• Title/Summary/Keyword: 수분도

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Estimation of High Resolution Soil Moisture Based on Sentinel-1 SAR Sensor (Sentinel-1 SAR 센서 기반 고해상도 토양수분 산정)

  • KIm, Sangwoo;Lee, Taehwa;Shin, Yongchul
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2019.05a
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    • pp.141-141
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    • 2019
  • 토양수분은 수문 분석에 있어 매우 중요한 인자 중 하나이며 최근 기후변화로 인한 가뭄, 홍수 및 산불발생과 같은 물 관련 재해 발생에 직 간접적으로 영향을 미치기 때문에 지표 토양수분산정은 매우 중요하다. Sentinel-1 SAR(Synthetic Aperture Radar)는 능동형 위성으로 10m의 공간해상도로 제공되기 때문에 기존의 토양수분 전용위성인 SMOS(Soil Moisure and Ocean Salinity), SMAP(Soil Moisture Active Passive) 및 GCOM-W1(Global Change Observation Mission Water) 등 다르게 고해상도 토양수분 산정이 가능하다. 그러나 Sentinel-1 SAR 센서에서는 고해상도 지표 관측 이미지 자료만 제공하며, 토양수분 자료를 직접적으로 제공하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 2018년도 Sentinel-1 A/B IW(Interferometric Wide swath) 모드의 VH(Vertical Transmit - Horizontal Receive) 편파 영상과 Sentinel-1 SAR 위성자료 전처리 도구인 SNAP(Sentinel Application Platform)을 이용하여 후방산란계수를 산정하였으며, 산정된 후 방산란계수와 농촌진흥청에서 제공하는 65개 지점의 실측 TDR(Time Domain Reflectrometry) 토양수분의 관계를 이용하여 회귀모형을 도출 및 토양수분 공간분포를 산정하였다. 비록 불확실성은 어느정도 발생 하였으나, 전체적으로 TDR 관측값과 $10m{\times}10m$ 해상도의 Sentinel-1 SAR 기반 토양수분이 일치하는 경향을 보였다. 본 연구 결과는 수문, 농업, 산림, 재해 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

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Analysis of Hydrologic Parameters of Ungaged Area Using NASA LIS (NASA LIS를 이용한 미계측 지역의 수문인자 산출)

  • PARK, Gwang Ha;HWANG, Eui-Ho;Jung, Kwan Sue
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2018.05a
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    • pp.115-122
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    • 2018
  • 수문순환 과정 중 일부인 유출량을 산정하기 위해서는 지형학적 변수, 강우량, 토양수분, 증발산량 등의 인자들이 필요하다. 본 연구에서는 미계측 지역의 유출량 산정을 위한 주요 인자인 토양수분과 증발산량을 지표면 모델을 통해 산출하고자 한다. 사용한 시스템은 미국 NASA에서 개발한 LIS(Land Information System) 프레임워크이며 LIS에 적용된 지표면 모델 중 Noah-MP을 초기 매개변수로 사용하였다. 입력 자료는 전지구 범위로 제공되는 자료를 사용하여 남한 지역을 대상으로 토양수분 및 증발산량을 산출하고 지상 관측 자료, 원격탐사 기반의 토양수분과 증발산량을 통해 정확도를 평가하였고 ASOS 관측 자료를 내삽하여 산출된 토양수분 및 증발산량의 정확도도 평가하였다. 남한 지역을 대상으로 정확도를 평가한 후 대표표적 미계측 지역인 북한을 대상으로 토양수분 및 증발산량을 산출하였다. LIS의 Noah-MP 지표면 모델로 토양수분 및 증발산량을 산출한 결과 ASOS를 내삽하여 산출한 결과가 설마천의 경우 정확도는 오히려 낮아졌고 청미천, 서산의 정확도는 높아졌다. 이는 초기 매개변수 설정을 이용한 것과 전지구 범위의 자료를 사용하여 토양수분 및 증발산량을 산출하여 발생된 오차이며 매개변수 최적화 및 고해상도의 입력자료를 사용하면 보다 높은 정확도를 확보할 수 있다. 이를 통해 미계측 지역에서도 충분히 활용 가능한 토양수분 및 증발산량을 산출하여 유출량을 산정할 수 있을 것으로 사료된다.

