생장예측모델이란 작물의 생장 시스템 내에서 일어나는 기작이나 생산과정을 수식으로 묘사하는 것이다. 신뢰성 있는 생장예측모델을 만들기 위해서는 생장과 관련된 대량의 데이터가 필요하다. 본 논문에서는 IT와 농업을 융합한 시설 원예작물 생장예측모델을 위한 생장 및 생장환경 데이터 수집 시스템 설계사례를 소개하고자 한다.
폐쇄형 식물 생산 시스템에서 생산되는 식물은 생장속도가 빠르기 때문에 생장속도를 제어하거나 예측할 수 없어 수확적기를 놓치면 품질이 현저히 떨어져 상품성이 저하된다. 이를 해결하기 위해서는 식물생장기간 동안 식물에 따라 적절한 생장환경을 조성하여 생장정도를 균일하게 할 수 있는 최적 환경제어가 필요하다. 본 연구에서는 폐쇄형 식물 생산시스템의 최적 환경제어를 위하여 엽록소형광분석법을 이용하여 상추를 중심으로 광합성효율 모델(photosynthesis efficiency model ; PEM)을 개발하였다. (중략)
플라스틱 시설원예는 자본과 시설이 요구되지만 제철이 아닐 때도 생산을 통해 생산자의 소득 증대에 기여하고 이는 생산자가 보다 높은 품질의 작물을 생산하는 유인이 된다. 이를 위해서는 재배되는 작물에 최적화된 생육환경을 제공해줄 필요가 있으며 현재까지의 생장데이터를 이용하여 미래의 생장상태를 예측하고, 부족한 부분을 보완해줄 필요가 있다. 본 논문에서는 토마토를 대상으로 플라스틱 시설원예 환경에서의 예측시스템을 설계한다. 동일한 토마토이지만 품종에 따라 생육환경이나 예측모델이 달라질 수 있으므로 다양한 예측모델이 필요에 따라 로딩되어 사용될 수 있도록 한다.
사물인터넷 기술은 농업, 낙농업 등의 기술에 적용되어 도시에서도 간편하고 손쉽게 농작물을 재배하는 것을 가능하게 한다. 특히, 농업 부문에서 재배작물의 생장환경에 맞도록 지능적으로 판단하고 제어하는 사물인터넷 기술이 발전되고 있다. 본 논문에서는 지능형 사물인터넷을 이용하여 식물의 수분 공급 주기를 학습함으로써 식물의 생장 환경을 예측하는 방법을 제안한다. 제안된 시스템은 토양 수분량의 수분단계를 지도 학습으로 찾아내고, 측정된 수분단계를 기반으로 수분 공급의 규칙을 찾아낸다. 이러한 규칙을 기반으로 수분 공급 주기를 예측하고, 미디어를 이용하여 출력함으로써 사용자가 사용하기에 편리하도록 구현하였다. 또한, 센서가 측정하는 값의 오차를 줄이기 위하여 식물간에 서로 정보를 교환함으로써 오류가 있는 경우의 값을 보완해 가면서 예측의 정확도를 높였다. 생장 환경 예측 시스템의 성능을 평가하기 위하여 토양 수분 공급량이 현격히 차이가 있는 여름과 겨울로 나누어서 실험하였으며, 정확도가 높음을 검증하였다.
