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재배시기, 정식일에 따른 배추의 생육 모델 개발 및 생산량 예측 평가 (Development of Growth Models as Affected by Cultivation Season and Transplanting Date and Estimation of Prediction Yield in Kimchi Cabbage)

  • 이진형;이희주;김성겸;이상규;이희수;최장선
    • 생물환경조절학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.235-241
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    • 2017
  • 본 연구는 배추의 작황 예측프로그램을 개발하기 위한 생육조사로 정식시기를 봄과 가을에 2주 간격으로 3회씩 각각 정식하여, 생체중, 건물중, 엽장, 엽폭, 엽수, 엽면적등을 정식후 2주간격으로 조사하였다. 정식 후 일수에 따른 생체중과 건물중의 변화와 GDD에 따른 생체중, 건물중, 엽면적 그리고 엽수의 변화에 대하여 회귀분석하였다. 정식 후 일수에 따른 봄배추와 가을배추의 생장을 S자형 곡선으로 분석한 결과 생체중의 회귀식은 각각 FW=4451.5/[1+exp{-(DAT-34.1)/3.6}]($R^2=0.992$)과 각각 FW=7182.0/[1+exp(-(DAT-53.8)/11.6)]($R^2=0.979$) 였다. 그리고 GDD에 따른 봄배추의 생체중의 모델은 각각 FW=4411.2/[1+exp{-(GDD-585.2)/128.6}] ($R^2=0.992$) 및 FW=13718/[1+exp{-(GDD-1278.6)/219.5}] ($R^2=0.981$)였다. 봄배추와 가을배추의 단위면적당 생산량은 각각 11348.3kg/10a와 1,5128.2kg/10a로 노지재배의 단수와는 차이를 보인 반면에 봄배추의 경우 시설재배의 단수 1,1147.3kg/10a와 유사한 결과를 보였다. 차후에 노지재배를 통해, 배추의 생산성에 관여하는 주요 요인을 분석하고, 실시간으로 계측한 생육 및 기상자료를 기반으로 하여 보다 정확한 예측프로그램으로 보정 및 검증해야할 것이다.

경북 지역의 연차간 쌀 품질 변이 (Yearly Variation of Rice Quality in Gyeoungbuk Province)

  • 원종건;이선형;최장수;박상구;안덕종;박소득;손재근
    • 한국작물학회지
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    • 제50권spc1호
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    • pp.69-76
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    • 2005
  • 경북지역의 연차, 품종, 이앙시기, 질소 시비량에 있어서 쌀 품질의 변이를 분석하여 고품질 쌀 생산을 위한 최적 기술 투입을 위한 기초 자료로 사용하기 위해 2002년부터 2004년까지 3년간 시험을 실시한 결과는 다음과 같다. 1. 연차 및 지역별 미질 분석에서 식미치와 아밀로즈 함량의 변이계수가 $3.9\~4.3\%$로 낮아 변이가 적었으며, 단백질 함량과 완전미 비율의 변이계수는 $7.9\~12.2\%$로 비교적 높게 나타나 변이가 컸던 것으로 나타났다. 2. 지역별 품종간에 미질 변이에서도 아밀로즈함량과 식미치에서 변이계수가 $2.6\~3.6\%$로 낮았으며, 완전미 비율과 단백질 함량은 $5.4\~7.2\%$로 다소 높았다. 3. 동일 품종에 대한 이앙시기에 따른 쌀의 품질 특성 변이에서는 연차간 및 품종에서와는 달리 단백질 함량의 변이계수가 2.2로 가장 낮았고, 아밀로즈 함량과 완전미 비율에서 $3.1\~3.7$로 다소 낮았지만, 식미치에서는 $5.8\%$로 다소 높아 같은 품종이라도 이앙시기에 따라 식미치의 변화는 큰 것으로 나타났다. 4. 지역간 미질의 변이는 품종 및 이앙기 이동에 따른 변이 보다는 오히려 연차간에 나타나는 변이가 더 크게 나타났으며, 이는 기상의 영향을 많이 받았기 때문인 것으로 사료되었다. 5. 동일 품종에 있어서 질소시비량에 따른 미질관련 형질의 변화와 변이에서는 이화학적 특성 중 아밀로즈 함량은 변이계수가 1.8로 질소질 비료의 영향을 거의 받지 않았던 것으로 나타났고, 질소질 비료를 증시함에 따라 미립내의 단백질 함량은 증가하여 변이계수가 4.4로 그 변이도 컸던 것으로 나타났다. 식미치 또한 단백질 함량과 같은 결과를 보였다. 쌀의 외관상 품위에 있어서는 질소질 비료의 증량에 따라 분상질미의 증가율이 가장 높았다.

