• 한국토양비료학회지
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• 제44권3호
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• pp.331-336
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• 2011

최근 편리함과 측정의 정확성으로 인해 Capacitance sensor가 토양수분 연구나 물관리에 국제적으로도 널리 이용되고 있다. 이 연구는 Capacitance sensor (EnviroSCAN, Sentek Ltd.)가 화산회토양이 많이 분포하는 제주도 지역에서도 활용성이 있는 지를 알아보기 위해 유기물함량이 다른 제주도의 대표적인 토양 종류를 이용하여 Calibration 시험을 수행하였다. 시험 결과 화산회토양에서는 비화산회토양과 달리 센서의 Scaled frequency와 토양의 용적수분함량 간에 Calibration식이 로그식 형태로 나타내는 것이 일반적으로 적용되는 지수식 형태로 나타내는 것보다 상관이 더 높게 나타났다. 또한 화산회토양이 많이 분포하는 지역에 서는 토양수분함량이 높아 습하거나 매우 적어 건조할 경우에는 Capacitance sensor에 의한 수분함량 측정값이 건조기를 이용한 수분함량 값보다 과소하게 측정될 수 있었다. Capacitance sensor를 이용하여 화산회토양에서 토양 수분함량을 정확하게 측정하기 위해서 Calibration식에 적용될 수 있는 현실적인 계수값을 제시하였다. 또 현재 이용되는 EnviroSCAN capacitance probes의 활용성을 제고하기 위해서 계수값을 유기물함량별로 추정하는 식을 제시 하였다. Capacitance sensor를 이용하여 토양수분함량을 정확하게 측정하기 위해서는 사전에 토양의 공극분포, 유기물함량, EC 등 측정여건을 파악하여 조절하는 것이 필요하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권5_1호
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• pp.665-679
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• 2019

면 단위의 고해상도 토양 수분 측정이 가능한 Cosmic-Ray Neutron Probe(CRNP)를 이용한 토양수분 관측 데이터는 위성기반의 큰 공간해상도를 지닌 토양 수분 자료와 지점 관측 토양 수분 자료를 연결하는 통로의 역할을 수행할 것으로 기대된다. 이러한 CRNP 센서를 이용하여 토양 수분을 산출하기 위해서는 측정된 중성자 강도의 교정이 필요한데 기존의 교정 방법은 관측 기간의 단일 교정 중성자 강도($N_0$)를 이용하여 장기간의 토양 수분 관측에 어려움이 있다. 또한 기존 방법을 이용한 $N_0$는 시간에 따라 변동하는 인자들에 의해 영향을 고려하지 못하며 이로 인해 CRNP 센서를 이용한 토양 수분 관측 값에 불확실성을 초래한다. 이를 극복하기 위해 새로운 교정 방법(Dynamic-$N_0$ 교정 방법)을 제시한다. Dynamic-$N_0$ 교정 방법은 시간에 따른 $N_0$의 변동을 고려함으로써 토양 수분 관측 값을 개선하는 방법으로 비선형 회귀 모델을 이용하여 $N_0$의 시계열 자료를 구하여 토양 수분 산출에 이용한다. 본 연구에서는 Dynamic-$N_0$ 교정 방법을 이용하여 산출된 토양 수분을 지점 기반 토양 수분 및 기존의 교정방법을 이용한 토양 수분 산출 값과 비교하였으며 결과적으로 상관계수를 0.7에서 0.72로 개선하였다. RMSE와 Bias는 각각 $0.036m^3m^{-3}$에서 $-0.026m^3m^{-3}$으로, $-0.006m^3m^{-3}$에서 $-0.001m^3m^{-3}$으로 개선되었다. Dynamic-$N_0$ 교정 방법의 기존의 방법 대비 탁월한 성능은 CRNP 센서 주변의 수소 공급원에 의하여 $N_0$의 변동이 발생했음을 시사한다. 그러나 몇몇 중성자 강도에 영향을 미치는 수소 공급원들에 대한 고려가 구체적으로 이뤄지지 않았는데 이는 향후 연구를 통해 Cosmic-Ray를 이용한 토양 수분 관측이 보다 개선될 수 있음을 보여준다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.133-144
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• 2004

