• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제33권2호
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• pp.113-121
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• 2017

In flight particulate matter particularly emissions generated by incomplete combustion processes has become a subject of global concern due to the health problems and environmental impacts associated with them. This has compelled most countries to set standards for coarse and fine particles due to their conspicuous impacts on environment and public health. This contribution therefore explores forest fire emissions and how its particulates affects air quality, damage to vegetation, water bodies and biological functions as architects for lung diseases and other degenerative illnesses such as oxidative stress and aging. Soot was collected from simulated forest fire using a clean glass surface and carefully transferred into amber vials for analysis. Volatile components of soot were collected over 10 mL dichloromethane and analyzed using a QTOF Premier-Water Corp Liquid Chromatography hyphenated to a mass selective detector (MSD), and Gas Chromatograph coupled to a mass spectrometer (GC-MS). To characterize the size and surface morphology of soot, a scanning electron microscope (SEM) was used. The characterization of molecular volatiles from simulated forest fire emissions revealed long chain compounds including octadec-9-enoic acid, octadec-6-enoic acid, cyclotetracosane, cyclotetradecane, and a few aromatic hydrocarbons (benzene and naphthalene). Special classes of organics (dibenzo-p-dioxin and 2H-benzopyran) were also detected as minor products. Dibenzo-p-dioxin for instance in chlorinated form is one of the deadliest environmental organic toxins. The average particulate size of emissions using SEM was found to be $11.51{\pm}4.91{\mu}m$. This study has shown that most of the emissions from simulated forest fire fall within $PM_{10}$ particulate size. The molecular by-products of forest fire and particulate emissions may be toxic to both human and natural ecosystems, and are possible precursors for various respiratory ailments and cancers. The burning of a forest by natural disasters or man-made fires results in the destruction of natural habitats and serious air pollution.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제45권1호
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• pp.1-9
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• 2021

Background: Abandoned coal piles after the closure of mines have a potential negative influence on the environment, such as soil acidification and heavy metal contamination. Therefore, revegetation by efficient species is required. For this, we wanted to identify the role of Silene acaulis in the succession of coal piles as a pioneer and a nurse plant. S. acaulis is a well-studied cushion plant living in the Arctic and alpine environments in the northern hemisphere. It has a highly compact cushion-like form and hosts more plant species under its canopy by ameliorating stressful microhabitats. In this research, we surveyed vegetation cover on open plots and co-occurring species within S. acaulis cushions in coal piles with different slope aspects and a control site where no coal was found. The plant cover and the similarity of communities among sites were compared. Also, the interaction effects of S. acaulis were assessed by rarefaction curves. Results: S. acaulis was a dominant species with the highest cover (6.7%) on the coal piles and occurred with other well-known pioneer species. Plant communities on the coal piles were significantly different from the control site. We found that the pioneer species S. acaulis showed facilitation, neutral, and competition effect in the north-east facing slope, the south-east facing slope, and the flat ground, respectively. This result was consistent with the stress gradient hypothesis because the facilitation only occurred on the north-east facing slope, which was the most stressed condition, although all the interactions observed were not statistically significant. Conclusions: S. acaulis was a dominant pioneer plant in the succession of coal piles. The interaction effect of S. acaulis on other species depended on the slope and its direction on the coal piles. Overall, it plays an important role in the succession of coal piles in the High Arctic, Svalbard.

• 인간식물환경학회지
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• 제24권5호
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• pp.545-550
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• 2021

Background and objective: With increasing land use intensity in urban areas, apartment buildings have been recognized as a typical type of urban residence. In this study, the impacts of different views through a window on health-related responses were investigated using psychological and physiological parameters. Methods: Photos of three different types of views taken on low (2-12 m), middle (28-35 m), and high (over 54 m) floors of dense apartment building areas were used as visual stimuli. Twenty-two healthy adults participated in the indoor experiment. Semantic differential methods and profile of mood states were used as psychological tools. Autonomic nervous activity was evaluated using blood pressures, pulse rate and heart rate variability (HRV). Results: Analytic data showed different characteristics of psychological and physiological outcomes in three different apartment views. In the analysis of psychological parameters, significantly negative responses to the views on middle floors were found in the subscales of tension-anxiety and anger-hostility, compared to low floors. Significantly positive scores in the subscale of vigor were found on low floors with abundance of vegetation and high floors with a view of the sky. A significantly increased value of HF was found on low floors (2,294.96 ± 169.79), compared to the middle(1,553.45 ± 84.66) and high (1,523.02 ± 70.49) floors. Despite the high scores in openness and vigor, high floor views showed significantly higher LF/HF values (1.83 ± 0.09), the indicator of the sympathetic nervous system, than low (1.30 ± 0.07) and middle floor views (1.34 ± 0.06), which might be related to the unconscious fear of heights. Conclusion: Views from different heights in an apartment building can affect the psychological states of residents. Green space through the window may have a positive health outcome by reducing physiological stress.

