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IoT Sensing을 이용한 농작물 수확 시기 예측 시스템 아키텍처 개발 (Development of crop harvest prediction system architecture using IoT Sensing)

  • 오정원;김행곤
    • 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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    • 제7권6호
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    • pp.719-729
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    • 2017
  • 최근 농업 분야는 농업 분야에 ICT 기술이 접목 되면서 새로운 도약의 계기가 마련되고 있다. 특히 농업에 사물 인터넷(IoT: Internet of Things) 기술을 접목한 스마트 팜 [smart farm] 영역이 각광받고 있다. 스마트 팜 [smart farm] 기술은 농작물이 재배 되는 환경의 온도, 습도 등의 정보를 센서를 이용해 실시간으로 수집, 분석하여 제어장치에서 농작물 수확에 필요한 장치들을 자동으로 구동하여 농작물이 자랄 수 있는 최적의 환경을 제공하는 것이다. 스마트 팜 [smart farm] 기술이 마치 모든 것을 해결할 수 있을 것처럼 주목을 받고 있지만, 대부분의 연구가 농작물의 생산량 증대에만 치중되어 있다. 본 논문 에서는 농작물의 생산량 증대 보다는 우수한 품질의 농작물을 최적기에 수확할 수 있는 시스템의 아키텍처 개발에 중점을 두어 이루어졌다. 본 논문에서는 사과나무를 표본으로 아키텍처를 개발 하였으며 사과나무의 수확시기를 예측하는 데이터로는 색상정보와 중량정보를 사용하였다. 색상정보와 중량정보를 수집하여 서버 단으로 전송하는 간이형 보드는 아두이노를 사용하였으며. 개발 방법론으로는 모델 주도 개발(model-driven development :MDD)를 적용하였다. PC 사용자들에게는 웹 형태로 서비스를 제공하며 Smart Phone 사용자들에게는 하이브리드앱 형태로 서비스를 제공할 수 있도록 아키텍처를 개발했다. 또한 비콘 기술을 사용해서 과수원 정보를 실시간으로 사용자들에게 제공하도록 아키텍처를 개발했다.

우리나라 산림 바이오매스 자원량 평가 및 지도화 (Mapping and Assessment of Forest Biomass Resources in Korea)

  • 손영모;이선정;김소원;황정순;김래현;박현
    • 한국산림과학회지
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    • 제103권3호
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    • pp.431-438
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    • 2014
  • 본 연구는 탄소흡수원이며 재생가능한 자원인 산림 바이오매스 자원량 및 에너지로서의 잠재량을 산정하고, 이를 지도화 및 프로그램화 하고자 하였다. 2010년말 기준 우리나라 전체 산림의 총 바이오매스 자원은 804백만톤이며, 이 중 임상별로는 침엽수 265백만톤, 활엽수 282백만톤, 혼효림 257백만톤이 점유하고 있었고, 지역별로는 산림축적량에 비례하여 강원도가 가장 많은 바이오매스 양을, 다음이 경상북도, 경상남도 순이었다. 우리나라 산림에서 매년 상업적으로 벌채하여 제재목 등으로 이용되고 남은 목질부 바이오매스는 707천톤/년 정도가 되며, 숲가꾸기를 하여 원목으로 이용되는 양을 제외한 바이오매스 양은 592천톤/년으로 나타났다. 따라서 우리나라에서 연간 시장으로 공급 가능한 산림 바이오매스 자원은 약 1,300천톤/년 정도가 될 것으로 추정된다. 이를 석유환산량으로 전환하면 약 585천 toe/년이 된다. 본 연구에서 분석한 결과를 토대로 바이오매스 자원 지도 프로그램을 만들었다. 프로그램 개발하기 위해 사용된 시스템은 Microsoft Office Excel, Microsoft Office Access ArcGIS, Microsoft Visual Basic 6.0 이었으며, 공간정보를 활용할 수 있도록 ESRI MapObjects2.1 개발 도구를 이용하였다. 바이오매스 자원 지도(BiomassMap V2.0) 프로그램은 축적, 바이오매스 총 저장량, 시업지 연간 바이오매스 생장량, 상업적 벌채에 의한 바이오매스 생산량, 숲가꾸기에 의한 바이오매스 생산량 등을 지도로 나타내고, 이들 정보를 관리할 수 있는 프로그램이다. 바이오매스 자원 지도는 시도별, 임상별도로 확인할 수 있으며 이용자의 사용 목적에 따라 작성될 수 있다는 장점이 있다. 따라서 향후 본 바이오매스 지도는 산림이용 관리자들에게 유익한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

