• 한국토양비료학회지
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• 제43권2호
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• pp.242-251
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• 2010

이 논문은 장기간에 걸쳐 논 생태계에서 측정된 이산화탄소와 메탄의 순교환량 과 이와 동시에 모니터링된 다양한 환경요소들과의 상관관계들을 살펴보고, 이들 플럭스와 환경 요소 및 생태계 요소들이 어떻게 교환된 이산화탄소와 메탄의 동위원소비에 영향을 미치는 지를 파악하고자 하였다. 생육기간 동안 관측된 이산화탄소 및 메탄의 순교환량은 는 담수기에는 각각 일사량과 토양온도의 변화에 따라 경시적인 변화를 보였으나, 낙수기를 전후해서는 토양에 저장되어 있던 가스들이 낙수 후 확산장벽이 사라짐으로 인해 급격히 대기 중으로 대량 방출되는 경향을 보였다. 이러한 플럭스의 변화는 토양 중에 저장되어 있는 이산화탄소와 메탄의 저장량 감소와 직접적으로 연결되었고, 이에 상응하는 순교환량 중 토양의 기여분 증가와 대기 중 이산화탄소 및 메탄의 농도 증가 및 동위원소비 변화가 관찰되었다. 이러한 변화는 환원상태에서 진행되는 메탄생성의 결과로, 기질인 이산화탄소는 상대적으로 무거운 $^{13}C$ 동위원소가 축적되는 반면, 생성물인 메탄은 가벼운 $^{12}C$ 동위원소가 축적되기 때문으로 판단된다. 따라서, 토양 유래 이산화탄소는 식물체 호흡 유래 이산화탄소와 구분되는 동위원소 특성을 지내게 된다. Keeling plot 혼합 모델로 추정된 이산화탄소와 메탄의 가스교환 동위원소 지문은 담수기와 낙수기에 걸쳐 매우 뚜렷한 변화를 보였으며, 그 변화 정도는 토양 중 가스 저장량, 교환된 플럭스의 크기 및 방향, 이동 경로, 부분적인 방출 이산화탄소의 재흡수도, 메탄의 산화정도 등에 의해 크게 달랐다. 본 연구의 결과들은 자연상태에서 관측된 플럭스와 결합된동위원소 기술이 생태계 내 다양한 가스 교환 메커니즘을 이해하는데 매우 유용한 도구가 될 수 있음을 보여주였다.

• 한국습지학회지
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• 제21권2호
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• pp.95-101
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• 2019

식생이 없는 갯벌에서 메탄($CH_4$) 플럭스는 배출과 흡수 양상을 보인다. 특히 메탄영양세균 개체군은 메탄 흡수에 상당한 영향을 준다. 본 예비연구는 거대 무척추 동물의 서식활동(bioturbation) 영향을 이해하기 위해 원형 밀폐 챔버 방법을 사용하여 갯벌에서 메탄 플럭스를 조사하였다. 챔버는 십각목(decapoda)의 mud shrimp(Laomedia astacina)와 crab(Macrophthalmus japonicas) 서식굴에 약 2시간 동안 배치되었고, 메탄과 이산화탄소($CO_2$) 농도는 밀폐된 $CH_4/CO_2$ 확산 플럭스 관측 장비를 사용하여 지속적으로 모니터링 되었다. 서식굴 길이가 긴 Laomedia astacina 위치에서는 깊은 퇴적층의 메탄 방출 때문에 상대적인 높은 수준의 메탄 발생을 일으킨 것으로 나타났다. 또한, 서식굴 퇴적물에서 발견되는 메탄영양세균 개체군은 메탄 산화(oxidation) 잠재력을 나타냈다. 특히 서식굴 내 아질산염 관련 혐기성 산화(anaerobic oxidation of methane, AOM)가 확인되었다. 이러한 메탄 산화 발생은 챔버 실험 동안 이산화탄소의 탄소 안정동위원소비(${\delta}^{13}C$) 감소로 뒷받침되었다. 따라서 갯벌에서 무척추 동물의 서식활동은 대기 중 메탄 농도를 제어할 수 있는 중요한 생태계 환경으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.191-191
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• 2023

