• The Korean Journal of Ecology
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• 제24권5호
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• pp.281-288
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• 2001

한라산 구상나무의 연륜생장에 영향을 미치는 환경요인 및 지구온난화에 따른 생장변화를 밝히고, 생장쇠퇴 현상을 조사하기 위하여 구상나무의 연륜분석을 실시하였다. 구상나무의 연륜을 분석한 결과 마스터 연대기의 연대 구간은 1912년부터 1999년으로 조사되었으며, 각 시료들마다 공통적으로 생장이 가장 저조한 해는 1982년, 1988년, 1996년이었다. 연륜연대기(연륜폭 곡선)지수와 기후요소와의 상관관계를 살펴본 결과 구상나무의 생장은 4월 및 전년 11월의 기온과 양의 상관관계를 나타냈으며, 전년 12월 및 1월 강수량과 유의한 양의 상관관계를 나타내었다. 구상나무의 생장과 강수량은 전반적으로 양의 상관관계를 나타내어 구상나무가 수분스트레스에 민감한 수종임을 보여주었다. 구상나무의 생장과 엘리뇨-남방진동과 상관관계를 분석한 결과 구상나무의 생장은 전년도 1월, 2월, 3월 및 11월 남방진동지수(SOI)와 양의 상관관계를 가졌다. 구상나무의 연륜 시료에서는 동해(frost damage)로 추정되는 상흔이 많이 관찰되었으며, 다수의 시료에서 공통적으로 상흔이 나타나는 연도는 1964년, 1965년, 1966년이었다. 이 시기에 시료를 채취한 한라산 정상부근에 기상관측 자료가 없어 확인이 불가능하지만 국지적인 저온 현상이 나타났던 것으로 추정된다. 기온의 온난화에 따른 생장변화를 조사한 결과 계절별로는 겨울 기온이 상승하였을 경우 생장이 감소하는 것으로 나타났으며, 반면에 가을철 기온이 상승하였을 경우에는 생장이 증가하는 것으로 나타났다. 연간 기온상승에 따른 임목 생장의 변화는 적은 양이지만 증가하는 것으로 나타났는데, 이것은 연간 기온상승이 균등하게 증가할 경우 가을의 생장 증가량이 겨울의 생장 감소량보다 크기 때문이다. 그러므로 앞으로 온난화가 진행될 경우 구상나무의 생장변화는 계절에 따른 기온변화의 차이에 따라 다르게 나타날 것으로 예측된다. 채취한 한라산 구상나무시료 중 생장쇠퇴현상이 나타난 시료는 54개의 시료 중 51개의 시료로 거의 모든 구상나무 임목에서 생장쇠퇴현상이 나타났다. 51개의 시료 중 44개의 시료에서 최근까지 지속적으로 생장쇠퇴현상이 나타났으며, 이들 44개의 시료 중 31개의 시료에서 평년대비 70% 이상의 극심한 생장쇠퇴현상이 나타났다. 이러한 생장쇠퇴의 원인은 지속적인 기온상승으로 추정되며, 특히 겨울기온의 상승이 영향을 미친 것으로 추정된다. 겨울기온이 상승하는 경우 상록수는 광합성을 할 수 있는 조건이 충족되나 광합성에 필요한 수분공급이 부족하여 수분수지의 불균형이 발생하게 되며, 이것은 생장에 악영향을 미치게 되는 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제34권2호통권94호
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• pp.81-89
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• 2001

녹색 유글레나조류와 수환경 요인과의 상호 관계를 규명하기 위하여, 전주시내 도심 하천에서 1996년 9월부터 1997년 8월가지 유글레나조류의 종조성과 밀도 및 환경요인을 매월 조사하였다. 질산염 농도는 6월에 3.22 mg/l로 높았고, 인산염은 겨울철에 0.71 mg/1 이상으로 높았다. 녹색 유글레나조류는 5속 71종이 출현하였으며, 봄에서 초여름 사이에 35${\sim}$42종으로 높고, 겨울에는 20종 이하였다. 출현종 수는 수온과는 정의 상관관계를 보여주었다. 녹색 유글레나조류의 밀도는 겨울과 초여름에 각각 최대가 되는 전형적인 bimodal형을 보여주었다. 겨울의 밀도는 5,394 ce11s/ml로, Euglena caudata, E. geniclata와 E. viridis의 활발한 생장에 기인하였으며, 인산염에 정의 상관관계를 보였다. 초여름의 밀도는 4,823 cells/ml로 E. deses, Lepocinclis ovum과 Phacus trypanon등의 활발한 생장에 기인하며, 암모늄염과 질산염에 정의 상관을 보였다. 녹색 유글레나조류의 생태적 특징은 전주천과 같이 오염된 수계에서 환경요인의 변화를 예측하는 생물학적 자료로 활용할 수 있다.

