• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.19 no.2
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• pp.62-72
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• 2017

Spatio-temporal projection of evapotranspiration over croplands would be useful for assessment of climate change impact and development of adaptation strategies in agriculture. Potential evapotranspiration (PET) and dryness index (DI) during rice growing seasons were calculated using climate change scenario data provided by the National Institute of Meteorological Research (NIMR). A data processing tool for gridded climate data files, readGrADSWrapper, was used to calculate PET and DI during the current (1986-2005) and future (2006-2100) periods. Scripts were written to implement the formulas of PET and DI in R, which is an open source statistical data analysis tool. Evapotranspiration in rice fields ($PET_{Rice}$) was also determined using R scripts. The Spatio-temporal patterns of PET differed by regions in Korean Peninsula under current and future climate conditions. Overall, PET and $PET_{Rice}$ tended to increase throughout the $21^{st}$ century. Those results suggested that region-specific water resource managements would be needed to minimize the risk of water loss in the regions where considerable increases in PET would occur under the future climate conditions. For example, a number of provinces classified as a humid region were projected to become a sub-humid region in the future. The Spatio-temporal assessment of water resources based on PET and DI would help the development of climate change adaptation strategies for rice production in the 21st century. In addition, the studies on climate change impact would be facilitated using specialized data tools, e.g., readGrADSWrapper, for geospatial analysis of climate data.

• Journal of Plant Biotechnology
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• v.45 no.3
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• pp.155-170
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• 2018

In this paper, mechanisms of gene editing technologies including ZFN, TALENS and CRISPR were briefly discussed with mutual advantages and disadvantages. Classification criteria of gene edited, site-directed mutagenesis (SDN) crops for regulatory purpose were also discussed. The number of studies using CRISPR technology was high and studies conducted on Arabidopsis thaliana and rice were highest, followed by tobacco, tomato, wheat, and corn. It has been applied to a variety of plants such as other grain crops, flower crops, vegetable crops, and fruit trees. The number of studies focused on practical application or commercialization in the future were also increasing yearly, and the scope of studies also expanded to include research on metabolic engineering for mass production of useful proteins or substances, development of disease resistant crops against viruses, bacteria, and fungi, abiotic environmental stressresistant crops, and increased yields. In addition to this, it was revealed that application range is becoming more diversified, including the development of parthenocarpic tomatoes, hybrid rice lines using male sterility and increased shattering resistance Brassica napus. It was also revealed that the number of CRISPR gene edited crops permitted by the USDA(APHIS) increases yearly, to be released in the international seed market soon.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.33 no.5_3
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• pp.889-900
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• 2017

In this study, we analyzed the paper about NIR (Near-Infrared) remote sensing data and systematically summarized the research and application fields of NIR. To do this, we conducted a case study on the use of NIR in domestic journals, and SCI journals in the field of technology development for the last 5 years. After selection, a total of 281 journals were analyzed. For the statistical analysis, the classification was divided into subclasses and the dominant research trends were examined. As a result, the researchers who wrote the papers made the highest score of about 60% or more at university. In the field of application, 50% of land, 30% of environment, and 11% of disaster were distributed on SCI journals. In Korea, on the other hand, 55% of land, 24% of environment and 10% of disasters were distributed. In addition, 17% of the national land management and 8% of the geological / natural resources. Disaster observation using NIR was used for landslide, drought, weather disaster and flood. In particular, meteorological disasters are a result of study on Asian dust. However, there were no results of forest fire detection in Korea. Considering the domestic situation, it seems necessary to carry out additional and active research on this. It is expected that this statistical analysis data will be used as basic data to help expand the NIR technology development and utilization field in Korea in the future.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.2
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• pp.131-138
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• 2010

