• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.173-173
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• 2016

토양유실은 수생태계에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 상수원과 수계를 오염시키는 대표적인 오염원으로 간주되고 있다. 이러한 토양유실에 대한 문제를 해결하기 위해서는 무엇보다 토양유실 발생 현황을 파악하는 것이 중요하다. 토양유실 발생 현황을 파악하기 위하여 SWAT, SATEEC, APEX 등 다양한 수문모형 모델들이 개발되어 왔다. 그러나 각각의 수문모형 모델에서 어떠한 토양유실 산정 공식을 사용하였는지에 따라 모의 결과에서 다소 차이를 보이게 된다. 이에 본 연구에서는 우리나라의 필지나 유역을 대상으로 토양유실량을 산정함에 있어 어떠한 공식이 토양유실에 미치는 영향인자를 가장 잘 모의하는지 분석하여 적용하고자 하였다. 본 연구에서는 분지 특성의 유역으로, 유역 내 경작지가 집약적으로 모여 있어 토양유실 문제가 심각한 양구군 해안면 유역을 대상으로 시범 적용하였다. 토양유실량을 모의하기 위한 모델은 USLE, AOF, RUSLE, MUSLE, MUST, MUSS, MUSI의 공식 중에서 사용자가 지정한 공식에 따라 모의가 가능한 APEX 모델로 선정하였다. 본 연구에서는 양구군 해안면의 실측 유량자료를 기반으로 각 공식에 따른 토양유실량에 대하여 검정 작업을 진행하였으며, 이를 양구군 해안면의 토양유실 실측값과 비교 분석하여 해안면 유역에서 토양유실에 미치는 영향인자를 가장 잘 반영할 수 있는 공식이 무엇인지 확인하였다. 본 연구결과를 통해 양구군 해안면 유역에서 발생하는 토양유실량을 예측할 수 있는 최적의 공식을 확인함으로써 토양유실 관련 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 본 연구에서는 양구군 해안면 유역을 대상으로 최적의 토양유실 산정공식을 찾았지만, 타 유역의 토양유실량을 평가하기에는 한계가 있다. 따라서 APEX를 이용한 전국단위 토양유실량 평가를 통해 범용화 할 수 있는 공식을 찾는 추가적인 연구를 진행한다면 보다 정밀한 토양유실량 산정이 가능하게 되어 향후 우리나라 토양유실 관련 연구에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.25 no.4
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• pp.237-247
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• 2023

Paddy fields not only provide a variety of ecosystem services but also serve as crucial habitats for biodiversity conservation. Recently, their ecological value and significance have been increasingly emphasized. Therefore, this study aimed to investigate the characteristics of soil seed banks and analyze their correlation with soil environmental factors in Conventional Paddy field (CP) and Organic Paddy field (OP) with different farming practices. Our results revealed that the vegetation in CP was simple, resulting in low plant diversity in the soil seed banks. On the other hand, the vegetation in OP was relatively diverse, leading to higher plant diversity in the soil seed banks. Additionally, distinct differences in soil environmental characteristics were observed between OP (K, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, B↓) and CP (K, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, B↑). These results suggest that variations in agricultural practices for rice cultivation have influenced the structure and diversity of vegetation and soil seed banks. Furthermore, these agricultural practices have had both direct and indirect effects on soil environmental factors. Our findings can serve as fundamental data for evaluating biodiversity conservation in agricultural ecosystems, ecosystem restoration, and ecological value assessment.

• Proceedings of the Korean Society of Soil Zoology Conference
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• 2004.11a
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• pp.21-21
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• 2004

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.43 no.1
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• pp.1-7
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• 2010

