• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권6호
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• pp.43-51
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• 2008

본 연구는 NOAA/AVHRR 인공위성 자료를 이용하여 우리 나라 금강유역에 대한 순일차생산량(NPP, Net Primary Production)을 평가하는 것이다. 이것은 순일차생산량과 자연식생과의 사이에 선형관계가 성립한다는 가정에 근거하고 있다. 자연식생의 순일차생산량은 연간 순방사량(Rn)에 비례하여 증가하며 방사건조도(RDI)는 순방사량과 순일차생산량과의 관계를 규정하는 비례상수로 사용된다. 정규화식생지수(NDVI)와 이의 적산치인 iNDVI는 식생의 변화를 모니터링하기 위한 수단으로 사용된다. iNDVI는 순방사량과 순일차생산량과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있으며 이로부터 특히 기상자료의 수집이 불가능한 지역에서의 순일차생산량 추정에 유용하게 사용될 수 있다. 이에 본 연구에서는 이와같은 이론에 근거하여 금강유역에 대한 순일차생산량의 분포를 산정하는 방법을 개발하여 제안하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.481-481
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• 2022

본 연구에서는 기후 변화 완화에 대한 잠재력을 평가하기 위해 국내에서 가장 우세한 소나무 종인 Pinus densiflora의 기후변화에 대한 반응을 평가하였다. 기후변화의 시나리오로 4가지 대표 농도경로(RCP)에 기반 하여 CO₂, 강수량, 온도의 변화를 개별 및 조합하였다. 생태수문학적 및 지구화학적 모델인 ecosys를 활용 및 보완하여 광릉 시험림에 적용하였다. 본 연구에서는 대기 중 CO₂ 증가가 총일차생산량(GPP)과 순일차생산량(NPP)에 미치는 긍정적인 영향이 강수량과 기온 변화로 인한 부정적인 영향보다 더 큰 것으로 나타났다. 특히, 기준 시나리오와 비교하여 각각 RCP2.6, 4.5, 6.5, 8.5에서 3.79%, 13.44%, 18.26%, 28.91%의 NPP 개선이 모의되었다. 또한, 본 연구에서는 지표하 질소 유출과 지표 N₂O 플럭스가 기후 변화가 심해짐에 따라 소나무 생장 향상 및 토양 수분 저하로 인하여 토양 질소 손실 감소가 모의되었다. 기후변화의 강도가 증가함에 따라 증발산량이 증가하였지만, 기공 감소는 토양에서 흡수하는 물이용 및 광합성 효율 증진을 가져왔다. 이러한 결과는 소나무가 기후 변화를 완화하는 환경 친화적인 선택으로 작용할 수 있는 잠재성을 나타낸다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제27권4호
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• pp.467-480
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• 2011

본 연구는 AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer)과 MODIS(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) 위성관측을 바탕으로 산출된 남한지역의 장기간(1981-2006년) 순 일차생산량(Net Primary Production, NPP)의 시공간적 변화를 분석하고 그 변화에 영향을 미치는 기후요소와의 상관성을 분석하였다. 남한지역의 AVHRR과 MODIS에서는 연간순 열차생산량이 AVHRR의 경우 893-1068 $g{\cdot}C/m^2$ /yr과 MODIS의 경우 610-695 $g{\cdot}C/m^2$/yr로 나타나고 있으며 두 자료는 통계적으로 약 325 $g{\cdot}C/m^2$/yr 의 차이를 보이고 있다. 해상도 등의 차이가 있으나 지상 관측과 비교한 결과 MODIS 센서에 의한 관측이 보다 근접한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 위성관측자료 분석결과 NPP 값은 식생의 밀도가 높은 산림지역 및 연평균기온이 높은 지역에서 큰 것으로 나타났다. 두개의 위성센서로 산출된 순 열차생산량은 경년변화가 다소 크지만, 각각 장기간에 걸쳐 서서히 증가하고 있는 것으로 나타났으며 1981-2000년 동안 AVHRR에서 매년 평균 2.14 $g{\cdot}C/m^2$/yr, 2000-2006년 동안 MODIS에서 매년 평균 6.08 $g{\cdot}C/m^2$/yr 만큼 증가하였다. 특히 남서해안 지역은 두 위성관측결과 모두 순 일차생산량의 증가가 상대적으로 높았다. 토지피복 지도와 대조결과 그 이유는 논 밭 등의 관개와 비료시용에 의한 농작물의 생산성 증대와 관계가 있는 것으로 추정된다. NPP값은 월별 강수량 및 평균기온에 밀접한 관계가 있는 것으로 확인되었으며, 특히 남한지역의 여름몬순시기에서 강수량과 기온이 모두 가장 큰 상관관계를 보이고 있다. NPP 절대값의 차이 외에도 두 센서로 산출된 순 일차생산량과 기후요소와의 상관성 등의 차이는 두 자료의 토양호흡 등을 포함하는 등 위성자료 복원과정 및 관련 모텔의 차이에 의해 발생하는 것으로 사료된다. 또한 향후 보다 정확한 순 일차생산량을 계산하기 위해 복원과정에서 기상 실측자료 및 보다 현실적인 토지피복 등을 고려해야 할 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권10호
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• pp.35-42
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• 2014

