• Smart Structures and Systems
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• 제30권5호
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• pp.521-535
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• 2022

Efficient management of deteriorating civil infrastructure is one of the most important research topics in many developed countries. In particular, the remote displacement measurement of bridges using linear variable differential transformers, global positioning systems, laser Doppler vibrometers, and computer vision technologies has been attempted extensively. This paper proposes a remote displacement measurement system using closed-circuit televisions (CCTVs) and a computer-vision-based method for in-situ bridge bearings having relatively large displacement due to temperature change in long term. The hardware of the system is composed of a reference target for displacement measurement, a CCTV to capture target images, a gateway to transmit images via a mobile network, and a central server to store and process transmitted images. The usage of CCTV capable of night vision capture and wireless data communication enable long-term 24-hour monitoring on wide range of bridge area. The computer vision algorithm to estimate displacement from the images involves image preprocessing for enhancing the circular features of the target, circular Hough transformation for detecting circles on the target in the whole field-of-view (FOV), and homography transformation for converting the movement of the target in the images into an actual expansion displacement. The simple target design and robust circle detection algorithm help to measure displacement using target images where the targets are far apart from each other. The proposed system is installed at the Tancheon Overpass located in Seoul, and field experiments are performed to evaluate the accuracy of circle detection and displacement measurements. The circle detection accuracy is evaluated using 28,542 images captured from 71 CCTVs installed at the testbed, and only 48 images (0.168%) fail to detect the circles on the target because of subpar imaging conditions. The accuracy of displacement measurement is evaluated using images captured for 17 days from three CCTVs; the average and root-mean-square errors are 0.10 and 0.131 mm, respectively, compared with a similar displacement measurement. The long-term operation of the system, as evaluated using 8-month data, shows high accuracy and stability of the proposed system.

• 한국농림기상학회지
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• 제25권4호
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• pp.284-301
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• 2023

본 연구에서는 1km 고해상도 앙상블 신기후변화 시나리오(공통사회 경제경로 시나리오) 자료를 기반으로 하여 남한을 포함한 한반도 전체의 벼 기후생산성(CYP) 변화를 평가하였다. 이때, 기후변화 시나리오자료에서 제공하는 제한적인 변수를 활용하기 위해 일조시간을 대신하여 일사량을 이용하였다. 연구 결과에 따르면, 현재 기후에 비해 온난화된 미래 기후조건에서 CYPmax 값은 감소하고 최적출수일은 점차 늦춰지는 경향이 나타났다. 이는 고도가 높은 한반도 북동부의 산악 지역을 제외하고 모든 지역에서 나타나는 현상이며, 특히 온난화가 빠르게 진행되는 SSP585시나리오 일수록 더욱 뚜렷하게 나타났다. 이러한 결과는 낮은 배출 시나리오의 이점을 보여주는 동시에 온실 가스 배출을 제한하기 위해 더 많은 노력을 기울일 필요가 있음을 강조한다. 한편, CYPmax의 시계열에서 넓은 폭의 앙상블 스프레드가 나타났는데, 이는 단일모형 혹은 작은 수의 모형을 선택하였을 때 미래 변화 분석에 내재된 불확실성을 보여주며 앙상블 예측의 중요성을 보여준다. 본 연구를 통해 분석된 장기간의 기온 및 일사 조건의 변화에 따른 기후학적 벼 생산성 변화 및 불확실성에 대한 분석은 기후변화 대응을 위한 기초정보로써 가치가 있다.

• 한국농림기상학회지
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• 제26권3호
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• pp.209-218
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• 2024

농촌진흥청 국립농업과학원은 공동연구를 통해 개발한 Pusan National University/Rural Development Administration (PNU/RDA) 전지구-한반도 앙상블 장기예측시스템을 운영 중이다. 이 시스템은 1~6개월의 미래 상세기후예측자료를 생산한다. 일최고, 일최저, 일평균기온, 강수량 등 20종의 변수로 구성되어 있으며, 농업예측 분야에서 필요로 하는 일사량, 토양수분, 지중온도 등과 같은 농업기상 변수를 포함한다. 시간해상도는 일단위이며, 공간해상도는 5km 간격의 격자형태로, 지점형태로 값을 추출(내삽)하거나 행정구역 평균하여 활용이 가능하다. 최종 생산된 상세기후예측자료의 계절별 평년 기온 및 강수분포를 살펴봤을 때, 평년값을 관측과 비슷한 값으로 나타냈으며 공간적 분포 또한 상세한 지형적 효과를 반영하여 관측과 유사하게 모의하여 신뢰성을 입증하였다. 따라서 국립농업과학원의 장기(1~6개월) 상세기후예측 자료는 농업 전망 및 계획 수립에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 상세기후예측자료는 국립농업과학원 기후변화평가과를 통해 제공받을 수 있다.