• 생태와환경
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• 제49권3호
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• pp.236-243
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• 2016

본 논문은 국립공원 아고산대 침엽수림을 효과적으로 보전하고 관리하는 데 기초자료로 활용하고자 진행된 사례연구로서 지리산국립공원과 속리산국립공원의 아고산대에서 현지 조사된 구상나무 (Abies koreana Wilson) 210개체의 서식실태 자료를 바탕으로, 입지환경의 기본이 되는 지리적 위치와 지형적 특성이 구상나무의 생장에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해서 구상나무의 생장과 관련된 변수는 수고 및 흉고직경으로 하고, 지형적 특성은 GIS 공간분석을 이용하여 추출된 지리적 위도, 해발고도, 산지경사, 사면향 그리고 지형습윤지수로 하였다. 두 변수군의 연관성의 유무와 정도를 평가하기 위해서 정준상관분석을 이용하고, 다중회귀분석을 이용하여 지리 지형적 특성이 구상나무의 생장구조에 미치는 영향을 평가하였다. 구상나무 생장구조를 나타내는 흉고직경 및 수고는 지형의 수직적인 분포보다 지리 위도적인 분포와 연관성이 더 크고, 지리 지형요소는 수고보다 흉고직경과 연관성이 더 큰 것으로 나타났다. 구상나무의 생장구조변수와 지리 지형변수는 유의한 상관관계가 있고, 지리 지형변수가 생장구조변수를 18.1% 정도 설명하는 것으로 나타났다. 구상나무의 흉고직경에 영향을 주는 변수는 지리적 위도, 지형습윤지수, 사면향 그리고 해발고도의 순으로 통계적 유의성이 있는 것으로 나타났다. 위도가 높아질수록 흉고직경은 작아지고 지형적 요소에 따라서는 커지는 것으로 나타났다. 수고에 영향을 주는 변수는 지형습윤지수만이 유의미한 것으로 나타났다. 전반적으로, 구상나무의 생장구조와 관련된 수고와 흉고직경은 지리적인 특성의 영향이 가장 클 것으로 나타났다. 특히 지형적 특성 중에서 수분상태의 영향이 다른 지형요소에 비해서 더 클 것으로 예측되었다. 이러한 결과로 볼 때, 지리 지형적인 특성은 구상나무의 생장에 중요한 요인이 될 것으로 추측된다. 비록 지리 지형적 특성만을 고려하고 GIS를 이용하여 제작된 공간분석 자료를 사용한 한계가 있다고 해도, 본 연구결과는 향후 국립공원 아고산대에서 서식하고 있는 침엽수림의 생장환경을 조사하고 연구하는 데 유용하고, 구상나무 등 상록침엽교목을 효과적으로 관리하고 보전하기 위해서 대책을 수립하는 데 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제25권2호
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• pp.106-110
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• 2016

