• 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.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.401-408
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• 2022

최근 원예작물의 지속가능한 생산을 위한 작물 생육환경 센싱 기반 복합환경제어시스템 연구와 산업적 이용이 부각되면서, 노지재배에 적용하기 적합한 토양센서 활용 방안 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 산업 및 연구 현장에서 많이 사용되고 있는 TEROS 12 FDR 센서(frequency domain reflectometry sensor)를 노지 과수원의 토양에 알맞게 활용하기 위하여 국내 세 지역 과수원 토양의 토성별 FDR 센서 활용 방법을 제시하고자 수행하였다. 실제 과수가 재배되고 있는 각 과수원에서 토양을 채취하여, 토성 및 토양수분보유곡선을 조사하였으며, 토양별 TEROS 12 센서 Raw 값과 이에 대응하는 용적수분함량 값을 선형 회귀 분석, 3차 회귀 분석을 통해 보정식을 얻은 뒤 제조사에서 제공하는 광질 토양 보정식과 비교 분석하였다. 채취한 세 과수원의 토양은 모두 토성이 달랐으며, 토성에 따라 각 보수력에 따른 용적수분함량 수치에 차이가 있었다. 또한, TEROS 12 센서 보정식에서는 모든 토양에서 3차 회귀 분석 보정식이 결정계수 0.95 이상으로 가장 높게 나타났으며, RMSE도 가장 낮게 나타났다. 제조사에서 제공하는 보정식을 사용하여 TEROS 12 센서의 용적수분함량을 보정할 경우 토양에 따라 실제 수치에 비해 최대 0.09-0.17m³·m^-3가량 낮게 나타나, FDR 센서 사용시 적용 토양에 알맞은 보정이 반드시 선행되어야 함을 확인하였다. 또한 토성에 따라 토양의 보수력 구간에 따른 용적수분함량 범위의 차이가 있었으며, 토양 용적수분함량의 수치 해석에 보수력 정보가 수반되어야 할 것으로 나타났다. 또한, 사질이 많은 토양에서는 관수 개시점 측정을 위해 FDR 센서를 활용하는 데 있어 용적수분함량 측정 범위가 상대적으로 좁아 정밀도가 떨어질 것으로 판단되었다. 결론적으로 토양에서 FDR 센서를 통해 토양수분의 변화를 알맞게 해석하고 노지에서 알맞은 관수 시점을 선정하기 위해서는, 적용 토양의 수분보유특성을 파악하고 FDR 센서 보정을 선행하여 올바른 토양 수분 정보 제공이 필요할 것이다.

• 지질공학
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• 제18권1호
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• pp.83-92
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• 2008

본 연구에서는 누적강우을 고려한 침투수 거동을 평가하기 위해 ADR 측정센서와 간극수압계를 사용하여 흙매질의 물성 변화를 측정하였다. ADR 측정센서의 측정 정밀도를 향상하기 위한 의존성 파악 및 강우조건에 따른 흙매질 특성 변화를 분석하였다. 또한, 강우/비강우조건 하에서 모형사면 내 침투수 거동 특성도 함께 검토하였다. ADR 측정센서를 활용한 체적함수비 의존성 검토 실험의 결과는 표준사와 화강풍화토에서 체적함수비 증가에 따라 측정전압도 함께 증가하였다. 온도 의존성 검토의 경우, 고함수비 조건인 체적함수비 0.15에서 0.45 범위에서는 측정 대상 매질의 온도를 고려해야만 한다 모형사면 실험에서는 누적강우조건하에서 체적함수비와 간극수압의 변화 양상을 충분히 확인하였다. 특히, ADR4와 PWP3이 설치된 모형사면 하단부에서 측정치가 높게 나타나는데, 이것은 누적강우에 의해 발생된 침투수가 사면 하단부에서 유출면으로 작용하고 있으며, 모형사면 파괴의 시작지점으로 작용함을 알 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.25-30
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• 2018

