• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.356-365
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• 2022

영농형 태양광 발전은 농경지에서 작물을 생산함과 동시에 식물이 요구하는 광포화점 이상의 광을 이용하여 전기를 생산하는 시스템이다. 새로운 농가 소득원의 개발을 위하여 포도원에 태양광 패널을 설치하고 수체의 생육과 과실 발육 특성을 평가하여 영농형 태양광의 활용성을 탐색하고 향후 재배기술을 개발하는 데 필요한 정보를 제공하고자 연구를 진행하였다. 152 × 68 × 3.5cm 크기의 구조물에 영농형 150Wp (36cell) 모듈을 포도나무 재식열에 따라 배치하고, 과원의 환경과 식물생육을 분석하였다. 무처리에는 겨울철 풍속이 0.4-0.6m·s^-1에 도달하였으나, 시설 설치구에서는 0.01-0.02m·s^-1에 머물렀다. 삽수 수피의 탄수화물함량은 시설 설치구에서 183-184m·g^-1으로 무처리구(181-198mg·g^-1)에 비해 큰 차이가 없으며 삽수의 발아율도 큰 차이가 없었다. 잎의 엽록소의 함량은 처리구에서 높게 나타났다. 수확후 과실의 특성으로는 과립중, 과방중, 당도, 과피색의 차이는 없었다. 다만 시설구에서 숙기가 5-7일정도 늦어졌으며, 변색기의 착색에는 약간 차이가 있었다. 영농형 태양광 패널을 설치한 과원에서 포도나무와 과실의 발육은 유의차가 없었고, 설치구에서 착색이 지연되었다. 이러한 결과는 향후 포도원에서 영농형 태양광 시설을 설치하여 포도를 생산하는 기술 개발에 필요한 정보로 활용될 수 있을 것이다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.218-226
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• 2022

최근 선진국들은 수소경제 및 탄소중립 사회로의 전환을 위해 수소에너지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이산화탄소(CO₂)를 배출이 없는 친환경적인 수소(H₂) 생산 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 암모니아(NH₃) 분해 수소 제조를 위해 루테늄 알루미나(Ru/Al₂O₃) 분말 촉매와 함께 알루미나 졸(alumina sol)의 무기바인더(inorganic binder)와 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose)의 유기바인더(organic binder)를 사용하여 딥 코팅(dip coating) 방법으로 루테늄 알루미나 메탈 모노리스 코팅 촉매를 제조하였다. 딥 코팅을 위한 촉매 슬러리의 최적 비율로 촉매와 무기바인더의 중량 비율을 1:1로 고정하여 유기바인더 0.1일 때 1회 딥 코팅 시 촉매 코팅양은 61.6 g L^-1이다. 이때 메탈모노리스 표면에 코팅된 촉매 층의 균일한 두께 (약 42 ㎛)와 결정상을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)과 X-ray 회절분석(X ray diffraction, XRD)을 통해 확인하였다. 또한, 암모니아 분해 수소 제조의 최적 공정조건을 찾고자 반응표면분석법(Response Surface Method, RSM)을 이용하여 반응온도와 공간속도의 독립변수에 따른 암모니아 전환율에 대한 수치 최적화 회귀식 모델을 계산하였다. 이러한 결과로부터 암모니아 분해 수소생산을 위한 상업적 규모의 공정운전 기본설계 자료로 활용이 가능하다.

• 한국습지학회지
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• 제24권3호
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• pp.204-212
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• 2022

