토양 및 음식물퇴비의 염분농도가 식물성장에 미치는 영향 분석에 관한 연구

황인희 ( In-hee Hwang ),정준구 ( Jun-gu Jung ),배재근 ( Chae-gun Phae ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

농촌진흥청에서 고시하고 있는 비료공정규격에 따르면 퇴비의 적정 염분은 2% 미만으로 규정하고 있으며 이기준은 일반퇴비 및 음식물류폐기물퇴비(이하 음식물퇴비) 구분없이 동일한 기준이 제시되고 있다. 실제 농가에서는 음식물퇴비 내 염분이 높다는 편견이 있어 작물을 키우는데 음식물퇴비를 사용할 경우 작물이 죽거나 잘 자라지 않는 등의 의식이 팽배하여 작물재배 및 농가에서 음식물퇴비의 사용량이 저조하며 의식이 부정적인 상황이다. 따라서 본 연구에서는 음식물퇴비의 염농도, 혼합율에 따른 작물재배 실험을 진행하였으며 작물 재배 시 염분농도에 따라 작물이 받는 영향에 대해 알아보고자 하였으며 토양의 염분농도, 음식물퇴비의 염분농도, 토양과 음식물퇴비의 혼합율에 따라 작물의 발아율, 성장정도의 변화를 살펴보고자 하였다. 실험은 토양별 염분농도, 음식물퇴비의 염분농도, 토양과 음식물퇴비의 혼합율, 총 3가지 조건에 변화를 주어 실험을 진행하였다. 실험은 총 5일주기로 각 작물의 발아율, 성장정도, 토양 내 염분농도를 측정하였으며 염분농도의 유실량 및 작물로의 흡수량을 보기위해 염분농도 측정 대조군을 측정용으로 설정하였다. 첫 번째 실험은 토양 염도가 작물에 끼치는 영향을 알아보기 위해 토양 내 염분농도를 각각 0.5%, 1.0%, 1.5%, 1.7%, 2.0%, 2.2%, 2.5%로 조절하여 작물 재배 실험을 진행하였다. 두 번째 실험은 토양에 혼합하는 음식물퇴비의 염분이 작물에 끼치는 영향을 알아보기 위해 토양과 음식물퇴비를 20:1로 혼합하였으며 혼합하는 음식물퇴비에 염분농도를 1%, 2%, 3%, 4%, 5%로 추가 조절하여 작물 재배 실험을 진행 하였다. 세 번째 실험은 음식물퇴비와 토양의 혼합율이 작물에 끼치는 영향을 알아보기 위해 토양과 음식물퇴비의 혼합비를 각각 1%, 3%, 5%, 10%로 조절하여 작물재배 실험을 진행하였다. 실험 결과 음식물 퇴비의 혼합 없이 토양의 염도를 추가해준 경우, 작물이 재배될 수 있는 최대 염분농도는 2.0% 미만으로 측정되었으며, 토양 내 혼합하는 음식물퇴비의 적정염도는 5% 이하에서 가장 높은 효율을 나타냈다. 음식물퇴비를 사용하여 작물을 재배 할 시 일반적으로 혼합되는 비율인 20:1로 혼합하였을 경우 음식물퇴비의 적정 염도는 5%로 확인되었다. 이는 시중에서 판매하는 음식물 퇴비보다 1%높은 염분농도임을 확인하였다. 이는 음식물퇴비의 혼합비율은 작물의 발아율에 부정적인 영향을 주지 않는다는 것으로 판단되며 음식물 퇴비를 이용하여 작물 재배를 하였을 시 기존보다 우수한 발아율 및 성장정도를 나타내는 것으로 보인다.