Due to the increased water demand and severe drought as an effect of the global warming, the effluent from wastewater treatment plants becomes considered as an alternative water source to supply agricultural, industrial, and public (gardening) water demand. The effluent from the wastewater treatment plant is a sustainable water source because of its good quality and stable amount of water discharge. In this study, the water reuse system was developed to minimize total construction cost to cope with the uncertain water demand in future using two-stage stochastic linear programming with binary variables. The pipes in the water reuse network were constructed in two stages of which in the first stage, the water demands of users are assumed to be known, while the water demands in the second stage have uncertainty in the predicted value. However, the water reuse system has to be designed now when the future water demands are not known precisely. Therefore, the construction of a pipe parallel with the existing one was allowed to meet the increased water demands in the second stage. As a result, the trade-off of construction costs between a pipe with large diameter and two pipes having small diameters was evaluated and the optimal solution was found. Three scenarios for the future water demand were selected and a hypothetical water reuse network considering the uncertainties was optimized. The results provide the information about the economies of scale in the water reuse network and the long range water supply plan.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.39 no.12
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• pp.723-732
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• 2017

As the development of ICT technology, in order to solve the problem of scattered water information's availability, WINS(Water management Information Networking System) by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport was established and has been operated since 2004. However, there has been a disadvantage of providing specialized and limited information to the water resources sector mainly and a lack of active sharing of information because of no compulsory provision of information sharing between participants. In order to solve these problems, this paper carried out system development study, to do this, the status of domestic water information was surveyed and domestic and overseas related systems were compared and analyzed. The latest ICT technology was used to realize the contents as screen, and the user interface definition was created to present a role model of integrated water management through maximizing visualization by combining GIS and realtime data and providing space-time integrated information. These prior studies reached to actual construction of the ICT-based integrated management system for water information by K-water. This system is in service to the public installed in the water information portal, "MyWater".

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.23 no.4
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• pp.424-433
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• 2021

Recent climate change has caused abnormal weather phenomena all over the world and a lot of damage in many fields of society. Particularly, a lot of recent damages were due to extreme precipitation, such as torrential downpour or drought. The objective of this study was to analyze the temporal and spatial changes in the precipitation pattern in South Korea. To achieve this objective, this study selected some of the precipitation indices suggested in previous studies to compare the temporal characteristics of precipitation induced by climate change. This study selected ten ASOS observatories of the Korea Meteorological Administration to understand the change over time for each location with considering regional distribution. This study also collected daily cumulative precipitation from 1951 to 2020 for each point. Additionally, this study generated high-resolution national daily precipitation distribution maps using an orographic precipitation model from 1981 to 2020 and analyzed them. Temporal analysis showed that although annual cumulative precipitation revealed an increasing trend from the past to the present. The number of precipitation days showed a decreasing trend at most observation points, but the number of torrential downpour days revealed an increasing trend. Spatially, the number of precipitation days and the number of torrential downpour days decreased in many areas over time, and this pattern was prominent in the central region. The precipitation pattern of South Korea can be summarized as the fewer precipitation days and larger daily precipitation over time.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.468-468
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• 2023

최근 급격한 기후변화에 의한 이상가뭄 발생 등을 대비하기 위한 비상용수 또는 대체 수자원으로서의 지하수 개발수요가 증가함에 따라 기저유량 확보 및 수질개선 방안을 수립하는 것은 지속가능한 수자원 이용 관리 측면에 있어서 매우 중요하다. 국내 지하수 사용에 따른 하천유량의 변동에 관한 연구는 활발히 진행되었으나, 실질적으로 적용가능한 지하수 저감 방안 및 지하 수질개선방안에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 바이오차를 이용하여 시험포를 설계 및 시공하였으며, 실내 인공강우 실험을 통해 지하 침투수 확보 능력 및 수질개선 효과를 평가하였다. 대조구는 폭 1 m × 길이 1 m × 깊이 0.60 m로 시공하였으며, 바이오차 시험포는 폭 1 m × 길이 1 m, 시험포 상단과 하단 각 0.10 m씩 대조구와 동일한 흙으로 채웠으며, 그 사이 0.40 m만큼은 바이오차를 채워서 시공하였다. 시험의 정밀도를 높이기 위해 동일한 조건으로 대조구와 바이오차 시험포 각 2개씩, 총 4개의 시험포를 시공하여 실내 인공강우 실험을 진행하였으며, 시험포에서 발생한 직접유출수와 기저유출수를 이용하여 바이오차의 지하 침투량 확보 및 수질개선효과를 분석하였다. 시험포 완공 후 총 2번의 실내인공강우 실험 결과 대조구에서 발생한 직접유출량은 총 0.214 m³, 바이오차 시험포에서는 총 0.194 m³로 대조구 대비 총 직접유출량 저감효과는 9.4%로 나타났다. 기저유출의 경우 바이오차 시험포(0.036 m³)에서 대조구(0.003 m³) 대비 약13배 많은 양의 기저유출수가 발생한 것으로 나타났다. 각 시험포에서 발생한 유출수의 오염부하를 산정해 대조구 시험포 대비 바이오차 시험포에서 발생한 직접유출수의 오염부하 저감효과를 분석한 결과 BOD₅ 항목과 COD_Mn 항목, 그리고 TOC 항목의 경우 26.3%과 22.0%, 그리고 27.6%로 저감 된 것으로 나타났으나, SS 항목과 T-N 항목, 그리고 T-P 항목의 경우 저감효과가 없는 것으로 나타났다. 이와 같이 바이오차는 지하 침투수 확보 능력은 효과적인 것으로 나타났으나, 직접유출수의 수질개선 효과는 미비한 것으로 나타났다. 그러나 바이오차의 지하 침투량 및 수질개선 효과는 바이오차 생산 시 사용된 열분해 방식, 사용된 바이오차의 양 등에 따라 편차가 클것으로 판단되며, 바이오차의 생산 방법, 토양 흡착 기간, 바이오차의 양 등 다양한 조건에서의 모니터링을 통해 정량화 되어야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.43-43
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• 2021

