• 한국농림기상학회지
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• 제9권4호
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• pp.247-259
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• 2007

전지구적인 생태시스템 안에서 탄소와 물의 흐름은 아주 밀접하게 관련되어 있다. 생태계 물질순환과정을 모사해 주는 모형들은 연구자들이 직접 측정하기 어려운 복잡한 생태계에서의 물질순환 과정들의 상호작용과 그 변화를 예측할 수 있는 도구이다. 이 연구에서는 생태수문모형 RHESSys(Regional Hydro Ecological Simulation System)를 광릉시험림 유역에서 모수화한 후, 다른 지형 조건과 기후 및 식생을 가진 점봉산 강선리 유역에 적용함으로써 RHESSys모수화의 다유역으로의 확장가능성과 문제점 등을 조사하였다. RHESSys는 Geographic Information System(GIS)를 바탕으로 공간적인 탄소와 물 및 영양분의 흐름을 모사하는 생태수문모형이다. 모수화는 광릉시험림 유역의 1982-1999년간 일유량과 나이테 자료로 추정한 임목생장량을 사용하였다. 수직 및 수평 방향의 수리전도도에 관련된 중요 모수들과 임목 생장과 관련된 분배 모수들을 Monte-Carlo 접근법을 사용하여 최적화하였다. 모형결과를 광릉연구지의 실측 토양수분과 비교해 본 결과 RHESSys는 토양수분을 다소 과소평가하는 경향이 있으나, 일변화를 유의하게 잘 모사하였으며, 임목생장량의 연변화를 잘 모사하였다. 광릉연구지에서 개발한 모수를 점봉산 강선리 유역에 적용한 결과, 광릉과 마찬가지로 RHESSys는 토양수분을 다소 과소평가하나 여름철의 중요한 시계열 경향을 유의하게 잘 모사하였다. 또한 실측 공극률의 사용이 모형의 토양수분예측력에 중요함을 확인하였다. 반면에 강선리 유역의 임목생장량에 대해선 모형의 예측력이 높지 않았다. 수문과정 모수에 비해 식생성장 및 분배관련 모수의 경우 단일 유역의 모수화를 타 유역으로 확장하는 데에 상당한 불확실성이 있음을 확인하였다. 각 유역의 임목생장 및 분배 특성을 반영하는 독립적인 모수화 과정이 필요하며 이를 뒷받침해 줄 최소한의 현장측정항목을 발굴하는 후속연구가 필요하다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.430-431
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• 2002

기상변동에 대한 적절한 해석을 위하여 장기관측을 통한 다양한 지표 생태계에서의 수분 및 에너지 순환에 대한 연구가 진행(Grelle, et al., 1997: Wilson and Baldocchi, 2000)되고 있으며, 모형을 이용한 연구에서도 이에 대한 검증과 보다 정확한 자료의 산출을 위해서 양질의 관측자료가 절대적이라 할 수 있다. 또한 대기에 비하여 상대적으로 그 영향이 오래 지속되는 토양특성에 대한 정확한 토양수분 자료를 사용할 경우 기후 및 기상 예측의 정확도 향상에 크게 기여하는 것으로 알려져 있다(Atlas et al. 1993). (중략)

• 환경생물
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• 제41권4호
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• pp.712-719
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• 2023

농업생태계는 생태계서비스 측면에서 수분매개, 해충조절, 영양물질 순환, 토양 유지나 비옥도 유지 및 유전자원 공급원 등 다양한 생태계 기능을 제공하지만 서식지 파편화를 포함한 환경오염 등 생물다양성을 위협하기도 한다. 이 연구에서는 선 조사법을 통하여 농업생태계에 서식하는 나비 군집 다양성을 알아보고 이들이 위도와 경도에 따라 어떠한 양상을 띠고 있는가를 알아보았다. 또한 농업생태계에 서식하는 나비들의 서식지 선호성과 먹이식물 범위 등 생태학적 특성도 알아보았다. 이번 연구는 2019년부터 2022년까지 4년 동안 전국적으로 10지점을 선정하여 2주 간격으로 선 조사법을 실시하였으며 총 112종 21,901개체를 확인하였다. 권역별로 종과 개체수는 차이를 나타내지 않았으나 군집 구성에서는 뚜렷한 차이가 있었다. 농업생태계에서 가장 많은 개체수로 확인된 종은 배추흰나비(Pieris rapae)였으며 네발나비(Polygonia c-aureum), 남방부전나비(Zizeeria maha), 노랑나비(Colias erate) 순이었다. 위도별, 경도별로도 종 수와 개체수 변화는 유의한 결과를 나타내지 않아 반도효과가 나타나지 않았다. 서식지 선호도는 초지와 숲 가장자리를 선호하는 나비가 숲 내부를 선호하는 종보다 훨씬 많은 것으로 나타났으며 먹이 범주는 협식성이 가장 많았고 단식성, 다식성 순서로 나타났다. 농업생태계에 서식하는 나비는 조사 지점의 환경이 비슷하여 위도 구배가 나타나지 않았으나 초지나 숲 가장자리와 같은 개방된 공간이나 비교적 다양한 먹이를 선호하는 생태학적 특성을 지녔다. 이번 연구를 통하여 현재 진행되고 있는 기후변화에 따른 농촌 경관 변화가 나비류에 영향을 미치는지 지속적인 모니터링이 필요하다고 제안한다.

