• 한국작물학회지
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• 제55권4호
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• pp.312-318
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• 2010

이 연구는 칼라 디지털 카메라 영상 분석에 의한 유수분화기 벼 군락의 건물중 및 질소흡수량 추정 모델, 유수분화기 질소흡수량과 질소 수비량에 따른 유수분화기 이후 질소 흡수량 추정 모델, 유수분화기 질소 흡수량과 유수분화기 이후 질소 흡수량에 따른 수량 및 쌀 단백질함량 추정 모델을 구축하고 이를 종합하여 목표 수량 또는 단백질함량을 달성하기 위한 질소 수비량을 추천하는 원시 프로그램을 개발하여 현장 적용성 예비 검토를 실시하고자 한 것이다. 1. 군락피복도(CC)와 군락체적(CV)은 초장, 건물중 및 질소흡수량과 고도로 유의한정의 상관을 나타내었으며, R, G, B, NDI 및 명도 값은 이들과 유의한 부의 상관을 나타내었다. 한편 표준화된 색지표인 r은 잎 및 지상부 질소함량과 유의한 부의 상관을 나타내었으나 표준화 색지표 b와 g는 이들과 유의한 상관을 보이지 않았다. 2. 벼 군락의 디지털 카메라 영상분석을 이용한 벼 지상부 건물중 및 질소 흡수량을 추정하기 위한 비선형회귀 모델을 작성하였다. 지상부 건물중 추정 모텔에는 CC와 정규화된 R값(r, NorR)이 변수로 채택이 되었고, 질소흡수량 추정에는 CC와 정규화된 G값(g, NorG)이 채택되었으며, 이들 모델의 결정계수는 각각 0.81과 0.68이었다. 영성분석 색지표 이외에 초장을 모델에 도입하는 경우 모델의 결정계수는 더 높아졌다. 3. 유수분화기에 적정 질소 추비량을 처방하기 위해서는 유수분화기 식물체의 질소 영양 상태(질소 흡수량, PNup) 및 질소 시비량이 수량과 단백질함량에 미치는 영향을 정량화하여야 하는데, 이를 위하여 Npi와 PNup이 유수 분화기부터 성숙기까지의 지상부 질소흡수량에 미치는 영향 및 PNup과 PHNup이 벼 수량 및 쌀 단백질 함량에 미치는 영향을 검토하여 중회귀 모델을 작성하였으며 이 모델들은 결정계수가 모두 0.8이상으로 높았다. 4. 상기의 모델들을 종합하여 유수분화기 벼 군락 영상분석을 이용한 수비처방 원시 프로그램을 작성하여 예비 검증 실험을 하였다. 벼 수비 처방 프로그램에 의해 쌀단백질 함량 6.0%를 기준으로 처방된 수비질소 분시율이 19%~21%로 표준재배 분시율 30%에 비해 낮은 수준으로 처방되었으나 완전미 수량은 대등하였고, 단백질함량은 수비처방 목표단백질 함량 6%보다는 다소 낮은 5.7~5.8%였으며, 수량과 단백질함량의 변이 계수는 관행 수비 처방구에 비하여 프로그램 처방구에서 크게 낮아져서 프로그램 처방에 의하여 수량과 품질이 균질화되는 결과였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권4호
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• pp.401-412
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• 2013

물발자국은 제품과 서비스를 생산하는데 전과정 혹은 전체 공급망에서 사용된 담수의 양을 나타낸다. 물발자국 평가는 인간의 활동과 관련된 물의 희소성 및 오염과 관련된 정보를 파악하는데 보다 많은 정보를 주기 때문에 물소비관점에서 지속가능한 물관리에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 물발자국 제도의 도입을 위해서 물발자국 데이터베이스/물계정이 필수적인데 국내에서 전 산업부분에 적용할 수 있는 DB가 전무하다. 따라서 이 연구의 목적은 산업연관분석법을 이용해 국내의 403개 산업분야에 대한 물발자국 인벤토리를 개발하는 것이다. 주요 연구결과로는 농업분야의 물사용량이 전체 직접수의 79%를 차지하며, 공업분야는 간접수의 사용량이 82%로 주를 이루는 것으로 분석되었다. 물사용량은 벼가 가장 많지만, 다음은 수산양식과 과일 생산으로 조사되었고, 가장 물사용강도($m^3$/원)가 높은 것은 비식용작물(103,263 $m^3$/백만원)로 분석되었고, 이와 같은 결과는 비식용작물(초지생산등)의 직접수는 많지만 경제적 가치가 매우 낮아 높은 물사용강도를 보여주고 있다. 다음은 육림, 철광석, 원목, 수산양식, 상수도, 잡곡 등의 순으로 물사용 강도가 높게 나타났다. 전체적 관점에서 총 물사용량중56%가 간접수가 차지하기 때문에 간접수를 고려한 산업분야의 수자원관리, 즉 공급망에서 전과정을 고려한 관리가 물사용 효율성을 높이는데 중요하다는 것을 알 수 있다. 전과정 개념과 산업연관분석법을 이용한 물사용강도 자료는 물발자국 도입시 제품단위 물발자국 산정의 기초 인벤토리로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.475-483
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• 2012

