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현장관측 및 원격탐사 자료를 이용한 북동 멕시코 만에서 El $Ni\tilde{n}o$와 La $Ni\tilde{n}a$ 기간 동안 표층 입자성 유기탄소의 시/공간적 변화 연구 (Determining Spatial and Temporal Variations of Surface Particulate Organic Carbon (POC) using in situ Measurements and Remote Sensing Data in the Northeastern Gulf of Mexico during El $Ni\tilde{n}o$ and La $Ni\tilde{n}a$)

  • 손영백
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제15권2호
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    • pp.51-61
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    • 2010
  • 북동 멕시코 만에서 particulate organic carbon(POC)의 시/공간적 변화를 조사하기 위하여, 1997년 11월부터 2000년 8월까지 총 9번의 관측이 이루어 졌으며, 같은 기간 동안 위성자료(해색, 표층수온, 해면고도이상, 표층바람)와 주요 강들 의 유출량이 조사되었다. POC 농도는 내 대륙붕과 미시시피 하구 역에서 높은 값을 (>100 $mg/m^3$) 나타내고 대륙붕과 대륙사면으로 가면서 감소된다. POC의 경년 변화는 상대적으로 1997과 1998년(El $Ni\tilde{n}o$)이 1999과 2000년(La $Ni\tilde{n}a$) 보다 상대적으로 증가되어 나타난다. 이런 현상은 미시시피강 및 다른 주요 강들에 영향을 주는 강우량 변화에 따른 담수 유 입의 변화와 직접적으로 연관되어 있으며, 강우량 변화는 ENSO 현상과 같은 세계 기후변화와 관련이 있는 것으로 사료 된다. 북동 멕시코 만 연안으로 유입되는 주요 강들의 방류량은 초봄에 증가되어 여름과 가을에 감소되지만, 공간적으로 확장된 높은 농도의 POC 분포는 여름 조사기간에서 관측되고, 낮은 농도 및 제한된 확산은 가을과 초 봄 관측에서 나타 난다. 여름철 동안 상대적인 강의 유출량은 봄에 비하여 현저하게 감소하지만, 증가된 표층수온은 수층을 강하게 성층화 시키고 표층에서 부력을 증가시킨다. 이런 조건에서 고농도의 POC를 함유하는 저염수는 상부 대륙사면까지 확장되고 이 는 Loop Current와 Loop Current Eddies의해서 조절된다. 봄과 가을 동안 유출량은 보통이거나 이상을 보이지만, 증가된 바람과 낮은 표층수온으로 인하여 수직적 혼합을 유발하고 이는 높은 농도의 POC를 내 대륙붕에 제한 시키는 것으로 사료된다.

동해안 석호의 육수학적 조사 (3): 화진포호 (The Limnological Survey of a Coastal Lagoon in Korea (3): Lake Hwajinpo)