• 한국농공학회논문집
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• 제65권3호
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• pp.57-67
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• 2023

A flash drought is a rapid-onset drought that develops over a short period of time as weather and environmental factors change rapidly, unlike general droughts, due to meteorological abnormalities. Abnormally high evapotranspiration rates and rapid declines in soil moisture increase vegetation stress. In addition, crop yields may decrease due to flash droughts during crop growth and may damage agricultural and economic ecosystems. In this study, Flash Drought Intensity Index (FDII) based on soil moisture data from Gravity Recovery Climate Experiment (GRACE) was used to analyze flash drought. FDII, which is calculated using soil moisture percentile, is expressed by multiplying two factors: the rate of intensification and the drought severity. FDII was developed for domestic flash drought events from 2014 to 2018. The flash drought that occurred in 2018, Chungcheongbuk-do showed the highest FDII. FDII was higher in heat wave flash drought than in precipitation deficit flash drought. The results of this study show that FDII is reliable flash drought analysis tool and can be applied to quantitatively analyze the characteristics of flash drought in South Korea.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권3호
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• pp.163-170
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• 2019

신설 제방의 사면 안정화를 위해 사용하는 토목 자재는 완공 이후 유입되는 식생의 종류 및 생장에 큰 영향을 미친다. 최근 미생물 유래 베타글루칸과 잔탄검 계열 바이오폴리머가 식물의 생육을 촉진시킬 수 있는 새로운 친환경 제방 사면 안정화 물질로 주목 받고 있다. 본 연구는 바이오폴리머 신소재의 생태성 평가를 목적으로, 특히 생태계 내에서 다수를 차지하는 우점 식물종들이 생태계의 특성을 크게 좌우하는 점에 주목하여, 바이오폴리머 신소재가 국내 하천에서 흔히 발견되는 자생 초본 식물 8종과 녹화용 식물 2종의 발아 및 생육에 미치는 영향을 시험하였다. 시험 식물종들의 종자 발아율은 바이오폴리머가 혼합된 토양의 영향을 받지 않았다. 반면 식물 생육은 바이오폴리머가 혼합된 토양에서 증가하였는데, 특히 돌피의 경우 약 2배정도의 총 생물량이 증가하였다. 식물 뿌리의 생육이 증가하는 경향을 보였고, 잎의 건중량 대비 엽면적이 증가하였다. 뿌리의 생육 증진과 잎의 건중량 대비 엽면적 증가가 환경 스트레스에 적응된 식물종들의 대표적 기능 형질인 점을 감안하면, 제방 사면에 처리된 바이오폴리머 신소재는 국내 하천 우점종들의 생육 및 환경 스트레스 저항성을 높일 것으로 예측된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권2호
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• pp.79-87
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• 2009

지상 원격탐사 센서를 이용하여 질소 스트레스에 의한 고추의 생체량을 평가하기 위하여 사경재배를 이용한 포트실험을 수행하였다. 고추의 질소 스트레스 처리는 Hoagland 영양액 질소농도를 기준으로 40%에서 140% 까지 20% 간격으로 6개 수준으로 하였다. 고추는 이식후 120일 동안 생육시켰고 지상부의 생체중과 건물중, 잎의 질소흡수량과 엽록소 함량 그리고 수량을 조사하였다. 지상 원격탐사의 센서종류는 SPAD-502(Minolta)와 $Field\;Scout^{TM}$(CM1000, Spectrum) 엽록소 측정기, Spectroradiometer(LI-1800, Licor Inc.), $Crop\;Circle^{TM}$(Holland Scientific), 그리고 $GreenSeeker^{TM}$(Ntech Industries)를 사용하였다. 이식 후 120일째 고추의 지상부 건물중은 48.2 g/plant에서 196.6 g/plant로 큰 차이를 보였으며 변동계수는 27.8%였다. 이식후 40일, 50일 및 80일째 각 생육시기에서 원격탐사 반사율 지수들은 고추의 지상부 생체 중 및 건물중과 유의성 있는 정의 상관을 보였으며, 특히 $Crop\;Circle^{TM}$에 의한 반사율 지수들이 가장 양호한 상관계수를 보였다. 또한 고추 수확기인 이식후 120일째 고추수량, 지상부 건물중, 그리고 잎의 질소 흡수량은 생육중반기 원격탐사 센서의 반사율 지수들과 유의성 있는 정의 상관을 보였고, 특히 이식후 80일째 측정된 $Crop\;Circle^{TM}$의 aNDVI는 가장 양호한 상관계수를 보였다. 이러한 결과로부터 이식후 80일째 aNDVI는 수확기 고추의 생체량 및 질소 시비수준을 신뢰성 있게 예측할 수 있었다. 따라서 비파괴 실시간 지상원격 탐사 반사율 지수는 고추의 생육중반기 질소관리를 위한 효율적 도구로 활용 가능할 것으로 생각되었다.

