• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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• v.49 no.2
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• pp.8-17
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• 2012

In this paper we proposes a new framework to obtain 3D shape information of thin film rapidly. The conventional equipments based on reflectometry are not suitable for obtaining 3D overall shape information of thin film rapidly since they require more than 30 minutes to measure the absolute thickness for 170 points. The proposed framework is based on an image analysis method that extracts contour lines from interference fringes images using Canny edge detector. The absolute thickness for contour lines are measured and then a height map from the contour lines is obtained by interpolation using Borgefors distance transformation. The extracted height map is visualized using the DirectX 3D terrain rendering method. The proposed framework can provide 3D overall shape information of thin film in about 5 minutes since relatively small number of real measurement for contour lines is required.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.33 no.11
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• pp.5-19
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• 2017

This study has been conducted to improve the conventional compaction management method by measuring the water content and dry unit weight of soil using the Time Domain Reflectometry (TDR) method. In order to verify the measured value of the developed flat TDR system, laboratory tests were conducted on six soils. Also, based on laboratory experiments, field tests were conducted to evaluate the applicability of the developed flat TDR system. Also, a comparison experiment was conducted with the Purdue TDR system. In addition, FE analysis was done to confirm the influence range of the Flat probe. As a result, it was confirmed that the influence range was about 10 cm. As a result of laboratory experiment, the water content ratio showed an error of about 0.4% on the average, and in the case of dry unit weight, it showed an error of about 1.6%. For the field test, the water content ratio and unit weight showed an error of 0.8% and 2.5%, respectively. Through the experimental results, it was confirmed that the measured value of the Flat TDR system is more accurate than that of the conventional TDR system.

• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.433-433
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• 2023

토양수분은 물 순환의 필수적인 요소로써 수문순환 및 기상 현상에 큰 영향을 미친다. 현재 우리나라에서는 토양수분 자료구축을 위해 Frequency Domain Reflectometry (FDR), Time Domain Reflectometry (TDR) 센서를 활용하여 지점 단위 토양수분 자료를 생산하고 있다. 그러나 한반도는 도서, 산간 지역이 다수 분포하고 있어, 지점관측 센서만으로 공간 대표성을 갖는 토양수분 자료를 산출하기 어렵다. 이에, 광범위한 지역을 장기간 모니터링 할 수 있는 원격탐사 기법을 활용하여, Advanced SCATterometer (ASCAT), Soil Moisture Active and Passive (SMAP) 등의 공간 단위 토양수분 자료의 적용성이 평가되고 있다. 하지만, 공간 토양수분 자료의 검증을 위해 필수적인 지점 토양수분 자료가 구축되지 않은 미계측지역이 다수 존재하며, 한반도와 같이 지형적 복잡성이 높게 나타나는 지역에서는 계측지역에서의 활용성 평가 결과가 미계측지역에서도 유사하게 나타난다고 가정하기 어렵다. 이에 본 연구에서는, 미계측지역의 공간 토양수분 자료를 산출하고자 계측지역에서 SM2RAIN 알고리즘으로 산출된 강수량 자료와 위성 산출 자료 그리고 지점관측 자료의 관계성을 분석했다. SM2RAIN 알고리즘의 입력자료는 Advanced SCATterometer (ASCAT) 토양수분 자료를 활용했다. ASCAT 토양수분 자료와 SM2RAIN 강수 자료의 검증을 위해 기상청에서 제공하는 Automated Agriculture Observing System (AAOS) 토양수분 자료, Automatic Weather System (AWS) 강수량 자료와 Global Precipitation Measurement (GPM) 강수 자료를 활용하였다. 전반적으로 ASCAT 토양수분을 통해 산출한 SM2RAIN 강수량의 추정과GPM 강수량이 유의미한 상관성이 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 추후 Downscaling 기법과 연계하여 지형적 복잡성이 높게 나타나는 지역의 토양수분 추정이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.299-299
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• 2023