만기파종에서 수확시 숙기가 사일리지용 옥수수의 사초수량과 품질에 미치는 영향 (Effect of Harvest Stage on Forage Yield and Quality of Silage Corn at Late Planting)

  • 김종덕;권찬호;김수곤;박형수;고한종;김종관
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제44권2호
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    • pp.251-260
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    • 2002
  • 옥수수를 호밀과 조합한 연간 2모작의 작부체계하에서는 옥수수의 파종시기가 5월 중순이후로 지연된다. 따라서 본 시험은 전작물이 호밀 때문에 옥수수의 파종시기가 5월 21일로 지연되었을 때 건물수량과 품질을 극대화 할 수 있는 적정 수확시기를 결정하기 위하여 수행하였다. 사일리지용 옥수수는 서울대학교 부속목장에서 5월 21일에 파종하고, 수확은 8개의 다른 숙기에서 수확하였다. 수확시 숙기는 수포형성기 (출사후 16일), 유숙기 (20일), 유숙후기 (26일), 연호숙기 (28일), 황숙초기 (33일), 황숙중기 (38일), 황숙후기 (44일), 및 생리적성숙기 (53일)로 하였다. 황숙초기에서 황숙후기의 전 식물체 건물률은 29.0~38.5%로 사일리지 생산에 가장 적합하였다. 건물 및 가소화영양소총량 (TDN) 수량이 최대인 시기는 황숙중기로 각각 14,831 및 10,675 kg/ha 이었다. 숙기가 진행됨에 따라 전식물체의 ADF 함량은 35.4%에서 22.1%로 감소하였고 NDF 함량 또한 63.8%에서 46.0%로 감소하였다 (P$<$0.05). ADF 및 NDF 함량의 감소는 옥수수의 부위별 함량 변화와 관련이 높다. 즉 숙기가 진행됨에 따라 옥수수의 부위중 암이삭은 증가하고 경엽은 상대적으로 감소하였다. ADF 함량에 의해 계산된 비유정미에너지 (NEL) 및 TDN은 경엽의 경우에는 황숙초기까지는 감소하고 그 이후에는 증가하였으나, 종실과 전식물체의 NEL 및 TDN은 숙기가 진행됨에 따라 유의적으로 증가하였다. In vitro 건물소화율은 숙기가 진행됨에 따라 경엽은 61.1%에서 49.7%로 감소한 반면 전식물체는 58.3%에서 65.7%로 증가하였다 (P$<$0.05). 이상의 결과로 미루어 볼 때 만기파종시 최대건물수량과 품질을 가진 사일리지용 옥수수를 생산하기 위해서는 황숙중기 (1/2 milkline) 에서 황숙후기 (2/3 milkline) 사이에 수확하여야 한다. 그리고 이때 출사후일수는 38일에서 44일 사이였다.

무등산수박과 달고나수박의 관비재배와 양액재배에 있어서 생육 및 과실품질의 비교 (Comparisons of Growth and Fruit Quality of Citrullus lanatus cv. Mudeungsan and Citrullus vulgaris cv. Dalgona Grown in Fertigation and Soilless Culture)

