• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 1998년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.407-413
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• 1998

Considerable progress has been made in the application of time-domain reflectrometry(TDR) to measurement of soil water content. The TDR provides a means of monitoring the water content of soil over a wide range of values, in the field and in the laboratory The TDR measures the volumetric moisture content of the soil via a bureid sensor(probe). Probes can be buried and monitored remotely and an immediate result can be obtained. In addition to, the results are very reliable.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제23권4호
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• pp.42-47
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• 2018

E. coli TG1 pBS TOM Green was cultured to produce toluene-o-monooxygenase (TOM). A biosensor system was successfully constructed using purified TOM to effectively detect trichloroethene (TCE) and tetrachloroethene (PCE), which represent some of the major contaminants in groundwater and soil. In order to utilize TOM as a sensor, NADH, a biological oxidizer, was replaced with hydrogen peroxide which is a chemical oxidizing agent. A three-layered sandwich-type sensing tip was fabricated on the outside of the hydrophilic polyvinylidene fluoride membrane. TCE and PCE were applied to the sensor and the hydrogen ions were measured by a fiber optic fluorometer using fluoresceinamine. Calibration curves were obtained for TCE and PCE in the concentration range of 0.2-100 mg/l, and the detection limit of the system was $10{\mu}g/l$ for TCE and PCE.

• 지구물리
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• 제8권3호
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• pp.123-130
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• 2005

It is necessary, in the light of the importance of long-term slope stability problem, to develop a simple method or tool which can figure out the possible failure zone resulted from weathering effect and other factors. The FBG sensor system is used to estimate the correlations between the temperature and the slope in Kimhae, and to find a failure zone in slopes effectively. This research is to seek for the correlation between the soil temperature distribution and the strain distribution in a active zone by analyzing the data from the in-situ measurement so that the possible failure zone should be well defined based on the correlation. For instance, the zone of high temperature fluctuation can be regarded as one of the possible sliding zone due to the weathering effect while the constant temperature depth of the ground, if exists would not be relatively affected by the weathering process.

• 생물환경조절학회지
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• 제20권2호
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• pp.93-100
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• 2011

본 연구에서는 국내의 시설 내 작물재배에 적합한 자동관수 기술을 개발하기 위한 첫 단계로 전기저항의 변화원리를 이용하는 워터마크 센서를 장착한 소형 컨트롤러를 작물재배에 활용하여 자동관수기술의 효용성을 구명하고자 하였다. 이를 위해 비닐하우스 내에 다른 토성을 갖는 토양을 격리베드에 인공적으로 조성한 후 토마토를 정식하여 수분퍼텐셜을 -20kPa 수준으로 자동으로 조절하면서 재배하였다. 점적관수에 따른 토양 내 깊이별 수분변화는 Sentek 축전형 수분센서를 이용하여 측정하였다. 워터마크센서를 이용한 수분퍼텐셜 제어성능은 (-)20kPa 수준부근에서 유지되지 않고 반복적으로 0~(-)20kPa 대역에서 높은 변화 값을 나타내어 안정적이지 못한 것으로 나타났다. 특히, 물 공급은 관수시마다 약 50~60분 비교적 긴 시간동안 진행되어 수분공급이 과잉되는 문제가 나타났으며 건조시에도 수분퍼텐셜의 변화가 계단응답 반응의 형태로 변하는 불량한 측정해상도를 나타내었다. 이러한 문제는 워터마크센서의 토양과 전극 접촉형태가 다공컵식 수분장력계에 비해 수분값에 연속적으로 반응할 수 없는 구조이기 때문인 것으로 판단하였다. 자동관수에 따른 토양종류별 수분변화는 그 기울기가 토성별로 서로 달랐으며 양질사토의 경우 수분함량의 변화정도가 가장 높았다. 수분함량의 변화속도는 낮과 밤의 경우 시간에 따른 변화율이 달라서 변곡선의 형태를 나타내었다. 이러한 이유는 낮과 밤의 일교차와 태양광 유무에 의하여 수분증발량 차이가 발생하였기 때문인 것으로 판단하였다. 직물에서 20cm 떨어진 지점의 깊이별 수분함량은 작물에 인접한 위치와 비교하였을 때 세가지 토양 모두 관수에 의한 변화정도는 미미하여 직물에 인접한 곳만 수분공급이 효율적으로 이루어지는 것을 확인하였다. 추후 연구에서 양질사토 베드에서 관찰된 토마토 생육 불량 문제 개선과 관수멈춤 시간을 적용하여 물공급의 과잉 문제를 해결하는 보완실험이 요구되었다.