기후변화 대응을 위한 탄소 중립의 중요성이 대두되는 요즘, 생태계의 가장 큰 메탄 저장소로서 지구의 탄소 순환에 주요한 영향을 미치는 습지에 대한 이해는 필수적이다. 전지구 지면 모델인 Community Land Model(CLM)에 Functionally Assembled Terrestial Ecosystem Simulator(FATES) 외부 모듈을 함께 구동한 지면 생태계 모델 CLM-FATES는 지면 heterogeneity와 다양한 식생 종류를 고려하여 에너지 플럭스, 토양 수문, 생화학적 과정 등을 모의함으로써 탄소 동태 변화를 포함한 장기적 생태계 동태 변화 모의를 가능하게 한다. 본 연구는 CLM-FATES 모델을 미국 캘리포니아주 Mayberry Wetland (US-Myb)와 Twitchell East End Wetland (US-Tw4)에 적용하였다. 모델의 대기 입력 자료로는 FLUXNET-CH4에서 제공하는 에디 공분산 기반 플럭스 관측 자료를 사용하였다. 기존 CLM-FATES 모델은 토양이 장기간 포화 혹은 침수되어 지표 위 혹은 지표면 가까이 발달한 지하수면을 가지고 있는 습지의 수문학적 특성을 잘 반영하지 못해 정밀한 습지 생태계 동태 변화 모의에 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 CLM-FATES를 통한 보다 정확한 습지 생태계 모의를 위해 모델 내 토양 수문 관련 모듈을 수정하여 모델이 습지의 수문학적 특성을 반영할 수 있도록 하였다. 모델 구동 결과 도출한 잠열, 총일차생산량(Gross Primary Production: GPP)과 순생태계생산량(Net Ecosystem Production, NEP) 플럭스, 메탄 플럭스, 엽면적지수(Leaf Area Index; LAI)와 지표수 높이에 대해 관측값 대비 RMSE 및 R² 값을 계산하여 모의 결과의 적절성을 분석하였다. 이러한 모델 개선 경험을 바탕으로 추후 우리나라 습지 사이트에 모델을 적용하여 습지 탄소 동태 예측에 활용할 계획이다.

• 환경생물
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• 제36권4호
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• pp.507-516
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• 2018

벼재배 논에서 온실가스 측정을 위해 사용되는 closed 챔버법은 시 공간적으로 변동 폭이 큰 메탄 플럭스를 측정하는 데는 한계가 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 메탄플럭스 측정에 있어 에디공분산을 기반으로 하는 open-path 방법과 closed 챔버법을 비교분석하였다. 벼 재배 기간 중 메탄 플럭스 변동은 두 방법 모두 비슷한 경향을 보였고 closed 챔버를 이용한 메탄 측정 시간대의 값은 open-path 측정에 의한 값과 고도로 유의한 상관을 보였다. 다만 총배출량에 있어서 두 측정 방법 간에 나타난 약 31%의 차이가 발생했는데 이는 closed 챔버법에 따른 과다 측정과 open-path에 의한 과소측정으로 생각해 볼 수 있다. 정확한 원인 분석을 위해서 향후에도 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제21권3호
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• pp.91-102
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• 2016

낙동강 하구역의 메탄 분포에 영향을 미치는 요인들을 알아보기 위하여, 2014년 1월, 9월, 11월 낙동강 하구에서 수층 메탄 농도의 시공간 분포를 살펴보고, 하구 내 메탄의 유입과 유출을 정량화하였다. 수층 메탄 농도는 21~874 nM의 범위를 보였으며, 수온과 유량의 영향으로 인해 겨울보다 여름에 더 높은 값을 보였다. 메탄은 주로 육상으로부터 강물을 통해 하구로 유입되기 때문에 상류에서 바다로 갈수록 감소하는 경향을 보였으며, 조간대나 둑 인근의 유기물이 풍부한 퇴적물 등 또 다른 메탄 유입원이 국지적으로 영향을 미친 결과, 계절에 따라 공간 분포 패턴이 다르게 나타났다. 다른 연안 지역과 비교하였을 때 낙동강 하구 수층 메탄 농도는 높은 편이었다. 이는 유역에 발달한 호소 환경과 둑의 정체 효과로 인해 강물 메탄 유입이 많기 때문으로 판단된다. 하굿둑 외측에서 메탄의 거동을 정량화한 결과 메탄은 주로 담수를 통해 유입되며 대기를 통해 유출되는 것으로 추정되었다. 낙동강 하구가 면적 당 높은 대기 방출을 보이는 이유는 울타리 섬이나 하굿둑 등에 의해 체류시간이 길어져 수층 메탄이 대기로 방출될 시간이 많아진 결과로 추정된다.