토양 및 음식물퇴비의 염분농도가 식물성장에 미치는 영향 분석에 관한 연구

황인희,정준구,배재근 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05

농촌진흥청에서 고시하고 있는 비료공정규격에 따르면 퇴비의 적정 염분은 2% 미만으로 규정하고 있으며 이 기준은 일반퇴비 및 음식물류폐기물퇴비(이하 음식물퇴비) 구분없이 동일한 기준이 제시되고 있다. 실제 농가에서는 음식물퇴비 내 염분이 높다는 편견이 있어 작물을 키우는데 음식물퇴비를 사용할 경우 작물이 죽거나 잘 자라지 않는 등의 의식이 팽배하여 작물재배 및 농가에서 음식물퇴비의 사용량이 저조하며 의식이 부정적인 상황이다. 따라서 본 연구에서는 음식물퇴비의 염농도, 혼합율에 따른 작물재배 실험을 진행하였으며 작물 재배 시 염분농도에 따라 작물이 받는 영향에 대해 알아보고자 하였으며 토양의 염분농도, 음식물퇴비의 염분농도, 토양과 음식물퇴비의 혼합율에 따라 작물의 발아율, 성장정도의 변화를 살펴보고자 하였다. 실험은 토양별 염분농도, 음식물퇴비의 염분농도, 토양과 음식물퇴비의 혼합율, 총 3가지 조건에 변화를 주어 실험을 진행하였다. 실험은 총 5일주기로 각 작물의 발아율, 성장정도, 토양 내 염분농도를 측정하였으며 염분농도의 유실량 및 작물로의 흡수량을 보기위해 염분농도 측정 대조군을 측정용으로 설정하였다. 첫 번째 실험은 토양 염도가 작물에 끼치는 영향을 알아보기 위해 토양 내 염분농도를 각각 0.5%, 1.0%, 1.5%, 1.7%, 2.0%, 2.2%, 2.5%로 조절하여 작물 재배 실험을 진행하였다. 두 번째 실험은 토양에 혼합하는 음식물퇴비의 염분이 작물에 끼치는 영향을 알아보기 위해 토양과 음식물퇴비를 20:1로 혼합하였으며 혼합하는 음식물퇴비에 염분농도를 1%, 2%, 3%, 4%, 5%로 추가 조절하여 작물 재배 실험을 진행 하였다. 세 번째 실험은 음식물퇴비와 토양의 혼합율이 작물에 끼치는 영향을 알아보기 위해 토양과 음식물퇴비의 혼합비를 각각 1%, 3%, 5%, 10%로 조절하여 작물재배 실험을 진행하였다. 실험 결과 음식물 퇴비의 혼합 없이 토양의 염도를 추가해준 경우, 작물이 재배될 수 있는 최대 염분농도는 2.0% 미만으로 측정되었으며, 토양 내 혼합하는 음식물퇴비의 적정염도는 5% 이하에서 가장 높은 효율을 나타냈다. 음식물퇴비를 사용하여 작물을 재배 할 시 일반적으로 혼합되는 비율인 20:1로 혼합하였을 경우 음식물퇴비의 적정 염도는 5%로 확인되었다. 이는 시중에서 판매하는 음식물 퇴비보다 1%높은 염분농도임을 확인하였다. 이는 음식물퇴비의 혼합비율은 작물의 발아율에 부정적인 영향을 주지 않는다는 것으로 판단되며 음식물퇴비를 이용하여 작물 재배를 하였을 시 기존보다 우수한 발아율 및 성장정도를 나타내는 것으로 보인다.

고염분 조건의 농화배양 과정에서 하수슬러지와 염분폐수슬러지의 아질산화 미생물군집 변화 비교

김정미(Jeongmi Kim),유재철(Jaecheul Yu),정소연(Soyeon Jeong),김연주(Yeonju Kim),배효관(Hyokwan Bae),이태호(Taeho Lee) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회지 Vol.43 No.1