This study was carried out to investigate plow pan characteristics and to grasp the relationship between its particle size distribution fractal dimension ($D_m$) and water transport in paddy plow pan. Twenty four soil sampling sites with different management groups, ordinary and sandy-textured, were selected and investigated for physical properties of soils such as Yamanaka hardness in April, non-submerged condition, before rice seedling transplanting. The plow pan appearing depth and thickness was determined by penetration resistance profile. Undisturbed core samples with five replicates were sampled at plow pan layerwith 2 inch cores for measuring soil bulk density and saturated hydraulic conductivity. The particle size distribution fractal dimension ($D_m$) was calculated by the method following the procedure Tylerand Wheacraft (1992), using the USDA-based particle size analysis datawith fractions of 0-0.002, 0.002-0.053, 0.053-0.1, 0.1-0.25, 0.25-0.5, 0.5-1.0, and 1.0-2.0 mm. The plow pan of investigated fields appeared at a range from 5 to 30 cm depth, showing minimum value in sandy-textured management group and maximum value in ordinary management group. The thickness of plow pan were distributed from 5 to 17 cm, showing both minimum and maximum values in sandy-textured management group. Averagely, the plow appearing depth were deeper in ordinary management group than in sandy-textured management group, whereas the reverse in the thickness of plow pan. The particle size distribution fractal dimension ($D_m$) had higher value with finer textures, with higher fractality in coarser texture. Saturated hydraulic conductivities, $K_s$, of plow pan soils distributed from 0.5 to 1420 mm $day^{-1}$, having the highest value in sandy skeletal soils. The $K_s$ decreased with decreasing clay content and $D_m$, showing power function relationships. The coefficient of determination, $R^2$, of the fitted power functions were higher in $D_m$ as x-axis than in clay content. This means that $D_m$ could give us more effective estimation than clay content. Especially, sandy-textured paddy soils had higher $R^2$, compared to ordinary paddy soils. $K_s$ of relatively coarse-textured soils with less than 18%of clay content, therefore, was more dependent on particle size distribution than that of relatively fine-textured soils. From these results, it could be concluded that the fractal scaling gives us a unique quantity describing particle size distribution and then can be applied to estimate saturated hydraulic conductivity, especially more effective in coarse-textured soils.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1346-1350
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• 2009

SWAT 모형에서는 중간유출, 침루, 토양 증발, 식물에 의한 증산 등의 수문과정을 모사하기 위해서 토양 수대를 토양의 물리적 특성에 따라 몇 개의 층으로 구분하고, 각 층별로 순차적으로 각 성분량을 계산한다. 이 때 지표유출로 인한 영양물질 이송이 기작되는 영역을 설정하기 위해서 사용자가 입력한 첫 번째 토양층을 강제적으로 둘로 구분하여 상부 10mm의 새로운 토양층이 자동 생성되도록 알고리즘화되어 있다. 그러나, 동일한 토양 특성을 가진 층을 임의적으로 둘로 구분하는 것은 토양 물리적 관점에서 보면 적절하지 않으며, 또한 생성된 매우 얇은 상부 10 mm 토양층으로 인해서 포장용수량을 초과하는 과잉수가 커서 경사가 급한 유역이나 토양층의 투수성이 매우 큰 지역에 모형을 적용할 경우에는 중간유출량이 비현실적으로 크게 계산되는 문제를 수반한다. 따라서 본 연구에서는 중간유출이 크게 계산되는 문제점을 해결하고 토양층내의 수분 거동을 보다 현실적으로 모사하기 위해서 합체-분리 (combining-partitioning) 방식의 토양층 구조화 기법을 고안하고 SWAT의 지표하 유출 계산 모듈에 새롭게 추가하였다. 모형 개선이 수문 및 수질 성분 모의에 미치는 영향을 평가하기 위해서 충주댐 상류유역을 대상으로 모델링을 수행하고 상대비교를 한 결과, 토양수분, 중간 및 지하수유출, 인 순환에 미치는 영향이 가장 큰 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.446-446
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• 2022

본 연구에서는 MODIS(MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) 다중 위성영상을 기반으로 전국 시공간 토양수분 및 토양수분 기반의 가뭄지수 SWDI(Soil Water Deficit Index)를 산정하였다. 시공간 토양수분의 산정을 위해 입력자료로 MODIS 위성의 지표면온도(Land Surface Temperature, LST), 증발산 및 식생(Enhanced Vegetation Index, EVI; Fraction of Photosynthetically Active Radiation, FPAR; Leaf Area Index, LAI; Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) 관련 산출물 자료와 지상 관측자료인 일 단위 강수량 자료를 구축하였다. MODIS 위성영상은 산출물별로 제공되는 QC(Quality Control) 영상을 활용해 보정을 수행하였고, 공간 강수량 자료는 기상청에서 제공하는 전국 92개 지점의 종관기상관측자료를 구축하여 공간보간기법인 역거리가중법을 적용해 생성하였다. 실측 토양수분은 농촌진흥청에서 제공하는 76개 지점의 토양 깊이 10 cm에 설치된 TDR(Time Domain Reflectomerty) 센서에서 측정된 토양수분 자료를 활용하였으며, 토양수분 모의 시 토양 속성을 고려하기 위해 국립농업과학원에서 제공하는 토양도를 구축하여 활용하였다. 토양수분 산정 모형은 다중선형회귀모형(Multiple Linear Regression Model, MLRM)을 활용하였으며, 계절 및 토성에 따른 회귀식을 산정하였다. 회귀식 기반의 토양수분과 토성별 포장용수량 및 영구위조점 값을 이용하여 SWDI를 산정하고, 실제 가뭄 발생 시기 및 지역과의 비교하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.855-861
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• 2005

