• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.17-23
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• 2009

콘크리트가 화재에 노출되면 콘크리트 표면에서의 수분뿐만 아니라 콘크리트 내부에서의 수분도 수분의 평형 및 전달조건에 의하여 증발이 발생된다. 수분의 평형조건은 재료의 자기이력거동으로 표현되는 물의 증발에 대한 수착등온선 관계로 설명된다. 본 논문은 화재시 콘크리트 부재 내부의 수분변화를 예측하고자 하는 것으로 부재 내부의 임의의 위치에서의 상대함수율을 산정하기 위하여 유한요소방식을 적용하였다. 또한 고온에서 콘크리트의 수분확산 특성치에 대해서도 모델식을 제시하였다. 이러한 해석기법의 정확성을 검증하기 위하여 실험데이터와 비교하였으며, 그 결과 수분증발로 인하여 수분이 감소되는 효과를 포함한 전반적인 부재 내부의 수분이동현상이 실제 실험데이터와 거의 유사하게 나타나는 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.31-31
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• 2015

토양수분은 일반적으로 시료를 채취하거나 현장에 설치된 다양한 센서를 통해 추정하지만 이는 시간과 비용이 많이 소모되기 ?문에 유역내의 공간적인 토양수분 분포를 추정하는데 상당한 어려움이 따른다. 토양수분뿐만 아니라 공간적인 대기현상, 토양수분, 식생현황 등을 관측하는데 대중적으로 사용되는 것이 위성 관측이며, 기본적으로는 위성에 탑재된 센서가 각 주파수대역에 따라 영상을 생성하면 이를 특정 알고리듬을 적용하여 원하는 값을 도출하게 된다. 토양수분 산정에 사용되는 대표적인 위성영상으로는 SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity), ARMS-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer - Earth Observing System), ARMS2 (ARMS ver.2) 영상 등이 있으며, 이러한 위성은 해상도가 약 10 km ~ 40 km로 상당이 낮기 때문에 우리나라와 같이 면적이 좁고 지형이 복잡하며 다양한 토지피복이 밀집되어있는 곳에서는 기존 수문 연구에 응용할 수 있는 토양수분 공간지도 산정을 위해 상세화(Downscaling)과정이 필요하다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 ARMS2 토양수분 영상을 MODIS 영상의 식생지수(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index), 알베도 및 온도를 활용하여 공간적으로 상세화된 토양 수분 지도를 작성하였고, 유역 내에서 실제 측정되고 있는 토양수분 관측값을 활용하여 상세화기법의 적용성을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.384-384
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• 2021

토양수분량 측정은 대표적으로 유전율을 측정하는 방식으로 토양수분 측정을 수행하고 있으며 비교적 정확하고 연속적인 자료를 수집할 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 토양수분량은 인근의 동종(homogeneous)의 지형일지라도 측정 위치에 따라 값과 변화 특성의 차이가 발생한다. 이는 각 지점마다 토양, 식생, 지형 등의 다양한 환경 때문에 발생하며, 이러한 다양한 환경을 모두 고려하여 분석하기란 쉽지 않다. 이를 극복하기 위해 시간적 안정성 해석(Temporal stability analysis) 개념을 통해 기 설치된 토양수분의 지속적인 토양수분 패턴을 식별하고 선택된 대표 센서 위치에서 전체적인 평균을 산출하는 연구가 있었으며, 미국에서도 위성을 활용한 지상검증 연구를 위해 측정 그리드(grid)별로 시간적 안정성 해석 개념을 통해 지상 측정 네트워크 체계를 갖추었다. 국내에서도 최근 인공위성을 활용하여 토양수분을 산정하는 연구가 많아짐에 따라 측정 지역의 대표 토양수분 값을 선정하는 연구의 수요가 증가하였으며 수문자료의 지속성을 위해 결측을 최소화 방안으로 관측소 이중화 지점을 선정하는 연구의 필요성도 증가하였다. 따라서 본 연구에서는 기존에 설치되어있는 설마천, 청미천 토양수분 관측소에 구역별 시간 안정성 해석법을 수행하여 추후 지점의 대표 토양수분을 산정할 수 있으며 이중화 설치 지점을 제시하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.24-24
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• 2022