• 한국조경학회지
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• 제40권5호
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• pp.100-108
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• 2012

통풍과 차양이 하절기 옥외공간에서 인간이 느끼는 온열쾌적성에 어떤 영향을 미치는지를 객관적으로 검증하기 위하여 통풍과 차양을 달리한 실험구를 조성하고 흑구온도와 기온 및 풍속을 측정하여 평균복사온도를 환산하여 비교 분석하였다. 미기후 측정을 위하여 개방된 잔디밭에 철제 각관을 이용하여 가로${\times}$세로${\times}$높이가 각각 $3m{\times}3m{\times}1.5m$인 프레임을 구성하고, 투명 폴리에틸렌 필름과 농업용 차광막을 이용하여 통풍과 차양의 조건을 달리한 네 가지의 실험구를 조성하였다. 각 실험구 내 중심부 지면으로부터 1.2m 높이에서 베인형 풍속계와 흑구, 측온저항체(PT-100)를 이용하여 2011년 5월 1일부터 동년 9월 30일까지 풍속과 기온, 흑구온도를 매 분 단위로 계측하였다. 기상조건과 계측자료의 유효성 등을 고려하여 총 44일 동안의 13,262건의 자료를 바탕으로 실험구별 일중 시계열적 변화를 분석하였으며, 낮 시간에 해당되는 오전 7시부터 오후 8시까지의 7,172건의 자료를 바탕으로 실험구에 따른 통계적 차이를 해석하였다. 아울러 햇볕이 가장 강렬한 시간대인 오전 11시부터 오후 4시까지의 자료를 바탕으로 평균복사온도와 풍속 및 일사량과의 관계를 분석하였다. 평균복사온도를 기준으로 해석했을 때, 통풍이 차단된 노지에서의 측정기간 중 최고값이 $58.84^{\circ}C$까지 상승한 반면, 차양이 적용되고 통풍이 원할한 실험구의 최고값은 $42.94^{\circ}C$였다. 시험결과를 종합하면, 하절기 옥외공간에서 낮 동안의 평균복사온도에 있어서 차양에 의해서는 최대 $13^{\circ}C$, 평균 $9^{\circ}C$의 냉각효과가 발생한 반면, 방풍에 의해서는 반대로 평균 약 $3^{\circ}C$의 가열효과가 있는 것으로 정리되어, 통풍이 되지 않는 태양직사광 지역은 바람이 원활하게 통하는 그림자 지역 보다 최대 $16^{\circ}C$까지 높은 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구를 통해서 하절기 옥외공간의 열쾌적성을 개선하는데 차양이 가장 중요하며, 그 다음이 통풍이라는 사실을 파악할 수 있었다. 따라서 옥외공간에 더 많은 녹음수와 숲을 조성하여 그림자 지역을 증가시킴으로써 인간의 하절기 옥외활동에 많은 제약을 주고 있는 불필요한 열에너지를 현격하게 저감시켜 쾌적한 미기후를 효과적으로 조성할 수 있으며, 나아가 정교하게 조성된 바람길이나 통풍 시스템을 적용한다면 도시 전체의 열환경도 효과적으로 개선할 수 있을 것이다.

• 원예과학기술지
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• 제32권5호
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• pp.590-599
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• 2014

