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일별 기상자료를 이용한 농경지 물 수지 및 토양수분 예측모형 (AFKAE0.5) 개발 (The Development of Estimation Model (AFKAE0.5) for Water Balance and Soil Water Content Using Daily Weather Data)

  • 서명철;허승오;손연규;조현숙;전원태;김민경;김민태
    • 한국토양비료학회지
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    • 제45권6호
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    • pp.1203-1210
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    • 2012
  • 밭 재배면적이 증가하면서 토양내 수분함량에 따른 적정관개가 작물생산성에 중요한 역할을 기 때문에 손쉽게 농가에서 포장의 토양수분함량을 파악하고 대처하는 것이 중요하다. 본 시험은 농경지에서 간단한 일 기상자료와 관개이력으로 물 수지 및 토양수분함량을 일단위로 추정하기 위하여 AFKAE0.5 토양수분추정모형을 개발하고 이를 검증을 하고자 하였다. 다양한 토양의 특성을 단순화 하기 위해 대상토양을 300mm의 균일한 토양으로 가정하였고 대상 토양지하에서 물 이동을 정의하기 위하여 토양수분장력에 따른 3개의 수분영역을 설정하여 투수량과 상승량을 산출하여 물 수지에 반영하였다. 토양 물수지에서 투입요인으로는 강우, 관개, 수분 상승량을 설정하였고 산출요인으로는 증발산, 유거, 투수량을 설정하여 모형을 개발하였다. 각 요인의 물량 산출을 위한 추정모형은 문헌 및 보고서를 이용하여 작성하였으며 모형을 검증하기 위해 공주지역 고추포장을 대상으로 작부기간 동안 AFKAE0.5 모형을 이용하여 모의하여 물 수지를 산출하였으며 모형의 검증을 위하여 실제 포장에서 층위별 센서를 이용하여 측정한 토양수분함량 변화 값을 비교하였다. 대상 포장에 대해 AFKAE0.5 모형의 모의 결과 투입부분으로 연간 강우, 관개, 수분상승량은 각각 1,043, 0, 207 mm이었으며 산출요인으로 증발산, 유거, 투수량은 각각 831, 309, 161 mm로 산출되어 투입된 물보다 산출된 물의 양이 88 mm 많았다. 또한 작부기간중 증발산량에 대해 지하에서 상승하는 수분량이 24.7%에 해당되어 건조기에 지하에서 모세관 등을 통해 상승하는 양도 상당한 것을 알 수 있었다. 작부기간 중 토양수분 측정값과 AFKAE0.5 모형의 모의 값과 토양수분함량의 변화를 일별로 비교한 결과 포화 되었을 때의 수분함량이 유사하였으며 건조에 따른 수분함량 일별 감소비율이 매우 유사하게 나타나고 있어 모형이 적합한 것으로 평가되었다. 개발된 AFKAE0.5 토양 물수지 및 수분추정 모형은 농가에서 손쉽게 자가 포장에 대한 기본적인 영농이력을 알고 있으며 포장의 수분상태를 알 수 있고 적정관개를 할 수 있는 유용한 도구로서 역할을 할 것으로 기대된다.

농촌유역(農村流域)에서의 수질오염(水質汚染) 특성(特性)에 관한 연구(硏究) (A Study on the Characteristics of Water Pollution in Rural Areas)