제주연안에 강설을 수반하는 대륙성 한기단 확장 시 대기와 해양간의 열교환 특성 사례 연구 (Case Study on Characteristics of Heat Flux Exchange between Atmosphere and Ocean in the case of cP Expansion accompanying Snowfall over the Adjacent Sea of Jeju Island)

  • 김경보;방익찬;김길엽;김동호;이지미
    • 한국지구과학회지
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    • 제26권5호
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    • pp.395-403
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    • 2005
  • 본 연구는 1993년부터 2003년 동안 겨울철 제주도 지방에 눈이 내린 경우를 대상으로 대기가 해양으로부터 얻은 열교환량을 계산하여 보웬비(현열속/잠열속)와 강설간의 관계를 분석한 것이다. 대상지역은 제주도 4개 관측지점인 제주, 서귀포, 성산포, 고산이다. 적설 예측의 신뢰도를 높일 수 있는 방법을 찾기 위하여 바람과 같은 기상의 영향이 가미된 보웬비와 적설과의 관계를 해기차와 적설과의 관계와 비교해 보았다. 그 결과 신적설 시, 지역별 최저 해기차는 제주시, 서귀포, 성산포, 고산에서 각각 10.9, 12.3, 11.5, $14.3^{\circ}C$였고, 그 이상의 해기차에서 신적설 확률은 각각 26, 29, 13, $23\%$인데 비해, 신적설시 지역별 최저 보웬비는 각각 0.59, 0.60, 0.65, 0.65였고, 그 이상의 보웬비에서 신적설 확률은 33, 70, 31, $58\%$로 나타나 보웬비가 해기차보다 높은 확률을 보였다. 보웬비에 의한 확률이 해기차에 의한 확률보다 높게 나타나는 이유는 해기차에 의해 형성된 강설의 조건에 바람에 의한 열교환이 강설의 조건을 강화시킨 것이 보웬비에 나타났기 때문으로 생각된다. 10년$(’93\~’02)$간 자료를 분석한 결과 각 지역별 신적설이 $10.0\~0.9cm$ 일 때 평균 보웬비는 $0.63\~0.67$이고 신적설이 $1.0\~4.9cm$ 일때 평균 보웬비는 0.72 이상으로 조사되어 강설시 적설량과 보웬비는 비례관계가 있음을 알 수 있었다.

침엽수(針葉樹) 식재시기별(植栽時期別) 활착특성(滑着特性)과 식재적기(植栽適期)에 관한 연구(硏究) (Seasonal Survival Characteristics of Conifer Seedlings and Their Suitable Planting Season)

