• 한국토양비료학회지
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• 제43권6호
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• pp.823-827
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• 2010

원토양인 논토양 위에 마사토를 적토(積土)한 토양에 대한 토양수분 특성곡선을 작성해 보고, 이를 추정하는데 가장 널리 활용되고 있는 van Genuchten (VG) 모형과 Brooks-Corey (BC) 모형을 비교평가 해 그 효용성을 판단하기 위해 수행했다. 4개의 층위로 구분되는 측정 대상토양은 표토부터 30 cm 까지는 양질사토, 30~70, 70~120 cm는 사토, 120 cm 이상에서는 사양토로 분석된 토양이다. 토양수분 함량과 토양수분 메트릭 퍼텐셜과의 관계를 나타내는 토양수분 특성곡선 분석에 따르면, 원토양인 120 cm 이상 깊이 토양에서의 수분보유 특성을 제외하고 나머지 세 개 층위 토양에서의 수분 보유 특성은 0~30 cm, 30~70 cm 층위는 비슷하고 70~120 cm 층위는 약간 높은 경향이었다. 상대수분 포화도와 토양수분 메트릭 퍼텐셜의 관계를 표현함에 있어 멱함수 형태인 BC 모형보다는 해석학적 분석방법을 활용한 VG모형이 실측값에 근사한 추정결과를 제공했다. 포화상태의 종점이자 불포화상태의 시발점인 공기유입가 (AEV) 추정에도 측정 한계치 부근의 메트릭 퍼텐셜 값을 나타내는 BC모형보다는 9.5~40 cm (4 kPa)을 보였던 VG모형이 적합했다. 따라서, 인위적으로 원토양 위에 석비레 (마사토)로 적토된 토양에서의 토양수분 특성곡선 작성을 위한 추정모형에 VG모형을 활용하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 결과로부터 VG 모형을 수자원량 산정을 위한 SCS (Soil Conservation Service, USDA) CN (Curve Number) 계산 과정에서 토양단면 내의 수분 보유 인자 (retention parameter) 산출을 위한 토양수분함량을 추정하는데 활용하거나 침투모형 (Green-Ampt Mein-Larson)을 설명하기 위한 습윤전선 매트릭 퍼텐셜을 추정하는데 사용할 수 있을 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.401-408
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• 2022

최근 원예작물의 지속가능한 생산을 위한 작물 생육환경 센싱 기반 복합환경제어시스템 연구와 산업적 이용이 부각되면서, 노지재배에 적용하기 적합한 토양센서 활용 방안 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 산업 및 연구 현장에서 많이 사용되고 있는 TEROS 12 FDR 센서(frequency domain reflectometry sensor)를 노지 과수원의 토양에 알맞게 활용하기 위하여 국내 세 지역 과수원 토양의 토성별 FDR 센서 활용 방법을 제시하고자 수행하였다. 실제 과수가 재배되고 있는 각 과수원에서 토양을 채취하여, 토성 및 토양수분보유곡선을 조사하였으며, 토양별 TEROS 12 센서 Raw 값과 이에 대응하는 용적수분함량 값을 선형 회귀 분석, 3차 회귀 분석을 통해 보정식을 얻은 뒤 제조사에서 제공하는 광질 토양 보정식과 비교 분석하였다. 채취한 세 과수원의 토양은 모두 토성이 달랐으며, 토성에 따라 각 보수력에 따른 용적수분함량 수치에 차이가 있었다. 또한, TEROS 12 센서 보정식에서는 모든 토양에서 3차 회귀 분석 보정식이 결정계수 0.95 이상으로 가장 높게 나타났으며, RMSE도 가장 낮게 나타났다. 제조사에서 제공하는 보정식을 사용하여 TEROS 12 센서의 용적수분함량을 보정할 경우 토양에 따라 실제 수치에 비해 최대 0.09-0.17m³·m^-3가량 낮게 나타나, FDR 센서 사용시 적용 토양에 알맞은 보정이 반드시 선행되어야 함을 확인하였다. 또한 토성에 따라 토양의 보수력 구간에 따른 용적수분함량 범위의 차이가 있었으며, 토양 용적수분함량의 수치 해석에 보수력 정보가 수반되어야 할 것으로 나타났다. 또한, 사질이 많은 토양에서는 관수 개시점 측정을 위해 FDR 센서를 활용하는 데 있어 용적수분함량 측정 범위가 상대적으로 좁아 정밀도가 떨어질 것으로 판단되었다. 결론적으로 토양에서 FDR 센서를 통해 토양수분의 변화를 알맞게 해석하고 노지에서 알맞은 관수 시점을 선정하기 위해서는, 적용 토양의 수분보유특성을 파악하고 FDR 센서 보정을 선행하여 올바른 토양 수분 정보 제공이 필요할 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제37권2호
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• pp.55-58
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• 2004