본 연구는 현재 한국에서 옥상 및 벽면 녹화에 이용되고 있는 Orostachys japonica와 Sedum oryzifolium, S. kamtschaticum 'SG1', S. reflexum, S. rupestre 'Blue Spruce', S. spurium 'Green Mental', S. takesimense 등 일곱 가지 지피식물의 내한성을 비교하기 위해 진행되었다. 각 식물체의 내한성을 알아보기 위해서 10cm 포트에 심은 식물체와 정단부, 관부의 1g 단편 조직을 준비하였고, 10cm 포트 식물체는 명 상태에서, 1g 단편 조직은 암 상태에서 저온 처리를 하였다. 초겨울의 온도변화를 산정하여 처리온도는 0, -4, -8, -12, -16, $-20^{\circ}C$로 정하였고, $0^{\circ}C$부터 시간당 $2^{\circ}C$씩 낮추는 방식으로 진행되었다. 내한성 비교는 저온피해도 조사와 재생평가, 치사온도 예측값으로 시행하였다. 저온피해도 조사와 재생률은 생육 정도를 평가하는 방식으로 진행하였고, 치사온도는 전해질 용출량의 변화를 통해 예측하였다. 정단부의 치사온도 범위는 $-8.24^{\circ}C{\sim}-12.31^{\circ}C$로 산출되었고, 관부의 치사 온도 범위는 $-10.91^{\circ}C{\sim}-14.23^{\circ}C$로 산출되어 정단부보다 관부가 내한성이 더 강한 것으로 나타났다. 정단부의 내한성은 S. reflexum이 가장 높은 것으로 조사되었고, S. oryzifolium과 S. takesimense는 온도변화에 민감한 것으로 나타났다. 재생률 또한 S. reflexum이 $-20^{\circ}C$에서도 생존하여 내한성이 가장 강한 것으로 나타났고, 정단부의 내한성과는 다르게 S. oryzifolium도 $-16^{\circ}C$에서 생존하여 높은 재생률을 보였다. 늦가을이나 초겨울에 옥상 및 벽면녹화를 할 경우에는 이러한 결과들을 참고하여 식물을 선정하거나 시기를 조정하여 식재하면 안정적인 조성이 가능할 것으로 생각한다.

• 한국환경생태학회지
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• 제35권5호
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• pp.558-568
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• 2021

국내 섬 지역은 감독 부실과 관광 등으로 인해 산림 훼손이 심각한 상황이다. 한반도 서남해안 지역의 난온대 기후대원식생은 상록활엽수림이라서, 이곳을 원식생으로 복원이 바람직하다. 따라서 본 연구에서는 전남의 섬 지역 산지를 대상으로, 현존 상록활엽수림의 환경 요인을 분석하여 상록활엽수림 북원 적합지를 도출하였다. 이를 위해 딥러닝(deep learning) 알고리즘을 이용하여 Sentinel-2 위성영상에서 연구 대상지의 식생 유형을 6가지로 분류하였고, 분류된 식생유형의 위치 및 지형, 기후 속성을 측정하여 상록활엽수림의 내성 범위(tolerance range)를 분석하였다. 분석 결과, 현존 상록활엽수림은 인간의 간섭이 적은, 고도가 높고 경사가 급한 지역에 상대적으로 높은 비율로 분포하였다. 이와 같은 인위적인 간섭으로 현존 상록활엽수림은 타 식생 유형보다 오히려 연평균기온이 낮은 곳에 분포하는 경향을 보였는데, 이는 고도가 높을수록 기온은 낮아지기 때문이다. 여러 환경 요인 중 인간의 간섭에 따른 영향을 배제하고, 상록활엽수림의 복원 적합지를 파악할 수 있는 환경 요인에는 위도와 최한월 평균기온(1월)이 있었다. 상록활엽수림 내성 범위 분석 결과, 위도 34.7° 이남, 최한월평균기온 1.7℃ 이상인 지역에 주로 생육하는 것으로 나타나, 이 조건에 맞는 지역을 상록활엽수림 복원 적합지로 예측하였다. 전남 섬 지역의 산지 중 상록활엽수림 복원 적합지 면적은 614.5km²로 전체 연구 대상지의 59.0%, 연구 대상지 중 농경지 등을 제외한 산림 식생 지역의 73.4%를 차지하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 향후 구체적인 섬 지역 산림복원계획과 예산을 수립해야 할 것이다.

• 한국조경학회지
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• 제50권1호
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• pp.68-77
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• 2022

