• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.19-19
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• 2019

토양수분은 지표수가 증발, 유출, 침투되는 과정에 중요한 역할을 하는 수문 인자로, 수문학적인 관점에서 물 순환을 이해하는 데 필수적인 요소이다. 그럼에도 불구하고 토양 내 수분을 측정하는 데 어려움이 많아 국내에서는 토양수분의 지속적인 관측을 위한 관측소 운영이 원활하게 이루어지지 않고 있으며, 주로 유전율식 계측 방식을 통해 지점 기반의 토양수분 자료를 생산하는데 그치고 있다. 최근 발사된 토양수분 위성인 SMAP (Soil Moisture Active Passive)을 비롯한 위성기반의 토양수분 자료와 융합하여 사용하기 위해서는 지점에서의 토양수분 네트워크가 우선적으로 구축되어야 하나, 관측소의 수도 부족할 뿐 아니라, 지형이 복잡하고 산지가 많은 한반도에서는 점 단위의 토양수분 자료의 공간적 대표성이 부족하여 활용에 어려움이 많다. 따라서 본 연구에서는 운영중인 지점 기반의 토양수분 관측소의 FDR (Frequency Domain Reflectometry), TDR (Time Domain Reflectometry) 센서를 함께 활용하여 산악지형에서의 Cosmic-ray 기반 토양수분자료를 생산하고자 한다. 산악지형에서의 Cosmic-ray 센서는 토양 유기물과 식생 차단 등에 의한 영향이 많으므로 평지에서 토양수분을 산정하기 위한 교정 함수들의 비교 및 평가를 실시하였다. 일반적으로 평지에서 활용되는 교정 함수들은 강우에 따른 토양수분의 거동을 잘 나타내고 있는 것으로 확인되었으나, 갑작스러운 강우로 인한 식생 차단과 토양 유기물의 영향이 커지는 경우 토양수분의 급격한 변동성을 표현하기에는 한계가 있는 것으로 나타났다. 이러한 연구를 기반으로 산악지형에서 Cosmic-ray 센서에 영향을 미치는 인자들을 분석할 수 있으며, 추후 산악지형에서 지역 규모의 토양수분을 관측할 수 있는 관측소를 구축하는데 활용될 것으로 기대된다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.35 no.5_1
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• pp.665-679
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• 2019

Mesoscale soil moisture measurement from the promising Cosmic-Ray Neutron Probe (CRNP) is expected to bridge the gap between large scale microwave remote sensing and point-based in-situ soil moisture observations. Traditional calibration based on $N_0$ method is used to convert neutron intensity measured at the CRNP to field scale soil moisture. However, the static calibration parameter $N_0$ used in traditional technique is insufficient to quantify long term soil moisture variation and easily influenced by different time-variant factors, contributing to the high uncertainties in CRNP soil moisture product. Consequently, in this study, we proposed a modified traditional calibration method, so-called Dynamic-$N_0$ method, which take into account the temporal variation of $N_0$ to improve the CRNP based soil moisture estimation. In particular, a nonlinear regression method has been developed to directly estimate the time series of $N_0$ data from the corrected neutron intensity. The $N_0$ time series were then reapplied to generate the soil moisture. We evaluated the performance of Dynamic-$N_0$ method for soil moisture estimation compared with the traditional one by using a weighted in-situ soil moisture product. The results indicated that Dynamic-$N_0$ method outperformed the traditional calibration technique, where correlation coefficient increased from 0.70 to 0.72 and RMSE and bias reduced from 0.036 to 0.026 and -0.006 to $-0.001m^3m^{-3}$. Superior performance of the Dynamic-$N_0$ calibration method revealed that the temporal variability of $N_0$ was caused by hydrogen pools surrounding the CRNP. Although several uncertainty sources contributed to the variation of $N_0$ were not fully identified, this proposed calibration method gave a new insight to improve field scale soil moisture estimation from the CRNP.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.39 no.2
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• pp.233-246
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• 2023

