• 환경생물
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• 제39권4호
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• pp.526-535
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• 2021

공간 샘플링은 공간모델링 연구에 활용되어 샘플링 비용을 줄이면서 모델링의 효율성을 높이는 역할을 한다. 농업분야에서는 기후변화 영향을 예측하고 평가하기 위한 고해상도 공간자료 기반 모델링에 대한 연구 수요가 빠르게 증가하고 있으며, 이에 따라 공간 샘플링의 필요성과 중요성이 증가하고 있다. 본 연구는 국내 농지 공간샘플링 연구를 통해 농업분야 기후변화연구의 공간자료 활용의 효율성을 제고하고자 하였다. 본 연구는 층화랜덤샘플링을 기반으로 하였으며, 1 km 해상도의 농지 공간격자자료 모집단(11,386개 격자)에 대해서 RCP 시나리오별(RCP 4.5/8.5) 연대별(2030/2050/2080년대) 공간샘플링을 설계하였다. 국내 농지는 기상 및 토양 특성에 따라 계층화 되었으며, 샘플링 효율 극대화를 위해 최적 층화 및 샘플 배정 최적화를 수행하였다. 최적화는 작물수량, 온실가스 배출량, 해충 분포 확률을 포함하는 16개 목표 변수에 대해 주어진 정밀도 제한 내에서 샘플 수를 최소화하는 방향으로 진행되었다. 샘플링의 정밀도와 정확도 평가는 각각 변동계수(CV)와 상대적 편향을 기반으로 하였다. 국내 농지 공간격자 모집단 계층화 및 샘플 배정 및 샘플 수 최적화 결과, 전체 농지는 5~21개 계층, 46~69개 샘플 수 수준에서 최적화되었다. 본 연구결과물들은 국내 농업시스템 대표 공간격자로써 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 기후변화 영향예측 공간모델링 연구들에 활용되어 샘플링 비용 및 계산 시간을 줄이면서도 모델의 효율성을 높이는 데에 기여할 수 있다.

• 환경영향평가
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• 제26권2호
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• pp.127-139
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• 2017

탄소 흡수원 조성과 같은 토지이용과 관련한 온실가스 감축대안 수립을 위해 다양한 생태계 시스템에서의 온실가스 잠재 흡수량 평가가 요구된다. 이 연구에서는 에디 공분산 기반의 플럭스 타워 관측자료를 활용한 순생태계교환량(Net Ecosystem Exchange: NEE)으로 국내 산림 생태계와 농경지 생태계에서의 탄소 흡수 능력을 추정하였다. 또한 우리나라와 유사한 기후조건의 국외 플럭스 타워 자료를 활용하여 국내 생태계 유형별 탄소 수지 추정결과와 비교분석하였다. 에디 공분산 기법을 이용한 산림과 농경지의 NEE 분석 결과, 우리나라의 산림에서는 연간 $-31gC/m^2/yr$에서 $-362gC/m^2/yr$, 농경지 생태계에서는 작물 재배 기간 동안 $-210gC/m^2/growing$ season에서 $-248gC/m^2/growing$ season의 값을 나타내 산림뿐만 아니라 농경지 생태계도 탄소 흡수 기능이 있음을 확인할 수 있었다. 산림의 경우 임상에 따라 시기별로 서로 다른 탄소 흡수 양상을 보였는데, 활엽수림은 늦봄과 초여름, 초가을에, 침엽수림은 봄과 초여름, 가을중순에 탄소 흡수 능력이 컸다. 또한 숲의 나이가 어리고, 활엽수나 침엽수로만 구성된 단순림보다 혼효림이 더 높은 탄소 흡수 능력을 가지고 있었다. 농작물의 성장기간 동안의 탄소 흡수량은 비트가 가장 컸고, 그 다음은 겨울밀, 옥수수, 벼, 감자, 콩 순으로 나타났다. 이러한 결과들은 향후 산림 및 농경지에서의 탄소저감 정책수립과정에 있어 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제51권4호
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• pp.381-392
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• 2018

