장기 관측 에디 플럭스 자료의 연속성 확보에 대하여: 개회로 및 봉폐회로 기체분석기의 야외 상호 비교

강민석 ( Minseok Kang ) , 김준 ( Joon Kim ) , 양현영 ( Hyunyoung Yang ) , 임종환 ( Jong-hwan Lim ) , 천정화 ( Jung-hwa Chun ) , 문민규 ( Minkyu Moon )  한국농림기상학회, 한국농림기상학회지 [2019] 제21권 제3호, 135~145페이지(총11페이지)

장기간 관측된 자료를 기반으로 그 시계열의 장주기나 경향을 분석할 때 선행되어야 할 조건은 과거에 관측된 자료와 현재에 관측된 자료가 비교 가능해야 한다는 점이다. 이러한 자료의 연속성을 확보하기 위해서는 장기 관측에 사용된 기기들 간에 호환성이 보장되어야 한다. 우리나라에서 가장 긴 에디 공분산 플럭스 관측 역사를 가지고 있는 광릉 활엽수림에서 다양한 기체분석기가 플럭스 관측에 사용된 가운데, 2015년 7월 과거 10년 이상 사용되었던 개회로 기체분석기(Model LI-7500, LI-COR, Inc.)에서 봉폐회로 기체분석기(Model EC155, Campbell Scientific, Inc.)로 교체되었다. 기체분석기가 완전히 교체되기 전 두 기체분석기로 동시에 관측되었던 2015년 8월부터 12월까지 5개월의 기간 동안 모은 이산화탄소와 수증기(잠...

TAG Eddy covariance, Long-term observation, Continuity, Gas analyzer, Compatibility, Gwangneung deciduous forest

농장맞춤형 농업기상정보 생산을 위한 소기후 모형 구축

김대준 ( Dae-jun Kim ) , 김수옥 ( Soo-ock Kim ) , 김진희 ( Jin-hee Kim ) , 윤은정 ( Eun-jeong Yun )  한국농림기상학회, 한국농림기상학회지 [2019] 제21권 제3호, 146~157페이지(총12페이지)

우리나라 농산촌 환경의 가장 큰 특징 중 하나는 지형이 복잡하여 좁은 지역 내에서도 기상/기후 분포 변이가 크다는 점이다. 이를 효과적으로 모의하기 위하여 ‘소기후 모형’이 개발되었고 현재까지 지속적으로 개선 연구가 진행되고 있다. 소기후 모형은 우리나라 전역에 대해 농장필지 단위까지 공간적으로 정밀한 농업기상/기후 정보를 표현할 수 있는 모형으로 기후 요소별로 독자적으로 개발되었다. 소기후모형을 이용하여 2000년대에는 국지규모의 현재평년 및 미래 시나리오 기반 기후정보를 산출하였다. 평년 전자기후도는 과거 30년 기간의 월별 최저기온, 최고기온, 강수량, 일사량을 30 m 격자해상도로 상세화 한 분포도이며, 이 전자기후도를 기반으로 미래 기후변화 시나리오를 고해상도로 상세화하여 제작하였다. 이 들 전자기후도는 농업분야 기후변화 영향평가에 다양한 형태로...

TAG Small-scale climate, Digital Climate Map, Agro-meteorology, Farm-specific, Early Warning Service

기후변화 대응을 위한 농장수준 농업정보 생산

문경환 ( Kyung Hwan Moon ) , 서형호 ( Hyeong Ho Seo ) , 신민지 ( Min Ji Shin ) , 송은영 ( Eung Young Song ) , 오순자 ( Soonja Oh )  한국농림기상학회, 한국농림기상학회지 [2019] 제21권 제3호, 158~166페이지(총9페이지)

