• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.172.2-172.2
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• 2010

This study was carried out in order to reduce the installation expense of heating system for greenhouse comparing to geothermal heat pump and develope the coefficient of performance (COP) for a heat pump. For getting plenty of heat flux from geothermal energy. Surface water in river channel was used for getting a lots of geothermal heat by penetrating water through underground soil layer of the river bank that make heat transmission to passing water. The range of water temperature after the process of Ground filtration is 13~18 degrees celsius which is very similar to low heat source of geothermal heat pump system and the plenty amount of heat source from that make the number of geothermal heat exchanging hole and the expense for geothermal heat exchanger construction reduced. Drainage well is also used for returning filtration water to the aquifer that keep the water good recirculation from losing geothermal heat and water resource. For the COP improvement of Heat pump, thermal storage tank with separating insulation plate according to the temperature difference make the COP of Heat pump that is similar to thermal storage tank with diffuser. Developed thermal storage tank make construction expense cheaper than customarily used one's. and that sand filter and oxidation sand (FELOX) are going to be used for improving ground filtration water quality that make heat exchanger efficiency better. All above developed component skill are going to be set on the Ground filtration water source heat pump system and applied for medium, large scale for protected greenhouse in riverside area and on-site experiment is going to do for optimizing the heating system function and overcome the problem happening in the process of on-site application afterward.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1B호
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• pp.29-36
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• 2011

다양한 형태의 지표면에서 일어나는 증발산은 지표면과 대기 사이의 상호작용을 이해하기 위해 꼭 필요한 수문학적 인자이다. 일반적으로 증발산은 증발접시, 침루계 등을 이용하여 경험적으로 측정하는 방법을 쓰고 있지만 한 지점에만 국한되어 적용되는 단점이 있어 외부환경에 대한 변동성이 큰 증발산의 공간적인 분포를 정확하게 알기 어렵다. 따라서 이러한 점들을 보완하고 해결하기 위해 원격탐사를 이용하여 증발산의 공간적인 분포를 산정하였다. 본 연구에서는 에너지 수지 방법을 기반으로 한 원격 이미지 처리 모형인 Mapping EvapoTranspiration with Internalized Calibration(METRIC) 모형을 이용하여 2003년 2월 1일, 2006년 9월 13일 Landsat 위성 관측 이미지를 경안천 유역에 적용, 에너지 수지식의 각 항을 이루는 순복사 에너지, 토양열 플럭스, 현열 플럭스, 잠열 플럭스 및 증발산을 통합적으로 처리하여 지도로 나타냈다. 모형 결과의 검증을 위한 기본 통계분석을 실시하였고 수원 기상청의 증발접시 증발량과 비교하여 각각 22%, 11%의 오차를 보여 모형이 유역 내에서 높은 신뢰성을 보인다는 것을 확인하였다. 또한 토지 피복 현황에 따른 증발산의 공간적 분포 경향을 분석하였고, 그 결과 식생의 밀도가 전반적인 증발산량 분포에 큰 영향을 준다는 것을 확인하였다. 계절적으로는 식생의 활동이 활발하게 일어나는 생장기의 증발산이 휴면기에 일어나는 증발산보다 더 큰 값을 보였다. 작성된 증발산 지도는 향후 유역 내 토지 피복, 식생 분포, 고도, 지형 등 외부 인자들의 변화에 따라 증발산이 어떠한 거동을 보이는지를 파악할 때 유용하게 이용될 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권6호
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• pp.114-127
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• 2016

An increase of groundwater flux in BHE system creates that ground temperature (locT) becomes lower in summer and higher in winter time. In other words, it improves significantly the performance of BHE system. The size of thermal plume made up by advection driven-flow under the balanced energy load is relatively small in contrast to the unbalanced energy load where groundwater flow causes considerable change in the size of thermal plume as well ground temperature. The ground temperatures of the up gradient and down gradient BHEs under conduction only heat transport are same due to no groundwater flow. But a significant difference of the ground temperature is observed between the down gradient and up gradient BHE as a result of groundwater flow-driven thermal interference took placed in BHE field. As many BHEs are designed under the obscure assumption of negligible groundwater flow, failure to account for advection can cause inefficiencies in system design and operation. Therefore including groundwater flow in the design procedure is considered to be essential for thermal and economic sustain ability of the BHE system.