식물의 생육과 생산성을 예측하는 것은 매우 중요한 일이다. 본 연구는 common ice plant (Mesembryanthemum crystallinum L.)의 작물생장률, 상대생장률, 지상부 생체중과 건물중, 수확시기, 상품률과 상품수량과 같은 생육과 수확 요인들을 쉽게 읽을 수 있는 재식밀도-생육-수확(PGH) 도표를 만들기 위함이다. 광도 $140{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$과 일장 12시간 주기로, 3파장 형광등을 이용한 완전제어형 식물공장 시스템에서 박막수경 재배하였다. 4가지 재식밀도($15{\times}10cm$, $15{\times}15cm$, $15{\times}20cm$, and $15{\times}25cm$) 하에서 생육과 수량을 분석하였다. 재식밀도가 증가할수록 어느 한계까지는 식물체당 생체중과 건물중은 증가하는 경향이었으며, 단위면적당 생체중인 수량 또한 같은 경향을 보였다. 작물생장률, 상대생장률과 lost time은 2차 등식 형태를 보였으며, 지상부 생체중과 건물중은 직선적인 관계를 보였다. 이러한 등식을 이용하여 재식밀도-생육-수확(PGH) 도표를 만들었다. 예를 들면, $15{\times}20cm$ 재식밀도와 식물체당 생체 중 100g에서 수확할 경우, 재식주수, 작물생장률, 상대생장률, lost time, 식물체당 건물중, 수확시기와 수량은 각각 $33plants/m^2$, $20g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, $0.27g{\cdot}g^{-1}{\cdot}d^{-1}$, 22days, 2.5g/plant, 정식 후 26일과 $3.2kg{\cdot}m^{-2}$이었다. 이 도표를 가지고 적어도 2가지 요인 예를 들면, 재식밀도와 수확요인 중 하나만 알면, 작물생장률, 상대생장률, lost time과 같은 생육 요인과 지상부 생체중, 지상부 건물중, 수확시기와 수량과 같은 수확 요인들을 쉽게 구할 수 있다. 이러한 도표는 다양한 작물의 생육과 수량 요인을 예측할 수 있어 완전제어형 식물 생산 시스템 설계를 위해 유용한 도구가 될 것이다.

• 한국농림기상학회지
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• 제13권3호
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• pp.115-122
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• 2011

본 연구는 최근 전 지구적으로 문제시 되고 있는 기후변화와 관련하여, 우리나라에서의 대기 중 $CO_2$ 농도 증가와 평균 온도 상승에 따른 수목의 생장 및 생리 반응의 변화를 예측하고자 실시되었다. 온도와 $CO_2$ 농도 증가 하에서 다릅나무의 건중량은 감소하였으나, 백당나무의 건중량은 증가하였다. 또한, $CO_2$ 농도 증가는 다릅나무의 지상부와 지하부의 비(S/R)를 감소시킨 반면, 백당나무의 지상부와 지하부의 비는 증가시켜, 두 수종의 생장 반응은 서로 상반되는 결과를 나타냈다. 그러나 두 수종 모두 온도 증가에 의해 S/R율이 증가하였다. 탄소고정효율은 다릅나무의 경우, 온도와 $CO_2$ 농도 증가에 의해 뚜렷하게 감소하였으나, 백당나무는 온도 증가로 탄소고정효율이 감소한 반면, $CO_2$ 증가는 뚜렷한 효과를 나타내지 않았다. 광색소함량은 다릅나무의 경우, $CO_2$ 농도가 증가하면서 모든 광색소 함량이 감소하였다. 그러나 백당나무에서는 뚜렷한 변화가 없었다. 한편 온도 증가는 다릅나무의 잎내 광색소 함량을 크게 증가 시켰으나, 백당나무는 반대로 광색소 함량이 모두 감소하였다. 다릅나무의 엽록소 a/b 비는 $CO_2$ 농도 증가로 뚜렷하게 감소하였으며, 백당나무는 온도 증가로 엽록소 a/b 비가 감소하였다. 결론적으로 온도와 $CO_2$ 농도 변화에 따른 수목의 생장 및 생리적 반응은 처리 농도 또는 기간에 따라 큰 차이를 나타내며, 공시재료의 연령에도 큰 영향을 받는다. 본 연구는 1년생의 어린 묘목을 대상으로 단기간 온도와 $CO_2$ 농도 변화에 대한 반응을 분석한 것이므로, 장기적인 환경 변화에 대한 수목의 적응 특성은 예측하기 어렵다. 따라서 미래의 기후변화에 대한 수목의 반응을 정확한 예측을 위해서는 장기적인 환경 변화 조건하에서 다각적인 연구가 이루어져야 한다. 또한 환경 변화에 따른 반응은 수종에 따라 큰 차이를 나타내므로, 기후변화에 따른 수목의 반응을 예측하기 위해서는 우리나라 주요 수종 및 기후변화에 민감한 수종들을 대상으로 지속적인 연구가 이루어져야 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.411-411
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• 2023