  • 이범선;정순주;박순기
    • 생물환경조절학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.19-29
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    • 1999
  • 무등산수박과 달고나수박을 관비재배 및 양액재배에 대하여 비교 실험한 결과, 엽수는 달고나수박이 많은 반면 엽면적은 무등산수박이 높게 나타났고, 생체중 및 건물중에 있어서도 무등산수박이 달고나수박 보다 더 높게 나타났다. 엽수, 엽면적, 줄기당 생체중 및 건물중 등은 양액재배에서 더 양호한 생장을 나타내었다. 재배방식에 관계없이 당도는 달고나 수박이 무등산수박보다 훨씬 더 높은 반면 과실무게는 무등산수박이 더 높게 나타났다. 수박의 엽병내 질소함량은 정식후 15일에는 11.4∼13.4mg/gFW, 과실비대기에는 17.1∼20.6mg/gFW, 정도로 상승하였다. 인산은 생육초기 3.7∼5.7mg/gFW 정도에서 수확기에 이르면 0.6∼l.1mg/gFW 정도로 감소하였다. 칼리는 생육초기에 5.8∼6.6mg/gFW 정도였으나 수분기부터는 4.0∼4.8mg/gFW 범위로 흡수되었다. 칼슘의 흡수는 생육초기에는 양액재배 수박이 3.4∼4.1mg/gFW 범위로 관비재배 수박의 2.5∼3.5mg/gFW 범위보다 약간 많은 것으로 나타났지만 생육이 진전됨에 따라 관비재배 수박의 흡수량이 양액재배 수박의 흡수량보다 많아지는 경향이었다. 마그네슘의 흡수는 생육초기에 관비재배에서 훨씬 더 용이하게 흡수되는 경향이었으나 수분기 부터는 0.9∼l.3mg/gFW 범위로 일정하였다. 본 실험결과 무등산수박의 양액재배를 통한 품질향상 및 주년재배의 가능성이 인정되었다.

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시설재배 후작 벼 재배를 위한 친환경적 시비 기술 (Method of Environmental-Friendly Fertilization for Rice Cultivation after Vegetable Copping in Green House Soil)

  • 전원태;이재생;박기도;박창영;노석원;양원하
    • 한국환경농학회지
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    • 제24권2호
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    • pp.191-197
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    • 2005
  • 본 시험은 영남지역 과채류 등의 시설재배지 후작으로 벼 재배시 합리적인 시비법에 대한 체계를 확립하여 농자재 절감, 각종 재해 방지 및 수질오염 방지 등을 통한 환경 농업의 기초자료 얻고자 시험을 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 시험 후 토양의 화학적 특성은 시험전 토양에 비하여 pH, 유효인산, 치환성 칼리는 감소하였으나 유기물은 큰 차이가 없는 경향이었고 EC로부터 산출한 제염의 정도인 제염률은 기비생략구가 높은 경향이었다. 주요시기별 토양 중 $NH_4-N$의 변화는 '98년보다 '99년도가 다소 높은 경향이었다. 시비량이 많을수록 높았다. 주요시기별 초장과 경수의 변화도 토양 $NH_4-N$과 동일한 경향이었다. 수확기 벼 식물체의 T-N은 '98년도에 일정한 경향이 없었고, '99년도에는 시비량이 많을수록 높은 경향이었다. 수량 및 수량구성요소는 '99년에 천립중이 높았고 수당립수도 많은 경향이었다. 수량은 '98년엔 처리간 차이가 없었다. '99년도에는 관행구에서 높은 경향이었다. 시비 질소 이용률은 '98년에는 기비 생략구에서 높았고 '99년도는 관행구에서 높은 경향이었다. 따라서 당해연도에 시설원예작물이 재배된 경우에 후작으로 벼 재배시 기비생략 등의 감비재배법이 비료절감, 수질오염 경감, 안정적 수량 확보 등의 이점이 있을 것으로 생각된다. 그러나 벼 재배 2년차부터는 관행시비가 가능할 것으로 생각되었다.

북한 지역별 기온 자료를 활용한 벼 안전 재배 시기 분석 (Assessment of the Safe Rice Cropping Period Based on Temperature Data in Different Regions of North Korea)

