• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.48-48
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• 2011

본 연구에서는 미래 기후변화가 하천 및 호소수질에 미치는 영향을 평가하고자 유역 수문-수질 모의가 가능한 SWAT(Soil and water assessment tool) 모형과 호소수질 모의가 가능한 WASP(Water Quality Simulation Program) 모형을 연계운영하여 충주호를 포함하는 충주댐 유역($6,642.0km^2$)에 적용하였다. 이를 위해 IPCC(Intergovernmental panel on climate change)에서 제공하는 A1B 배출시나리오를 포함하는 MIROC3.2 hires 모형의 결과로부터 충주댐 유역의 총 6개 기상관측소에 대한 과거 30년(1997~2006) 실측자료를 바탕으로 미래 온도와 강수에 대한 편이보정(Bias correction) 및 Change Factor Method로 상세화(Downscaling)하여 미래 기후자료(2020s, 2050s, 2080s)를 생산하였다. 미래 연평균 온도는 기준년도인 2000년에 비해 최대 $+4.8^{\circ}C$(2080s)의 온도증가를 보였으며, 강수량의 경우 여름과 가을 강수량이 다소 감소하였으나 연평균 강수량은 최대 +34.4%(2080s) 증가하는 것으로 전망되었다. 먼저, SWAT 모형을 이용한 기후변화에 따른 댐 유입량은 39.8%(2080s) 증가는 것으로 분석되었으며 유역의 유출특성 변화로 인한 유사량은 지표유출변화에 기인하여 봄과 겨울에 증가하는 경향과 함께 -14.5%(2020s) ~ +27.3%(2080s)의 변화를 보이는 것으로 분석되었다. 영양물질에 대한 오염부하량은 2080s에서 T-N이 증가추세를 보이며 최대 87.3% 까지 증가하는 반면, T-P는 유사량과 유사한 변화패턴을 보이며 최대 48.4%까지 감소하는 것으로 분석되었다. 호소수질 모델링을 위한 충주호의 Segment 구성은 충주댐1 지점에서부터 충주댐4 지점까지 전체 수표면적 $65.7km^2$에 대하여 상층과 하층 총 760개로 구성하였으며, SWAT 모형에 의한 충주호 유입하천 소유역에서의 미래 유출 및 영양물질 자료를 WASP 모형의 초기값으로 입력하여 수체 내의 BOD, Chl-a, T-N, T-P 변화 분석을 실시하였다. 이와 같이 지구 온난화에 의한 기후변화는 강우특성 변화에 따른 가뭄과 홍수 등 극한 기상현상의 발생, 유역 물순환 체계 변화를 야기 시키므로서 수자원 부존량 변화에 영향을 미칠 뿐만 아니라 기온상승에 따른 수온변화, 비점오염물질의 거동에도 변화를 초래하여 하천 및 호소 수질에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.122-122
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• 2014

수중방전을 환경분야에 적용하기 위한 플라즈마 부상법이 개발되었다. 플라즈마 부상법은 물 속에서 발생시킨 플라즈마가 가지고 있는 주요특성 중 물리적 특징인 쇼크웨이브, UV조사, 버블생성 등과 화학적 특징인 OH라디칼 및 염소산화물 생성 등을 이용하여 물 속에 존재하는 용존성 및 입자성 물질을 부상분리 기법으로 제거하는 공법이다. 유기물을 제거하는 기작으로는 침전, 여과, 분해 등이 있고, 이를 구현하기 위한 공정으로 중력침강법, 부상분리법, 멤브레인법, 미생물법 등이 있다. 이 중에서 가압공기부상법은 침강법에 비해 부지면적을 적게 소모하고 처리시간이 50% 이상 감소되는 특징이 있다. 가압공기부상법은 물 속에 공기를 과포화시킨 후 노즐을 통해 재분사할 때 발생하는 압력차에 의해 미세기포가 발생함을 이용하여 유기물을 분리하는 공법이다. 그러나, 가압용 장비 및 반송수가 필요하고, 미생물분리는 불가능한 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 미생물살균과 유기물 분리가 동시에 일어나는 플라즈마를 이용한 부상분리기법을 개발하였다. 본 연구에서는 난분해성 용존유기물인 휴믹산 100 mg/L의 플라즈마 공기부상법에 의한 제거능을 확인하였다. 용존성 휴믹산을 입자성 물질로 전환하여 플록을 형성시키고자 알루미늄설페이트(Al2(SO4) $3{\cdot}18H2O$)를 100 mg/L 주입하였고, 침출수와 같이 염도가 높은 물을 모사하고자 35 g/L의 염화나트륨을 첨가한 상태에서 방전을 실시하였다. 방전에 사용된 전원은 EESYS사에서 제작한 펄스형 고전압 전원장치를 사용하였고 최대 15 kW의 출력 중 6 kW의 전력을 인가하였다. 전극 한 개는 2 mm 텅스텐봉을 세라믹튜브로 감싼 구조로 총 사용전극은 28개이다. 전극 한 개당 대략 200 Watt의 전력이 소모되며 이 때 최대의 버블이 생성됨을 확인하였다. 전극 1개에서 생성되는 버블의 부피는 14 mL/min 로 측정되었다. 버블의 크기는 평균 70 um이고 가압공기부상법에서 최적공기크기로 제시하고 있는 40~80 um 의 버블은 약 80% 가량 생성된다. 본 연구에서 사용된 반응시스템에서의 물의 높이는 약 500 mm 이고 전체 40 L의 수조가 3개의 벽으로 분리되어 4개의 수조로 분리되었다. 각 수조는 하부에 7개의 전극을 포함하고 있다. 플라즈마 발생시 생성되는 기포는 약 1분 방전 후에 포화농도에 도달하며 방전종료 후 약 4분간 수체 내에 남아있게 된다. 이를 공정에 적용하여 1분 방전 및 4분 휴지의 순서로 플라즈마를 인가하였다. 휴믹산 용액의 유량을 2 lpm 으로 운전하였을 때 최종 처리율은 94% 이고 이때의 대장균 살균능은 99%이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.205-205
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• 2012