  • 권상용;이재일;김동진;김범철;허우명
    • 생태와환경
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    • 제37권1호통권106호
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    • pp.12-25
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    • 2004
  • 화진포호의 육수생태학적 특성을 연구하기 위해 1998년 5월부터 2000년 11월까지 겨울의 결빙시기를 제외하고 2개월 간격으로 호수내 4 ${\sim}$ 7개 정점에서 이화학적 수질항목, 총인 (TP), 총질소 (TN), 투명도 (SD), 엽록소 a 농도를 조사하였다. 수온은 10 ${\sim}$ $30^{\circ}C$의 분포로 계절적인 차이를 나타내었으며, 11월에는 표층보다 심층에서 약간 높은 값을 보였다. 염분도의 수직분포를 보면 정점별, 계절별로 차이는 있으나 약 1 m수심에서 화학성층 (chemocline)이 형성되었고, 바다와 인접한 북호에서는 남호보다 높게 나타났다. DO는 화학성층 이하 수심과 수체의 혼합시에 1 mg$O_2\;L^{-1}$ 내외의 낮은 농도가 빈번히 관찰되었다. 투명도는 0.2 ${\sim}$ l.7 m의 범위를 나타냈으며 COD는 0.2 ${\sim}$ 20.5 mg$O_2\;L^{-1}$의 농도범위를 보였다. 표층의 총인 농도는0.024 ${\sim}$ 0.275 mgP $L^{-1}$의 분포로 북호에 비해 남호에서 비교적 높은 농도를 나타냈다. 계절적으로는 봄철과 우기이후에 높은 값을 보였다. 표층의 엽록소 a 농도는 3.5 ${\sim}$ 145.8 mg $m^{-3}$의 범위를 보였다. 계절적으로는 여름철보다 봄철에 높은 농도가 빈번히 나타났으며 남호의 경우겨울철인 11월에도 50 mg $m^{-3}$내외의 높은 값을 보였다. 표층의 총질소는 0.24 ${\sim}$ 3.15 mgN $L^{-1}$의 범위로 정점별, 시기별 변화는 총인과 유사한 경향을 보였다. 표층의 질산성질소는 대부분 정점에서 고갈 상태를 보였고 해안과 인접한 북호로 이동하면서 농도가 증가하는 현상을 보였다. 표층과 심층의 질소의 존재형태별 구성 비율은 유기질소, 암모니아성질소, 질산성질소 순으로 나타났다. 암모니아의 경우 표층에 비해 심층에서 2배 이상의 값이 나타났다. TN/TP는 3 ${\sim}$ 44의 범위로 북호에서 높게 나타났다. Carlson (1977)식에 의한 부영양화도지수 (TSI)는 '98, '99및 '00년에 투명도와 엽록소 a가 각각 65, 62, 72 및 65, 73, 79로 나타났으며, 총인과 총질소는 각각 76, 66, 70 및 59, 59, 62이었다. 식물플랑크톤은 총 61종이 출현하였으며 이중 녹조강 22종,규조강 19종, 남조강 13종, 유글레나강 2종, 와편모조강 2종 및 황색편모조강,갈색편모조강,황녹색조강이 각각 1종 이였다. 2000년에 출현한 동물플랑크톤은 총 3문 4강 3목 19종이었으며, 이중 원생동물문은 3강 5종, 절족동물문은 1강 5종, 윤형등물문은 1강 6종, 유생은 2종 이었다.

GOCI AOD를 이용한 서울 지역 지상 PM2.5 농도의 경험적 추정 및 일 변동성 분석 (Empirical Estimation and Diurnal Patterns of Surface PM2.5 Concentration in Seoul Using GOCI AOD)

  • 김상민;윤종민;문경정;김덕래;구자호;최명제;김광년;이윤곤
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제34권3호
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    • pp.451-463
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    • 2018
  • 본 연구는 서울지역에서 2015년 1월부터 12월까지 정지궤도 천리안 위성(Communication Ocean and Meteorological Satellite, COMS) 해양 탑재체(Geostationary Ocean Color Imager, GOCI)의 에어로졸광학두께(Aerosol Optical Depth, AOD)로부터 지상 초미세먼지(Particulate Matter; $PM_{2.5}$) 농도를 추정하기 위한 계절별 경험/통계모델을 개발했다. 행성경계층고도(Planetary Boundary Layer Height, PBLH) 그리고 에어로졸 수직 비율(Vertical Ratio of Aerosol, VRA)을 사용한 두 가지 수직보정방법과 흡습성장계수(Hygroscopic growth factor, f(RH))로부터의 습도보정방법이 각각의 경험적 모델에 적용된 결과 AOD에 대한 수직 보정과 $PM_{2.5}$에 대한 지표 습도보정이 모델 성능 향상에 중요한 역할을 했다. AOD-$PM_{2.5}$ 사이에 관련이 있다고 알려진 기상인자들(온도, 풍속, 시정)을 추가적으로 사용하여 다중 선형 회귀모델을 구성한 결과 경험모델에 비해 $R^2$값이 최대 0.25 증가했다. 본 연구에선 AOD-$PM_{2.5}$ 모델의 계절별, 월별, 시간별 특성을 분석하고 계절별로 구분하여 모델을 구성한 결과 고농도 사례에서 과소평가 되던 경향이 개선됨을 알 수 있고 관측된 $PM_{2.5}$와 추정된 $PM_{2.5}$의 월 및 시간변동성은 서로 경향성이 일치했다. 따라서 정지궤도 위성 AOD를 이용하여 지상 $PM_{2.5}$ 농도를 추정한 본 연구의 결과는 향후 발사 예정인 GK-2A와 GK-2B에 적용 가능할 것으로 기대된다.

