• 생물환경조절학회지
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• 제5권2호
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• pp.215-235
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• 1996

본 연구에서 수행한 Model 시뮬레이션에 의한 열환경 분석 기법은 지역별로 다양한 기상여건 하에서 대상온실의 난방 및 냉방부하를 보다 합리적으로 예측할 수 있을 뿐만 아니라 냉방이나 난방용 시스템의 결정을 비롯한 난방대책을 수립하고, 에너지 이용 전략의 수립이나 계절적인 작부계획 수립, 온실산업용 적지선정 등에 유익하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 온실의 적극적인 환경조절 유형을 난방과 냉방의 두 가지로 대별하고, 난방 소요열량 산정을 비롯하여 야간의 보온 커튼효과, Heating Degree-Hour 산정 등 난방과 관련된 시뮬레이션은 동적 모형을 이용하여 시간별, 일별 및 월별로 검토하였으며, 환기를 비롯한 차광, 증발냉각시스템의 효과 분석은 정적모형을 이용하여 검토하였다. 특히 하절기 지하수와 같은 저온수를 직접 이용하거나 Heat Pump를 통하여 확보될 수 있는 저온수를 이용하여 온실의 피복면에 살수함으로서 확보할 수 있는 온실냉방효과를 검토하는 데는 1.2m$\times$2.4m 크기의 모형온실을 제작하여 기초실험을 수행함으로서 동절기의 수막시스템의 보온효과와 마찬가지로 하절기 냉방 효과를 거둘 수 있다는 가능성을 확인하였다. 본 연구에 활용된 온실의 수치 환경모형 중 난방관련 시뮬레이션용 동적 수치모형은 소기의 목적을 달성하는데 충분히 응용될 수 있는 이론모형이다. 이 이론모형이 범용성이 높은 것은 온실 내ㆍ외의 미기상 변화, 특히 난방이나 냉방이 본격적으로 요구되는 기간동안에 온도, 습도, 일사, 풍속 등의 미기상 인자들을 면밀하게 관찰하여 실측된 자료를 바탕으로 개발되었고, 다양한 자료에 의해 충분히 검정되었기 때문이다. 본 연구에서는 경남 진주지역의 어느 특정 기간(1987년)의 시간별 기상자료를 중심으로 온실의 열적 환경변화에 대한 수치모형 시뮬레이션을 실시하였으며, 아직 수치모형에 의한 시뮬레이션이 불가능한 일부 냉방효과를 검토하는 데는 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주간과 야간의 설정온도를 달리하고 다단계 변온조절방식으로 시뮬레이션을 행한 결과 난방 소요열량은 난방 설정온도에 따라 현저한 차이를 보였다. 특히 주간 설정온도에 비하여 야간 설정온도가 난방 소요열량에 예민하게 영향을 미치므로 야간의 설정온도 결정에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 2. 기존의 Heating Degree-Hour 자료는 평균 외기온을 중심으로 임의의 설정온도에 대하여 산정된 값이므로 난방 소요열량에 대한 상대적인 비교수단은 되나 고려되는 기상인자의 제한과 설정온도의 임의성 때문에 실용성이 부족하다. 따라서 본 연구에서 제시된 것처럼 온실 주변의 제반 미기상 인자나 경계조건이 반영됨은 물론 작물의 생육상태 및 구체적인 설정온도까지도 고려하는 동적 수치모형으로 시시각각으로 예측된 실내기온을 중심으로 재배기간 동안의 난방열량을 적산함이 합리적이라 판단된다. 기존의 MDH 자료로 난방 설계를 할 경우에는 지나치게 과잉설계 될 가능성이 있다. 3. 산정된 난방 소요열량은 물론 커튼의 보온성능도 월별 기상여건에 따라 현저한 차이를 보이며, 시뮬레이션에 이용된 커튼의 경우 높은 보온효과를 보임으로서 년 평균 50% 이상의 난방 에너지를 절감할 수 있으며, 동절기 3-4개월의 집중 난방기에 에너지가 크게 절감됨을 발견할 수 있다. 4. 