국내에서 새로운 댐 저수지 건설을 통한 수자원의 안정적인 확보는 어려운 여건에 있다. 따라서 수자원의 효율적인 확보, 댐 하류하천의 수질 개선, 신규댐 건설 대체 효과를 기대하기 위해 기존 댐 저수지의 연계운영이 중요하게 인식되고 있다. 본 연구에서는 다수의 댐 저수지 수체를 연계하여 모델을 통해 해석하고자 안동-임하호를 연결한 2차원 모델(CE-QUAL-W2)을 구축하고, 2002년과 2006년 수문사상을 재현하였으며, 수리해석을 실시하였다. 안동호의 좌안인 임동면 마리와 임하호의 우안인 망천리를 연결하고, EL. 140 m 위치에 길이 2 km, 직경 5.5 m로 콘크리트 터널을 연결하는 것으로 가정하였다. 관내 바닥 마찰계수와 미소 마찰손실 값은 0.05를 입력하였다. 저수지 실측수위와 모의수위를 시계열로 비교한 결과, 2002년과 2006년 안동호와 임하호에서 여름철 유입량 증가에 따른 수위 상승을 잘 반영하였고, 결정계수값($R^2$)이 모두 0.9953 이상으로 나타나 모델은 두 저수지 물수지 계산에 있어서 높은 신뢰도를 보였다. 2006년을 대상으로 안동호와 임하호의 댐 앞에서 수심별 수온의 실측값과 모의값을 비교한 결과, 안동호는 4월부터 성층이 진행되어 5월에 수온약층이 EL. 130 m에 형성되었다. 7월 홍수가 중층 밀도류를 형성하여 수온 성층구조를 교란하였고, 기존의 수온약층이 EL. 120 m 로 하강하였으며, 표층 EL. 145 m에 새로운 수온약층이 형성되는 2단 성층 구조를 보였다. 여름철 동안 이러한 현상은 지속되었고, 10월부터 대기기온 강하와 함께 수직혼합이 시작되었다. 수온예측 오차는 AME $0.336{\sim}1.806^{\circ}C$, RMSE $0.415{\sim}2.271^{\circ}C$의 범위로 실측값을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 임하호도 안동호와 유사한 경향을 보였고, 모델은 두 저수지에서 전 기간에 걸쳐 모두 안정적으로 저수지 수온 성층현상을 모의하였다. 2002년 수문사상에서 안동-임하 연계 운영시 안동호의 평균 수위는 1.38 m 상승하였고, 임하호는 3.75 m 낮아지는 것으로 모의되었다. 수위변동에 따른 유동 유량은 임하호에서 안동호로 3억 6천 4백만 톤, 안동호에서 임하호로 2억 9천 1백만 톤으로 임하호에서 안동호로 유동한 유량이 높게 나타났다. 유역면적에 비해 저수용량이 작은 임하호의 경우 두 저수지간 유량의 이동에 따라서 저수용량의 증가로 인한 홍수 저감 효과가 있을 것으로 판단된다. 반면, 안동-임하 연계 운영시 임하호의 차가운 물이 안동호로 유입되는 경우, 안동호의 수온 성층구조에 영향을 주었다. 안동호의 경우는 단독운영시보다 높은 위치에 수온약층(EL. 140 m)이 형성되었으며, 임하호는 반대로 저수위가 낮아지면서 단독운영시보다 수온약층의 위치가 약간 낮아졌다. 이러한 결과는 두 저수지 연결시 안동호의 탁수와 수질 환경에 변화가 있을 수 있음을 시사한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.462-462
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• 2018