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Development and application of soil moisture prediction using real-time in-situ observation and machine learning (실시간 현장관측과 기계학습을 이용한 토양수분 예측기술의 개발 및 적용)

  • Hyuna Woo;Yaewon Lee;Minyoung Kim;Seong Jin Noh
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.286-286
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    • 2023
  • 물의 전체 순환 구조에서 토양수분이 차지하는 정량적 비중은 상대적으로 작지만, 강우-유출 과정의 비선형에 영향을 미치는 지배적 요인 중 하나이고, 토양 침식과 산사태, 농업생산량, 기후 변화 대응 등 광범위한 주제와 연관되어 있어, 토양수분의 물리과정에 대한 이해 증진과 예측 기술의 지속적인 개선이 필요하다. 본 연구에서는 금오공과대학교 유역 내에서 토양수분과 기상 요소를 실시간 관측하고, 기계학습 기법을 이용하여 토양수분을 단기 예측하는 기술을 개발하고 평가한다. 구체적으로는, 토양 관측 장비인 TEROS를 사용하여 표층 지점의 10cm, 심층 지점의 40cm에서의 토양수분, 토양장력과 토양온도를, 기상 관측 장비인 ATMOS를 사용하여 태양복사, 강수량, 기온, 풍속, 대기압 등 다양한 기상 요소를, 실시간 클라우드 방식으로 1여 년간 수집한 데이터를 활용한다. 또한, 과거 및 실시간 데이터를 기반으로 LSTM(Long-Short Term Memory) 기법을 사용하여 토양수분 예측 모형을 구축하고, 선행 예측 시간에 따른 모의 정확도를 평가한다. 기상 요소의 누적 등 자료 분석 방법이 표층 및 심층 토양수분 예측에 미치는 영향, 그리고 예측 모형 개선 방향에 대해 토의한다. 실시간 현장 관측 자료 및 인공지능 기반 단기 토양수분 예측 모의 기술은 소규모 유역의 수문순환 분석 및 물리기반 모형의 개선 등 다양한 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

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Estimation of Spatio-temporal soil moisture and drought index based on MODIS multi-satellite images (MODIS 다중 위성영상 기반의 토양수분 및 가뭄지수 산정연구)

  • Chung, Jeehun;Kim, Juyeon;Kim, Hyeongseok;Jeong, Daeun;Kim, Seongjoon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2022.05a
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    • pp.446-446
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    • 2022
  • 본 연구에서는 MODIS(MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) 다중 위성영상을 기반으로 전국 시공간 토양수분 및 토양수분 기반의 가뭄지수 SWDI(Soil Water Deficit Index)를 산정하였다. 시공간 토양수분의 산정을 위해 입력자료로 MODIS 위성의 지표면온도(Land Surface Temperature, LST), 증발산 및 식생(Enhanced Vegetation Index, EVI; Fraction of Photosynthetically Active Radiation, FPAR; Leaf Area Index, LAI; Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) 관련 산출물 자료와 지상 관측자료인 일 단위 강수량 자료를 구축하였다. MODIS 위성영상은 산출물별로 제공되는 QC(Quality Control) 영상을 활용해 보정을 수행하였고, 공간 강수량 자료는 기상청에서 제공하는 전국 92개 지점의 종관기상관측자료를 구축하여 공간보간기법인 역거리가중법을 적용해 생성하였다. 실측 토양수분은 농촌진흥청에서 제공하는 76개 지점의 토양 깊이 10 cm에 설치된 TDR(Time Domain Reflectomerty) 센서에서 측정된 토양수분 자료를 활용하였으며, 토양수분 모의 시 토양 속성을 고려하기 위해 국립농업과학원에서 제공하는 토양도를 구축하여 활용하였다. 토양수분 산정 모형은 다중선형회귀모형(Multiple Linear Regression Model, MLRM)을 활용하였으며, 계절 및 토성에 따른 회귀식을 산정하였다. 회귀식 기반의 토양수분과 토성별 포장용수량 및 영구위조점 값을 이용하여 SWDI를 산정하고, 실제 가뭄 발생 시기 및 지역과의 비교하고자 한다.

