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설비공학 분야의 최근 연구 동향: 2008년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research: A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2008)

  • 한화택;최창호;이대영;김서영;권용일;최종민
    • 설비공학논문집
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    • 제21권12호
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    • pp.715-732
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    • 2009
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2008. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) Research trends in thermal and fluid engineering have been surveyed in the categories of general fluid flow, fluid machinery and piping, new and renewable energy, and fire. Well-developed CFD technologies were widely applied in developing facilities and their systems. New research topics include fire, fuel cell, and solar energy. Research was mainly focused on flow distribution and optimization in the fields of fluid machinery and piping. Topics related to the development of fans and compressors had been popular, but were no longer investigated widely. Research papers on micro heat exchangers using nanofluids and micro pumps were also not presented during this period. There were some studies on thermal reliability and performance in the fields of new and renewable energy. Numerical simulations of smoke ventilation and the spread of fire were the main topics in the field of fire. (2) Research works on heat transfer presented in 2008 have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, industrial heat exchangers, and ground heat exchangers. Research on heat transfer characteristics included thermal transport in cryogenic vessels, dish solar collectors, radiative thermal reflectors, variable conductance heat pipes, and flow condensation and evaporation of refrigerants. In the area of industrial heat exchangers, examined are research on micro-channel plate heat exchangers, liquid cooled cold plates, fin-tube heat exchangers, and frost behavior of heat exchanger fins. Measurements on ground thermal conductivity and on the thermal diffusion characteristics of ground heat exchangers were reported. (3) In the field of refrigeration, many studies were presented on simultaneous heating and cooling heat pump systems. Switching between various operation modes and optimizing the refrigerant charge were considered in this research. Studies of heat pump systems using unutilized energy sources such as sewage water and river water were reported. Evaporative cooling was studied both theoretically and experimentally as a potential alternative to the conventional methods. (4) Research papers on building facilities have been reviewed and divided into studies on heat and cold sources, air conditioning and air cleaning, ventilation, automatic control of heat sources with piping systems, and sound reduction in hydraulic turbine dynamo rooms. In particular, considered were efficient and effective uses of energy resulting in reduced environmental pollution and operating costs. (5) In the field of building environments, many studies focused on health and comfort. Ventilation. system performance was considered to be important in improving indoor air conditions. Due to high oil prices, various tests were planned to examine building energy consumption and to cut life cycle costs.

설비공학 분야의 최근 연구 동향: 2014년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research: A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2014)

  • 이대영;김사량;김현정;김동선;박준석;임병찬
    • 설비공학논문집
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    • 제27권7호
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    • pp.380-394
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    • 2015
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2014. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) The research works on the thermal and fluid engineering have been reviewed as groups of heat and mass transfer, cooling and heating, and air-conditioning, the flow inside building rooms, and smoke control on fire. Research issues dealing with duct and pipe were reduced, but flows inside building rooms, and smoke controls were newly added in thermal and fluid engineering research area. (2) Research works on heat transfer area have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, pool boiling and condensing heat transfer and industrial heat exchangers. Researches on heat transfer characteristics included the results for thermal contact resistance measurement of metal interface, a fan coil with an oval-type heat exchanger, fouling characteristics of plate heat exchangers, effect of rib pitch in a two wall divergent channel, semi-empirical analysis in vertical mesoscale tubes, an integrated drying machine, microscale surface wrinkles, brazed plate heat exchangers, numerical analysis in printed circuit heat exchanger. In the area of pool boiling and condensing, non-uniform air flow, PCM applied thermal storage wall system, a new wavy cylindrical shape capsule, and HFC32/HFC152a mixtures on enhanced tubes, were actively studied. In the area of industrial heat exchangers, researches on solar water storage tank, effective design on the inserting part of refrigerator door gasket, impact of different boundary conditions in generating g-function, various construction of SCW type ground heat exchanger and a heat pump for closed cooling water heat recovery were performed. (3) In the field of refrigeration, various studies were carried out in the categories of refrigeration cycle, alternative refrigeration and modelling and controls including energy recoveries from industrial boilers and vehicles, improvement of dehumidification systems, novel defrost systems, fault diagnosis and optimum controls for heat pump systems. It is particularly notable that a substantial number of studies were dedicated for the development of air-conditioning and power recovery systems for electric vehicles in this year. (4) In building mechanical system research fields, seventeen studies were reported for achieving effective design of the mechanical systems, and also for maximizing the energy efficiency of buildings. The topics of the studies included energy performance, HVAC system, ventilation, and renewable energies, piping in the buildings. Proposed designs, performance performance tests using numerical methods and experiments provide useful information and key data which can improve the energy efficiency of the buildings. (5) The field of architectural environment was mostly focused on indoor environment and building energy. The main researches of indoor environment were related to the evaluation of work noise in tunnel construction and the simulation and development of a light-shelf system. The subjects of building energy were worked on the energy saving of office building applied with window blind and phase change material(PCM), a method of existing building energy simulation using energy audit data, the estimation of thermal consumption unit of apartment building and its case studies, dynamic window performance, a writing method of energy consumption report and energy estimation of apartment building using district heating system. The remained studies were related to the improvement of architectural engineering education system for plant engineering industry, estimating cooling and heating degree days for variable base temperature, a prediction method of underground temperature, the comfort control algorithm of car air conditioner, the smoke control performance evaluation of high-rise building, evaluation of thermal energy systems of bio safety laboratory and a development of measuring device of solar heat gain coefficient of fenestration system.