  • 마상규
    • 한국산림과학회지
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    • 제58권1호
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    • pp.34-40
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    • 1982
  • 이 연구(硏究)의 목적(目的)은 식재계획(植裁計劃)과 고용계획(雇用計劃) 수립(樹立)의 자료(資料)로 제공(提供)하고자 이른 봄은 물론 하기(夏期)와 추기(秋期)에도 식재작업(植栽作業)이 가능(可能)한지의 여부를 밝히는데 있다. 공시수종(供試樹種)으로 잣나무, 일본잎갈나무, 리기다소나무, 리기데다소나무와 편백을 선정(選定)하였고, 공시묘(供試苗)의 식재(植栽)는 3월(月) 중순(中旬)부터 15일(日) 간격으로 11월말(月末)까지 실시(實施)하였다. 공시(供試) 식재묘(植栽苗)의 활착율(活着率) 조사(調査)는 동기피해(冬期被害) 관계로 익년도 춘기(春氣)에 실시(實施)하였다. 동시(同時)에 공시(供試) 식재묘(植裁苗)의 활착(活着)과 기상요인(氣象要因)과의 관계(關係) 또한 식재묘(植栽苗)의 신초생장(新稍生長)과의 관계(關係)를 분석(分析)하기 위하여 전자(前者)는 매일, 후자(後者)는 15일(日) 간격(間隔)으로 그 성적(成積)을 조사검토(調査檢討)하였다. 공시묘(供試苗)의 활착율(活着率)에 의하면 춘기(春期)와 추기(秋期) 식재묘(植栽苗)의 경우는 높으나 하기(夏期) 식재묘(植栽苗)의 경우는 활착율(活着率)이 낮고 변동(變動)이 심한 경향(傾向)을 나타내고 있다. 이 연구결과(硏究結果)에 의하면 온대남부지방(温帶南部地方)에 있어서 춘기(春氣)에는 2월말(月末) 또는 3월초(月初)로 조기식재(早期植栽)가 가능(可能)한데 이 이유(理由)는 이 시점(時點)부터 토양온도(土壤温度)가 $5^{\circ}C$ 이상(以上)으로 상승하여 발근활동(發根活動)이 시작될 수 있기 때문이다. 춘기식재(春氣植栽)는 늦어도 4월말(月末)에는 끝나야 하며, 5월(月)부터 시작(始作)하여 8월(月) 중순(中旬)까지의 하기식재(夏期植栽)는 강우조건(降雨條件)이 적합한 경우를 제외(除外)하고는 위험율(危險率)이 높게 나타나고 있다. 이 원인(原因)은 신초조직(新稍組織)과 기후조건(氣候條件) 때문인 것 같다. 다만 잣나무와 편백은 하기(夏期) 강우분포조건(降雨分布條件)에 따라 하기식재(夏期植栽)가 가능(可能)한 수종(樹種)으로 사료(思料)된다. 하기식재(夏期植栽)는 공시수종(供試樹種) 모두 식재(植栽)가 가능(可能)하였다. 리기테다소나무와 편백의 경우는 동기(冬期)의 한건풍(寒乾風) 피해(被害)에 약(弱)한 수종(樹種)이므로 식재적지(植栽適地) 선정(選定)에 유의(有意)할 수종(樹種)이다. 이 결과(結果)를 종합하여 공시수종(供試樹種)의 식재적기표(植栽適期表)는 표(表)1과 같이 제시(提示)할 수 있으므로 식재계획(植栽計劃)과 고용계획(雇用計劃) 수립(樹立)에 활용(活用)될 수 있는 것으로 사료(思料)된다.

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확률강우의 적정시간분포 결정에 관한 연구 (A Case Study for the Determination of Time Distribution of Frequency Based Rainfall)

