• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.278-278
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• 2021

가뭄이 장기간 지속되어 농업적 가뭄 상태가 되면 토양의 수분이 마르기 시작하면서, 식생의 생장활동이 방해되고, 이는 식생의 광합성 활동까지 영향을 미친다. 광합성을 통해 대기 중의 이산화탄소가 흡수되고 산소 발생이 증가하는데, 광합성이 활발하지 못하면 상대적으로 대기 중의 이산화탄소 농도가 증가한다. 본 연구에서는 이러한 토양수분, 식생활동과 대기 중 이산화탄소의 농도의 관계를 다중분광센서인 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 산출물을 이용하여 분석하였다. 기존 토양수분의 경우, 마이크로파 센서를 통해 산출된 값을 활용했지만, 이는 상대적으로 공간 해상도가 조악하다는 단점을 갖고 있어서 면적이 작은 연구지역을 분석할 때에는 한계점을 갖고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 상대적으로 고해상도인 광학센서를 이용한 토양수분 산정 방법을 적용하였다. 또한, MODIS 총 일차생산량 (Gross Primary Productivity, GPP) 산출물을 이용하여 식생 호흡량과의 관계식을 통해 이산화탄소 플럭스를 계산하였다. 원격탐사 기반의 토양수분, 식생지수, 이산화탄소 플럭스를 한국에서 발생한 가뭄 기간 중, 2014년과 2015년도에 대하여 지점 관측자료인 플럭스 타워에서 제공되는 값과 비교 분석하였다. 분석한 결과 토양수분, 식생 지수, 탄소플럭스는 순차적으로 지연시간을 두고 상관성이 발생함을 확인하였다. 토양수분과 식생 지수 사이에는 1개월, 식생지수와 탄소플럭스는 0.5개월의 지연시간 후에 가장 높은 상관성을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.24-24
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• 2022

토양 수분은 육상 생태계를 지배하는 핵심 변수로 널리 간주되어 왔다. 따라서 토양 수분을 모니터링하고 추정하는 것은 수문, 농업, 생화학적, 및 기후 역학을 평가하는 데 필수적이다. 그러나 최대 토양 접촉을 요구하는 기존의 토양 수분 모니터링 방법은, 토양 교란을 최소화하여 토양의 고유 특성을 보전하지 못하는 한계가 있다. 이 문제를 극복하기 위해 본 연구에서는 비접촉 초음파 시스템을 이용하여 토양 수분을 평가 방법을 개발하였다. 이 시스템은 공기-토양 조인트 절반 공간에서 누설 레일리파(Rayleigh wave)를 측정하도록 설계되었다. 토양 수분의 변화에 대한 누설 레일리파의 측정은 통제된 실험 설계에서 모래, 실트, 점토와 같은 세 가지 토양 유형에서 평가하였다. 본 연구 결과에서 세 가지 토양 사례 모두, 누설 레일리파의 에너지와 토양 수분 사이에 밀접한 관계가 있음을 보였다. 그러나 모래에서 얻은 동적 매개변수의 특성은 실트 및 점토의 특성과 다른 형태를 보였다. 이러한 결과는 미세한 토양 입자와 대조적으로 굵은 토양 입자는 증발 과정에서 감소된 토양 강도로 설명될 수 있다. 관측된 누설 레일리파에서 얻은 동적 매개변수를 기반으로 토양 수분을 평가하기 위해 랜덤 포레스트 모형을 이용하였다. 예측된 토양 수분의 정확도는 모든 데이터 및 토양 유형에 관계없이 높은 정확도를 보였다(R² ≥ 0.98, RMSE ≤ 0.0089 m³ m^-3). 즉, 본 연구에서는 레일리파가 토양 교란 없이 토양 수분 변화를 지속적으로 평가할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여주었다.

• 아시안잔디학회지
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• 제23권1호
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• pp.9-22
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• 2009

본 연구는 전 세계적으로 물 부족 현상으로 인한 물의 사용에 대한 관심이 증가함에 따라 네 종류의 난지형 잔디에 각기 다른 비율의 적자란수를 함으로써 식물의 생리학적인 반응, 즉 시각적 품질, 잎의 물 함량, 엽록소 함량, 광합성, 물 이용효율 등이 어떤 반응을 보이는지를 이해하고 그에 따른 상관관계를 분석 해보고자 했다. 결론적으로 20% 정도 적자 관수를 했을 때 식물은 약간의 스트레스를 받는 상태에서도 적자 관수를 하지 않은 식물과 비교했을 때 광합성량의 차이가 없었으며 가장 이상적인 생리학적인 반응을 보였다. 뿌리 발육 부분에 있어서도 적자관수를 통한 건조스트레스는 깊은 뿌리 생육을 촉진하는 관리방법으로 적용되었다. 다음 연구는 잔디가 각기 다른 토양 수분상태에서 일정하게 유지되었을때 지상부와 지하부의 생육에 따른 생리학적인 반응에 대한 연구로 확대되어야 할 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권4호
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• pp.341-348
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• 2013