In terms of understanding the water cycle and efficient water resource management, the importance of soil moisture has been highlighted. However, in Korea, the lack of qualified in-situ soil moisture data results in very limited utility. Even if satellite-based data are applied, the absence of ground reference data makes objective evaluation and correction difficult. The cosmic-ray neutron probe (CRNP) can play a key role in producing data for satellite data calibration. The installation of CRNP is non-invasive, minimizing damage to the soil and vegetation environment, and has the advantage of having a spatial representative for the intermediate scale. These characteristics are advantageous to establish an observation network in Korea which has lots of mountainous areas with dense vegetation. Therefore, this study was conducted to evaluate the applicability of the CRNP soil moisture observatory in Korea as part of the establishment of a Korean cOsmic-ray Soil Moisture Observing System (KOSMOS). The CRNP observation station was installed with the Gunup-ri observation station, considering the ease of securing power and installation sites and the efficient use of other hydro-meteorological factors. In order to evaluate the CRNP soil moisture data, 12 additional in-situ soil moisture sensors were installed, and spatial representativeness was evaluated through a temporal stability analysis. The neutrons generated by CRNP were found to be about 1,087 counts per hour on average, which was lower than that of the Solmacheon observation station, indicating that the Hongcheon observation station has a more humid environment. Soil moisture was estimated through neutron correction and early-stage calibration of the observed neutron data. The CRNP soil moisture data showed a high correlation with r=0.82 and high accuracy with root mean square error=0.02 m³/m³ in validation with in-situ data, even in a short calibration period. It is expected that higher quality soil moisture data production with greater accuracy will be possible after recalibration with the accumulation of annual data reflecting seasonal patterns. These results, together with previous studies that verified the excellence of CRNP soil moisture data, suggest that high-quality soil moisture data can be produced when constructing KOSMOS.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.407-407
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• 2021

토양수분량은 그 양은 작지만 다양한 수문현상에 관여하는 주요한 수문인자 중 하나이다. 특히, 강우, 유출, 홍수 및 가뭄 등과 직접적인 연관이 있어 국내에서도 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 일찍이 해외에서는 토양수분량 위성자료나 관측기기의 검증 및 교정을 위해 다수의 지상 관측소를 운영해왔으며, ISMN(International Soil Moisture Network)과 같은 기관을 통해 자료의 취합 및 품질관리, 배포 등도 활발하게 이루어지고 있다. 최근 국내에서도 최신 관측기기의 도입이나 수자원위성의 개발 등 토양수분량에 관한 연구가 점차 활발하게 이루어지고 있으며, 위성자료와 관측기기의 검증 및 교정을 위한 지상관측소도 점차 확대되고 있는 추세이다. 하지만, 국내 지상관측소는 현재 다양한 기관과 단체에 의해 운영되고 있으며, 품질관리 기준이 통일되어 있지 않아 자료의 접근 및 활용 측면에서 개선이 필요한 실정이다. 이에 한국수자원조사기술원은 국내 환경에 맞는 품질관리 기준을 제시하고, 자료의 접근성 및 활용성 개선의 토대를 마련하고자 품질관리 시스템을 개발하고 있다. 본 연구는 정량화된 품질관리 기준을 바탕으로 spike를 판별하는 알고리즘에 대한 성능평가를 다루고 있으며, 청미천 토양수분량 관측소 2020년 자료에 임의의 튀는 값(spike)을 추가하고, 해당 이상치의 검출여부를 확인하는 방식으로 진행되었다. 각각의 지점자료에서 강우사상 중 하강부, 무강우기간 중 하강부를 1개씩 선정하고, 해당 구간에 positive spike를 추가한 case와 negative spike를 추가한 case를 생성해 강우조건 및 spike 유형에 따른 검출성능 차이를 평가했다. 평가 결과, 강우기간 검출률 84.3%, 무강우기간 검출률 96.3%로 강우조건에 따른 성능차이가 명확하게 나타났으며, positive spike는 91.7%, negative spike는 88.9%로 spike 유형에 따른 검출성능차이는 미미했다. 강우조건과 spike 유형을 동시에 고려했을 때는 무강우기간의 positive spike가 98.2%로 가장 높은 검출률을 보인 반면에 강우기간의 negative spike는 83.3%로 가장 낮은 검출률을 보였다. 알고리즘이 검사시간대를 중심으로 24시간 동안의 토양수분량 변화를 감지하기 때문에 강우기간에 검출성능이 저하되는 것으로 판단되며, 이를 개선하기 위해선 강우사상에 따른 유동적인 window size 조절 알고리즘의 추가가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.213-213
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• 2016