최근 농경지의 급격한 감소와 더불어 도시화, 경지정리, 도로공사 및 혁신도시 건설 등으로 토지이용의 변화가 심하게 발생되고 있다. 특히, 토지이용 변화심화지역인 경기도 고양시, 충청남도 천안시, 강원도 원주시를 대상으로 토지 이용변화실태, 토양특성변화양상, 토양도수정내용 및 기업도시 등으로 편입되는 지역의 토양환경분석을 하였다. 이에 대한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 우리나라의 경지면적 (2011년)은 2009년대비 17.3 ha가 감소되었다. 논의 경우 24.2 ha가 감소되었으나, 밭의 경우에는 7.0 ha가 증가하였다. 2. 논의 면적 감소사유로는 논밭전환 (20.7 ha) > 공공시설 (3.2) ${\geq}$ 건물건축 (3.2) > 유휴지 (1.3) > 기타 (0.9) 순이며, 밭 면적의 증가원인은 논밭전환 (20.7 ha) > 개간 (4.5) > 복구 (0.3) 순이었다. 논밭전환의 이유는 논농사에서 농가소득이 높은 밭작물 내지 시설작물로 전환하는 것으로 생각된다. 3. 토지이용변화가 심한 해당시군의 농경지감소 (논, 밭, 과수)는 밭토양조사 (1995~1999) 당시와 비교 (2011년)할 때 고양시는 1,466 ha, 천안시 9,708, 원주시 6,980 ha가 감소되었으며, 1999년 대비 45%~25%의 농경지가 급격히 감소되었다. 4. 환경부 토지이용피복도의 통계자료 활용성을 검토하기 위해 농식품부 통계자료와 비교시 지목별로 큰 차이가 있었다. 따라서, 추후 면밀한 검토를 통하여 활용 방안을 마련해야 할 것이다. 5. 원주시의 토양정보 변경내용을 보면 곡간지의 일부 논토양이 밭 또는 과수원으로 토지이용이 변경되었으며, 배수등급의 경우 도로건설 등으로 인해 저습화되는 등 해당 토양의 일부 특성정보가 변경되었다. 특히, 논토양의 경우 시설재배지, 밭, 과수원, 휴경, 성토화 등으로 토지 이용의 변화가 심하였다. 6. 원주시 혁신도시에 편입되는 논토양은 급지가 떨어지는 3~4급지가 대부분으로 3급지 70.8%, 4급지 29.2%이었다. 밭토양 역시 4급지가 88.7%인 토양으로 우량 급지가 혁신도시 건설에 속하지는 않았다. 앞으로 우량농경지 보전을 위해 제도적 장치의 마련이 필요하다고 생각한다.

• 생태와환경
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• 제36권3호통권104호
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• pp.286-294
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• 2003

본 연구는 수심이 얕고 부영양화가 지속되고 있는 인공호수에서의 동 ${\cdot}$식물플랑크톤의 종 조성과 현존량의 계절변화, 수질인자와의 상관관계 그리고 PEG모델과의 비교를 위해 실시되었다. 식물플랑크톤의 분류군 별 계절적 출현양상은 봄과 가을에 녹조류와 규조류가 우점하고 여름에 남조류의 현존량이 증가함에 따라 PEG모델과 유사하였다. 그러나 현존량에 의한 우점종의 변화는 2002년 1월부터 3월가지 녹조류가 우점했던 것을 제외하고는 조사기간 내내 남조류가 우점 함으로써 PEG모델과 다르게 나타냈다. 수체 내 영양염의 증가가 나타난 봄철 녹조류가 증가하였고, 무기영양염의 감소와 함께 남조류의 우점비율이 증가하였다. 주요출현 남조류는 Microcystis, Oscillatoria, Lyngbya, Merismopedia속 내종들 이였고, 2000년 10월에 가장 높은 현존량을 나타났으며 (12.9${\pm}$5.8${\times}10^5$ cells/ml, 3.5${\pm}$0.9${\times}10^3{\mu}gC/l$), 엽록소 a ($r^2$ = 0.71, P< 0.001), TP농도 ($r^2$ = 0.62, P< 0.001)와 양의 상관관계를 나타냈다. 녹조류가 우점한 3월부터 5월 사이에 윤충류인 Keratella cochlearis와 같은 크기가 작은 윤충류의 증가가 나타났다. 성체보다는 대부분 유생의 비율이 (70%이상)높았던 요각류와 지각류 (Diaphanosoma brachyurum, Bosmina longirostris등)의 현존량 증가는 식물플랑크톤 중 와편모조류와 규조류가 증가한 6월과 9월 사이에 나타났다($r^2$=0.73, P< 0.001). 본 연구기간동안 동물플랑크톤 섭식에 의한 청수기는 관찰되지 않았으며, 동 ${\cdot}$ 식물플랑크톤의 다양성은 식물플랑크톤의 생물량 증가 시 회복되는 것으로 나타났다. 본 연구결과에서는 부영양 호수에서 동물플랑크톤의 섭식이나 제한영양염의 결핍이 식물플랑크톤의 현존량에 영향을 출 수 있으나 군집의 변화를 야기하지는 못함이 제시되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제26권3호
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• pp.172-180
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• 1993