토양수분 저류구조를 갖는 4단 탱크모형에 SCE-UA전역최적화 기법을 사용하여 목적함수에 따라 보정자료 기간을 달리하여 대청댐 유역에 332회, 소양강댐 유역에 대해 472회의 보정 및 검증을 수행하였다. 그리고 증발산량 산정방법에 따른 매개변수 추정 영향을 검토하기 위해 소형 증발계 증발량, 1963 Penman, FAO-24 Penman-Monteith, FAO-56 Penman-Monteith 방법을 사용하였다. 토양수분 저류구조를 갖는 탱크모형은 표준 4단 모형보다 우수한 결과를 나타내었다. 토양수분 저류구조를 갖는 탱크모형의 매개변수 추정에 적합한 목적함수 두 가지를 확인하였다. 매개변수 추정을 위해 적절한 자료기간은 3년 정도이었으며, 평균강수량 이상인 해와 가물었던 해를 포함하는 것이좋은 결과를 보였다. 그리고 유출률이 적절하지 않은 해를 포함하는 경우에는 8년 이상으로 하는 것이 적절하다고 판단된다. 4가지 증발산량 산정 방법에 의해 추정된 증발산량을 입력으로 모형을 보정한 결과 유사한 매개변수를 나타내었으며, 1963 Penman 방법만이 근소하게 열등하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제43권4호
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• pp.426-439
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• 2018

Purpose: To continuously monitor soil and climatic properties, a data acquisition system (DAQ) was developed and tested in plum farms (Gyewol-ri and Haechang-ri, Suncheon, Korea). Methods: The DAQ consisted of a Raspberry-Pi processor, a modem, and an ADC board with multiple sensors (soil moisture content (SEN0193), soil temperature (DS18B20), climatic temperature and humidity (DHT22), and rainfall gauge (TR-525M)). In the laboratory, various tests were conducted to calibrate SEN0193 at different soil moistures, soil temperatures, depths, and bulk densities. For performance comparison of the SEN0193 sensor, two commercial moisture sensors (SMS-BTA and WT-1000B) were tested in the field. The collected field data in Raspberry-Pi were transmitted and stored on a web server database through a commercial communications wireless network. Results: In laboratory tests, it was found that the SEN0193 sensor voltage reading increased significantly with an increase in soil bulk density. A linear calibration equation was developed between voltage and soil moisture content depending on the farm soil bulk density. In field tests, the SEN0193 sensor showed linearity (R = 0.76 and 0.73) between output voltage and moisture content; however, the other two sensors showed no linearity, indicating that site-specific calibration is important for accurate sensing. In the long-term monitoring results, it was observed that the measured climate temperature was almost the same as website information. Soil temperature information was higher than the values measured by DS18B20 during spring and summer. However, the local rainfall measured using TR 525M was significantly different from the values on the website. Conclusion: Based on the test results obtained using the developed monitoring system, it is thought that the measurement of various parameters using one device would be helpful in monitoring plum growth. Field data from the local farm monitoring system can be coupled with website information from the weather station and used more efficiently.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권2호
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• pp.233-246
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• 2023