본 연구는 낙동강유역에 대하여 MODIS 자료로부터 정규화식생지수 NDVI를 계산하여 순일차생산량 NPP를 산정하는 것이다. NPP를 산정함에 있어 기존의 방법을 벗어나 객관적 자료에 의한 자연식생 조건과 NPP 사이에는 선형의 관계가 성립한다는 성질을 이용하고 있다. 자연식생의 NPP는 식물이 흡수하는 가시광선의 양에 비례하며, 또한 이것은 NDVI와 비례하는 것으로 알려져 있다. 따라서 NDVI를 이용한 NPP 산정방법은 대단히 유효하게 이용될 수 있는 하나의 방법이다. 본 연구에서 제안한 방법은 직접 자료획득이 불가능한 넓은 지역 및 기상자료가 충분하지 않은 지역에서 유용하게 사용될 수 있다. 본 연구에서는 MODIS 센서에 의해 얻어진 NDVI에 근거한 NPP 추정 방안을 제안하고 경험적인 방법에 의해 계산된 값과 비교함으로써 본 연구 성과에 대한 검증을 실시하였다.

• 한국해양학회지
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• 제21권2호
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• pp.73-84
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• 1986

Windler 광적정법을 이용하면 산소법이 연안의 생산량측정에 있어서 충분한 정확성을 갖고 있음이 입증되었다. 2-4시간 정도의 단기 배양을 할 경우에도, 광적 정법에의하여 약 $2{\mu\textrm{g}}C/\ell/h$의 양까지 측정할 수 있다. 산소법과 $^{14}C$ - 법에 의한 일차생산량 측정에 있어서는 두 방법의 결과가 잘 일치하였으며, 단기배양에 서는 $^{14}C$ - 법의 심한 과소추정치가 관찰되지 않았다. 세포크기별 생산량에 서는 연안해역에서 미세플랑크톤의 일차생산이 62-88% 정도로서 상당히 중요한 부 분을 차지하였다. 산소법에 의하여 순 광합성량을 추정할 때에는 박테리아의 호흡 때문에 상당한 과소추정치를 야기할 수 있다. 항생제를 생태학적으로 적용하는데 있어서 다소의 문제점이 있으나, Gentamycin 을 사용하여 전체군집의 호흡량에서 플랑크톤에 의한 호흡량을 분리 측정할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국기후변화학회지
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• 제4권2호
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• pp.77-93
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• 2013

지구온난화는 산림 생산성을 증가시켜 토양으로의 탄소 유입량을 늘리는 한편 토양호흡량을 증가시켜 토양으로부터의 탄소 유출량도 늘리기 때문에, 온도변화에 의한 미래 토양탄소 저장량의 변화 경향은 불확실하다. 따라서 본 연구에서는 한국형 산림토양탄소모델(Korean forest soil carbon model; KFSC 모델)을 이용하여 RCP 8.5 기후변화 시나리오 하에서 국내 소나무림 토양탄소의 동태를 추정하였다. 국내에 분포하고 있는 소나무림 총 1,467,458 ha를 16개 행정 구역으로 나누고, 이를 다시 6개의 영급[1영급(1~10년), 2영급(11~20년), 3영급(21~30년), 4영급(31~40년), 5영급(41~50년), 6영급 이상(51~80년)]으로 나누어 모의 단위를 설정하였다. 각 모의 단위별로 2100년까지의 순일차생산량, 토양 호흡량 및 산림토양탄소 저장량 변화를 기후변화가 있을 때(RCP 시나리오)와 없을 때(CT 시나리오; constant temperature)로 나누어 추정하였다. 두 시나리오 모두 순일차생산량은 초기에 감소하다가 점차 증가하는 경향을 나타내었으며, 토양 호흡량은 초기에 증가하다가 점차 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 현재 국내 소나무림이 유령림에서 장령림으로 전환되는 시점에 있기 때문으로 여겨진다. 또한, RCP 시나리오에서의 평균 순일차생산량 및 평균 토양 호흡량이 CT 시나리오에서보다 각각 20.2%와 20.0% 높게 나타났다. 한편, 토양탄소 저장량은 초기 임령이 1, 4, 5영급 또는 6영급 이상일 경우에는 CT 시나리오에서의 모의값이 RCP 시나리오에서의 모의값보다 높았으나, 2, 3영급일 경우에는 반대의 경향이 나타났다. 또한, 지위지수가 낮을 경우 지위지수가 높은 경우에 비해 토양탄소 저장량이 낮았다. 이는 임분의 생장이 빠르게 나타나는 경우, 온도에 의한 순일차생산량 변화의 영향을 더 크게 받았기 때문일 것이다. 모의 후기에 RCP 시나리오에서 토양탄소 저장량이 감소하는 경향이 나타났는데, 이것은 기온 상승에 의해 토양 호흡량이 지수함수적으로 증가하면서 호흡으로 인한 토양탄소 유출량이 상대적으로 많아지기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 현재의 기후변화 경향이 지속된다면 산림토양탄소의 손실량은 더욱 커질 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.402-402
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• 2011

