본 논문은 체적이 변하는 흙에 대하여 새로운 흙-수분 특성곡선 이론을 제시하고 이를 실험적으로 규명하였다. 그 결과, 점토와 같이 불포화되는 과정중 체적변형이 발생하는 흙의 흙-수분 특성곡선은 간극비와 흡인력의 함수이므로 체적변화를 무시할 수 없음이 밝혀졌다. 따라서 본 논문에서는 체적변화가 있는 경우 흙-수분특성곡선을 구하기 위하여 두가지 실험법을 채택하였다. 그 첫째는 전통적인 압력판 추출시험과, 중량함수비와 간극비와의 관계를 알 수 있는 수축한계시험을 실시하여 조합하는 방법이며, 둘째 방법은 압력판 셀을 새로인 고안하여 추출시험시에 체적 수축도 측정할 수 있는 수정된 압력판 셀 시험방법을 이용하는 것이다. 이 시험결과를 3차원 상의 면(surface)에서 표현하여, 체적변형을 고려한 흙-수분 특성을 규명할수 있도록 하였다.
미계측 지역에서의 토양수분을 예측하기 위하여 조건부합성방법을 한반도에 적용하여 비교 분석하였다. 토양수분 자료는 농촌진흥청에서 제공하는 지상관측 자료와 GCOM-W1 위성의 Advanced Microwave Scanning Radiometer2 (AMSR2) 센서의 자료를 사용하였다. 위성관측 토양수분자료의 오차를 제거하기 위하여 지상관측자료에 정규화 하였고, 정규화된 위성관측 자료와 지상관측자료를 조건부합성 방법을 이용하여 합성하였다. 조건부 합성방법의 성능을 평가하기 위하여 leave-one-out 교차검증 방법을 사용하였고, 분석 결과 지상관측자료에 위성자료를 합성한 조건부합성방법이 지상관측자료만을 사용한 크리깅 방법에 비해 우세하게 나타났다. 또한 각 관측지점에서의 조건부합성 방법을 이용한 토양수분 예측 성능을 공간분포 시켜 지역적인 특성을 분석한 결과 관측소의 밀도와 지형적인 특성이 조건부합성방법의 성능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 원격탐사기법으로 관측된 토양수분 자료의 공간적인 특성을 고려하여 지상 관측 자료와 합성하는 것이 토양수분 공간보간성능을 향상 시킬 수 있다는 것을 의미한다.
본 연구의 목적은 불포화토의 거동을 대변하는 흙-수분 특성곡선을 결정하는 데 있어서 액성한계상태를 이용한 비교상태접근법(reference state approach)의 적용 가능성을 확인하고 이를 바탕으로 하는 예측방법을 제안하는 데 있다. 세립잔적토를 사용하여 각기 다른 간극비로 다짐된 여러 개의 시료로부터 흙-수분 특성곡선을 구하였다. 실험결과를 바탕으로, 흙-수분 특성곡선을 예측하는 데 있어서 액성한계상태를 비교상태로 사용할 수 있음을 증명하였다. 마지막으로, Fredlund와 Xing(1994)이 제안한 흙-수분 특성곡선식을 사용하여 실험결과를 회귀분석 함으로서 액성한계를 비교상태로 하여 세립잔적토의 흙-수분 특성곡선을 예측할 수 있는 방법을 제안하였다.
본 연구는 농지를 대상으로 토양수분 및 가뭄 현황을 분석하는 데 그 목적이 있다. 토양수분을 파악하기 위해 Terra MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상기반의 토양수분 산정모형을 개발하였다. 해당 모형은 MODIS LST(Land Surface Temperature) 및 NDVI(Normalized Difference Deficit Index)를 기반으로 SCS-CN(Soil Conservation Service-Curve Number) 방법에서 착안한 수문학적 개념 5일 선행강우 및 무강우일수를 입력자료로 하며, 토양 종류 및 계절에 따른 토양수분의 특성을 고려하였다. 모형의 개발을 위해 MODIS LST 및 NDVI 영상을 2013년부터 2022년까지 각각 일별 및 16일 단위로 구축하였으며, 동 기간에 대해 전국 88개소의 기상청 종관기상관측소의 강수량 및 LST 자료를 수집하였다. MODIS LST는 실측 LST 자료를 활용해 조건부합성기법을 적용하여 상세화하였고, 수집된 강수량자료는 역거리가중법을 활용해 공간 보간을 수행하였다. 토양특성의 구분은 농촌진흥청에서 정밀토양도를 수집하여 활용하였다. 공간 분포된 토양수분에서 농지에 해당하는 토양수분을 추출하기 위해 스마트팜맵을 구축하고, 농지 속성에 해당하는 위치 정보를 조회 후 이를 시군구별로 평균하여 일별 평균 토양수분값을 산정하였다. 토양수분 기반의 가뭄 현황 분석을 위해 구축된 정밀토양도에서 작물 생장과 관련된 영구위조점 및 포장용수량을 활용해 5단계(정상, 관심, 주의, 경계, 심각)의 가뭄 위험도를 산정하였으며, 실제 가뭄 현황과의 비교를 통해 토양수분기반의 가뭄 위험도의 실효성을 검증하고자 한다.