수문조사기기의 검정은 수문조사에 활용할 기기를 일관되고 표준화된 기준으로 검사하여 수문조사에 적합한 기기인지 확인하는 것이다. 이러한 검정은 국가수문자료의 신뢰도를 높이고 유지하는 기본적이고 중요한 업무이다. 검정대상기기는 강수량측정기기, 유속측정기기, 수위측정기기, 부유사측정기기, 토양수분측정기기, 증발산량측정기기로 총 6가지이며, 2009년부터 국토교통부 위탁사업으로 한국건설기술연구원(유량조사사업단)에서 수행하고 있다. 특히 유량조사사업단에서는 유속측정기기를 제외한 나머지 5개 수문조사기기에 대해 검정을 수행하고 있다. 연도별로 2009년부터 2015년까지 98대, 334대, 572대, 539대, 359대, 682대, 690대로 총 3,274대를 검정하였고, 관측기종별로 강수량 1,579대, 수위 1,589대 부유사 23대, 토양수분 33대, 증발산량 50대이다. 신청기관별로는 국토교통부(홍수통제소) 1,847대, 환경부(국립환경과학원) 4대, 한국건설기술연구원(유량조사사업단 포함) 81대, K-water 338대, 한국수력원자력(주) 91대, 일반업체 913대에 대한 검정을 실시하였다. 검정을 실시한 강수량측정기기 1,579대 중 보정없이 합격된 기기는 1,495대, 허용오차기준에 미달되어 보정 실시 후 합격한 기기는 76대이며, 불합격 처리된 기기는 8대이다. 수위측정기기는 합격이 1,586대, 기준에 미달되어 불합격된 기기가 2대로 나타났다. 강수량측정기기의 각 연도대비 통계분석 결과 보정률은 2009년 97대 중 8대(8.2%), 2010년 194대 중 3대(1.5%), 2011년 180대 중 24대(13.3%), 2012년 175대 중 17대(9.7%), 2013년 165대 중 15대(9.1%), 2014년 547대 중 8대(1.5%), 2015년 221대 중 9대(4.1%)로 다소 낮은 수치로 나타났다. 이처럼 보정률이 낮게 나타난 이유는 관할기관의 검정을 위한 유지관리 및 사업자의 사전검사 등을 통해 감소한 것으로 판단되며, 이와 같은 결과는 수문자료의 품질 및 신뢰도 향상으로 이어졌다. 그러나 여전히 선진국에 비해 수문조사기기 검정의 중요성에 대한 인프라 구축이 미흡한 실정이다. 수문조사기기 검정의 선진국이라 할 수 있는 미국의 경우 USGS에서 HIF(Hydrogical Istrumentation Facility)라는 별도 조직을 운영하여 관측기기의 렌탈, 수리, 교정 및 검정, 개발, 교육 등 이러한 작업을 일괄 수행하고 있고 조직 내 자체 시설로 수중펌프 시험소, 자연과 유사한 환경에서 테스트 하는 장소, 대형온도챔버 등을 갖추고 있으며, 이러한 시설을 이용하여 기기의 교정 및 검정, 연구 등을 현장과 비슷한 환경에서 다양한 실험을 통해 검정방법을 비교, 분석하는 것을 볼 수 있다. 현재 우리나라의 수문조사기기는 다양한 방법으로 현장에 설치되어 검정방법의 다양성이 요구된다. 향후 우리나라도 HIF와 같이 다양하고 선진화된 시설과 기술을 개선하고 다각적인 시험 과정을 통해 수준 높은 검정방법체계를 갖추려는 노력이 필요하다.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.33 no.6
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• pp.405-415
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• 2000

