• Title/Summary/Keyword: period of climatic change

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Precision monitoring of radial growth of trees and micro-climate at a Korean Fir (Abies koreana Wilson) forest at 10 minutes interval in 2016 on Mt. Hallasan National Park, Jeju Island, Korea

  • Kim, Eun-Shik;Cho, Hong-Bum;Heo, Daeyoung;Kim, Nae-Soo;Kim, Young-Sun;Lee, Kyeseon;Lee, Sung-Hoon;Ryu, Jaehong
    • Journal of Ecology and Environment
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    • 제43권2호
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    • pp.226-245
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    • 2019
  • To understand the dynamics of radial growth of trees and micro-climate at a site of Korean fir (Abies koreana Wilson) forest on high-altitude area of Mt. Hallasan National Park, Jeju Island, Korea, high precision dendrometers were installed on the stems of Korean fir trees, and the sensors for measuring micro-climate of the forest at 10 minutes interval were also installed at the forest. Data from the sensors were sent to nodes, collected to a gateway wireless, and transmitted to a data server using mobile phone communication system. By analyzing the radial growth data for the trees during the growing season in 2016, we can estimate that the radial growth of Korean fir trees initiated in late April to early May and ceased in late August to early September, which indicates that period for the radial growth was about 4 months in 2016. It is interesting to observe that the daily ambient temperature and the daily soil temperature at the depth of 20 cm coincided with the values of about 10 ℃ when the radial growth of the trees initiated in 2016. When the radial growth ceased, the values of the ambient temperature went down below about 15 ℃ and 16 ℃, respectively. While the ambient temperature and the soil temperature are evaluated to be the good indicators for the initiation and the cessation of radial growth, it becomes clear that radii of tree stems showed diurnal growth patterns affected by diurnal change of ambient temperature. In addition, the wetting and drying of the surface of the tree stems affected by precipitation became the additional factors that affect the expansion and shrinkage of the tree stems at the forest site. While it is interesting to note that the interrelationships among the micro-climatic factors at the forest site were well explained through this study, it should be recognized that the precision monitoring made possible with the application of high resolution sensors in the measurement of the radial increment combined with the observation of 10 minutes interval with aids of information and communication technology in the ecosystem observation.

Alleviation Technology of Cold Stress of Maize(Zea mays L.) by Low Temperatures Damage

  • Youngchul Yoo;Mi-jin Chae;Jeong Ju Kim;Seuk Ki Lee;AReum Han;Won Tae Jeon;Dae-Woo Lee;Beom-Young Son
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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    • pp.95-95
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    • 2022
  • Maize is one of the world's three largest crops and has a long cultivation history, and is an important crop used for various purposes such as food, feed, and industrial raw materials. Recently, the agricultural environment is changing, in which the limit of cultivation of crops is shifted to the north due to the rise in temperature due to climate change. This study was conducted in experimental field of Suwon in 2022 by setting a seeding period earlier than the sowing time to establish the North Korean agricultural climatic zone and meteorological conditions. The test cultivars were silage cultivars, Kwangpyeongok and Dacheongok. As a priming test method, it was used to directly plant seeds in the field through immersion using 4mM zinc (Zn) and 2.5mM manganese (Mn), which are trace elements for seeds. The planting season was early on March 15th, April 1st, and April 15th. The number of days from sowing to silk stage of the two cultivars sown on March 15, April 1, and April 15 was 107, 93, and 85 days for Kwangpyeongok and 109, 95, and 87 days for Dacheongok, respectively. The seed priming test did not show any difference from the control group in the growth survey up to the middle stage of growth. In another test, low-temperature recovery was confirmed through nitrogen (2-5%) foliar fertilization after 3 days, 5 days, and 7 days in refrigeration (0 degrees), a selective low temperature treatment for com in the third leaf stage. As a result of this study, it was confirmed that the low-temperature damaged com treated at 0℃ showed the same growth as that of the untreated com through nitrogen foliar fertilization. These results suggest that urea foliar fertilization for low-temperature damage reduction of corn for silage in high-latitude climates will be helpful. In addition, through the results of the study, additional studies are needed on the recovery mechanism and field application through urea foliar fertilization.