본 연구에서는 국내에서 사용중인 몇 가지 원예용 배지재료의 수분특성을 유럽표준배지분석법에 따라 수분보유곡선을 작성함으로써 살펴보았다. 유기성배지로는 피트모스, 코이어, 바크, 톱밥, 생왕겨를 사용하였고. 무기성배지로는 펄라이트. 팽화 버미큘라이트, 입상암면, 클레이볼을 사용하였다. 수분특성곡선은 유럽표준배지분석법을 사용하여 수두 변화에 따른 수분함랑(v/v)으로 작성하였다. 유기성배지 중 피트와 코이어는 유사한 수분특성을 나타내었으며 쉽게 이용 가능한 수분함량 (easily available water)이 30% 이상으로 식물생육에 적합한 보수성을 나타내었다. 반면 바크, 톱밥, 생왕겨와 무기성 배지들은 -10 cm의 낮은 수두하에서도 보유되는 수분함량이 매우 낮았고 식물이 쉽게 이용 가능한 수분함량 또한 매우 낮아 통기성은 충분하나 보수력이 부족하여 작물재배시 수분부족현상이 자주 발생할 것으로 보였다. 한편. 원예용 배지는 같은 종류의 배지라도 원산지에 따라 수분 특성에 차이를 보였으며, 입자가 미세하고, 시비 또는 부숙처리를 가한 것일수록 높은 수분보유능력을 나타내었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권6호
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• pp.329-333
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• 2006

유기물 함량이 많은 난지권 제주도의 화산회 토양에서의 수분함량과 토양수분 장력과의 관계를 파악하는 것이 밭작물이 주로 재배되는 제주도 특성상 계획적인 관개관리를 통해 효율적인 물 관리를 가능하게 할 것이므로 이를 위해 본 연구는 토양수분 장력을 실측하지 않고 추정할 수 있도록 유기물 함량이 다른 토색별 토양수분특성곡선을 작성하고자 하였다. 유기물 함량에 차이가 많이 나는 세 가지 색의 토양을 이용해 토양수분 장력별로 토양수분 함량을 측정한 후 scaling 기법을 이용해 토양수분 특성곡선 추정모형을 작성했다. 암갈색, 농암갈색, 흑색으로 구분이 가능한 화산회 토양을 토색별로 살펴보면, 토성이 동일하더라도 유기물함량이 높은 화산회 토양일수록 토색이 진한 경향을 보여 토색에 미치는 유기물 함량의 영향을 판단할 수 있었다. 토색별 토양수분 특성곡선은 흑색토, 농암갈색토, 암갈색토의 순으로 수분 보유능의 차이를 보였으며, 이들도 scaling 기법을 통해 토양수분장력을 dimensionless water content의 멱함수 형태로 단일화 시킬 수 있었다. 또한, scale 변환 수분함량을 이용해 주로 토양수분 특성을 해석하는데 많이 이용되고 있는 van Genuchten 모형에 적용할 수 있는 매개변수들을 토양시료 전체에 대해, 그리고 각각의 토색별로 작성하였다. 이들 함수는 로지스틱(logistic) 형태를 보였다. 결과적으로 토양수분 곡선특성 추정모형은 수리특성의 기본이 되어 농경지에서의 물의 이동특성을 해석하는 밑바탕이 될 것이며, van Genuchten 변수들은 유기물 함량이 높은 지역에서 SWAT 등의 다양한 수문모형들에 적용이 가능할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.65-75
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• 2002