UV조사에 의해 유발된 SKH-1 hairless 마우스의 피부노화에 미치는 한천마스크의 개선효과 (Beneficial Effect of an Agar Mask against Skin Damage Induced by UV Exposure in SKH-1 Hairless Mice)

  • 송보람;김지은;윤우빈;이미림;최준영;박진주;김동섭;이충열;이희섭;임용;정민욱;김배환;황대연
    • 생명과학회지
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    • 제27권9호
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    • pp.975-985
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    • 2017
  • UV 조사에 의해 유도된 광노화(photoaging)에 대한 한천젤마스크(agar gel mask, AGM)의 효과를 평가하기 위해, SKH-1 hairless 마우스의 피부에 4주간의 UV조사와 AGM 및 에센스처리 한천젤마스크(agar gel mask dipped in essence, AGMdE)를 동시에 처리한 후 피부주름, 피부표현형, 피부조직구조, 항산화조건 및 독성 등을 분석하였다. AGM과 AGMdE의 부착은 주름형성의 억제, 홍반지수의 감소, 피부수분의 증진뿐만 아니라 경피 수분손실(TEWL)을 방지하였다. 또한, 표피두께는 UV+Vehicle 처리군과 비교했을 때, UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 UV를 조사하지 않은 그룹과 유사한 수준으로 회복되었다. MMP-1과 tyrosinase의 발현수준은 UV+Vehicle 처리군에서 가장 높게 증가하였으나 UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 유의적으로 감소하였다. 더불어, SOD 활성은 UV+Vehicle 처리군에 비하여 UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 유의적으로 감소되었지만, 대부분의 독성화합물 처리에 의해 유도되는 혈청생화학적 지표와 조직학적 특성의 변화는 UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 관찰되지 않았다. 따라서, 이러한 결과들은 AGM이 피부형태, 조직학적 구조, 산화적 상태를 조절함으로써 피부노화를 예방하는 마스크팩으로 활용될 수 있는 가능성을 있음을 제시한다.

뽕잎추출물이 고콜레스테롤 식이 흰쥐의 지질대사에 미치는 영향 (Effects of Mulberry Leaf Extract Feeding on Lipid Status of Rats Fed High Cholesterol Diets)