가뭄은 홍수와는 달리 장기적이고 지속적인 피해를 유발하고, 지역의 경제에 타격을 주며, 생태계 및 환경을 파괴하는 자연재해로서 인간에게 오랫동안 고통을 준다. 이와 같은 가뭄에 대비하고 가뭄을 관리하기 위해 가뭄의 정도를 정량화하고자 하는 연구가 꾸준히 이루어져 왔다. 그 결과 다양한 가뭄지수들이 개발되었으며 이들을 이용해 가뭄감시를 수행하고 있다. 그중 Palmer의 가뭄심도(PDSI)가 가뭄감시와 관리를 위하여 가장 널리 사용되고 있음에도 불구하고, 물순환의 고려없이 기후적인 조건만을 이용하는 단점과 한계성이 여러 학자들에 의해 지적되어 오고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 토양, 토지이용, 기후자료를 입력자료로 하는 분포형 장기유출모형인 SWAT모형을 이용하였다. 즉, SWAT 모형을 이용해 토양수(soil water, SW)를 구정하고, 이로부터 계산된 토양수분결핍을 근거로 토양수분지수(soil moisture index, SMI)를 산정하였다. 본 연구에서 제안한 토양수분결핍에 기초한 토양수분지수는 가뭄감시와 관리에 그 적용성 및 활용이 가능하리라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.635-640
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• 2009

본 연구에서는 침엽수 산림에서 토양수분 변화를 모니터링하고 이를 분석하기 위하여 서울대학교 농업생명과학대학 태화산 학술림의 잣나무 조림지에 FDR (Frequency Domain Reflection) 토양수분측정장치와 지온센서 등을 설치하였다. 이와 같이 설치한 센서를 이용하여 2008년 4월부터 9월까지 토양수분 자료를 수집하였으며, 경기도 광주시 모현면의 AWS의 기상자료를 이용하여 증발산량, 강우량과 토양수분의 연관성을 분석하였다. 토양수분 모니터링 자료를 활용하여 산림에서의 깊이별, 계절별 토양수분 소비 패턴을 분석하였으며, 토양수분 모니터링 자료 및 강수량 자료를 이용하여 물수지법에 의한 증발산량을 산정하여 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2003.02a
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• pp.470-477
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• 2003

토양에 함유된 수분은 식물의 생육뿐만 아니라 식물뿌리의 호흡, 미생물 활성 및 토양의 화학적 상태에 큰 영향을 미친다. 즉, 토양수분은 물에 용해된 무기물과 토양 내의 양분을 녹여 식물 뿌리로 흡수될 수 있도록 이동시키며, 토양 속의 온도를 조절하여 뿌리의 영양분 흡수 능력을 향상시키는 기능을 한다. 또한 토양 속으로 수분이 이동하면서 고갈된 산소를 공급하는 등의 중요한 기능을 하고 있다 (Hillel, 1980). 따라서 토양 내 수분이 과다하거나 부족한 경우 인위적으로 최적 상태의 함수비로 조절하는 물 관리 기술의 중요성이 대두되고 있으며 물 관리 기술의 개발에서 가장 중요한 기술 중의 하나는 토양의 수분 함량을 온라인으로 계측하는 것으로서 관개배구 자동화 기술의 핵심부분이라고 할 수 있다. (중략)

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2003.07a
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• pp.456-461
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• 2003

농작물 재배에서 토양 중의 양분을 일정 수준으로 유지하는 것은 매우 중요한 기술이다. 일반적으로 전년에 수확이후의 토양에 대해 토양중의 이화석 성분을 분석하여 일정한 시비 기준에 의해 시비처방전을 만들고 이에 따라 비배작업을 수행한다. 이러한 목적을 위해서는 토양 이화학성을 자주 측정해야 하는데, 기존의 토양유기물, 수분 및 전질소와 같은 이화학 성분 측정방법은 조작에 전문성이 필요하고 현장에서 결과 값을 알 수 없는 단점이 있었다 이러한 단점을 해결하고, 정밀농업형 기계에 맞는 실시간 처방을 위해서는 비접촉형 센서의 개발이 요구된다. 비접촉형 센서 개발을 위해 주로 사용되는 방법이 근적외선 반사를 분석하는 방법이다. 즉, 측정하고자 하는 토양에 전자파 에너지가 투입되고 반사될 때 생기는 에너지 차이를 수량화하여 토양 유기물 함량과의 상관관계로 토양 내 유기물 함량을 측정한다. 정밀농업형 센서는 일반 계측용 센서와 달리, 측정값을 몇 개의 그룹으로 구별하게 된다. 측정값이 어떠한 그룹에 속해 있는가에 따라 전문가 시스템에 의한 농작업 의사결정이 내려지고, 그 결정에 따라 변량형 농작업이 수행되게 된다. (중략)