고온기 환기성능은 온실의 구조, 기상조건, 작물의 생육상태 등에 따라 다소의 차이가 있으나 환기율에 의해 크게 좌우되며, 시뮬레이션에 이용된 두 가지 농가보급형 온실 모두 환기율의 증가에 따른 실내기온의 강하 효과가 환기율이 1회/min 정도를 넘어서면서 급격히 둔화되는 현상을 보인다. 이는 기존에 권장되고 있는 적정 환기율인 1회/min 전후의 환기 시스템을 갖추는 것이 합리적임을 확인해 준다. 5. 작물이 성숙된 유리온실에서 외기의 상대습도가 50%인 쾌청한 주간동안 연속적으로 1회/min로 환기를 시킬 경우 실내기온 36.5$^{\circ}C$의 대조구에 비한 온도강하는 50% 차광만 했을 시 2.6$^{\circ}C$이고 효율 80%의 Pad ＆ Fan 시스템만 작동시 6.1$^{\circ}C$ 정도이며, 차광과 냉각시스템을 동시에 작동시는 약 8.6$^{\circ}C$로서 외기온보다 3.3$^{\circ}C$가 낮은 28$^{\circ}C$까지 실내온도를 낮출 수 있으나, 동일 조건하에서 외기의 상대습도가 80%로 높은 경우에는 Pad ＆ Fan시스템에 의한 온도강하가 2.4$^{\circ}C$에 불과하여 50% 차광하에서도 외기온 이하로 실내온도를 낮출 수 없음을 알 수 있다. 6. 하절기 3개월(6/1-8/31)동안 Pad ＆ Fan 시스템의 냉방효과($\Delta$T)는 설정된 작동 온도에 따라 다소 차이를 보일 것으로 예상되나 본 시뮬레이션에서 설정한 시스템의 작동 온도 27$^{\circ}C$에서 상대습도와의 상관관계는 대략 다음과 같았다: $\Delta$T= -0.077RH＋7.7 7. 전형적인 하절기 주간기상 하에서 경시적 냉방효과를 분석한 결과 환기만으로는 실내기온을 외기온 보다 5$^{\circ}C$ 높게 유지하는 정도가 고작이고, 차광이나 증발식 냉방시스템 만으로는 작물이 성숙한 단계에서조차도 외기온 이하로 떨어뜨리기가 어려우나 차광과 아울러 증발식 냉방을 병행할 경우에는 작물상태에 따라 다소 차이는 있지만 실내기온을 외기온보다 2.0-2.3$^{\circ}C$ 낮게 유지할 수 있음을 발견할 수 있다. 8. 일사가 차단된 27.5-28.5$^{\circ}C$의 외기온하에서 6.5-8.5$^{\circ}C$의 냉수를 온실 바닥면적 1$m^2$당 1.3 liter/min의 유량으로 온실표면에 살수했을 때 실내기온을 외기온보다 1$0^{\circ}C$ 낮은 16.5-18.$0^{\circ}C$ 정도로 낮출 수 있었다. 앞으로 살수 수온(T$_{w}$ )이나 외기온(T$_{o}$ ) 뿐만아니라 살수율(Q)에 따라 온실기온 (T$_{g}$ )에 미치는 상관 관계 T$_{g}$ = f(T$_{w}$ , Q, T$_{o}$ )를 구명하여 지하수 자체 또는 Heat Pump를 이용한 지하수온 이하의 냉수로 온실냉방의 가능성을 구명하는 것이 앞으로의 과제이다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제52권2호
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• pp.133-140
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• 2013