서울에 위치한 아파트 단지의 인간 열환경을 정량적으로 분석하여 조경 및 도시 계획에서 인체 열 관련 스트레스를 개선할 수 있는 방법을 알아보고자 하였다. 늦봄과 여름철에 6지점[아파트중심지점, 옥상(시멘트)지점, 옥상(녹화)지점, 운동장지점, 가로수길 지점, 어린이놀이터지점]에서 미기후 자료(기온, 상대습도, 풍속, 태양 및 지구복사에너지)를 측정하여 인간 열환경지수인 PET와 UTCI를 분석하여 보았다. 늦봄과 여름철 모두 어린이놀이터지점에서 가장 높은 열환경을, 옥상(녹화)지점이 가장 낮은 열환경을 보였다. 두 지점 간 평균 차이를 비교해 보면, 기온 0.8~1.1℃, 상대습도 1.8~4.0%, 평균복사온도 7.5~8.0℃의 차이를 보였다. 풍속은 오픈스페이스 지점들에서 0.4~0.5 ms-1 더 빨랐으며, 아파트중심지점에서는 오후에 빌딩풍 현상도 나타났다. 최대 차이를 보인 어린이놀이터지점과 옥상(녹화)지점 간 인간 열환경지수 PET와 UTCI의 차이는 평균적으로 늦봄 5.2℃(최대 11.7℃) 여름철 5.4℃(최대 18.1℃) PET, 늦봄 3.0℃(최대 6.1℃) 여름철 2.6℃(최대 9.8℃) UTCI를 보였다. 이것은 평균적으로 PET에서는 약 1단계, UTCI에서는 1/2단계의 열환경지수 저감 효과를 보였으며, 최대 차이로는 PET에서는 2~3단계, UTCI에서는 1~1.5단계의 매우 큰 차이를 보였다. 또한, 옥상녹화의 효과[옥상(시멘트)지점과 옥상(녹화)지점 간의 차이]는 평균적으로 늦봄 4.6℃ PET와 2.5℃ UTCI, 여름철 4.4℃ PET와 2.0℃ UTCI 저감 효과를 보여, PET에서 2/3단계, UTCI에서 1/3단계의 개선 효과를 보여 주었다. 통계학적으로는 그린 인프라 지점인 옥상(녹화)지점, 운동장지점, 가로수길 지점은 PET와 UTCI에서 유의성이 없는 것으로 나타나, 모두 열환경 개선 효과가 있는 것으로 나타났다. 그러므로, 그린 인프라를 이용한 옥상녹화, 잔디포장, 가로수식재 적용을 통한 인간 열환경 개선 방안을 조경계획 및 설계에 반드시 도입하여야 할 것이다.

• 한국환경생태학회지
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• 제30권4호
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• pp.724-729
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• 2016

지금까지 매미 울음에 영향을 미치는 환경요인에 관한 연구는 많지 않으며 특히 야간에 우는 매미에 대한 이해는 매우 부족한 상황이다. 따라서 본 연구는 도심지 열대야 및 빛 공해가 매미 울음에 영향을 미치는지 밝히는데 그 목적이 있다. 연구대상지는 서울시 서초구 아파트단지와 원주시 치악산국립공원이었다. 연구 대상종은 여름철 우점종인 참매미와 말매미를 선정하였다. 매미 울음은 7~8월 사이에 아파트단지는 25일간, 치악산은 14일간, 매일 24시간 녹음하였다. 매미 울음에 영향을 미치는 환경요인은 기온, 강수량, 습도, 일조량을 선정하였다. 통계분석은 시간당 울음, 24시간 울음, 야간 울음(21:00~04:00)의 세 가지 항목과 기상요인과의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과 첫번째, 참매미는 아침 여명기에 울음을 시작하고 이른 아침에 울음의 피크를 이루며, 말매미는 오전과 오후에 울음의 피크를 형성하고 저녁 여명기에 울음을 멈추어 두 종간 울음 패턴의 차이가 있었다. 두 번째, 참매미는 말매미가 본격적으로 울기 시작하면 울음 빈도가 낮아져 종간 영향을 미칠 가능성이 높은 것으로 나타났다. 세 번째, 참매미와 말매미 울음과 기상요인과의 상관관계 분석결과, 두 종 모두 기온이 높을수록 많이 울고 비가 오는 날은 적게 우는 경향을 나타내었다. 네 번째, 야간으로 한정해 보았을 때, 말매미는 야간의 온도가 높을 때($24^{\circ}C{\sim}30^{\circ}C$, 평균 $27^{\circ}C$) 우는 데 반해, 참매미는 기상요인과는 상관관계를 나타내지 않았다. 그러나 참매미는 조명이 있는 지역에서만 야간에 울고 있어 빛공해가 원인으로 추정되었다.