본 연구에서는 2030년 국가 온실가스 감축 목표 달성을 위한 실질적인 수단인 이산화탄소 포집 및 저장 상용화를 위한 구체적인 전략과 실행 계획을 검토하였다. 우리나라의 포집 및 저장 사업의 경제성 확보를 위한 추진 전략으로 1) 대용량 저장소 확보와 실질적 저장용량 평가의 시급성, 2) 포집원-저장소 수송거리 최소화, 3) 기술 혁신을 통한 비용 효율화, 4) 공공성 확보와 민간 참여를 유도하는 정부 정책 도입을 제안한다. 이러한 전략들을 바탕으로 2030년까지 이산화탄소 포집 및 저장 상용화를 위한 실행 계획이 수립되어야 한다. 실행 계획은 대규모 포집 및 저장 통합 실증과 이어지는 상용화 사업이 동일한 지역(저장소)에서 수행되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한 단계별로 구체적인 목표를 세우고 목표 달성 여부를 면밀히 판단하여 계속 수행 여부를 단계마다 결정하는 시스템이 필요하다. 1단계(2019년~2021년)는 대규모 저장소 선정과 포집 기술 상용화 단계이다. 최종 부지 선정을 위한 시추와 조사가 이루어져야 하고, 연소 후 습식 포집 기술의 격상과 적용성이 확보되어야 한다. 저장소 및 포집원이 선정되면, 2단계(2022년~2025년)에 정부 주도의 100만톤급 이산화탄소 포집 및 저장 대규모 통합실증을 수행할 수 있다. 저장, 수송, 포집 설비 및 시설의 설계와 구축, 기술의 통합과 실증이 요구된다. 2단계 종료 시점에서 통합실증 성과와 탄소 시장의 성숙도 등을 바탕으로 상용화 사업 진입 여부를 결정해야 한다. 상용화 사업 추진이 결정되면, 포집 설비의 증설과 수송 및 저장 설비의 격상, 보완을 통해 3단계(2026년~2030년) 민간 주도의 400만톤급 이산화탄소 포집 및 저장 상용화 사업이 가능할 것이다.

• 한국농림기상학회지
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• 제17권2호
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• pp.173-181
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• 2015

본 연구는 보리-벼 이모작 작부체계의 논 생태계에 설치한 개방형 $CO_2$ 플럭스시스템과 자동개폐식 챔버형 $CH_4$ 측정시스템에서 관측된 탄소관련 온실가스 자료와 작물 생장량자료를 활용하여 논 생태계의 연간(2012.10.20~2013.10.21) 탄소수지를 분석하였다. 결론적으로 농작물의 생육인자와 환경인자는 $CO_2$의 순 생태계교환량(NEE)에 영향을 주는 것으로 분석되었고, $CH_4$ 배출량은 영농활동(특히 물관리)에 따라 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 2012~2013년 벼-보리 이모작 작부체계의 논 생태계에서 보리 재배기간에는 단위면적($m^2$)당 100.2g의 탄소를 흡수하고 벼 재배기간에는 $m^2$당 374.1g의 탄소를 흡수하였지만, 휴경기간에는 토양호흡의 형태로 $m^2$당 41.2g의 탄소를 배출하여 연간 총 $433.1g\;m^{-2}$의 탄소를 흡수하는 것으로 분석되었다. 여기에 농작물의 수확에 따른 논 생태계의 탄소 배출량과 $CH_4$ 형태로배출되는 탄소량을 포함한 연간 순생물상생산량(NBP)은 $184.7g\;C\;m^{-2}$으로 추정되어, 보리-벼 이모작 작부체계의 논 생태계는 탄소 발원인 것으로 평가되었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권11B호
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• pp.1383-1388
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• 2011

세계적으로 온실가스 감축 정책, 전기전자제품 유해물질 사용제한 지침(RoHS: Restriction of Hazardous Substances) 등 환경 규제 제도의 본격 시행으로 전통적인 조명이 친환경 고효율 LED(Light Emitting Diode)로 빠르게 대체되고 있으며, 에너지 효율의 극대화를 위한 효과적인 조명 제어 기술이 요구되고 있다. 본 논문에서는 여러 광원으로 이루어진 LED 조명 광원의 효과적인 제어를 통해 실내의 각 위치에 따라 요구되는 조도를 만족하면서 LED 조명 시스템의 에너지 소비를 개선하는 조명제어 기법을 제안한다. 실내 각 영역별 사용자 유무, 요구조도 수치 등을 반영하여 조명제어 최적화 문제를 구성하고, 이에 관한 해를 도출하여 LED 조명의 개별 광원 광도(luminous intensity)를 효과적으로 조절한다. 이를 통해 제시되는 각 위치별 요구조도를 만족하고, LED 조명 시스템 에너지 소모를 효율적으로 감소시킨다. 모의실험 결과 제안된 방식이 기존 방식 대비 사용자 실내 점유율 증가에 따라 약 40%, 조명과 피조면 사이 높이 변화에 따라 약 24~71%의 소비전력을 절감 효과를 얻음을 보인다.