• 한국농림기상학회:학술대회논문집
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• 한국농림기상학회 2005년도 추계 학술발표논문집
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• pp.7-10
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• 2005

• 자원환경지질
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• 제48권2호
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• pp.147-160
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• 2015

2014년 8월 31일~9월 1일 충남 태안 어은리 갯벌 퇴적물의 동일한 실험 장소에서 닫힌 챔버를 이용하여 챔버내 가스들(메탄($CH_4$), 이산화탄소($CO_2$) 및 산소($O_2$))의 갯벌 표면 노출시 일조량이 있는 조석주기의 저조 시점을 기준으로 각 기체의 플럭스량을 파악하기 위해 총 6회 실험하였다. 챔버 내에서 채취된 대기 샘플 중 메탄의 농도는 6시간 이내에 지구온실가스 측정용 EG model GS-23 가스크로마토그래피로 분석하였으며 그 외 가스종은 Multi Gas Monitor를 이용하여 실시간 측정하였다. 각 가스 종들의 배출원(source (+)) 또는 흡수원(sink (-))의 플럭스 계산값은 단순 선형 회귀분석을 이용하여 시간에 따른 각 기체의 농도변화인 1차 함수 기울기 값을 수식에 대입하여 계산하였다. 또한 주변 환경 특성을 참고하기 위해 퇴적물 함수율, 온도, 총유기탄소, 챔버내 온도 및 퇴적물 퇴적상도 측정하였다. 첫째날, 총 3회 플럭스 측정이 진행되는 5시간 20분 동안 이산화탄소는 $-137.00{\sim}-81.73mg/m^2/hr$ 흡수원, 산소는 $-0.03{\sim}0.00mg/m^2/hr$ 흡수원 그리고 둘째날, 이산화탄소는 -20.43~-2.11 mg/m2/hr 흡수원, 산소는 $-0.18{\sim}-0.14mg/m^2/hr$ 흡수원으로 모두 동일하였다. 메탄의 경우 양일간 조석주기의 저조 시점이 되기 전에는 첫째날 $-0.02mg/m^2/hr$ 흡수원(SPSS 통계분석을 이용한 Pearson 상관계수는 뚜렷한 음의 선형관계인-0.555(n=5, p=0.332)) 및 둘째날 $-0.15mg/m^2/hr$ 흡수원(상관계수는 강한 음의 선형관계인 -0.915(n=5, p=0.030))으로 작용하였다. 그리고 저조시점 이후로 메탄은 첫째날 최소 $+0.00mg/m^2/hr$ 배출원(상관계수는 거의 무시될 수 있는 선형관계인 +0.713(n=5, p=0.176)) 및 둘째날 최대 $+0.03mg/m^2/hr$ 배출원(상관계수는 약한 양의 선형관계인 +0.194(n=5, p=0.754))이 된다는 플럭스 양상은 양일간 모두 같았다. 그러나 $CH_4$ 플럭스 값은 일자 및 시간별로 모두 다르게 분석되었다. 이러한 결과는 같은 시간, 동일지역 퇴적물 일지라도 $CH_4$ 플럭스 변화율은 갯벌 근처 해수의 표층 조석주기 특성 이해를 통한 가스 방출 상관관계 및 물리화학적 퇴적물 환경과 같은 주변 변수에 따라 영향을 받음 수 있음을 보여준다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권10호
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• pp.535-542
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• 2016

플럭스 챔버법은 비용효율적인 표면 발산량의 측정방법으로 다양한 연구 분야에 널리 이용되어 왔다. 플럭스 챔버법은 운용 방식에 따라 기울기 방식을 이용한 닫힌 챔버법(SFC)과 평형 농도 방식을 이용한 열린 챔버법(DFC)으로 분류할 수 있는데, SFC 방식은 장비가 간단하고 운용이 쉬운 반면, 직선성에 대한 불확실한 가정으로 인하여 플럭스 산정 값이 가변적인 단점이 있다. 한편, DFC 방식은 더 많은 특정 기기가 필요하지만, 어떤 애매모호함이 없이 일정한 값을 산정할 수 있다. 따라서 본 연구는 작고 조밀한 키트를 이용하여 DFC를 자체 제작하였다. 자체 제작한 DFC는 30분 이내에 평형상태에 도달하였고, 측정 초기의 불충분한 혼합을 제외하면 시료 균질도가 5% 미만이고, 회수율이 90% 이상으로 우수하였다. 이 개선된 DFC의 상대확장불확도는 7.37%로 평가되었는데, 이는 주로 통제되지 않은 유입가스에 기인한다. 연구 결과는 대규모 매립지에서 소형의 측정 키트를 이용한, 개선된 DFC 방식이 신뢰성이 높은 자료를 효과적으로 축적할 수 있음을 보여준다.