국내 신규댐 건설에 있어, 침수토양의 용출에 의한 호내 수질영향에 대해서는 현재까지 정량화된 사례는 찾기 어려우며, 댐 담수 초기에 증가되는 오염원에 대한 정확한 조사자료의 부족으로 담수이후의 수질변화에 대한 정확한 예측이 어려운 실정이다. 따라서 외부 오염부하의 강우시 유입과 퇴적물로부터의 영양염용출 등의 내부 오염부하가 함께 고려된 수질예측기법의 적용이 필요하다. 수몰지 토양 및 호내로부터의 내부부하에 있어서는 퇴적물 내의 다량 존재하는 오염물이 재용출 되거나 퇴적물 내의 화학적 생물학적 반응이 하천 수질에 악영향을 미치게 된다. 대부분 수몰지토양에서 수층으로 용출되는 유기물의 양은 수층에서 퇴적물로 흡수 또는 침강 되는 것보다 많은 경우도 있으며, 오염된 수계에서는 내부 부하량이 과다할 경우 수질 개선을 어렵게 하는 요인이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 2016년 시험담수 예정지인 신규댐 수몰지를 대상으로 토양에 포함된 유기물이 자연상태에서 수체로 용출되는 특성을 분석하여 수질에 미치는 영향을 검토하고자 한다. 댐 수몰지의 토양 시료는 시험담수전 2016년 7월, 토지이용 유형별로 5개지점(논, 밭, 대지, 임야, 하천)에서 시료를 채집하여 총 36일간 용출실험을 실시하였으며, 수층내 용존산소 조건을 호기성 조건과 혐기성 조건으로 나누어 실험하였다. 수질분석은 COD, T-N, T-P, $PO_4-P$등 9개 항목에 대해 실험기간 중 13회 실시하였다. 토양별 점유면적 대비 일 용출량은(kg/day) COD 63 kg/day, T-N 93.6 kg/day, T-P 5.8 kg/day, $PO_4-P$ 4.6 kg/day 였으며, 수몰지 내 토지이용현황별 오염원 기여율은 임야, 밭, 하천, 논, 대지 순 이었다. 본 실험은 수몰지토양의 순수용출량만을 담수개시~36일간 측정한 결과로서 실제 저수지환경에서는 실험값보다 낮을 것으로 판단되며, 수중 수질환경 변화 및 퇴적물의 퇴적 등으로 인하여 원토양으로부터의 용출로 인한 수질에의 영향은 시간의 경과와 함께 변화 또는 감소될 것으로 예상된다. 따라서 본 실험결과는 담수초기의 영향으로 국한하여 해석하는 것이 바람직하며, 보다 장기적인 영향파악을 위해서는 담수 후의 퇴적물의 거동(퇴적현황) 파악 및 담수 후 퇴적물의 장기용출실험을 통한 용출량 검토가 필요하다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.33 no.4 s.92
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• pp.336-341
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• 2000

This study was conducted to clarify the habitat characteristics and distribution of seagrass. Zostera marina L. (Zosteraceae) in the brackish Hwajinpo Lake, Korea in June 1998 and July 2000. Z. marina beds were distributed along the sea-side cost of the lower lake mouth at 0.8 to 1.5m in death, and the seagrass bed area was about 3,200 m$^{2}$. Salinity, water temperature and pH were in the range of 8.0${\sim}$23.0$%_{o}$, 22.0${\sim}$23.7$^{\circ}C$ and 8.34${\sim}$8.62, respectively. Nutrient concentrations were generally now (TN: 24.34 ${\mu}$M, NH$_{4}$-N: 2.57 ${\mu}$M, NO$_{3}$-N: 0.56 ${\mu}$M, NO$_{2}$-N: 0.27 ${\mu}$M, TP: 2.08 ${\mu}$M, PO$_{4}$-P: 0.34 ${\mu}$M). Suspended particulate matters (SPM) concentration averaged 62.8 mg/l and particulate organic matter (POM) averaged 21.3 mg/l. Organic content of SPM averaged 33.9%. The beds substratum was composed of well-sorted, fine sand and its mean brain size was 3.13${\Phi}$. The Z. marina vegetation was almost submerged, and the morphological characteristics can be classified as steno-leaf phenotype by the shoot length, leaf width, and number of leaf vein. Shoot length and leaf width were 70.0${\sim}$126.5 cm and 5${\sim}$7 mm, respectively. Shoot densities ranged from 264 to 296/m$^{2}$, and the plants biomass was estimated at 332.6 to 373.0 g dw/m$^{2}$. Therefore, the habitats of Z. marina in Korea were recognized in a brackish lake, and morphological characteristics appeared to be variable.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.34 no.6_1
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• pp.1041-1053
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• 2018