시설재배(施設栽培) 지역(地域)의 염류집적 실태(實態)를 조사하고 합리적인 시비법과 토양관리(土壤管理)의 기초자료로 활용(活用)하고자 충북지방(忠北地方)의 하우스 시설재배지중(施設栽培地中)에서 청주 분평동, 신촌동, 충주 칠금동 및 중원군 가금면 지역에 대하여 토양 화학성(化學性)을 조사(調査)하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1. 시설재배지(施設栽培地) 토양의 화학성분들은 인근 노지(露地)에 비하여 훨씬 높은 함량을 보였으며 전기전도도 4.0 mmhos/cm 이상 및 유효인산 1,000ppm 이상인 포장이 조사된 포장중의 절반이상 이었다. 2. 토양중 유효인산과 치환성칼륨 함량은 경작년수(耕作年數)와 관련되며 축적량(蓄積量)이 증가되어 지역별로는 청주 분평동>신촌동${\geq}$증원 가금면>충주 칠금동의 순(順)이었고 시설제거후(施設除去後) 강우에 따른 감소정도가 $NO_3$-N보다 적어서 토양중 낯은 이동성(移動性)을 보였다. 3. 토양중 $NO_3$-N 함량은 시설재배지에서 현저히 높았으며 지역별 함량분포는 유효인산에서와 동일한 경향(傾向)으로 경작년수(耕作年數)가 오래된 지역에서 높은 수준을 나타냈으나 작물 수확후 시설(施設)을 제거(除去)했을때 뚜렷한 감소를 보여 토양 하층으로의 용탈량이 많을 것으로 예상(豫想)되었다. 4. 1992년의 화학성분들은 1988~1990년 보다 모두 현저히 증가되는 경향을 보였고 특히 시설재배 경작년수(耕作年數)가 오래된 청주 분평동과 신촌동에서 증가정도가 뚜렷하였다. 5. 시설재배지역(施設栽培地域)의 토양중 염류의 집적(集積)은 해가 갈수록 심화(深化)되는 경향이었으며 작물 생육과정에서의 염류장해(鹽類障害)와 품질저하(品質低下) 그리고 지하수의 염류오염(鹽類汚染)을 방지(防止)하기 위하여 토양검정(土壤檢定)에 의한 비료물질(肥料物質)의 투입량이 조절(調節)되어야 할것으로 생각되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제29권4호
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• pp.428-439
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• 2020

본 연구는 PO필름과 PE필름을 온실의 피복재로 적용하였을 때 작물 수량 증대 및 에너지 절감에 미치는 영향을 조사하였다. 시험온실은 국립원예특작과학원 시설원예연구소 내에 위치한 단동온실(1-1W) 2동(B21, B23)과 2연동온실(1-2W형) 2동(B15, B16)을 사용하였다. 단동온실의 규격은 폭 7.2m, 길이 30m, 측고 1.5m, 동고 3.6m 이고, 연동온실의 규격은 폭 8m, 길이 40m, 측고 3.1m, 동고 5.8m의 온실로서 이 중 골조로 된 아치형 표준온실이다. 동절기 시험을 위하여 PO필름(외피 0.15mm, 내피 0.10mm)을 단동과 연동의 온실 피복재로 사용하였으며 대조구 온실로서 PE필름(외피 0.15mm, 내피 0.10mm)을 단동과 연동에 설치하였다. 시험작물은 완숙토마토 '해피니스'를 토양재배 하였고 2019년 12월3일에 정식하여 2020년 4월 30일까지 재배하였다. 온실내부 야간 설정온도는 15℃를 유지하였으며 주간에는 23~24℃를 유지할 수 있도록 측창 및 천창을 개방하였다. PO필름의 단동 및 연동온실 내부에서의 일사량, 온습도 등을 측정하였고, 재배 기간 동안의 생육량을 조사하였으며 에너지 절감 효과를 조사하기 위해 피복재별 시험온실의 온풍난방기 연료 소비량을 조사하였다. 조사 결과 단동온실에서의 일사량은 PO필름 온실에서 PE필름 온실보다 7% 증가하였고 수확량은 20% 증대되었다. 연동온실에서의 일사량은 PO필름 온실에서 PE필름 온실보다 11% 증가되었고, 수확량은 9% 증가하였다. 또한 온실내부의 일평균 온습도 측정 결과 단동온실은 PE, PO필름 온실이 19.0℃, 19.1℃, 상대습도 75%를 나타냈고 연동온실은 PO필름 온실이 19.6℃, 상대습도 57%를 나타냈고 PE필름 온실이 18.8℃, 상대습도 63%를 나타냈다. 연료 소비량은 단동온실의 PO필름 온실이 PE필름 온실보다 12.4% 절감되었고 연동온실에서는 PO필름 온실이 PE필름 온실보다 11.5% 절감된 것으로 나타났다.

• 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.