• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.279-285
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• 2022

딸기 수경재배 시 일사비례제어를 이용하여 생육단계별 적정 누적일사량 기준을 설정하고자 수행하였다. 급액 방법은 외부 일사량을 기준으로 일정 누적 일사량에 도달하면 급액하였고 누적 일사량 기준은 150, 200J·cm^-2과 생육단계에 따라 200J·cm^-2에서 150J·cm^-2로 변경하는 처리를 두었다. 타이머 제어는 대조구로 설정하였다. 월별 평균 급액 횟수는 누적 일사량이 많은 3월에 150 J·cm^-2과 생육단계별(150J·cm^-2) 처리구가 5.6회, 누적일사량이 적은 12월에 200J·cm^-2과 생육단계별(200J·cm^-2) 처리구가 2.7회, 타이머는 3.6-3.8회였다. 수분이용효율은 주당 총 급액량이 적었던 타이머 처리구가 19.8g·L^-1로 일사제어 처리구에 비해 낮았다. 일사제어에 따른 생육 및 과실 특성은 차이가 없었다. 생육단계별 처리구가 총 상품과 수량은 주당 328g, 상품과율 85.3%로 가장 높았다. 딸기 수경재배 시 일사비례 급액제어 방식은 재배기간 동안 동일한 누적일사량 기준보다 생육단계별로 누적일사량을 조절하는 것이 과실의 수량 향상에 도움이 되었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.1373-1378
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• 2018

농업 인구의 감소와 고령화, 곡물자급률 하락과 같은 문제들을 해결하기 위해 IoT기술을 활용한 농업ICT융합기술의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 농업 ICT기술은 시설하우스에만 집중되어 노지재배 분야에는 자동화된 제어 시스템이 미비한 실정이다. 본 논문에서는 Lora 무선통신으로 넓은 면적의 노지에서 전자밸브, 워터펌프를 자동 제어하는 관수 제어 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 소형 태양광 패널을 이용하여 별도의 전원이 필요 없으며, 플러그 앤 플레이 방식으로 무선자동설정을 지원함으로써 설치 및 운영이 매우 편리하다. 따라서 노동력 절감, 노지 농산물 품질 및 생산성 향상에 크게 기여할 것으로 예상된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.79-79
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• 2023

With the development of digital technology, the size of the smart agriculture market at home and abroad is rapidly expanding. It is necessary to establish a foundation for sustainable precision agriculture in order to respond to the aging of rural areas and labor shortages. This study was conducted to establish an automated digital agricultural test bed for soybean production management using data suitable for agricultural environmental conditions in Korea and to demonstrate the field of leading complexes. In order to manage water smartly, we installed a subsurface drip irrigation system in the upland field and an underground water level control system in the paddy field. Based on data collected from sensors, water management was controlled by utilizing an integrated control system. Irrigation was carried out when the soil moisture was less than 20%. For effective water management, soil moisture was measured at the surface, 15cm, and 30cm depth. The main growth characteristics and yield, such as stem length, number of branches, and number of nodes of the main stem, were investigated during the main growth period. During the operation of the test bed, drought appeared during the early vegetative growth period and maturity period, but in the open field smart agriculture test bed, water was automatically supplied, reducing labor by 53% and increasing yield by 2%. A test bed was installed for each field digital farming element technology, and it is planned to verify it once more this year. In the future, we plan to expand the field digital farming technology developed for leading farmers to the field.

• 한국농공학회지
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• 제36권3호
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• pp.67-73
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• 1994

This paper is to validate the proposed models for the real-time forecasting for the Keum river estuary dam such as tidal-level forecasting model, one-dimensional unsteady flood routing model, and Kalman filter models. The tidal-level forecasting model was based on semi-range and phase lag of four tidal constituents. The dynamic wave routing model was based on an implicit finite difference solution of the complete one-dimensional St. Venant equations of unsteady flow. The Kalman filter model was composed of a processing equation and adaptive filtering algorithm. The processng equations are second ordpr autoregressive model and autoregressive moving average model. Simulated results of the models were compared with field data and were reviewed.

