중적외선분광분석법을 이용한 토양 유기 탄소 분획 분석

홍승길,신중두,박광래,이상범,김진호,김석철,Henning Shiedung,Wulf Amelung 유기성자원학회 2015 유기물자원화 Vol.23 No.3

For concerning the climate change issues, the carbon sequestration and importance of soil organic matter are receiving high attention. To evaluate carbon sequestration in soil is important to determine the soil organic carbon (SOC) fractions such as WESOC (Water extractable soil organic carbon), and CO2 emission by soil microbial respiration. However, the analyses for those contents are time-consuming procedure. There were studied the feasibility of MIRS (Mid-Infrared Spectroscopy), which has short analysis time for determining the WESOC and an incubated carbon in this study. Oven-dried soils at 100℃ and 350 ℃ were scanned with MIRS and compared with the chemically analyzed WESOC and cumulative carbon dioxide generated during 30, 60, 90, and 120 days of incubation periods, respectively. It was observed that an optimized determination coefficient was 0.6937 between WESOC and untreated soil processed by spectrum vector normalization (SNV) and 0.8933 between cumulative CO2 from 30 days incubation and soil dried at 350℃ after subtracting air-dried soil processed by 1st derivatives. Therefore, it was shown that Quantification of soil organic carbon fractions was possibility to be analyzed by using MIRS. 기후변화 문제와 관련하여 탄소 격리와 토양 유기물의 중요성에 대한 관심이 증가하고 있다. 토양 탄소 격리를 산정하기 위해서는 물 추출 토양 유기탄소(WESOC)와 토양 호흡에 의해 이산화탄소로 배출되는 탄소량과 같은 토양 유기탄소를 분석하는 것이 중요하다. 이러한 성분의 분석에는 시간이 많이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 분석시간이 짧게 소요되는 중적외선분광분석법으로 물 추출 유기탄소와 토양 호흡에 의한 이산화탄소량을 분석할 수 있는 가능성을 알아보았다. 토양을 100℃와 350℃ 건조오븐에서 처리하고 중적외선분광계로 분석하여 WESOC와 30일, 60일, 90일, 120일 간 토양호흡에 의해 발생하는 이산화탄소량과의 상관을 분석하였다. 물 추출 토양 유기탄소에 대한 예측 모델에서는 표준 일반 변수화(SNV) 전처리를 통해 0.6937의 결정 계수를 보였고 30일간의 토양 호흡 발생 이산화탄소 예측 모델에서는 350℃ 건조 토양에 대해 1차 도함수 전처리를 통해 0.8933의 결정 계수를 보여 중적외선분광분석법을 사용하여 토양 중 유기탄소의 분획별 정량에 사용할 수 있는 가능성을 보였다.

다중회귀분석법을 이용한 토양 내 탄소함량 예측 모델 개발

박성용(Seong-Yong Park),이재한(Jae-Han Lee),천진혁(Jin-Hyuk Chun),유준혁(Jun-Hyuk Yoo),강윤구(Yun-gu Kang),이기범(Gi-bum Yi),조재성(Jae-Sung Cho),오택근(Taek-Keun Oh) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

토양 탄소는 토질과 작물생산량에 많은 영향을 미치며, 탄소격리를 통한 기후변화 완화에도 중요한 역할을 하기 때문에 신속하고 정확하게 분석하는 기술이 요구되어 왔다. 기존의 토양 탄소함량 분석은 전문적인 분석 인력이 필요하며, 시간과 비용 등이 많이 소요되기 때문에 이를 보다 편리하게 분석할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 따라, 본 연구는 신속하고 정확한 토양 탄소함량을 예측을 위한 모델을 도출하고 신뢰성 검증을 실시하였다. 토양의 채취는 농촌진흥청 농업환경변동조사 지점을 토대로 충청남도 농경지 중 4개 시군의 18개 지점을 선정하였다. 토양 채취 후 사진 촬영하여 추출한 각각의 RGB 값과 토양색에 영향을 미치는 토양 수분함량 및 조도를 분석한 결과를 바탕으로 다중회귀분석하여 토양 탄소함량을 예측하기 위한 회귀식을 도출하였다. 그 결과, 각 R, G, B 사이의 상관관계는 유의 수준 5% 이내로 통계적으로 유의한 관계를 나타내었다. 각 R, G, B가 모두 독립 변수로 모형에 포함될 경우, R-G, G-B 사이의 높은 상관관계로 인한 다중 공선성 문제가 발생할 것으로 판단되어 G는 독립변수에서 제외하였다. 토양 탄소함량에 대한 R-B의 탄성치는 각각 -2.90과 1.47로 나타났으며, 수분함량의 탄성치는 0.58로 도출되었다. 회귀식 검증에는 R², RMSE, MAPE 방법을 사용하였으며, R²와 MAPE에서 Validated data보다 Training data가 높은 정확도를 나타내었다. 따라서 본 연구에서 도출한 토양 탄소함량 예측모델을 통해 비교적 간편하고 신속하게 농경지의 토양 탄소함량을 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