  • 양운호;강신구;김숙진;최종서;박정화
    • 한국농림기상학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.190-204
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    • 2018
  • 본 연구는 북한 27개 기상 관측 지점의 1981~2016년 기온 자료에 벼 주요 생육 단계의 기준 온도를 적용하여 지역별 벼 안전 재배 가능성을 분석하고 각 지역의 기온에 적합한 재배 시기를 설정하기 위하여 수행하였다. 벼 안전 재배 가능 햇수 비율은 개성, 해주, 용연, 신계, 사리원, 남포, 평양, 안주, 구성, 신의주, 장전, 원산, 남포, 평강, 희천, 수풍, 강계의 17 지역에서 90% 이상이었고, 양덕과 신포의 2개 지역에서 80~90%로 벼 재배의 안전성이 높았다. 김책, 청진, 선봉, 중강, 장진, 풍산, 혜산, 삼지연의 8개 지역은 벼안전 재배 가능 햇수의 비율이 80% 미만으로 재배 안전성이 상대적으로 낮게 평가되었다. 특히 북부 고산 지대에 속하는 4개 지역에서는 안전 재배 가능 연도가 한 해도 출현하지 않았으며, 동해안 북부 지대의 선봉에서는 16%로 낮아 벼 안전 재배가 어려울 것으로 분석되었다. 지역에 따라 안전 조기 이앙 한계기는 사리원의 5월 4일~신포의 5월 24일, 안전 출수기는 강계의 7월 21일~해주의 8월 11일, 수확 한계기는 강계의 9월 17일~해주와 장전의 10월 16일 범위였다. 안전 조기 이앙 한계기~안전 출수기 기간은 양덕에서 67일로 가장 짧았고, 해주에서 97일로 가장 길었다. 안전 출수기~안전 수확 한계기 기간은 양덕, 희천, 강계에서 60일 미만으로 짧았고, 장전과 원산에서 70일 이상으로 길었다. 본 연구는 북한 지역별 평균기온에 근거하여 벼 재배 지역의 안전 생육 시기와 기간을 분석하였고, 지역별 강수량과 같은 다른 기상 요소는 고려하지 않았으며, 생산성까지는 추정하지 못하였다. 그러나 북한의 지역별 벼 재배를 위한 기본 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대하며, 생산성 모의나 북한 적응 기술에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 생각된다.

베큘로 바이러스 발현 시스템에 의한 곤충세포에서의 인간 트롬보포이에틴 생산 최적화 (Optimization of Human Thrombopoietin Production in Insert Cells Using Baculovirus Expression System)

  • 고여욱;손미영;박상규;안혜경;박승국;박명환;양재명
    • KSBB Journal
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    • 제13권2호
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    • pp.181-186
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    • 1998
  • 부착의존성 세포주인 Trichoplusia ni 의 유래의 BTI-TN5B1-4 (TN5) 곤충세포주를 이용하여 인간 혈소판생성축진인자인 재조합 인간 트롬보포이에틴(rhTPO)의 배양조건 최적화 연구를 수행하였다. 배양배지, 세포감염에 투입되는 재조합 베큘로바이러스와 숙주세포의 비율(MOI),세포감염시 세포밀도, 배지 회수시간 및 배양방법 등이 rhTPO 의 생산에 미치는 효과를 연구하여 60 mm dish로 정체 배양시 10 MOl 이상,$2\times10^6$ cells 의 세포밀도,바이러스 감염 후72 시간에서 rhTP0 의 최대 발현양 (약 12 mg/L)을 나타내었다. 배양 배지로서는 EXCELL FIVE 배지가 SF900II나Insect serum free media-1 Figure 5. Effect of growth phases on rhTPO production. TN5 cells were grown as suspension culture in 1 L spinner flask with 200 mL of SF900II serum free medium at 80 rpm. The cells were infected with AcBac404-2 at MOl of 1. Culture medium was collected at given time intervals and the expression level of rhTPO was analyzed by ELISA (A) or immunoblot analysis (B). Lanes 1 and 7; cell density of $0.6\times10^6$ cells/mL, lanes 2 and 8; cell density of $1.6\times10^6$ cells/mL, lanes 3 and 9; cell density of $2.0\times10^6$ cells/mL, lanes 4 and 10; cell density of $3.0\times10^6$ cells/mL, lane M; prestained molecular weight marker (Bio-Rad). Lanes 1, 2, 3, and 4; culture medium was collected at 48 hpi and lanes 7, 8, 9, and 10; culture medium was collected at 72 hpi. Figure 6. Effect of culture media on rhTPO production. TN5 cells grown with different culture media were infected with AcBac-404-2 at 10 MOL 10$\mu$L of culture medium was run on SDS-PAGE and Immunoblot analysis was performed. Lane ];TN5 cells cultured with SF900II serum free media(Gibco),and lane 3; TN5 cells cultured with EXPRESS FIVE serum free media (Gibco) 에 비해 더 증가된 발현양을 나타내었다. TN5 세포주를 0.2 L 규모 (1 L spinner flask)oJl에서 세포간의 응집현상 없이 부유배양에 적응,배양시킨 후 세포성장 시기에 따른 발현을 조사한 결과 1 MOI의 감염조건 하에서는 $0.6\times10^6$cell/mL의 early exponential시기의 세포밀도에서 72시간 배양하였을 대 최대 발현양을 나타내었다. 나타내었다.

