• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.360-360
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• 2022

토양수분과 유출 간 관계를 정량화하는 것은 수문 기작 및 유출 발생 과정의 이해를 위한 중요한 정보를 제공한다. 특히, 유출과정의 특성화는 수문 사상에 따른 불포화대 내 토양수 및 토사 손실 제어와 산사태 및 비점오염원 발생 예측을 위해 필수적이다. 유출과정과 관련된 비선형성과 복잡성을 확인하기 위해 토양수분과 유출 사이의 이력 거동이 조사되었다. 특히, 수문 과정 내 이력 현상 구체화를 위해 정성적인 시각적 분류 및 정량적 평가를 위한 이력 지수들이 개발되었다. 정성적인 시각적 분류는 시간에 따라 시계 및 반시계방향으로 다중 루프 형상을 나누는 방식으로 진행되었고, 정량적 평가의 경우 이력 고리(Hysteretic loop) 내 상승 고리(Rising limb)와 하강 고리(Falling limb)의 차이를 기준으로 한 지수로 이력 현상을 특성화하였다. 이전에 제안된 방법론들은 연구자의 판단이 들어가기 때문에 보편적이지 않고 이력 현상을 개발된 지수에 맞춤에 따라 자료 손실이 나타나는 한계가 존재한다. 자료의 손실 없이 불포화대 내 발생 가능한 대표 이력 현상을 자동으로 추출하기 위해 적합한 비지도 학습기반 기계학습 방법론의 제안이 필요하다. 우리 연구에서는 국내 산지 사면에서 강우 사상 동안 다중 깊이(10, 30, 60cm)로 56개의 토양수분 측정지점에서 확보된 토양수분 시계열 자료와 산지 사면 내 위어를 통해 확보된 유출 시계열 자료를 사용하였다. 먼저, 기존에 분류 방법을 기반으로 계절 및 공간특성에 따라 지배적으로 발생하는 토양수분-유출 간 이력 현상을 특성화하였다. 다음으로, 토양수분-유출 간 이력 패턴을 자료 손실 없이 형상화하여 자동으로 데이터베이스화하는 알고리즘을 개발하였다. 마지막으로, 비지도 학습방법을 이용하여 데이터베이스화된 실제 발현 이력 현상 내 확률분포를 최대한 가깝게 추정하는 은닉층을 반복적인 재구성 학습을 통해 구현함으로써 대표 이력 현상 패턴을 추출하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권6호
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• pp.387-395
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• 2017

기후변화에 따른 해수면 상승으로 인하여 해안지역의 지하수계에 해수침투가 가중된다. 지하수의 염분농도가 증가하면 지하수면 상부의 불포화 토양에서도 염분 농도가 증가할 수 있으며, 이는 농경지에서 작물피해를 일으킬 수 있다. 해수면이 상승함에 따라 내륙의 지하수위도 함께 상승한다. 이는 불포화 토양층의 두께를 감소시켜 해안 저지대의 경작에 피해를 끼칠 수 있다. 본 연구에서 지하수 해수침투는 3차원 모델, 토양 염류화 평가는 연직 1차원 모델을 합성 적용하여 해안 농경지에 대한 해수면 상승 피해를 평가하는 방법을 개발하였다. 3차원 해수침투 모델에서 지하수면의 수위와 농도분포를 계산하고 최상부 절점 중에서 염분 농도가 기준 값 이상인 절점에서 지하수면과 지표면 사이의 토양층에서 연직 1차원 모델링으로 토양층의 염분 농도와 불포화대 두께를 계산하였다. 농경지의 토양 염류화는 작물의 뿌리 심도에서 보통 작물의 생육한계 염분농도를 기준으로 판단하였다. 개발된 모델링 방법을 가상의 간척농경지에 적용하였다. 해수면 상승자료로 IPCC의 RCP 4.5와 8.5 시나리오를 사용하였다. 평가 결과는 2050년과 2100년에 대하여 제시하였다. 연구결과 대상지역에서 기후변화 시나리오 RCP 8.5에서 2100년에는 지하수 염류화 피해 면적은 간척지 육지면적 대비 7.8%, 염류화 토양 면적은 6.0%, 불포화층의 두께가 뿌리심도보다 적은 지역의 면적은 1.6% 증가하는 것으로 분석되었다.

