 형태를 나타내었다. 이러한 이유는 낮과 밤의 일교차와 태양광 유무에 의하여 수분증발량 차이가 발생하였기 때문인 것으로 판단하였다. 직물에서 20cm 떨어진 지점의 깊이별 수분함량은 작물에 인접한 위치와 비교하였을 때 세가지 토양 모두 관수에 의한 변화정도는 미미하여 직물에 인접한 곳만 수분공급이 효율적으로 이루어지는 것을 확인하였다. 추후 연구에서 양질사토 베드에서 관찰된 토마토 생육 불량 문제 개선과 관수멈춤 시간을 적용하여 물공급의 과잉 문제를 해결하는 보완실험이 요구되었다.

• 자원환경지질
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• 제48권6호
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• pp.451-465
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• 2015

주변 해역을 포함한 한반도 일원에서 측정된 중력자료로부터 상층중력의 고도이상(free-air anomaly)을 계산하였다. 주변 영역에서는 인접국가가 발표한 중력자료가 있는 경우 발표된 자료를 이용하였으며, 없는 경우 EGM2008(Earth Gravitational Model 2008)로부터 계산한 고도이상을 이용하였다. 중력의 상향연속은 Dragomir가 제안한 방법으로 계산하였다. 상층중력 고도이상 계산의 정확성과 계산 속도를 고려하여 적분반경은 계산 고도의 10배로 하였다. 적분에 필요한 측지선의 거리는 Bowring이 개발한 공식을 사용하였다. 위도 $33^{\circ}N{\sim}43^{\circ}N$, 경도 $124^{\circ}E{\sim}131^{\circ}E$에서 계산된 고도이상은 고도 1 km에서 -41.315에서 189.327 mgal까지 변화하고 표준 편차는 22.612 mgal이다. 고도 3 km에서는 -36.478에서 156.209 mgal까지 변화하고 표준 편차는 20.641 mgal이다. 고도 1,000 km에서는 3.170에서 5.864 mgal까지 변화하고 표준 편차는 0.670 mgal이다. 3 km 고도에서 계산된 고도이상을 같은 높이에서 측정한 항공 중력 고도이상과 비교하였다. 이들의 rms 오차는 3.88 mgal로 나타났다. 항공 중력 측정 교차점오차가 2.2 mgal 임을 고려하면 이들 오차에 의미를 부여할 수 없으며, 원인으로는 이번 연구에서 발생한 계산상 오차와 함께/또는 발표된 항공중력의 보정오차에 기인하는 것으로 사료된다. 상층중력 고도이상에 완전식으로 계산한 지구타원체 외부의 정규중력을 더하여 상층중력을 예측하였다. 이번 연구에서 국내 최초로 계산한 고도에 따른 상층중력 고도이상은 한반도 일원의 상층중력장을 잘 표현하고 있는 것으로 보이며, 상층중력장은 관성항법장치의 정확도 향상 등에 이용될 수 있을 것이다.

• 한국조경학회지
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• 제46권6호
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• pp.75-84
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• 2018

통합놀이터는 장애인 전용 놀이터가 아닌 장애아동과 비장애아동 모두가 함께 놀 수 있는 놀이터이며, 1960년대 미국에서 장애인들의 시민권이 추구되면서 이루어진 놀이터를 보는 사회적 인식 변화로 시작되었다. 이후 통합놀이터는 여러 나라에서 발전되었으며, 실천방식은 가이드라인의 형태로 정리되었다. 국내에서도 통합놀이터를 향한 사회적 관심이 높아지고 있으나, 해외 사례나 가이드라인을 단편적으로 적용하는 데 그치고 있다. 이에 본 연구에서는 여러 나라의 통합놀이터 디자인 가이드라인의 유형을 분류하고, 각각의 가이드라인에서 제시하는 통합놀이터의 개념, 디자인 원칙 및 세부 지침을 분석하여 국내 통합놀이터 디자인 가이드라인 작성을 위한 기초적 틀을 제공하려 한다. 디자인 가이드라인의 목적은 구체적 설계 지침, 학문적 연구와 산업체 제품 연계, 추구 가치의 사회적 확산과 실현, 디자인 방법을 통한 추구 가치를 확장 등으로 나타났다. 목적에 따라 내용의 구성은 차이를 보이고 있다. 공통적인 추구 가치는 장애인만을 위한 놀이터가 아닌 모두를 위한 놀이터로 몇몇 가이드라인에서는 이를 구현하는 방식으로 난이도를 언급하고 있다. 디자인 원칙을 살펴보았을 때 접근성 향상은 공통적이나 경우에 따라 안정성, 독립성, 편의성, 놀이성 같은 원칙을 더하고 있다. 모든 가이드라인이 디자인 지침을 제공하지 않으며, 디자인 지침을 제공하고 있더라도 구체성의 정도와 방식에는 차이가 있다. 디자인 지침은 장애아동 놀이 지원과 통합놀이의 유도로 크게 구분할 수 있고, 장애아동 놀이지원은 '공간 및 시설물의 치수 및 재질 확보', '보조장치 추가', '새로운 시설물 디자인' 세 단계로 구분하여 정리할 수 있다. 통합놀이 유도를 위한 디자인 지침은 '다양한 난이도와 교차 공간 조성', '협력하며 놀기의 조건 제공', '보호자의 효율적 지원을 위한 조건 제공'으로 요약된다. 본 연구에서는 물리적 환경에 집중하였으나, 사회적으로는 아동의 놀 권리 보장이 이루어져야 하고 장애인을 향한 사회적 태도는 배제에서 통합으로 전환되어야 한다. 또한 통합 놀이 프로그램의 개발 및 관련 종사자 양성, 놀이 환경의 유지 및 관리 등 다양한 측면이 고려되어야 한다. 이에 통합놀이터 조성 이후의 운영과 관리를 위한 인적, 사회적 인프라 구축, 제도 정비를 다루는 후속 연구가 필요하다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권4호
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• pp.434-441
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• 2023