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가선집재작업에서의 작업 생산성 및 비용 분석 (Comparison of Harvesting Productivity and Cost of Cable Yarding Systems)

  • 한원성;한한섭;김남훈;차두송;조구현;민도홍;권기철
    • 한국산림과학회지
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    • 제103권1호
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    • pp.87-97
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    • 2014
  • 본 연구에서는 임목수확작업에 사용되는 집재기계의 작업효율성을 분석하여 경사가 급한($20^{\circ}$ 이상) 작업조건에 적합한 가선계 집재기계를 선정하는데 기초 정보를 제공하고자, 타워야더(RME-300T), 트랙터부착형 집재기(일명 : 춘천집재기), 트랙터윈치(FARMI) 등에 의한 집재작업에서의 작업생산성 및 비용을 비교 분석하였다. 평균 흉고직경이 20 cm, 집재거리 60 m, 가로집재거리 10 m, 그리고 기계이용률이 70%인 동일한 작업 조건에서 작업이 이루어질 경우, 타워야더의 1일 집재작업 생산성은 $33.04m^3$/일, 트랙터부착형 집재기는 $38.47m^3$/일, 그리고 트랙터윈치는 $14.17m^3$/일으로 분석되었으며, 이에 따른 집재작업비용은 각각 25,105원/$m^3$, 20,520원/$m^3$, 37,835원/$m^3$으로 나타났다. 동일한 작업조건에서 집재거리에 따른 각 집재기계별 작업효율성을 비교하였을 경우, 집재거리가 40 m 이내로 짧을 경우에는 트랙터윈치에 의한 집재작업이 효율적이며, 40~140 m의 집재거리에서는 춘천집재기가, 140 m 이상의 장거리 집재작업에서는 타워야더가 가장 효율적인 것으로 나타났다.

X-밴드 레이더 산란계 자동 측정시스템 구축과 벼 생육 모니터링 (Construction of X-band automatic radar scatterometer measurement system and monitoring of rice growth)

  • 김이현;홍석영;이훈열
    • 한국토양비료학회지
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    • 제43권3호
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    • pp.374-383
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    • 2010
  • 본 연구에서는 기상조건에 영향을 받지 않고 레이더산란 측정을 할 수 있는 X-band 안테나 기반 자동관측 시스템을 구축하였다. 이 시스템을 이용하여 벼 생육시기에 따른 편파별 후방산란계수 변화와 벼 생육인자 변화를 관측하고, 후방산란계수와 벼 생육인자와의 관계를 분석을 통해 최적조건의 후방산란계수를 이용한 벼 생육을 추정하였다. 벼 생육시기에 후방산란계수 변화를 관측해 본 결과 생육초기에는 VV-편파가 HH, HV/VH-편파 보다 후방산란계수가 높게 나타났고, 모든 편파별 후방산란계수가 벼 유수형성기 (7월 말경)까지 증가하다가 그 후 감소 한 후 9월 초순이후 다시 증가하는 dual-peak 현상을 뚜렷이 나타났다. 동시에 생육시기에 따른 생체중, 이삭 건물중, 엽면적지수, 초장 등 벼 생육인자들의 생육 변화를 관측해 보았는데 생체중, 엽면적지수, 초장은 6월 중순부터 7월 하순까지 편파별 후방산란계수와의 변화 경향이 비슷하게 나타났고, 이삭 건물중의 경우 특히 VV-편파 후방산란계수가 9월 초순에서 10월 초순까지 변화 경향이 동일하게 나타났다. 편파별 후방산란계수와 벼 생육인자와의 상관관계를 분석한 결과 엽면적지수, 생체중은 6월 중순 (DOY 168)부터 7월 하순 (DOY 209) 시기에 HH-편파 후방산란 계수와 상관관계가 높았고, 초장은 같은 시기에 VV-편파 후방산란계수와 관계가 높게 나타났다. 이삭 건물중의 경우 벼 출수기가 끝나고 결실기로 접어드는 9월 초순 (DOY 244) 부터 10월 초순 (DOY 276) 시기에 VV-편파 후방산란계수와 상관관계가 높게 나타났다. 이 결과를 바탕으로 벼 생육인자와 상관이 높게 나타난 편파별 후방산란계수를 이용하여 벼 생육을 추정하였다. 엽면적지수는 HH-편파 후방산란계수를 이용하여 2007년도 실측값과 2008년도 추정 경험 모형을 비교해본 결과 비교적 오차가 작았고 (RMSE=0.43), 상관관계가 높은 HH-편파 후방산란계수를 이용하여 2007년도 생체중 실측값과 생체중 추정 모형 (2008년도)을 비교해 본 결과 RMSE가 41.0 g $m^{-2}$ 으로 비교적 작은 오차를 보여 생체중 추정 모형의 유효성이 높다는 것이 증명되었다. 또한 초장의 경우 실측값 (2007년)과 초장 추정 모형 (2008년)을 비교 분석한 결과 오차 범위가 비교적 작게 나타났고 (RMSE=6.93 cm), VV-편파 후방산란계수를 이용해 얻은 이삭 건물중 추정 경험 모형 (2008년도)과 2007년도 이삭 건물중 실측값과의 관계를 통해 추정식을 검증한 결과 RMSE=0.35 g/m2 을 보여 이삭 건물중 추정모형의 유효성이 높다는 것이 증명되었다. 본 연구결과에서는 Kim et al. (2009)이 일정한 간격을 두고 수동조건으로 관측한 결과와 비교해서 벼 생육시기에 따른 편파별 후방산란계수 변화 경향이 뚜렷하게 나타났고, 이 후방산란계수를 이용하여 벼 생육인자와의 관계 및 추정 결과에서도 기존 결과보다 상관관계 및 생육추정 모형 유효성이 높게 나타났다. 본 연구 결과를 통해 X-band 산란계 자동측정 시스템을 이용하여 벼 생육을 예측 할 수 있음을 확인하였다.