• 한국농림기상학회:학술대회논문집
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• 한국농림기상학회 2001년도 춘계 학술발표논문집
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• pp.11-13
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• 2001

본 연구진은 비교적 청정한 공기질을 유지하는 것으로 알려진 강화도 하리지역을 중심으로 2001년 3월 봄철의 일주일 (3/20∼3/27) 기간동안 미량기체의 교환량을 측정하기 위한 공동연구사업을 수행하였다. 본 연구에서는 수은, VOC, 메탄, 비메탄계 탄화수소를 위시한 가스상 성분은 물론 입자상성분을 대표할 수 있는 PM 10의 농도를 지면상부 1m와 5m 고도에서 관측하였다.(중략)

• 한국농림기상학회지
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• 제23권4호
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• pp.235-250
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• 2021

본 연구에서는 '한국 김제의 전형적인 벼 경작 시스템이 기후스마트농업(CSA)의 삼중 도전에 어떻게 부합하고 있는가?'라는 질문에 답하기 위해, (1) 벼 경작 시스템의 에너지, 물, 탄소 및 정보의 흐름을 직접 관측하였고, (2) 생산성/효율성, 온실가스 방출/흡수 및 회복성을 평가할 수 있는 다양한 측정도구(metrics)를 사용하여 기후스마트농업의 관점에서 평가하였다. 국내 플럭스 관측망인 KoFlux 관측지의 하나인 김제의 대표적인 벼 경작 시스템에서 3년간(2011, 2012, 2014)의 생육기간 동안 에디공분산 기술을 사용하여 에너지, 물, 이산화탄소 및 메탄 플럭스의 흐름을 모니터링하였다. 생산 효율성 평가를 위해서는 총일차생산량(GPP), 생태계 호흡량(RE), 곡물 수확량, 빛사용효율(LUE), 물사용효율(WUE), 및 탄소흡수효율(CUE)을 지표로 사용하였다. 온실가스 정량화를 위해서는, 이산화탄소 플럭스(F_CO2)와 메탄 플럭스(F_CH4)의 경우 직접 관측한 자료를 사용하였고, 아산화질소 플럭스(F_N2O)는 IPCC지침에 따라 간접적으로 산출한 자료를 사용하였다. 회복성 평가를 위해서는 자기-조직화(self-organization, S) 지표를 사용하였으며, 벼 경작 시스템에서 가장 포괄적인 세 과정(총일차생산, 메탄플럭스, 증발산)을 대상으로 정보이론을 사용하여 정량화 하였다. 결과에 따르면, 3년 간의 생육 기간 중 2011년이 상대적으로 CSA 삼중 목표를 모두 성취하였으나, 이어지는 2012년과 2014년에 모두 생산량이 감소하고 온실가스 방출이 크게 증가하여 기후스마트 한 관리가 이루어지지 않은 것으로 보인다. 3년 생육기간을 평균한 CSA 지표의 값과 범위의 경우, 생산성에 관련된 지표들은 문헌에 보고된 다른 연구 결과와 비교할 때 대부분 중-상위의 범위에 속했으나, 온실가스 완화의 경우 평균 이하였고, 회복성은 높았지만 보고된 자료가 없어 비교하지 못했다. 기후스마트한 벼재배를 위해서는, 1) 이해 관계자들이 함께 목적에 맞게 목표의 우선순위를 정하고('거버넌스'), 2) CSA 지표를 분석한 결과로부터 얻어진 되먹임(feedback) ('모니터링') 정보를 기반으로, 3) 상황에 맞는 적절한 개입('관리'), 즉 거버넌스/관리/모니터링의 삼합으로 이루어지는 비저니어링이 필요함을 시사한다.