식물의 호흡에 영향하는 환경요인은 총 광합성율에 영향하는 모든 요인을 들 수 있으며 뿌리의 호흡에는 근권환경요인 및 질소 흡수량과 같은 영양요인도 들 수 있다. 환경요인의 변화에 따른 식물의 생장 및 수량을 예측하는 식물생장모형의 개발은 식물의 생장이 광합성과 호흡에 의해 좌우되므로 환경요화의 변이에 따른 생육모형개발이 우선적이라 할 수 있다. (중략)
본 연구는 주요 조경수목에 대한 생장예측모델을 추정하여 적정 식재간격을 산정하기 위해 실시하였다. 조경식재에서 많이 사용되는 9개 수종을 대상으로 수종별 30주 이상씩의 개체를 선정한 후, 상관성이 높은 측정변수 간에 회귀분석을 실시하여 생장예측모델을 추정하였다. 그리고 서울 시내 2개 아파트단지 녹지를 사례연구지로 선정하여 생육상태를 파악하고 모델과 비교하였다. 전체적으로 교목층 위주의 식재로 인해 식재밀도가 과밀하여 수관이 왜곡되고 기형적으로 생장하는 현상이 발생하고 있는 바, 수관중복률과 수관왜곡률을 분석한 결과에 의하면 현재의 식재간격이 매우 조밀한 것으로 밝혀졌다. 결론적으로 시간경과에 따른 주요 조경수종의 규격별 생장예측을 통해 목표년도별 적정 식재간격을 제안하였는데, 목표년도를 식재 후 5년으로 본다면 상록교목은 2.0m, 낙엽교목은 3.0~4.0m, 낙엽아교목은 2.0~2.5m의 식재간격이 적당하고, 식재 후 10년을 목표년도로 한다면 상록교목의 경우 3.0m, 낙엽교목은 4.0~6.0m, 낙엽교목은 2.5~3.0m의 간격을 유지하여야 한다. 한편, 본 연구의 결과와 서울시 조례기준 식재밀도를 비교하였는데, 식재후 5년이 경과한 시점에서는 0.23본/m2, 10년 경과시점에서는 0.12본/m2이 적정 식재밀도로 밝혀져 현재 0.2본/m2으로 정하고 있는 서울시 교목식재 관련 기준은 5년 정도를 목표시점으로 한다면 적절한 수준임을 알 수 있었다. 그러나 식재 후 10년이 경과하면 수관중복률이 25%를 초과하게 되므로 쾌적한 녹지환경을 유지하기 위해 반드시 적절한 관리를 실시해야 할 것으로 판단되었다.
IT 기술의 발전은, 우리사회의 다양한 산업 분야에 적용 되어 우리의 삶을 보다 효율적이고 생산적으로 바꾸고 있다. 농업IT는 이러한 IT기술을 농업에 적용하여 작물의 생산량과 품질을 향상시키며, 소비자로 하여금 믿을 수 있는 생산, 유통 정보를 제공하는 기술이다. 오늘날 RFID/USN의 등장은 농산물과 연관된 생장, 환경 정보의 수집을 가능하게 하고 각종 환경센서 등을 통해 수집된 디지털 정보는 누적, 분석 등을 통해 이상기후 예측, 병해충 예찰, 작물의 생산성 향상 및 균일 생산 보장 등을 위해 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 이러한 RFID/USN 기술을 기반으로 저전력 센서네트워크와 미들웨어, 생장관리 플랫폼을 통해 모바일 환경에서 재배 환경 정보의 지속적 모니터링 및 각종 생장 데이터의 수집 및 전송, 각종 작업정보의 교환이 가능하게 함으로써 재배자에게 보다 효율적으로 생장환경을 관리할 수 있는 시스템을 제안한다.