농민이 농장에서 적지적작 기술을 구현하는 것은 기후변화에 적응하기 위한 효과적인 방법이 된다. 농민이 농장 수준에서부터 최적의 작물을 선택하고 최적의 재배기술을 구사하는데 농장의 기상과 작물의 생육 상태를 실시간으로 파악하고 다양한 기술의 적용 결과를 사전에 모의해 볼 수 있다면 큰 도움이 될 것이다. 이를 시험하기 위하여 고랭지배추 주산지역을 대상으로 농업용 전자기후도와 작물 생육모형 기술을 결합하여 농장의 상세 기상과 작물 생육정보를 생산하는 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 농장 수준의 농업 실황정보를 생산하여 농민에게 직접 제공할 수 있는 유력한 도구로 활용될 수 있다는 결과를 얻었다. 이러한 방식으로 농민이 직접 이용할 수 있도록 하기 위해서는 앞으로도 정보 생산 속도의 개선, 일부 기상요소에 대한 소기후 모형의 개발 및 여러 옵션을 시험해 볼 ...

TAG Summer-season Chinese cabbage, Digital Climate Map(DCM), Process-based crop model, Adaptation to climate change

벼 작물생육모형 국내 도입 활용과 앞으로의 연구 방향

김준환 ( Junhwan Kim ) , 상완규 ( Wangyu Sang ) , 신평 ( Pyeong Shin ) , 백재경 ( Jaekyeong Baek ) , 조정일 ( Chongil Cho ) , 서명철 ( Myungchul Seo )  한국농림기상학회, 한국농림기상학회지 [2019] 제21권 제3호, 167~174페이지(총8페이지)

작물 생육모형은 기존의 경험적 작물모형과는 달리 벼의 생장과정을 모의 할 수 있는 장점이 있다. 이러한 작물생육 모형들은 80년대 후반부터 적극적으로 국내 도입이 이루어 졌다. 유럽에서 개발된 MACROS로 부터 시작하여 이후 Oryza1 및 Oryza2000 모형과 북미에서 개발된 DSSAT 계열의 모형인 CERES-RICE 모형을 도입하게 되었다. 각각의 모형들은 최초에는 단순히 품종수 적합 후 특정지역에의 수량을 모의하는데 활용되었으나 2000년대에 이르러서는 국내에 적합한 작물모형으로 발전시킬 수 있는 단계에 이르게 되었다. 그러나, 작물생육모형을 기후변화 영향평가를 위한 용도로 주로 사용하였고 실용적인 수준에서의 활용은 미미하였다. 일부 농가 적용을 위한 시도가 있었으나 널리 활용되지는 못하였다. 이러한 활용상의...

TAG Process-oriented crop growth model, Site-specific weather data, Parameter calibration, Climate change, Decision support system

4차 산업혁명 기술에 기반한 농업 기상 정보 시스템의 요구도 분석

김광수 ( Kwang Soo Kim ) , 유병현 ( Byoung Hyun Yoo ) , 현신우 ( Shinwoo Hyun ) , 강대균 ( Daegyoon Kang )  한국농림기상학회, 한국농림기상학회지 [2019] 제21권 제3호, 175~186페이지(총12페이지)

기상 및 기후 정보를 활용하여 기후변화에 대응하기 위한 기후 스마트 농업을 도입하기 위한 노력이 진행되어 왔다. 기후 스마트 농업을 실현하기 위해 농가별 기상자료 수집 및 관리가 요구된다. 4차 산업혁명 시대의 주요한 기술인 IoT, 인공지능, 및 클라우드 컴퓨팅 기술들이 농가 단위의 기상정보 생산에 적극적으로 활용될 수 있다. 저비용과 저전력 특성을 가진 IoT 센서들로 무선 센서 네트워크를 구축할 경우, 농가나 농촌 공동체 수준에서 농업 생태계의 생산성을 파악할 수 있는 기상관측자료의 수집 및 분석이 가능하다. 무선 센서 네트워크를 통해 자료가 수집될 수 있는 공간적인 범위를 특정 농가보다는 농촌 공동체 수준으로 확대하여 IoT 기술의 수혜 농가를 확대하고, 아울러 상세기상정보의 생산 및 검증에 활용가능한 농업기상 빅데이터 구축이 필요하다. 기...

