• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제43권1호
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• pp.25-30
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• 2000

The main form of nitrogen fertilizer applied to lowland rice is urea, but little is known about its transport in waterlogged soil. This study was conducted to investigate the transport of urea in waterlogged soil column using WAVE (simulation of the substances Water and Agrochemicals in the soil, crop and Vadose Environment) model which includes the parameters for urea adsorption and hydrolysis, The adsorption distribution coefficient and hydrolysis rate of urea were measured by batch experiments. A transport experiment was carried out with the soil column which was pre-incubated for 45 days under flooded condition. The urea hydrolysis rate (k) was $0.073h^{-1}$. Only 5% of the applied urea remained in soil column at 4 days after urea application. The distribution coefficient ($K_d$) of urea calculated from adsorption isotherm was $0.21Lkg^{-1}$, so it was assumed that urea that urea was a weak-adsorbing material. The maximum concentration of urea was appeared at the convective water front because transport of mobile and weak-adsorbing chemicals, such as urea, is dependent on water convective flow. The urea moved down to 11 cm depth only for 2 days after application, so there is a possibility that unhydrolyzed urea could move out of the root zone and not be available for crops. A simulated urea concentration distribution in waterlogged soil column using WAVE model was slightly different from the measured concentration distribution. This difference resulted from the same hydrolysis rate applied to all soil depths and overestimated hydrodynamic dispersion coefficient. In spite of these limitations, the transport of urea in waterlogged soil column could be predict with WAVE model using urea hydrolysis rate (k) and distribution coefficient ($K_d$) which could be measured easily from a batch experiment.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.109-120
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• 2004

불포화지반에서 발생되는 부 간극수압은 함수비 변화에 따라 비선형적인 거동을 보이며, 이 관계를 흙-수분 특성곡선(soil-water characteristic curve)이라고 정의한다. 현재까지 우리나라의 흙에 대한 흙-수분 특성의 연구결과는 거의 전무한 실정이기 때문에 불포화 지반의 응력해석 및 침투해석 시, 마땅히 입력할 계수나 특성값이 없다. 본 연구에서는 준설매립지반의 주요 토사인 준설토와 모래, 그리고 복토재로 사용되는 화강풍화토에 대한 흙수분 특성시험을 실시하여 흙-수분 특성을 규명하였으며, 해석적 검증을 통하여 불포화 지반의 응력해석 및 침투해석 시 필요한 계수를 분석하였다. 또한, 입도분포곡선으로부터 흙수분 특성곡선 예측모델을 적용하고 흙수분 특성시험 결과와 비교 검토하였다. 흙-수분 특성시험결과, 세 가지 시료 모두 뚜렷한 히스테리시스 현상을 나타내었으며, 기존에 제안된 경험방정식에 실험결과를 적용한 결과 Fredlund and Xing의 경험방정식은 세 가지 시료 모두에 대하여 높은 정확도를 나타내었다. 한편, 입도분포를 이용한 예측모델은 Fredlund and Wilson의 방법이 가장 높은 정확도를 나타내었다. 흙-수분 특성시험결과와 다양한 예측모델을 통하여 불포화 투수계수를 예측하여 상호 비교한 결과, 모래와 화강풍화토는 Fredlund and Wilson의 방법, 준설토는 Arya and Paris의 예측모델이 높은 정확도를 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.15-26
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• 2010

폐타이어 파우더 혼합에 따른 동상억제 메커니즘을 규명하기 위해, 부동수, 열전도율, 동상실험 등 3종류의 실내실험을 수행하였다. 본 연구에서는 폐타이어 혼합에 따른 투수계수 변화에 주목하여 먼저 마동결토의 불포화 투수계수를 계산하였고 ice-impeding factor, 혼합토내 토립자와 폐타이어 단면적을 고려하여 동결토frozen fringe내의 온도변화에 따른 투수계수 특성을 분석하였다. 그 결과 흡수속도와 투수계수 사이에는 비례관계가 존재함을 확인하였고, 동상성 저하의 주된 원인은 폐타이어 파우더 혼합에 따른 부동수분량과 투수계수의 감소임을 알 수 있었다. 또한 폐타이어 파우더 혼합토 구성성분의 체적비를 이용하여 흙과 폐타이어 간극내의 수분량을 정량적으로 산출하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.81-91
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• 2021