영산강 하구 갯벌의 퇴적환경 변화 (Changes of Sedimentary Environment in the Tidal Flat of the Dammed Yeongsan River Estuary, Southwestern Coast of Korea)

  • 김영길;이명선;장진호
    • 해양환경안전학회지
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    • 제25권6호
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    • pp.687-697
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    • 2019
  • 하굿둑과 좁고 깊은 수로형 하구의 특성을 갖는 영산강 하구에서 하구 갯벌의 퇴적환경 특성을 규명하기 위해 6년 동안(2005~2011) 표층퇴적물의 입도와 조간대 바닥의 높이 변화(침·퇴적 변화)를 모니터링 하였고, 2008년 9월에는 하구 조간대에서 수리관측을 수행하였다. 전체 갯벌의 82 %가 연안개발에 의해 사라진 영산강 하구의 갯벌은 현재 대부분 하부조간대의 좁은 갯벌로 남아있으며, 대부분 점토와 실트로 구성된 퇴적물은 전체의 70 ~ 94 %를 실트가 차지할 정도로 점토-부족, 실트-우세의 특성을 보인다. 이는 개발에 따른 점토퇴적 공간(즉 조상대와 상부 조간대)의 상실과 낙조류 우세의 조류 특성 변화에 기인된 것으로 판단된다. 또한 하구의 갯벌 퇴적물은 바람이 강한 가을부터 봄까지 실트가 많아져 조립해지고, 바람이 약하고, 방류량이 많은 여름에 점토가 많아져 상대적으로 세립해지는 계절적 변화를 보임으로써 하구 갯벌에서 퇴적물 입자의 거동이 실트 입자의 경우 풍파에 의해서, 점토 입자의 경우 주로 담수 방류와 조석작용에 의해 영향 받고 있음을 보여준다. 하구 갯벌에 대한 6년 동안(2005~2011)의 침·퇴적 모니터링 결과는 영산강 하구 조간대에서 연평균 -2.6 cm/y의 침식이 이루어졌고, 2010년경에는 특이하게 연평균 4 cm/yr의 퇴적이 일어났음을 보여준다. 이러한 하구 조간대의 침식은 하굿둑 및 영암-금호 방조제 건설 이후에 이루어진 조석의 진폭 증가와 낙조 우세 조류의 비대칭성 강화에 기인된 것으로 평가되며, 2010년의 퇴적은 하구 준설에 따른 부유물의 대량 발생과 관련이 있는 것으로 판단된다.

이어도 해양과학기지 관측 파고와 인공위성 관측 유의파고 차이의 특성 연구 (2004~2016) (Characteristics of the Differences between Significant Wave Height at Ieodo Ocean Research Station and Satellite Altimeter-measured Data over a Decade (2004~2016))

  • 우혜진;박경애;변도성;이주영;이은일
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제23권1호
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    • pp.1-19
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    • 2018
  • 이어도 해양과학기지 유의파고 자료와 인공위성(GFO, Jason-1, Envisat, Jason-2, Cryosat-2, SARAL) 고도계 유의파고 자료를 비교하기 위하여 2004년 12월부터 2016년 5월까지 약 12년 동안의 위성-이어도 관측 유의파고 사이의 일치점 데이터베이스를 생산하였다. 위성 유의파고는 이어도 해양과학기지 유의파고에 대하여 약 0.34 m의 평균 제곱근 오차와 0.17 m의 양의 편차를 나타내었다. 위성과 이어도 관측 유의파고 차는 특이한 계절변동이나 경년변동을 보이지 않고 위성이 중복 관측하는 기간에 대해서 유사한 변동 특성을 보여 위성 자료의 일관성을 확인할 수 있었다. 위성-이어도 유의파고 차이에 대한 바람장의 영향을 조사한 결과 모든 위성에 대해 평균적으로 0.17 m 정도의 양의 편차가 나타났다. 지형 및 해양과학기지 구조물의 영향을 파악하기 위하여 파향에 대한 파고 오차의 특이성을 분석하였으나 통계적으로 유의미한 특성이 나타나지 않았다. 위성-이어도 일치점의 거리에 따른 영향을 조사하기 위하여 위성-이어도 간의 거리에 대한 함수로 오차의 특성을 분석한 결과 평균은 거리와 무관하게 0.14 m로 거의 일정하게 유지되는 반면에 오차의 최댓값과 최솟값 사이의 진폭은 이어도로부터 멀어질수록 선형적으로 증가하는 특성이 발견되었다. 반면에 동해 해양기상위성부이를 활용한 위성 유의파고 자료의 정확도 평가 결과, 위성-실측 자료 사이의 평균 제곱근 오차는 0.27 m로 상대적으로 작은 오차가 발생하였으며, 이어도 파고 자료와 같이 특이한 오차 특성은 발견되지 않았다. 이어도 파고 관측 기기의 상이성을 고려하여 이 연구에서는 위성 유의파고 자료를 기반으로 이어도 유의파고 자료를 보정하는 식을 제안하였다. 또한 이어도 해양과학기지가 국제적인 해양관측 기지로 격상되기 위해서는 자료의 신뢰도 확보가 우선되어야 함을 강조하고 방법과 전략을 제시하였다.