목적: 탈암모니아 공정을 이용하여 고농도 염분폐수의 질소를 성공적으로 처리하기 위해서는 아질산화 미생물의 농화배양이 중요하다. 본 연구에서는 하수처리장 슬러지(하수슬러지)와 공동어시장의 폐수처리장 슬러지(염분폐수슬러지)를 각각 식종원으로 이용하여 고농도 염분 조건의 농화배양 과정에서 발생하는 암모늄 산화 미생물(Ammonia oxidizing bacteria, AOB)군집 변화를 비교하고자 하였다. 방법: 하수슬러지를 식종한 PN1 반응기에서는 고농도의 암모늄(500-3,000 mg NH₄+-N/L)을 아질산염으로 전환할 수 있는 AOB를 먼저 농화배양하였으며, 이후 염분농도를 단계적으로 20 g NaCl/L까지 증가시켰다. 염분폐수슬러지를 식종한 PN2 반응기에서는 순응 단계 없이 곧바로 염분농도 20 g NaCl/L에서 AOB를 농화배양하였다. 결과 및 토의: PN1과 PN2 반응기 모두 염분농도 20 g NaCl/L에서 고농도의 암모늄을 60% 이상 아질산염으로 전환하였다. 미생물군집분석 결과, 문(phylum) 수준에서는 두 반응기 모두에서 질산화 관련 미생물이 속하는 Proteobacteria가 우점하는 것으로 나타났다. 하지만, 종(species) 수준에서는 PN1에서 Nitrosomonas eutropha (60.7%)가, PN2에서 N. halophila (20.2%)가 각각 우점하였다. 결론: 하수슬러지와 염분폐수슬러지에서 우점하는 AOB는 다르게 나타났지만, 두 슬러지 모두 고염분 조건에서 PN 공정을 성공적으로 구축할 수 있었다. 따라서, 두 슬러지 모두 고염분 환경에서 암모늄을 처리하는 PN 공정구축을 위한 식종원으로 사용할 수 있을 것이다. Objectives : It is important to enrich and cultivate ammonia oxidation bacteria (AOB) in order to successfully treat nitrogen in high saline wastewater using a deammonification process. Two different inocula, a sewage sludge and a fish-market wastewater sludge, were cultivated to enrich AOB and compared the changes of microbial community. Methods : A sequential batch reactor (SBR) inoculated with the sewage sludge (PN1) enriched AOB under high-strength ammonium condition (500-3,000 mg NH₄+-N/L) and then the salt concentration in the medium was gradually increased up to 20 g-NaCl/L. The other SBR seeded with the fish market wastewater sludge (PN2) was operated to enrich AOB directly under 20 g NaCl/L without any acclimation step. Results and Discussion : Both PN1 and PN2 successfully showed more than 60% of the nitrite accumulation efficiency at a high saline concentration of 20 g NaCl/L. At the level of the phylum, Proteobacteria containing nitrifying microorganisms became dominant in both PN1 and PN2. However, the most dominant bacterial species in PN1 and PN2 were Nitrosomonas eutropha (60.7%) and N. halophila (20.2%), respectively. Conclusions : Although different results of the most abundant AOB were shown in both sewage sludge and fish-market wastewater sludge conditions, nitritation was successfully developed even with wastewater containing high salinity. Therefore, in this study, both sludges can be applied for inoculation to the PN process for efficiently treating wastewater with high concentration of ammonium and saline.

공간보간법을 이용한 새만금 계화간척지의 토양 염분농도 분석

김영주 ( Youngjoo Kim ),이근상 ( Geunsang Lee ),손재권 ( Jaegwon Son ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

우리나라의 간척사업의 주된 목적은 대규모 농지를 확보하기 위하여 시행되었으며 2000년대에 시행된 새만금 간척사업도 전체 면적의 약 30%가 농지로 이용될 전망이다. 국가관리 대규모 간척농경지는 식량자급률을 증대시켜 안정적인 식량 수급을 위한 경지면적의 확보 차원에서도 그 중요성이 크다고 할 수 있다. 그러나 최근 쌀 수입개방과 쌀 소비량의 감소 및 농지면적의 감소 등의 농업여건의 변화로 간척농지에서 벼 재배 이외의 고소득 작물생산의 필요성이 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 GIS 공간보간법을 이용하여 새만금 간척지중 농생명 용지인 계화도 지구의 285지점을 대상으로 2014년부터 2016년까지 3개년 동안 토양 염농도를 분석하였다. 특히 염분농도를 평가하기 위해 200 m 간격으로 검정점을 지정하였으며, 역거리가중치, 스플라인 그리고 크리깅 보간법에 의한 토양염분농도의 오차특성 분석이 수행되었다. 본 연구의 주요 결론으로서 첫째, 285개 토양 염분농도 자료를 이용하여 공간 보간법의 오차특성을 분석한 결과 IDW 방법이 계화간척지의 토양 염분 농도를 추정하는데 가장 적합한 것으로 나타났다. 둘째, 대상지역의 평균 토양염분농도를 분석한 결과 토양 염분농도는 시간이 지남에 따라 낮아지는 경향을 나타내었다. 셋째, 토양 염분농도가 높게 나타난 곳은 해수면이 접한 부근과 과거 갯골이 형성되었던 지역을 중심으로 분포되어 있는 것으로 나타났다. 이렇듯 염분농도가 높게 나타난 지역은 작물 생육이 불량할 것으로 사료되어 향후 농지로 활용하기 위해서는 제염 및 재염화 방지대책이 필요할 것으로 판단된다.