Synthetic Aperture Radar (SAR)를 활용하여 토양수분을 산출 할 시 기존의 위성기반 자료에 비해 고해상도의 공간 자료를 생산할 수 있다. 고해상도의 광역 토양수분 자료는 기존의 위성 기반 토양수분 대비 보다 세밀한 지표면 토양수분 변동 관측이 가능하게 하므로, 산사태, 산불 및 홍수와 같은 자연재해 연구에 활용성이 뛰어나다. 하지만 SAR 신호인 후방산란계수는 토양수분 뿐만 아니라, 식생에 의한 영향도 포함하기 때문에 정확한 토양수분을 산정하기 위해서는 이러한 영향을 고려하는 단계가 요구된다. 본 연구에서는 한반도 중부의 농지, 산지, 및 초지의 식생조건 하에서 Sentinel-1 위성 SAR 자료를 활용하여 토양수분을 산정하기 위한 연구를 수행하였다. 식생의 영향을 고려하기 위해 대표적인 지표면 레이더 신호 산란 모형인 Water Cloud Model (WCM)을 사용하였으며, 식생 인자로 Radar Vegetation Index (RVI)를 활용하였다. 연구 지역으로는 토지피복도에 따라 농지와 초지, 산지 각각 2개 지역, 총 6개 대상 지역을 선정하였다. WCM의 매개변수 모의를 위해 지상 관측 토양수분 자료를 활용하였다. 관측 토양수분과의 검증 결과 초지, 산지, 농지 순으로 높은 정확도가 나타났으며, 특히 산지에서는 짙은 식생에도 불구하고 상관계수 값이 0.5 이상으로 나타난 반면 농지에서는 0.3 미만의 매우 낮은 값이 관측되었다. 연구 결과를 통해 다양한 식생 피복에서 SAR 기반 토양수분 산정에 적합한 관측 토양수분 조건을 제시 하였다. 향후 식생 높이, 식생 종류 등 과 융합한 연구가 수행된다면 보다 정확한 토양수분을 산정 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제9권2호
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• pp.105-111
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• 1990

제초제 butachlor의 토양흡착 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. Freundlich 방정식으로 구한 butachlor의 흡착상수 K 값은 9.78이었고 1/n값은 0.79였다. 이 때 correlation coefficient는 0.992였다. K값으로부터 유기물 함량을 감안하여 계산된 Koc값은 543이었다. 이 수치는 기존 문헌치와 거의 일치하였다. 2. 온도변화에 따른 흡착량은 온도가 증가할수록 흡착량도 증가하는 경향을 보였으며 $15^{\circ}C$ 온도변화에 대한 흡착량의 변화는 5%정도였다. 3. Computer program을 이용하여 토양 흡착계수를 추정한 결과 실험치와 20배 정도의 차이를 보이나 실험을 수행하기전 토양흡착계수를 예측하는데 있어서는 활용 가능성이 있음을 확인하였다. 4. Butachlor는 비교적 토양에 흡착이 잘되는 화합물로 판정되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제23권1호
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• pp.8-14
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• 1990

