• 한국농림기상학회지
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• 제23권1호
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• pp.68-81
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• 2021

농업 생태계는 주요 온실가스의 배출원 중 하나로, 농경지에서의 온실가스 배출량을 최소화하면서 최적의 수량을 얻기 위한 기후변화 적응옵션을 도출하기 위해서는, 상세한 공간적 규모에서 여러 모형들을 연계하여 구동하는 것이 유리하다. 본 연구에서는 DSSAT 모형과 DNDC 모형을 연계하여 상세한 공간 규모에서 기후변화 영향평가를 수행할 수 있도록 지원하기 위한 도구를 개발하고자 하였다. 객체 지향 언어인 R과 C++을 사용하여 DNDC 모형의 격자형 입력자료를 생성하기 위한 DRIFT (DNDC Regional Input File Tool)을 구현하였다. 기후변화 조건에서 격자별 작물 생육모의를 위해 생성된 DSSAT 모형의 입력자료 및 출력자료를 사용하여 DNDC 모형의 입력자료를 생성하였다. 생성된 입력자료를 사용하여 미래 기후변화 조건에서의 온실가스 배출량을 모의하였다. 입력자료를 생성하는 시간은 격자 지점의 수에 비례하여 증가하였다. 그 중, DSSAT 모형의 담수 깊이 자료를 DNDC 모형의 담수 기간으로 변환하는 과정에서 시간이 비교적 오래 걸렸으나, 그 외의 입력자료를 생성하는 데에는 짧은 시간만이 소요되었다. 본 연구에서는 비교적 적은 지점을 대상으로 하였으나, 대량의 자료를 처리하고자 할 경우 일부 계산과정을 병렬화함으로써 구동시간을 줄일 필요가 있을 것이다. 이후 다른 모형들에 대한 확장을 통해 모형 간 연계를 위한 입력자료 생성에 소요되는 시간을 줄일 수 있을 것이다.

• 환경생물
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• 제35권1호
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• pp.37-46
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• 2017

Climate change is the biggest concern of the $21^{st}$ century. Greenhouse gas (GHG) emissions from various sectors are attracting attention as a cause of climate change. The DeNitrification-DeComposition (DNDC) model simulates GHG emissions from cropland. To study future GHG emissions using this simulation model, various factors that could change in future need to be considered. Because most problems are from the agricultural sector, DNDC would be unable to solve the factor-changing problem itself. Hence, it is necessary to link DNDC with separate models that simulate each element. Climate change is predicted to cause a variety of environmental disasters in the future, having a significant impact on the agricultural environment. In the process of human adaptation to environmental change, the distribution and management methods of farmland will also change greatly. In this study, we introduce some drawbacks of DNDC in considering future changes, and present other existing models that can rectify the same. We further propose some combinations with models and development sub-models.

• 환경생물
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• 제35권1호
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• pp.13-20
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• 2017

본 연구는 대한민국 전역을 대상으로 국외에서 개발된 토양 온실가스 배출 모형인 DNDC 모형을 적용하여 논 토양에서 배출되는 $CO_2$를 추정하였다. 모형의 국내 적용성 평가를 위해서 2015년부터 2016년 경기도 지역 논 토양을 대상으로 폐쇄형 챔버를 이용해 $CO_2$ 배출량을 실측하고, 모형으로부터 산출된 추정값과 비교했다. DNDC 모형 검증결과 추정값과 관측값의 RMSE, ME, $r^2$이 각각 22.2, 0.28, 0.53으로 통계적으로 신뢰할 수 있었다. 전국 $CO_2$ 배출량 예측 결과, 연간 총 배출량은 $5,314kt\;CO_2-eq$이며 이는 전국 $CH_4$ 총 배출량의 77% 수준이었다. 행정구역별로는 전라도가 가장 많은 배출량을 보였으며, 논의 면적이 많을수록 총 배출량이 높았다. 국토의 단위면적당 $CO_2$ 배출량은 $2.2{\sim}10.0t\;CO_2-eq\;ha^{-1}year^{-1}$ 범위에 있었으며, 평균값은 $4.3t\;CO_2-eq\;ha^{-1}year^{-1}$ 이었다. 지역적으로는 한반도 중부지역 보다 남부지역에서 단위면적당 배출량이 더 높게 나타났다. 본 연구를 통해서, DNDC 모형은 국내 논 토양에서 배출되는 $CO_2$ 발생량을 유의하게 모의한 것으로 나타났다. 보다 더 정교한 온실가스 예측을 위해서는 기후특성, 토양특성, 작물경작특성 및 작물생육 특성을 고려하여 예측하는 것이 중요하며, DNDC 모형의 신뢰도를 높이려면 국내 농업생태계의 환경 및 생물인자를 모의할 수 있는 세부모형을 개발하는 것이 필요하다.