본 연구는 우리나라 산림의 주요 수종을 대상으로 기후와 지형 조건에 따른 반경 생장 반응 및 잠재 분포를 예측하기 위해 수행되었다. 기후와 지형 인자에 따른 반경 생장 반응을 분석하기 위해 제5차 국가산림자원조사 표본점의 임목조사 및 연륜 정보, 지형습윤지수, 기온, 강수량자료를 반영한 생장모형을 적용하였으며, 잠재 분포를 예측하기 위해 RCP8.5 시나리오를 활용하였다. 생장 반응을 분석한 결과, 기온 상승은 소나무, 일본잎갈나무, 밤나무 생장에 부(-)의 영향을 주는 반면, 신갈나무를 포함한 참나무류 생장에는 정(+)의 영향을 주며, 강수량의 증가는 소나무와 신갈나무 생장에 정(+)의 영향을 주는 것으로 나타났다. 이처럼, 기후인자에 의한 수종별 생장 반응이 다르게 나타나는 것은 온도 및 강수량이 임목의 수분스트레스, 생장기간 등에 영향을 주기 때문인 것으로 보인다. 모형에 기후변화 시나리오를 적용한 결과, 소나무, 일본잎갈나무, 밤나무의 생장이 참나무류에 비해 기후변화에 취약한 것을 알 수 있었으며, 특히, 소나무의 경우 내륙보다 해안지역을 중심으로 생장이 저조해질 것으로 나타났다. 반면, 참나무류는 기후변화의 영향으로 그 분포가 크게 넓어질 것으로 예측되었다. 본 연구 결과를 통해 기후변화에 따른 우리나라 주요 수종의 생장 변화를 예측할 수 있었으며, 이는 기후변화에 대응한 지속가능한 산림관리 방안을 수립하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
Phytogram을 이용하여 월악산에 자라는 침엽수류의 비대생장과 형성층의 전기화학적 활성을 기온, 토양수분, 토양온도, 광량 등과 함께 1996년 5월부터 1998년 10월초까지 28개월간 1시간 간격으로 연중 모니터링 함으로써, 이들 수목의 생장에 관여하는 기후인자를 추출하여 연륜을 이용한 고기후 복원과 기후변화(온난화와 강수량 변화)에 따른 수목생장 예측자료로 활용하고자 하였다. Phytogram은 미세전극을 식물체의 사부와 목부 사이에 삽입하여 형성층에서의 산소, 수소이온, 수분을 측정하는 전기화학적 시스템으로 운용되는 기기로서 토양수분, 토양온도, 기온, 광량 등 환경조건과 수목의 비대생장을 기록할 수 있었다. 직경생장개시 시기는 낙엽송, 소나무, 리기다소나무 순이었다. 3 수종 모두 생장초기 생장속도가 빠르며 이때의 환경조건이 이들 수종의 생장량에 가장 큰 영향을 주었다. 즉 장마철 이전(5월과 6월)의 수분조건이 생장량을 가장 크게 좌우하였다. Dendrometer(직경생장)와 proton(수소이온)은 증산작용에 의해 아침부터 오후까지 감소하여 16시에 최저가 되고, hydration(수분)은 아침부터 증가하기 시작하여 16시에 최대가 되었다.
최근 호내 조류문제가 심각해지고 있는 상황이다. 2017년도에는 남강댐의 조류경보 발령이 동절기인 12월까지 지속됨에 따라 지역 사회의 수질관리 불안이 커지고 있다. 본 연구에서는 호내 조류생장과 수심에 따라 수질에 관하여 연구하였다. 남강댐을 포함하고있는 남강댐 중권역은 경호강으로부터 남강댐까지 해당하며, 낙동강 전체 면적에 7.2%에 달하는 $2.293km^2$의 유역면적을 가지는 중권역이다. 남강댐 중권역에서 광역 및 지방을 포함하는 취수장이 총 10개 이며, 남강댐 중권역 내취수량의 95% 이상을 차지하는 남강 취수원과 진주 취수원이 남강댐 호소수에 의존하고 있으므로 남강댐 상수원의 수질 관리는 매우 중요하다. 그러므로 남강댐의 효과적인 수질관리를 위해 호내 조류 생장 구간의 특성을 파악하여 수질변화에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 남강댐 내의 조류 생장 구간인 오미천 유입부와 신풍리 지류 합류부 두 구간의 수심별 pH, DO, EC, 세포수, 클로로필을 측정하여 비교하였으며, 두 구간의 특성을 비교 분석 하였다. 본 연구는 조류 생장 구간인 두 지점의 특성을 파악에 비교 분석하며, 수심별 수질 변화를 예측하여 상수원으로 이용되고 있는 남강댐 호내의 수질관리에 필요한 선행 자료가 되고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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