토양수분함량(土壤水分含量)이 다른 조건(條件)에서 물이 이동(移動)할 때 동반(同伴)되는 용질(溶質)의 이동특성(移動特性)을 결정(決定)하는 지연계수(遲延係數)와 수리동적(水理動的) 분산계수(分散係數)를 수학적(數學的)으로 해석(解析)하고 일차원수평계(一次元水平系)의 사양토(砂壤土)에서 실험적(實驗的)으로 측정(測定)하였다. 용적밀도(容積密度)를 $1,350{\pm}50kg/m^3$인 사양토(砂壤土) 토양(土壤)에 수평(水平)으로 침투(浸透)되는 0.05% $CaSO_4$ 용액(溶液)의 수분전진(水分前進)을 Boltzman transform으로 나타내고 이를 표준(標準)으로 하였을 때 0.5% KCl, $CaCl_2$ 및 $KH_2PO_4$ 용액(溶液)의 용질전진(溶質前進)을 비농도(比濃度)로 표시(表示)하여 비교(比較)하였다. 용질농도(溶質濃度)의 분포(分布)와 수분분포(水分分布)로 부터 Laryea법(法)에 의하여 수리동적(水理動的) 분산계수(分散係數)를 계산(計算)하였다. 토양(土壤)-용액계(溶液系)에서 비반응성(比反應性) 용질(溶質)인 $Cl^-$의 전진(前進)은 물의 전진(前進)보다 늦었으며, 음(陰)ion 배제효과(排除效果)는 무시(無視)되었고 지연(遲延)은 초기수분함량(初期水分含量) ${\theta}_n$의 함수(函數)로 ${\theta}/({\theta}-{\theta}_n)$로 해석(解析)되었다. 토양입자(土壤粒子)에 의하여 흡착(吸着)이 일어나는 $K^+$, $Ca^{{+}{+}}$, $H_2PO^-_4$의 전진(前進)은 초기수분함량(初期水分含量)과 지연계수(遲延係數) R의 함수(函數)로 $\frac{1}{1+R}{\cdot}\frac{{\theta}}{{\theta}-{\theta}_n}$으로 해석(解析)되며 R치(値)는 $Cl^-$를 1.0으로 보았을 때 $K^+$는 0.64, 0.80 및 2.6이었다. Langmuir 등온흡착식(等溫吸着式)을 이용(利用)한 지연계수(遲延係數) 계산(計算)은 다소의 차이(差異)가 있었으나 적용가능성(適用可能性)이 있었다. 수분분포곡선(水分分布曲線)으로부터 산출(算出)된 물의 확산계수(擴散係數) $D({\theta})$는 초기수분함량(初期水分含量)에 관계(關係)없이 토양수분함량(土壤水分含量)과 단일지수함수관계(單一指數函數關係)로 표시(表示)되었다. $$log\;D({\theta})=13.448{\theta}-9.288$$ $Cl^-$의 수리동적분포계수(水理動的分布係數)는 수분함량(水分含量) 0.36 이상(以上)에서는 물의 확산계수(擴散係數)와 비슷하였고 그 이하(以下)에서는 급격히(急激)히 감소(減少)하여 수분함량(水分含量) 0.2부근에서 자기확산계수(自己擴散係數)와 비슷한 값을 보였다. $K^+$, $Ca^{{+}{+}}$ 및 $H_2PO^-_4$의 수리동적분산계수(水理動的分散係數)는 수분함량(水分含量) 0.38에서 각각(各各) $5.5{\times}10^{-6}$, $2.4{\times}10^{-6}$ 및 $7.1{\times}10^{-7}m^2/sec$의 값을 보였고 0.36% 이하(以下)의 수분함량(水分含量)에서 급격(急激)히 감소(減少)하였으며 감소(減少) 경향(傾向)은 $H_2PO^-_4$가 가장 심(甚)하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.95-104
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• 2006

일반적으로 도로의 하부인 노상층은 불포화토 상태로 존재하기 때문에 함수비의 변동을 예측하기 위해서는 불포화 함수특성곡선(soil-water characteristic curve)의 추정은 필수적이다. 따라서, 국내 대표적인 노상토인 다짐된 화강풍화계열 노상토를 대상으로 함수특성을 정량화하기 위하여 pressure plate 장치를 활용하여 건조 및 습윤 이력과정의 실험을 각각 수행한 후 이를 토대로 불포화토 함수특성에 대한 해석을 수행하였다. 실험결과, 화강 풍화 노상토의 함수비를 좌우하는 흡수력이 건조와 습윤 과정에 있어 서로 다른 수치를 나타내었고 흡수력에 따른 불포화 투수계수와 습윤용적 그리고 확산 등의 흐름특성을 통하여 이력(hysteresis)을 확인하였다. 이를 토대로 도로하부의 연중흡수력을 추정하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권11호
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• pp.973-983
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• 2020