• 환경영향평가
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• 제24권1호
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• pp.1-15
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• 2015

농업생태계에 대한 기후변화의 영향을 경감시키기 위해 토양탄소격리를 증대시키기 위한 영농관리기법 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 토양유기탄소에 대한 비종(화학비료와 퇴비), 작부체계, 작물잔사관리의 영향을 조사하였다. 화학비료와 퇴비 시험포를 조성하여 자연 강우 조건에서 옥수수-보리를 2년동안 재배하고 토양내 SOC의 분석을 위해 토양샘플링을 실시하였다. 영농관리에 따른 SOC의 장기변화 패턴을 추정하기 위해 DNDC모형을 1981년부터 2010년까지 기상자료와 실험자료 기반 매개변수로 모의하였다. DNDC 모의에 의하면 화학비료 처리구에서는 작물잔사 환원이 없으면 SOC가 감소하는 것으로 나타났다. 반면 퇴비 처리구에서는 같은 조건에서 SOC가 증가하였고, SOC의 증가는 퇴비의 시비율에 비례하였다. 또한 SOC는 투입된 퇴비량의 증가로 인해 옥수수 단작보다 옥수수-보리 작부체계에서 더 증가하였다. 비종에 관계없이 작물잔사의 토양환원은 SOC 증가를 가져왔지만, 퇴비시용의 경우 잔사환원 효과는 작은 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.462-462
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• 2011

1994년에 발효된 기후변화협약에서 우리나라는 선발 개도국으로 분류되어 온실가스 의무감축 대상국에서 제외되었으나 제2차 공약기간 (2013~2017년)부터는 온실가스 감축 의무이행이 불가피할 것으로 예상되어 그 대응책 마련이 시급한 실정이다. 현재 국내에서는 국제기준에 부합하는 온실가스 배출량 통계자료 구축을 위한 기초연구가 다양하게 수행되고 있으나 온실가스 감축을 위한 시나리오 설정이나 모의실험 연구는 계획 중이거나 시작 단계에 있다. 이 중 농경지에서의 온실가스 배출은 환경조건에 따라 온실가스를 배출하거나 흡수할 수 있는 양면성을 갖기 때문에 미래의 온실가스 배출을 예측하고 국내 실정에 맞는 저감방안을 수립하기 위해서는 다양한 조건을 적용하여 온실가스 배출량을 모의할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 작물생육과 토양환경의 상호작용을 고려하여 농업생태계 내에서의 온실가스 배출을 모의하는 DNDC (Denitrification-Decomposition)를 이용하여 다양한 물관리 방식을 적용하여 벼 재배시 논에서의 온실가스 배출량을 산정하고 그 결과를 비교하고자 하였다. 물관리 방식에 따른 온실가스 배출 모의를 위해 관개시기를 조정하여 상시담수와 간단관개시의 시나리오를 적용하고, 담수심의 깊이에 따라 심수관개시와 최소 담수심 시나리오를 적용하여 온실가스 배출량을 산정하였다. 이는 향후 농경지를 대상으로 관개 방식 개선을 통해 온실가스 배출량을 감축하고 지속가능한 토지이용방안을 모색하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국기후변화학회지
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• 제5권4호
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• pp.359-366
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• 2014

This research was conducted to estimate methane emission from paddy field of 16 local government levels using the DNDC(DeNitrification-DeComposition) model from 1990 to 2010. Four treatments used in DNDC model for methane emission calculations were (1) midseason drainage with rice straw, (2) midseason drainage without rice straw, (3) continuous flooding with rice straw, and (4) continuous flooding without rice straw. Methane emissions at continuous flooding with rice straw were the highest ($471kg\;C\;ha^{-1}$) while were the lowest ($187kg\;C\;ha^{-1}$) at midseason drainage without rice straw. The average methane emission for 21 years was the highest ($1,406Gg\;CO_{2-eq}$.) in Jeonnam province because of its large cultivation area. Jeju province had the highest the average methane emission per unit area due to the organic content in soil.

• 한국농공학회논문집
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• 제56권2호
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• pp.47-57
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• 2014

This study was conducted to predict greenhouse gas (GHG) emission from paddy by future climate change scenario in Korea. Chuncheon city in Kangwon province were selected as study area. A1B Special Report on Emission Scenario (SRES) of the IPCC (Intergovernmental panel on climate change) was used to assess the future potential climate change. The rainfall and temperature was projected to increase by 8.4 % and 1.9 % (2040s), 35.9 % and 27.0 % (2060s), 19.2 % and 30.8 % (2090s), respectively, compare to the 2010s value. Under the climate change, Denitrification-Decomposition (DNDC) predicted an increase in $N_2O$, $CO_2$ and $CH_4$ emissions from paddy. The simulations resulted in annual net emissions of 0.4~2.4, 500.5~734.5 and 29.4~160.4 kg/ha/year of $N_2O-N$, $CH_4-C$ and $CO_2-C$, respectively, with a cumulated global warming potential (GWP) of $14.5{\sim}21.7t{\cdot}CO_2/ha/year$ were affected by rainfall, temperature, manure amendment and fertilizer amount. The simulation results suggested that implementation of manure amendment or reduction of water consumption instead of increased fertilizer application rates would more efficiently mitigate GHG emissions.