식생의 성장은 수문순환과 밀접히 연관되어 있으며 특히 강수량은 식생의 연간변동성의 주된 요인이다. 하지만 국내의 경우 이러한 식생과 강수량과의 관계를 알아보기 위한 정량적인 접근은 시도되지 않은 실정이다. 순일차생산량(NPP)은 광합성으로부터 생성된 유기물질에서 성장에 필요한 호흡량을 뺀 것이며, 이는 식생량을 산정할 때 주로 이용된다. 본 연구에서는 우리나라 전역의 50 지역의 5년간의 NPP와 연강수량이 분석에 사용되었다. 비록 자료기간이 관계를 정립하기에는 다소 부족하며 NPP자료 자체의 불확실성이 내포되어 있지만 각 지점별 NPP와 강수량과의 상관성이 매우 높은 지역들이 있는 것으로( ��0.6) 나타났다. 하지만 모든 지역의 자료를 동시에 고려하였을 경우에는 결정계수가 크게 감소하였다($R^2$=0.310). 추가적으로 강우이용효율과 연강수량의 관계를 분석하였으나 결정계수가 0.022로 기존의 문헌과는 달리 이들 사이에 뚜렷한 관계가 나타나지는 않았다. 본 연구를 통하여 확인된 사실은 우리나라의 식생과 강수량 관계에서는 우리나라 전역을 전반적으로 설명할 수 있는 일반적인 선형 관계를 찾기는 힘들다는 것이며, 다만 지역별로 살펴볼 경우 식생-강수량 관계가 비교적 잘 맞는 지역들이 다수 존재한다는 것이다. 따라서 우리나라를 대상으로 한 생태적요소가 고려된 수문모형을 개발할 경우 지역적 특성들이 모형 구조에 반영되어야 할 것이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제23권1호
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• pp.49-62
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• 2018

순일차생산량과 종속 영양 생물의 호흡량의 차이로 정의되는 순군집생산량(net community production; NCP)은 해양 생물펌프의 척도로 활용되고 있다. 이 논문에서 소개하는 $O_2/Ar$ 관측에 기반한 NCP 추정법($O_2/Ar-NCP$)은 연구선의 이동 중에도 1분 미만의 고빈도로 $O_2/Ar$를 연속적으로 측정할 수 있어, 신생산량 혹은 방출생산량 등 전통적인 생물펌프 척도가 갖는 시간 혹은 공간 해상도의 제한을 혁신적으로 개선한 것이다. 논문에서는 $O_2/Ar-NCP$ 방법의 이론적 배경과 실험 장치의 구성에 대해 설명하였다. 또한 기존 생물펌프 척도와 $O_2/Ar-NCP$의 비교, 대양의 해역별 NCP 분포, 현장 관측 결과와 기계학습을 결합한 전 대양 NCP의 추정, 식물 플랑크톤 군집 구조와 NCP 연관성 등에 관한 주요 연구 사례들을 소개하였다.

• 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.

• 한국습지학회지
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• 제11권3호
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• pp.61-70
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• 2009

우포늪의 제방 보강공사로 식생이 교란된 대대제에서 2005년 10월부터 2006년 10월까지 구조물을 설치한 지역과 설치하지 않은 지역의 식물상과 식생 구조의 계절적 변화 및 1차생산량을 조사, 비교하였다. 조사지역에 분포하는 관속식물은 78 종류로 구조물 지역과 비구조물 지역에서 각각 72 종류 및 75 종류가 각각 확인되었다. 관속식물을 생활형별로 구분하면 수생식물 3 종류, 습생식물 33 종류, 중생식물 42 종류 등이었으며, 귀화식물은 20종으로 전체의 25.6%로서 구조물 지역 17 종류(23.6%) 및 비구조물 지역 18 종류(24.0%)로 두 지역사이에 큰 차이가 없었다. 구조물 지역은 쇠뜨기가, 비구조물 지역은 토끼풀이 각각 우점하는데, 두 지역 모두 개망초, 환삼덩굴, 자운영, 돼지풀 등 귀화식물의 중요치가 비교적 높았다. 종다양성지수는 1.010~1.450으로 구조물 지역 및 비구조물 지역 모두 10월에 높고 3월에 가장 낮았으며, 조사기간 중 비구조물 지역이 구조물 지역에 비해 높은 값을 나타내었다. 두 지역간의 군집유사도는 0.359~0.456으로서 3월에 가장 낮고 식물의 최대 번성기인 8월에 가장 높았다. 구조물 지역에서 관속식물의 단위면적당 순1차생산량은 $417.1\;g/m^2$로서 갈대 179.5, 달맞이꽃 84.0, 물억새 $66.1\;g/m^2$ 등의 순이었으며, 비구조물 지역의 순1차생산량은 $392.7\;g/m^2$로서 망초 102.5, 물억새 87.4, 갈대 $81.6\;g/m^2$ 등의 순이었다.