• 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.

• 한국농림기상학회지
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• 제1권2호
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• pp.151-159
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• 1999

지구규모의 대기-지표-생물권(Atmo-Geo-Bio-Sphere)간의 끊임없는 상호작용(Interaction)의 피드백(Feedback)의 결과로 야기되는 기상변화는 아직도 이해를 위한 우리의 노력이 더욱 요구되고 있는 자연현상이다. 지구상의 모든 생물은 궁극적으로는 환경변화에 순응하여 생태계의 안정을 유지하는 방향으로 진화할 것이므로 생물자원의 관리분야라 할 수 있는 농업생산도 결국 기상자원의 변화에 효율적으로 적응하기 위한 인간활동인 것이다. 최근 빈발하고 있는 세계적인 이상기상의 출현은 일시적인 현상이 아니라 과도한 인간활동에서 야기된 대기질의 악화에 기인하는 비가역적이고 비선형적인 현상이라는데 불확실성과 심각성이 매우 크다. 지구상의 모든 농업생태계는 기상의 영향을 크게 받을 뿐만 아니라 반대로 기상에 커다란 영향을 미치는 중요한 생물권의 일부로 인식되고 있다. 농업활동의 결과는 항상 크던 작던 간에 대기조성에 영향을 미치게 되고 이는 다시 상호작용과 피드백에 의해 기상과 기후를 변화시키는 동인이 될 수 있다. 지구환경변화와 농업과의 관계는 지금까지는 주로 "기후변화가 농업생산에 미치는 영향"에 대한 접근방법을 택하여 왔다. 여기에서는 이와는 달리 "농업활동이 기후변화와 변동에 미칠 수 있는 가능성과 잠재력"에 대한 접근방법을 이용하여 농업과 기상과의 상호작용과 피드백효과를 새로운 시각에서 조견하고자 하였다. 상호작용 중 먼저 기후학적 변화원인으로 관심대상이 되고 있는 농업생태계의 온실기체 방출과 고정의 측면에서 이와 연관성이 높은 농업활동별로 온실가스의 방출/고정에 미치는 영향을 소개하고, 다음으로 생물지리화학적 및 생물지리물리학적 해석 방법을 검토 소개하였다. 한편 농업활동에 따른 지표면 특성의 변화가 국지기상 변화에 미치는 영향에 대한 검토를 에너지수지와 수분수지 관점에서 소개하였으며, 끝으로 농업활동의 근거지인 농촌지역의 인문사회학적 변화와 농업활동간의 관계, 그리고 이들이 기후변화/변동에 미칠 수 있는 잠재적 영향력을 살펴보았다.수 있는 잠재적 영향력을 살펴보았다.

• 한국조경학회지
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• 제52권1호
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• pp.46-58
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• 2024