• 생물환경조절학회지
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• 제29권4호
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• pp.344-353
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• 2020

국내 자생식물은 관상적가치 뿐만 아니라 환경 적응력도 뛰어나므로 정원 식물로 활용가능하다. 토양의 적절한 용적수분함량(volumetric water content, VWC)에 대한 연구가 이루어져 왔지만, 환경적 요인이 통제되는 온실 환경 조건에서 수행되는 경우가 많았다. 정원 식재를 고려할 때 빈번한 강우가 발생하는 실외 조건에서 자동 관수 시스템 연구가 진행될 필요가 있다. 본 연구는 노지 환경에서 너도개미자리, 벼룩이 울타리 및 산괴불주머니의 생장에 적합한 VWC를 조사하는 것을 목표로 하고 있다. 실험에 사용한 토양은 자연풍화 마사토를 이용했으며, FDR 방식의 토양 수분 센서 및 데이터로거를 사용하여 0.15, 0.20, 0.25, 0.30 ㎥·m^-3 수준의 VWC를 유지시켰다. 벼룩이울타리는 VWC 처리간에 생장 및 항산화 효소 활성에 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 단지 토양 수분 함량이 가장 높았던VWC 0.30 ㎥·m^-3 처리에서 생존율이 낮았다. 물 사용 효율을 고려하면 벼룩이울타리는 VWC 0.15-0.20 ㎥·m^-3 수준이 재배에 적합하다고 판단된다. 너도개미자리는 VWC 조건이 낮을수록 생장량이 높았다. 실외의 빈번한 강우로 인해 관수가 거의 이루어지지 않았던VWC 0.15 ㎥·m^-3 처리에서도 식물 부피 및 생존율이 높았다. 산괴불주머니는 초장, 줄기 수, 측지 수, 생물중 및 건물중이 VWC 0.25 ㎥·m^-3 처리에서 가장 높았다. 종합하면, 너도개미자리는 VWC가 낮은 환경에서도 관리가 가능한 식물종이며 벼룩이울타리와 산괴불주머니는 너도개미자리보다 VWC를 높게 유지하되 과도한 수분 공급은 피해야할 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제24권3호
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• pp.153-160
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• 2015

본 연구는 환경오염과 양수분 손실을 주는 비순환식 수경재배에 FDR센서를 이용한 자동관수시스템을 적용할 때 관수효율을 높이기 위한 최적의 최소대기시간을 설정하고자 수행되었다. 실험은 가을과 겨울철에 봄과 여름철에 두 번 수행하였고 가을과 겨울철에는 3분 급액과 최소대기시간을 5분으로 한 3R5F 처리구, 3분 급액과 최소대기시간을 10분으로 한 3R10F 처리구, 5분 급액과 최소대기시간을 15분으로 한 5R15F 처리구를 설정하여 실험하였고 봄과 여름철에는 3분 급액과 최소대기시간을 5분으로 한 3R5F 처리구, 3분 급액과 최소 대기시간을 10분으로 한 3R10F 처리구를 설정하여 실험하였다. 3분 급액은 주당 60mL, 5분 급액은 주당 80mL가 공급되었다. 가을과 겨울철 재배에서 정식 후 62일 까지 주당 급액량은 3R5F (858mL) > 5R15F (409mL) > 3R10F (306mL) 처리 순으로 나타났고 배액률은 3R5F (44%) > 5R15F (23%) > 3R10F (14%) 순으로 나타났다. 정식 후 62일부터 102일 까지는 일일 주당 급액량이 5R15F (888mL)> 3R5F (695mL)> 3R10F (524mL) 순으로 나타났고 이 시기에 배액률은 5R15F에서 가장 높았다. 봄과 여름재배에서는 일일 주당 급액량과 배액율이 3R5F 처리구에서 3R10F 처리구보다 높았다. 두 재배 모두에서 수분이용효율 (WUE)은 3R10F 처리에서 높았다. 따라서 FDR 센서를 활용한 자동화 관수 시스템에서 관수효율을 높이기 위한 최소대기시간은 10분으로 고찰된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제33권2호
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• pp.107-113
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• 2024