  • 박석훈;장미진;홍정희;이순재;최경호;박모라
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제36권1호
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    • pp.43-50
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    • 2007
  • 본 연구는 뽕잎추출물의 지질대사 개선효과를 검정하고자 하였다. 실험 동물은 체중 100$\pm$10 g 내외의 Sprague-Dawley 종 수컷을 구입하여 난괴법 (randomized complet block design)에 의해 정상식이군(N group), 정상식이에 0.16% 뽕잎추출물 공급군(NM group), 고콜레스테롤식이 공급군(HC group)과 고콜레스테롤식이에 뽕잎추출물 공급군으로 나눈 후 다시 뽕잎추출물의 급여 수준에 따라 뽕잎추출물을 0.08% 공급한 군(HCL group), 뽕잎추출물을 0.16% 공급한 군(HCM group), 뽕잎추출물을 0.32% 공급한 군(HCH group) 등 각 군 모두 10마리씩 하였다. 식이와 식수는 자유 공급시켰으며 4주간 사육한 후 희생시켰다. 체중증가량, 식이섭취량, 식수섭취량 및 식이효율은 실험군간의 유의적인 차이는 없었다. 혈중 중성지방, 총콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, A.I 등은 고콜레스테롤군에 비해 뽕잎추출물 공급군이 유의적으로 감소되었으며 HDL-콜레스테롤은 고콜레스테롤군에 비해 뽕잎추출물 공급군이 유의적으로 증가되었다. UDP-glucuronyl transferase(UDP-GTase) 활성은 N군에 비해 HC군에서 유의적으로 증가되었으나 고콜레스테롤 식이군간의 유의적인 차이는 없었다. 간조직중의 총지방 및 콜레스테롤 함량은 고콜레스테롤군에 비해 뽕잎추출물 공급군에서 유의적으로 감소되었다. 콜레스테롤 함량은 고콜레스테롤 식이군 간의 유의적인 차이가 없었다. Lipoprotein lipase활성은 HC군에 비하여 HCM 및 HCH군에서 유의적으로 감소되었다. 부고환 지방 중의 총지질, 중성지방, 콜레스테롤 함량은 HC군에 비해 뽕잎추출물 공급군에서 유의적으로 감소되었다. 분변 중으로 배설되는 총지질, 중성지방, 콜레스테롤 함량은 HC군에 비해 뽕잎추출물 공급군에서 증가되었다. 이상의 결과에서 뽕잎추출물의 고콜레스테롤 식이 흰쥐에서 혈액, 간, 부고환 조직 및 분변중의 지질대사 개선효과가 규명되었다.

문화재의 전통조경설계용역 발주실태 연구 (A Study on the Ordering Status of Traditional Landscape Design Service in Cultural Heritage)

  • 김민선;김충식;이재용
    • 한국전통조경학회지
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    • 제39권3호
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    • pp.33-41
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    • 2021
  • 문화재 설계용역을 수급하기 위해서는 현행 「문화재수리 등에 관한 법률」 제5조(문화재수리 및 실측설계 제한)에 따라 건축사가 운영하는 문화재실측설계업자만 입찰에 참가할 수 있고, 전체 설계에서 일정 비율이나 금액의 전통조경설계가 포함된 경우 조경기술자가 제한적으로 수행하고 있다. 법의 실측설계 제한에 대한 문제점은 2010년 제정 당시부터 지금까지 지속적으로 제기되어 왔다. 이에 본 연구는 2018년부터 2020년까지 정부기관에서 발주한 1037건의 문화재실측설계용역을 분석하여 전통조경설계가 차지하는 규모(발주건수, 설계금액)를 파악하고, 주요 사례를 중심으로 전통조경설계의 특징을 도출하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 3년간 문화재실측설계용역에서 전통조경설계의 발주건수는 연간 차이를 보였으나, 설계금액은 연평균 근사(近似)하게 나타나 매년 동일한 수준을 유지한 것으로 확인되었다. 전체 설계에서 3년간 조경기술자의 책임 또는 참여가 요구된 전통조경설계의 건수는 약 26%의 높은 비율로 나타났다. 둘째, 전통조경설계는 건축사로 구성된 문화재실측설계업자가 대체할 수 없는 조경기술자의 전문지식과 경험이 요구되었다. 전문성은 공사의 종류에 따라 달리 나타났다. 기반조성 공사를 위한 지형설계는 땅의 형상과 높낮이에 대한 이해, 토공량 계산, 유구정비기법 등에 관한 전문지식이 요구되었다. 식재공사를 위한 설계는 수목의 생육특성과 생육환경에 대한 기본지식과 과거 식생경관에 대한 이해가 필요하였다. 한편, 전통포장 및 전통조경구조물과 시설물공사를 위한 설계는 전통 재료와 가공 및 시공기법의 전문성을 필요로 하였다. 계곡, 하천 등 수체계 정비를 포함하는 생태조경공사를 위한 설계는 물길과 생태계의 변화, 유체(流體)의 원리, 유체의 유형별 특성에 대한 이해가 필수적이었다. 이 밖에 문화재지정구역 또는 보호구역과 등록문화재 내 공원조성 및 주변정비를 목적으로 시행된 복합설계는 문화재공간의 특수성뿐만 아니라 시민들이 상시로 이용하는 공원의 기능을 충족해야 한다는 점에서 현대조경공간의 설계 능력이 겸비되어야 했다. 이처럼 전통조경설계는 전체 문화재 설계의 약 1/4을 차지하는 규모이며 설계에서 타 분야와 차별화된 전문성을 필요로 한다. 이는 현행 법령의 실측제한관련 조항을 개선하여 모든 전통조경설계를 조경기술자가 수행할 수 있는 기반을 마련함과 동시에 조경기술자가 직접 입찰에 참여할 수 있도록 전통조경설계업체의 신설 필요성을 시사한다.