Sesan강과 Srepok강은 베트남, 캄보디아, 라오스가 공유하는 3S강 유역 (Sesan강, Srepok강, Sekong강)의 일부로 국제 공유하천으로 관리되고 있다. 3S강 유역은 Mekong강의 중요한 지류이며 Mekong강 유역의 상당 부분을 구성한다(Mekong강 유역 면적의 10%, 연간 총 유출량의 20%). 베트남에 속해 있는 Sesan강 유역면적은 11,255km², Srepok강 유역면적은 18,162km²이다. Sesan강과 Srepok강의 상류는 베트남 중부 고원의 긴 산맥에 위치하고 있으며, 하류는 캄보디아에 위치해 있어 상·하류간 긴밀한 협력이 필요하다. Sesan강과 Srepok강 유역은 기후변화에 따른 홍수, 가뭄, 수력발전소 건설로 인한 유출량 변동에 따른 상·하류 분쟁, 사면침식 및 퇴적 등 많은 문제와 도전에 직면할 것으로 예측되고 있다. 본 연구에서는 World Bank의 "Viet Nam Mekong Integrated Water Resources Management (M-IWRM) Project의 일환으로 베트남 정부 차원에서 처음으로 구축한 수자원관리 의사결정지원시스템인 "DSS-2S"를 활용하여, Sesan-Srepok강 유역의 수자원 계획을 수립하였다. DSS-2S는 MIKE Hydro Basin을 기반으로 SWAT모델 등과 연계 하여 구축되었다. DSS-2S는 2S 유역의 모든 주요 하천과 지류를 반영하였으며. 여기에는 17개의 수력발전 댐과 주요 지류에서 용량이 3백만 m³ 이상인 기타 저수지가 포함되었다. 이 보다 작은 용량의 저수지는 대표적인 저수지로 그룹화 되어 반영되었다. 기후변화 및 사회-경제적 발전계획 등을 반영하여, 2030년과 2050년을 목표연도로 생활, 공업, 농업, 관광, 유지용수 등 용수 수요를 추정하였다. 50% 및 85% 빈도의 공급 가능성을 고려하여 물 배분은 물 수요를 충족하고 지하수 개발 최소화를 기준으로 고려되었다. 분석 결과에 의하면 2S강 유역의 총 수자원은 32.2억 m³으로 그중 지표수자원은 29.2억 m³, 안정적으로 이용 가능한 지하수자원은 2.97억 m³으로 분석 되었으며, 지표수와 지하수 연계를 고려하면 전체 2S 강 유역에 물 부족하지는 않으나, 개별 공급 지점을 고려할 때 4월과 5월에 일부 지역에서 물 부족이 나타날 것으로 예측 된다. 장래 물 부족 해결을 위한 대안들을 제시하였으며, 본 성과는 베트남 중앙 정부의 장기수자원 종합계획 수립의 기본 자료로 활용 될 예정이다.