  • 이정기;김형수;강인주
    • 한국습지학회지
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    • 제6권3호
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    • pp.71-81
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    • 2004
  • 최근 증가하고 있는 집중호우로 인해 피해 규모가 대형화 되어가고 있는 추세로 수공구조물 설계 시 보다 정확한 수문분석을 요구 하고 있다. 강우의 시간분포는 정확한 수공구조물의 설계 시 첨두홍수량 산정에 가장 중요한 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 대전지역의 기상학적, 지형학적 특성에 맞는 적절한 강우분포형을 제시하고자 한다. 본 연구는 대전지역의 강우관측이 시작된 1969년부터 2002년까지 34년 중 강우가 집중되는 기간인 5월부터 10월사이의 강우자료를 바탕으로 강우분석을 실시하였다. Huff 방법에 의한 강우분포의 형태는 초기에 호우가 집중되는 1분위로 나타났고, 본 연구에 의한 방법은 Huff방법의 3분위에 속하는 53%에서 호우가 집중되는 양상으로 나타났다. 즉, Huff 방법과 본 연구에서 제안한 방법으로 호우사상의 시간분포를 결정하였는데 그 형태가 다르게 나타났다. 이는 Huff 방법이 호우사상별로 분위를 결정 하는 반면 본 연구에서는 지속시간별 강우량을 누가하고 지속시간별 분포형태를 무차원화하여 결정하였다. 강우의 시간분포 형태가 다른 두 가지 방법으로 실제 유역인 갑천유역에 적용하여 홍수량을 산정하였다. 유효우량 산정 시 토양의 특성을 고려한 SCS방법을 사용하였고, 홍수량 산정은 단위도법에 의해 추정하였다. 홍수량 추정결과 100년 빈도, 지속시간 24시간 첨두홍수량은 Huff 방법의 경우 $3421.20m^3/sec$로 나타났고, 본 연구 방법의 경우는 $3493.38m^3/sec$로 나타났다. 이처럼 첨두홍수량의 차이가 나타난 이유는 강우의 시간분포와 홍수도달시간이 서로 상이하여 다른 결과를 보였고, 본 연구 방법으로 강우를 분포시켰을 때 첨두홍수량이 Huff 방법보다 $72.18m^3/sec$ 정도 커짐을 알 수 있었다. 유효우량 산정 시 초기의 강우량이 크면 손실우량도 커지고, 강우의 시간분포 형태에 따라 첨두홍수량도 차이를 보이게 되므로 강우의 시간분포 결정시 신중을 기하여야 할 것으로 사료된다.

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부산시 명지지구에 서식하는 맹꽁이 개체군 생태연구 (Ecological Study of Narrow-mouthed Toad (Kaloula borealis) Population at Myeongji District in Busan Metropolitan City)

  • 홍성구;안치경;김현정;오기철;박선영;나수미;이훈복
    • 한국습지학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.172-179
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    • 2017
  • 본 연구의 목적은 맹꽁이의 현 서식지의 생태적 특성을 분석하기 위해 맹꽁이를 포획하고, 맹꽁이 개체군을 보존하기 위한 것이다. 본 연구는 부산광역시 강서구 명지동 일원에 서식하는 맹꽁이를 2013년 8월 2일부터 2013년 11월 7일까지 포획하였고, 함정 트랩 240개(30 cm height ${\times}$ 20 cm width)를 주요 식생을 위주로 7가지의 맹꽁이 주요 서식지로 구분하고 설치하여 맹꽁이를 포획하였으며, 서식지별 환경 특성 요소들(토양 구성요소, 토양 습도, 대기 습도, 토양온도)을 측정하였다. 맹꽁이의 서식지는 대부분 초지와 아까시나무가 자생하는 평지 초원이었으며, 곳곳에 습지를 포함하고 있는 환경이었다. 맹꽁이는 846개체를 포획하였으며 VIE-tag을 몸에 투입시켜 다시 새로운 서식지에 방사하였다. 맹꽁이 개체군은 물억새군락에서 가장 많은 포획율을 나타냈으며, 나지에서 가장 낮은 포획율이 나타났는데, 이는 한낮의 뜨거운 햇빛으로부터 보호받지 못하며, 또한 천적으로부터 은폐하기에 부적합한 환경이기 때문이다. 포획한 맹꽁이 중 127개체의 성별을 암컷 76개체, 수컷 51개체로 나타났고, 전장 및 무게를 측정한 결과 평균 길이는 암컷 $45.2{\pm}0.32(mm)$, 수컷 $41.8{\pm}0.26(mm)$으로 측정되었다. 또한 무게를 측정한 결과, 암컷 $13.2{\pm}0.17(g)$, 수컷 $11.1{\pm}0.13(g)$으로 측정되었다. 본 연구를 통하여 맹꽁이의 활동에 가장 큰 영향은 주는 기상 요건은 온도인 것으로 나타났고, 본 연구 결과 $15.6^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 활동성이 현저히 낮은 것으로 나타났으며, 그 보다 더 온도가 낮아질 경우 동면에 들어가는 것으로 확인되었다. 본 연구를 통하여 명지지구 개발로 인하여 서식지 파괴 및 개체군의 절멸의 위험에 있던 명지지구에 일원에 서식하는 맹꽁이 개체군의 생존연속성을 지속시킬 수 있으며, 나아가 서식지 분석을 통하여 추후 명지지구 내에 생태공원 조성시 맹꽁이가 선호하는 서식환경의 기초자료로 활용 가능할 것으로 예상된다.