• 한국습지학회지
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• 제18권2호
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• pp.132-147
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• 2016

동아시아 지역의 위성 토양수분 데이터 활용을 위해 Soil Moisture Ocean Salinity (SMOS) 위성에 탑재된 Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis (MIRAS) 센서와 Global Change Observation Mission-Water (GCOM-W1) 위성에 탑재된 Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2) 센서 기반 토양수분 데이터를 자료동화 데이터인 Global Land Data Assimilation System (GLDAS)를 기준 값으로 Cumulative Distribution Function (CDF) 기법과 회귀식을 활용하여 보정하는 연구를 수행하였다. 동아시아 지역에서 발생하는 전파간섭의 영향을 고려하여 토양수분 산출에 적합하다고 판단되는 Radio Frequency Interference (RFI), Data Quality indeX (DQX) 한계값과, 합성일수를 제시하였다. 보완된 위성 토양수분 데이터를 지점 토양수분 데이터와 비교한 결과 상관계수가 평균 27%, 11% 증가하였고, Root Mean Square Deviation (RMSD, 평균제곱근 편차)는 평균 61%, 57% 감소하였다. 추가적으로, 보정된 위성데이터를 GLDAS 토양수분 데이터와 비교했을 때, 보정된 MIRAS 및 AMSR2 데이터는 한반도의 80% 및 90%의 지역에서 상관계수가 증가하였으며, 한반도 전역에서 RMSD가 감소하였다. 본 연구를 통해 향후 MIRAS 및 AMSR2 위성 데이터를 융합하여 각 위성의 토양수분 데이터를 보완 할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제1권2호
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• pp.183-195
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• 2014

Scour is one of the leading causes of overwater bridge failures worldwide. While monitoring systems have already been implemented or are still being developed, they suffer from limitations such as high costs, inaccuracies, and low reliability, among others. Also, most sensors only measure scour depth at one location and near the pier. Thus, the objective is to design a simple, low cost, scour hole topography monitoring system that could better characterize the entire depth, shape, and size of bridge scour holes. The design is based on burying a robust, waterproofed, piezoelectric sensor strip in the streambed. When scour erodes sediments to expose the sensor, flowing water excites it to cause the generation of time-varying voltage signals. An algorithm then takes the time-domain data and maps it to the frequency-domain for identifying the sensor's resonant frequency, which is used for calculating the exposed sensor length or scour depth. Here, three different sets of tests were conducted to validate this new technique. First, a single sensor was tested in ambient air, and its exposed length was varied. Upon verifying the sensing concept, a waterproofed prototype was buried in soil and tested in a tank filled with water. Sensor performance was characterized as soil was manually eroded away, which simulated various scour depths. The results confirmed that sensor resonant frequencies decreased with increasing scour depths. Finally, a network of 11 sensors was configured to form a distributed monitoring system in the lab. Their exposed lengths were adjusted to simulate scour hole formation and evolution. Results showed promise that the proposed sensing system could be scaled up and used for bridge scour topography monitoring.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권9호
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• pp.19-32
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• 2018

본 연구에서는 무선센서네트워크기술(Wireless Sensor Network, WSN)의 산사태 모니터링 적용성을 연구하였다. WSN시스템은 IEEE 802.14e 표준규격을 사용하는 데이터의 수집과 전달을 위한 센서노드와 데이터를 수집 처리하고 최종 서버로 전송하는 게이트웨이로 구성하였다. 센서네트워크의 토폴로지는 유연성과 신뢰성이 높은 메쉬형을 채택하였으며, 서울시의 총 3개소에 테스트베드를 구축하였다. 산사태를 모니터링 하기 위하여 각 센서노드에는 함수비계, 모관흡수력계, 경사계, 강우량계를 설치하였다. 센서노드의 배치를 위해 산사태 위험도 해석, 임목밀도 및 지형분석을 통한 통신범위 분석을 수행하였다. 측정된 계측 데이터를 분석한 결과 네트워크의 연결은 양호하게 나타났으며, 강우에 의한 지반의 반응이 실내에서 측정한 함수비-모관흡수력과 유사한 결과를 나타났다. 따라서, 테스트베드 사례를 통해 산사태 모니터링에 적용이 가능함을 확인하였다.

• 한국농림기상학회지
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• 제24권1호
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• pp.13-34
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• 2022