• Smart Media Journal
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• v.12 no.10
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• pp.93-101
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• 2023

Climate change has emerged as a global problem, with frequent temperature increases, droughts, and floods, and it is predicted that it will have a great impact on the characteristics and productivity of crops. Cnidium officinale is used not only as traditionally used herbal medicines, but also as various industrial raw materials such as health functional foods, natural medicines, and living materials, but productivity is decreasing due to threats such as continuous crop damage and climate change. Therefore, this paper proposes a model that can predict the physiologically active ingredient index according to the climate change scenario of Cnidium officinale, a representative medicinal crop vulnerable to climate change. In this paper, data was first augmented using the CTGAN algorithm to solve the problem of data imbalance in the collection of environment information, physiological reactions, and physiological active ingredient information. Column Shape and Column Pair Trends were used to measure augmented data quality, and overall quality of 88% was achieved on average. In addition, five models RF, SVR, XGBoost, AdaBoost, and LightBGM were used to predict phenol and flavonoid content by dividing them into ground and underground using augmented data. As a result of model evaluation, the XGBoost model showed the best performance in predicting the physiological active ingredients of the sacrum, and it was confirmed to be about twice as accurate as the SVR model.

• Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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• 2020.08a
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• pp.69-69
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• 2020

식물체가 건조 스트레스를 받으면 각 기관 물질 생산의 변이, 분화 및 발달 억제를 통해서 식물의 생산활동을 현저히 저하시켜, 식물의 생장, 형태, 개체발생 및 대사생리에 영향을 미치는 것으로 연구되어 왔다. 최근 기후 온난화로 인해 온도가 점진적으로 상승하고 가뭄과 같은 이상기상이 빈번하게 발생함에 따라 많은 노지 작물의 농업 생산성이 약화되고 있다. 배추는 우리나라의 대표적인 식품 중 하나인 김치의 주재료로 연중 안정적인 생산과 공급이 필요시 되지만, 배추의 경우 건조 조건에서 엽육조직의 붕괴와 같은 생리장해가 발생되기 때문에 최근 발생되고 있는 이상 기후의 영향으로 안정적인 생산이 어려워지고 있는 실정이다. 하지만, 배추에서는 이상 기후에 대응이 가능한 내건성 품종의 육성을 위한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 내건성이 높은 배추 개발을 위한 기초소재를 찾는 것을 목적으로 농촌진흥청 유전자원센터에서 보존하고 있는 재래종 배추 30계통을 분양받아 강릉원주대학교 생명과학대학 내의 조직배양실을 이용하여 연구를 수행하였다. 배지는 Tissue Culture Square Dish(125×125×20mm)에 Agar를 녹여 40ml씩 분주하여 고체배지를 조성한 후, 건조 처리구 Polyrthylene glycol 6000(PEG) 0%(Control), 20%(Mild Stress), 30%(Severe Stress)를 설정하여 60ml씩 추가 분주하여 배양기 28℃에서 15시간 처리를 하였다. 분양받은 각 계통의 종자는 1% 차아염소산 나트륨으로 10분간 종자표면을 살균한 후, 5번 정도 멸균수로 헹군 후, 표면 살균한 재래종 종자를 고체배지 시험관에 6립씩 치상하였다. 식물체 생육은 각 처리구별 3반복으로 하였으며 주간 12시간 주기, 광도 2,400Lux, 온도 20℃의 조직배양실에서 치상 후 7일간 생육하였다. 치상 후 7일간 생육시킨 식물체를 채취하여 지상부생체중, 지하부 생체중, 뿌리 길이를 측정하였으며, 지상부와 지하부로 나누어 50℃에서 72시간 건조시킨 후, 건물 생산량을 조사하였다. 본 실험 결과 건조 처리(PEG-6000)는 배추의 생장을 저해하였지만, 생육 저해 정도는 계통간의 차이가 있는 것을 관찰할 수 있었으며 무처리구와 스트레스 처리구간의 생장량 변화 정도를 기반으로 군집분석을 수행한 결과 'IT110483'과 'IT104903' 계통이 실험에 공시된 계통들 중 상대적으로 강한 건조 내성을 가진 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 재래종 배추 계통 중 일부는 건조내성이 강한 새로운 배추 품종을 육성하는데 있어 유용하게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.