본 연구에서는 TOPMODEL의 매개변수 m, $T_{0}$에 따른 토양수분 변동성을 검토하고, 일단위 관측 지하수위자료를 이용하여 모형내 포화층에서의 흐름인 지하유출과의 상대적 비교 및 유역출구에서의 관측유량 및 계산유량을 비교하여 TOPMODEL의 토양수분 모의 능력을 규명하였다. 이를 위해 국제수문개발계획(IHP)의 평창강 상류 상안미 유역을 대상으로 94~98년 사이의 여름철 호우사상과 지하수위자료를 선택하였다. 매개변수 m, $T_{0}$에 따른 TOPMODEL의 토양수분 변동성은 토양내 지하수면의 유효깊이를 나타내는 m이 증가할수록 토양수분 보유능력이 증가하고, 특히 큰 값의 $T_{0}$와 결합되면 이러한 현상이 현저한 것으로 나타났다. 모형에 의해 산정된 지하유출과 실측 지하수위자료를 상대적으로 비교한 결과 첨두량이 유사하게 지체되는 경향으로 나타났으며, 강우가 끝난 후의 수문곡선 하강부는 대부분이 지하유출에 기인하고 있음을 잘 표현하고 있다. 따라서 TOPMODEL은 유역 출구에서의 유출량 산정뿐 아니라 유역의 토양수분 변화 모의에도 적합한 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권4호
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• pp.273-278
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• 2008

이 연구는 Tempe 압력셀에서 1-단계 유출법을 이용하여 불포화수리전도도 추정모형인 van Genchten 모형과 Campbell 모형을 비교하고자 수행하였다. 토양 코아(컬럼)는 서울대학교 농업생명과학대학 부속 사과 과수원에 위치한 송정통 (the fine loamy, mesic family of Typic Hapludults) 의 Ap1, B1, C 층에서 채취하였다. 각 층위의 컬럼들에 대해 포화수리전도도를 측정하고 Tempe 압력셀에서 수분보유곡선을 측정한 후 최소좌승법으로 모형의 변수를 도출하였다. 수분보유곡선에서 모형과 측정치는 잘 적합하였고 포화근처에서 Campbell 모형의 적합도가 van Genchten 모형보다 약간 더 좋았다. Campbell 모형의 불포화수리전도도가 van Genchten 모형보다 높게 추정되었으며 1-단계 유출법의 불포화수리전도도는 C층에서 van Genchten 모형과 잘 적합하였고 Ap1층, B1층에서는 두 모형의 중간에서 van Genchten에 약간 더 가까웠다. 따라서 불포화수리전도도 측정범위-10~-75kPa에서 van Genuchten 모형이 실측치와 더 적합하다 할 수 있었고, 포화근처에서는 수분보유곡선과의 적합도가 Campbell 모형이 더 높은 것으로 보아 상대적으로 수리전도도함수의 정확도가 높을 것으로 추측할 수 있었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제43권2호
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• pp.116-123
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• 2000