복분자딸기 클론별 과실특성과 항산화 활성 탐색 (Characteristics and Screening of Antioxidative Activity for the Fruit by Rubus coreanus Miq. Clones)

  • 김세현;정헌관;장용석;박영기;박형순;김선창
    • 한국산림과학회지
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    • 제94권1호통권158호
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    • pp.11-15
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    • 2005
  • 식 약용 자원으로 활용도가 매우 높고 약리활성이 우수한 것으로 잘 알려진 우리나라 자생 복분자딸기 선발클론의 과실특성과 당도 및 항산화 활성을 조사 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 과실의 채취시기별 특성과 당도 변화를 조사한 결과, 과실횡경을 제외한 모든 요인들에서 클론간, 채취 시기간에 유의적인 차이가 있었으며 클론별로 SG 3호가 5클론들 중 가장 높은 당도를 나타낸 반면에 CJ 18호와 SH 3호 등은 반대의 경향을 보였다. 조사된 당도요인과 동일 기간 수원기상대에서 측정된 최고기온, 강수량 등 일별 기상자료들과의 상관을 분석한 결과, 최고기온이 $29.5^{\circ}C$ 이상일 때에는 전일에 비하여 당도의 상승 경향이 뚜렷하게 나타났으며 121.5 mm의 강수량이 기록되었던 7월 22일과 그 다음날에는 당도의 하향 경향이 나타남을 알 수 있었다. 아울러, 일강수량이 0.1 mm만을 기록한 7월 18일 오후까지의 당도는 평균 당도인 9.7 Brix보다도 높은 10.4- 11.5 Brix로 나타났다. 과실의 채취층위별 특성과 당도 변화를 조사한 결과, 조사된 클론간에는 유의적인 차이가 있었으나 채취층위에 있어서는 당도요인만이 유의적인 차이를 보였다. 클론별로는 MJ 11호가 15클론들 중 가장 크고 우수한 특성을 나타내었으나 당도에 있어서는 10.3 Brix로 약간 낮은 경향을 보였고 HAE 5호와 MC 9호는 불량한 과실특성을 나타낸 반면에 당도는 10.6 Brix와 13.4 Brix로 평균 당도인 9.8 Brix보다도 높은 경향을 보였다. 채취층위별 당도는 상층부에서 채취한 과실의 평균 당도가 10.2 Brix로 중 하층부에서 채취한 과실의 평균 당도 9.7 Brix와 9.5 Brix 보다도 높게 나타났다. 총 30클론의 과실에 대한 Free radical 소거능에 기인한 항산화 활성을 분석한 결과, 조사된 클론간에 차이가 있었으며 특히, 미숙과는 250~ 1,000 ppm의 농도에서 94.5~95.7%의 높은 소거능 활성을 나타내었다.