국내의 경우 LID 기술은 2009년 이후에 적용하기 시작하여 환경부, 국토부, LH공사 등의 사업지구와 공공기관, 상업용지, 주택, 공원, 학교 등에서 빗물 관리를 위해 LID 시설을 설치하고 운영 중이다. 그러나 국내의 사례를 살펴보면 국외에 비해 적용사례나 운영 기간 등이 충분하지 못하여 적절한 설계기준과 운영 및 유지관리에 대한 방안 제시가 미흡한 실정이다. 특히, LID 기술을 활용하여 시공되는 LID 시설은 고유의 물순환 기능으로 발현하는 물질순환과 에너지 흐름으로 수문학적 및 환경적 효과가 발현되기에 LID 시설 내부의 지속적인 환경 유지가 필요하다. LID 시설은 물순환 목표량에 계획된 처리용량으로 설계가 되며 적절한 유지관리와 식생 및 토양의 상태를 주기적으로 파악하여 최초에 설치된 상태를 최대한 유지해야 그 효율을 얻을 수 있다. 즉, LID 시설은 물순환 구축을 통한 물의 저류와 침투능을 증대시키면서 수질오염저감, 홍수저감, 수자원확보, 온도저감 등의 효과를 기대하는 시설이기에 LID 시설에 조성되는 토양은 매우 중요한 설계 요소이다. 정확한 LID 시설의 기능 유지와 관리를 위해서는 토양오염, 제설제 영향, 식생 기준 등의 다양한 정량적 데이터를 통해 시설의 현재 상태와 교체 및 유지관리의 주기를 정확하게 알아야 한다. 본 연구에서는 2009년부터-2020년까지 국내에 설치된 LID 시설의 현황을 조사하고, 그 중 식생형 시설인 빗물화단, 식생수로, 식생체류지 등을 대상으로 하여 토양층에서 토양시료를 채취한 후 지난 10년 간 적용된 LID 시설의 지속성과 현재 상태를 통해 토양의 변화를 분석하고자 수행되었다. 토성, 유기물, 경도, 함수량, pH, 전기전도도, 염분 등의 분석을 통해서 시공후 5년~7년 이상된 일부 식생형 LID 시설에서 조경설계기준 하급치에 해당하는 결과를 나타냈다. 하급치 이하의 시설은 토양의 투수율 저하와 식생 생육에 문제가 될 수 있는 상태로 유지관리가 필요한 시점으로 인식할 수 있다. 이에 따른 토양치환과 교체를 통해 LID 시설을 관리해야 함을 알 수 있었다.

• 한국환경생태학회지
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• 제37권1호
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• pp.1-12
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• 2023

무등산국립공원의 과거(1966년)와 현재(2017년) 항공사진으로 암설사면 분포면적을 분석했고, 암설사면과 그 일대의 식생을 조사하여 암설사면의 면적 변화에 영향을 주는 식생의 특성을 알아보았다. 무등산에 외관상 보이는 암설사면의 면적은 과거보다 1/4수준까지 줄어들었다. 이곳의 암설사면은 51년 동안 식생 피복에 의해 연평균 2.3ha씩 감소했다. 특히, 저지대 완경사지에 소면적의 암설사면은 식생 피복이 활발하여 대부분이 사라졌다. 하지만 서향, 남서향, 남향 그리고 대면적의 암설사면이 남아 있었는데 이는 태양의 복사열이 암괴의 표면온도를 급속도로 상승시켜, 수분 건조에 따른 수목 생육이 불리해졌기 때문이다. 이런 입지특성 때문에 가장 넓은 덕산너덜 중간부의 소규모 식생은 인접한 산림지역과 다른 특성을 보였다. 덕산너덜에는 양지바른 곳이나 내건조성이 뛰어난 수종이 흔하게 출현했다. 하지만, 토양조건이 양호한 계곡부에 잘 자라는 호습성 수종 또한 세력이 우세했다. 이곳 일부에는 암괴 틈사이로 세립물질과 유기물 축적으로 토양층이 발달해 이런 수종이 정착해 자라는 것으로 보인다. 한편, 무등산 정상부에는 산림이 암설사면을 덮었는데 고지대에 전형적으로 자라는 신갈나무·철쭉이 우세했다. 이곳은 덕산너덜처럼 암괴 밀도가 높지 않고 토양이 드러나, 식생 발달에 유리했다고 본다. 또한 이곳에는 계곡부에 출현하는 물푸레나무와 당단풍나무의 세력이 강했다. 이는 일부 지역에 암괴들이 떨어져 아래에 쌓이면서 원지형을 오목한 형태의 함몰지형으로 만들어, 빗물 집수로 인해 토양수분이 높아졌기 때문이다. 결론적으로 암괴사면의 면적, 암괴밀도, 분포유형이 암설지형에서의 식생발달과 종조성에 지대한 영향을 미쳤다고 본다.