미래 대기 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 강수 등 기후의 변화하고, 이는 유출량을 포함한 수문 순환 뿐 아니라 지면 식생 생장에 영향을 줄 것으로 예상된다. 이에 본 연구에서는 미래 CO2 증가에 따른 식생의 변화와 이로 인한 지표 유출량의 변화에 대해 이해하고자 한다. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 6차 평가보고서에서 제시한 표준 온실가스 경로 중 탄소 모듈이 포함된 Coupled Model Intercomparison Project phase 6 biogeochemistry (CMIP6-BGC) 모델과 탄소 모듈이 포함안된 CMIP6 모델 결과를 활용하였다. 공통 사회경제경로 시나리오(Shared Socio-economic Pathway; SSP) 중 고탄소 시나리오인 SSP585에 따른 모델 결과물을 활용하였다. 표면 유출량 자료에 과거 기간 임계수준 방법을 (Threshold Level Method) 적용하여 동아시아 지역 극한 건조 및 습윤 상태의 빈도와 강도를 CMIP6-BGC와 CMIP6에 대해 평가하였다. CMIP6-BGC 경우, 건조 및 습윤 상태의 빈도는 각각 6.17%, 5.03% , CMIP6 경우 각각 9.29%, 6.70% 으로 예측되어, CMIP6-BGC가 CMIP6 보다 극한 상태를 과소평가하는 경향을 보였다. 또한, 잎 면적 지수(Leaf Area Index; LAI), 증산량 등의 변수를 분석하여, 기 도출된 CMIP6-BGC와 CMIP6 간의 극한 건조 및 습윤 상태 예측의 차이가 발생한 메카니즘을 이해하고자 하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권3호
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• pp.861-866
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• 2023

화학비료와 넓은 공간이 있어야 하는 기존의 스마트팜과 달리, 수생생물과 작물간의 공생 관계를 활용하여 환경오염 및 기후 변화 등의 비정상적인 환경에서도 작물 재배가 가능한 아쿠아포닉스 농법이 활발하게 연구되고 있다. 해당 농법은 작물마다 생장에 필요한 환경과 영양분이 다르므로, 생장에 최적화된 수생생물 비율을 구성이 필요하다. 본 연구는 아쿠아포닉스 환경에 영상처리 기법을 활용하여 면적과 부피를 기준으로 생육 정도를 측정하는 방법을 제안한다. 배설물을 통해 유기물 생성하는 여러 종류의 민물고기와 상추 작물을 아쿠아포닉스 환경에 생육을 통해 검증하였다. 상추의 2D와 3D 영상 분석과 실시간 데이터 분석을 통해 상추의 면적 및 부피 정보를 활용하여 생장 정도를 평가하였다. 실험 결과, 상추의 면적과 부피 정보를 활용하여 재배관리가 가능하다는 것을 입증하였다. 수생생물과 생육 정보를 활용하여 농업인에게 생산 예측 서비스 제공과,변화하는 농업 환경에서의 문제점을 해결하는 시작점이 되어줄 것으로 보인다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2007년도 춘계 학술발표회 발표논문집
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• pp.453-456
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• 2007

가금류의 도축 부산물로 대량 배출되고 있는 우모는 주로 생물학적으로 난분해성 단백질인 케라틴으로 구성되어 있다. 따라서 물리화학적 처리에 의하여 우모를 처리하고 있으나 이 방법은 환경오염을 유발한다. 따라서 본 연구에서는 환경친화적 우모 분해 공정을 개발하고, 우모 분해산물의 식물 성장을 위한 비료로서의 가치를 평가하기 위하여 퇴비화 볏짚에서 케라틴 분해효소 생성능이 우수한 균주인 RS7을 분리하였다. RS7의 생화학적 특성과 16S rDNA의 염기 서열을 분석하여 동정한 결과, Bacillus pumilus RS7로 동정되었다. B. pumilus RS7은 $30^{\circ}C$에서 배양 5일 만에 우모를 완전히 분해할 수 있었다. 본 균주에 의한 우모 분해산물은 Helianthus sannuus L.의 생장율, 잎 수 증가량, 개화율, 건조 생체량에 있어 대조군과 화학적 우모 분해산물보다 우수하였다. Bacillus pumilus RS7에 의한 우모 분해산물은 식물 성장 촉진을 위한 미생물기원 비료로써의 역할을 수행할 수 있었으며, 이에 따라 양계산업에서 배출되는 우모 폐기물이 환경에 주는 악영향을 감소시킬 수 있을 것으로 예측된다.