급격한 수온 스트레스가 담수 및 해수사육 강도다리, Platichthys stellatus의 혈액성상에 미치는 영향

김영수,장영진,임한규,민병화 한국발생생물학회 2010 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.29 No.-

최근 강도다리의 우수한 삼투압조절 능력을 이용하여, 염분변화시 강도다리의 생리적 반응에 관한 연구(Kim et al., 2008)가 이루어지고 있으며, 지하해수를 이용한 양식이 시도되고 있다. 그러나 지하 해수 사용이 가능한 제주도를 제외한 동해안과 남해안 지역에서는 발전소 및 조선소 등의 온배수에 의해 급격한 수온상승이 일어나거나, 냉수대로 인해 수시로 수온 급강하 현상이 발생한다. 또한 담수역에 가까운 곳일 경우, 담수의 유입이나 장마철 폭우로 인해 염분변화가 일어날 수 있다. 이러한 급격한 수온변화와 염분변화는 사육중인 강도다리에 스트레스로 작용하여, 어체의 성장, 번식, 대사, 삼투압조절 등 어류의 생리적 변화를 유발시켜 양식 생산성에 영향을 끼칠 가능성이 높다. 그러므로 본 연구는 담수와 해수에서 적응시킨 강도다리를 사용하여 급격한 수온변화에 따른 생리적 반응에 관한 기초자료를 얻고자 실시되었다. 220ℓ의 지수식 원형 사육수조에서 해수(34 psu)로 사육 중인 강도다리 치어(평균체장: 15.4±1.2 ㎝, 체중: 76.9±18.2 g) 112마리 중 55마리는 담수순화시켜 담수에 수용하고 나머지 57마리는 해수에 두었다. 담수와 해수에서 사육한 강도다리를 자동수온조절시스템(JS-WBP-170RP, Johnsam Co., Korea)이 부착된 40ℓ사각수조에 각각 50마리씩 수용하였으며, 24시간 안정시켰다. 이후 수온을 1℃/day로 30℃까지 수온을 상승시키고, 10℃까지 수온을 하강시켰다. 실험어로부터 heparin sodium 처리 주사기(1 ㎖)를 사용하여 마취없이 미부혈관에서 30초 이내에 혈액을 채취하였다. 실험어로부터 혈액을 채취하기 이전에 공급한 먹이가 어체의 혈액성상에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 채혈 24시간전부터 절식시켰다. 혈액은 수온상승시 20, 25, 30℃에서, 수온하강시 20, 15, 10℃에서 각각 채취하였다. 원심분리(5,600×g, 5분)하여 얻은 혈장은 분석전까지 -72℃에 보관하였다. 혈장의 cortisol 농도는 Donaldson (1981)의 방사면역측정법(RIA)에 따라 cortisol RIA kit (DSL, USA)로 항원과 표지항원이 항체에 경쟁적으로 반응하도록 유도한 다음, Hewlett Packard Gamma Counter (Cobra Ⅱ 5010, Packard Co., USA)로 측정하였다. 혈장 글루코스, Na+, K+, Cl- 농도분석을 위하여 생화학자동분석기 (Advid 1650, JEOL Co., Japan)를 사용하였다. 혈장 삼투질농도는 micro-osmometer (3MO plus, Advanced Instruments Inc., USA)를 사용하여 분석하였다. 실험기간중 담수와 해수에서 혈장 cortisol 농도는 실험개시시인 20℃에서 12.0±3.1 ㎍/㎖와 12.5±1.8 ㎍/㎖였다. 20℃에서 10℃까지는 유의한 차이가 나타나지 않았지만 30℃에서 담수와 해수강도다리 모두 93.6±4.4 ㎍/㎖와 87.0±2.8 ㎍/㎖로 급격히 증가하는 경향을 나타내었으며, 해수에 비해 담수강도다리에서 유의하게 높은 값을 나타내었다. 혈장 글루코스 농도는 실험개시시 담수와 해수강도다리에서 각각 33.2±3.8 ㎎/㎗와 35.1±3.8 ㎎/㎗였다. 20℃에서 10℃의 경우, 담수에 비해 해수강도다리에서 유의하게 높았으나, 20℃에서 30℃까지는 유의한 차이를 나타내지 않았다. 담수강도다리의 글루코스 농도는 cortisol과 같이 30℃에서 급격히 증가하는 경향을 보였으나, 해수강도다리의 글루코스 농도는 20℃에서 10℃로 수온이 낮아 질수록 유의하게 증가하고 30℃로 증가할 때는 cortisol과 같이 급격히 증가하는 경향이 나타났다. 혈장 Na+ 농도는 실험개시시 담수강도다리 97.1±2.5 mEq/ℓ, 해수강도다리 122.6±10.3 mEq/ℓ로 실험기간 중 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러나 담수에 비해 해수강도다리에서 유의하게 높은 값을 보였다. 혈장 K+ 농도는 담수강도다리에서 3.0±0.1 mEq/ℓ, 해수강도다리에서 3.2±0.2 mEq/ℓ였으며, 실험기간 중 유의한 차이는 나타나지 않았다. 혈장 Cl- 농도는 담수강도다리에서 99.9±4.7 mEq/ℓ, 해수강도다리에서 106.7±4.3 mEq/ℓ였으며 Na+와 K+의 결과와 동일하였다. 담수와 해수강도다리 삼투 질농도는 담수강도다리에서 280.8±8.3~286.2±11.2 mmol/㎏으로 337.3±6.3~350.4±5.2 mmol/㎏의 해수강도다리보다 낮게 나타났다. 그러나 수온별 삼투질농도는 모든 실험구에서 유의한 차이가 없었다.