• 환경영향평가
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• 제25권6호
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• pp.514-524
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• 2016

생명기후분석시스템(BioCAS)을 이용하여 서울시 전역의 폭염사례일 기온, 인지온도(PT), 초과사망률($r_{EM}$) 분포를 분석하였다. 분석 해상도는 25m 였으며, 사례일은 2012년 8월 5일이었다. 분석 결과는 관측된 사망률 및 내원환자수 자료와의 비교를 통해 평가되었다. 2004년에서 2013년의 폭염 원인인 사망률 자료와 2006년에서 2011년의 국민건강보험공단의 폭염 내원환자수 자료를 이용하여 행정구별 폭염 건강위험 자료를 추출하였다. 자료 비교를 위한 공간 해상도는 사망률 및 내원환자수 자료의 해상도인 행정구 단위였다. BioCAS에서 분석된 사례일 최고 인지온도 및 초과사망률 분포 자료는 행정구별 공간 평균, 최대, 최소 및 누적값으로 변환된 후 건강피해자료와 상관분석이 수행되었다. 분석 결과 일 최고 인지온도 및 초과사망률의 공간 평균값은 건강피해를 설명하지 못하는 것으로 나타났다. 대신 일 최고 인지온도의 공간 최솟값은 사망률과, 공간 최댓값은 내원환자수와 상관관계가 있는 것으로 나타났다(각각 r=0.53, r=0.42). 즉, 밀집된 건물에 의해 생겨나는 공간 최댓값은 낮 동안의 일사병 발생과 내원환자수 증가에 영향을 주었고, 식생에 의해 나타나는 공간 최솟값은 밤 동안의 열 스트레스를 감소시켜 사망률에 영향을 주었던 것으로 판단된다. 한편 분석된 초과사망률($r_{EM}$)은 공간 최댓값과 내원환자수가 상관관계가 있었지만(r=0.52) 사망률과의 상관관계는 인정되지 않았는데, 이것은 연령별 인구구성 차이에 따른 기저 폭염위험도 차이 등 행정구별 불균일성을 고려하지 못한 한계가 나타난 것으로 판단된다. 개별 건물과 식생의 열적 효과는 공간 평균보다 최대, 최소 등 그 분포가 중요한 것으로 나타났다. 이러한 고해상도 분석기술은 도시의 건강영향평가를 통해 도시개발에 관한 경제성 분석에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제20권1호
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• pp.135-143
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• 2018