To determine application rate of elemental sulfur to adjust pH of alkaline soil, buffer curve method was investigated. The elemental sulfur required to control pH 8.3 to pH 6.3 by buffer curve calculation was treated in two soils of silty loam and sandy loam, and the sulfur-mixed soils were moistened with 50% of water holding capacity during incubation of 6 weeks at $30^{\circ}C$. Soil pH was lowered with incubation and reached to target point after 4 weeks of incubation, and elemental sulfur was oxidised entirely to sulfate. This means that buffer curve has the accuracy to determine sulfur application rate in alkaline soil. However it is estimated that application rate of sulfur should be carefully determined in the field scale. Excess application of elemental sulfur resulted in extremely low soil pH and caused the hinderance of lettuce growth by nutritional imbalance and ion toxicity. To simplify the determination procedure of sulfur requirement, buffer curve method by addition of 0.1N-HCl solution as unit of mL was developed, it was compared with theroutine methods which diluted $H_2SO_4$ solution and $Ca(OH)_2$ are added as cmolc per kg soil to adjust each pH step. Buffer capacities, cmolc kg $soil^{-1}$ $pH^{-1}$, calculated from two buffer curves were not significantly different. The result indicates that buffer curve method by 0.1N-HCl can be used to adjust high pH of alkaline soil.

• Asian Journal of Turfgrass Science
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• v.16 no.1
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• pp.11-18
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• 2002

This research was designed to know optimize soil sampling time, soil sampling depth and fertilizers according to season and soil condition in the golf course. One of the results was revealed that sampling point and depth have to be consistent for much fluctuation by sampling. Especially, Soil pH is decreased by soil depth remarkably. Top soil (0-5 cm depth) pH is higher than the sub soils (5-10 cm, 10-15 cm depth). It was confirmed that soil pH would increase when the state of soil is appropriate to H$^{+}$ ion concentration. Therefore, Soil pH modification is always not determined by lime content rather than soil conditions, i.e., Organic matter content, moisture content, and soil air content. More effective fertilizing time according to soil pH correction is the middle of october, and it's quantity is 100 g/$m^2$ silicate and 200 g/$m^2$ lime (Pel-Lime Mini) in this experiment. Recommended soil sampling method for acidity measurement is dividing by soil depth into each 5 cm respectively, rather than mixing 15 cm total soil.

• Applied Biological Chemistry
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• v.20 no.1
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• pp.88-94
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• 1977

A laboratory study was made of liming on the extractability of phosphate added to the uncultivated acid soils differing in clay content. The experiments were conducted with different rates of calcium carbonate and triple superphosphate at field capacity and 50% field capacity. The concentration of extractable phosphate was greatly reduced by simultaneous addition of calcium carbonate in the loam soil. When samples of the loam soil were preincubated for ranging from 0 to 50 days in the presence of calcium carbonate prior to phosphate application, the extractable phosphate concentration increased with preincubation time, and more phosphate was extracted from the soil maintained at 50% field capacity during the incubation. However, the extractable phosphate concentration in the sandyloam soil did not change with preincubation time and was not affected by moisture status. It may be concluded that the extractability of added phosphate was influenced by not only liming time but physical properties of soil.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.2
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• pp.171-182
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• 2014

The objective of this study is to evaluate the utilization of bivariate joint drought index in South Korea. In order to develop the bivariate joint drought index, in this study, Clayton copula was used to estimate the joint distribution function and the calibration method was employed for parameter estimation. Precipitation and soil moisture data were selected as input data of bivariate joint drought index for period of 1977~2012. The time series analysis, ROC (Receiver Operating Characteristic) analysis, spatial analysis were used to evaluate the bivariate joint drought index with SPI (Standardized Precipitation Index) and SSI (Standardized Soil moisture Index). As a result, SPI performed better for drought onset and SSI for drought demise. On the other hand the bivariate joint drought index captured both drought onset and demise very well. The ROC score of bivariate joint drought index was higher than that of SPI and SSI, and it also reflected the local drought situations. The bivariate joint drought index overcomes the limitations of existing drought indices and is useful for drought analysis.