남해안 연초천에 서식하는 기수갈고둥의 생태적 특성 연구

이수동,김미정,김지석 한국환경생태학회 2018 한국환경생태학회지 Vol.32 No.6

However, basic research on its physiological and ecological characteristics is still lacking. As such, this study intended to examine the impact of environmental conditions such as salinity and soil particle size on the size and density of Clithon retropictus at the Yeoncho river estuary. The investigation of the salinity, which is a key variable that affects the distribution of organisms in the estuary, showed that Clithon retropictus could grow at a salinity ranging from 0‰ (freshwater) to 25‰ (brackish water). The coarse gravel (19-75mm) tended to increase nearer the upper stream (under the Yeoncho weir), while the proportion of particles smaller than sand (less than 19mm) increased toward the downstream. The population and the size of the individuals decreased rapidly in the downstream where water stagnated near the Yeoncho weir, and the salt water joined. The results indicated that Clithon retropictus had a high tolerance to salinity, but the adaptability was weaker toward the extremes since the population, and the size tended to decrease as the salinity increased. The correlation analysis revealed that both salinity and soil particle size affected the population and individual size. The correlation between the individual size and salinity was -0.242 (P <0.01), indicating that the size decreased with increasing salinity. The correlation between individual size and coarse gravel having a particle size of 19mm or more was 0.420 (P <0.01), indicating that the size increased with increasing the particle size. 기수갈고둥(Clithon retropictus)은 염분농도, 물흐름, 지반조건 등 환경의 질을 판단할 수 있는 생물학적 지표종으로서의 가치가 높아 멸종위기야생생물 2급으로 지정되었으나 생리생태적인 특성에 대한 기초 연구는 여전히 부족한실정이다. 이에 본 연구는 연초천 기수역을 대상으로 염분농도, 하상 토양입도 등의 환경조건이 개체크기, 밀도 등에미치는 영향을 파악하고자 하였다. 기수역에서 생물의 분포에 영향을 미치는 핵심 변수인 염분농도를 조사한 결과민물에서부터 기수에 해당하는 0~25‰ 범위를 나타내었다. 하상 입도는 연초보와 가까울수록 거친 자갈이 많아진반면, 하류로 갈수록 모래보다 작은 입자의 비율이 증가했다. 개체수와 개체크기는 연초보를 중심으로 물이 정체되는담수인 상류와 해수가 만나는 하류에서 급격히 감소한 것으로 미루어 염분농도에 대한 내성은 넓은 것으로 확인되었다. 하지만 양극단으로 갈수록 개체수와 개체크기가 줄어드는 것으로 나타나 적응성은 약해지는 것으로 분석되었다. 개체수및 개체크기와 환경요인과의 상관관계를 분석한 결과, 염분농도와 하상입도 모두에 영향을 받는 것으로 나타났다. 염분농도와는 높을수록, 하상입도와는 모래보다 작은 입자가 많을수록 개체수는 감소하는 경향이었다. 개체크기와의관계에서도 염분농도가 높은 하류로 갈수록 크기는 줄어들었다. 하상입도는 입자크기 19mm 이상인 자갈이 많아질수록개체가 커지는 것으로 분석되었다.