In this study, a real-time storage level and capacity monitoring and forecasting system for Yongdam Dam watershed was developed using high resolution satellite image. The drought indices such as Standardized Precipitation Index (SPI) from satellite data were used for storage level monitoring in case of drought. Moreover, to predict storage volume we used a statistical method based on Principle Component Analysis (PCA) of Singular Spectrum Analysis (SSA). According to this study, correlation coefficient between storage level and SPI (3) was highly calculated with CC=0.78, and the monitoring and predictability of storage level was diagnosed using the drought index calculated from satellite data. As a result of analysis of principal component analysis by SSA, correlation between SPI (3) and each Reconstructed Components (RCs) data were highly correlated with CC=0.87 to 0.99. And also, the correlations of RC data with Normalized Water Surface Level (N-W.S.L.) were confirmed that has highly correlated with CC=0.83 to 0.97. In terms of high resolution satellite image we developed a water detection algorithm by applying an exponential method to monitor the change of storage level by using Multi-Spectral Instrument (MSI) sensor of Sentinel-2 satellite. The materials of satellite image for water surface area detection in Yongdam dam watershed was considered from 2016 to 2018, respectively. Based on this, we proposed the possibility of real-time drought monitoring system using high resolution water surface area detection by Sentinel-2 satellite image. The results of this study can be applied to estimate of the reservoir volume calculated from various satellite observations, which can be used for monitoring and estimating hydrological droughts in an unmeasured area.

• The Korean Journal of Ecology
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• v.28 no.5
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• pp.335-345
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• 2005

A study on changes on the distribution of vascular hydrophytes and the growth pattern of Schenoplectus triqueter (Scirpus triqueter) was undertaken at the Nakdong River estuary from 2002 to 2004. The change was due to physical alteration of the estuary for the past 25 years. These plant species are the major food sources for winter waterfowl. A total of 32 species of vascular hydrophytes from 17 families were found in the West Nakdong River (freshwater), the main channel of Nakdong River (freshwater) and the Nakdong River Estuary (brackish water). After the construction of the barrage on the estuary in 1987, the number of hydrophytes has remarkably increased to 17 species (5 species in 1985) in the main channel of the River. In particular, a community of Eurale ferox was found at the backwater wetland of the Daejeo side of the main channel. The introduced species of Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes that were epidemic in 2001 at West Nakdong River was not found any more. The other species such as Nymphoides indica, Myriophyllum spicatum, Ruppia spp. were rediscovered. The large area (about 1,300ha) of Zostera spp. was the main sources of food for swans, but disappeared because of direct and indirect impacts of reclamation in the River estuary. Currently, there remains a small patch of Zostera spp. and about 250ha of S. triqueter. Schenoplectus triqueter grew mostly between April-September and tuber formed, between September-October. The growth of S. triqueter up to $60\sim80cm$ in length was observed in 5 sites out of the 7 sites in brackish area. Tubers of S. triqueter were eaten by waterfowls such as swans as winter food. In five sites, tubers took $44\sim57%$ of total biomass in October. Tubers were found in deep layers; $5\sim15cm$ (9%), $15\sim25cm$ (28%), $25\sim40cm$ (55%), below 40cm $(6\sim7%)$. The distribution of vascular hydrophytes has remarkably changed in the Nakdong River Estuary due to the reclamation of the area. In order to determine the extent of changes of the distribution of these plants and the carrying capacity of the area for waterfowl, an intensive research is urgently needed.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.39 no.5
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• pp.255-264
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• 2017