• 한국국제농업개발학회지
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• 제31권4호
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• pp.378-383
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• 2019

본 연구는 FT-IR 스펙트럼 데이터를 기반으로 다변량통계분석을 이용하여 생육 온도변화에 따른 파파야(Carica papaya L.)의 대사체 수준 식별을 통해 기후 변화에 대응하여 작물의 육종 연구의 기초자료로 활용하고자 한다. 1. FT-IR 스펙트럼 데이터로부터 PCA(principal component analysis), PLS-DA(partial least square discriminant analysis) 그리고 HCA(hierarchical clustering analysis) 분석을 실시하였다. 2. 파파야 품종은 1700-1500, 1500-1300, 1100-950 cm^-1부위에서 대사체의 양적, 질적 패턴 변화가 FT-IR 스펙트럼상에서 나타났다. FT-IR 스펙트럼의 1700-1500 cm^-1부위는 주로 Amide I 과 II을 포함하는 아미노산 및 단백질계열의 화합물들의 질적, 양적 정보를 나타내고, 1500-1300 cm^-1부위는 phosphodiester group을 포함한 핵산 및 인지질의 정보가 반영이 되고, 1100-950 cm^-1부위는 단당류나 복합 다당류를 포함하는 carbohydrates 계열의 화합물들이 질적, 양적 정보가 반영되는 부위이다. 3. PCA score plot 상측으로부터 +0℃(A)에서 +4℃(C)로 변화하는 것을 볼 수 있다. (A) 그룹은 주로 현재 기온에서 재배되는 파파야가 분포되면서 그룹을 형성하고 있고, (B) 그룹은 평년 기온에서 +2℃ 증가한 것을 가정하여 재배된 파파야가 그룹을 형성하였다. 또한, (C) 그룹은 (B) 그룹에서 +2℃, 평년 기온에서 +4℃ 증가한 것을 가정하여 재배된 파파야가 그룹을 형성하였다. 4. PLS-DA 분석의 경우 PCA 분석보다 생육온도에 따른 그룹 간 식별이 뚜렷하게 나타났다. 5. 본 연구에서 확립된 파파야 생육온도에 따른 대사체 수준 식별 기술은 파파야의 품종, 계통의 신속한 선발 수단으로 활용이 가능할 것으로 기대되며 육종을 통한 신품종개발 가속화에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권4호
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• pp.278-284
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• 2023

본 연구에서는 식물공장 내·외부 환경 변화에 따라 연간 총 에너지 요구량의 변화를 분석하기기 위해, 컨테이너형 식물공장을 대상으로 해석적 연구를 진행하였다. 내부 환경 변수로는 일장, 설정 온도 및 습도를 선정하였으며, 외부 환경은 ASHRAE에서 제시한 세계 기후 ZONE에 따라 9가지 기후조건에서 연간 총 에너지 요구량의 변화를 살펴보았다. 내부환경 조건 변화에 있어서는 대전지역에서의 일장의 증가는 연간 총에너지 요구량을 증가시키고, 설정 습도의 증가는 연간 총 에너지 요구량을 감소시켰다. 설정 온도의 증가는 냉·난방 및 제습 부하의 증감량에 따라 에너지 요구량 최적점이 있었다. 외부 기후 환경의 변화에 따른 차이를 살펴보면, 식물공장의 연간 총 에너지 요구량이 최대 713.0kWh·m^-2·yr^-1(타이페이, 타이완, 고온·건조)이고 최저585.7kWh·m^-2·yr^-1(모스크바, 러시아, 저온·다습)로, 동일한 작물 재배에 최대 21.7%의 에너지 요구량 차이가 났다. 또한 각 내부 환경 변수가 기후에 따라 미치는 영향의 정도를 분석하기 위해 민감도 분석을 진행하였다. 그 결과 연간 총 에너지 요구량 중 냉방부하의 비율이 높은 더운 지역의 경우 일장 변화에 의한 에너지 요구량 변화가 컸고, 반면에 난방 부하가 큰 추운 지역의 경우 설정 습도 변화에 따른 에너지 요구량 변화가 상대적으로 더컸다. 설정온도의 변화는 난방 부하 및 냉방 부하의 상충된 영향을 미치기 때문에, 기후에 따른 냉·난방 부하 비율에 따라 최적점이 나타났다. 본 연구의 개발 모델 및 결과는 작물에 따른 최적 지역 선정 또는 지역에 따른 적정 생육환경 작물을 선정하는 데 활용될 수 있으며, 또한 작물의 생육뿐만 아니라 에너지 사용량 절감을 고려한 식물공장 재배 환경 조건 도출에 활용될 수 있다.