수분매개자란 식물의 수분 과정을 이뤄내는 생물체를 말하며 대표적으로 벌목, 나비목, 파리목, 딱정벌레목 등이 있다. 그중 꿀벌은 수분 과정뿐만 아니라 토지이용 변화에 의해 훼손된 도시 녹지를 개선하여 도시 내 존재하는 조류 및 곤충에게 서식처와 먹이를 제공한다. 하지만 오늘날 기후변화로 인한 조기 개화율 상승, 도시화로 인한 녹지 파편화, 농약사용과 같은 문제로 인해 수분 가능한 식물의 수가 감소하고 있으며, 이는 곧 꿀벌의 개체수가 감소하는 문제로까지 이어지고 있다. 꿀벌 개체수의 감소는 곧 도시 내 생물다양성 감소, 식량 생산량 감소 같은 문제들로 직결되며, 오늘날 꿀벌 개체수가 감소하는 문제를 해결하기 위한 전략으로 도시 양봉이 제시되고 있다. 하지만 꿀벌의 먹이 활동 및 수분활동, 도시 양봉으로 구성된 사회생태시스템의 구조를 복합적으로 고려하지 못한 상태로 도시 양봉 전략이 제시되어 지속 가능하게 이루어지지 못한다는 문제점이 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 수분 매개자인 꿀벌의 사회생태시스템을 시스템 사고를 활용하여 구조적으로 분석하고 도시 양봉의 활성화를 위한 녹지계획 전략을 제시하고자 한다. 본 연구의 결과로 첫째, 인과순환지도 작성을 위해 도시 내 꿀벌의 사회 및 생태시스템을 중심으로 선행연구를 고찰 및 수집하여 시스템 영역을 설정하고 주요 변수를 도출했다. 둘째, 개별인과순환 지도를 작성하여 꿀벌의 먹이활동과 수분활동에 대한 생태적 구조, 꿀벌의 생태 시스템이 도시에 미치는 영향 구조, 도시 양봉의 사회생태시스템 구조를 분석했다. 마지막으로 통합인과순환지도 작성을 통해 꿀벌의 사회생태시스템 구조를 전체적인 관점에서 분석하고 도시 양봉의 활성화를 위해 도시 내 유휴공간을 활용할 수 있는 시민참여 프로그램 도입, 지자체 투자, 유휴공간의 도시공원 및 녹지조성 등을 녹지 계획 전략으로 제시하고자하였다. 본 연구의 결과는 시스템 사고를 활용한 꿀벌의 생태적 구조와 도시 양봉 도입에 대한 사회적 구조를 전체적인 관점으로 파악하여 전략을 제시했다는 점에서 선행연구와 차별점이 존재하며, 지속 가능한 도시 양봉을 도입하기 위한 정책적 제언 및 시사점을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.140-140
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• 2016

수분 이용효율(Water Use Efficiency, WUE)은 식생이 흡수한 수분 중 증발산에 이용한 비율로, 육상생태계의 수문학적 순환 및 탄소 순환의 기능을 측정할 수 있는 중요한 지표이다. 또한 이는 특정 지역의 기후 조건이나 토지 피복과 같은 다양한 요인에 따라 변할 수 있다. 본 연구에서는 한반도에서 2010년부터 2014년까지의 기후 요인(강수, 기온)과 토지 피복에 따른 WUE의 변화를 살펴본다. MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 기반 총일차생산성(Gross Primary Productivity, GPP), 증발산량(Evapotranspiration, ET), 잎면적지수(Leaf Area Index, LAI)와 Willmot의 기상자료 등 대상지역에 대한 격자 자료를 사용한다. 구체적으로 숲, 초원, 농지와 같이 다양한 토지 피복 조건에 대한 월간 및 연간 WUE(=GPP/ET)를 산정하고, 이의 LAI나 기후 조건(강수, 기온)과의 관계를 분석하고자 상관성 및 요인 분석을 진행한다. 기후 조건 및 토지 피복 조건을 고려한 15년간 한반도에서의 WUE의 변화에 대한 분석은 앞으로의 수자원 관리 및 산림 정책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.396-396
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• 2019

습지는 가장 생산적인 생태계 중 하나이며, 인류에게 수문학적, 경제적, 문화적 가치로도 매우 귀중한 역할을 하고 있다. 하지만 기후변화와 인간의 영향으로 수위저하와 건조, 수문체계에 변화를 주어 습지의 건조화 현상이 나타나고 이로 인해 생태계에도 영향을 미치고 있다. 특히 산지습지는 인위적 간섭에 매우 취약하고 환경변화에 민감하여 불규칙한 강수패턴 및 무분별한 개발은 습지수문환경에 영향을 미쳐 습지의 건조화를 심화시키는 원인이 되고 있다. 그 결과 자연적으로 습지의 면적이 감소하고 식생의 패턴 변화로 다양한 생물들과 보호가 필요한 종들이 사라질 것이므로 변화에 대응하기 위해서 건조화를 방지할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 습지 내 지하수위 저하 또는 유입 유출량의 변화로 습지 토양의 수분이 감소하여 말라가는 현상을 습지 가뭄이라 정의하고 가뭄지수를 활용하여 이를 지수화 하였다. 현재 산지습지를 대상으로 가뭄을 지수화 시킨 선행연구가 거의 없기 때문에 향후 산지 습지의 가치를 보존하고 생태계 관리의 목적으로 후속 연구의 방향을 제시하는데 도움을 줄 것으로 예상된다.