저수지 및 제방에서의 계측은 가장 높이가 높은 구간을 선정하여 계측기를 매설하고 측정하는 집중계측 방식으로 최근에는 자동화 계측기술이 발달되어 실시간으로 계측결과가 관리사무소로 전달 및 수집, 저장되고 있다. 실시간 계측기술이 발달되었음에도 불구하고 계측결과가 시설물 관리와는 직접적으로 이용되지 못하고 있다. 최근 사물인터넷 기반의 무선 센서 네트워크 계측기술이 발달함에 따라 본 연구에서는 저수지 및 제방 구조물에 무선센서 네트워크 기술을 기반의 실시간 계측 및 평가시스템을 제안하였다. 적용성 평가를 위한 침투해석 결과 저수위 변화에 따라 제체 내부의 침윤선 변화와 함께 토체의 체적함수비가 함께 변화하여 체적함수비를 센서 노드로 설정한 계측시스템의 적용성을 확인하였다.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 1998년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.407-413
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• 1998

Considerable progress has been made in the application of time-domain reflectrometry(TDR) to measurement of soil water content. The TDR provides a means of monitoring the water content of soil over a wide range of values, in the field and in the laboratory The TDR measures the volumetric moisture content of the soil via a bureid sensor(probe). Probes can be buried and monitored remotely and an immediate result can be obtained. In addition to, the results are very reliable.

• 한국산림과학회지
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• 제108권2호
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• pp.208-215
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• 2019

이 연구는 붕괴모의실험을 통하여 체적함수비센서와 텐시오미터의 반응성을 분석하고, 산사태 조기경보용으로의 활용성을 검토하기 위해 수행되었다. 산림토양과 사질토의 배합비율을 조정한 3개의 토양조건에서 120 mm/h의 인공강우를 적용하여 얕은 깊이에서 빠르게 진행되는 붕괴형태를 실험적으로 모의하고, 그 과정에서의 두 센서의 반응을 분석하였다. 그 결과, 모든 실험조건에서 체적함수비센서 및 텐시오미터의 계측값은 각각 30~37%, -3~-5 kPa으로 수렴된 이후에 붕괴가 발생하였다. 실험결과를 토대로 토층 최하부에 설치된 체적함수비센서의 계측값을 활용하여 조기경보 발생시점의 범위를 논의하였으나, 이를 일반화하여 명확한 시점으로 규정할 수는 없었다. 두 센서를 실용적인 차원에서 산사태 조기경보용으로 활용하기 위해서는 다양한 조건에서의 추가적인 실험 및 검증이 필요할 것으로 생각되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.409-415
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• 2022

식물의 생장과 발달은 지하부 환경에도 영향을 받으므로 근권 환경의 변수들을 관수전략의 수립에 고려하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 수분이동 특성이 다른 2종류의 암면배지에서 FDR센서를 활용하여 체적함수율(VWC)과 Bulk EC(ECb) 그리고 식물의 뿌리가 이용하는 Pore EC(ECp)에 대한 관계를 분석하고, 이를 활용하여 이용가능한 근권 환경 데이터 수집과 보정 방법을 확립하고자 진행되었다. 실험은 물리적 특성이 다른 2종류의 암면배지(RW1, RW2)를 사용하였다. FDR 센서를 활용하여 함수율(MC)과 ECb를 측정하였으며, ECp는 체적함수율(VWC) 10-100%에서 배지 중앙부위에 일회용 주사기를 이용하여 배지 잔류 양액을 추출 후 측정하였다. 이후 2종류 배지(RW1, RW2)에 서로 다른 농도(증류수, 0.5-5.0)의 배양액을 각 체적함수율 범위(0-100%)로 공급하여 ECb와 ECp를 측정하였다. RW1, RW2 배지에서 ECb와 ECp의 관계는 3차 다항식에 가장 적합하였다. 체적함수율(VWC) 범위 3차 다항식에 따른 ECb와 ECp의 관계는 낮은 체적함수율(VWC) 10-60% 구간에서 큰 오차율을 보였다. 체적함수율(VWC)범위에 따른 센서 측정값(ECb) 및 식물 뿌리가 이용하는(ECp)의 상관관계는 2종류 배지(RW1, RW2) 모두 Paraboloid 식에서 결정계수(R²) 값이 각각 0.936, 0.947로 가장 높았다.