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Correlation between soil moisture and crop growth indices of irrigation water management in winter wheat fields (밀 재배포장 물관리에 따른 토양수분과 생육지표의 상관관계 분석)

  • Cheng, Liguang;Kim, Dong Hyeon;Park, Hyunsu;Jang, Taeil
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2022.05a
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    • pp.507-507
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    • 2022
  • 작물 재배에서 정밀 관개 및 물관리를 위해 토양수분 모니터링이 필수적이며, 최근 이상기후에 따른 가뭄 빈도가 증가함에 따라 토양수분 변동에 따른 적절한 대응이 필요한 실정이다. 특히, 국산밀 생장기의 토양수분 및 관개는 생산성에 중요한 영향을 미치고 있으나, 빈번한 봄가뭄의 영향으로 작물 생산 및 품질 관리의 어려움을 겪고 있다. 따라서 국산밀의 안정적 생산을 위한 토양수분 및 양분 관리에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 ICT 기반의 토양 층위별 모니터링 시스템을 구축하여 물관리에 따른 국산밀의 안정적 생산성을 분석하고자 한다. 대상지역은 전라북도 남원시 운봉읍에 위치한 국립식량과학원 운봉시험지이며, 시험포장은 수분처리 조건에 따라 총 4개(A: 한발조건, B: 적정수분, C: 무처리) 처리구로 3개 블록을 구분하여 4반복으로 구성하였다. ICT 기반 10개 토양수분 및 EC (Electrical conductivity) 관측 장비를 통해 실시간으로 자료 수집하였으며, 밀 생육조사는 생육단계별 초장, LAI, 지상부 및 지중 생체중 등 자료를 수집하였다. 수집된 자료는 처리구별 물관리에 따른 토양수분과 생육지표의 상관관계 분석을 통해 가뭄에 따른 생육 영향과 적정 관개용수의 공급시기 및 공급량을 분석하였다. 본 연구는 밀 생장기의 봄가뭄에 대응하기 위한 물관리 기초자료로 활용하고자 하며, ICT 기반의 스마트관리 플랫폼을 개발하여 밀 작황 진단 및 예측을 통해 국산밀의 안정적 생산성에 기여하고자 한다.

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Soil Moisture Influence on Growth of Cover Vegetations and Water Economy (토양수분(土壤水分)이 피복용식물(被覆用植物)의 생장(生長) 및 수분경제(水分經濟)에 미치는 영향(影響))

  • Lee, Soo Wook
    • Journal of Korean Society of Forest Science
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    • v.33 no.1
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    • pp.1-32
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    • 1977
  • This study has been made to find out more effective way of vegetation establishment on severely denuded forest land from the viewpoint of soil moisture regimes. Various environmental factors were measured to estimate soil moisture conditions of different sites. Soil moisture influence on growth of over vegetations, water requirement and drought resistance were analyzed. The efficiency of water use was also reckoned at different fertility levels and different soil moisture conditions. This research is composed of field experiment and green house experiment. Field experiment includes height growth, survival and coverage analysis of cover vegetations (Robinia pseudoacacia L., Lespedeza bicolor Turcz, Arundinella hirta Tanaka var. ciliare Koidzumi.) with 4 fertility level treatments on 3 slopes (Steep: $37^{\circ}$, Moderate: $25^{\circ}$, Gentle; $17^{\circ}$) during dry season (1 April-30 June) and wet season (1 July-10 September). At the same time temperature, relative humidity and precipitation were measured to understand the environmental changes. Soil moisture conditions were measured with soil moisture meter with 24 soil cells. Green house experiment comprised height, fresh weight and dry weight measurements of cover vegetations with 4 fertility levels and 3 moisture conditions for 70 days. The results extracted from experiments are as follews. 1. Cover vegtations have 3 patterns of water requirement at the early stage of growth. a) Robinia type has high water requirement and weaker drought resistance. b) Lespedeza type has low water requirement and stronger drought resistance. c) Arundinella type has moderate water requirement and weaker drought resistance. 2. The vegetations have different optimum fertility levels in different soil moisture supply condition. a) Robinia needs a low fertility level in dry condition and a high level in wet condition. b) Lespedeza needs only low fertility level in all conditions. c) Arundinella needs a low fertility level in dry condition and a high level in wet condition. 3. The efficiency of water use (Water/1g dry weight) by fertility levels is different from one another. Robinia and Arundinella have a good efficiency at low fertility level in dry condition and at high fertility level in wet condition. Lespedeza has a good efficiency at low fertility level in all conditions. 4. $P_2O_5$ requirement of Robinia and Lespedeza is high, but that of Arundinella is low. Soil moisture condition has a great influence on $P_2O_5$ absorption in dendued forest land. Once Vegetations are established on suitable sites with optimum fertitity level according to different moisture condition, even the small amount of soil water in denuded land can he used with high efficiency and the effect of fertility treatment can be maximized.