• 환경생물
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• 제40권2호
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• pp.125-137
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• 2022

우리나라 남해안 한려해상국립공원 해역에 서식하는 중형저서동물 군집의 계절적 변동을 파악하기 위해 2020년 2월, 5월, 8월, 11월에 11개 정점을 선정하여 해양환경 요인들과 중형저서동물 시료를 조사하였다. 조사 해역 수심은 8~44 m이며, 평균 약 20 m로 나타났다. 평균 저층 수온은 동계 11.33℃, 춘계 14.54℃, 하계 17.95℃, 추계 17.65℃로 나타났다. 저층 수온은 동계에 통영, 거제도 해역이 남해도 해역보다 높고, 하계에는 이와 반대 경향을 보였다. 저층 염분은 동계 33.76 psu, 춘계 33.78 psu, 하계 33.04 psu, 추계 32.45 psu이며, 거제, 통영 해역이 남해도 해역보다 높게 나타났다. 저층 용존산소의 농도는 동계 3.85mL L^-1, 춘계 2.73mL L^-1, 하계 3.80mL L^-1, 추계 6.77mL L^-1이며, 동계에 남해도 해역이 높고, 하계에 거제, 통영 해역에서 높게 나타났다. 퇴적물 입도는 동계 6.79, 춘계 6.23, 하계 6.23, 추계에 7.16으로 대부분 실트와 점토의 함량이 높은 퇴적상을 보였다. 퇴적물 내 총유기탄소(TOC)는 동계 0.96%, 춘계 1.07%, 하계 1.25%, 추계 1.12%로 나타났다. 춘계에 분석된 퇴적물 내 중금속 농도는 해양환경기준의 주의기준과 관리기준 이하 값들로 나타났다. 중형저서동물 서식밀도는 동계에 가장 낮은 값을 보이고, 춘계에 가장 높은 값을 보였다. 중형저서동물 중 가장 우점한 분류군은 선충류로 전체 서식밀도의 약 92%로 우점하여 전체 중형저서동물 서식밀도 변동성과 유사한 형태를 보였다. 중형저서동물 군집을 집괴 분석한 결과 4개의 유의한 그룹으로 구분되었으며, 가장 많은 정점이 포함된 그룹은 주로 춘계와 하계 시료가 주로 포함되어 있다. 조사 지역의 환경 요인과 상관성 분석을 한 결과 저서성 요각류 서식밀도는 수심과 유의한 양의 상관관계를 보이고 퇴적물 입도와는 음의 상관관계를 보였다. 우리나라 남해 한려해상국립공원 조간대 해역에 서식하는 중형저서동물 군집은 지역적·계절적인 차이가 일부 있으나, 계절적 변동에 의한 차이가 조금 더 나타나는 것을 집괴 분석에서 확인할 수 있다. 환경 요인과의 상관성 분석에서 전체 서식밀도나 우점분류군인 선충류 서식밀도는 계절변동과 밀접한 수온과의 유의한 상관성을 나타내지는 않았다. 우리나라 남해 조간대 해역의 환경은 계절에 따라 수온의 변화 폭이 크지 않기 때문에 중형저서동물의 군집구조 차이가 계절별로 뚜렷하게 나타나지 않는 것으로 추정된다. 본 연구 자료는 해양 저서생태계를 이해하고 향후 환경 변화로 인한 생태계 변동 시 기초자료로 활용될 수 있는 중요한 자료이다. 또한 본 연구 지역에서 지속적인 중형저서동물 모니터링 연구가 진행된다면 해양생태계 변화를 이해하는 데 큰 역할을 할 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.19-26
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• 2023

수소는 화석연료를 대체할 수 있는 COx-free 에너지원으로 사용량은 지속적으로 증가할 것이다. 수소는 단위 질량당 에너지 함량이 높으나, 낮은 저장 밀도와 장기 저장의 어려움으로 저장 및 운송에 한계가 존재한다. 반면, 암모니아는 단위 부피당 저장용량이 크고, 비교적 액화가 용이하여 대용량 수소를 저장 및 운송할 수 있는 수소 운반체로 주목받고 있다. 암모니아 분해를 통한 수소 생산 반응은 흡열반응으로 공정의 효율성 및 경제성을 위해 저온 활성이 우수한 촉매 개발이 요구된다. 본 연구에서는 활성금속 Ni의 고분산 담지를 위해 넓은 비표면적의 제올라이트를 지지체로 사용하였으며, 제올라이트 종류(5A, NaY, ZSM5)에 따른 특성(기공구조, 양이온, Si/Al-비)이 촉매 활성 및 반응 특성에 미치는 영향을 확인하였다. 5A 제올라이트는 표면, 기공, 구조체 내에 Ni 을 고분산 담지를 가능하게 하였으며, 낮은 Si/Al-비로 인한 풍부한 산점은 암모니아 흡착을 증가시켰다. 또한, 지지체에 포함된 Na과 Ca 양이온으로 인한 중간-염기점은 질소 탈착속도를 향상시켰다. 따라서, 15wt%Ni/5A 촉매는 강한 금속-지지체 상호작용과 중간-염기점을 통한 질소 탈착 속도 향상으로 가장 우수한 암모니아 전환율과 높은 수소 생성율 23.5 mmol/g_cat·min (30,000 mL/g_cat·h, 600 ℃)을 보였다.