부착돌말영양지수(TDI)를 활용한 습지환경 평가 (Wetland Habitat Assessement Utilizing TDI(Trophic Diatom Index))

  • 김성기;최종윤
    • 한국환경생태학회지
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    • 제33권5호
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    • pp.525-538
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    • 2019
  • 낙동강에 위치한 신규조성 습지의 현황 파악 및 관리 방안 마련을 위한 기초연구의 일환으로 부착규조류의 서식현황과 종다양성을 분석하고 부착돌말영양지수(TDI, Trophic Diatom Index)의 적용가능성을 평가하였다. 조사 기간 동안, 부착규조류는 총 38과 173종이 출현하였으며, 봄과 가을에 각각 156종, 154종으로 비슷한 종수를 나타냈다. 자기조직화지도(SOM)를 활용한 분석 결과, 부착규조류의 분포는 각 습지의 영양염류의 농도와 강우 등의 환경요인에 따라 영향 받는 것으로 나타났다. 클러스터 1의 경우, 대부분 가을시기이며, 총인과 총질소 등의 영양염류의 농도와 부착규조류의 종수 및 풍부도가 낮음에도 불구하고, 부착돌말영양지수가 높은 지점들로 구성되었다. 이와 반대로, 클러스터 4는 봄시기의 지점들이며, 총질소가 높음에도 불구하고 부착돌말영양지수가 낮은 특징을 보였다. 신규조성 습지 대부분이 유입 유출구 기능이 원활하지 않은 점을 감안하면, 여름철에 증가된 유량은 가을철에 영양염류 값을 감소시키며, 탁도 증가로 인해 빛의 유입이 원활하지 않아 부착규조류의 종수와 풍부도가 낮아진다. 이와 반대로, 봄철에는 낮은 수위로 인해 부착규조류가 부착할 수 있는 기질표면이 부족하며, 호오탁성 종이 정착 및 발달하기에 이른 시기이기 때문에 부착돌말영양지수 값이 낮게 측정된다. 다양한 기존 연구에서, 부착돌말영양지수를 서식환경 및 수질 평가지표로 활용하고 있으나, 본 습지는 흐름이 적고 정체수역에 가깝기 때문에 대부분 영양염류 농도가 높아 부착돌말영양지수의 평가지표 가치성은 낮은 것으로 판단된다. 여름강우나 유입 유출 조절부의 기능이 부착규조류의 종다양성과 분포에 영향을 미치는 점을 종합적으로 감안한 지속적이고 주기적인 추가 조사가 필요하다.