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태양광 모듈용 EVA의 수분 침투에 관한연구

  • Kim, Han-Byeol;Jeong, Tae-Hui;Kim, Gyeong-Su;Gang, Gi-Hwan;Jang, Hyo-Sik
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.02a
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    • pp.690-690
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    • 2013
  • Field에 설치된 PV모듈은 가혹한 외부 환경에 노출되어 외부 하중, 온도 변화, 자외선, 수분 등의 영향을 받게 된다. 특히 PV모듈 내부로 수분이 침투 하였을 경우에는 태양전지와 전극의 부식 등 발전성능을 크게 저하시킬 수 있다. 이러한 외부 환경으로부터 태양전지가 안정적으로 발전할 수 있도록 PV 모듈은 전면재료인 유리와 후면재료인 Back Sheet를 진공 상태에서 압력을 가해 봉합하는 Lamination 공정을 거쳐 제작 되어 진다. 특히 Lamination 공정에 사용되는 EVA (ethylene vinyl acetate)는 PV모듈의 내구성능을 좌우할 수 있는 가장 중요한 재료중 하나이다. 본 논문에서는 Lamination 공정에 사용되어지는 EVA의 수분 침투의 특성에 관한 연구를 수행하였다. 공정 조건에 따른 EVA에 침투 되는 수분의 양을 확인하기 위해 Lamination 공정 조건을 변경하여 실험을 진행하였다. 그리고 외부 환경 변화에 의한 영향을 확인하기 위해 EVA가 수분에 노출 되는 시간과 온도를 변화시켜 보았다. 실험의 결과는 외부에 노출된 PV 모듈의 내부에 침투할 수 있는 수분의 양을 예상할 수 있게 하며, 수분 침투에 의한 내구성의 저하를 감소시키기 위한 최적의 Lamination 공정 조건과 봉합재 선정을 위한 기초 자료를 제공한다.

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Moisture Contents Setting according to Growth Stages of when the Cultivation of Gastrodia elata in Indoor Facilities (천마 실내시설재배 시 생육단계별 수분함량 설정)

  • Kim, Chang Su;Kim, Hyo Jin;Seo, Sang Young;Ahn, Min Sil;Kim, Hee Jun;Lee, Wang Hyu
    • Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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    • 2018.10a
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    • pp.77-77
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    • 2018
  • 천마(Gastrodia elata)는 연중생산을 위해 실내시설 재배 시 생육모델을 구죽하고, 생육단계에 따른 온도, 수분, $CO_2$ 등 환경 조건 설정이 필요하다. 본 연구는 천마의 생육단계 중 괴경형성기와 괴경비대기의 수분함량을 설정하여 최적의 환경조건을 찾기 위해 수행하였다. 먼저 괴경형성기 수분함량 공급은 괴경형성기에 -20kPa, -30kPa, -40kPa로 처리하여 120일간 배양한 뒤, 괴경비대기를 -40kPa로 고정하여 60일간 배양하였다. 반면, 괴경비대기 수분함량 공급은 괴경형성기를 -30kPa로 고정하여 120일간 배양한 뒤 괴경비대기에 -20kPa, -30kPa, -40kPa, -50kPa로 처리하여 60일간 배양하였다. Tensiometer(토양수분장력계)기를 설치하여 수분을 공급하였고, FDR센서 (UbiMas, CoCo sensor, Frequency domain reflectometry type)를 배양토의 깊이 5 cm와 15 cm에 2개를 설치하여 평균값으로 수분함량을 측정하였으며, 전체수량, 성마율, 종마율 등을 조사하였다. FDR센서로 수분함량을 측정한 결과, -20 kPa은 43.3%, -30 kPa은 34.7%, -40 kPa은 29.8%, -50 kPa은 25.3%로 측정되었다. 괴경형성기 수분함량 처리 후 수확기의 상자 당 전체수량은 -30 kPa일 때 985 g으로 가장 많았고, -40 kPa일 때 912 g, -20 kPa일 때 703 g으로 처리간의 유의적인 차이를 보였다. 성마율은 수분함량처리별 각각 25, 34, 30% 이었고, 종마율은 수분함량처리별 각각 53, 73, 65%로 나타났다. 따라서 -30 kPa 처리구가 다른 처리구에 비해 전체수량, 성마율, 종마율 등이 유의적으로 우수하였다. 괴경비대기 수분 함량 처리 후 수확기의 상자 당 전체수량은 -40 kPa일 때 992 g으로 가장 많았고, -50 kPa일 때 955 g, -30 kPa일 때 903 g, -20 kPa일 때 686 g 순으로 나타났다. -30 kPa에서 -50 kPa 사이에서는 전체 수량의 유의성 차이는 없었다. 성마율은 수분함량처리별 각각 20, 30, 35, 33%이었고, 종마율은 수분함량처리별 각각 45, 65, 75, 68%로 나타났다. 따라서 -40 kPa 처리구가 다른 처리구에 비해 전체수량, 성마율, 종마율 등이 유의적으로 우수하였다. 반면 -20 kPa 처리구는 과도한 수분으로 천마가 오히려 부패될 수 있는 환경조건이 조성됨에 따라 성마율, 종마율 등 전체적인 수량 감소에 영향을 미친 것으로 판단되었다.