• 지질공학
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• 제14권4호
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• pp.361-369
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• 2004

매질이 가지는 고유의 유전율 특성을 이용하여 체적함수비를 실시간으로 측정할 수 있는 유전율 측정장비인 Frequency Domain Reflectometry (FDR) system 및 측정 센서를 제안하였다. 특히 측정 센서의 형태는 7m, 10cm,15cm 길이로 각기 제작하여 유전율상수의 특성을 파악하였다. 본 장비의 유전율측정은 $0.1\~1.7GHz$의 고주파수 범위 내에서 발생된 전자파를 방향성결합기를 통과하여 매질에 설치된 측정센서에서 입사파와 반사파의 간섭현상을 이용함으로써 측정이 가능하다. 본 실내시험 연구에서 획득된 연구결과는 유전율상수의 변화로부터 체적함수비를 지속적으로 측정할 수 있는 점에서 비파괴 모니터링 기술로 구분할 수 있다. 체적함수비와 유전율상수의 관계에서 측정센서의 로드길이에 따른 측정오차는 다소 파악되나, 이들의 관계로부터 Topp et al.(1980) 교정곡선과 비교하여 표준사에 대한 1차원 관계식과 관계곡선을 유도할 수 있었다. 결론적으로 제안된 FDR system과 측정센서로부터 측정된 측정 결과들은 Topp et al.(1980) 교정곡선과 매우 흡사한 형태를 보여준다.

• 한국환경과학회지
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• 제31권10호
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• pp.869-881
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• 2022

In this study, a field study was conducted to investigate the relationship between high-resolution remote images and the volumetric moisture, and the number of compaction. Changes in the shape of the surface and soil moisture content were observed and correlated with the number of compactions using roller equipment. As the compaction is repeated, the surface is flattened and the terrain curvature decreases and converges to zero. In particular, the tangential curvature changes as the number of compactions increase. Due to soil compaction, the vegetation index changed from a positive to a negative value, and most of the test site area was homogenized with a negative index. This suggests a decrease in porosity and an increase in volumetric water content associated with increasing soil compaction. Soil moisture, measured using a frequency domain reflectometry(FDR) sensor, tends to increase proportionately with the number of vibration compactions, but the correlation between the number of compactions and soil moisture is unclear. This study suggests that while it is necessary to consider the reproducibility of the experiments performed, the compaction quality of the soil can be evaluated using high-resolution terrain factors and soil moisture.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.737-746
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• 2019

국내에서 발생하는 산사태는 대부분 강우에 의해 유발된 표층붕괴 형태이며 많은 연구자들에 의해 체적함수비를 통한 붕괴 예측 가능성이 밝혀졌다. 본 연구에서는 체적함수비 증가 기울기 특성을 통해 붕괴를 판단하는 방법에 대해 고찰하였다. 이를 위해 화강암 풍화토를 이용하여 실내 토조실험을 수행하였다. 강우강도 30, 50 mm/hr 조건하에 표층의 포화 상태를 확인하기 위해 비탈면 상부, 중부, 하부 10, 20 cm 심도에 체적함수비계를 설치하였다. 실험결과 체적함수비를 사용한 붕괴 판단은 비탈면 경사에 따라 제한적으로 적용될 수 있는 것으로 나타났다. 또한 강우 침투속도에 의한 유효누적강우량이 붕괴시간을 결정하는 요인으로 판단된다. 체적함수비 증가 기울기를 활용한 붕괴 판단 시 체적함수비의 설치 위치 및 심도에 의해 결과가 달라지는데 실험데이터에 의하면 비탈면 하부 20 cm에서의 계측 값이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 확인된 체적함수비 분석 방법 및 설치위치 선정 방법은 향후 체적함수비를 활용한 계측기준을 제시하기 위한 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.