계방천에 서식하는 열목어의 개체군 특성 및 물리적 서식환경과의 상관관계 (The relationship between the population characteristics and physical habitat of Manchurian trout(Brachymystax lenok tsinlingensis) in the Geybangcheon stream)

  • 고민섭;최준길;이황구
    • 환경생물
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    • 제39권1호
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    • pp.108-118
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    • 2021
  • 본 연구는 홍천군 명개리 열목어 서식지인 계방천의 어류 군집과 열목어 개체군 특성 및 서식지 주변 토지이용에 따른 상관성을 파악하고자 수행하였다. 조사는 2018년 7월, 9월, 10월 총 3회 조사를 실시하였다. 조사결과 총 6과 13종 882개체의 어류가 채집되었으며, 우점종은 금강모치, 아우점종은 참갈겨니로 확인되었다. 채집된 어류 중 법정보호종은 멸종위기야생생물 II급인 열목어와 가는돌고기가 출현하였으며, 천연기념물 제259호인 어름치가 확인되었다. 한국고유종은 총 10종으로 76.92%의 매우 높은 고유종 빈도로 나타났다. 계방천에서 열목어 추가조사를 포함하여 3회 조사 동안 총 99개체의 열목어가 채집되었다. 열목어 개체군의 생육상태와 생식능력 정도를 파악할 수 있는 전장-체중 상관관계 분석 및 비만도 지수(k) 분석을 실시한 결과 열목어의 회귀계수 b값은 3.1272, 비만도 지수(k)는 0.0006으로 분석되어 조사지역의 열목어 개체군은 비교적 안정적인 생육상태를 유지하고 있는 것으로 확인되었으나, 비교적 낮은 값을 유지하는 것으로 나타났다. 전장빈도분포 분석 결과 당년생 60~130mm, 1년생 140~200 mm, 2년생 이상의 개체는 200 mm로 추정되었다. QHEI는 130.0 (±2.0)~159.0 (±1.0)의 범위인 '양호~최적' 등급으로 분석되었다. HSI를 분석한 결과 최적의 수심은 0.45~0.55 m와 1.0 m 이상, 최적의 유속은 0.55~0.65m s-1, 하상은 Boulder를 선호하는 것으로 확인되었다. 조사지점별 인근 토지이용 비율을 분석한 결과 산림지역 66.26~96.31%, 농업지역 0.00~23.79%, 도시지역 0.00~4.19%, 기타지역 3.69~8.87%로 분석되어 대부분의 지점에서 산림의 비율이 높게 나타났으며, 다음으로 농업지역의 비율이 높게 나타났다. 지점별 출현한 열목어 개체수와 다양한 항목 간의 상관성 분석을 실시한 결과, QHEI와 산림지역과는 양의 상관성(p<0.05), 농업지역과 도시지역과는 음의 상관성(p<0.05, p<0.01)으로 분석되어 서식지 주변의 토지이용 유형 및 변화 정도에 따라 열목어 개체군에 많은 영향을 미치며, 열목어 개체군 보호 및 관리를 위해는 서식지 주변 토지이용에 따른 관리방안 마련이 필요할 것으로 판단된다.

디지털 트윈 기반 노지스마트팜 활용방안 (Utilization of Smart Farms in Open-field Agriculture Based on Digital Twin)