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지능형 스마트 팜 활용과 생산성에 관한 연구: 토마토 농가 사례를 중심으로 (Intelligent Smart Farm A Study on Productivity: Focused on Tomato farm Households)

  • 이재경;설병문
    • 벤처창업연구
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    • 제14권3호
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    • pp.185-199
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    • 2019
  • 한국의 시설원예는 짧은 기간에 주목할 만큼 발전하였지만, 높은 경영비와 시장개방 등 불리한 주변 여건에 대응하여 국제경쟁력을 확보하기 위해서는 시설원예의 문제점 진단과 분석을 통하여 대응책을 마련하여야 한다. 본 연구는 스마트 팜을 2세대 지능형 스마트 팜으로 발전시키기 위한 목적을 가지고 있다. 이를 위하여 선도사례와 실증사례 연구를 통해 작물 생육 정보의 활용 및 분석 능력이 생산성에 어떠한 영향을 미치는지 실증사례를 통하여 고찰한다. 정보통신기술(ICT)을 도입한 시설원예 스마트 팜과 빅데이터를 활용한 농업기술이 농가의 생산성에 어떤 기여를 하고 있는지에 대하여 선도농가의 사례를 분석하였다. 이와 함께 작물 생육 정보 수집 및 분석 솔루션을 개발하여 수경재배 토마토 농가에서 산출된 생산성 변화 요인을 분석하였다. 본 연구의 결과는 첫째, 작물 생육 정보 엽온의 활용 필요성이다. 엽온의 활용 범위는 시설 내 하우스 환기, 보온 커튼의 열고 닫음, 최초 관수 시점과 종료 시점 결정 등 다양하게 활용할 수 있다는 것을 확인하였다. 둘째, 작물 생육 정보 함수율의 활용 필요성이다. 작물 생육 함수율 정보는 작물의 현재 상태가 영양 생장인지, 생식 생장인지를 확인 가능하게 하며, 광합성 능력에 따라 함수율을 인위적으로 조절할 수 있다는 것이 확인되었다. 셋째, 작물의 EC, pH 정보를 활용하는 것이다. 작물에 따라 기후조건에 따라 EC 값을 달리해야 한다. 공급되는 EC, pH와 배액에서 측정되는 EC, pH를 비교하여 현재 작물의 생육 상태를 확인할 수 있다는 것이 확인되었다. 본 연구의 결과를 토대로 스마트 팜의 측정 생육 정보를 어떻게 활용하는가에 따라 생산성에 영향을 미칠 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

서울 석관동 유적의 미고결 퇴적층의 지구화학적 특성 및 제4기 지표환경변화 (Geochemical Characteristics and Quaternary Environmental Change of Unconsolidated Sediments from the Seokgwan-dong Paleolithic Site in Seoul, Korea)

  • 이효민;이진영;김주용;홍세선;박준범
    • 암석학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.373-388
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    • 2016
  • 과거 인간활동과 유적형성에 대한 이해를 위해서 과거 환경변화 정보를 수집하고 구체화 하는 것은 매우 중요하다. 이러한 환경변화 정보는 유적지에 형성된 퇴적물을 대상으로 연대측정과 지화학 분석을 통해서 추적할 수 있다. 석관동 구석기 유적지 퇴적층은 약 5 미터의 미고결 퇴적층으로 크게 하부 기반암 풍화층, 그 위의 사면퇴적층 그리고 상부 하천퇴적층의 3부분으로 나뉠 수 있다. 이 가운데 상부 하천퇴적층을 대상으로 입도분석, 대자율 분석, 유기지화학, 광물조성분석, 주성분 원소분석, 방사성탄소연대측정 등을 실시하였다. 시료를 채취한 퇴적층 구간은 4개의 퇴적단위로 구분되며, 3개의 유기물 함량이 높은 퇴적층들이 포함되어 있다. 입도분석 결과 퇴적물 입자의 평균 크기가 일정하지 않고, 분급이 매우 불량하게 나타나며, 여러구간에서 상향 세립화 경향을 보인다. 또한 대자율 측정결과 3개의 유기물층에서 값이 증가하였고, 이러한 특징은 환경변화에 따른 광물의 조성과 관련된 것으로 추정된다. 주성분 원소와 광물조성은 기반암인 쥐라기 흑운모 화강암을 구성하는 주요광물과 유사하였으며, 기반암의 석영, K-장석, 운모 등에서 기인한 것으로 생각된다. 방사성 탄소연대측정결과 최하부 유기물층은 $14,240{\pm}80yr$ BP로 나타났으며, 이는 이 퇴적층이 최후빙하기 이후의 점차 온난해지는 시기에 형성된 것으로 추정된다. 그리고 상부의 퇴적층은 플라이스토세 후기부터 홀로세에 이르는 기간에 형성된 것으로 해석된다. 결론적으로 연구지역인 석관동 유적은 계곡을 형성하는 하천활동과 사면퇴적 작용에 의해 퇴적물이 쌓이고, 자연제방과 같은 환경 또는 소규모 소택지 형태의 환경이 3 차례에 걸쳐 교대되었던 것으로 해석된다.