TAG Cloud computing, IoT, Deep neural network, Mobile application, Industrial revolution

기후변화 및 환경스트레스 영향평가를 위한 한국형 SPAR(Soil-Plant-Atmosphere-Research) 시스템의 개발

상완규 ( Wan-gyu Sang ) , 김준환 ( Jun-hwan Kim ) , 신평 ( Pyong Shin ) , 백재경 ( Jae-kyeong Baek ) , 이윤호 ( Yun-ho Lee ) , 조정일 ( Jung-il Cho ) , 서명철 ( Myung-chul Seo )  한국농림기상학회, 한국농림기상학회지 [2019] 제21권 제3호, 187~195페이지(총9페이지)

기후변화에 따른 환경 스트레스 대응 기술과 영농 의사결정 플랫폼 개발을 위해서는 환경 조건에 따른 작물의 반응을 이해하기 위한 시스템 개발이 매우 중요하다. 본 연구는 한국형 SPAR 시스템이 다양한 환경 조건에서 작물 생육 반응을 어떻게 정량화하고, 향후 작물 생육 모형 개발에 어떻게 연계될 수 있는지에 대해 방향을 제시하고자 수행되었다. 한국형 SPAR 시스템은 온도, CO₂ 농도 등의 기상요소와 양 수분 관리 등 재배요소를 동시에 정밀 조절할 수 있을 뿐 만 아니라 군락수준에서 광합성 및 호흡 등 작물의 생육 반응을 실시간으로 정량화하기에 최적화되어 있다. 본 시스템을 통해 수집된 군락 광합성 정보는 실제 작물의 환경조건에 따른 생육량 변동을 매우 유의하게 반영하여 향후 작물 생육 모형에 실질적으로 적용 가능한 환경-유전 ...

TAG Climate change, Photosynthesis, SPAR Chamber

건조 스트레스가 난대 상록활엽수의 광합성 반응 및 엽록소 형광반응에 미치는 영향

진언주 ( Eon-ju Jin ) , 윤준혁 ( Jun-hyuk Yoon ) , 배은지 ( Eun-ji Bae ) , 최명석 ( Myung-seok Choi )  한국농림기상학회, 한국농림기상학회지 [2019] 제21권 제3호, 196~207페이지(총12페이지)

본 연구는 현재 국내에서 조경소재로 이용하고 있는 목본식물 중 동백나무(C. japonica), 황칠나무 (D. morbifera), 굴거리나무(D. macropodum), 붓순나무(I. anisatum), 후박나무(M. thunbergii), 종가시나무(Q. glauca), 다정큼나무(R. indica) 등 7수종에 대해서 건조 스트레스에 따른 광합성 능력, 엽록소 함량, 엽록소 형광분석에 미치는 영향 및 생리적 환경지표를 알아보고자 수행하였다. 28일 동안 무관수 상태에서 건조 스트레스를 유발한 결과 광합성 속도, 암호흡 속도, 기공전도도, 증산속도는 전반적으로 감소하는 경향을 보였으나 I. anisatum, Q. glauca 및 R. indica의 경우 무관수 처리 28일까지 ...

TAG Drought-Tolerant Plants, Photosynthetic capacity, Chlorophyll fluorescence

광릉숲 천연활엽수림의 수종별 낙엽 현상과 질소 재전류 특성

권보람 ( Boram Kwon ) , 김현석 ( Hyunseok Kim ) , 이명종 ( Myong Jong Yi )  한국농림기상학회, 한국농림기상학회지 [2019] 제21권 제3호, 208~220페이지(총13페이지)