판별분석을 이용한 토지이용별 토양 특성 변화 연구

고경석(Kyung-Seok Ko),김재곤(Jae Gon Kim),이진수(Jin-Soo Lee),김탁현(Tack Hyun Kim),이규호(Gyoo Ho Lee)조춘희(Choon Hee Cho),오인숙(In Suk Oh),정영욱(Young Wook Cheong) 대한자원환경지질학회 2005 자원환경지질 Vol.38 No.3

The physical and chemical characteristics of soils in a small watershed were investigated and the effect of geology and land use on soil quality were examined by using multivariate statistical methods, principal components analysis and discriminant analysis. The soil developed from andesite had finer texture and higher contents of water extractable inorganic components, clay, and mafic minerals than the soil developed from granite. It is considered that the accumulation of salts in the farmland soils indicated by electrical conductivity, contents of cations and anions and pH was caused by fertilizer input during cultivation. The low contents of organic matter in the farmland soils was due to the enhanced oxidation of organic matter by tillage and by the harvest of crops. The contents of inorganic components are increased as following order: upland 〉 orchard 〉 paddy field 〉 forest. The high contents of water soluble SO 4 2− of paddy soils is due to the oxidation of sulfides mineral formed during the flooding period during the air-dry and extraction. The results of principal components analysis show the difference of soil quality was controlled by geology and land use. PC1 indicate the input of fertilizer, mineral weathering and ion exchange reaction by application of nitrogenous fertilizers. The results of two discriminant analyses using water extractable inorganic components and their ratios by land use were also clearly classified by discriminant function 1 and 2. In discriminant analysis by components, discriminant function 1 indicated the effect of fertilizer application and increased as following order: upland 〉 orchard 〉 paddy field 〉 forest soil. The investigated and predicted data for land use from discriminant analysis showed similar results. The discriminant analysis can be used as a useful method certifying the change of land use. 본 연구에서는 회동저수지 상류 수영강 유역에 발달된 토양을 대상으로 지질 및 토지이용별로 토양의 물리화학적 특성을 조사하고 그 영향을 다변량 통계분석법인 주성분 및 판별분석을 이용하여 고찰하였다. 연구지역내 토양의 토성은 안산암에서 발달한 토양이 화강암의 것보다 세립질이며 용출 무기성분, 점토 및 유색광물의 함량도 높았다. 경작지 토양 내 염류 집적(EC, 양이온, 음이온)과 pH 증가는 대부분 경작과정에 투입된 비료의 영향에 의한 것이며 임야 토양에 비해 상대적으로 낮은 유기물 농도는 경운에 의한 유기물의 산화 촉진 및 작물 수확에 기인하는 것이다. 토지이용별 무기성분의 함량은 밭〉과수원〉논〉임야 토양 순으로 나타났으며, 논 토양의 높은 SO 4 2 − 함량은 담수 상태 환원조건하 침전된 황화광물형태가 산화조건의 용출 실험에 의해 용해되어 증가되는 것에 기인한다. 주성분 분석 결과는 토지 이용이나 지질에 따른 토양 특성을 잘 나타내었으며, 주성분 1은 시비, 광물 풍화작용 및 질소질 비료에 의한 이온교환 반응의 영향을 나타내었다. 토양 용출 성분과 성분비를 이용한 두 종류의 판별분석결과는 모두 토지이 용별로 판별함수 1과 2에 의해 뚜렷하게 구분되며, 토양 성분을 이용한 판별분석에서 판별함수 1은 경작에 의한 비료의 영향을 나타내며 밭, 과수원, 논, 임야 토양 순서로 증가하였다. 판별분석에 의한 토지이용 특성의 조사 및 예측 자료는 비교적 잘 일치하였으며 토지 이용의 변화를 확인할 수 있는 방법으로도 사용될 수 있었다.