• 한국산림과학회지
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• 제90권1호
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• pp.133-138
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• 2001

토양의 산중화 반응 결과로 나타나는 염기성 양이온의 유실과 Al의 가동성 증가는 산림 쇠퇴징후가 나타난 대기오염 지역의 공통된 특징이다. 따라서 산림토양의 산성화 민감도를 결정짓는 산중화 반응을 보다 용이하게 평가하기 위하여 토양산성도 인자를 이용한 산중화 반응 예측모형을 개발하였다. 조사대상지인 남산, 강화, 울산, 홍천의 토양산성도는 동일 지역순으로 높았으며(P<0.05), 이는 토양칼럼 실험에서 추가 산유입($16.7mmol_c/kg$)에 대한 지역별 총 산중화능($ANC_H$)과 상반된 결과였다. 모든 지역에서 염기치환과 Al 용해가 주된 산중화 기작이었으며, 총 산중화능이 낮은 지역일수록 염기치환 산중화능은 낮은 반면 Al 용해 산중화능이 높게 발휘되었다. 황산이온 흡착에 의한 산중화능은 대조지역인 홍천에서 가장 높았으나 산중화율은 6.4%로 매우 낮은 수준이었다. 토양산성도 인자를 이용하여 토양산중화 반응을 예측하기 위한 단순회귀모형과 다중회귀모형의 수정결정계수는 각각 0.52(P<0.04)와 0.89(P<0.01) 이상으로 이들 회귀모형이 토양산성화 민감도와 관련된 산중화 반응을 예측하는데 보다 용이하게 활용될 것으로 판단되었다.

• 유기물자원화
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• 제15권1호
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• pp.149-158
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• 2007

토양중 유박의 온도(10, 20, $30^{\circ}C$) 및 수분변화 (양토 : 포장용 수량의 40, 50, 60, 70%, 사양토 : 포장용수량의 50, 60, 70, 80%)에 따른 무기화정도를 검토하기 위해 토양과 피마자유박, 대두박, 탈지강을 혼합하여 실내항온배양을 30일간 실시하여 무기태 질소를 측정하였다. 또한 PVC파이프로 컬럼을 제작하여 실외 포장에 토양컬럼을 설치하여 30일 후 토양깊이에 따른 무기화를 조사하였으며 실내 및 실외배양에 사용된 토양은 사양토와 양토로 이들 두 토양간의 무기태질소의 생성량을 조사하였다. 피마자박, 대두박 및 탈지강을 토양에 혼합하여 실내항온배양을 실시한 결과 배양온도가 높고 수분함량이 높을수록 무기태 질소의 생성량이 증가되었으며 양토보다 사양토에서 무기태 질소의 생성량이 높았다. 한편 토양컬럼 실험결과 토심에 따른 무기태 질소의 생성량은 토심이 깊어짐에 따라 감소하였으며 실내항온배양과 마찬가지로 사양토가 양토보다 무기태 질소의 생성량이 높았다.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2003년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.269-272
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• 2003

하천에 토사가 유입되는 가장 중요한 요인은 주변 지역의 사면에서의 토양의 침식작용이며 이러한 현상은 다양한 요인들에 의해 영향 (사면경사, 사면식생, 토양 입도, 사면거칠기 등)을 받지만 주로 물, 특히 강우에 의해 크게 좌우된다. 그러므로 정확한 강의 양과 강우 강도, 이에 따른 토양의 침식량을 정량화하는 것이 중요하다. 이번 연구에서는 이러한 다양한 조건에 따라 토양의 침식이 어떠한 특성을 갖고 발생하는지를 파악하고자 하였다. (중략)

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.67-83
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• 2022