본 연구에서는 토성에 따른 물의 이용효율을 높이면서 재배 작물의 생산성을 최대화하기 위한 효율적인 자동관개 로직을 개발하고자, 수분장력값을 관수 개시점으로 하여 물 공급 유지와 멈춤을 간헐적으로 수행하는 펄스형 관개방식과 측정한 수분장력값을 이용하여 토양수분량을 예측해 재배작물에 적합한 물량을 추가 투입하는 필요물량계산 관수방식을 적용하여 토성이 다른 실험베드에서 2년간 토마토 작물을 재배하면서 토양수분 함량과 장력의 변화를 측정비교하였다. 물공급 30초와 멈춤 30분 및 15분 조건을 이용한 펄스형 관수방식과 필요물량계산 방식에서 얻어진 수분장력값은 목표한 -20kPa 조건에 비해 각각 -42~-8kPa, -20~-10kPa로 나타나 필요물량 계산방식이 균일한 수분장력을 유지하는 측면에서는 유리하였으나 토양수분상태는 상대적으로 습하였다. 공시 토성 모두에서 수분함량은 수분장력에 비해 시간반응이 빠르면서 물공급에 따라 비례적으로 증가하는 경향이 뚜렷하였다. 수분변화 값은 펄스형 관수와 필요물량계산 관수방식의 경우 사양토 기준으로 각각 17~24%, 19~31%로서 펄스형 관수방식이 수분변화 값이 작으면서 시간에 따라 안정적인 값을 유지한 것으로 나타났는데 이는 물공급에 따른 수분함량의 시간변화가 수분장력에 비해 뚜렷하게 빠름과 관계가 있는 것으로 판단하였다. 이러한 결과로부터 펄스형 관수방식은 수분함량값을 이용하여 수분을 조절하는 것이 유리함을 의미한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권4호
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• pp.309-315
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• 2009

본 연구에서는 정밀관수를 위한 관수시간, 점적라인 설치 등 관수시스템 설계를 위한 기초 데이터를 얻고자 점적관수 시 토성에 따른 물의 수분함량변화를 공간적, 시간적 변이의 차이를 구명하였다. 20cm의 간격의 노즐로 설치된 1열 점적관을 이용 관수 하였을 경우 양토와 사양토내의 수분은 중심을 따라 대칭 형태를 유지하면서 이동하였으나 수분확산 폭은 양토가 더 넓고 속도가 느린 경향을 나타내었다. 상대적으로 높은 모래성분 함량을 갖는 양질사토의 경우는 낮은 수분 보유력으로 인하여 위치별 수분함량의 변화는 상대적으로 낮았으며 그만큼 물 빠짐정도가 큰 것으로 나타났다. 관수개시점과 종말점을 고려하였을 때 사양토의 경우 20cm 깊이에서 관수개시 30분 후에 수분의 포화가 이루어졌으나 양토와 양질사토의 경우는 약 80분이 소요되어 효율적인 수분공급 측면에서 관수시간은 토성별로 달리해야 하는 것으로 나타났다. 깊이 10cm에서의 시간에 다른 토양수분의 감쇠특성은 지수함수의 형태를 나타내었으며 토양별 안정된 상태에서의 수분함량은 양토, 사양토, 양질사토 각각 17.6%, 6.2%, 4.2%로 예측되어 토성에 따라 잔여수분함량은 차이가 있음을 확인하였다. 토양수분함량과 토양수분퍼텐셜과의 관계를 나타내는 수분특성곡선은 시험 토양의 경우 모두 높은 결정계수를 갖는 지수함수로 근사가 가능하여 수분퍼텐셜을 이용하여 측정하는 재배시스템에서 대응하는 수분함량 예측에 유용한 관계식을 얻었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제11권4호
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• pp.233-246
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• 2009