토양 수분은 육상 생태계를 지배하는 핵심 변수로 널리 간주되어 왔다. 따라서 토양 수분을 모니터링하고 추정하는 것은 수문, 농업, 생화학적, 및 기후 역학을 평가하는 데 필수적이다. 그러나 최대 토양 접촉을 요구하는 기존의 토양 수분 모니터링 방법은, 토양 교란을 최소화하여 토양의 고유 특성을 보전하지 못하는 한계가 있다. 이 문제를 극복하기 위해 본 연구에서는 비접촉 초음파 시스템을 이용하여 토양 수분을 평가 방법을 개발하였다. 이 시스템은 공기-토양 조인트 절반 공간에서 누설 레일리파(Rayleigh wave)를 측정하도록 설계되었다. 토양 수분의 변화에 대한 누설 레일리파의 측정은 통제된 실험 설계에서 모래, 실트, 점토와 같은 세 가지 토양 유형에서 평가하였다. 본 연구 결과에서 세 가지 토양 사례 모두, 누설 레일리파의 에너지와 토양 수분 사이에 밀접한 관계가 있음을 보였다. 그러나 모래에서 얻은 동적 매개변수의 특성은 실트 및 점토의 특성과 다른 형태를 보였다. 이러한 결과는 미세한 토양 입자와 대조적으로 굵은 토양 입자는 증발 과정에서 감소된 토양 강도로 설명될 수 있다. 관측된 누설 레일리파에서 얻은 동적 매개변수를 기반으로 토양 수분을 평가하기 위해 랜덤 포레스트 모형을 이용하였다. 예측된 토양 수분의 정확도는 모든 데이터 및 토양 유형에 관계없이 높은 정확도를 보였다(R² ≥ 0.98, RMSE ≤ 0.0089 m³ m^-3). 즉, 본 연구에서는 레일리파가 토양 교란 없이 토양 수분 변화를 지속적으로 평가할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.254-254
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• 2022

밭 용수관리 및 가뭄 대응을 위한 토양수분 실측자료의 품질관리가 필수적으로 수행되어야 한다. 토양수분 자료의 체계적인 유지관리를 위해 국제 토양수분 네트워크(International Soil Moisture Network; ISMN)가 설립되었고, 전세계 1,400여개 지점의 토양수분량 자료의 품질관리하고 있다. ISMN 품질관리 방식은 토양특성, 강우에 대한 반응, 토양온도, 시계열특성을 이용한다. 지표면 최상 토층에 저장되어있는 수분인 토양수분은 기후 예측, 홍수 예보, 농업가뭄평가, 수자원 관리, 온실가스 산정, 인프라 보전, 수인성 전염병 모델링 등 다양한 분야에 활용될 수 있다(Dorigo et al., 2011). 본 연구에서는 FDR(Frequency Domain Reflectometry) 기기를 이용한 토양수분 측정자료의 품질관리를 위해 ISMN에서 제시한 총6개의 단계별 품질관리 체계를 적용하였다. 단계는 1) 토양수분이 0 m3m-3보다 작은지, 2) 또는 0.6 m3m-3보다 큰지, 3) 토양수분값이 공극률보다 큰지, 4) 토양온도가 영하인지, 5) 토양수분이 강우 이벤트 없이 증가하는지, 그리고 5) 토양수분 시계열 자료에 spike 가 있는지 6) break나 plateau가 있는지를 검사하여 Quality Flag를 설정하였다. 이를 기반으로 토양수분 데이터 자동 프로그램을 개발하여 이상치를 보정하였다. 향후, ISMN의 Quality Flag (QF1-QF10)를 적용하여 모니터링 자료의 품질관리 자동 프로그램을 개발하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.114-114
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• 2021