수문순환의 이해와 효율적 수자원 관리의 측면에서 토양수분의 중요성이 조명되고 있으나, 국내에는 양질의 지점 토양수분 자료의 부재로 그 활용도가 매우 낮은 실정이다. 때문에 인공위성 기반의 토양수분을 적용할 때에도, 기준자료가 되는 지상 관측자료가 없어 객관적인 평가 및 교정이 어려운 실정이다. 코즈믹 레이 중성자 탐지센서(cosmic-ray neutron probe, CRNP)를 활용한 토양수분 관측소는 위성 자료의 검보정을 위한 기준 자료 생산에서 핵심적인 역할을 수행할 수 있다. CRNP는 비침습식으로 설치가 가능하여 토양층 교란과 식생 환경의 피해를 최소화할 수 있고, 공간 대표성을 가진 중간 규모의 관측 범위를 가지고 있다는 장점이 있다. 이러한 특징은 지형이 복잡하고 식생이 우거진 지형이 많은 우리나라에서의 활용이 용이하다는 장점으로 이어진다. 따라서 본 연구는 한국형 코즈믹 레이 토양수분 관측 시스템(Korean cOsmic-ray Soil Moisture Observing System, KOSMOS) 구축의 일환으로, CRNP를 활용한 토양수분 관측소의 국내 적용성을 평가하고자 수행되었다. CRNP 관측소는 전력 및 설치 부지 확보의 용이성과 추후 타 수문기상 인자와의 효율적 활용을 고려하여, 한강홍수통제소의 홍천군 군업리 관측소에 병행 설치되었다. CRNP 토양수분 자료의 평가를 위해 12개소의 지점 토양수분 센서를 추가로 설치하였으며, 시간 안정성 분석을 통해 공간적 대표성을 평가하였다. CRNP에서 생성되는 중성자는 평균 1,087 counts per hour 정도로 설마천 관측소에 비해 낮게 나타나 홍천 관측소의 환경이 더 습윤한 환경임을 알 수 있었다. 관측된 중성자 자료의 중성자 보정과 초기교정을 통해 토양수분을 산정하였으며, 산정된 토양수분 자료는 짧은 교정 기간에도 지점 자료와의 검증에서 r=0.82로 높은 상관성을 보여주었고, root mean square error=0.02 m³/m³의 높은 정확도를 보여주었다. 추후 계절성을 반영할 수 있도록 연간 자료가 축적된 후 재교정을 수행하면 보다 높은 정확도를 보여줄 것으로 판단된다. 이러한 결과는 CRNP 토양수분 자료의 우수성을 검증한 선행연구들과 더불어, KOSMOS 구축 시 양질의 토양수분 자료를 생산할 수 있음을 시사한다.

• Near Infrared Analysis
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• 제1권2호
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• pp.35-39
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• 2000

The purpose of this research was to find out suitable soil sample preparation and sample holding tools for NIR reflection radiation for estimating soil components. NIR reflectance was scanned at 2nm intervals from 1,100 to 2,500nm with an InfraAlyzer 500(Bran+Luebbe Co.). Coarse(2.0mm) and fine(0.5mm) soil sample and various sample holding tools were used to obtain mean diffuse reflection of the soil for the calibration and validation of the calibration set in estimating moisture, organic matter and total nitrogen of the soils. Multiple linear regression was used to obtain the best correlation of NIR spectroscopy method. Correlation of NIR spectroscopy method. Correlation of NIR spectra for finely and coarsely sized soil did not show much difference. The standard errors of prediction(SE) using different types of sample holding tools for organic matter, total nitrogen and soil moisture were better than 0.765, 0.041 and 0.63% respectively. From the results it can be concluded that NIR spectroscopy with flow type cell could be used as a fast routine testing method in quantitative determination of organic matter, total nitrogen and soil moisture.

• 대한공간정보학회지
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• 제17권2호
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• pp.71-79
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• 2009

본 연구에서는 격자강우량과 격자기반의 GIS수문 매개변수와 연계하여 홍수기 유출량의 시공간적 분포를 파악할 수 있도록 물리적인 운동파 이론에 근거한 분포형 강우-유출모형인 K-DRUM을 자체 개발하였다. 이 모형은 홍수 기동안의 지표흐름과 지표하 흐름의 시간적 변화와 공간적 분포를 모의할 수 있으며, 전처리과정으로서 ArcView 를 이용하여 모형에 필요한 ASCII형태의 입력 매개변수 자료들을 가공하였다. 또한 후처리과정으로서 모형의 수행결과인 유역내의 유출량 분포 등을 GIS상에서 나타낼 수 있도록 ASCII형태로 출력하도록 구성하였으며 TecPlot 을 이용하여 유출량을 에니메이션으로 표현하였다. 또한, 유출량에 가장 큰 영향을 미치는 초기토양함수 상태에 대한 자동보정기법을 추가 개발하였으며, 남강댐유역을 대상으로 기저유출해석을 수행하여 개발된 자동보정기법의 활용가능성을 검토하였다. K-DRUM모형의 초기토양함수조건을 설정하는데 있어서 자동보정기법을 적용함으로써 기존의 시행착오법으로 인해 소요되는 시간과 부정확한 설정으로 발생될 수 있는 문제점을 해결할 수 있었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제22권4호
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• pp.289-298
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• 1997