식물의 잎의 크기나 면적을 아는 것은 생장을 예측하고 실내 농장의 생산성의 향상에 중요한 요소이다. 본 연구에서는 상추 잎 사진을 이용해 엽장과 엽폭을 예측할 수 있는 CNN기반 모델을 연구하였다. 데이터의 한계와 과적합 문제를 극복하기 위해 콜백 함수를 적용하고, 모델의 일반화 능력을 향상시키기 위해 K겹교차 검증을 사용했다. 또한 데이터 증강을 통한 학습데이터의 다양성을 높이기 위해 image generator를 사용하였다. 모델 성능을 비교하기 위해 VGG16, Resnet152, NASNetMobile 등 사전학습된 모델을 이용하였다. 그 결과 너비 예측에서 R² 값0.9436, RMSE 0.5659를 기록한 NASNetMobile이 가장 높은 성능을 보였으며 길이 예측에서는 R² 값이 0.9537, RMSE가 0.8713로 나타났다. 최종 모델에는 NASNetMobile 아키텍처, RMSprop 옵티마이저, MSE 손실 함수, ELU 활성화함수가 사용되었다. 모델의 학습 시간은 Epoch당평균73분이 소요되었으며, 상추 잎 사진 한 장을 처리하는 데 평균0.29초가 걸렸다. 본 연구는 실내 농장에서 식물의 엽장과 엽폭을 예측하는 CNN 기반 모델을 개발하였고 이를 통해 단순한 이미지 촬영만으로도 식물의 생장 상태를 신속하고 정확하게 평가할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 그 결과는 실시간 양액 조절 등의 적절한 농작업 조치를 하는데 활용됨으로써 농장의 생산성 향상과 자원 효율성을 향상시키는데 기여할 것이다.

• 디자인학연구
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• 제19권5호
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• pp.119-128
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• 2006

미디어의 발전과 함께 시각표현은 정지화면에서 동영상으로 그 영역이 확대되었다. 애니메이션 영화, TV CM, GUI 등과 같은 분야는 프레임이 누적된 가현운동 현상이 나타나면서 쇼트, 씬과 같은 단위 구조가 만들어지므로 정지화면에 비해 움직임이 필연적인 조형요소가 된다. 따라서 형태, 색채, 공간, 크기, 움직임과 같은 조형요소 중에서 움직임은 특히 중요한 요소로 부각된다고 볼 수 있다. 소쉬르(Saussure)가 설명한 기표와 기의의 관계처럼 이미지의 표현과 형식은 그 내용과 서로 제약을 주는 반면 상호 보완에 의해 하나의 기호로서 수용된다. 이는 움직임 역시 그 형식적 특성이 메시지가 담고 있는 내용에 어떠한 관여를 할 것이라는 추론을 가능하게 한다. 이를 분석하기 전 먼저 게슈탈트이론 중 '그룹핑의 원리'를 이론적 근거로 하여 동영상 시지각 실험을 실시하여 움직임과 타 조형요소의 관계를 조사하였다. 그 결과 약 70-80%의 피실험자가 '움직임'을 지각 상 중요한 그룹핑 단서로 생각하는 것으로 나타났다. 이러한 형식적 특성을 토대로 동영상의 구조를 분석했을 때 움직임은 커뮤니케이션 과정에서 메시지의 의미의 맥락을 유지하는데 영향을 준다. 사람이나 사물, 배경의 형태와 색 등이 변하더라도 움직임이 유사한 지향점을 가지면 그 대상의 정체성은 유지될 수 있다. 둘째, 움직임에 의해 형상(figure)으로서 대상이 부각되므로 내용의 명료성을 높여준다. 셋째 추후 정보처리에 있어서 유사한 움직임의 진행을 예측할 수 있는 지식표상으로 작용하게 된다. 넷째, 교차편집과 같이 둘 이상의 씬이 빠르게 전환되고 복잡한 편집구조를 가지더라도 움직임이 내용에 일관성을 부여하는 성격을 갖는다. 움직임은 기본적인 시지각적 반응으로서 입력되는 시각정보를 그룹화시키는 하나의 단서가 된다. 또한 영상 메시지의 구조적인 틀을 형성하는데 관계하여 자칫 현란하고 남용될 수 있는 시각적 표현에 질서를 부여하고 의미 작용에 명료함을 높이는 효율성을 가진다. 동영상은 본질적으로 시간성을 내포하므로 다수의 단위 구조가 조합된 담화를 가지며, 미디어믹스 환경에 의해 공통적이면서도 차별화된 표현이 요구되고 있다. 따라서 본 연구는 게슈탈트 이론의 그룹핑 원리를 동영상 범주로 확대하여 적용해 봄으로써 움직임이 다른 조형요소보다 부각되는 속성이 됨과 의미구조 형성에 영향을 줌을 분석하였으며, 이는 미디어 특성에 따라 각 영상분야에서 구조적 조형미와 새로운 영상표현을 개발하는 관점이 될 수 있음을 제안한다.