  • 김한태;권순국
    • 한국환경농학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.129-143
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    • 1993
  • 본 연구에서는 복하천의 상류유역을 농촌유역에서의 수질오염 특성을 밝히기 위한 대표시험유역으로 선정하여 오염원 및 하천수질, 기여율, 자정계수를 조사${\cdot}$분석하므로서 농촌지역의 수질환경 관리에 필요한 기초자료를 제공하고자 하였다. 조사${\cdot}$분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 하천수질오염에 기여하는 오염배출부하는 축산폐수가 전체 BOD 배출부하량의 69%로 가장높았고 그 다음은 생활하수로 12%, 토지이용은 9%, 공장폐수는 8%로 나타났으며 T-N, T-P도 같은 경향으로 본 유역에서는 축산폐수가 수질오염에 가장 큰 기여를 하는 것으로 판단되었다. 2. 하천의 수질은 BOD가 1mg/L 수준이었고, COD가 3.0${\sim}$5.0mg/L, T-P는 0.5${\sim}$0.7mg/L 범위로 조사되었으며 T-N의 농도가 1.0${\sim}$7.0mg/L으로 높은 수치를 나타내고 있어 영양물질에 의한 오염이 심각한 상태임을 알수 있다. DO의 농도는 전구간에서 평균 8.2${\sim}$10.5mg/L로 매우 높게 조사되었는데 이는 하천의 수심이 얕고 유속이 빨라 재폭기 작용이 활발하기 때문이라고 판단된다. 3. 하천의 수질에 영향을 끼치는 소유역별 오염원의 기여율은 BOD와 T-P의 경우 가축에 의한 기여율이 가장 높았으며 상류유역에 비하여 하류유역이 높은 기여율을 보이고 있다. T-N의 기여율은 토지와 가축이 비슷한 수준으로 이 두 가지의 오염원을 합하면 90%이상의 기여율을 나타내고 있어 전형적인 농촌 유역의 오염부하 특성을 보이고 있다 4. 지천에서의 BOD 유달율은 유량과의 상관관계(R=0.67${\sim}$0.99)로 알 수 있듯이 유량의 증감에 따라 같은 양상으로 변화하는 경향을 보이고 있으며 유로연장이 짧은 지천의 유달율이 크고, 유량과의 상관관계도 R=0.90 이상으로 높게 나타났다. T-N, T-P의 유달율은 유역면적이 적은 지천에서 높게 나타났으며 T-N의 유달율은 BOD와 마찬가지로 유량과의 상관관계가 높게 나타났다. 5. 자정계수의 값은 17.31${\sim}$5.31로 하류구간이 상류, 중류구간에 비하여 적게 나타났는데 이는 하류에서는 하천의 경사가 완만하여 유속이 느리고 갈수시 하류부에 위치한 보(洑)를 이용하여 농업용수를 취수하기 때문에 수심이 깊어져 재폭기작용이 상류에 비하여 활발하지 못하고, 하류부 수질오염의 증가는 상류측에 비하여 많아지므로 자정능력이 떨어지는 것으로 판단된다.

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앞으로 달리기와 뒤로 달리기 시 하지 커플링각 분석 (Analysis of the Lower Extremity's Coupling Angles During Forward and Backward Running)

  • 류지선
    • 한국운동역학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.149-163
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    • 2006
  • The purpose of this study was to compare the lower extremity's joint and segment coupling patterns between forward and backward running in subjects who were twelve healthy males. Three-dimensional kinematic data were collected with Qualisys system while subjects ran to forward and backward. The thigh internal/external rotation and tibia internal/external rotation, thigh flexion/extension and tibia flexion/extension, tibia internal/external rotation and foot inversion/eversion, knee internal/external rotation and ankle inversion/eversion, knee flexion/extension and ankle inversion/eversion, knee flexion/extension and ankle flexion/extension, and knee flexion/extension and tibia internal/external rotation coupling patterns were determined using a vector coding technique. The comparison for each coupling between forward and backward running were conducted using a dependent, two-tailed t-test at a significant level of .05 for the mean of each of five stride regions, midstance(1l-30%), toe-off(31-50%), swing acceleration(51-70%), swing deceleration(71-90), and heel-strike(91-10%), respectively. 1. The knee flexion/extension and ankle flexion/extension coupling pattern of both foreward and backward running over the stride was converged on a complete coordination. However, the ankle flexion/extension to knee flexion/extension was relatively greater at heel-strike in backward running compared with forward running. At the swing deceleration, backward running was dominantly led by the ankle flexion/extension, but forward running done by the knee flexion/extension. 2. The knee flexion/extension and ankle inversion/eversion coupling pattern for both running was also converged on a complete coordination. At the mid-stance. the ankle movement in the frontal plane was large during forward running, but the knee movement in the sagital plane was large during backward running and vice versa at the swing deceleration. 3. The knee flexion/extension and tibia internal/external rotation coupling while forward and backward run was also centered on the angle of 45 degrees, which indicate a complete coordination. However, tibia internal/external rotation dominated the knee flexion/extension at heel strike phase in forward running and vice versa in backward running. It was diametrically opposed to the swing deceleration for each running. 4. Both running was governed by the ankle movement in the frontal plane across the stride cycle within the knee internal/external rotation and tibia internal/external rotation. The knee internal/external rotation of backward running was greater than that of forward running at the swing deceleration. 5. The tibia internal/external rotation in coupling between the tibia internal/external rotation and foot inversion/eversion was relatively great compared with the foot inversion/eversion over a stride for both running. At heel strike, the tibia internal/external rotation of backward running was shown greater than that of forward(p<.05). 6. The thigh internal/external rotation took the lead for both running in the thigh internal/external rotation and tibia internal/external rotation coupling. In comparison of phase, the thigh internal/external rotation movement at the swing acceleration phase in backward running worked greater in comparison with forward running(p<.05). However, it was greater at the swing deceleration in forward running(p<.05). 7. With the exception of the swing deceleration phase in forward running, the tibia flexion/extension surpassed the thigh flexion/extension across the stride cycle in both running. Analysis of the specific stride phases revealed the forward running had greater tibia flexion/extension movement at the heel strike than backward running(p<.05). In addition, the thigh flexion/extension and tibia flexion/extension coupling displayed almost coordination at the heel strike phase in backward running. On the other hand the thigh flexion/extension of forward running at the swing deceleration phase was greater than the tibia flexion/extension, but it was opposite from backward running. In summary, coupling which were the knee flexion/extension and ankle flexion/extension, the knee flexion/extension and ankle inversion/eversion, the knee internal/external rotation and ankle inversion/eversion, the tibia internal/external rotation and foot inversion/eversion, the thigh internal/external rotation and tibia internal/external rotation, and the thigh flexion/extension and tibia flexion/extension patterns were most similar across the strike cycle in both running, but it showed that coupling patterns in the specific stride phases were different from average point of view between two running types.