To evaluate the water quality changes in agricultural reservoir covered with floating photovoltaic solar-tracking systems, the water quality variations with time and depth were monitored on both six sites for light blocking zones and four sites for light penetration zones after the installation of floating photovoltaic solar-tracking systems in Geumgwang reservoir at Anseong-si, Kyeonggi province. For one year with 16 monitoring events, water quality parameters [i.e., water temperature, pH, dissolved oxygen (DO), chlorophyll-a (Chl-a), and blue-green algae (BGA)] were monitored at depths of 0.3 m, 1 m, 3 m, and 5 m, while chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) were monitored at depths of 0.3 m. Statistically, the difference in all water quality parameters was not significantly different (p > 0.05) at the level of significance of 0.05. Based on these results, the water quality data from light blocking zones (site 1~6) and light penetration zones (site 7~10) were clustered, and were compared with time and depth. As a result, the difference in water temperature, pH, DO, COD, TN, TP, Chl-a, and BGA between light blocking zones and light penetration zones was not significant (p > 0.05) with different time and depth. For Chl-a and BGA, some data from light blocking zones greater than light penetration zones were temporary observed due to the severe drought, low water storage rate, and over growth of periphyton. However, this temporal phenomenon did not impact the water quality. Considering the small water surface area (${\leq}0.5%$) covered by floating photovoltaic solar-tracking systems, the mixing effect of whole Geumgwang reservoir caused by Ekman current and continuous discharge were more dominant than the effect of reduced solar irradiance. Further study is warranted to monitor the changes in water quality and aquatic ecosystems with greater water surface area covered by floating photovoltaic solar-tracking systems for a long time.

• Horticultural Science & Technology
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• v.32 no.4
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• pp.427-433
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• 2014

Trellising is an important cultural practice that affects grape quality and yield. Some grape cultivars require different trellising under different climate and soil conditions. To find suitable trellis conditions for grape cultivar 'Cheongsoo', we measured growth and fruit characteristics with three different trellis systems: curtain, Geneva double curtain (GDC), and modified T. The maximum light exposure of clusters in the curtain, GDC, modified T trellis systems was 670, 1,654, and $1,649{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, respectively. However, there was no difference in air temperature among the three trellis systems. Net $CO_2$ assimilation rate at $1,500{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ light intensity was 13.4, 13.7, and $8.7{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ in curtain, GDC, and modified T trellis systems, respectively. Trunk cross section area (TCSA) and bud burst rate were not significantly different among the three systems. Shoot number was 31.3, 47.0, and 37.0 in curtain, GDC, and modified T trellis systems, respectively. The shoot length was higher (243.9 cm) in the modified T trellis system than in the single curtain (171.1 cm) and GDC (151.5 cm) systems. Interior leaf number and leaf layer number were higher in the GDC system, in which there are two primary branches, in comparison to the modified T and curtain systems, which utilize one primary branch. Primary leaf area and lateral leaf area were significantly higher in the modified T trellis system in comparison to the GDC system. Berry weight, length and diameter, and total soluble solids were not significantly different among the three trellis systems. However, cluster weight and cluster number per tree were significantly higher in GDC. Titratable acidity was significantly lower in GDC. Collectively, our data suggest that the GDC trellis system is preferable for grape 'Cheongsoo' to maintain fruit quality and quantity in Korea.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.25 no.2
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• pp.164-169
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• 2006

This study was conducted for 10 days from 17 July to 26 July in 2005 to measure the amount of xylem sap flow under short-term variation of soil moisture regimes at -20 kPa, -50 kPa and -80 kPa in eight-year-old 'Fuji'/M.9 apple trees with different fruit loads. Fruit load was adjusted as three different treatments with standard (100%), 1/2 times (50%) and 2 times (200%) on the basis of optimum fruiting number per tree as the standard fruit load of Fuji cultivar. Trees with standard fruit load during the experimental period showed higher xylem sap flow at -50 kPa of soil moisture regimes than those of trees with 1/2 times and 2 times fruit load. Trees with 1/2 times and 2 times fruit load had similar patterns of the diurnal changes of xylem sap flow, vapor pressure deficit (VPD), and maximum evapotranspiration (ETm). However, trees with 2 times fruit load at -50 kPa and -80 kPa of soil moisture regimes produced lower amount of xylem sap flow than ETm. Trees with standard fruit load produced $1.06{\sim}3.93$ L/tree more amount of xylem sap flow than ETm at all soil moisture regimes. But xylem sap flow of tees with 2 times fruit load had 21% lower at -50 kPa and $31{\sim}36%$ lower at -20 kPa and -80 kPa of soil moisture regimes, respectively than that of trees with standard fruit load. Shoot growth and leaf area were significantly the highest in trees with standard fruit load while those of trees with 2 times fruit load recorded significantly lowest. Leaf water potential of trees with standard fruit load was lower than that of trees with 1/2 times and 2 times fruit load. It indicated that tees with standard fruit load had higher water use for transpiration than other treatments and tees with 2 times fruit load received more stress for the transpiration process under low soil moisture regimes. Consequently, 'Fuji'/M.9 apple trees, the fruit load and soil moisture should be maintained optimum to increase xylem sap flow and transpiration during higher growth period.