동중국해권 민가의 성역(聖域)에 관한 연구 (A Study on the Sanctuary of the Residence in East China Sea Skirts Area)

  • 윤일이;尾道建二
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제43권2호
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    • pp.60-81
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    • 2010
  • 우리나라 제주도에는 바다를 통해 전달된 수평적 신화가 널리 분포하고, 가족 내에서 여성의 사회적 지위가 상대적으로 높고, 민가 역시 한반도 민가와 건물배치, 난방 취사 분리, 거주유형 등에서 확연한 차이를 보여, 민가형성에 북방문화 외에 다른 문화의 전래도 있었음을 짐작할 수 있다. 이러한 의문을 해결하기 위해서 한반도의 남해안과 제주도 이남에 펼쳐진 동중국해(혹은 동지나해)에 접한 민가를 비교하였다. 쿠로시오가 흐르고 계절풍이 부는 동중국해 지역에는 대륙의 북방문화뿐만 아니라 단속적이지만 바다를 통한 남방문화가 복합화되어 이곳 주문화권만의 특색을 이루었다. 이에 가신들이 좌정하는 성역을 통해 동중국해 민가에 나타나는 남방문화의 특성을 살펴보았다. 첫째, 동중국해 지역에는 해양과 관련된 수평적 신화가 주류를 이루고, 척박한 자연화경으로 반농반어 반농반채 등 이중적 생계수단을 지닌다. 가족구성은 전체적으로 모계 쌍계사회의 특성이 강한 연령계제제의 남방계 특성이 잔존하면서도, 외부적으로 대륙북방계에 원류를 두고 있는 가부장권의 특성이 상류계층과 도시에 나타나는 이중체계를 유지한다. 그래서 주택구조는 종적위계 남녀구별의 수직적 공간구성 대신에 세대별 기능별에 따른 수평적 공간구성을 이룬다. 둘째, 동중국해 지역은 정령신앙 조상숭배를 기반으로 한 토속신앙으로 가신들은 여성 농경 불과 관련성이 깊다. 부엌에서는 화신(조왕신), 곡창에서는 곡령신, 측간에서는 측신을 섬겼는데, 이들은 대부분 여신이고 사제도 주부들이 담당하였다. 이후 한 중 일 본토에서 불교 유교가 들어오면서 기존 여성중심의 무속의례에 남성중심의 불교 유교의례가 공존하는 이중적 성역을 이룬다. 셋째, 동중국해 지역에서 조왕신, 조령신, 측신들을 모시는 곳을 통해 별동형 부엌, 곡창, 돼지뒷간 등이 별동으로 존재했다가 점차 주택내로 흡수되는 것을 알 수 있고, 이는 건축기술의 발달과 생활양식 변화에 연유하였다. 또 곡창 돼지 뒷간의 고상식은 중국남부 경로와 별동형 부엌과 화신의 성격은 남양 경로와 관련이 있는 등 해양문화의 혼합성이 나타난다. 그러나 별동형 부엌 곡창 돼지 뒷간에 석재의 사용은 동중국해권 주문화권만의 특징이라고 하겠다.