흰등멸구, Sogatella furcifera (Horvath), 의 온도에 따른 알 및 약충 발육 기간을 $12.5{\sim}5{\pm}1^{\circ}C$범위에서 $2.5^{\circ}C$ 간격으로 10개 항온, 14:10(L:D) h 광, 상대습도 20~30% 조건에서 조사하였다. 알은 $12.5^{\circ}C$를 제외한 모든 온도 조건에서 1령으로 성공적으로 발육하였으며, $1.5^{\circ}C$에서 22.5일로 가장 길었고, $32.5^{\circ}C$에서 5.5일로 가장 짧았다. 약충은 $15{\sim}32.5^{\circ}C$ 온도범위에서 성충까지 발육 가능하였으며, 약충 전체 발육기간은 $15^{\circ}C$에서 51.9일로 가장 길었으며 온도가 증가함에 따라 짧아져 $32.5^{\circ}C$에서 9.0일로 가장 짧았다. 온도와 발육률과의 관계를 설명하기 위해 선형 및 7개의 비선형(Analytis, Briere 1, 2, Lactin 2, Logan 6, Performance, Modified Sharpe and DeMichele) 모델을 사용하여 분석하였다. 선형 모델을 이용하여 추정한 알과 약충 전기간 발육을 위한 발육영점온도는 각각 $10.2^{\circ}C$와 $12.3^{\circ}C$였으며 발육에 필요한 유효적산온도는 각각 122.0, 156.3 DD였다. 7가지 비선형 모델 중 Briere 1 모델이 모든 발육단계에서 온도와 발육률과의 관계를 가장 잘 설명하였다($r^2$= 0.88~0.99). 알 및 유충의 발육단계별 발육완료 분포는 사용된 3가지 비선형(2-parameter, 3-parameter Weibull, Logistic) 모델 모두 2령과 5령을 제외한 발육단계에서는 비교적 높은 $r^2$(0.91~0.96) 값을 보여 양호한 모형 적합성을 보였다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제55권1호
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• pp.35-43
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• 2016

채집 시기에 따른 미국선녀벌레(Metcalfa pruinosa) 월동난 발육을 다양한 항온조건에서 조사하였다. 2012년의 경우 4월 13일 이전에 채집된 월동난은 부화에 실패하였으나, 2013년 4월 11일 채집한 개체들이 일부 온도 조건에서 성공적으로 부화하였다. 온도에 따른 월동난의 발육 조사 결과 $12.5^{\circ}C$와 $35^{\circ}C$를 제외한 모든 온도 조건에서 발육이 가능하였다. 2013년 4월 26일 채집하여 가온한 결과 $15^{\circ}C$에서 49.6일로 발육기간이 가장 길었고 $30^{\circ}C$에서 13.3일로 가장 짧았다. 온도가 증가함에 따라 발육기간이 짧아지는 경향을 보였으나 $32.5^{\circ}C$에서는 $30^{\circ}C$에서 보다 발육기간이 길어 고온에서 발육이 지연되는 현상을 보였다. 온도와 발육율과의 관계를 설명한 선형 모형을 이용하여 추정된 미국선녀벌레의 발육영점온도는 $10.1^{\circ}C$, 유효적산온도는 252.5DD였다. 온도 의존적인 발육율을 설명하기 위하여 사용된 선형 및 비선형 5개 모델 중 Lactin 2 모델이 가장 높은 해석력을 보여주었다. 월동난 개체군의 발육 완료를 설명하기 위해 사용된 Two-parameter Weibull 함수는 발육기간을 기반으로 하였을 경우 결정계수 0.92로 높은 결정력을 보였다. 개발된 발육율, 발육완료 모델들을 이용하여 추정된 50% 누적 우화일과 실측된 우화일의 차이를 보면 Poikilotherm rate 모델을 이용하여 추정한 결과가 세 지역 편차일의 평균이 1.7일로 상대적으로 다른 모델들 보다 가장 정확하게 50% 누적 부화일을 예측할 수 있었다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제53권4호
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• pp.449-456
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• 2014