노지 토양의 효율적인 수분관리를 위해서는 토양수분센서를 알맞게 사용하여야 하며, 특히 노지 과수와 같이 넓은 뿌리환경을 가지는 토양 환경에서는 적합한 센서 설치 위치가 매우 중요하다. 이에 본 실험에서는 노지 과수원에서 다양한 거리와 깊이에 토양수분장력 센서를 설치하여 각 위치의 토양수분장력 값을 측정하고, 센서 설치 위치에 따른 토양수분 변화 정도를 비교하여, 이에 따른 최적 토양수분센서 설치 위치를 알아보기 위해 수행하였다. 국내 두 지역에 위치한 사과 및 배 과수원에서 각 과수의 수간으로부터 거리 20, 40, 60cm, 토양표면으로부터 깊이 10, 20, 30cm로 각각 9개의 토양수분장력센서(TEROS 21, METER Group)를 설치하여 2년간의 토양수분장력 변화 정도를 비교 분석하였다. 두 과수원 모두 센서가 과수의 수간으로부터 가까울수록, 토양의 표면으로부터 얕게 설치되어 있을수록 토양수분장력 값의 변화 정도가 크게 나타났으며, 20cm × 10cm(과수의 수간으로부터 거리 × 토양표면으로부터 깊이) 지점에서의 토양수분장력 값의 변화 정도가 가장 큰 것으로 나타나 토양수분센서 설치에 가장 적합한 지점으로 판단되었다. 그러나 연도가 달라짐에 따라 과수의 뿌리가 생장하며 센서 설치 위치에 따른 토양수분장력의 변화 정도 양상이 조금씩 변하는 것을 확인할 수 있었다. 노지과수와 같이 장기간 재배하는 작물의 토양수분 환경을 알맞게 측정하기 위해서는 현장에서의 주기적인 토양수분 변화 관찰 및 보완을 통해 센서 설치 위치를 변경하는 노력도 필요할 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국농림기상학회지
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• 제20권1호
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• pp.47-56
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• 2018

농업은 인간의 활동 중 기상 활동에 가장 종속적이며, 기후 변화 및 기상 재해와 같은 대기 변동성의 증가 속에서 농업기상서비스의 중요성은 점점 증가하고 있다. 유용한 농업기상서비스를 제공하기 위해서는 관측 자료의 품질 관리와 더불어 실제 농경 활동 현장을 대표할 수 있는 곳에서의 기상 관측이 필수적이다. 이를 위해 기상청에서는 자동농업기상관측망(AAOS)을 실제 농경지 근처로 재배치하는 등 관측망 환경을 개선하고 있지만, 아직까지 모든 농업기상관측이 실제영농 환경이 아닌 잔디밭에서 이루어지고 있는 문제가 남아 있다. 기온, 상대 습도, 토양 온도, 토양 수분 관측요소는 지표면의 식생 형태와 관개 등의 영농 활동에 큰 영향을 받는데, 현재의 농업기상관측은 이러한 요소들의 영향을 관측하는데 근본적인 한계가 있다. 본 연구에서는 AAOS 관측 자료의 시간적, 연직적 변이를 분석하고, 실제 농경지 위에 설치된 국가농림기상센터(NCAM) 타워에서 관측하고 있는 공통 기상 및 토양 관측 요소를 비교하여, AAOS 관측 자료의 특성 및 문제점을 분석하였다. 분석 시기는 결측이 가장 적고 추수 이전인 8월과 추수 이후인 10월로 선정하였다. 각 관측 요소별로 관측 높이 및 깊이에 차이가 있었으므로, 차이가 가장 적은 높이 또는 깊이 값을 비교대상으로 선정하였다. 기온의 경우 AAOS 4 m 관측 값이 NCAM타워 관측 값이 비해 낮과 밤 또는 추수이전과 이후 모두 낮았으며, 큰 일중 변화 없이 일정한 차이를 유지하였다. 수증기압 역시 NCAM 관측 값이 AAOS 관측 값에 비해 항상 높았으며, 8월이 10월에 비해 더 큰 차이를 보였다. AAOS 순단파복사의 경우 AAOS 관측 반사복사량이 NCAM 관측 값에 비해 높은 경향을 보였다. 한편, 토양 관측 요소는 대기 관측요소에 비해 더 큰 차이를 보였다. 추수 이전인 8월에는 대부분 논에 물이 차 있었으며, 그로 인해 NCAM 관측 토양 온도가 AAOS 관측 토양 온도에 비해 낮았으며, 일 변화 폭 역시 작았다. NCAM 관측 토양 수분은 강수 여부와 관계 없이 지속적으로 포화상태를 유지하는 반면, AAOS 관측 토양 수분은 강수에 의해 증가한 뒤 감소하는 경향을 보였다. 추수 이후인 10월에는 8월과 다른 경향을 보였다. 토양 온도의 경우, NCAM 관측 값과 AAOS 관측 값의 일 평균값은 비슷하였으나 일 변화 폭은 NCAM 관측 값이 더 컸다. 토양 수분은 NCAM 관측 값이 지속적으로 높았으나, 두 관측 값 모두 강수에 의해 상승하고 증발 또는 배수에 의해 감소하는 경향을 보였다. 이상의 결과는 AAOS 관측 자료의 품질 관리 문제와 함께 논과 잔디밭이라는 지표면 피복 및 영농 활동의 영향을 반영하지 못하는 대표성 문제를 보여주는 것으로서, 본 연구는 2011년 이후 이루어지고 있는 기상청 농업기상관측장비의 농지 부근 이동 작업에 이은 후속 조치로, 농업기상 관측을 대표할 수 있도록 잔디밭이 아닌 논, 밭, 과수원 등 실제 지역 대표 농업 현장에 설치되어야 함을 제언한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제21권4호
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• pp.238-249
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• 2019