중등학교 교과서 황해난류 오개념 분석 및 해류 데이터 시각화 수업자료 개발 (Misconception on the Yellow Sea Warm Current in Secondary-School Textbooks and Development of Teaching Materials for Ocean Current Data Visualization)

  • 김수란;박경애;변도성;정광영;최병주
    • 한국지구과학회지
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    • 제44권1호
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    • pp.13-35
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    • 2023
  • 지구의 기후 변화를 유도하고 제어하는 가장 중요한 역할을 하는 것은 해양의 해류이다. 황해는 수심이 동해에 비해 매우 얕고, 다양한 바람과 조류, 강물의 유입, 동중국해에서의 해수 유입 등 외력의 영향으로 해수의 순환과 해류가 상당히 복잡하다. 황해난류는 겨울철 황해의 대표적인 해류로서 겨울철 황해와 동중국해 바람 변동성과 밀접한 관련이 있으며, 황해의 수온과 염분 분포에 큰 영향을 주어서 중등학교 교과서에서 중요하게 다루어질 필요성이 있다. 2015 개정 교육과정 기반 중등학교 과학 및 지구과학 교과서의 황해난류와 관련된 내용을 분석하였다. 또한 해류의 시간 변동성에 대한 교사들의 인식을 조사하기 위해 중등학교 과학 교사들을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 대부분의 교사들은 황해난류가 우리나라 서해안으로 연중 북상하고 있으며 일반적인 난류와 같이 여름철에 강하다는 잘못된 지식을 가지고 있는 것으로 나타났다. 황해난류는 해류의 세기가 강한 계절변동성을 가지는 북한한류와 달리 해류 자체가 연중 항시 존재하지 않으며 겨울철에만 발생하는 해류이다. 이러한 교사들의 교과내용 지식에 대한 오류는 북한한류가 겨울철에 강하다는 오개념을 가지게 된 연유와 유사한 배경을 가지고 있었다. 따라서 본 연구에서는 황해난류에 대한 교과서 내용의 오류를 분석하여 제시하였다. 또한 학생들과 교사들의 데이터 리터러시 함양을 위하여 탐구활동에서 활용할 수 있는 황해난류에 대한 수업 자료를 개발하였다. 황해 해수면 온도를 가시화할 수 있는 GUI 프로그램을 소개하였고, WOA (World Ocean Atlas) 2018 해양 실측 수온 및 염분자료와 국립해양조사원에서 생성한 해양 수치모델 재분석자료를 활용하여 수온과 염분의 공간 분포를 도시하는 자료를 개발하여 제시하였다. 이러한 해양 자료를 활용한 데이터 시각화과정은 교사들의 오개념을 개선하고, 나아가 학생들과 교사들의 해양 리터러시뿐만 아니라 데이터 리터러시도 제고하는 계기가 될 것으로 기대된다.

강희제(康熙帝)의 「승덕 피서산장(避暑山莊) 36경」에 담긴 황가원림의 경관 특성과 함의 (A Study on the Landscape Characteristics and Implications of the Royal Garden through 「The 36 Scenery of Seongdeok Summer Mountain Resort」 by Kangxi Emperor)