본 연구에서는 Sentinel-1 SAR 센서 기반 이미지자료와 딥러닝기법을 이용하여 고해상도 토양수분을 산정하였다. 입력자료는 지표특성(모래함량, 점토함량, 경사도), 인공위성 기반의 강우와 LANDSAT 기반의 이미지자료(NDVI, LST, 공간분포 토양수분)를 사용하였다. 강우자료의 경우 GPM(Global Precipitation Measurement) 일강우 자료를 사용하였으며, 관측일 기준으로 5일전까지의 강우자료와 5일평균강우를 구분하여 사용하였다. LANDSAT 기반의 토양수분 이미지자료와 지점관측 토양수분을 이용하여 검·보정 이후 딥러닝 모형의 입력자료로 사용하였다. 입력자료는 30m × 30m 해상도로 Resample 하여 딥러닝 모형의 학습을 진행하였으며, 학습에 사용된 모형을 이용하여 Sentinel-1 기반의 고해상도(10m × 10m) 토양수분이미지를 산정하였다. 검증지점은 거창군 거창읍, 계룡시 두마면, 장수군 장수읍 및 무주군 무주읍 토양수분 관측지점을 선정하였다. 거창군 거창읍의 산정결과, LANDSAT 기반의 토양수분 이미지와 DNN 기반의 토양수분 이미지가 매우 유사하게 나타났으며, 모의값(DNN 기반 토양수분)이 실측값(LANDSAT 기반의 토양수분)을 잘 반영한 것(R: 0.875 ; RMSE: 0.013)으로 나타났다. 또한 학습모형을 토지피복이 유사한 지역에 적용하여 토양수분을 산정한 결과 검증지점 계룡시(R: 0.897 ; RMSE: 0.014), 장수군(R: 0.770 ; RMSE: 0.024) 및 무주군(R: 0.909 ; RMSE: 0.012)의 모의값이 실측값과 매우 유사한 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 Seninel-1 SAR센서 이미지자료와 딥러닝기법을 연계한 고해상도 토양수분자료가 농업, 수문, 환경 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.248-248
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• 2020

토양수분은 증발산, 유출, 침투 등 물수지 요소들과 밀접한 연관이 있는 주요한 변수 중에 하나이다. 토양수분의 정도는 토양의 특성, 토지이용 형태, 기상 상태 등에 따라 공간적으로 상이하며, 특히 기상 상태에 따라 시간적 변동성을 보이고 있다. 기존 토양수분 측정은 토양시료 채취를 통한 실내 실험 측정과 측정 장비를 통한 현장 조사 방법이 있으나 시간적, 경제적 한계점이 있으며, 원격탐사 기법은 공간적으로 넓은 범위를 포함하지만 시간 해상도가 낮은 단점이 있다. 또한, 모델링을 통한 토양수분 예측 기술은 전문적인 지식이 요구되며, 복잡한 입력자료의 구축이 요구된다. 최근 머신러닝 기법은 수많은 자료 학습을 통해 사용자가 원하는 출력값을 도출하는데 널리 활용되고 있다. 이에 본 연구에서는 토양수분과 연관된 다양한 기상 인자들(강수량, 풍속, 습도 등)을 활용하여 머신러닝기법의 반복학습을 통한 토양수분의 예측 가능성을 분석하고자 한다. 이를 위해 시공간적으로 토양수분 실측 자료가 잘 구축되어 있는 청미천과 설마천 유역을 대상으로 머신러닝 기법을 적용하였다. 두 대상지에서 2008년~2012년 수문자료를 확보하였으며, 기상자료는 기상자료개방포털과 WAMIS를 통해 자료를 확보하였다. 토양수분 자료와 기상자료를 머신러닝 알고리즘을 통해 학습하고 2012년 기상 자료를 바탕으로 토양수분을 예측하였다. 사용되는 머신러닝 기법은 의사결정 나무(Decision Tree), 신경망(Multi Layer Perceptron, MLP), K-최근접 이웃(K-Nearest Neighbors, KNN), 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine, SVM), 랜덤 포레스트(Random Forest), 그래디언트 부스팅 (Gradient Boosting)이다. 토양수분과 기상인자 간의 상관관계를 분석하기 위해 히트맵(Heat Map)을 이용하였다. 히트맵 분석 결과 토양수분의 시간적 변동은 다양한 기상 자료 중 강수량과 상대습도가 가장 큰 영향력을 보여주었다. 또한 다양한 기상 인자 기반 머신러닝 기법 적용 결과에서는 두 지역 모두 신경망(MLP) 기법을 제외한 모든 기법이 전반적으로 실측값과 유사한 형태를 보였으며 비교 그래프에서도 실측값과 예측 값이 유사한 추세를 나타냈다. 따라서 상관관계있는 과거 기상자료를 통해 머신러닝 기법 기반 토양수분의 시간적 변동 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제28권2호
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• pp.165-175
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• 1995