• 한국토양비료학회지
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• 제21권1호
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• pp.15-19
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• 1988

옥수수 군락형성과정(群落形成過程)에서 순폭사를 구성(構成)하는 열(熱)에너지의 배분(配分)을 보우엔비(比)-에너지수지방법(收支方法)으로 조사(調査)하여 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1. 옥수수 전생육기간(全生育期間)동안 군락초관부(群落草冠部)에 도달(到達)된 전천일사량(全天日射量)은 $1,559MJm^{-2}$이었으며 증발잠열(蒸發潛熱)로 쓰여진 열량(熱量)은 $960MJm^{-2}$로 전천일사량(全天日射量)의 61.6%가 군락증발산(群落蒸發散)의 열원(熱源)으로 사용(使用)되었다. 2. 계절별(季節別) 일평균(日平均) 증발산량(蒸發散量)은 2.7mm-5.6mm 범위(範圍)이었다. 3. 증발산(蒸發散)으로 소비(消費)된 물량(量)은 394mm, 전체건물생산량(全體乾物生産量)은 $2,214gm^{-2}$로 전체(全體)옥수수 군락증발산량(群落蒸發散量)에 대(對)한 전건물중(全乾物重)의 비율(比率)인 물이용효율(利用效率)은 $5.6gm^{-2}mm^{-1}$이었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제9권2호
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• pp.100-108
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• 2007

험준한 산지에 위치한 광릉 KoFlux 슈퍼사이트는 기복이 진 지형과 산골 순환으로 인해 풍속이 약한 것이 특징이다. 따라서 에디 공분산 방법을 이용한 플럭스 관측에 좌표회전이 미치는 효과를 이해하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 세 가지의 직교 좌표 체제 (이중, 삼중 및 planar fit 회전)의 특징을 살펴 보고, 이들을 광릉 슈퍼사이트에서 관측된 플럭스 자료에 적용하였다. 'Planar Fit(PF)' 좌표회전으로부터 유추해 낸 초음파 풍속계의 연직 풍속의 평균 차감은 대략 $\pm0.05ms^{-1}$이었다. 바람이 부는 경우, 이중 회전 $(\bar{v}=\bar{w}=0)$에서 산출된 열, 수증기 및 $CO_2$의 난류 플럭스는 PF 회전에서 나온 결과와 거의 같았다. 그러나 바람이 잔잔한 경우에는 이중 회전이 큰 값의 편의를 나타내었다. 대기 지표층의 중요한 스케일링 모수인 마찰 속도는 좌표 회전 방법의 선택에 따라 더 민감하게 반응하였다.

• 대기
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• 제16권2호
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• pp.111-124
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• 2006

This study examines seasonal variability of the surface energy balance at the King Sejong Station, Antarctica, using measurements and estimates of the components related to the balance for the period of 1996 to 2004. Annual average of downward shortwave radiation at the surface is 81 $Wm^{-2}$ which is 37% of the extraterrestrial value, with the monthly maximum of 188 $Wm^{-2}$ in December and the minimum of 8 $Wm^{-2}$ in June. These values are relatively smaller than those at other stations in Antarctica, which can be attributed to higher cloudy weather conditions in Antarctic front zone. Surface albedo varies between ~0.3 in the austral summer season and ~0.6 in the winter season. As a result, the net shortwave radiation ranges from 117 $Wm^{-2}$ down to 3 $Wm^{-2}$ with annual averages of 43 $Wm^{-2}$. Annual average of the downward longwave radiation shows 278 $Wm^{-2}$, ranging from 263 $Wm^{-2}$ in August to 298 $Wm^{-2}$ in January. The downward longwave radiation is verified to be dependent strongly on the air temperature and specific humidity, accounting for 74% and 79% of the total variance in the longwave radiation, respectively. The net longwave radiation varies between 25 $Wm^{-2}$ and 40 $Wm^{-2}$ with the annual averages of 30 $Wm^{-2}$. Accordingly, the annual average energy balance is dominated by radiative warming of a positive net all-wave radiation from September to next March and radiative cooling of a negative net all-wave radiation from April to August. The net all-wave radiative energy gain and loss at the surface is mostly balanced by turbulent flux of sensible and latent heat. The soil heat flux is of negligible importance in the surface energy balance.