기후변화와 토지이용변화가 도시화 진행 유역수문에 미치는 영향 평가 (Assessment of Climate and Land Use Change Impacts on Watershed Hydrology for an Urbanizing Watershed)

  • 안소라;장철희;이준우;김성준
    • 대한토목학회논문집
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    • 제35권3호
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    • pp.567-577
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    • 2015
  • 기후변화와 토지이용변화는 유역의 수문순환의 변화를 초래하여 가용수자원의 변화를 야기 시킨다. 본 연구에서는 안성천 ($371.1km^2$) 유역을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)모형을 이용하여 미래기후변화와 토지이용변화가 유출특성에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 미래 기후자료는 IPCC 제 5차 기후변화 평가보고서에서 생산된 RCP (Representative Concentration Pathway, 대표농도경로)기반의 기후변화 시나리오 중 기상청에서 제공한 RCP 4.5와 8.5 시나리오(한반도 영역; 12.5km)를 이용하였다. 기준 년과 비교한 결과 RCP 8.5의 2080s (2060-2099)에서 평균온도가 $4.2^{\circ}C$ 상승하였으며, 강우량은 최고 21.2% 증가하는 것으로 나타났다. 토지이용변화 추세는 CLUE-s (Conservation of Land Use and its Effects at Small regional extent)모형을 이용하여 예측되었고, 도시 면적 증가에 따른 3가지 시나리오(Linear, Exponential, Logarithmic)를 적용한 안성천 유역의 미래(2040s, 2080s) 토지이용도를 구축하였다. 각각의 시나리오에서 도시면적 비율은 2100년에 9.4%, 20.7%, 35%로 예측되었다. 기후변화만을 고려하였을 때 증발산량과 총 유출량은 RCP 8.5의 2080s에서 최고 20.6%, RCP 4.5의 2080s에서 최고 25.7% 증가하는 것으로 나타났다. 또한 토지이용변화만을 고려한 경우 증발산량과 총 유출량은 최고 3.7%, 2.9% 증가하는 것으로 나타났다. 토지이용과 기후변화 시나리오를 모두 적용한 경우 증발산량과 총 유출량은 RCP 8.5 2080s의 Linear 토지이용변화 시나리오에서 최고 19.2% 증가하였으며, RCP 4.5 2080s의 Exponential 토지이용변화 시나리오에서 최고 36.1%증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 미래의 유역 수문환경조건 변화에 따른 수자원을 정량적으로 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 우리나라 기온 및 강수 평균과 극한 사상의 시.공간적 변화 (Recent Spatial and Temporal Changes in Means and Extreme Events of Temperature and Precipitation across the Republic of Korea)

  • 최광용;권원태;부경온;차유미
    • 대한지리학회지
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    • 제43권5호
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    • pp.681-700
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    • 2008
  • 본 연구에서는 우리나라 61개 지점 기온 및 강수 자료에서 산출한 31개의 극한 기후 지수를 바탕으로 최근 35년 동안(1973-2007)의 계절 평균 값의 변화에 따른 우리나라 극한 기온 및 강수 사상의 시 공간적 변화 패턴을 조사하였다. 연구기간 동안 우리나라 평균적으로 기상학적 겨울철(12-2월) 일 최고기온(일 최저기온)은 $+0.60^{\circ}C$/10년($+0.54^{\circ}C$/10년)의 비율로 상승한 반면, 여름철(6-8월) 극한 기온 평균은 통계적으로 유의미한 변화를 나타내지 않았다. 기온 극한 사상의 경우에는 연구기간 동안 상 하위 10번째 퍼센타일 값을 기준으로 한 우리나라 평균 한랭한 밤과 낮의 발생빈도가 각각 -9.2 일/10년과 -3.3 일/10년의 감소추세를 보인 반면, 온난한 밤과 낮의 발생빈도는 각각 +4.9 일/10년과 +6.8 일/10년의 증가추세를 보였다. 이와 같은 극한 기온 사상의 변화는 계절적으로 겨울철에 더 크게 나타났지만, 오히려 일 최저 또는 일 최고 평균 상승에 따른 여름철 무더운 밤(+8.0 일/$^{\circ}C$)과 낮(16.6 일/$^{\circ}C$)의 증가율은 겨울철 추운 밤(-5.2 일/$^{\circ}C$)과 낮(-4.3 일/$^{\circ}C$)의 감소율보다 더 높게 나타났다. 이러한 패턴은 우리나라 기온 극한 사상의 변화가 주야간 그리고 계절별로 비대칭적으로 나타나고 있다는 것을 가리킨다. 한편 우리나라 평균적인 연 총 강수량은 연구기간 동안 85.5mm/10년의 비율로 증가추세를 보였는데, 특히 $7{\sim}8$월 강수량이 통계적으로 유의미하게 증가하여 여름 장마 이후의 이중 극대점의 강수분포가 다중 극대점 구조로 전환되었다. 이러한 여름 강수패턴의 변화는 주로 40mm 이상의 여름철 극한 강수일이 증가하면서 나타났고, 공간적으로 통계적으로 유의미한 극한 강수일의 증가 추세는 태백산맥 주변 지역을 중심으로 나타났다.