바이오차는 바이오매스를 산소가 제한된 환경에서 고온(300~700℃)으로 열분해하여 얻어지는 탄소 함량이 높은 생성물이다. 최근 바이오차는 농업 부산물을 최소화하고 순환 경제의 효율성을 높이는 효과적인 도구로 농업 및 환경 분야에서 다양한 용도로 널리 사용되고 있다. 바이오차를 만드는 재료로 왕겨, 가축분, 보릿짚 등 여러종류의 유기성 부산물이 사용되고 있으며, 약 10% 바이오차 적용(wt/wt)은 작물의 수확량, 토양 탄소 격리량을 높여준다는 연구 결과가 있다. 우리나라 농경지의 경우 논에서 밭으로 토지 이용이 전환되거나 간척으로 인한 갯벌이 논으로 개간되고, 산림에서 밭이나 시설재배지로 개간되는 경우가 발생한다. 그러므로 농경지 전환으로 인한 농경지별 바이오차 적용 효과가 상이할 것으로 판단된다. 그러나 국내에서 농경지 유형별 바이오차 종류와 투입 수준에 따른 토양 탄소저장 연구는 여전히 미흡한 상황이다. 이에 본 연구는 농경지 토양별 바이오차 종류와 투입 수준에 따른 토양 탄소저장과 무기화되어 배출되는 이산화탄소(CO₂) 배출량을 정량적으로 평가하였다. 본 연구에 사용한 재료는 보릿짚, 가축분을 수거, 건조 등 전처리 과정을 거친 후 충남 예산에 있는 바이오차 제조공장 탄화로를 이용하여 TLUD (Top Lit Up Draft) 상향 통풍형 열분해 방식으로 약 500℃에서 제조하였다. Kinetic 모델 적용 결과 토양에 투입된 탄소 무기화는 바이오차를 투입하지 않으면 토양 종류별 8.2~16.5% 비율로 탄소원이 무기화 되어 이산화탄소로 배출되었다. 노지 밭 토양에서 15.5~16.5%로 가장 높았고, 간척지 토양에서 8.2~8.7%로 가장 낮았다. 이는 토양 내 탄소 함량이 높은 토양에서 유기물의 분해가 상대적으로 높아 배출되는 이산화탄소(CO₂)는 탄소 함량에 비례하여 증가하는 것으로 판단된다. 바이오차를 투입한 토양에서 탄소 함량이 증가함에도 상대적으로 무기화되는 비율은 낮아졌다. 국제 바이오차협 회에서는 H:C 비율이 0.7 이하면 100년 이상 토양 내 탄소 격리효과가 있는 것으로 인정되고 있다. 본 연구를 통해 바이오차의 원료물질이 상이한 보릿짚, 가축분 바이오차 간 탄소 무기화에 미치는 영향이 상이할 것으로 판단했지만, 각각의 바이오차 H:C 비율이 0.30~0.39로 0.7 이하임으로 토양에 혼합하였을 때 탄소 무기화의 비율이 낮고 탄소 격리의 효과가 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제23권4호
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• pp.293-296
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• 1990

규회석분말, 염화칼륨, 황산칼륨이 요소의 암모니아화 및 질산화에 주는 영향을 밝히고자 흙 500g씩을 플라스틱 포트에 담아 비닐하우스내($30{\sim}35^{\circ}C$)에서 17일간 밭상태로 보존하며 얻은 시험 결과는 다음과 같다. 1. 황산칼리는 염화칼리보다 규회석분말의 토양산성중화를 용이하게 하였으며 이 효과가 요소질소의 암모니아화 및 질산화를 촉진하였다. 2. pH 6.0이하에서는 $(NH_4+NO_3)-N$에 대한 $NO_3-N$의 비율이 20%이다. 3. 토양의 pH 5.2~6.0은 암모니아의 질산화를 억제하는 임계범위가 되거나, 질산화를 억제하는 농도까지 암모니아를 집적시키기 쉬운 범위인 것 같다. 4. 암모니아의 질산화는 저수분의 풍건토양에서도 일어나는 것 같다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권4호
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• pp.601-608
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• 2016

접지전극이 매설되는 토양의 전기적 특성은 지역, 계절, 환경적 요인에 따라 저항률이 다양하게 변화한다. 접지전극 주변에서의 전기적 방전현상은 매우 다르게 발생하고, 이는 접지의 성능에 큰 영향을 미친다. 접지시스템의 설계 시에 다양한 조건에서 토양의 방전 특성과 이온화 현상에 관한 분석이 필요하다. 본 연구의 목적은 토양의 이온화 현상과 과도접지임피던스의 상관관계를 파악하는데 있다. 본 논문에서는 뇌임펄스전압에 의해 접지극 주변에서 발생하는 토양의 이온화 작용과 관련된 파라미터와 과도적인 접지저항에 관한 실험적 연구결과를 기술하였다.