  • 노재현;맹자군
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제55권4호
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    • pp.212-240
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    • 2022
  • 문헌연구와 고서화 도해 그리고 현장연구를 통해 중국 강희제가 읊은 「승덕 피서산장 삼십육경(承德 避暑山莊 三十六景)」(이하 「강희36경」) 제영시(題詠詩)의 분석과 해석(解釋)을 통해 「강희36경」에 담긴 경관 특성과 함의를 추적한 결론은 다음과 같다. 「강희36경」은 팔경시의 외연(外緣)을 연장한 것으로, 기존의 「팔경시」나 <팔경도>와 비교해 볼 때 '대상 중심'이 아닌 '시점(시점장) 중심'의 경관 형상화가 두드러진다. 그 결과 전(殿)과 정(亭) 등 9개 유형의 건축물을 시점으로 구조화된 경관 틀짜임을 지향하였다. 특히 호박구에 입지한 여의주는 중국의 저명한 원림과 산수시 및 산수화의 정수(精髓)만을 모은 집금식(集錦式) 배치와 구성을 통해 원중원(園中園)의 성격을 부여하였다. 표제어 분석 결과, 제영시에 등장하는 경관요소는 수체류(水體類) 14개 경(38.9%), 지형지모(地形地貌)와 관련된 산체류(山體類) 13개 경(36.1%)으로 이들 요소의 비중이 월등히 높았으며, 건축·토목류는 3개 경(8.3%), 천공류(天空類)는 2개 경(5.6%)으로 분류되었다. 제영시에서는 기후풍토요소에 대한 경관어휘(景觀語彙)의 언급이 압도적으로 두드러졌는데 특히 표제어에서는 구름(雲)과 바람(風)이 대표적 경관어휘로 드러났다. 뿐만 아니라 운(雲)·수(水)·천(泉)·청(清)·파(波)·류(流)·풍(風) 그리고 무서(無暑) 등과 같은 '청량(淸涼)'을 상징하는 시어가 높은 빈도로 출현하고 있음은 우연이 아니며, 이는 열하(熱河)의 지역성 및 피서산장의 장소성과 강하게 밀착되어 있음을 보여준다. 계절 배경이 확인된 23개 경중에서 하경(夏景)이 과반수로 비중 있게 묘사되는 점이나 피서산장 일원의 청랭성(淸冷性)으로 집약되는 기후풍토요소가 입체적이고 다의적으로 묘사되고 있음은 경관 주체인 강희제의 원림 향유 시기와 관련 깊은 것으로 보인다. 더불어 제영시에 등장하는 다수의 동식물 경관은 휴양은 물론 관상과 수렵의 공간 속성과도 동일한 맥락으로 보인다. 한편 제영시에는 고시(古詩), 전고(典故), 고화(古畫) 등을 통해 명인(名人)과 명저(名著)를 인용한 경이 33개(91.7%) 경에 이를 정도로 상고성(尙古性)의 경향이 두드러진다. 이는 경관 주체인 강희제의 중국 전통문화에 대한 이해와 자부심을 바탕으로 한 것으로 추론된다. 「강희36경」에는 가경(佳景)에 의탁(依託)된 심정에 대한 서경적 묘사뿐만 아니라 근정애민(勤政愛民) 정신, 자강불식(自强不息)과 권학(勸學) 정신 그리고 모친에 대한 공경(恭敬)과 효(孝)의 정서가 깊이 내포되고 있다. 궁극적으로 「강희36경」은 피서산장의 실경(實景)은 물론 의경적(意境的) 차원을 다층적이고 입체적으로 보여줌으로써, 황가원림의 품격과 문인의 정서를 바탕으로 한 황제로서의 기개(氣槪)를 드러내고자 한 제황적(帝皇的) 집경(集景)이라 할 만하다.

논벼 장.단간품종의 증발산제계수와 건물량과의 관계에 대한 연구(I) (Studies on Relations between Various Coeffcients of Evapo-Transpiration and Quantities of Dry Matters for Tall-and Short Statured Varieties of Paddy Rice)