  • 김석구
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2023년도 춘계학술대회
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    • pp.7-7
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    • 2023
  • 현재 다양한 4차산업의 주요기술로는 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능, 블록체인, 혼합현실(MR), 드론 등이 대표적인 기술들이다. 특히 최근에 세계적인 기술적 트랜드로 자리 잡고 있는 "디지털 트윈(digital twin)은 물리적인 사물과 컴퓨터에 동일하게 표현되는 가상 모델의 개념으로서. 실제 물리적인 자산 대신 소프트웨어로 가상화한 자산의 Digital twin을 만들어 모의실험함으로써 실제 농작업의 특성(현재 상태, 농업생산성, 농작업 시나리오, 등)에 대한 정확한 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 노지노업 주산지에 대한 디지털 트윈 데이터를 구축하고 스마트팜 단지를 설계 및 구축하여, 통합관제시스템 운영을 통해 자동 물관리, 원격생육예찰, 드론방제, 병충해 예찰작업 등으로 농작업을 효율화하고자 한다. 또한, 빅데이터 분석을 통한 적정량의 비료·농약사용으로 환경적 부하를 최소화하여, 노동력절감, 농작물 생산성을 향상할 수 있는 디지털 환경제어농업을 국내에 보급하고자 한다. 이러한 노지농업 기술은 디지털 농작업 및 재배관리 등 으로 노동력이 절감되고, 기후변화에 대비한 물이용 최적화와 토양오염예방 효과를 기대할 수 있으며, 전국 재배환경 디지털 데이터 확보를 통한 노지작물의 정량적인 생육관리가 가능하게 된다. 또한 농업생산성 향상을 통한 탄소중립 RED++ 활동을 직접적으로 실천을 할 수 있는 방안이다. 취득된 고정밀·고화질 영상기반 농작물 생육데이터취득을 통한 생육현황 분석과 예측은 디지털 영농작업관리에 매우 효과적이다. 실제 국립식량과학원 남부작물부에서는 지중점적, 땅속배수 등 다양한 종류의 노지스마트팜 연구개발을 진행하였다. 특히, 올해부터는 전국농업기술원 단지를 대상으로 노지스마트팜 시설 구축 및 기술 보급을 통한 사업화를 본격적으로 진행하고 있다. 본 연구에서는 디지털 트윈 기술과 노지스마트팜 기술을 융합한 농업분야 구축사례와 향후 활용방안에 대하여 서술하고자 한다.

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벽계천의 어류군집 특성 및 멸종위기 4종의 서식양상 (Fish Community Characteristics and Distribution Aspect of Four Endangered Species in the Byekgye Stream, Korea)

  • 김형수;고명훈
    • 한국환경생태학회지
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    • 제38권1호
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    • pp.55-66
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    • 2024
  • 벽계천의 어류군집 특성 및 멸종위기 4종의 서식 양상을 밝히기 위해 2020년 4월부터 9월까지 조사를 실시하였다. 조사기간 동안 7개 지점을 선정하여 조사한 결과, 채집된 어류는 9과 31종 3,415개체였다. 출현종 중 우점종은 참갈겨니(Zacco koreanus, 31.2%), 아우점종은 피라미(Z. platypus, 15.0%), 다음으로 돌고기(Pungtungia herzi, 11.7%), 줄납자루(Acheilognathus yamatsutae, 5.4%), 납자루(A. lanceolata intermedia, 4.8%), 밀어(Rhinogobius brunneus, 4.4%), 가는돌고기(Pseudopungtungia tenuicorpa, 4.3%) 등의 순으로 우세하였다. 출현종 중 한국고유종은 19종(고유화율 61.3%)이었고, 기후변화민감종(냉수성 어종)은 금강모치(Rhynchocypris kumgangensis)와 둑중개(Cottus koreanus) 2종이 확인되었다. 법정보호종은 환경부지정 멸종위기 야생생물 II급인 묵납자루(A. signifer)와 가는돌고기, 한강납줄개(Rhodeus pseudosericeus), 둑중개 4종이 출현하였으며, 주로 묵납자루와 가는돌고기는 중·하류에, 한강납줄개는 중류에, 둑중개는 최상류에 서식하고 있었다. 이중 가는돌고기는 출현개체수가 가장 많았고, 전장빈도분포도로 연령을 추정한 결과, 7월기준 전장 24~35mm는 당년생, 54~75mm는 1년생, 82~97mm는 2년생, 104~109mm는 3년생 이상으로 추정되었다. 군집분석 중 우점도는 상류에서 높고 하류로 갈수록 낮아지는 경향을 보이나 다양도와 균등도, 풍부도는 상류에서 낮고 하류로 갈수록 높아지는 경향을 보였다. 하천건강성(FAI)은 매우 좋음 5개 지점, 좋음 2개 지점으로 나타나 양호하였다. 벽계천은 비교적 서식지가 잘 보존되고 있었으나 멸종위기종이 많이 서식하는 중·하류부 일부는 하천공사가 진행되면서 서식지가 교란되고 있어 보존대책이 요구되었다.