• 스마트미디어저널
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• 제12권10호
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• pp.63-70
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• 2023

최근 스마트팜 에너지 비용 중 35% 낸난방비 에너지 소비가 증가되어 에너지 소비 효율화가 요구되며, 전기료 현실화에 대한 우려로 신재생 에너지 중요성이 증가하고 있다. 신재생 에너지는 수력, 풍력, 태양광 등에 속하며, 이중 태양광 에너지는 전기에너지로 변환하는 발전기술로, 이 기술은 에너지원이 환경에 미치는 영향이 적고, 유지 보수가 간편하다는 특징을 갖고 있다. 본 연구에서는 온실 축열조, 히트펌프 데이터 기반으로 축열조 영향을 많이 미치는 요소를 선정하고 축열조 공급 온도예측 모델을 개발하고자 한다. 시계열 데이터 분석 및 예측에 효과적인 LSTM(Long Short-Term Memory)과 다른 앙상블 학습 기법보다 뛰어난 XGBoost 모델을 이용하여 예측한다. 히트펌프 축열조 온도를 예측함으로써 에너지 소비를 최적화하여 시스템 운영을 최적화할 수 있다. 또한, 태양광 활용에 따른 냉난방비 절감 및 농가의 에너지 자립도 개선 등 스마트팜 에너지 통합 운영 시스템에 연계하고자 한다. 플랫폼을 통해 폐열 에너지의 공급을 관리하고 최대 난방부하 및 계절, 시간별 작물생장에 필요한 에너지값을 도출하여 이를 기반으로 최적 에너지 운용방안을 도출하고자 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.1-8
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• 2023

기후변화 대응을 위하여, 항공 분야를 포함한 운송 분야에서 국제온실가스 감축제도 도입 추진 및 대체 에너지 개발 등 환경문제에 대한 연구개발이 활발하다. 그 중 무탄소 에너지원으로 주목받는 암모니아 연료에 대한 관심이 증대되고 있다. 암모니아는 액화 및 운반이 용이하며, 메탄올과 비슷한 에너지 밀도 등의 장점이 있다. 그러나 폭발성 및 독성으로 취급성이 어렵다. 본 연구에서는 암모니아에 비해 취급이 용이한 요소수에 고온의 수분으로 열분해와 가수분해 반응을 유도하여 안정적인 암모니아 발생을 시도하고자 하였다. 암모니아 가수분해 촉진을 위해 고온의 증기를 이용하였고 이론 당량비 미만의 암모니아 발생원인 규명을 하고자 했다. 기체분자운동론에 기인하여 가수분해 촉진을 위한 충분한 충돌빈도가 이루어지지 않았다는 가설을 수립했다. 수분 공급량 변화를 통해 미반응 이소시안산의 가수분해 여부를 실험하였고 암모니아 발생량이 증가함을 확인하였다. 일정 구간동안 암모니아 발생량 증가는 증기 온도, 수분공급유량에 종속됨을 알 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제29권2호
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• pp.110-119
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• 2020

본 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Aspirated Radiation Shield; ARS)를이용하여 모 기업(A 회사)에서 개발한 시스템의 성능을 개선하고, ARS 장치의 풍속이 온습도에 미치는 영향에 대해서도 시험적으로 검토하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. A 회사 제품의 시스템을 개선하기 전, A 회사 시스템의 온도는 ARS 장치로 측정한 온도보다 최대 10.2℃정도 높았고, 상대습도는 20.0%정도 낮게 나타났다. 시스템을 개선한 후, 노드 1, 2의 온도 및 상대습도는 거의 일치하는 것으로 나타났다. 개선 후의 노드 2와 ARS 장치로 측정한 온도간의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 온도편차는 각각 0.2~0.7℃정도로써 ARS 장치가 약간 낮거나 높게 나타나는 경향이 있었다. 상대습도의 경우, 일몰 직후 ARS 장치의 상대습도가 약 10.0%정도 높게 나타나는 경향이 있었지만, 그 이외에는 평균적으로 1.9%정도 ARS 장치가 약간 낮게 나타나는 경향이 있었다. 그리고 노드 1을 최소-중간 사이, 중간-최대 사이 및 최대로 설정한 경우, 노드 1, 2의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 편차는 각각 0.1~0.4℃, 0.0~0.2℃ 및 0.0~0.5℃정도였다. 그리고 노드 1의 3개 측점과 ARS 장치의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 편차는 각각 0.2~0.5℃, 0.1~2.2℃ 및 0.1~1.1℃정도의 범위로써 풍속의 크기에 따른 온도편차는 아주 미미한 것으로 나타났다. 또한 선행연구 및 본 연구의 결과를 종합하여 보면, 온도오차를 개선하기 위한 적정 풍속은 1.0~2.0m·s^-1 정도의 범위일 것으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제16권4호
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• pp.314-321
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• 2007