토지이용변화에 따른 미계측 유역의 기저유출량 산정 및 평가 (Estimation and assessment of baseflow at an ungauged watershed according to landuse change)

  • 이지민;신용철;박윤식;금동혁;임경재;이승오;김형수;정영훈
    • 한국습지학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.303-318
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    • 2014
  • 기후변화와 도시화는 기저유출이 하천유량에 미치는 계절별 특성에 변동성을 초래한다. 이러한 기저유출의 변동성은 수생태의 혼란을 유발할 뿐만 아니라 불안정한 수자원 관리를 초래할 수 있다. 토지이용변화는 직접유출과 기저유출에 영향을 주며, 결과적으로 다른 수문순환 요소들에게 미치게 된다. 일반적으로 기저유출은 관측된 하천유량을 통해 산정되지만, 모델링의 유량 예측을 통해서 미계측 유역의 기저유출량 산정에 유용하게 사용 될 수 있다. 따라서, 본 연구의 목적은 1) RECESS 통해 alpha factor를 산정한 후, SWAT 모형에 적용하여 보정 예측을 향상시키고, WHAT 시스템을 미계측 유역의 적용하여 기저유출을 분석하며, 3) 토지이용변화에 따른 기저유출 특성을 평가하는 것이다. 이러한 목적으로 미계측 지역인 갑천 유역에 Period 1(1990-1996)과 Period 2(2000-2006)로 설정하여 적용하였다. RECESS를 통해 alpha factor를 산정한 후, SWAT 모형 보정에 적용한 결과는 유량예측의 정확성을 향상시키고, 기저유출의 특성인 감수부분도 반영되었다. 두기간 사이의 연평균 기저유출을 비교했을 때 토지이용변화는 연평균 기저유출량에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나 두기간 사이의 계절별 기저유출의 분포를 비교했을 때 토지이용변화는 기저유출의 계절별 특성에서 큰 상이성을 초래했다. 따라서 토지이용변화로 인한 갑천 유역의 유량 및 기저유출의 변동성은 금강 본류로 전달되기 때문에 계절별 변화에 따라 전략적으로 분석 및 관리가 필요하다.

관상식물 삽목발근에 있어서 NAA, IBA 및 Ethychlozate의 발근촉진효과와 그 생리학적연구 (The Promotive Effect of NAA, IBA and Ethychlozate on Rooting Cuttings of Certain Ornamental Plants and Some Physiological Studies.)