  • 류한열;김철기
    • 한국농공학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.3361-3394
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    • 1974
  • The purpose of this thesis is to disclose some characteristics of water consumption in relation to the quantities of dry matters through the growing period for two statured varieties of paddy rice which are a tall statured variety and a short one, including the water consumption during seedling period, and to find out the various coefficients of evapotranspiration that are applicable for the water use of an expected yield of the two varieties. PAL-TAL, a tall statured variety, and TONG-lL, a short statured variety were chosen for this investigation. Experiments were performed in two consecutive periods, a seedling period and a paddy field period, In the investigation of seedling period, rectangular galvanized iron evapotranspirometers (91cm${\times}$85cm${\times}$65cm) were set up in a way of two levels (PAL-TAL and TONG-lL varieties) with two replications. A standard fertilization method was applied to all plots. In the experiment of paddy field period, evapotanspiration and evaporation were measured separately. For PAL-TAL variety, the evapotranspiration measurements of 43 plots of rectangular galvanized iron evapotranspirometer (91cm${\times}$85cm${\times}$65cm) and the evaporation measurements of 25 plots of rectangular galvanized iron evaporimeter (91cm${\times}$85cm${\times}$15cm) have been taken for seven years (1966 through 1972), and for TONG-IL variety, the evapotranspiration measurements of 19 plots and the evaporation measurements of 12 plots have been collected for two years (1971 through 1972) with five different fertilization levels. The results obtained from this investigation are summarized as follows: 1. Seedling period 1) The pan evaporation and evapotranspiration during seedling period were proved to have a highly significant correlation to solar radiation, sun shine hours and relative humidity. But they had no significant correlation to average temperature, wind velocity and atmospheric pressure, and were appeared to be negatively correlative to average temperature and wind velocity, and positively correlative to the atmospheric pressure, in a certain period. There was the highest significant correlation between the evapotranspiration and the pan evaporation, beyond all other meteorological factors considered. 2) The evapotranpiration and its coefficient for PAL-TAL variety were 194.5mm and 0.94∼1.21(1.05 in average) respectively, while those for TONG-lL variety were 182.8mm and 0.90∼1.10(0.99 in average) respectively. This indicates that the evapotranspiration for TONG-IL variety was 6.2% less than that for PAL-TAL variety during a seedling period. 3) The evapotranspiration ratio (the ratio of the evapotranspiration to the weight of dry matters) during the seedling period was 599 in average for PAL-TAL variety and 643 for TONG-IL variety. Therefore the ratio for TONG-IL was larger by 44 than that for PAL-TAL variety. 4) The K-values of Blaney and Criddle formula for PAL-TAL variety were 0.78∼1.06 (0.92 in average) and for TONG-lL variety 0.75∼0.97 (0.86 in average). 5) The evapotranspiration coefficient and the K-value of B1aney and Criddle formular for both PAL-TAL and TONG-lL varieties showed a tendency to be increasing, but the evapotranspiration ratio decreasing, with the increase in the weight of dry matters. 2. Paddy field period 1) Correlation between the pan evaporation and the meteorological factors and that between the evapotranspiration and the meteorological factors during paddy field period were almost same as that in case of the seedling period (Ref. to table IV-4 and table IV-5). 2) The plant height, in the same level of the weight of dry matters, for PAL-TAL variety was much larger than that for TONG-IL variety, and also the number of tillers per hill for PAL-TAL variety showed a trend to be larger than that for TONG-IL variety from about 40 days after transplanting. 3) Although there was a tendency that peak of leaf-area-index for TONG-IL variety was a little retarded than that for PAL-TAL variety, it appeared about 60∼80 days after transplanting. The peaks of the evapotranspiration coefficient and the weight of dry matters at each growth stage were overlapped at about the same time and especially in the later stage of growth, the leaf-area-index, the evapotranspiration coefficient and the weight of dry matters for TONG-IL variety showed a tendency to be larger then those for PAL-TAL variety. 4) The evaporation coefficient at each growth stage for TONG-IL and PAL-TALvarieties was decreased and increased with the increase and decrease in the leaf-area-index, and the evaporation coefficient of TONG-IL variety had a little larger value than that of PAL-TAL variety. 5) Meteorological factors (especially pan evaporation) had a considerable influence to the evapotranspiration, the evaporation and the transpiration. Under the same meteorological conditions, the evapotranspiration (ET) showed a increasing logarithmic function of the weight of dry matters (x), while the evaporation (EV) a decreasing logarithmic function of the weight of dry matters; 800kg/10a x 2000kg/10a, ET=al+bl logl0x (bl>0) EV=a2+b2 log10x (a2>0 b2<0) At the base of the weight of total dry matters, the evapotranspiration and the evaporation for TONG-IL variety were larger as much as 0.3∼2.5% and 7.5∼8.3% respectively than those of PAL-TAL variety, while the transpiration for PAL-TAL variety was larger as much as 1.9∼2.4% than that for TONG-IL variety on the contrary. At the base of the weight of rough rices the evapotranspiration and the transpiration for TONG-IL variety were less as much as 3.5% and 8.l∼16.9% respectively than those for PAL-TAL variety and the evaporation for TONG-IL was much larger by 11.6∼14.8% than that for PAL-TAL variety. 