참깨의 비닐피복 기계화 일관작업 체계 연구 (Integrated Mechanization System on Polyethylene Film Mulching Culture in Sesame)

  • 강철환;이병규;안병옥;박충범;노재환;이성우;이승택;홍종태;이선호;김석현;이상철;김완석
    • 한국작물학회지
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    • 제42권5호
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    • pp.489-496
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    • 1997
  • 참깨재배의 국제경쟁력 강화와 농가소득 증대에 가장 시급한 과제인 생산노력을 획기적으로 절감하기 위한 참깨 대단위 집단 재배에 적합한 생력기계화 일관체계를 확립하고자 주요작업 단계별로 개발된 농기계를 적용하여 일련의 시험을 실시하였던 바 얻어진 주요결과를 요약하면 아래와 같다. 1. 참깨의 파종작업에 점파기 부착 비닐멀칭기를 개발, 이용함으로써 노력시간이 관행의 ha당 285시간에서 5시간으로 줄어 98%의 생력효과를 가져왔다. 2. 참깨 수확작업에 참깨 예취결속기를 사용함으로써 ha당 관행의 330시간에서 22시간으로 93%의 생력 효과를 얻었다. 3. 참깨의 탈곡작업에 참깨 탈곡기를 사용하여 관행의 ha당 151시간을 23시간으로 단축, 85%의 생력효과를 얻었다. 4. 참깨 선별기를 이용한 선별작업으로 관행의 ha당 54시간에서 12시간으로 단축, 78%의 생력효과를 얻었다. 5. 기계화 일관재배에서 생육은 관행과 비슷했으며 수량은 ha당 1,107kg으로 관행에 비하여 6% 증수되었다. 6. 참깨재배의 전 작업과정에서 비닐멀칭 기계화 일관체계(점파기 부착 비닐피복기 + 참깨 예취결속기+참깨 탈곡기+참깨 선별기)를 적용하였을 때 ha당 472시간의 노력이 소요되어 관행대비 62%의 생력효율을 얻을 수 있었다. 7. 비닐멀칭 기계화 일관재배는 관행에 비하여 인건비가 ha당 1,720천원이 절감되어 소득면에서 관행의 8,680천원보다 26% 많은 10,940천원의 소득증대 효과가 있었다.

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