  • 정해준;곽병화
    • 자연과학논문집
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    • 제1권
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    • pp.115-198
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    • 1987
  • The present studies were undertaken to elucidate the influence of auxins, auxin-like substance-ethychlozate ("Figaron"),and pH and sort of rooting media on rooted propagation of certainornamental woody plant cuttings, and to see possible changes in internal compositions characterizing after root-promoting treatment as the cutting stage proceeded. The experimental check-up srevealed and summarized as seen in the following;I. Effect of three different auxin treatments on rooting cuttings: 1) Promotive influence of auxin varied according to different concentration levels, hours of dipping treatment of the auxins, and kind of plants. The greatest effect was obtained for Forsythia ksreana with NAA and IBA, for Ligustrurn obtusifolium var. variegatum with NAA and ethychlozate, for Hydrangea macrophylla, Magnolia kobus, and Magnolia liliflora with NAA, lBA and ethychlozate also. The most effective level of the promotive agents was found 200mg/l for NAA, 1000mg/l for IBA, and 200mg/l for ethychlozate. For Weigela florida and Gardenia jasminoides, range of the most effective level was shown relatively wide spread. 2) NAA was more effective at its optimal level of the rooting agent than ethychiozate for Weigela florida, Viburnum awabuki, Forsythia koreana, Acer palmatum 'Nomura', Bouga invillea glabra, Elaeagnus umbellata, Prunus tomentosa, Ligustrum obtusifolium, Pyracantha coccinea, Cestrum noctu rnum, Hydrangea macrophylla, Codiaeum variegatum, Rhododen dron lateritium, and Ilex crenata var. macrophylla, and yet ethychlozate was found either as equally as effective or more so than NAA for Zebrina pendula, Hibiscus syriacus, Fatshedera lizei, Schefflera arboricola, Campsis grandiflo ra, Ixora chinensis, Euonymus japonica, and Magnolia liliflora. On the contrary, no the auxin effect was noted with Lagerstroemia indica, Trachelospermum asiaticum, and Syringa vulgaris. This probably indicates that these species are genetically different for the auxin response.II. Effect of different pH and sorts of cutting media on rooting cuttings: 1) Bougainvillea showed best in rooting for the number and dry weight at pH 6.5, more with ethychlozate than NAA, while Ligustrum did at pH 5.0 more with NAA than ethychlozate. pH 4.0 medium resulted in the best rooting for Rhododendron with NAA, more than ethychlozate. 2) Use of cutting medium with peat: perlite: vermiculite = 1:1:1 showed to give the greatest rooting percent and dry weight, apart from considering the number of roots. This apparently meant the fact that cutting medium has more to do with root growth than root differentiation. Rhododendron yet showed results with cutting media that use of peat: perlite = 2:1 mixed is more effective on rooting than using peat alone.III. Effect of auxinic treatments on rooting cuttings and change in some cutting compositions: 1) Under the climatic conditions of July having temperature $26.3\pm$$2.4^{\circ}C$for cutting bed, new roots of Magnolia started to show up generally 20 days after the cutting was made, whereas Cestrum did much earlier than that, namely 14 days after. 2) Although total carbohydrate content of Magnolia cuttings showed no marked change without auxin treatment, it did so with the treatment, especially 30 days after the start of cutting. Cestrum cuttings demonstrated a gradual in crease in total carbohydrate content as rooting took place, and the content became reduced more with auxin than with out, just about when rooting proceeded to 14 days after the start of cutting. 3) Magnolia generally showed an increase in total nitrogen content as rooting proceeded more, and Cestrum showed a decrease in total nitrogen of cuttings. The auxin treatment exhibited no pertinent relation with change in plant nitro gen when rooting is promoted with auxin treatment. 4) An abrupt drop of total sugar and reducing sugar was noticed as Magnolia rooting started, and this reduction was parti cularly outstanding with auxin treatment. Starch content also was decreased in the later stage of cutting with auxin treatment, and was rather increased without auxin. Although sugar content soon increased as cutting started with auxin treatment in the case of Cestrum, it became reduced after rooting took place. 5) Total phenol content increased with rooting, and this was especially true when rooting started. This increase was reversed somehow regardless of auxin treatment. A decrease in phenol of Magnolia was found more striking with auxin than without in the later stage of the cutting period. 6)Avena coleoptile test for auxin-like substances presented the physiologically active factor is more in easy-to-root Magnolia liliflora than hard-to-root Magnolia kobus, and the activity of auxin-like substances was much increased with auxin treatment. The increase in the growth promoting substances was markedly pronounced when rooting just started. The active growth substances decreased in the later stage of cutting, and certain inhibitory substances started appearing. Cestrum also showed physiologically similar growth promoting substances accompanying auxin-like active substances if auxin is treated, and some strong inhibitory substances seemed to appear in the later stage of cutting. 7) Mung-bean-rooting test indicated biologically that endogenous growth substances in Magnolia all promoted mung-bean rooting, and activity of the growth substances apparently stimulated mung-bean rooting with auxin more than without. Here auxin treatment seemed to give a rise to an increased activity of endogenous growth substances in cuttings. This activity was found much greater with either NAA or IBA than ethychlozate, and showed its peak of the activity when rooting first started taking place. Certain inhibitory substances for Avena coleoptile growth strongly promoted mung-bean rooting, and it was also much like in the case of Cestrum.