본 연구에서는 낙엽 현상을 정량화하는 모델을 적용하여 광릉숲 천연활엽수림에서 수종에 따른 낙엽의 시기와 속도를 추정하고, 이에 따른 상층 수종의 양분 이용특성을 검토하였다. 낙엽은 2015년과 2016년의 가을에 36개의 낙엽수거망을 이용해 주기적으로 수집하였으며, 5개 수종으로 분류하여 측정한 건중량을 딕슨의 모델에 적용했다. 또한 수집시기마다 낙엽의 질소농도를 분석하여 재전류율을 산출하였다. 광릉숲의 낙엽은 10월 초에 시작하여 11월 중순까지 떨어졌는데, 수종에 따라 두 해에 다른 경향을 보였다. 평균적으로 낙엽이 절정인 시기는 상층의 서어나무가 먼저, 졸참나무가 가장 늦게 나타났고, 낙엽의 속도는 팥배나무가 최소 18.6일 동안 빠르게, 까치박달이 최대 40.8일 동안 천천히 나타났다. 한편 낙엽이 절정일 때 상층 수종의 질소 재전류율은 졸...

TAG Deciduous, Leaf litter, Leaf fall pattern, Fall phenology, Resorption

Random Forest를 이용한 남한지역 쌀 수량 예측 연구

김준환 ( Junhwan Kim ) , 이주석 ( Juseok Lee ) , 상완규 ( Wangyu Sang ) , 신평 ( Pyeong Shin ) , 조현숙 ( Hyeounsuk Cho ) , 서명철 ( Myungchul Seo )  한국농림기상학회, 한국농림기상학회지 [2019] 제21권 제2호, 75~84페이지(총10페이지)

이 연구의 목적은 random forest 를 활용하여 기상요소만을 이용하여 우리나라 전체의 벼 평균수량을 예측하는데 있다. Random forest 는 예측에 사용되는 각predictor variable 을 분리할 수 있는데 이를 통해 분리된 시계열 상의 추세가 비정상적인 증가형태를 보였다. 이는 결국 예측능력의 저하로 이어지기 때문에 이를 제거할 필요가 있고 본 연구에서는 이동 평균을 이용하여 제거한 후 예측을 하였다. 1991 년부터 2005 년까지의 기상자료와 수량자료를 학습에 사용하였고 2006 년부터 2015 년까지의 자료들을 검증용으로 사용하였다. 학습자료에 대해서는 상당히 정확한 예측 능력을 보여주었으나 검증 자료에서는 그렇지 못하였다. 그 이유를 분석하기 위해 학습 자료와 검증 자료에 대해서 각각 변수 중...

TAG Random forest, Rice yield, Yield prediction, Empirical

온도와 강수를 이용하여 일별 일사량을 추정하기 위한 심층 신경망 모델 개발

강대균 ( Daegyoon Kang ) , 현신우 ( Shinwoo Hyun ) , 김광수 ( Kwang Soo Kim )  한국농림기상학회, 한국농림기상학회지 [2019] 제21권 제2호, 85~96페이지(총12페이지)

일사량은 자연 생태계와 농업 생태계에서 에너지수지와 물 순환을 추정하는데 중요한 변수이다. 일별일사량을 추정하기 위해 심층 신경망(DNN) 모델이 개발되었다. 일조시간 등의 변수보다 기상 관측소에서의 가용성이 더 높은 온도와 강수량이 심층 신경망모델의 입력 자료로 사용되었다. five-fold crossvalidation 을 사용하여 심층 신경망을 훈련시키고 검증하였다. 국내 15 개의 기상 관측소에서 30 년 이상장기간의 기상 자료가 수집되었다. Cross-validation 을 통해 얻어진 심층 신경망 모델은 수원 지역 기상관측소의 일별 일사량 추정치에 대해 비교적 작은 RMSE(3.75 MJ m^-2 d^-1) 값을 가졌다. 심층 신경망 모델은 수원 지역 기상 관측소의 일사량의 변위의 약68%를...

TAG Solar radiation, Deep neural network, Temperature, Precipitation

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