토양수분정도가 보리의 수량 및 품질에 미치는 영향을 구명하여 보리의 가공이용에 적합한 양질의 원맥생산을 위한 토양수분기준설정의 기초자료로 활용코자 직경 52cm 높이 55cm인 대형 플라스틱 폿트에 사양토를 충진하여 강우차단시설을 갖춘 개폐형 하우스에 완전임의 3반복으로 배치한 뒤 올보리와 강보리 두 품종을 폿트당 40주의 밀도가 되도록 파종하였다. 토양수분장력이 각각 -0.05bar, -0.2bar, 0.5bar, -1.0bar, -5.0bar, -10.0bar에 도달되었을 때 토심 10cm주위가 충분히 젖어 장력이 0으로 될 때까지 관개를 하는 방법으로 토양수분을 조절하여 시험을 수행하였다. 토양수분장력은 micro tensiometer와 gypsum block을 토실 10cm에 설치하여 측정하였다. 분얼기로 부터 황숙기까지 토양수분을 조절 처리하여 재배한 보리의 생육특성 및 종실의 이화학적 특성을 조사한 곁과를 요약하면 다음과 같다. 1. 토양수분 스트레스가 장력 -1.0bar이하로 될 경우 간장과 절간장이 현저하게 짧아지고 간경이 작아지며 엽폭과 엽장이 크게 짧아지는 경향이였다. 2. 토양수분장력이 -0.5bar이하로 떨어지면 엽면적이 크게 감소하는 경향이나 주간의 지엽 및 제1엽중에 함유된 엽록소의 함량은 큰 차이가 없었다. 3. 뿌리활력은 토양수분스트레스가 증가할수록 대체로 떨어지는 경향이였으며, 품종별로는 올보리가 토양수분장력 -0.05bar구에서 뿌리활력이 가장 좋았으나, 조강보리는 장력 -0.05bar에서는 활력이 현저하게 떨어지는 반면, 장력 -0.2bar에서 가장 높은 활력을 보여 올보리보다 습해에 약한 것으로 나타났다. 4. 토양수분스트레스 증가에 따른 화분활력저하는 올보리에서는 뚜렷한 경향을 보이지 않았으나, 조강보리는 토양수분장력이 낮아질수록 현저한 감소를 보였으며, 주간의 불임율은 토양수분장력 -10.0bar이하에서 현저하게 증가하였다. 5. 이삭무게는 토양수분장력이 -1.0bar이상으로 될 때 올보리가 1.0~2.5g/ear, 조강보리가 0.5~1.7g/ear의 무게분포가 주를 이루고 있으나, 장력 -5.0/bar이하로 토양수분스트레스가 심한 처리구에서는 대부분 1.3g/ear이하의 가벼운 이삭이 주종을 이루웠다. 6. 곡립의 무게는 토양수분장력이 1.0bar이상으로 적습 범위일 때 올보리가 31~50mg/kernel, 조강보리가 21~45mg/kernel의 범위로 분포하고 있으나, 토양수분스트레스가 큰 장력 -5.0bar이하에서는 곡립무게가 현저히 떨어지는 경향이었다. 7. 곡립의 크기는 올보리와 조강보리 공히 2.2~2.6mm범위로 곡립분포를 보였으나, 토양수분스트레스가 심해질수록 이 범위이하의 작은 곡립이 증가하는 경향이었다. 8. 토양수분장력 -0.2bar를 관개시점으로 토양수분을 조절해 주었을 때 종실수량이 가장 많았고, 수분장력이 -1.0bar이하로 떨어지면 수량이 크게 감소하는 경향이었다. 9. 종실분의 조단백함량, 최고점도(Max. viscosity), 굳음성(Consistency) 및 ${\beta}$-glucan의 함량은 토양수분 장력이 낮아질수록 증가하는 경향이며, 특히 토양수분장력 -5.0bar이하일 때 현저한 증가를 보였고, 호화온도(Gelatiantion temp.)는 토양수분장력이 낮아질 수를 감소하는 경향이었다. 10. 수분이용효율은 올보리가 토양수분장력 -0.5bar, 조광보리가 토양수분장력 -1.0bar유지구에서 가장 높았고 이 범위보다 높거나 낮을 경우 효율이 떨어지는 경향이었다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제22권1호
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• pp.76-82
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• 2006