증발산(ET)을 증발(E)과 증산(T)으로 배분하는 것은 물 순환과 에너지, 물 및 탄소 순환의 연결고리를 이해하는 데에 매우 중요하다. 산림 군락의 총 증발산은 상부 및 하부 군락의 증산과 토양 및 차단 강수로부터의 증발로 구성된다. 이들의 상대적 기여도를 정량화하기 위해, 에디 공분산 방법을 사용하여 2008년 6월 1일부터 2009년 5월 31일까지 광릉 활엽수림과 침엽수림의 마루에서의 증발산을 관측하였다. 스펙트럼 분석에 따르면, 초음파 풍향 풍속계와 수증기 농도 측정기 사이의 거리에 의한 증발산 과소 평가는 군락 하부에서 연간 증발산량의 약 10%정도였다. 하부군락의 연간 증발산은 활엽수림과 침엽수림에서 각각 59mm와 43mm로, 총 증발산량의 16%와 7%를 차지하였다. 전반적으로 식생면적지수가 최대인 여름 기간을 제외하고는 하부군락의 증발산은 총 증발산에서 무시할 수 없는 부분을 차지하였다. 두 산림지역의 비결합 모수($\Omega$)는 약 0.15이었으며, 이는 하부군락의 증발산이 주로 포차나 토양 수분에 의해서 조절됨을 보여준다. 두 산림의 하부 군락의 증발산의 차이는 군락 하부의 환경 조건의 차이에 기인하며, 특히 습도와 토양 수분의 차이로 인해 발생하였다. 광릉 하부 군락의 증발산 기여도가 작지 않다는 사실은 이러한 산림의 물질과 에너지 플럭스를 해석하고 모델링하기 위해서는 이원 또는 다층 모형이 필요함을 시사한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권6호
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• pp.804-811
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• 2010

경사지 논토양에서 밭작물 재배확대를 위한 합리적인 배수개선 방법을 개발하기 위하여 "배수불량"인 경사지 논토양 (경사 7-15%, 지산통)을 대상으로 배수조건에 따라 "매우불량"인 논 2개 필지, "약간불량"인 논 2개 필지의 논둑아래 기저부에 1열로 명거 (겉도랑 배수), 비닐차단막, 암거 (속도랑 배수), 관다발 등 네 가지 종류의 배수시설을 설치하여 공간상의 위치에 대한 상관관계를 분석하는 지구통계적 방법 (Geostatistical methods)를 이용하여 저비용의 실용적 배수방법을 개발하기 위해 배수개선 방법에 따른 배수개선 효과를 비교 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. TDR 이용하여 측정한 배수방법별 토양수분함량의 기술통계량을 분석한 결과 배수개선 방법별 평균수분함량은 명거배수 (36.17 mm), 비닐차단막 (32.87 mm), 관다발 (28.71 mm), 암거배수 (23.21 mm) 순으로 낮은 경향을 보였으며, 또한 암거배수 처리구에서의 변이계수가 13.0%로 명거배수 (23.4%), 비닐차단막 (22.2%), 관다발 (15.1%)에 비해 포장 내에서 수분함량이 균일한 것으로 나타났다. 토양수분함량의 이론적 반베리오그램을 분석한 결과 배수등급별 문턱값 (sill)은 배수가 약간불량지에 비해 매우 불량지에서 배수개선 방법별 차이가 뚜렷하였으며, 특히 배수 매우불량지의 암거배수 처리구에서 문턱값은 9.7로 명거배수 (86.2), 비닐차단막 (66.8), 관다발 (15.7)에 비해 낮아 변이가 적고 균일성이 높아 암거배수에 의한 배수개선 효과가 큰 것으로 나타났다. 따라서 "배수불량"인 경사지 논에서는 논둑 밑 1열의 암거배수시설을 설치로 논에서 밭작물의 안정적인 생산과 농지자원의 이용전환 즉 논을 밭으로 이용해야 하는 범용농지 기반조성에 조성을 위한 저비용의 실용적인 배수개선 방법개발에 기여할 것으로 본다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제22권3호
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• pp.183-197
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• 2006