도시농업에 대한 관심과 수요가 증가하고 있으나 실내 채소재배에 대한 연구는 매우 미진한 상황이다. 따라서 본 연구는 아파트 베란다에서 이용하기에 좋은 관비방법 및 재배가 적합한 채소작목을 선발하고자 수행되었다. 가정용 채소 관비방법을 선발하기 위하여 담액수경, 심지관수(양액 또는 완효성비료), 두상관수 등 4가지 방법을 비교해 본 결과 심지관수법에서 상추, 겨자채, 적근대 모두 관행대비 생육과 수량이 높았다. 뿐만 아니라 심지관수 방법은 양수분관리에 필요한 노력과 시간을 대폭 줄일 수 있고 (주)애그로액티브와 공동 개발한 완효성비료를 이용하면 별도의 양분관리 없이 채소를 생산할 수 있다. 한편, 물이 바닥으로 흘러 나오지 않기 때문에 실내에서 사용도 가능하다. 한편, 가을의 베란다 환경을 조사한 결과 온 습도 환경은 채소 재배에 적절하였으나 광환경은 최고 광량이 남향 베란다에서는 온실의 48%, 남동향 베란다에서는 35%에 불과하여 생육에 가장 큰 제한요인으로 나타났다. 따라서 베란다의 약광 조건에서도 생육이 우수한 작물을 선발하고자 0%, 50%, 70%, 90% 차광조건에서 로메인상추, 청치마상추, 생채, 엔다이브, 청경채, 겨자채, 쑥갓, 적근대, 부추 등 9종의 엽채류를 재배하였다. 부추가 광이 부족한 환경에서도 가장 생육이 우수하였고 엔다이브도 약광에서 생육이 좋았으며 상추, 쑥갓, 청경채가 뒤를 이었다. 이 연구결과를 토대로 각 베란다의 방향이나 위치, 계절에 따라 달라지는 광환경에 적합한 채소작물 선발에 도움이 될 것으로 생각된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제21권3호
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• pp.220-227
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• 2012

폐쇄형 묘생산 시스템에서 청색LED, 적색LED, 백색형광등을 인공광원으로 이용한 가운데 파프리카의 육묘시 생장 특성과 정식 후 생장 및 초기 수량을 분석하고자 본 연구가 수행되었다. 폐쇄형 시스템에서 파프리카 육묘용 환경조건은 광주기 16/8h, 평균 PPF $204{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 기온 26/$20^{\circ}C$, 상대습도 70%이었다. 육묘 후 21일째에 백색형광등과 LED 하에서 생장된 파프리카 묘의 엽장, 엽폭, 엽면적 등 잎 관련지표뿐만 아니라 지상부 생체중과 건물중, 엽록소함량 등이 자연광 처리구에 비해서 크게 나타났다. 청색 LED, 적색LED 및 자연광 처리구에서의 엽면적은 대조구인 형광등 처리구와 비교할 때 각각 63%, 63%, 28%에 해당하였다. 또한 청색LED, 적색LED 및 자연광 처리구의 지상부 건물중은 각각 대조구의 64%, 50%, 22%로 나타났다. 정식 후 18일째에 엽수는 대조구에서 44매로 가장 크게 나타났다. 적색LED, 청색LED 및 자연광 처리구의 엽수는 대조구에 비해서 각각 86%, 81%, 48%로서 정식 시기와 비교할 때 엽수의 차이가 줄어들었다. 정식 후 114일째에 초장은 청색LED와 적색LED 처리구에서 상대적으로 작게 나타났다. 이러한 결과는 단색LED 하에서 육묘된 파프리카의 줄기 신장이 정식 후에 억제된 것으로 판단된다. 초기 4주 동안 수확된 파프리카는 청색LED 3.5개/plant, 적색LED 3.3개/plant, 자연광 1.0개/plant으로서 대조구 2.2개/plant에 비해서 각각 159%, 150%, 45%로 나타났다. 초기수량은 적색LED 453g/plant, 청색LED 403g/plant, 자연광 101g/plant으로서 대조구 273g/plant와 비교할 때 각각 166%, 148%, 37%로 나타났다. 한편 적색LED 처리구에서의 평균 중량은 136g으로서 다른 처리구와 비교할 때 상대적으로 큰 과실이 생산되었다. 한편 정식 후 온실에서의 재배기간이 길어짐에 따라 인공광 처리구와 자연광 처리구에서 수량 차이가 없었다. 이러한 결과를 종합하면 LED 또는 형광등을 인공광원으로 이용한 조건에서 육묘된 파프리카의 정식 후 초기 생육이 양호하였으며, 초기 수확이 자연광 처리구에 비해서 1주 정도 빠르게 이루어졌음을 알 수 있다. 따라서 LED 또는 형광등과 같은 인공광원이 파프리카 육묘에 이용될 경우 묘소질의 향상, 조기 수확 및 초기 수량의 증대가 기대된다.