갯방풍(Glehnia littoralis Fr. Schmidt ex Miq.)의 양액 염분 농도 및 생육 상태 실시간 모니터링 시스템 개발

양명균,염문선,조우재 경상대학교 농업생명과학연구원 2022 농업생명과학연구 Vol.56 No.2

최근 농지 및 수자원의 염류화로 인해 염생식물에 대한 작물화와 생육 조건 구명을 위한 연구 필요성이 높아지고 있다. 그러나 재배 조건 변화에 따른 작물의 생육 및 기능성 성분 변화 분석을 위해서는 양액 및 작물 생육부 시료를 채취하여 이를 전처리 및 분석해야 하여 시간적, 인적 자원의 소모가 높다. 본 연구에서는 염생식물의 최적 생육 조건 구명을 효율적으로 수행하기 위해 비파괴적으로 재배 현장에서 실시간으로 작물 생육부와 수경재배 근권부의 염분 농도를 모니터링할 수 있는 시스템을 개발하였다. 개발 시스템을 통해 NaCl 0 mM, 50 mM, 150 mM, 300 mM의 4가지 농도 조건에서 갯방풍을 대상으로 재배실험을 수행한 결과, 재배 중 염분 농도 수치의 변화 및 염분 농도가 높을수록 생체중이 감소하는 것을 확인하였다. 실제 생육 분석 결과에 따르면 개발 시스템을 통한 모니터링 결과에 상응하는 생체중 결과를 확인하여 염생식물의 생육 모니터링 적용이 가능할 것으로 평가되었다. 그러나 단위 생체중 당 기능성물질 함량의 경우, NaCl 농도가 증가할수록 증가하는 것으로 나타나 갯방풍의 상업적 재배 조건의 구명을 위해서는 생체중 외에 기능성 성분의 모니터링을 위한 시스템 보완이 필요하다고 판단되었다. Due to the recent salinization of farmland and water resources, the need for research on halophytes is increasing. However, to analyze the changes in crop growth and functional composition according to the varied cultivation conditions, samples of nutrient solution and plant tissues must be collected, pre-processed, and analyzed. These are highly time-consuming and laborious. In this study, a system was developed that can non-destructively monitor the salinity concentration of the hydroponic rhizome and crop growth in real-time at the cultivation site to efficiently investigate the optimal growth conditions of halophytes. From the application experiment with Glehnia littoralis under four salinity conditions(i.e., NaCl 0 mM, 50 mM, 150 mM, 300 mM), the proposed system showed the salinity changes in the nutrient solutions and the increase of the fresh weight according to the NaCl concentration. The actual growth analysis confirmed that the relationship between the fresh weight and the salinity was corresponded to the monitoring system, indicating the system feasibility on the growth monitoring of halophytes. However, in the case of the functional materials per unit fresh weight, it was found that the functional materials per unit fresh weight increased as the NaCl concentration increased. In a further study, on-site monitoring of the functional ingredients is necessary to investigate the commercial cultivation conditions of Glehnia littoralis.