• 한국토양환경학회지
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• 제4권2호
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• pp.137-147
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• 1999

Cahn-balance에 의한 TGA(thermal gravimetric analysis)와 heat pipe가 내삽된 유동상 탈착 시스템을 이용한 실험 및 이론적 고찰을 통해 유동상 열탈착조에서 디젤오염토양의 열탈착 모델링을 확립하였다. 유류에 오염된 토양의 탈착 특성을 살펴본 결과, 비다공성(nonporous)토양("soil A")의 경우 유류 탈착 빠르게 진행되는데 반해서 다공성(porous)토양("soil B")의 경우 탈착이 지연되는 현상을 관측하였는데 이는 내부 기공에서 탈착된 유류성분이 외부로 빠져 나오는데 걸리는 시간이 비다공성 토양에 비해 상대적으로 길기 때문으로 사료된다. 또한, 확산지배 탈착 영역에서는 탈착속도는 탈착가스의 유속과는 거의 상관없는 경향을 보였다. 연속식 유동상에서의 탈착효율에 영향을 미치는 변수는 탈착조 온도, 유속, 토양 공급량 이였다. 모든 온도 범위 내에서, 유동화속도가 클수록 잔류오일의 양이 감소하는, 즉 탈착효율이 증가하는 경향을 보였다. 특히 낮은 탈착온도 일수록 유동화 유속의 증가에 따라 뚜렷한 탈착효율의 증가효과를 관측할 수 있었다. 반면에 일정한 유속 하에서 토양공급 속도의 증가에 따라 탈착 효율은 감소하였다. 공급속도가 높을 때에는 온도와는 상관없이 잔류오염물의 농도가 대체적으로 높았는데, 이는 screw feeder를 통해 유입되는 오염토양이 충분한 체류시간을 거치지 않고 빠져나감으로써 충분한 열적 교환 및 물질이동이 이루어지지 않았음을 나타내주고 있다. 본 연구에서는 Fickian 확산계수를 결합시킨 Kunii-Levenspiel 모델을 통하여 유동화 속도에 따른 오염토양의 탈착 경향을 살퍼본 결과 탈착 효율 $A_X$는 전체 물질전달계수 (${K_d}_f$)와 유체유속과 기포상 승속도의 비($u_o$$u_b$)의 변화에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 모델링의 예측 결과로부터 유동층내의 확산 지배에 의한 오염토양의 탈착효율은 여러 조업변수의 조합에 의해 최적화 할 수 있음을 알 수 있었고, 아주 낮은 최소 유동화속도에서도 높은 탈착효율을 얻을 수 있다는 사실을 확인하였다. 얻을 수 있다는 사실을 확인하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제15권3호
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• pp.166-171
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• 1982

석회물질(石灰物質)과 볏짚의 시용(施用)이 암모니아 휘산(揮散)에 주는 영향(影響)을 밝히기 위하여 요소(尿素)를 시용(施用)한 담수토양(湛水土壤)을 34일간(日間) $30{\sim}35^{\circ}C$에서 (보관(保管)) 질내시험결과(窒內試驗結果)는 아래와 같다. 1. 수산화(水酸化)칼슘과 규산(珪酸)칼슘은 중탄산염 만들어 담수토양(湛水土壤)의 pH를 높이고 암모니아의 휘산량(揮散量)을 증가시켰고 담수토양(湛水土壤)의 수충능(綬衝能)을 크게 하는 효과가 컸다. 2. 볏짚분(粉)의 시용(施用)은 탄산(炭酸)을 집적(集積)시켜 담수토양(湛水土壤)의 pH를 낮추고 암모니아의 휘산(揮散)을 줄였는데 그 효과는 석회(石灰)를 시용(施用)하지 않았을 때에 컸다. 3. 수산화(水酸化)칼슘은 담수초(湛水初) $CO_2$의 발생을 억제(抑制)했는데 규산(珪酸)칼슘은 토양(土壤)에 수(綬)한 변화를 주어 담수초(湛水初)부터 토양질소(土壤窒素)의 유효화(有效化)를 촉진(促進)하고 볏짚의 시용(施用)도 이런 토양조건을 빨리 조성(造成)하는 것으로 판단되였다.