작물이 자라는 토양에서 점적 관개에 의해 일어나는 토양 수분의 분포와 이동을 3차원 직교 좌표계로 예측할 수 있는 수학적 모델을 개발하였다. 모델은 지면 증발과 증산을 고려하였으며, 이들의 계절적 현화와 하루 중의 시간변화 뿐 아니라 작물 뿌리의 성장 및 뿌리의 토양 중 분포형태도 고려하였다. 모델의 해는 block centered grid system등을 적용하여 Crank-Nicolson법과 Gauss-Seidel 반복법을 사용하여 구하였다. 모델은 실험을 통해 검증하였으며, 점적 관개의 특성을 알기 위하여 모델을 이용한 컴퓨터 모사를 실시하였고, 본 연구의 조건으로부터 다음의 결과를 얻었다. (1) 관수된 물은 점적기에서 멀어짐에 따라 그 유속이 크게 감소하였고, 관수 시간이 증가함에 따라 습윤구역의 크기가 증가하는 속도도 급격히 감소하였다. (2) 1점 관수의 경우 습윤구역은 수평 방향보다는 수직 방향으로 더 깊이까지 도달하였다. (3) 본 연구조건에서 물이용 효율은 지하 25cm지점의 4점 관수가 가장 좋았으며, 지표면 1점 관수보다 증산량은 10% 증가, 지면 증발량은 20% 감소하였다. (4) disk tension infiltrometer에 의한 토양의 수분보유도 함수는 토양수분 압출에 의한 젖음 곡선과는 상당한 차이를 나타내는 것도 알 수 있었다.

• 원예과학기술지
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• 제19권4호
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• pp.596-601
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• 2001

Polyoxyethylene laury ehter[$C_{12}H_{25}O(C_{2}H_{4}O)_{3}H$, PLE]를 polyoxyethylene+polypropyleneoxide tridecylether(1:1, w/w, CM-1)와 혼합한 토양습윤제를 조제할 때 증량제가 상토 내에서의 PLE 농도변화, 초기 습윤화, 상토 내에서의 수분이동 및 상토의 수분상실에 미치는 영향들을 조사하였다. 조제된 습윤제 PLE+CM-1에서 질석을 증량제로 이용한 경우 비석을 증량제로 이용한 처리보다 2주부터 6주까지의 용출량이 많았으며 6주 이후 급격히 농도가 낮아져 불안한 용출곡선을 보였다. 질석이 증량제로 이용된 처리에서 비석을 증량제로 이용한 처리보다 실험한 8주 동안 약 $500mg{\cdot}L^{-1}$이상의 PLE가 용출되었다. PLE+CM-1이 혼합된 처리들은 증량제의 종류와 관계없이 포트당 510mL의 이상의 수분을 보유하여 $AquaGro^{G}$처리의 490mL나 무처리구의 410mL보다 실험한 8주동안 더 많은 토양수를 보유하였다. 증발에 의한 수분상실에서는 비석을 증량제로 이용한 PLE+CM-1이나 대조구보다 더 빠르게 건조되었다. $AquaGro^{G}$ 혼합처리구에서 증량제의 종류와 관계없이 PLE+CM-1이 혼합된 처리들보다 상토 내에서의 수분이동이 빠르게 일어났으며, 단위시간당 상토 안으로 침투하는 수분량도 많았다. 질석을 증량제로 조제된 PLE+CM-1의 처리양이 증가해도 총 수분 보유량에서는 큰 차이를 보이지 않았으며, 증발에 의한 수분 상실에서는 $0.6mg{\cdot}L^{-1}$ 처리구에서, 상토 내로 침투하는 수분량에서는 $0.3mg{\cdot}L^{-1}$ 처리에서 가장 많았다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권4호
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• pp.309-315
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• 2009