Combinations of visible and near-infrared (NIR) bands in an image are widely used for estimating vegetation vigor and productivity. Using this approach to understand within-field grain crop variability could allow pre-harvest estimates of yield, and might enable mapping of yield variations without use of a combine yield monitor. The objective of this study was to estimate within-field variations in crop yield using vegetation indices derived from hyperspectral images. Hyperspectral images were acquired using an aerial sensor on multiple dates during the 2003 and 2004 cropping seasons for corn and soybean fields in central Missouri. Vegetation indices, including intensity normalized red (NR), intensity normalized green (NG), normalized difference vegetation index (NDVI), green NDVI (gNDVI), and soil-adjusted vegetation index (SAVI), were derived from the images using wavelengths from 440 nm to 850 nm, with bands selected using an iterative procedure. Accuracy of yield estimation models based on these vegetation indices was assessed by comparison with combine yield monitor data. In 2003, late-season NG provided the best estimation of both corn $(r^2\;=\;0.632)$ and soybean $(r^2\;=\;0.467)$ yields. Stepwise multiple linear regression using multiple hyperspectral bands was also used to estimate yield, and explained similar amounts of yield variation. Corn yield variability was better modeled than was soybean yield variability. Remote sensing was better able to estimate yields in the 2003 season when crop growth was limited by water availability, especially on drought-prone portions of the fields. In 2004, when timely rains during the growing season provided adequate moisture across entire fields and yield variability was less, remote sensing estimates of yield were much poorer $(r^2<0.3)$.

• 한국지역지리학회지
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• 제18권4호
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• pp.473-493
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• 2012

지구온난화로 대표되는 전반적인 기후변화 속에서도 지역적인 기상조건에 따라 말라리아 감염 사례의 증감이 비교적 민감하게 영향 받는 것으로 사료된다. 말라리아를 매개하는 모기의 서식환경에 직접적인 영향을 주는 기후환경적인 인자, 즉 강수, 기온, 지표수 분포, 토양수분, 토지이용에 대한 광범위한 관측과 추정에 원격탐사 자료의 적용이 매우 중요한 수단이 되었다. 다국적 원격탐사 센서의 개발이 이어지고 있고, 공간 및 분광해상도 면에서 기술적인 진화를 보이고 있으며, 자료 획득에 필요한 비용도 크게 줄어드는 등 말라리아를 비롯한 모기매개 감염병 연구에 원격탐사 기법의 적용이 크게 각광받을 전망이다. 우리나라의 경우, 1980년대에 퇴치되었던 것으로 보고된 말라리아는 1990년대 중반부터 크게 증가하여 2000년 이후 증감을 거듭하고 있어 보건관리의 주요 대상으로 떠올랐다. 감염자수로 볼 때, 휴전선 인근 지역에서 큰 비중을 차지하고 있기 때문에 말라리아 보균 모기의 북방 유입설 등 지리적인 특성에 주목할 필요가 있다. 말라리아 매개모기의 환경적인 서식조건은 모기 개체수 규모를 추정하는 데에 중요한 역할을 하지만, 말라리아 감염과 전파는 환경조건 외에도 인간의 활동, 인구구성, 경관의 구조, 거주지와 매개모기 서식처간의 공간적 관계 등 매우 복합적인 보건지리학적 메카니즘의 산물이라는 점을 이해해야 한다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권5호
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• pp.469-477
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• 2020

염분은 해양의 밀도를 결정하는 중요한 변수이자 전지구 물의 순환을 나타내는 주요 인자 중 하나이다. 해상염분 관측은 선박을 이용한 현장조사, Argo 플로트, 부이를 통한 조사가 주로 수행되어 왔다. 2009년 염분관측 인공위성이 발사한 이래로, 위성 염분자료를 이용하여 전 지구 해역에서 표층 염분 관측이 가능해졌다. 그러나 위성 염분자료는 다양한 오차를 포함하기 때문에 연구 자료로 활용하기에 앞서 정확도 검증과정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 2015년 4월부터 2020년 8월까지 Soil Moisture Active Passive (SMAP) 위성 염분자료와 이어도 해양과학기지에서 제공하는 실측 염분자료 간의 정확도 및 오차특성을 비교 분석하였다. 총 314개의 일치점을 생산하였으며, 염분의 평균제 곱근오차 및 평균편차는 각각 1.79, 0.91 psu로 제시되었다. 전반적으로 위성 염분이 실측 염분보다 과대추정 되는 것으로 나타났다. 위성 염분의 오차는 계절, 표층 수온, 풍속과 같은 다양한 해양 환경적 요인에 의존성을 보였다. 여름철 위성 염분과 실측 염분의 차이는 0.18 psu 이하로 저수온보다는 고수온에서 위성 염분의 정확도가 증가하였다. 이는 센서의 민감도에 따른 결과였다. 마찬가지로 5m s^-1 이상 풍속 조건에서 오차가 줄어들었다. 본 연구결과는 연안에서 위성 염분자료를 활용할 경우에는 특정한 연구 목적에 적합한지 확인하여 제한적으로 사용하여야 함을 제시한다.