1. 이 연구는 조림지에 식재된 6년생 음나무 유목의 엽에 대한 생리반응 실험이다. 2. 산림지에 음나무 유목의 수분스트레스에 대한 순광합성속도는 엽수분포텐셜이 -0.80 MPa 에서 최초의 감소를 보였으며. -2.50 MPa 에서는 순광합성속도는 0에 달했다. 50%의 상대순광합성속도를 보인 잎의 수분포텐셜은 -1. 70 MPa 이었다. 기공전도도는 엽수분포텐셜 -1.00 MP까지 일시적으로 증가하였고, 그 후 빠르게 감소하였다. 엽수분포텐셜 2.50 MPa에서 기공전도도는 약 7%로 완전기공폐쇄는 일어나지 않았다. 3. 수분스트레스에 대한 기공증산은 엽수분포텐셜 -1.00 MPa까지 일시적인 증가를 나타낸 후 그 이상의 엽수분포텐셜의 감소에서는 빠르게 감소하였다. 엽수분포텐셜 -2.50 MPa의 상대기공증산은 약 17% 정도였다. 수분이용효율은 잎의 수분포텐셜 감소와 함께 빠르게 감소하여, 엽수분포텐셜 -2.50 MPa 에서는 0에 달했다. 4. 수분스트레스에 대한 엽육세포 간극내의 $C_i/C_a$ 비율은 엽수분포텐셜 감소와 함께 빠르게 증가하였다. 잎과 대기사이의 수증기압결핍 (VPD)은 엽수분포텐셜 -2.00 MPa까지 서서히 증가하다가 그 이하의 엽수분포텐셜에서는 빠르게 증가하였다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제55권4호
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• pp.419-429
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• 2022

수분은 인체에서 가장 많은 비율을 차지하는 성분으로 인체의 원활한 생리작용을 위해 필수적인 요소이다. 2013-2017 국민건강영양조사 자료를 근거로 하였을 때 우리나라 사람들의 평균 1일 수분 섭취량은 2,167.3 mL/day이며 그 중 62%가 섭취기준을 충족하지 못하고 있다. 반면 음료 섭취는 계속해서 증가하고 있는 추세다. 수분 섭취기준은 충분섭취량으로 제시되며, 상한섭취량과 만성질환위험감소섭취량은 제시하지 않고 있다. 2015년과 비교해 2020년 수분 충분섭취량은 연령에 따라 소폭 증가하거나 감소되었는데 유아기 1-2세, 남자 6-8세, 9-11세, 여아 6-8세는 100 mL/day씩 감소하였으며, 남자 12-14세는 100 mL/day 증가하였다. 수분 섭취기준으로 제시되는 수분 충분섭취량은 음식 수분 섭취량과 액체 수분 섭취량을 합한 값이며, 액체 수분 섭취량은 물 섭취량 중앙값, 음료 섭취량 중앙값, 우유 섭취량 200 mL/day을 합해서 산출한 수치이다. 이와 같이 수분 섭취기준에는 음식 수분 섭취량도 포함되어 있으므로, 물과 음료의 섭취기준으로 총수분 섭취기준을 적용하는 것은 적절하지 않으며 액체 섭취기준을 적용해야 한다. 그리고 액체 수분을 섭취할 때에는 당류, 카페인 등이 함유된 음료보다 물이나 우유를 섭취하는 것이 바람직하다. 한국인 수분 섭취기준 설정에 있어서 향후 개선하고 보완해야 할 사항으로 한국인 일상식에서 수분 함량비의 정확성 제고, 액체 수분 섭취량에 관한 조사방법 보완, 생애주기별 수분 섭취 실태에 대한 다각적인 검토, 노인기의 생리적 변화와 건강상태 반영, 한국인 대상 수분 섭취와 건강에 관한 연구 활성화와 반영 등을 제안한다.