머신러닝 기법을 활용한 낙동강 하구 염분농도 예측

이호준(Hojun Lee),조민규(Mingyu Jo),천세진(Sejin Chun),한정규(Jungkyu Han) 한국스마트미디어학회 2022 스마트미디어저널 Vol.11 No.2

하천의 염분 변화를 신속히 예측하는 것은 염분 침투로 인한 농업, 생태계의 피해를 예측하고 재해 방지 대책을 수립하기 위해서 중요한 작업이다. 머신러닝 기법은 물리 기반 수리 모델에 비해 계산량이 훨씬 적기 때문에, 비교적 짧은 시간에 염분농도를 예측 가능하여 물리 기반 수리 모델의 보완 기법으로 연구되고 있다. 해외에서는 머신러닝 기법 기반 염분 예측 연구들이 활발히 연구되고 있으나, 대한민국의 공공데이터에 머신러닝 기법을 적용한 연구는 충분치 않다. 낙동강 하구의 환경 정보에 관한 공공데이터와 함께, 본 연구는 여러 종류의 머신러닝 기법의 염분농도에 대한 예측 성능을 측정하였다. 실험 결과에서, 결정 트리 기반의 LightGBM 알고리즘은 평균 RMSE 0.37의 예측 정확도와 타 알고리즘 대비 2-20배 빠른 학습 속도를 보여주었다. 따라서 국내 하천의 염분농도 예측에도 머신러닝 기법을 적용할 수 있다고 판단된다. Promptly predicting changes in the salinity in rivers is an important task to predict the damage to agriculture and ecosystems caused by salinity infiltration and to establish disaster prevention measures. Because machine learning(ML) methods show much less computation cost than physics-based hydraulic models, they can predict the river salinity in a relatively short time. Due to shorter training time, ML methods have been studied as a complementary technique to physics-based hydraulic model. Many studies on salinity prediction based on machine learning have been studied actively around the world, but there are few studies in South Korea. With a massive number of datasets available publicly, we evaluated the performance of various kinds of machine learning techniques that predict the salinity of the Nakdong River Estuary Basin. As a result, LightGBM algorithm shows average 0.37 in RMSE as prediction performance and 2-20 times faster learning speed than other algorithms. This indicates that machine learning techniques can be applied to predict the salinity of rivers in Korea.

온실부재의 부식속도 측정

윤성욱 ( Sungwook Yun ),최만권 ( Mankwon Choi ),김하늘 ( Haneul Kim ),유찬 ( Chan Yu ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

본 연구에서는 토양 염분환경에 따른 온실부재의 부식속도를 알아보기 위해 토조 및 수중 부식실험을 실시하였다. 수중 부식실험은 함수비가 높은 간척지 토양의 특성과 관계되어 극한환경을 고려하고, 부식용액이 전체 금속 표면에 동일한 영향을 미쳐야 하는 균일부식 환경을 조성하기 위하여 함께 병행하였다. 실험에 사용된 시험편은 일반적으로 온실 부재에 대표적으로 사용되고 있는 총 5 종의 KS 규격 아연도강관 파이프를 이용하였다. 각 시편의 크기는 각각 □75×75×2.3t, □ 60×60×2.3t, ø48.1×2.1t, ø31.8×1.7t, ø25.4×1.5t 이며, 시편의 길이는 200 mm로 동일하다. 토조 부식실험은 pH, 토성 및 수분함량 등에 따라 차이가 날 수 있기 때문에 토성이 다른 논토양과 및 밭토양으로 나누어 실험을 하였고, 수중 부식실험은 40L 증류수를 기준으로 염화나트륨의 농도가 0%, 0.1%, 0.3%, 0.5%가 되도록 염화나트륨을 증류수에 가하여 수용액을 제조하여 실험을 하였다. 토조 부식실험에 사용한 논토양과 밭토양에 대해서는 pH와 수분함량을 측정하고 토성과 입도분석은 KS 기준에 준해서 실험을 하였다. 수중 부식실험에서 수조 내 수용액의 염분농도를 측정하기 위해 전기전도도는 EC meter(Thremo: Orion550A)를 이용하여 측정하였다. 전기 전도도는 나트륨 혼합비가 증가 할수록 측정값이 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 실험 조건하에서 토조 및 수조의 부식속도를 각각 측정하여 비교 분석하였다. 본 연구에서 고려한 부식속도는 균일부식으로 가정하였으며, 시험편의 무게손실로부터 계산하였다. 시험편의 부식 양을 측정하기 위하여 최소 0.1 g 까지 측정이 가능한 미소전자저울(USA, OHAUS, TP4KS)을 사용하여 무게감소량을 측정하였다. 부식속도는 mm/yr로 나타내며, 속도 관점에서 부식속도를 측정할 수 있다. 부식속도를 계산하는 계산식은 (부식속도(mm/yr) = 87.6*W/D*A*T)이다. 여기서, W는 무게손실(mg), D는 밀도(g/cm³), A는 면적(cm²) 그리고 T는 시간(hour)이다. 위식을 이용해 부식속도를 측정한 결과는 다음과 같다. 토조 부식시험의 경우, 논토양은 염분농도 증가로 인해 뚜렷하게 부식속도가 증가한 반면 밭토양의 경우는 염분농도 0%에 비해서는 크게 부식속도가 증가하였으나 염분농도와 크게 관계없이 비슷한 부식속도를 나타내었다. 수중 부식실험에서는 염분농도가 증가 할수록 부식 속도가 증가하는 경향을 나타냈다.