본 연구에서는 정밀관수를 위한 관수시간, 점적라인 설치 등 관수시스템 설계를 위한 기초 데이터를 얻고자 점적관수 시 토성에 따른 물의 수분함량변화를 공간적, 시간적 변이의 차이를 구명하였다. 20cm의 간격의 노즐로 설치된 1열 점적관을 이용 관수 하였을 경우 양토와 사양토내의 수분은 중심을 따라 대칭 형태를 유지하면서 이동하였으나 수분확산 폭은 양토가 더 넓고 속도가 느린 경향을 나타내었다. 상대적으로 높은 모래성분 함량을 갖는 양질사토의 경우는 낮은 수분 보유력으로 인하여 위치별 수분함량의 변화는 상대적으로 낮았으며 그만큼 물 빠짐정도가 큰 것으로 나타났다. 관수개시점과 종말점을 고려하였을 때 사양토의 경우 20cm 깊이에서 관수개시 30분 후에 수분의 포화가 이루어졌으나 양토와 양질사토의 경우는 약 80분이 소요되어 효율적인 수분공급 측면에서 관수시간은 토성별로 달리해야 하는 것으로 나타났다. 깊이 10cm에서의 시간에 다른 토양수분의 감쇠특성은 지수함수의 형태를 나타내었으며 토양별 안정된 상태에서의 수분함량은 양토, 사양토, 양질사토 각각 17.6%, 6.2%, 4.2%로 예측되어 토성에 따라 잔여수분함량은 차이가 있음을 확인하였다. 토양수분함량과 토양수분퍼텐셜과의 관계를 나타내는 수분특성곡선은 시험 토양의 경우 모두 높은 결정계수를 갖는 지수함수로 근사가 가능하여 수분퍼텐셜을 이용하여 측정하는 재배시스템에서 대응하는 수분함량 예측에 유용한 관계식을 얻었다.

• 원예과학기술지
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• 제18권5호
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• pp.612-620
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• 2000

본 연구는 토양습윤제를 개발하기 위해 비이온계 계면활성제인 polyoxyethylene octylphenyl ether[$C_8H_{17}O(C_2H_4O)_{10}H$, POE]를 주 계면활성제로, polyoxyethylene+polypropyleneoxide tridecylether(1:1, w/w, CM-1), polyoxyethylene+polypropyleneoxide tridecylether+propyleneglycol monomethylether(1:1:2, w/w/w, CM-2) 및 glycerin+ditridecyl phthalate(1:1, w/w, CM-3)등 3종류의 부 계면활성제, 그리고 질석과 비석을 증량제로 조합하여 상토 내 농도변화, 초기습윤화에 미치는 영향 및 상토의 물리적 특성에 미치는 영향 등을 조사하였다. 비석이나 질석이 증량제로 이용되고 POE와 CM-1, 2 또는 3을 조합한 경우 초기용출량이 많았으며 6회 이후 급격히 감소하여 불안정한 용출곡선을 보였다. POE+CM-1, 2 또는 3이 상토의 초기습윤화에 미치는 영향에서 AquaGro가 혼합된 처리가 다른 모든 처리보다 초기 18시간 동안의 수분 보유량이 많았으나 처리간 차이가 뚜렷하지 않았으며, 84시간 이후에는 POE+CM-2 처리에서 가장 많은 수분을 보유하였고 무처리구를 제외한 모든 토양습윤제 혼합처리구간의 차이는 뚜렷하지 않았다. 증발에 의한 상토의 수분상실에서 비석이 증량제로 이용된 경우 POE+CM-3이 혼합된 상토의 증발속도가 가장 빨랐고 POE+CM-2, AquaGro, 무처리구, 그리고 POE+CM-1의 순으로 느려지는 경향이었다. 그러나 질석이 증량제로 이용된 경우 POE+CM-1의 증발속도가 다른 처리들 보다 월등히 빨라 수분상실량이 많았으며, POE+CM-3, AquaGro, 무처리구 그리고 POE+CM-2의 순으로 느려지는 경향이었다. 단위시간당 상토안으로 침투되는 수분량에서 비석이 증량제로 이용된 경우 POE+CM-1, POE+CM-3, AquaGro, POE+CM-2 및 무처리구의 순으로 단위시간당 침투되는 수분량이 적어지는 경향이었다. 질석이 증량제로 이용된 경우 POE+CM-3, AquaGro, POE+CM-1, POE+CM-2 및 무처리구의 순으로 단위시간당 침투되는 수분량이 적어지는 경향이었다.