토양수분(soil moisture)은 수문인자의 하나로서 토양 내에 함유된 물의 양을 의미하며, 그 총량은 미미하지만 대기와 지표면 사이에서 일어나는 복잡한 물순환과 에너지 교환을 이해하는데 있어 필수적이다. 현재 국내에서는 「수자원의 조사·계획 및 관리에 관한 법률」(이하 수자원법)에 근거해 토양수분량 관측이 이루어지고 있으며, 수자원 분야의 한국수자원조사기술원 외에도 농업, 임업 분야에서도 다양한 기관에서 지상관측소를 구축해 토양수분량을 측정하고 있다. 국내 지상관측소에서는 주로 지점규모(point scale)로 토양수분량을 관측하는 장비가 사용되고 있으며, 유전율식 장비인 TDR(Time Domain Reflectometry), FDR(Frequency Domain Reflectometry)이나 토양수분장력을 측정하는 장력계(Tensiometer)가 널리 쓰이고 있다. 수자원분야에서는 토양 내 수분의 양을 직관적으로 확인할 수 있는 유전율식 장비가 대중적으로 사용되고 있으며, 최근에는 우주선(Cosmic-Ray)으로부터 발생하는 고속중성자(Fast Neutron)를 통해 중규모 면단위(field scale) 토양수분량을 관측하는 장비인 CRNP(Cosmic-Ray Neutron Probe)에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 이러한 장비는 주로 야외에 설치해 운영하고 있기 때문에 장비 훼손이나 전원공급의 어려움으로 결측이나 오측이 발생할 수 있다. 토양수분량 시계열자료의 결측이나 오측이 일반적인 감쇄기에 발생했다면 선형보간법으로도 간단히 보간할 수 있지만, 강우에 의한 상승기에 발생했다면 해당 강우사상에서의 토양수분량의 상한치를 알기 어려워 결측보간에 어려움이 있다. 본 연구에서는 토양수분량 시계열자료의 강우기간 결측을 보간하는 방법으로 누적분포함수 역변환 샘플링방법을 선택하였다. 연구에는 음성군(차곡리) 토양수분량 관측소 2021년 자료가 사용되었으며, 관측소 56개 지점 중 임의의 지점에 결측구간을 생성한 뒤 해당 지점과의 상관계수가 높은 지점의 누적분포함수를 이용해 역변환 샘플링 방식으로 임의 지점의 결측을 보간하고 그 결과를 기존값과 비교해 보간 방법의 정확도를 평가하였다.

• Smart Structures and Systems
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• v.34 no.1
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• pp.25-32
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• 2024

As materials cure, the internal electrical flow changes, leading to variations in the dielectric constant over time. This study aims to assess the impact of voltage values extracted from time domain reflectometry (TDR) waveforms, measured during the curing of materials, on predicting the dielectric constant. The experiments are conducted over a curing period ranging from 60 to 8640 minutes, with 30 TDR trials. From the measured waveforms, values of V₀, V₁, V₂, V_f, and Δt are deduced. Additionally, curing time is included as an input variable. Groups A and B are distinguished based on the presence or absence of Δt, indicating a physical relationship between Δt and the dielectric constant. The dielectric constant is set as the output variable. The SHapley Additive exPlanations (SHAP) algorithm is applied to the compiled data. The results indicate that Δt and V₁ are the most influential input variables in both Group-A and Group-B. The study also presents the distribution of SHAP values and interacts SHAP values to infer the interrelationships among the input variables. To validate the reliability of these findings, the partial dependence (PD) algorithm is applied to estimate the marginal effects of each input variable, with outcomes closely aligning with those of the SHAP algorithm. This research suggests that understanding the contributions and proportional relationships of each input variable can aid in interpreting the relationships among various material properties.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.36 no.1
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• pp.1-7
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• 2003