최근 인공위성 자료를 기반으로 한 수자원 관측 분야에서는 공간해상도의 한계를 극복하기 위한 방안으로 SAR (Synthetic Aperture Radar) 센서에 대한 관심이 높아지고 있다. 토양수분을 관측하는 기존 위성 자료가 10 km 이상의 공간해상도를 지닌 반면, SAR 센서는 후방산란계수를 10 m 까지 관측할 수 있으므로 공간적인 분포를 보다 세밀하게 분석할 수 있다. 이러한 자료를 활용하기 위해서는 관측된 후방산란계수에 다양한 수문인자 및 환경적 요인이 미치는 영향을 다각적으로 분석하여 토양수분을 산출하는 과정이 필요하다. 본 연구는 토양수분 산정에 주로 적용되고 있는 WCM(Water Cloud Model)과 선형회귀 기법을 국내 5개 지점에 적용함으로써, SAR 영상을 기반으로 토양수분을 산정하고 이를 지점 관측 자료와 비교하여 평가하고자 하였다. WCM의 경우 토양수분의 즉각적인 변화를 관측하기에 용이하나 오차에 대한 보정이 필요한 것으로 판단되며, 선형회귀 방법은 순간적인 토양수분의 변동이 크게 나타나지 않았으나 안정적인 오차 범위를 나타내었다. 또한 토양수분이 후방산란계수에 미치는 영향은 토지피복, 식생의 분포, 식생 내 수분량의 정도에 따라 모델별로 크게 상이한 결과를 나타냄을 알 수 있으며, 기존의 모델을 동일하게 적용하기에는 한계점이 많음을 알 수 있다. 따라서 복잡한 지형적, 수문학적 특성을 가진 한반도에서 SAR 영상을 수자원 분야에 적용하기 위해서는, 추후 각 지점 별 특성에 따른 영향을 다각적으로 분석하는 과정이 필수적이며 한반도에 적합한 토양수분 모델을 구축하기 위한 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제28권4호
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• pp.369-376
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• 2003

This study was conducted to develop a precision measurement method of water content in soil (find sand and silty sand) using dual RF impedance changes. The electrically stable perpendicular plate capacitive sensor was fabricated and utilized to sense the water content in soil. Crystal oscillators of 5 and 20 MHz and related circuits were designed to detect the capacitance changes of a perpendicular plate capacitive sensor with soil samples at various volumetric water contents. A multiple regression model for volumetric water content having dual oscillation frequency changes at 5 and 20 MHz as independent variables resulted in coefficient of determination of 0.963 and standard error calibration of 0.030 cm$^3$/cm$^3$ for calibration and coefficient of determination of 0.966, standard error of prediction of 0.027 cm$^3$/cm$^3$ and bias of 0.001 cm$^3$/cm$^3$ for prediction.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.362-369
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• 2005

Studying unsaturated soil mechanics, determination of soil water characteristic curve and permeability equation is an essential factor but it is not easy. In this research a new testing apparatus was developed to determine soil water characteristic curve and permeability equation. The testing to get saturated permeability coefficients and soil water characteristic curves for two soils was performed by using the developed testing apparatus. First, a saturated permeability testing was performed and then the testing to get soil water characteristic curve of a drying process was performed. Next, the testing to get soil water characteristic curve of a wetting process was performed. Testing results showed hysteresis phenomena between soil water characteristic curve of a drying process and soil water characteristic curve of a wetting process. The permeability equations were determined by a theoretical method where a saturated permeability coefficient and a soil water characteristic curve were used.