• 한국산림과학회지
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• 제111권3호
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• pp.357-364
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• 2022

본 연구는 미국의 미시간주 산지로부터 도입한 종자를 이용하여 국내 6개 지역에서의 토양 물리·화학적 성질 및 기상인자에 따른 루브라참나무 초기 생장 특성을 분석하고자 수행되었다. 조사지는 화성, 양평, 평창, 삼척, 충주, 김제이며 2014년에 루브라참나무 묘목(1-0묘)은 3,000본 ha^-1 밀도로 식재되었다. 2021년도에 조사된 6개 지역 8년생 루브라참나무의 평균 수고, 근원경 및 재적생장은 각각 3.52 m, 3.84 cm, 0.0023 m³로 나타났다. 조사된 국내 6개 지역 중에서 경기도 화성시에 식재된 루브라참나무의 생장이 가장 우수하며 강원도 평창군의 생장이 가장 저조하였다. 토양특성 조사에서 조림지 토양 내 모래의 비율은 21.4~64.1%, 미사는 24.9~61.1%, 점토는 9.7~21.2%로 확인되었으며, pH는 전체적으로 4.15~4.80의 범위로 약산성을 나타내었다. 지역별로는 화성이 4.15로 가장 낮았고 삼척 지역이 4.80으로 가장 높았다. 조림지 토양의 물리·화학적 특성 및 기상인자와 생장 특성과의 상관분석을 진행한 결과, 토양인자들 중 pH는 근원경과 부의 상관을 나타냈으며 다른 토양인자들은 생장특성과 유의한 상관관계가 나타나지 않았다. 반면, 일 최고기온과 3~10월의 평균온도 등의 기상인자는 생장특성과 강한 정의 상관을 나타냈으며, 해발고와 지형, 3~10월의 강우 일수는 부의 상관을 보였다. 특히 화성지역은 가장 높은 일 최고온도와 3~10월의 평균온도, 낮은 고도와 산록에 가까운 지형으로 인해 가장 우수한 초기생장을 보이는 것으로 나타났다. 생장이 가장 저조했던 평창의 경우 높은 고도와 낮은 일 최저기온 등으로 인한 겨울철 동해 피해와 야생동물에 의한 수목 피해가 생장에 부정적인 영향을 주었던 것으로 분석되었다. 주성분 분석에서는 제 3 주성분까지 84.7%의 설명력을 나타냈으며, 생장특성인 근원경 및 재적과 생장이 가장 우수했던 화성지역이 강한 상관관계를 보였다. 종합적으로 국내 6개 지역 중에서 화성 지역의 루브라참나무 초기 생장이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 조림지 토양의 물리·화학적 특성보다는 온도나 고도와 같은 기상과 관련된 인자가 생장특성과 상관관계가 높다는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과는 루브라참나무 국내 조림 적지 판정 및 환경 특성에 따른 초기생장 특성 예측에 필요한 유용한 정보로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.145-152
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• 2020

본 논문에서는 작물의 생산 비율 향상을 위하여 생장 환경 변화를 탐지하는 CCMS(Crop Classification Management System)를 제안한다. CCMS는 첫째, CNN을 이용하여 이미지를 통해 작물의 종류를 구분하는 Crop Classification Module(CCM)과 둘째, 농장의 누적 데이터를 비교하여 농작물의 이상을 탐지하는 FADM(Farm Anomaly Detection Module)로 구성된다. CCMS의 CCM은 잎 이미지를 통하여 현재 농장에서 재배되는 작물을 인식하고 FADM에 전송하고, FADM은 해당 작물을 재배하는 농장의 과거부터 현재까지 기상데이터를 선택하여 그것을 넬슨 규칙에 적용한다. FADM은 넬슨 규칙을 통하여 이상이 발생한 기상데이터를 찾아내고, IoT 디바이스를 통하여 농장의 환경을 조절한다. CCMS의 성능분석 결과 CCMS의 CCM은 약 90%의 작물 분류 정확도를 갖고, FADM은 예측 수확량을 최대 약 30%가량 향상시키는 것으로 나타났다. 즉, CCMS를 통해 농장을 관리하는 것이 스마트 팜의 수확량 증가에 도움을 줄 수 있다.