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Analysis and Validation of Soil Moisture Data over the Korean Peninsula Simulated by the VIC Model (VIC 모형을 이용하여 모의된 한반도 토양수분 자료의 분석 및 검증)

  • Cho, Eunsaem;Song, Sung-uk;Yoo, Chulsang
    • Journal of Wetlands Research
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    • v.19 no.1
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    • pp.52-62
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    • 2017
  • In this study, land surface model was used to simulate the soil moisture of South and North Korea for the past 30 years, and the difference in their variation was analyzed. In addition, satellite observed soil moisture data provided by Soil Moisture CCI was analyzed to evaluate the simulation results of VIC model. For the comparison between the simulated and observed data, the CSEOF analysis was applied to indirectly assess the performance of the VIC model rather than simply comparing soil moisture values. The results of this study are summarized as follows. First, the annual variability of soil moisture showed a similar tendency in both South and North Korea, but it was found that the soil moisture in South Korea was as high as 1%, up to 7%, higher than the soil moisture in North Korea. Secondly, the soil moisture in spring between April to June is similar in South and North Korea, whereas the soil moisture after the rainy season is up to 40% in South Korea, but remains at maximum 32% in North Korea. Third, the overall simulated soil moisture is about 4% smaller than the satellite observed soil moisture, but the degree of increase over the past 30 years is similar to that of satellite observed soil moisture. Finally, a comparison of the CSEOF from the satellite observed soil moisture and the VIC model derived soil moisture showed that the soil moisture from April to June shows a much different pattern from each other. However, in July and October, there was a slight similarity, and it was confirmed that August and September has quite similar patterns.

Studies on Stability for the Quality of Ginseng Products -4. Determination of Sorption Properties and Optimum Moisture Contents in Red Ginseng, Red Ginseng Powder and Red Ginseng Powder Tablet- (인삼제품(人蔘製品)의 품질안정성(品質安定性)에 관한 연구(硏究) -4. 홍삼(紅蔘), 삼분(蔘粉) 및 타블렛의 흡습특성(吸濕特性)과 적정수분함량기준(適正水分含量基準) 설정(設定)-)

  • Choi, Jin-Ho;Byun, Dae-Seok;Park, Kil-Dong;Kim, Mu-Nam
    • Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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    • v.13 no.3
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    • pp.247-250
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    • 1984
  • As a consecutive work on stability for the quality of ginseng products, the sorption properties of red ginseng (RG), red ginseng powder (RGP), and red ginseng powder tablet (RGPT) were studied in order to set the optimum moisture level for them. The levels of moisture at BET monolayer of RGP and RGPT ranged 5.97 to 7.27 % and 4.73 to 5.14 % in wet basis, respectively. Based on these values, the optimum moisture content for both of them would preferably be set at $6.7{\pm}0.7%$ and $4.9{\pm}0.2%$. From the results of storage study on microorganism growth under the maltreated condition, $40^{\circ}C$, and 75% RH, the optimum level of moisture for RG could be extended up to $14.0{\pm}0.5%$, which is much higher than the circulating values of 10.416%.

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