토양수분은 수문학적 과정의 시공간적 변동과 수자원 관리 및 계획 그리고 기후변화에 따른 자연재해의 원인규명에 중요한 부분이다. 본 연구에서는 사면의 단면선에 따른 토양수분의 분포 및 변동을 파악하기 위해, 청미천 유역내의 사면에서 10개월 동안의 토양수분들을 측정하여, 토양깊이별, 계절별로 분석하였다. 토양수분특성은 간단한 통계적 방법을 이용하여, 평균, 표준편차 그리고 토양수분의 감쇄기울기 값으로 표현하였다. 추가적 연구로, 측정지점의 위치, 지형, 토성의 토양수분에 대한 반응분석을 하였다. 깊은 토양층에서의 토양수분의 공간적 분포는 지표층에서의 공간적 분포 경향과는 상이하게 나타났으며, 사면의 지형 및 위치 그리고 토성의 공간적 분포는 토양수분의 시 공간적 분포특징에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 특히 상부흐름의 기여를 받는 측정지점에서는 토양수분 변동의 안정화가 진행이 되는 것으로 보이며, 수문학적 경계(Hydrologic Threshold)에 대한 추가연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다. 상부사면에서의 높은 토양수분 변동성 및 뷸 균질적인 공간적 분포는 우선적 흐름발달의 영향과 관련이 있다고 판단된다.
한국잔디류의 교배조합 계통간 자웅성기관 발육의 차이를 구명하고, 형질의 유전특성을 파악하여, 자연 방임수분 조건에서 타가수분율을 추산하여, 자연방임조건의 교배를 이용한 한국잔디류의 합성품종의 육성 가능성을 확인해 보고자 본 연구를 수행하였다. 한국잔디류 중 형태적으로 특성이 있는 5개 종 및 품종을 사용하여 실험을 수행하였다. 교배조합을 포장에 식재한 후에 암술과 수술의 개화시기를 조사하였으며, 종자를 수확하여 육묘한 후에 후대들의 형태적 특성을 이용하여 형질의 유전특성을 조사하였다. 형태적 특성중 줄기의 기부색을 이용하여 타식률을 조사하였다. 자연방임수분 후대들의 형태적 특성을 이용한 유전특성 비교에서 잎털의 유무, 초장, 분얼경수는 변이의 폭이 크게 나타났고, 엽폭은 종자친의 형질을 많이 따랐으며, 전체적으로는 종자친과 화분친의 영향 없이 한쪽의 모본에서 영향을 받은 형이 가장 많이 나타났다. 모본간의 중간특성을 많이 나타낸 기부색은 각 개체들의 교배여부를 확인할 수 있는 지표로 활용할 수 있었다. 기부색을 이용한 타가수분율 추정은 자웅성기관의 개화시기가 비슷하고 양친의 특성에 차이가 있어 교배를 확인할 수 있는 조합에서 가능하였고, 교배 조합간에 타가수분율에 차이를 보였으나 본 실험에서는 타가수분율이 11.3-48.9(로 추산되어 타식이 발생되는 것을 확인하였고, 한국잔디가 방임수분을 통한 합성품종 육성의 가능성이 있는 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 페놀레진으로 부터 유도된 탄소질 수분 흡착제의 질소흡착, 표면 특성 및 수분 흡착량을 통하에 물리화학적인 특성을 제시하였다. 탄소질 수분 흡착제의 질소흡착에 관한 연구로부터 각각의 시료에 대하여 Type II의 흡착등온곡선을 얻었다. 이들 시료에 대한 흡착량은 물을 사용하여 세척한 후에 감소함을 나타내었다. BET식을 사용하여 계산된 $S_{BET}$값은 수세 전에 $648.7m^2/g$를 나타내었고, 수세 후에 $189.3m^2/g$를 나타내었다. SEM 모폴로지의 결과로부터 탄소질 수분 흡착제의 표면구조는 수세 전에 침상구조의 성상을 보였고, 수세 후에는 구형입자의 성상을 관찰 할 수 있었다. 최종적으로 수분흡착 효과를 측정한 결과, 수분 흡착량은 25-63%의 흡착량을 나타내었다. 또한 이들의 효과는 낮은 상대습도에서도 좋은 특성을 보였다.