토마토 암면재배에서 정전용량 측정장치를 기반으로 한 급액방법 구명 (Determination of Proper Irrigation Scheduling for Automated Irrigation System based on Substrate Capacitance Measurement Device in Tomato Rockwool Hydroponics)

  • 한동섭;백정현;박주성;신원교;조일환;최은영
    • 생물환경조절학회지
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    • 제28권4호
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    • pp.366-375
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    • 2019
  • 본 실험은 토마토(Solanum lycopersicum L. 'Hoyong' 'Super Doterang') 암면재배에서 배지 전체의 정전용량을 측정할 수 있는 장치(Substrate capacitance measurement device, SCMD)를 기반으로 한 적정 급액 방법을 구명하기 위하여 누적일사량 제어구(Integrated solar radiation automated irrigation, ISR)와 물관수액흐름 제어구(sap flow automated irrigation, SF)를 대조구로 비교하면서 봄부터 여름철과 겨울철에 재배를 실시하였다. SCMD 제어구는 급액 개시 후 배지 한 개당 설정된 배액 목표량이 처음 발생하는 시점까지 10분간격으로 급액하였고 첫 배액이 배출되면 그 때의 배지의 정전용량(Capacitance)을 100%로 간주하고 그 기준치의 급액제어점(Capacitance threshold, CT)에 도달하면 급액 되었고 그 뒤 목표 배액량이 발생하면 급액이 멈추는 방식으로 제어되었다. 봄부터 여름재배에서 실험 처리를 위해 SCMD제어구의 일회 급액량 (Irrigation volume per event)을 50, 75, 또는 100mL로 설정하였고 겨울철 재배에서는 CT가 0.65, 0.75, 또는 0.90가 되면 급액 되도록 설정하였다. 봄부터 여름철 재배에서 일회 급액량을 50, 75, 100mL로 설정하였을 때 급액 횟수는 각각 39, 29, 19회였고 배액율은 각각 3.04, 9.25, 20.18%였다. 겨울철 재배에서 CT를 0.65, 0.75, 0.90로 설정하였을 때 급액횟수는 각각 5.67, 6.50, 14.67회였고 배액율은 9.91, 10.78, 35.3%였다. 봄부터 여름철 재배에서 일회 급액량 처리에 따른 물관수액흐름속도(SF) 변화는 1회 급액량과 배액량을 각각 50과 75mL로 제한한 경우 100mL로 제한한 경우와 비교하여SF 신호가 외부 광량 신호 (SI) 보다 늦어지는 경향(time lag)을 보였고 겨울철 재배에서 CT를 0.65로 설정한 경우는 물관수액흐름 속도나 함수율이 매우 낮아졌고 CT를 0.90로 설정한 경우는 함수율과 물관수액흐름 속도는 매우 높았으나 많은 배액이 배출되었다. 따라서 토마토 봄부터 여름철 재배에서 SCMD를 활용하여 CT를 0.9로, 배지 한 개당 배액 목표량을 100mL로 설정하였을 때 일회 급액량은 75~100mL 범위가 적합하고 겨울철 재배에서는 1회 급액량을 75mL로, 배액 목표량을 70mL로 설정하였을 때 CT는 0.75이상 0.9이하 범위가 적합할 것으로 판단되었다. 앞으로 정전용량 값과 배지 용적수분함량의 관계성을 구명하고 보정계수를 구하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.