새만금 간척지구내 계화도지구의 염분농도 수준

김영주 ( Youngjoo Kim ),오양열 ( Yangyeol Oh ),이수환 ( Suhwan Lee ),류진희 ( Jinhee Ryu ),이상훈 ( Sanghun Lee ),김영두 ( Youngdoo Kim ),김선림 ( Sunlim Kim ),최진규 ( Jinkyu Choi ),손재권 ( Jaegwon Son ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

본 연구는 새만금 간척지내 계화도 지구를 대상으로 토양 염류 농도를 조사하여 간척지의 조기 농지화를 확립하고 간척농지에 재배 가능한 작물을 선정하기 위한 방안을 마련하고자 하였으며, 간척농지의 주요 재배 작물의 적정한 염분 농도에 필요한 기초 자료를 제공하고자 하였다. 연구 대상지인 새만금 간척지는 국책사업의 일환으로 전체 토지 면적 중 8,570 ha(30.3%)가 농지로 조성되며 농지이용계획 완료기간은 2030년에서 2020년으로 10년 앞당겨졌으며 이때부터 점진적으로 작물 재배가 시작된다. 연구 지역의 대기온도, 풍속, 일사량, 강수량 등의 기상자료는 직접 측정하거나 인근 기상관측소의 자료를 활용하였다. 시험지구 근거리에 위치한 전주, 군산 및 부안 관측소에서의 2014년 연강수량은 1,206.8 mm, 1,141.0 mm 및 1,187.6 mm이었으며, 2015년 9월까지 각 541.8 mm, 580.2 mm 및 622.3 mm이었다. 한편, 계화지구의 토양 염류의 변이를 조사하기 위해 1,150 ha를 200 m간격으로 구분하여 GPS를 이용하여 2014년과 2015년 3월에 표토(0~20 cm)의 시료를 채취하였다. 채취된 토양 시료는 각 토양을 풍건 세토(2mm체)로 만들어 pH와 EC는 토양과 증류수를 1:5(W/V)로 희석하였으며, 다른 성분은 농촌진흥청 토양분석법에 준하여 실시하였다. 주요 결과를 요약하면, 새만금 간척지 계화지구의 평균 염농도(%)는 0.0~0.41의 범위로다양하게 분포하였으며 평균 0.32를 나타내었다, 2015년의 평균 토양 염농도는 0.317 %로 2014년에 비해 30 %정도 감소한 값을 나타내었다. 전체 조사지역의 토양의 염농도의 경시적 변화를 살펴보면 영농도는 점차 감소하는 것으로 나타났으며 염농도가 낮은 지역이 증가하는 추세이다. 한편, 유기물 함량은 대부분 작물재배에 적당한 기준(2.0~3.0 %)에 비교하였을 때 1.0 % 내외로 작물 생장의 저조할 것으로 예상되어 토양 비옥도를 증진시킬 수 있는 향후 대책이 필요한 실정이다.