양배추가루진딧물[Brevicoryne brassicae (Linnaeus)]의 생명표를 작성하고자 다채(Brassica campestris var. narinosa)를 기주로 7개 온도(15, 18, 21, 24, 27, 30, $33{\pm}1^{\circ}C$, $65{\pm}5%$ RH, 16L : 8D)에서 온도발육 실험을 수행하였다. $24^{\circ}C$에서 온도별 사망률은 어린약충기간($1^{st}{\sim}2^{nd}$)에서 18%였고, 노숙약충기간($3^{rd}{\sim}4^{th}$)에서는 0%였다. $18^{\circ}C$에서 어린약충의 발육기간은 8.4일이었고, 온도가 증가 할수록 발육기간은 짧아졌으며 노숙약충은 6.7일이었다. 선형회귀분석을 이용한 전체약충의 발육영점온도는 $7.8^{\circ}C$였고, 유효적산온도는 120.1일도였다. 성충의 수명과 산자수는 모든 약충이 사망한 $15^{\circ}C$와 $33^{\circ}C$를 제외하고 5개 온도에서 조사하였다. 성충수명은 $21^{\circ}C$에서 14.9일이었고, $24^{\circ}C$에서 58.5개의 산자를 생산하였다. 생명표에서 순증가율($R_o$)은 $24^{\circ}C$에서 47.5였으며, 내적자연증가율($r_m$)과 기간증가율(${\lambda}$)은 $27^{\circ}C$에서 각각 0.36, 1.43이었다. 배수기간($D_t$)은 $27^{\circ}C$에서 1.95d이었고, 평균세대기간(T)은 $30^{\circ}C$에서 7.43d이었다.

• 한국환경생태학회지
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• 제36권3호
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• pp.303-317
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• 2022

온실가스 배출 증가에 의한 기후변화는 화분매개곤충과 식물과의 생태적 상호작용인 수분생태계와 농업생태계를 포함한 자연생태계를 변화시킬 수 있다. 특히 수분생태계에서 중요한 야생벌(wild bee)은 기후변화에 의해 감소되고 있어서 결국 농업경제, 현화식물의 생태활동, 나아가 전체 생물종 다양성에 악 영향을 끼치고 있음이 보고되고 있다. 따라서 지구온난화에 의해 한반도(남한)에서도 매년 기온이 상승하고 있고, 그에 따른 기후변화 발생으로 한반도 내 야생벌의 생태활동에 영향을 주고 있음을 예상할 수 있다. 본 연구에서는 한반도(남한)에서 출현하는 야생벌(꿀벌상과, 말벌상과, 청벌상과)의 분포와 기후요인과의 관계를 검정하기 위하여, 2017년(37 조사지점)에서 2018년 (14 조사지점)까지 총 51개 조사지점을 대상으로 말레이즈 트랩을 이용하여 야생벌류의 출현현황을 파악하였다. 형태 및 문헌을 통해 동정한 야생벌류와 산림기후대에 따른 분포는 평균기온, 적산온도와 상관성이 있음을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 공통사회 경제경로(Shared Socioeconomic Pathways, SSP) 시나리오의 2-4.5와 5-8.5버전으로 BIOMOD 종분포 모형에 따라 남한 전역에서 출현한 야생벌과 기후대별로 특이적으로 출현한 종의 서식지 분포 변화를 예측하여 현재의 종 서식지 분포에서, 2050년과 2100년에 북쪽으로 서식지가 이동함을 확인하였다. 이를 통해 향후 지구온난화가 지속될 경우 국내 야생벌의 분포 변화가 일어 날 수 있고, 그로 인한 한반도의 생태계 변화가 야기될 수 있음을 예측할 수 있었다. 본 연구결과는 기후변화에 따른 수분생태계 및 그와 관련된 영향에 대한 연구와 야생벌 관리를 위한 정책수립을 위해 참조할 수 있는 연구자료가 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.