6) The evapotranspiration coefficient, the evaporation coefficient and the transpiration coefficient and the transpiration coefficient were affected by the weight of dry matters much more than by the meteorological conditions. The evapotranspiratioa coefficient (ETC) and the evaporation coefficient (EVC) can be related to the weight of dry matters (x) by the following equations: 800kg/10a x 2000kg/10a, ETC=a3+b3 logl0x (b3>0) EVC=a4+b4 log10x (a4>0, b4>0) At the base of the weights of dry matters, 800kg/10a∼2000kg/10a, the evapotranspiration coefficients for TONG-IL variety were 0.968∼1.474 and those for PAL-TAL variety, 0.939∼1.470, the evaporation coefficients for TONG-IL variety were 0.504∼0.331 and those for PAL-TAL variety, 0.469∼0.308, and the transpiration coefficients for TONG-IL variety were 0.464∼1.143 and those for PAL-TAL variety, 0.470∼1.162. 7) The evapotranspiration ratio, the evaporation ratio (the ratio of the evaporation to the weight of dry matters) and the transpiration ratio were highly affected by the meteorological conditions. And under the same meteorological condition, both the evapotranspiration ratio (ETR) and the evaporation ratio (EVR) showed to be a decreasing logarithmic function of the weight of dry matters (x) as follows: 800kg/10a x 2000kg/10a, ETR=a5+b5 logl0x (a5>0, b5<0) EVR=a6+b6 log10x (a6>0 b6<0) In comparison between TONG-IL and PAL-TAL varieties, at the base of the pan evaporation of 343mm and the weight of dry matters of 800∼2000kg/10a, the evapotranspiration ratios for TONG-IL variety were 413∼247, while those for PAL-TAL variety, 404∼250, the evaporation ratios for TONG-IL variety were 197∼38 while those for PAL-TAL variety, 182∼34, and the transpiration ratios for TONG-IL variety were 216∼209 while those for PAL-TAL variety, 222∼216 (Ref. to table IV-23, table IV-25 and table IV-26) 8) The accumulative values of evapotranspiration intensity and transpiration intensity for both PAL-TAL and TONG-IL varieties were almost constant in every climatic year without the affection of the weight of dry matters. Furthermore the evapotranspiration intensity appeared to have more stable at each growth stage. The peaks of the evapotranspiration intensity and transpiration intensity, for both TONG-IL and PAL-TAL varieties, appeared about 60∼70 days after transplanting, and the peak value of the former was 128.8${\pm}$0.7, for TONG-IL variety while that for PAL-TAL variety, 122.8${\pm}$0.3, and the peak value of the latter was 152.2${\pm}$1.0 for TONG-IL variety while that for PAL-TAL variety, 152.7${\pm}$1.9 (Ref.to table IV-27 and table IV-28) 9) The K-value in Blaney & Criddle formula was changed considerably by the meteorological condition (pan evaporation) and related to be a increasing logarithmic function of the weight of dry matters (x) for both PAL-TAL and TONG-L varieties as follows; 800kg/10a x 2000kg/10a, K=a7+b7 logl0x (b7>0) The K-value for TONG-IL variety was a little larger than that for PAL-TAL variety. 10) The peak values of the evapotranspiration coefficient and k-value at each growth stage for both TONG-IL and PAL-TAL varieties showed up about 60∼70 days after transplanting. The peak values of the former at the base of the weights of total dry matters, 800∼2000kg/10a, were 1.14∼1.82 for TONG-IL variety and 1.12∼1.80, for PAL-TAL variety, and at the base of the weights of rough rices, 400∼1000 kg/10a, were 1.11∼1.79 for TONG-IL variety and 1.17∼1.85 for PAL-TAL variety. The peak values of the latter, at the base of the weights of total dry matters, 800∼2000kg/10a, were 0.83∼1.39 for TONG-IL variety and 0.86∼1.36 for PAL-TAL variety and at the base of the weights of rough rices, 400∼1000kg/10a, 0.85∼1.38 for TONG-IL variety and 0.87∼1.40 for PAL-TAL variety (Ref. to table IV-18 and table IV-32) 11) The reasonable and practicable methods that are applicable for calculating the evapotranspiration of paddy rice in our country are to be followed the following priority a) Using the evapotranspiration coefficients based on an expected yield (Ref. to table IV-13 and table IV-18 or Fig. IV-13). b) Making use of the combination method of seasonal evapotranspiration coefficient and evapotranspiration intensity (Ref. to table IV-13 and table IV-27) c) Adopting the combination method of evapotranspiration ratio and evapotranspiration intensity, under the conditions of paddy field having a higher level of expected yield (Ref. to table IV-23 and table IV-27). d) Applying the k-values calculated by Blaney-Criddle formula. only within the limits of the drought year having the pan evaporation of about 450mm during paddy field period as the design year (Ref. to table IV-32 or Fig. IV-22).

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시뮬레이션 모형에 의한 온실의 열환경 분석 (Analysis of Greenhouse Thermal Environment by Model Simulation)

  • 서원명;윤용철
    • 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.

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