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국내 구상나무(Abies koreana Wilson) 연구 40년: 검토 및 제언 (Review Forty-year Studies of Korean fir(Abies koreana Wilson))

  • 구경아;김다빈
    • 한국환경생태학회지
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    • 제34권5호
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    • pp.358-371
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    • 2020
  • 기후변화에 따른 심각한 생물다양성 감소가 예측됨에 따라 우리나라의 대표적인 기후변화 멸종위기종인 구상나무(Abies koreana Wilson)의 서식지 감소와 생육쇠퇴 및 고사 원인에 관한 연구가 지난 40년간 수행되었다. 본 연구는 지난 40년간(1980~2020년) 이루어진 구상나무에 대한 연구를 10년 단위로 나누고, 생태학적 연구의 분야들에 초점을 맞추어 시대별·지역별·분야별 연구 동향 및 연구결과를 분석하였다. 또한, 이를 토대로 구상나무의 효과적 관리 및 보전을 위해 필요한 연구의 방향을 제시하였다. 생태학적 연구 분야는 진화생태, 생리생태, 개체군생태, 경관생태로 구분하였다. 지난 40년간 총 73편의 논문이 발표되었으며, 최근 10년 동안 65.8%인 48편의 논문이 발표되었다. 지역별로는 한라산에서 41편의 논문이 발표되어 가장 많은 연구가 이루어졌다. 분야별로는 생리생태연구에서 가장 많은 38편의 연구논문이 발표되었으며, 진화생태연구는 가장 적은 10편의 연구가 출판되었다. 분야별로 수행된 연구결과를 검토한 결과 많은 연구에서 구상나무의 쇠퇴 및 서식지 감소의 주된 요인은 기후변화에 따른 온도상승과 봄철 강수량 감소로 발생한 수분수지 불균형에 의한 건조 스트레스인 것으로 추정되었다. 그러나 구상나무의 쇠퇴와 고사에 대한 원인은 아직 분명하게 규명되지 못하고 있는데. 이는 대부분의 연구가 기초적인 내용을 다루고 있으며, 간헐적 수행과 일부 지역에 편중되어 있었기 때문이다. 구상나무 쇠퇴 원인을 규명하고 이를 토대로 지속가능한 관리와 보전 방안을 제시하기 위해서는 각 연구 분야에서 지속적이고 발전된 연구가 수행되어야 할 것이다. 또한, 각 분야의 연구를 통합하여 종합적으로 분석하는 생태계생태와 시스템생태 등 연구 분야의 확장이 필요하다.

환경 인쇄 기술의 발전과 인쇄물의 $CO_2$ 발생량에 관한 연구 (A Study about Development of Environment Printing Technology and $CO_2$)