• 한국산림과학회지
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• 제96권4호
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• pp.438-447
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• 2007

이 연구의 목적은 송이산 소나무림생태계의 구조와 기능, 그리고 토양 수분동태를 이해하는 것이다. 연구는 충북 괴산군 칠성면 속리산국립공원내 쌍곡의 송이산 소나무림에서, 생태계 구조에 속하는 식생구성 및 엽면적지수 그리고 기능에 속하는 광합성, 증산, 목부수분포텐셜과 토양수분변동을 측정분석하였다. 송이산의 수직적 구조로써 주요 상층식생은 소나무였고, 중층은 신갈나무, 하층은 진달래, 철쭉, 신갈나무, 쇠물푸레나무였다. 송이산의 엽면적지수는, 6월~9월에 3.8, 10월에 2.6, 11월~4월에는 2.1로 연중 변하였다. 수목들의 광합성은 8월말에 $6.0{\sim}7.0{\mu}mol\;CO_2/m^2/s$였으나, 10월 말경에는 소나무 $4.0{\mu}mol\;CO_2/m^2/s$, 신갈나무 $2.0{\mu}mol\;CO_2/m^2/s$, 철쭉은 마이너스 값이었고, 쇠물푸레나무는 낙엽되었다. 수목들의 증산량은 8월말경에 $2.5{\sim}3.5mmol\;H_2O/m^2/s$, 10월 중순경에는 약 $1.0 mmol\;H_2O/m^2/s$로 감소하였다. 신갈나무는 다른 활엽수보다 늦게까지 광합성과 증산작용을 하였다. 각 수종의 목부수분포텐셜은 소나무가 -10~ -22 bars, 진달래와 철쭉, 신갈나무, 쇠물푸레나무는 -5~-12 bars의 범위로 변화하였는데, 8월 말경이 -12 bars로 가장 낮았고, 10월 중순경에 -3 bars 정도였다. 송이산의 토양수분은 지형과 관련이 깊었다. 수분함량은 산능선부에서 7~11%, 중간인 산복에서 8~15%, 산록은 11~19%의 범위였다. 송이균환내부의 온도는 비균환보다 약 0.2~0.4 높은 경향이었고 송이원기 형성온도인 $19.0^{\circ}C$는 9월 중순경에 도달한 것으로 추정되었다. 송이균환의 수분은 비균환보다 약 0.5~2.0% 낮았다. 이것은 송이균환이 대사작용을 하면서 열이 발생하고 수분을 소비하고 있음을 나타낸다. 송이 발생에는 생태계의 구조와 기능이 복합적으로 관여하므로 이들의 관계에 대한 연구가 더욱 필요하다고 생각한다.

• 환경생물
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• 제40권4호
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• pp.455-463
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• 2022

기후변화에 따른 산림생태계의 기능 변화를 파악하기 위해 산림생태계의 중요한 기능인 낙엽분해율과 미기상 요인과의 상관관계를 분석하였다. 2017년 1월부터 48개월간 동사면과 서사면에 설치된 낙엽주머니를 통해 낙엽의 분해율을 분석하고 연구지소의 미기상요인(대기온도, 토양온도, 토양수분)을 관측하여 상관관계를 도출하였다. 48개월 경과 후 신갈나무 낙엽의 잔존율은 동사면과 서사면에서 각각 27.1±1.3%, 37.0±3.6%로 감소하였으며, 이에 따른 낙엽의 분해상수(k)는 동사면과 서사면에서 각각 0.33, 0.25로 나타났다. 신갈나무 낙엽의 초기 C/N비율은 38.5이었으며 시간이 경과함에 따라 감소하여 48개월 경과 후 동사면과 서사면의 C/N비율은 각각 13.4, 16.7로 나타났다. 연구지소의 조사기간 동안 평균 대기온도 및 토양온도는 동사면과 서사면에서 각각 8.2±9.0, 9.1±9.3과 8.5±7.4, 9.3±7.3℃로 서사면에서 더 높게 나타났다. 토양수분의 경우, 동사면과 서사면에서 평균 19.4±11.0, 20.5±5.7%로 큰 차이를 보이지 않았으나 연간 변화 양상이 다소 다르게 나타났다. 분석된 낙엽의 분해율과 미기상 요인과의 상관관계를 분석해본 결과, 동사면에서 낙엽분 해율과 토양수분이 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타나, 낙엽분해율은 토양수분량에 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 향후 기후변화에 따른 폭우, 폭설 등의 영향이 산림생태계의 기능에 미치는 변화에 대응할 수 있는 기초자료를 제공하고자 한다.