• 한국산림과학회지
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• 제107권2호
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• pp.140-150
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• 2018

산림에서 온실가스 동태를 모의하기 위해서는 탄소 및 질소 순환을 종합적으로 모의하는 모델을 활용할 필요가 있다. 국내에는 한국형 산림 탄소 모델인 FBDC 모델이 개발되어 탄소 저장량 및 변화량을 추정하고 타당성 검토도 진행된 바 있으나, 질소 순환을 모의하는 모델의 개발 사례는 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 문헌조사를 바탕으로 우리나라의 실정에 적합한 산림 탄소 및 질소 결합 모델의 개발방안을 제시하고자 한다. 이를 위하여 VISIT, Biome-BGC, Forest-DNDC, O-CN 등 모델의 일반적 특징, 구조, 생태적 과정, 입력 자료, 출력 자료, 탄소 및 질소 순환의 결합 방법을 분석하였으며, FBDC 모델의 구조와 특징도 분석하였다. 이러한 모델을 분석한 결과 기존의 탄소 순환 모델에 질소 순환 구조를 결합하여 개발된 VISIT 모델을 참고하여, FBDC 모델과 질소 순환 구조를 결합하는 방식으로 새로운 모델을 설계할 수 있을 것으로 보인다. 그리고 새로 개발될 모델이 토양 $N_2O$ 배출을 모의하기 위해서는 질소 순환 구조에 VISIT과 Forest-DNDC 모델에서 공통적으로 모의하는 생태적 과정들이 포함될 필요가 있다. 또한 모든 국외 모델들은 임목의 탄소와 질소 흡수, 고사유기물의 분해 과정을 중심으로 탄소 및 질소 순환을 유기적으로 연결하고 있으며, 이러한 연결 구조를 FBDC 모델과 질소 순환 구조의 결합에 활용할 수 있을 것으로 보인다. 한편 모델 개발에 필요한 기상, 토성, 수종 분포 등의 입력 자료는 국내에서 확보할 수 있으나, 토양에서 배출되는 $N_2O$에 대한 검증 자료와 질소 순환과 관련된 일부 파라미터 자료는 현지조사를 통하여 확보해야 할 것으로 사료된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제5권3호
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• pp.189-198
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• 2018

기후 변화는 21세기에 인류가 맞이한 가장 중요한 문제 중에 하나이다. 탄소 배출은 이러한 기후 변화의 가장 핵심 원인으로 지목 된다. 토양은 관리 방법에 따라서 탄소의 저장원이 되기도 하지만 큰 배출원이 될 수도 있다. 기온의 변화는 농경지 토양에서 배출되는 온실가스의 양을 크게 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라 작물의 생산량을 위한 농법 변화에도 영향을 미치기 때문에 기후 변화에 따른 온실가스 배출 변화는 두 가지 요인의 상호작용을 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 남한의 논에서의 온실가스 배출은 2011년부터 2100년까지 RCP 8.5 시나리오의 기상 변화에 따라서 모의하였다. 농법의 변화로는 다양한 논의 담수 기법이 적용되었다. 기존의 담수 기법으로는 기후변화가 진행됨에 따라서 온실가스 배출이 급격하게 상승하는 것을 확인할 수 있었고, 간단관수가 이러한 온실가스 배출을 크게 감소시킴을 확인하였다. 미래의 농법이 작물의 생산량을 최대화시키는 방향으로 변화한다고 가정하였을 때 기후 변화에 따라서 많은 농지가 관행 농법 보다 간단관수가 시행되었을 때 수확량이 상승하게 되었고, 이러한 기후변화의 적응을 고려하였을 때는 기후 변화에 따라서 온실가스 배출이 감소함을 확인하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제2권2호
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• pp.185-190
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• 2015

농경지 토양에서 배출되는 온실가스는 기후변화와 지구온난화에 영향을 미치는 중요한 요인 중 하나이다. 본 연구에서는 해외에서 개발되어 이용되고 있는 DNDC, DAYCENT, EXPER-N, COUP 모델의 기본적인 구조와 입력, 출력 인자를 분석함으로써 국내 적용 가능성을 평가하였으며, 현재 국내의 여건에서 각 모델의 구동에 요구되는 필수 입력 인자의 형태와 확보 가능성에 대해 조사하였다. 모델 구동의 필수 인자는 기상청, 한국토양정보시스템, 농촌진흥청 등의 국내 관계 기관의 자료를 통해 확보할 수 있다. 하지만 실제 국내 적용을 위해서는 국내 지형과 기후 조건을 반영하고 모델의 보정과 검증을 통해 모델을 교정할 필요가 있다. 또한, 다양한 조건의 농경지를 대상으로 한 장기적인 현장 온실가스 발생 모니터링 자료 구축이 필요하다.