퇴적암 유래 농경지 토양에 대한 카테나 해석

손연규,이동성,김근태,현병근,전혜원,전상호 한국지리정보학회 2017 한국지리정보학회지 Vol.20 No.4

In Korea, the soil series derived from sedimentary rocks are classified into seven soil series of coarse loamy soil such as Dain, Danbug, Dongam, Imdong, Jeomgog, Maryeong, and Yonggog; seventeen soil series of fine loamy soil such as Angye, Anmi, Banho, Bigog, Deoggog, Dogye, Dojeon, Gamgog, Gugog, Jincheon, Maji, Mungyeong, Oggye, Samam, Yanggog, Yeongwol, and Yulgog; six soil series of fine silty soil such as Goryeong, Bonggog, Juggog, Gyeongsan, Yuga, and Yugog; and four soil series of clayey soil such as Mitan, Pyeongan, Pyeongjeon, and Uji. All thirty-four soil series have different drainage rates and topography. However, the soil texture depends on the parent rock. The buffer functions in GIS (Geographic Information System) techniques were used to calculate adjacent soil series from a soil series. The length of the adjacent soil series was adjusted because a side of the buffer area was one meter long. The cluster analysis was conducted using the CCC (Cubic Clustering Criterion) method, in which the number of clusters is calculated based on the individual soil series ratio. Soil survey has been carried out since 1964 as “The reconnaissance soil survey”, and 1:5,000 detailed soil survey was completed in 1999 with a five-years plan in Korea. Today, all the soil survey information has been computerized. GIS techniques were used to establish a digital soil map; however, there have not been any studies to interpret pedogenesis using the GIS technique. In this study, the area of the adjacent soil series were obtained using the GIS technique. The area of the adjacent soil series can be calculated based on the information area. The similarities of soil originated from sedimentary rocks were estimated using the length. As a result, the distribution of grain size was different based on the types of sedimentary rocks and the location. The clusters were distinguished into limestone, sandstone, and shale. In addition, the soil derived from shale was divided into red shale and gray shale. This means that quantitative interpretation of the catena and this established method can be used to interpret the relationship between soil series. 본 연구에서는 퇴적암 유래 농경지 토양의 카테나의 정량적, 객관적인 해석을 위해 세부정밀토양도(축적 1:5,000)의 속성자료 중 토양통자료를 이용하여 지리정보시스템(ArcGIS, ESRI, US) 과 R 통계분석프로그램을 이용하여 분석하였다. 분석에 사용된 토양통의 인접한 토양통 길이 산정을 위해 GIS 프로그램의 Buffer 기능을 이용하여 각 토양통에 폭 1m의 buffer을 형성하고 인접한 토양통들의 buffer 면적과 이를 이용하여 길이를 산출하였다. R 통계분석프로그램을 이용하여 각각의 토양통별로 인접한 토양통의 면적을 비율로 환산하고, 그 값을 기준으로 입체군집기준(Cubic Clustering Criterion)을 이용해 군집의 개수를 선정하였다. 군집의 수를 선정 후 인접 토양통의 비율을 이용해 군집분석을 수행하여 퇴적암 유래 농경지 토양들의 유사성 분석을 시도하였다. 군집분석 결과 퇴적암 지대별로 암석의 종류에 따라 입경분포가 다르게 나타나 사양질 토양은 주로 사암 모재, 식양질 토양은 혈암 모재, 미사식양질 내지 식질의 토양은 석회암 모재로 구별되어, 석회암 < 혈암 < 사암의 순이었다. 한편, 혈암유래 농경지 토양은 적색혈암과 회색혈암으로 구분되고, 적색혈암은 사양질과 식양질, 회색혈암은 식양질과 미사식양질이 주로 분포하는 것으로 나타났다. 토양연접군에 대한 정량적인 해석을 의미하며, 이러한 분석방법들을 통한 해석으로 토양통들의 입경분포, 특히 점토함량에 따른 연관성 분석을 할 수 있었고, 분포위치와 모암에 대한 연관성에 대해서는 보다 심도있는 연구가 필요할 것으로 보여진다.

견인 부하 계측 전 토양 특성 분석

김준희 ( Junhee Kim ),권오준 ( Ojun Kwon ),우승민 ( Seungmin Woo ),두윰우예다니엘 ( Uyeh Daniel Dooyum ),문용주 ( Yongju Moon ),하유신 ( Yushin Ha ),신창섭 ( Changseop Shin ),심성보 ( Sungbo Shim ),박두산 ( Tusan Park ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