  • 이문학
    • 한국인쇄학회지
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    • 제30권3호
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    • pp.89-114
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    • 2012
  • For as to world, the concern about the environment problem is enhanced than any other time in the past because of being 21 century. And the environment problem is highlighted as the world-wide issue. The time of the environment problem intimidates the alive of the mankind and presence of an earth over the time. It becomes the essentiality not being selection in the personal living or the economical viewpoint now to prepare for the climatic modification. As to the company management, the green growth period which it excludes the environment management considering an environment, cannot carry on the company the continued management comes. That is, in the change center of the management paradigm, there is the environment management. Nearly, the greenhouse gas which the publication industry is the environmental toxic material like all industries is generated. The greenhouse gas is ejected in the process of running the manufacturing process and print shop of the various kinds material used as the raw material of the book. Particularly, the tree felling for getting the material of the paper is known to reach the direct influence on the global warming. This study does according to an object it considers and organizes the environment parameter based on this kind of fact as to the publication industry. And it is determined as the reference which is used as the basic materials preparing the case that carbon exhaust right transaction(CAP and TRADE) drawing are enforced in all industries and is sustainable the management of the publication industry and reduces the environmental risk among the company many risk management elements and plans and enforces the publication related policy that there is a value. In the printing publication industry, this study tried to inquire into elements discharging the environmental pollutant or the greenhouse gas. Additionally, in the printed publication production process, it tried to inquire into the effort for an environment-friendly and necessity at the printing paper and the printers ink, regarded as the element discharging the greenhouse gas all kinds of the printing materials, operation of the print shop and all kinds of the machines and recycle process, and etc. These considerations make these industrial field employees aware of the significance about a conservation and environmental protection. They try to give a help in the subsequent study producing quantitatively each environmental parameter emission of green house gas. This makes the calculation of the relative $CO_2$ output reproached ultimately possible. Meanwhile, in a sense, many research protects and improving an environment in connection with the contents of research at the printing publication industrial field is in progress. There will be the voluntary human face that it has to protect an environment but this can not do by the outside factor according to all kinds of environment related law and regulation. Anyway, because of acting on company management as the factor of oppression, the increase of this environment-related correspondence cost could know that the research that the environment loading relates with a procurement and development, environment management system introduction, quality control standard, including, normalizing including a material, and etc. through the part of the effort to reduce the cost low was actively in progress. As to the green growth era, as follows, this paper prescribed the subject and alternative of the print publication industry. It is surrounded by the firstly new digital environment and the generation of the subject. And secondly the printing industry is caused by the point of time when the green growth leaves by the topic which is largest in the global industry and it increases. The printing publication industry has to prepare the bridgehead for the environment-friendly green growth as the alternative for this resolution with first. The support blown in each industry becomes the obligation not being selection. Prestek in which the print publishing was exposed to spend many energies and which is known as the practice of the sustainable print publishing insisted that it mentioned importance of the green printing through the white pages in 2008 and a company had to be the green growth comprised through the environment-friendly activity. The core management for the sustainable printing publication industry presented from Presstack white pages is compacted to 4 words that it is a remove, reduce, recover, and recycle. Second, positively the digital printing(POD) system should be utilized. In the worldwide print out market, the digital printing area stops at the level of 10% or so but the change over and growth of the market of an analog-to-digital will increase rapidly in the future. As to the CEO Jeff Hayes of the Infoland, the offset print referred to that it of the traditional method got old and infirm with the minor phase of the new printing application like the customer to be wanted publication and the print of the digital method led the market. In conclusion, print publishers have to grasp well the market flow in the situation where a digitalization cannot be generalized and a support cannot avoid. And it keeps pace with the flow of the digital age and the recognition about the effort for the development and environment problem have to be raised. Particularly, the active green strategy is employed for the active green strategy.

온도 및 CO2 상승이 고추의 생육 및 과실품질에 미치는 영향 (Impact of Elevated Temperature and CO2 on Growth and Fruit Quality of Pepper (Capsicum annuum L.))

  • 송은영;문경환;손인창;위승환;김천환;임찬규;오순자
    • 한국농림기상학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.179-187
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    • 2016
  • 본 연구는 미래 기후변화 시나리오에 근거하여 예측되는 온도 및 이산화탄소 농도 상승조건에서 노지채소인 '무한질주' 고추의 생육 및 과실품질에 미치는 영향을 구명하기 위해 SPAR (Soil Plant Atmosphere Research) 챔버에서 수행하였다. 대조구인 대기온도는 노지고추 주산지인 안동지역의 평년(1971~2000; 30년) 5~10월의 생육기 평균기온($20.8^{\circ}C$)을 기준으로 설정하였다. 처리구는 대조구(대기온도, 400ppm $CO_2$), 이산화탄소 상승구(대기온도, 800ppm $CO_2$), 온도 상승구(대기온도+$6^{\circ}C$, 400ppm $CO_2$), 이산화탄소+온도 상승구(대기온도+$6^{\circ}C$, 800ppm $CO_2$) 등 4수준으로 설정하였다. 대조구보다 고온 및 상승 이산화탄소 농도 조건에서 재배하였을 때 초장, 분지수, 엽수 등이 증가하였으나, 엽면적과 SPAD값은 급격히 감소하였다. 개화 및 꽃봉오리수도 온도 및 이산화탄소 농도가 증가할수록 급격히 감소되었다. 또한, 개체당 총 착과수와 총 착과중도 대조구에 비해 감소하였는데 과실무게도 약간 적었고 과실 길이와 과실 두께도 약간 줄었다. 이상의 결과로 보아 기후변화시나리오에 근거로 대기 중 $CO_2$ 농도는 2배, 기온은 $6^{\circ}C$ 높은 환경 조건에서는 고추의 착과가 저해되고 과실 수량도 크게 감소하였으나, 완숙 과실의 비율은 증가하여 수확시기가 다소 앞당겨질 것으로 보인다.