기상청은 농작물의 생육 및 관개를 비롯한 여러 농경활동에 미치는 토양수분의 중요성을 인식하고, 전국 11개 농업기상 관측지점에서 관측을 수행하고 있다. 그러나 이 자료가 폭넓게 활용되지 못하고 있어 우선적으로 관측자료의 신뢰도를 확보할 필요가 있다. 이 연구에서는 현업 토양수분 자료의 정확도를 검증하고, 품질 향상을 위해 적용할 보정식을 개발하는데 목표를 두었다. 먼저 관측 노장의 토양을 채취하여 토양수분함량에 영향을 미치는 용적밀도, 용적수분함량, 토성 및 보수력 등의 물리적 성질을 분석하였다. 토성은 대부분의 관측지점에서 모래가 주성분인 사양토 또는 양질사토로 분류되었으며, 1.5 g/cm³ 내외의 용적밀도를 나타냈다. 미사와 점토 함량이 상대적으로 높았던 능주와 익산 지점은 용적밀도와 보수력도 다른 곳보다 더 높게 나타난 것으로 볼 때, 토성과 용적밀도, 보수력 사이에 밀접한 연관성이 있는 것으로 판단된다. 자체 설계·제작한 '레퍼런스 토양수분 관측시스템'에 이러한 관측지 토양의 특성을 반영하여 레퍼런스 센서로 사용할 EnviroSCAN 모델의 실험실 보정이 이루어졌다. 보정 작업은 load cell에서 측정한 무게 변화로부터 계산된 토양수분함량과 보정할 센서의 측정값을 비교하는 방식으로 진행되었으며, 제조사의 default 보정식에 대해 추가 보정의 필요성은 없는 것으로 결정되었다. 보정이 완료된 레퍼런스 센서와 현업 센서의 비교 관측 실험이 11개 각 지점에서 3회 이상 실시되었다. 전반적으로 레퍼런스 센서와 현업 센서의 측정값이 변화하는 패턴은 유사하게 나타났지만, 현업 센서가 레퍼런스 센서에 비해 상대적으로 토양수분을 과소평가하는 지점이 많았다. 두 센서 간의 편차는 장기간 건조 상태가 지속될 경우 일정한 추세를 유지하지만, 강수가 빈번한 시기에는 그 양상이 복잡해지는 특징이 있다. 비교 관측 실험의 결과를 바탕으로 각 기간별로 두 센서에 의해 관측된 자료의 범위와 평균을 이용하여 지점 및 깊이별 선형보정식을 개발하였다. 이 보정식을 수원 지점에 시범적으로 적용하여 뚜렷한 개선효과를 확인하였다. 또한 연속데이터에 보정식을 적용할 수 있도록 보정식이 산출되지 않은 기간의 구체적인 보정값 산정 방법도 제시하였다. 이 연구의 결과를 종합해 보면, 모든 관측지점에 대해 1년에 2회 정도의 주기적인 보정 작업이 토양수분 관측자료의 품질 향상을 위해 필수적인 것으로 판단된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제39권1호
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• pp.39-46
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• 2014

Purpose: Monitoring and control of environmental condition is highly important for optimum control of the conditions, especially in greenhouses and plant factories, and the condition is not uniform within the facility. Objectives of the study were to investigate variability in soil water content and to provide information useful for better irrigation control. Methods: Experiments were conducted in a strawberry-growing greenhouse (greenhouse 1) and a cherry tomato-growing greenhouse (greenhouse 2) in winter. Soil water content, electrical conductivity (EC), and temperature were measured over the entire area, at different distances from an irrigation pump, and on ridge and furrow areas. Results: When measured over the entire greenhouse area, soil water content decreased and temperature and electrical conductivity increased over time from morning to afternoon after irrigation. Water content decreased by distance from the irrigation pump up to 70 m and increased after that, and temperature showed an inverse pattern. Soil water contents on the ridge were lower than those on the furrow, and the differences were 10.2~18.4%, indicating considerable variability. The lowest EC were observed on the furrow and highest values were observed on the ridge. Soil water contents were less and temperature levels were greater at the window side than in the center locations. Conclusions: Selection of number and location of soil water content sensor would be the first step for better water content monitoring and irrigation control. Results of the study would provide basic data useful for optimum sensor location and control for underground greenhouse environment.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제27권2호
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• pp.133-142
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• 2002

This is a fundamental study to develop a sensor to detect weeds in paddy field using machine vision adopted spectralphotometric technique in order to use the sensor to spread herbicide selectively. A set of spectral reflectance data was collected from dry and wet soil and leaves of rice and 6 kinds of weed to select desirable wavelengths to classify soil, rice and weeds. Stepwise variable selection method of discriminant analysis was applied to the data set and wavelengths of 680 and 802 m were selected to distinguish plants (including rice and weeds) from dry and wet soil, respectively. And wavelengths of 580 and 680 nm were selected to classify rice and weeds by the same method. Validity of the wavelengths to distinguish the plants from soil was tested by cross-validation test with built discriminant function to prove that all of soil and plants were classified correctly without any failure. Validity of the wavelengths for classification of rice and weeds was tested by the same method and the test resulted that 98% of rice and 83% of weeds were classified correctly. Feasibility of CCD color camera to detect weeds in paddy field was tested with the spectral reflectance data by the same statistical method as above. Central wavelengths of RGB frame of color camera were tried as tile effective wavelengths to distingush plants from soil and weeds from plants. The trial resulted that 100% and 94% of plants in dry soil and wet soil, respectively, were classified correctly by the central wavelength or R frame only, and 95% of rice and 85% of weeds were classified correctly by the central wavelengths of RGB frames. As a result, it was concluded that CCD color camera has good potential to be used to detect weeds in paddy field.