• 한국작물학회지
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• 제68권3호
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• pp.106-113
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• 2023

북한 서북부 지역 적용을 위하여 인접한 중국 단동 지역시험포장에서 2021-2022 2년간 5월 6일과 5월 16일에 이앙하여 벼 품종의 출수기를 조사하고, 단동 지역의 벼 재배기간에 적응하는 출수생태 특성을 검정한 결과는 다음과 같다. 1. 벼 재배기간에 단동 지역의 평균기온은 북한의 신의주보다 약간 낮게, 수풍보다는 약간 높게 경과하였으며, 이들 세 지역의 일장 변화는 거의 동일하였다. 2. 시험 연도와 이앙시기에서 공통적으로 단동 지역의 안전출수한계기와 현지 품종 중 가장 늦은 출수기까지 출수한 국내 품종은 조생종 8개(진부올, 백일미, 조운, 진옥, 조평, 진부, 산호미, 오대)였으며, 북한 품종은 5개(올벼2, 선봉9, 온포1, 길주1, 평도15)였다. 3. 국내 13품종과 북한 7품종의 기본영양생장성은 12~43일, 감광성은 3~56일, 감온성은 15~33일 범위였는데, 국내 중생 및 중만생 3품종(선품, 신보, 소비)과 북한 평양 21은 감광성이 33~56일로 컸고, 다른 3품종(아세미, 진미, 평도5)은 기본영양생장성이 40~43일로 큰 특징을 보였다. 4. 단동 시험포장에서 나타난 벼 품종의 출수기는 감광성과 고도로 유의한 정의 상관을 나타내었으며, 감광성이 컸던 중생과 중만생 3품종을 제외하면 기본영양생장성과 유의한 정의 상관관계가 인정되었다. 5. 단동 지역의 벼 재배기간에 적응하는 품종은 기본영양생장성 35일 이하와 감광성 25일 이하를 모두 충족하는 출수생태 특성을 보였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권6_2호
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• pp.1605-1613
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• 2023

해양 내의 다양한 물리적 변화는 수온과 염분의 지속적인 변동에 의해 결정된다. 수온과 더불어 넓은 영역의 염분 변화를 파악하기 위해서는 인공위성 자료에 의존할 수밖에 없다. 그럼에도 불구하고 염분을 관측하는 위성인 Soil Moisture Active Passive (SMAP)는 낮은 시·공간 해상도로 인해 연안 근처에서 빠르게 변화하는 해양환경을 관측하기에는 어렵다는 한계가 존재한다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 천리안 해양 관측 위성의 정지궤도 해색 센서인 Geostationary Ocean Color Imager-II (GOCI-II) 원격반사도 자료를 입력자료로 하여 고해상도 표층 염분을 산출하는 Multi-layer Perceptron Neural Network (MPNN) 기반의 알고리즘을 개발하였다. SMAP과 비교한 결과 coefficient of determination (R²)는 0.94, root mean square error (RMSE)는 0.58 psu 그리고 relative root mean square error (RRMSE)는 1.87%였으며, 공간적인 분포 또한 매우 유사한 결과를 나타냈다. R²의 공간 분포는 0.8 이상을 보여주었으며 RMSE는 전반적으로 1 psu 이하의 낮은 값을 보여주었다. 이어도 과학기지에서의 실측 염분값과도 비교하였지만 상대적으로 조금 낮은 결과를 보여주었다. 이에 대한 원인을 분석하였으며, 산출된 GOCI-II 기반 고해상도 염분 자료를 활용하여 2022년 11호 태풍 힌남노에 의한 하루 동안의 동중국해 표층 염분 변화를 표준편차로 계산하였다. 그 결과 SMAP에서 관측할 수 없는 시공간의 염분 변화를 고해상도의 GOCI-II 기반 염분 산출물을 통해 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 시간 단위로 변화하는 해양환경 모니터링에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_3호
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• pp.979-995
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• 2023