기준증발산량은 기온, 풍속, 습도 등 기상요소를 바탕으로 추정하는 방법을 이용하고 있으며, Hargreaves 공식은 기온자료를 이용하여 기준증발산량을 산정할 수 있는 간단한 경험식이라 할 수 있다. 그러나 Hargreaves 공식은 풍속이 3 m s^-1 이상인 지역에서는 과소평가 되고, 상대습도가 높은 지역은 과대평가 되는 경향이 있다. 본 연구에서는 Hargreaves 공식을 우리나라에 적용하기 위해 보다 정확한 기준증발산량 추정이 가능하도록 계수 산정 연구를 수행하였다. 우리나라 종관기상관측지점(ASOS, Automated Synoptic Observing System)의 최근 11 년(2008-2018) 동안의 기상자료를 이용하여 Panman-Monteith 공식으로 기준증발산량을 추정하였고, 이 값을 기준으로 하여 각 지점별로 Hargreaves 공식의 계수를 보정하였다. 우리나라 82 개 지점에 대하여 지역별로 보정된 계수는 내륙지역이 50 개 지점이며, 0.00173~0.00232(평균0.00196)로 기본값인 0.0023 과 비슷하거나 낮게 산정되었다. 반면, 해안지역은 32 개 지점이며 지역별로 보정된 계수의 범위는 0.00185~0.00303(평균 0.00234)으로 동해안지역은 기본값과 비슷하거나 높게 산정된 반면, 서해안과 남해안지역은 지역별로 편차가 크게 나타났다. Hargreaves 공식의 계수를 보정하여 기준증발산량을 추정한 결과 RMSE(Root Mean Square Error)는 계수 보정 전 0.634~1.394(평균 0.857)에서 계수 보정 후 0.466~1.328(평균 0.701)로 낮아지고, NSC(Nash-Sutcliffe Coefficient)는 계수 보정 전 -0.159~0.837(평균 0.647)에서 계수 보정 후 -0.053~0.910(평균 0.755)로 높아짐에 따라 기준증발산량의 추정효율이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 연구 결과, Hargreaves 공식을 그대로 이용할 경우 Penman-Monteith 공식에 비해 과대 또는 과소 산정될 수 있음을 확인하였으며, 계수를 보정하여 이용할 경우 정확도가 높은 기준증발산량을 추정할 수 있을 것으로 판단된다.