온난화에 따른 벼의 생산량 변화는 우리나라뿐만 아니라 동아시아의 식량 수급에 매우 중요한 이슈 중 하나이다. 본 연구에서는 야외 온도보다 $0{\sim}3^{\circ}C$ 높은 환경을 형성해 주는 야외 온도구배챔버(TGFC)를 이용하여 고온이 벼의 생육과 생산량에 미치는 영향을 실험하였다. 챔버는 A, B, C 총 3개를 본 연구에 이용하였으며, C챔버는 출수기 이후 온도구배 처리를 하지 않았다. 벼 품종은 중만생종인 일미를 중묘로 이앙하였으며, 비료는 표준 시비량을 고려하여 N(질소) 9 kg, P(인) 4.5kg, K(칼륨) 5.7kg을 기준으로 처리하였다. A, B, C 모든 챔버에서 영양생장기 동안 고온 조건의 벼가 상대적으로 생육 속도가 빨랐다. 하지만, 출수 후 40일 동안의 평균 온도로 정의한 등숙기 온도가 계속 고온으로 유지될 경우 등숙률과 평균 종실 중이 온도에 비례하여 점진적으로 감소하였다. 특히 2016년 기상 조건을 기점으로 등숙기 온도가 증가함에 따라 불임이 증가하여 등숙률은 급격히 감소하였고, 그 영향으로 단위 면적당 수량도 크게 낮아졌다. 결국 동화산물의 분배 불균형을 초래해 출수 이후에도 잎의 엽록소 함량이 낮아지지 않았으며 비정상적인 늦이삭이 출현하였다. 하지만 늦이삭의 생산량이 고온으로 인해 감소한 정상 이삭의 생산량을 만회하기에는 매우 부족한 정도였다. 향후 지구 온난화로 인한 벼 생육기간의 고온은 벼의 생육을 촉진시키고, 출수 및 개화시기를 단축시키며 등숙기에도 고온이 지속 될 시 등숙률과 평균종실의 무게를 감소시켜 최종적으로 벼의 생산량 및 품질을 감소시킬 것으로 예측된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제23권1호
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• pp.82-88
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• 2021

원격탐사 기법을 이용하여 산출된 태양 유도 엽록소 형광(Sun-Induced Fluorescence, SIF)을 통해 식생의 광합성 효율 및 스트레스 상태를 이해하기 위한 노력이 세계적으로 진행되고 있다. 최근 SIF 관측을 위한 광학 기기 개발과 SIF 산출 방법론이 정립되고 있으나 아직 국내에서는 SIF 관측이 드물며 관측 자료의 수도 적다. 본고에서는 나주에서 2020년 6월 10일부터 2020년 10월 5일까지 벼 생육기간 동안 광학 기기를 이용하여 관측된 SIF 자료를 공개하였다. SFM 방법과 iFLD 방법으로 O2A과 O2B 흡수 대역의 SIF를 산출하였으며, 광합성 유효 복사량에 대한 정보도 제공하였다. 또한, 태양천정각, 센서의 광 포화상태, 관측 순간의 태양광의 급격한 변화, 태양광 정반사 영향 등을 고려하여 품질이 낮은 SIF 자료를 필터링하였다. 본 자료를 통해 연구자들이 SIF에 대한 이해를 높이고, 제안된 SIF 자료 필터링 방법으로 SIF 산출물 품질관리에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_1호
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• pp.1141-1180
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• 2022

최근 수문 및 수자원 분야에서 위성영상의 활용성이 높아짐에 따라 관련 전용 위성 개발연구와 연계하여 위성을 활용한 증발산량과 토양수분량 산정 연구의 필요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 이러한 위성을 기반으로 증발산량 및 토양수분량의 국내 연구현황과 그 산정 방법론을 조사하여 현재까지의 연구동향을 파악하고자 하였다. 국내 연구현황을 세부 방법론 별로 살펴본 결과 일반적으로 증발산량의 경우는 Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL), Mapping Evapotranspiration with Internalized Calibration (METRIC)과 같은 에너지수지 기반 모형과 Penman-Monteith (PM) 및 Priestley-Taylor (PT) 산출식을 기반으로 산정되었으며, 토양수분량의 경우 능동형(AMSR-E, AMSR2, MIRAS, SMAP) 및 수동형(ASCAT, SAR)와 같은 마이크로파 센서를 통한 산정이 주를 이루었다. 통계적 측면에서는 증발산량 및 토양수분량 공통적으로 회귀식 및 인공지능을 이용한 산출사례를 찾을 수 있었다. 또한 위성기반 자료들을 이용한 Evaporative Stress Index (ESI), Temperature-Vegetation Dryness Index (TVDI), Soil Moisture Deficit Index (SMDI) 등의 다양한 지표를 산정하여 가뭄 특성파악에 적용한 연구 사례도 다수 있었으며, 지표모형(Land Surface Model, LSM)을 기반으로 하여 위성 다중센서에서 얻을 수 있는 주요 자료들을 활용해 증발산량과 토양수분량의 수문순환인자를 산출하기도 하였다. 본 논문에서는 이렇게 기존 연구사례 조사 및 내용파악 과정을 통해 위성을 활용한 주요 세부 방법론을 비교·검토 제시함으로써 관련 연구분야 기준 참고자료로의 활용 및 향후 위성기반 관련 수문순환 자료 산출 고도화 연구의 초석을 다지고자 한다.