산불은 예측이 어려운 재해이기 때문에 실시간 모니터링을 통해 빠르게 대응하는 것이 중요하며, 정지 궤도 위성 영상은 광역을 짧은 시간 간격으로 모니터링할 수 있어 산불 탐지 분야에 활발히 이용되고 있다. 기존의 위성 영상 기반 산불 탐지 알고리즘은 밝기 온도의 통계량 분석을 통한 임계값 기반으로 이상치를 탐지하는 방향으로 진행되어 왔다. 그러나 강도가 약한 산불을 탐지하기 어렵거나, 적절한 임계값 설정의 어려움으로 일반화 성능이 저하되는 한계점이 있어 최근에는 기계학습을 이용한 산불 탐지 알고리즘들이 제시되고 있다. 현재까지는 random forest, VanillaConvolutional neural network (CNN), U-net 구조 등의 비교적 간단한 기법이 적용되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 정지궤도 위성인 Advanced Himawari Imager를 이용하여 동아시아와 호주를 대상으로 State of the Art (SOTA)딥러닝 기법을 적용한 산불 탐지 알고리즘을 개발하고자 하였다. SOTA 모델은 EfficientNet과 lion optimizer를 적용하여 개발하고, Vanilla CNN 구조를 사용한 모델과 산불 탐지 결과를 비교하였다. EfficientNet은 동아시아와 호주에서 0.88 및 0.83의 F1-score를 기록함으로써 CNN (동아시아: 0.83, 호주: 0.78)에 비해 뛰어난 성능을 입증하였다. EfficientNet에 불균형 문제 해결을 위한 weighted loss, equal sampling, image augmentation 기법 적용 시, 동아시아와 호주에서 각각 0.92와 0.84의 F1-score를 기록함으로써 적용 전(동아시아: 0.88, 호주: 0.83)에 비하여 성능이 향상되었음을 확인하였다. 본 연구를 통하여 제시된 SOTA 딥러닝 기법의 산불 탐지에의 적용 가능성과 딥러닝 모델의 성능 향상을 위해 고려해야 할 방향은 향후 산불탐지 분야에 대한 딥러닝 적용에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제35권1호
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• pp.1-7
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• 2024

NO, CO 및 CH₄의 동시 산화를 위한 4 종의 Mn-M/Al₂O₃ (M = Cu, Fe, Co, Ce) 촉매를 제조하여 산화 활성을 비교하고, 동시 산화활성이 가장 높은 Mn-Cu/Al₂O₃ 촉매에 대해 XRD, Raman, XPS, O₂-TPD 분석을 수행하였다. XRD 분석 결과, Mn-Cu/Al₂O₃ 촉매에서는 담지된 Mn과 Cu는 복합산화물로 존재하였다. Raman 및 XPS 분석을 통해 Mn-Cu/Al₂O₃ 촉매는 Mn-O-Cu 결합의 형성 과정에서 Mn 이온과 Cu 이온 간의 전자 수수가 일어남을 알 수 있었다. XPS O 1s 및 O₂-TPD 분석을 통해 Mn-Cu/Al₂O₃ 촉매는 Mn/Al₂O₃ 촉매에 비해 이동성이 우수한 흡착산소 종이 증가했음을 알 수 있었다. Mn-Cu/Al₂O₃ 촉매의 높은 동시 산화 활성은 이러한 결과에 기인한다고 판단된다. Mn-Cu/Al₂O₃ 촉매 상에서 NO는 CO와 CH₄ 산화를 촉진하지만, NO 산화는 억제되었다. 이는 NO로부터 산화된 NO₂가 CO 및 CH₄의 산화제로 사용되었기 때문이라고 추측된다. CO와 CH₄의 산화 반응은 경쟁하지만 촉매 활성 온도가 다르기 때문에 그 효과가 두드러지지 않았다.