도시의 가로수들이 열악한 부지 조건과 적절하지 않은 가로수 관리로 인해 죽는 현상이 몇몇 도시에서 발생하고 있다. 열악한 부지 조건과 적절하지 않은 가로수 관리에는 생물학적·기상학적으로 많은 요소들이 있고, 그 밖에 도시 설계로 인한 요인들로 다양하다. 그중 연구지역인 춘천시에서는 가로수가 죽는 원인 중 토양수분이 가장 큰 원인일 것이라고 판단하였다. 토양수분 분포의 시간적 공간적 특성들은 증발, 침투, 지하수 함량, 토양 침식, 식생 분포 등을 지배하는 중요한 요소이며, 토양수분 연구는 물순환과정의 특성을 이해하는데 있어서 필수적인 과정이다. 하지만 토양수분 분석은 중요성에 비해 활발한 연구가 이루어지지 않고 있으며, 특히 가로수 토양수분에 대해서는 연구가 없는 실정이다. 따라서 가로수 토양수분 모니터링을 실시하였고, 장기적인 가로수 관리를 위해 모델링을 하였다. 모델링 기초자료 확보를 위한 토양수분 모니터링은 춘천시의 가로수 중 세 군데를 선정해 각각 10, 20, 30 cm에 센서를 설치하였다. 이를 통해 약 1년간의 토양수분 함량 데이터를 수집하였고, 모니터링 지점의 토양을 샘플링 후 분석하여 물리, 화학, 생물성 데이터를 수집하였다. 모델링은 RZWQM(Root Zone Water Quality Model)을 이용하여 시나리오를 구성하였다. 모델링 결과를 활용해 가로수 및 도시 표토 기능을 위협하는 요인을 분석하였다.
멥쌀가루의 특성을 개선하여 제빵을 비롯한 가공 적성을 증가하기 위해 습식제분쌀가루를 이용하여 수분함량을 30%와 50%로 조절하고, 50과 $70^{\circ}C$로 6시간과 18시간 열처리하여 수분-열처리 쌀가루를 제조하였다. 제조한 수분-열처리 쌀가루의 특성인 입도분포, 형태적, 이화학적특성과 호화특성을 건식제분과 습식제분 쌀가루와 비교하였다. 30% 수분함량으로 처리한 쌀가루입자는 습식제분쌀가루와 같이 $4-20{\mu}m$와 $100-200{\mu}m$ 범위에 분포하였으며 열처리온도가 증가하면 $200{\mu}m$이상의 입자가 형성되었다. 주사전자현미경으로 형태를 보면 30% 수분으로 처리한 경우에는 전분입자를 뚜렷하게 볼 수 있었으나 50%로 처리한 쌀가루는 쌀가루 입자끼리 엉겨 붙거나 호화된 상태를 보여주었다. 색도는 수분함량과 열처리온도가 높은 경우 명도는 감소하고 황색도는 증가하였으며 30% 수분함량으로 처리한 쌀가루의 물결합능력은 SWRF와 비슷하였다. $70^{\circ}C$에서 쌀가루의 팽윤력은 수분함량에 따른 차이는 없었으며 같은 수분함량에서 열처리 온도가 낮은 $50^{\circ}C$일 때 더 높았고 용해도는 더 낮았다. 신속점도 측정기에 의한 호화개시온도는 수분-열처리로 모두 높아졌으며 최고점도는 30%로 처리한 쌀가루가 높았고 setback은 30%로 $50^{\circ}C$에서 처리하였을 때 낮아 노화에 안정성을 보였다. 그러므로 수분함량을 30%로 조절하고 호화온도 이하의 온도인 $50^{\circ}C$로 처리한 수분-열처리 쌀가루의 특성이 쌀가루의 가공용으로 습식제분쌀가루보다 개선된 것으로 생각되었다.
토양수분량과 증발산량은 물 순환과 강우-유출모형의 검증과 개발, 수자원 계획 및 개발, 작물의 소비수량 산정, 수자원의 손실량 산정 등에 다목적으로 이용되는 귀중한 수문자료로서 유역을 대표할 수 있는 적정한 위치에서 정기적으로 측정되어야 자료의 이용성이 크다. 선진 외국에서는 일찌기 자국의 유역특성에 맞는 토양수분량 및 증발산량 관측망을 구축하여 정기적으로 자료를 생산하여 활용하고 있으나, 국내의 경우는 관련기관의 특정 목적에 따라 관측을 수행하고 있을 뿐 유역을 대표할 수 있는 토양수분량 및 증발산량 자료를 생산하고 있지는 않다. 토양수분 및 증발산량은 기상, 유역, 토지피복, 토양, 임상 특성 인자에 따라 그 크기와 특성이 상이하다. 이와 같은 자료의 특성 때문에 토양수분량 및 증발산량 관측망은 반드시 유역의 대표성이 담보될 수 있도록 설계되어야 한다. 이에 따라 본 연구에서는 토양수분 및 증발산량의 조절인자에 대한 대표성을 반영 할 있는 면적 개념의 관측망을 개념화하여 이를 한강 등 5대 권역에 적용하였다. 토양수분 및 증발산량 관측망 설계 시 필요한 설계인자를 산정하기 위해서 "국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)"의 토지이용 자료를 활용하였으며, 그 결과 산림 66.8%, 논 25.98%, 밭 7.14%로 분석되었다. 산림지를 보다 세분화하였을 때 침엽수림 48.55%, 활엽수림 25.36%, 혼효림 27.09%로 분석되었으며, 이를 중권역수로 구분하면 침엽수림 69개, 활엽수림 21개, 혼효림 13개, 논 8개가 된다. 위의 분석 결과를 토대로 토양수분량 증발산량 관측망을 구축한 결과, 한강 권역은 8개소, 낙동강 권역 8개소, 금강 권역 5개소, 섬진강 권역 2개소, 영산강 권역 2개소의 총 25개소로 구축되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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