시뮬레이션 모형에 의한 온실의 열환경 분석 (Analysis of Greenhouse Thermal Environment by Model Simulation)

  • 서원명;윤용철
    • 생물환경조절학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.215-235
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    • 1996
  • 본 연구에서 수행한 Model 시뮬레이션에 의한 열환경 분석 기법은 지역별로 다양한 기상여건 하에서 대상온실의 난방 및 냉방부하를 보다 합리적으로 예측할 수 있을 뿐만 아니라 냉방이나 난방용 시스템의 결정을 비롯한 난방대책을 수립하고, 에너지 이용 전략의 수립이나 계절적인 작부계획 수립, 온실산업용 적지선정 등에 유익하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 온실의 적극적인 환경조절 유형을 난방과 냉방의 두 가지로 대별하고, 난방 소요열량 산정을 비롯하여 야간의 보온 커튼효과, Heating Degree-Hour 산정 등 난방과 관련된 시뮬레이션은 동적 모형을 이용하여 시간별, 일별 및 월별로 검토하였으며, 환기를 비롯한 차광, 증발냉각시스템의 효과 분석은 정적모형을 이용하여 검토하였다. 특히 하절기 지하수와 같은 저온수를 직접 이용하거나 Heat Pump를 통하여 확보될 수 있는 저온수를 이용하여 온실의 피복면에 살수함으로서 확보할 수 있는 온실냉방효과를 검토하는 데는 1.2m$\times$2.4m 크기의 모형온실을 제작하여 기초실험을 수행함으로서 동절기의 수막시스템의 보온효과와 마찬가지로 하절기 냉방 효과를 거둘 수 있다는 가능성을 확인하였다. 본 연구에 활용된 온실의 수치 환경모형 중 난방관련 시뮬레이션용 동적 수치모형은 소기의 목적을 달성하는데 충분히 응용될 수 있는 이론모형이다. 이 이론모형이 범용성이 높은 것은 온실 내ㆍ외의 미기상 변화, 특히 난방이나 냉방이 본격적으로 요구되는 기간동안에 온도, 습도, 일사, 풍속 등의 미기상 인자들을 면밀하게 관찰하여 실측된 자료를 바탕으로 개발되었고, 다양한 자료에 의해 충분히 검정되었기 때문이다. 본 연구에서는 경남 진주지역의 어느 특정 기간(1987년)의 시간별 기상자료를 중심으로 온실의 열적 환경변화에 대한 수치모형 시뮬레이션을 실시하였으며, 아직 수치모형에 의한 시뮬레이션이 불가능한 일부 냉방효과를 검토하는 데는 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주간과 야간의 설정온도를 달리하고 다단계 변온조절방식으로 시뮬레이션을 행한 결과 난방 소요열량은 난방 설정온도에 따라 현저한 차이를 보였다. 특히 주간 설정온도에 비하여 야간 설정온도가 난방 소요열량에 예민하게 영향을 미치므로 야간의 설정온도 결정에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 2. 기존의 Heating Degree-Hour 자료는 평균 외기온을 중심으로 임의의 설정온도에 대하여 산정된 값이므로 난방 소요열량에 대한 상대적인 비교수단은 되나 고려되는 기상인자의 제한과 설정온도의 임의성 때문에 실용성이 부족하다. 따라서 본 연구에서 제시된 것처럼 온실 주변의 제반 미기상 인자나 경계조건이 반영됨은 물론 작물의 생육상태 및 구체적인 설정온도까지도 고려하는 동적 수치모형으로 시시각각으로 예측된 실내기온을 중심으로 재배기간 동안의 난방열량을 적산함이 합리적이라 판단된다. 