Landsat-8 OLI/TIRS 위성영상의 지표온도와 식생지수를 이용한 토양의 수분 상태 관측 및 농업분야에의 응용 가능성 연구 (A Study on the Observation of Soil Moisture Conditions and its Applied Possibility in Agriculture Using Land Surface Temperature and NDVI from Landsat-8 OLI/TIRS Satellite Image)

  • 채성호;박숭환;이명진
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제33권6_1호
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    • pp.931-946
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    • 2017
  • 본 연구는 토양의 수분 상태를 고해상으로 관측 및 분석하고 농업분야에의 응용 가능성을 평가하기 위한 연구이다. 이를 위하여 Landsat-8 OLI(Operational Land Imager)/TIRS(Thermal Infrared Sensor)의 광학 및 열적외선 위성영상을 연구자료로 전라북도 농업지역을 포함(연구자료 내 46%)하는 2015, 2016, 및 2017년 5-6월에 촬영된 영상 세 장을 이용하였다. 연구지역의 각 영상 촬영일의 토양의 수분 상태는 SPI(Standardized Precipitation Index)3 가뭄지수를 통하여 효과적으로 획득할 수 있으며, 각 영상은 보통, 습윤, 및 건조한 토양 수분 조건을 갖는다. 이러한 각기 다른 토양수분 조건을 갖는 영상을 대상으로 토양의 수분 상태를 관측하고 SPI3 가뭄지수로부터 획득한 토양의 수분 상태와 비교/분석을 수행기 위하여, TVDI(Temperature Vegetation Dryness Index)를 계산하였다. TVDI는 Landsat-8 OLI/TIRS 위성영상으로부터 계산한 LST(Land Surface Temperature) 및 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)의 관계로부터 추정하여 계산된다. LST-NDVI의 형상 공간 내 픽셀의 분포에서 NDVI에 따른 LST의 최대/최소값을 추출하고 이를 대상으로 각각 선형회귀분석(linear regression analysis)을 통하여 NDVI에 따른 LST의 Dry/Wet edge를 결정할 수 있으며, 최종적으로 NDVI에 따른 두 edge 사이에서의 LST 값의 비율을 계산하여 TVDI 값을 계산한다. TVDI 값으로부터 관측된 영상 내 상대적인 토양의 수분 상태를 매우 습윤, 습윤, 보통, 건조, 매우 건조의 5단계로 분류하여 SPI3로부터 획득한 각각의 토양수분 상태와 비교하였다. 연구자료 획득시기인 5-6월 시기의 특성상 모내기로 인하여 영상 내 가장 많은 비율을 차지하는 논 지역의 영향으로 영상 전체 중, 약 62% 이상이 습윤 및 매우 습윤한 상태로 분류되었다. 또한, 보통으로 분류되는 픽셀은 영상 내 밭 지역의 영향 때문으로 분석되었다. 영상 전체에 대해서는 대략적으로 SPI3의 토양수분 상태와 대응하였지만 매우 건조, 습윤, 및 매우 습윤에 해당하는 세분류 결과에서는 SPI3 토양수분 상태와 대응하지 않았다. 또한, 영상에서 논과 밭의 농업지역을 추출 및 분류한 후, SPI3 토양수분 상태와 비교하였을 때, 논 지역의 토양수분 상태 관측 분류 결과는 매우 건조, 보통 및 매우 습윤에서, 밭 지역은 보통의 분류에서만 SPI3 가뭄지수와 대응하지 않았다. 이는 매우 건조한 나지 및 매우 습윤한 모내기로 인한 논 지역, 수계, 구름 및 산지 지형효과 등의 이상치로 인하여 잘못된 Dry/Wet edge 추정의 문제로 사료되어진다. 그러나 5-6월 시기의 농업지역 중, 밭 지역에서는 세분류된 토양의 수분 상태를 효과적으로 관측할 수 있었다. 고해상 광학위성 기반 농업지역에 대한 토양수분 상태의 시 공간적 변화를 관측하여 농업지역의 농업생산량예측 등 그 응용이 가능할 것으로 사료된다.