• 한국전통조경학회지
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• 제30권1호
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• pp.125-134
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• 2012

본 연구는 보호수 입지지반별로 각 개체의 생육실태를 분석하여 수세종합판단을 하였고 이 결과와 수관면적 내 지장물 면적비율을 교차분석하여 보호수 수세에 미치는 영향인 인위적 지장물에 대한 관리 방안을 제시하고자 하였다. 대상지는 김포시 보호수 대장에 등재된 68개소를 대상으로 생육실태분석은 자연성, 수목활력도, 수세종합판단을 실시하였으며, 수관면적은 가지가 뻗고 있는 동서남북 방향을 중심으로 실측하여 면적을 산출하였고, 수관면적 내 지장물은 인공지장물인 포장(아스콘, 콘크리트, 블록 등), 건물, 옹벽과 자연지장물인 토사(복토), 석축, 자갈 등으로 구분하여 분석하였으며, 본 연구에서 도출된 결론은 다음과 같다. 자연성 분석에 있어 보호수가 위치한 입지지반은 인공과 인공+준 자연지반이 전체의 72.05%로 나타났으며, 수관면적은 심우경과 신세균(1992)이 보호수 생육에 필요한 수관면적을 제시한 것에 비해 대부분 부족한 것이 많았으며, 수관면적 내 지장물 면적이 차지하는 비율은 김포시 보호수 주변이 도시화 되어감에 따라 높아지고, 수형변형과 수세쇠약으로 이어지고 있어 보호수의 생육 공간 확보와 지장물관리가 절실히 필요한 상태로 분석되었다. 이번 연구에서 수관면적에 지장물이 차지하는 면적이 20% 이하인 것이 수세판단 1-2등급, 21-50% 이하는 2-3등급, 50% 이상은 3-5등급으로 나타났다. 지장물이 많이 차지할수록 생육에 지장을 초래하고 있어, 보호수의 근계관리에 있어서 그 면적비율이 20% 이하를 유지하도록 관리하여야 함을 입증하였다. 보호수 수세에 미치는 영향인 인위적 지장물의 관리방안에 대한 기준에 대하여 다음 사항을 제안하고자 한다. 첫째, 수관면적 내 지장물은 20% 이하로 제한하되 수관면적 밖이 인공지장물이 아닌 경우에는 지장물면적이 차지하는 비율을 다소 상향할 수 있을 것으로 사료된다. 둘째, 보호수 생육 공간 확보를 수관면적만큼 유지 확보하고, 지장물은 수관면적 밖으로 설치되어야 한다. 셋째, 보호수 이식에 있어 생육 공간 확보 시 입지지반 여건을 반드시 고려해야 한다. 넷째, 택지개발 시 보호수 주변을 공원으로 활용하고, 수관면적 내 지장물의 설치 면적은 제한하여야 한다. 다섯째, 선행연구들에서 많이 제시된 노거수, 보호수 주변의 생육환경 개선을 위해, 토지소유자의 세제해택과 보호수 주변 토지매입 등이 필요하며, 보다 효율적인 관리를 위해 지자체의 예산 확보와 전문가의 조언이 필요하다고 사료된다. 또한, 보호수 주변의 지장물 종류별, 두께 등이 수목에 미치는 영향 등에 대한 후속 연구는 계속되어져야 할 것으로 사료된다.