기존의 MDH 자료로 난방 설계를 할 경우에는 지나치게 과잉설계 될 가능성이 있다. 3. 산정된 난방 소요열량은 물론 커튼의 보온성능도 월별 기상여건에 따라 현저한 차이를 보이며, 시뮬레이션에 이용된 커튼의 경우 높은 보온효과를 보임으로서 년 평균 50% 이상의 난방 에너지를 절감할 수 있으며, 동절기 3-4개월의 집중 난방기에 에너지가 크게 절감됨을 발견할 수 있다. 4. 고온기 환기성능은 온실의 구조, 기상조건, 작물의 생육상태 등에 따라 다소의 차이가 있으나 환기율에 의해 크게 좌우되며, 시뮬레이션에 이용된 두 가지 농가보급형 온실 모두 환기율의 증가에 따른 실내기온의 강하 효과가 환기율이 1회/min 정도를 넘어서면서 급격히 둔화되는 현상을 보인다. 이는 기존에 권장되고 있는 적정 환기율인 1회/min 전후의 환기 시스템을 갖추는 것이 합리적임을 확인해 준다. 5. 작물이 성숙된 유리온실에서 외기의 상대습도가 50%인 쾌청한 주간동안 연속적으로 1회/min로 환기를 시킬 경우 실내기온 36.5$^{\circ}C$의 대조구에 비한 온도강하는 50% 차광만 했을 시 2.6$^{\circ}C$이고 효율 80%의 Pad & Fan 시스템만 작동시 6.1$^{\circ}C$ 정도이며, 차광과 냉각시스템을 동시에 작동시는 약 8.6$^{\circ}C$로서 외기온보다 3.3$^{\circ}C$가 낮은 28$^{\circ}C$까지 실내온도를 낮출 수 있으나, 동일 조건하에서 외기의 상대습도가 80%로 높은 경우에는 Pad & Fan시스템에 의한 온도강하가 2.4$^{\circ}C$에 불과하여 50% 차광하에서도 외기온 이하로 실내온도를 낮출 수 없음을 알 수 있다. 6. 하절기 3개월(6/1-8/31)동안 Pad & Fan 시스템의 냉방효과($\Delta$T)는 설정된 작동 온도에 따라 다소 차이를 보일 것으로 예상되나 본 시뮬레이션에서 설정한 시스템의 작동 온도 27$^{\circ}C$에서 상대습도와의 상관관계는 대략 다음과 같았다: $\Delta$T= -0.077RH+7.7 7. 전형적인 하절기 주간기상 하에서 경시적 냉방효과를 분석한 결과 환기만으로는 실내기온을 외기온 보다 5$^{\circ}C$ 높게 유지하는 정도가 고작이고, 차광이나 증발식 냉방시스템 만으로는 작물이 성숙한 단계에서조차도 외기온 이하로 떨어뜨리기가 어려우나 차광과 아울러 증발식 냉방을 병행할 경우에는 작물상태에 따라 다소 차이는 있지만 실내기온을 외기온보다 2.0-2.3$^{\circ}C$ 낮게 유지할 수 있음을 발견할 수 있다. 8. 일사가 차단된 27.5-28.5$^{\circ}C$의 외기온하에서 6.5-8.5$^{\circ}C$의 냉수를 온실 바닥면적 1$m^2$당 1.3 liter/min의 유량으로 온실표면에 살수했을 때 실내기온을 외기온보다 1$0^{\circ}C$ 낮은 16.5-18.$0^{\circ}C$ 정도로 낮출 수 있었다. 앞으로 살수 수온(T$_{w}$ )이나 외기온(T$_{o}$ ) 뿐만아니라 살수율(Q)에 따라 온실기온 (T$_{g}$ )에 미치는 상관 관계 T$_{g}$ = f(T$_{w}$ , Q, T$_{o}$ )를 구명하여 지하수 자체 또는 Heat Pump를 이용한 지하수온 이하의 냉수로 온실냉방의 가능성을 구명하는 것이 앞으로의 과제이다.

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