지표면 온도상승이 빗물의 토양침투에 미치는 영향에 대한 실험 및 수치 해석적 연구 (Experimental and Numerical Study on the Effect of the Rain Infiltration with the Increase of Surface Temperature)

  • 신나라;신미수;장동순
    • 대한환경공학회지
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    • 제35권6호
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    • pp.422-429
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    • 2013
  • 지구온난화와 도시 사막화에 따른 지표면의 온도 상승은 기상과 기후에 대한 실질적은 변화를 야기시킨다는 것은 경험적으로 잘 알려져 있다. 특히 사막화 지역에서는 사막 토양이 침투에 유리한 높은 기공성을 가졌음에도 불구하고 오히려 강우 시 강력한 유출(runoff) 현상에 의한 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 강수시 이러한 높은 유출 특성은 빠른 수분증발과 짧은 수자원순환주기에 의하여 집중호우를 발생시키고 지하수 자원을 고갈시키는 최악의 양극화 현상을 야기시키고 있다. 이러한 현상에 대한 물리적인 기전은 사막과 같은 토양에 높은 온도에 의한 강한 열적 부력현상에 의한 것으로 판단된다. 그러나 이러한 주제의 중요성에도 불구하고 이것에 대한 과학적인 연구가 제대로 이루어지지 않은 것으로 나타나고 있다. 본 논문에서는 이러한 현상에 대한 물리적인 가설에 대한 기전을 밝히기 위해 실험적인 연구와 수치 해석적 연구를 병행하였다. 실험적 연구를 위해 기공도 약 35%에 입도 2.0 mm를 가진 자갈성 모래를 가지고 토양 온도 변화에 따른 실험을 수행하였다. 온도 변화에 대한 구체적인 변수는 case 1의 표준상태의 경우에는 지표면의 온도를 $15^{\circ}C$로 하였고, case 2의 경우는 $70^{\circ}C$ 비교적 높은 고온을 선택하여 각각 10회의 반복실험을 시도하여 평균값을 취하였다. $70^{\circ}C$를 선택한 이유는 캘리포니아 Coachella Valley이 검은 모래가 화씨 191도(섭씨 88도)까지 상승한다는 경험적 자료에 기초하였다. 실험 결과 온도가 $70^{\circ}C$인 경우는 $15^{\circ}C$인 경우에 비하여 유출(runoff)이 온도상승효과에 의하여 약 5% 이상 실질적으로 증가하는 결과를 보였으며 지하로 침투하는 침투량(infiltration)은 빗물의 양을 동일한 양으로 표준화 하여 보정한 경우 온도가 낮을 때 상대적으로 30% 정도 증가하는 현상을 나타내었다. 이러한 결과는 지표면 온도 상승이 지하수 고갈과 그에 따른 지반강하에 중요한 인자가 될 수 있음을 시사한다. 수치해석의 결과는 실험 결과와 비교할 때 온도상승에 의해 약 4.6% 정도 유출이 증가되는 것으로 나타나 실험결과와 비교적 잘 부합하였으며 강우량에 따른 변수 연구의 경우도 물리적으로 일관성이 있었다. 이러한 기본적인 연구 결과에 기초할 때 향후 보다 실질적인 시스템에 대한 연구가 가능할 것으로 판단된다.