• 한국작물학회지
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• 제46권3호
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• pp.229-235
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• 2001

사용된 멀칭자재의 광학적 특성, 작물군락의 형성 등에 의하여 토양표면의 에너지 수지는 달라지며, 이러한 토양표면 에너지 수지의 차이에 의해 변화되는 지중열류가 토양온도 변화의 원인이 된다. 본 연구에서는 일사량, 밀칭표면의 순복사, 지중열류, 멀칭 내외면 온도, 토양온도 등을 연속적으로 측정하였으며, 실측된 자료를 이용하여 토양표면의 에너지 수지 및 지중열류를 추정하여 멀칭처리에 따른 토양온도 변화의 원인을 분석하였다. 감자 출아전인 1998년 8월 30일의 무멀칭처리에서는 지표면의 순복사(10.0 MJ$m^{-2}$${day}^{-1}$ )는 높았지만, 대류에 의한 현열이나 수분증발에 의한 잠열로 대부분의 에너지(9.65MJ m$^{-2}$ day$^{-1}$)가 지면으로부터 빠져나가 토양으로 흐르는 지중열류는 0.36MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 이었다. 흑색 폴리에틸렌 필름 멀칭에서는 지표면의 순복사는 2.4 MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 이었지만 멀칭면과 토양표면의 대류에 의한 지표면의 에너지 손실이 1.39 MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 로 적어져 지중열류는 1.02 MJ$m^{-2}$${day}^{-1}$ 로 무멀칭처리보다 많이 높았다. 종이멀칭처리에서의 지표면의 순복사는 1.30 MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 로 다른 처리에 비해 낮았고, 멀칭면과 지표면의 대류에 의한 에너지 교환에 의하여 지표면으로부터 1.36 MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 의 에너지가 손실되어 지중열류는 -0.06 MJ $m^{-2}$${day}^{-1}$ 로 흑색 폴리에틸렌 필름 멀칭이나 무멀칭보다 낮았으며, 특히 주간의 상위층 토양온도가 다른 처리에 비해 많이 낮아졌다. 군락이 형성된 9월 27일의 경우, 멀칭처리에서의 지표면 순복사는 군락이 없는 8월 30일의 경우와 큰 차이가 없었지만 무멀칭처리에서는 군락의 일사 차단으로 순복사가 현저히 낮아졌으며, 흑색 플라스틱 필름 멀칭처리에서는 현열 및 잠열에 의한 손실이 작아 지중열류는 다른 처리에 비해 높았으며, 무멀칭처리에서는 현열 및 잠열에 의한 에너지 손실이 많아 지중열류는 작았다. 이러한 지중열류의 차이에 의해 흑색 플라스틱 필름 별칭처리에서의 지온이 다른 처리에 비해 높아졌고, 종이멀칭처리에서의 지온은 군락이 형성되지 않은 초기에는 무멀칭에 비해 낮았지만 군락이 형성된 후기에는 그 차이가 거의 없었다. 군락의 형성여부와 관계없이 일 최저기온 및 최고기온이 나타나는 시각의 토심에 따른 토양온도의 변화는 비슷한 경향을 보였으며, 일 최고기온이 나타나는 시각에 흑색 플라스틱 필름 멀칭처리에서의 온도는 지표에 가까울수록 급격하게 높았으며, 그 증가추세는 종이멀칭이나 무멀칭에 비해 현저하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권10호
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• pp.945-958
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• 2014

토양온도는 비점오염과 관련된 수문학적 및 생지화학적 과정에 영향을 주는 중요한 물리적 환경인자 중 하나이다. 이 연구에서는 분포형 유역모델인 CAMEL(Chemicals, Agricultural Management and Erosion Losses)의 겨울철 토양온도 모의성능을 개선하기 위해서 융설과 토양 동결-융해 모델을 개발하였으며, 경기도 여주에 위치한 시험유역의 4개 지점에서 3개월 동안 관측한 토양온도 자료를 사용하여 모델을 보 검정하였다. 모의 결과, 표층 토양온도에 대해서는 모델이 토양온도의 시계열 변화를 비교적 잘 재현하는 반면($R^2$ 0.71~0.95, RMSE $0.89{\sim}1.49^{\circ}C$), 하부토양층 온도에 대해서는 경우에 따라 모델의 예측오차가 다소 크게 나타났는데($R^2$ 0.51~0.97, RMSE $0.51{\sim}5.08^{\circ}C$), 이것은 모델에서 토양 깊이별 토성을 동일한 것으로 가정한 것이 주요 원인인 것으로 판단된다. 한편, 개발된 모델은 융설에 의한 단열효과와 토양 동결-융해 과정에서 유입 또는 방출되는 잠열흐름의 영향으로 토양온도의 진폭이 감소하는 현상을 잘 모의하고 있다. 비록 모델 구조의 한계와 자료의 부족으로 토양온도에 대한 다소의 예측오차가 발생하였지만, 개발된 토양온도 모델은 시험유역의 토지이용 및 지형에 따른 토양온도와 적설상당수량의 시공간적 분포를 합리적으로 잘 모의하는 것으로 사료된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제18권4호
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• pp.307-319
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• 2016