Time domain reflectometry (TDR) is a newly developed method for measuring simultaneously solute concentrations and volumetric water content of soil. Bulk electrical conductivity ($EC_a$) of soil is obtained from TDR signal using several equations proposed, and electrical conductivity of soil solution ($EC_w$) can be calculated using the linear relationship $EC_a=EC_w\theta(a\theta+b)+EC_s$ between $EC_a$ and $EC_w$ at constant soil water content. The objectives of this study were to evaluate $EC_a$ proposed by several workers and to obtain the empirical constants (a, b, and $EC_s$) for $EC_w$ of the soils from A, Bl, and B2 horizon of an agricultural field (Coarse loamy, Fluvaquentic Eutrudepts). The $EC_a$ proposed by Yanuka et al. responded most sensitively to the KCl solute concentrations. The empirical constants of a, b, and $EC_s$ for $EC_w$ were -0.249, 1.358, and 0.054 for A horizon, -2.518, 2.708, and 0.097 for Bl horizon, and 2.490, -0.250, and 0.103 for B2 horizon, respectively. Therefore, the results of this study showed that Yanuka et al. equation was most useful one in determining $EC_a$, from TDR signal for agricultural soil with low salinity and that the empirical constants for the calculation of $EC_w$, from $EC_a$ can be obtained through a simple calibration experiment.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.23 no.2
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• pp.158-166
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• 2014

This experiment has investigated suitable methods to improve precision water content monitoring of coconut coir substrates to control irrigation by frequency domain reflectometry(FDR) sensors. Specifically, water content changes and variations were observed at different sensing distances and positions from the irrigation dripper location, and different spaces between the FDR sensors with or without noise filters. Commercial coconut coir substrates containing different ratios of dust and chips(10:0, 7:3, 5:5, 3:7) were used. On the upper side and the side of the substrates, a FDR sensor was used at 5, 10, 20, 30cm distances respectively from the irrigation dripper point, and water content was measured by time after the irrigation. In the glass beads, sensors were installed with or without noise filtering. Closer sensing distance had a higher water content increasing rate, regardless of different coir substrate ratios. There were no differencies of water content increasing rates in 10:0 and 3:7 substrates between the upper side and the side. Whereas, 7:3 and 5:5 substrates showed higher increasing rates on the upper side measurements. Substrates with higher ratios of chip(3:7) had lower increasing rates than others. And, with noise filters, the exatitude of measurement was improved because the variation and deviation were reduced. Therefore, in coconut coir with FDR sensors, an efficient water content measurment to control irrigations can be achieved by installing sensors closer to an irrigation point and upper side of substrates with noise filters.

• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.56 no.6
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• pp.1105-1110
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• 2007

This paper describes an equivalent circuit modeling of 4-port connector system. A coupled transmission line was designed and fabricated, mimicking a 4-port connector system, and then S-parameters were measured using 4 port VNA (Vector Network Analyzer). The S-parameters from measurement and from Full-wave simulator coincided quite nice. By using these S parameters, an equivalent circuit parameters for a 4-port system was obtained. The time domain response from the equivalent circuit model matched to the signals, which was measured using TDR(Time Domain Reflectometry) meter. We were also convinced that there should be enough bandwidth to get a meaningful time domain result from Fourier inverse transformation of the S parameters. In addition, we applied the conversion algorithm to the 4-port connector system, which calculates the S-parameters of a 4 port system using the data from a 2-port VNA with the other ports open. Comparison of the two data, one from measurement and the other one from the conversion algorithm, was made in this manuscript.

• Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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• 2000.03b
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• pp.548-555
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• 2000

It was investigated whether the waste polyethylene chips can be recycled as construction materials in geotechnical engineering field. The standard Proctor test, the hydraulic conductivity test, the large box direct shear test, the thermal conductivity test, the frost heaving test and the time domain reflectometry test were performed on weathered granite soil mixed with variable amount of the waste polyethylene chips. The experimental results showed that the hydraulic conductivity and the shear strength of weathered granite soil increase with increasing the amount of the waste polyethylene chips. On the other hand, the thermal conductivity, the amount of frost heaving and the unfrozen water contents of weathered granite soil decrease with increasing the amount of the waste polyethylene chips.