중성자 수분함량 측정기의 개발에 있어서 중성자 계측값과 흙속의 수분함량에 대한 관계식을 유도하기 위해서는 공시체 제작 등의 많은 실험을 통해 유도한 교정식이 필요하다. 또한 공시체 제작 및 측정실험의 통계적 오차를 줄이기 위해서는 많은 시간과 노력이 필요하다. 하지만 몬테카를로방법을 사용한 전산코드를 이용하여 수행할 경우 시간과 노력을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 보다 일반적인 흙에 대한 교정식을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 중성자의 수송문제를 계산하는데 유용한 MCNP4A 전산코드를 이용하여 실제 실험을 모사하였다. 또한 모사결과를 공시체를 제작하여 실험한 결과와 비교하였다. 비교결과 실제실험의 결과와 모사 범위 내에서 일치함을 알 수 있었다. 중성자 수분함량 측정기의 교정식 도출 및 교정상수를 결정하기 위해 적용할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 수분함량 측정기의 계측값에 영향을 미치는 인자중의 하나인 흙의 건조밀도 변화에 대한 영향을 살펴보았다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권1호
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• pp.60-69
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• 2016

In this study, we estimated root zone soil moisture dynamics using remotely sensed (RS) data. A soil moisture data assimilation scheme was used to derive the soil and root parameters from MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data. Based on the estimated soil/root parameters and weather forcings, soil moisture dynamics were simulated at spatio-temporal scales based on a hydrological model. For calibration/validation, the Little Washita (LW13) in Oklahoma and Chungmi-cheon/Seolma-cheon sites were selected. The derived water retention curves matched the observations at LW 13. Also, the simulated soil moisture dynamics at these sites was in agreement with the Time Domain Reflectrometry (TDR)-based measurements. To test the applicability of this approach at ungauged regions, the soil/root parameters at the pixel where the Seolma-cheon site is located were derived from the calibrated MODIS-based (Chungmi-cheon) soil moisture data. Then, the simulated soil moisture was validated using the measurements at the Seolma-cheon site. The results were slightly overestimated compared to the measurements, but these findings support the applicability of this proposed approach in ungauged regions with predictable uncertainties. These findings showed the potential of this approach in Korea. Thus, this proposed approach can be used to assess root zone soil moisture dynamics at spatio-temporal scales across Korea, which comprises mountainous regions with dense forest.

• Agricultural and Biosystems Engineering
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• 제2권2호
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• pp.63-68
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• 2001

The objective of this study was to develop a real-time soil moisture meter using RF impedance. The impedance suchas capacitance and resistance (or conductance) was analyzed using parallel cylinder type capacitance probe(C-probe) and Q-meter (HP4342). The capacitance and conductance of soil increased as volumetric water content increased. The 5 MHz of modified Colpitts type crystal oscillator was designed to detect the capacitance change of the C-probe with moist soil. A third order polynomial regression model was proposed to describe the relationship between RF impedance and volumetric water content. The prototype real time moisture meter consisted of the C-probe, sample container, oscillator, frequency counter and related signal processing units. The calibration equation for measurement of volumetric moisture content of soil was developed and validated. The correlation coefficient and root mean square error between measured volumetric water content by oven method and predicted values by prototype moisture meter for unknown soil samples were 0.984 and 0.032$cm^3$$cm\^3$, respectively.