국가농림기상센터(NCAM)에서는 수요자 맞춤형 영농 영림을 지원하기 위하여 전용 수치모델링시스템인 지면대기모델링패키지(LAMP) 버전 1을 구축하였다. 이 패키지는 두 가지의 큰 축으로 구성되어 있다. 하나는 WRF 기상모델과 Noah-MP 지면모델의 결합시스템인 WRF/Noah-MP 시스템이고, 다른 하나는 Noah-MP 지면 모델의 오프라인 독립구동형 1차원 버전이다. 전자는 7일 이상의 중기 기상예측 자료를 1km 내외의 고해상도로 생산하는 일을 담당하고, 후자는 대표적인 농림생태계에 대하여 1년 지면모의 자료를 15분 간격으로 생산하는 일을 담당한다. 본 연구의 목적은 NCAM-LAMP의 두 구성 요소를 간단히 설명하고, 초기의 수치모의 성능을 평가하는데 있다. WRF/Noah-MP 결합시스템은 동아시아를 포함하는 어미격자 도메인에 최고 810m의 수평 해상도를 갖는 3개의 둥지격자로 구축되었으며, 가장 안쪽 도메인은 광릉 활엽수림 관측지와 침엽수림 관측지(GDK 및 GCK)를 포함한다. 이 결합시스템은 현재 미국 환경예측센터의 FNL 자료를 초기 및 경계자료로 이용하여 구동되며, 여러 개의 약 8일 모의 결과를 연결시켜 장기간에 대한 모의 자료를 생산하였다. 정량적 검증 변수는 WRF/Noah-MP 결합시스템의 2m 기온, 10m 바람, 2m 습도, 강수이며, 기상청 ASOS 관측 자료와 WRF/Noah-MP 결합시스템 모의 자료 사이의 차이를 이용하여 각 도메인에서 동적 식생 포함 유무에 따른 모의 오차를 계산하였다. 강수 모의의 정확도는 탐지확률(POD)과 공평위협점수(ETS)로 구성된 표를 이용하여 조사하였다. 오프라인 독립구동형 지면모델은 1년 기간에 대해 모의 결과를 생산하였으며, KoFlux 관측자료와 비교하여, 순복사 플럭스, 현열 플럭스, 잠열 플럭스 및 토양 수분 함량을 평가하였다. WRF/Noah-MP 결합시스템의 모의 결과에 따르면, 모든 도메인 중에서 도메인 4(810m 해상도)에서 2m 기온, 10m 바람 및 2m 습도에 대하여 가장 작은 RMSE를 보였다. 동적 식생을 포함시키면 모든 도메인에서 10m 바람의 모의 오차가 감소하게 되는 경향을 보였다. 도메인 2(7,290m 해상도)에서는 강수 모의 점수가 가장 높았으나, 동적 식생을 포함시킴에 따른 효과는 별로 없었다. 독립구동형 1차원 Noah-MP의 지면모의 결과는 복사 플럭스와 토양 수분의 패턴 및 크기를 포착하였으며, 엽면적지수의 모델 입력 부분을 보충하고, 모델 물리과정의 적절한 조합을 찾아내는 노력을 통해 개선될 수 있는 여지를 남겼다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권12호
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• pp.25-31
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• 2021

지반의 열-수리 현상에 대한 수치해석에서 경계조건은 해석결과의 정확도에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 지반과 대기의 상호작용을 고려한 열-수리 경계조건을 제시하였다. 지면의 에너지 평형은 태양복사, 지구복사, 바람에 의한 대류, 수분 증발에 대한 잠열 그리고 지중으로의 열전도로 구성된다. 각각의 열흐름에 대한 방정식을 제시하고, 불포화 지반의 열-수리 현상에 대한 해석프로그램과 연계하여 수치해석을 수행하였다. 울산기상대에서 관측된 기상데이터를 이용한 수리-열적 해석에서 실측된 지표면 온도와 수치해석 결과가 매우 유사하였다. 낮시간의 수분 증발에 의한 잠재열은 비포장 지면의 온도를 낮추며, 야간시간에는 지면조건의 영향이 감소한 열적평형 상태에 도달하였다. 지면의 온도변화는 지중으로 깊어질수록 열확산으로 감소하였다. 지표면의 온도가 주요 관심사인 수치해석에서는 지반과 대기의 열-수리적 상호작용을 고려한 수치해석을 수행해야 한다.