밭에서 농기계를 사용할 경우, 밭의 상태가 농기계의 특성 및 성능에 큰 영향을 미치며 특히 토양의 경도는 각종 작업기의 작업에 큰 영향을 미치고 있다. 트랙터 작업의 경우 토양경도에 따라 트랙터의 견인력이 달라지기 때문에 소요되는 동력의 크기가 다르다. 이에 본 연구에서는 토양의 경도를 측정하고, 해당되는 지점의 토양 시료를 채취하여 각각의 함수율과 토성을 분석하였다. 경상북도 군위군에 소재하고 있는 경북대학교 밭농업기계개발연구센터 필드에서 진행하였으며 3개의 80 m 레인으로 나누어 8 m 간격 총 30곳의 토양 경도(FieldScout SC900 Soil Compaction Meter, Spectrum Technolgies, Inc.)를 측정하였다. 토양 깊이가 2.5, 5, 7.5, 10 cm 일 때 평균 토양경도는 69, 99, 130, 156 psi로 측정되었으며 1, 2, 3레인의 평균 토양경도는 78.875, 102.5, 159.9 psi로 측정되었다. 토양의 함수율은 건조기를 이용하여 16시간 건조 후, {(건조 전 토양 무게 - 건조 후 토양 무게) / 건조전 토양 무게 × 100}을 이용하여 함수율을 측정하였다. 30개 토양의 최대 함수율은 8.092%, 최소 함수율은 4.653%, 평균 함수율은 6.293%로 분석되었으며 토양 경도가 높을수록 함수율이 낮게 나타나는 것으로 확인되었다. 토성은 체가름 시험기를 통해 4, 2, 1, 0.5, 0.25, 0.106, 0.053, 0.02 mm의 체를 이용하여 토양을 분리하였다. 미농무성법에 따르면 토양은 크기에 따라 굵기가 2 mm 이상인 것을 자갈, 0.02 mm 이상 2mm 미만을 모래, 0.02 mm 미만을 점토라고 하는데, 자갈 14.85%, 모래 55.95% 점토 29.2%로 분류되어 양토로 분석되었다. 본 연구에서 측정되고 분석된 토양의 특성들은 다양한 밭농업용 작업기에 걸리는 견인력 등의 부하를 측정하고 분석할 수 있는 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 기대 되어진다.

VIC 모형을 이용하여 모의된 한반도 토양수분 자료의 분석 및 검증

조은샘,송성욱,유철상 한국습지학회 2017 한국습지학회지 Vol.19 No.1

본 연구에서는 지표수문해석모형을 이용하여 과거 30년에 대한 남한과 북한의 토양수분을 모의하고 그 거동 차이를 분석하였다. 아울러 VIC 모형의 모의결과를 평가하기 위해 Soil Moisture CCI에서 제공하는 위성관측 토양수분 자료 를 분석하였다. 모의결과와 관측자료 사이의 비교에는 CSEOF 분석을 적용하여 단순한 토양수분 값의 비교가 아닌 VIC 모형의 성능을 간접적으로 평가하는 방법을 이용하였다. 본 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 토양수 분의 경년변동은 남한과 북한 모두 전체적으로 유사한 경향을 보였으나, 남한의 토양수분이 북한의 토양수분보다 작게 는 1%에서 크게는 7%까지 높은 것으로 확인되었다. 둘 째, 월 단위 토양수분의 경우, 봄철에 해당하는 4 – 6월의 토 양수분 상태는 남한과 북한에서 유사하게 나타났다. 반면, 장마철 이후 토양수분은 남한의 경우 최대 40%까지 증가하 지만, 북한에서는 최대 32% 정도에 머무르는 것으로 확인되었다. 셋 째, 전체적으로 모의된 토양수분이 인공위성에서 관측된 토양수분보다 약 4% 정도 작지만, 과거 30년 동안 나타난 증가 정도는 위성관측 토양수분과 유사한 것으로 확 인되었다. 마지막으로, 위성관측 토양수분과 VIC 모형으로 유도된 토양수분 자료에 대한 CSEOF를 비교해본 결과, 4 월부터 6월까지의 토양수분은 공간적으로 서로 상당히 다른 패턴을 보이는 것으로 나타났다. 그러나 7월과 10월의 경 우에는 약한 유사성을 보이고 있으며, 8월과 9월은 상당히 유사한 패턴을 가지고 있음을 확인하였다. In this study, land surface model was used to simulate the soil moisture of South and North Korea for the past 30 years, and the difference in their variation was analyzed. In addition, satellite observed soil moisture data provided by Soil Moisture CCI was analyzed to evaluate the simulation results of VIC model. For the comparison between the simulated and observed data, the CSEOF analysis was applied to indirectly assess the performance of the VIC model rather than simply comparing soil moisture values. The results of this study are summarized as follows. First, the annual variability of soil moisture showed a similar tendency in both South and North Korea, but it was found that the soil moisture in South Korea was as high as 1%, up to 7%, higher than the soil moisture in North Korea. Secondly, the soil moisture in spring between April to June is similar in South and North Korea, whereas the soil moisture after the rainy season is up to 40% in South Korea, but remains at maximum 32% in North Korea. Third, the overall simulated soil moisture is about 4% smaller than the satellite observed soil moisture, but the degree of increase over the past 30 years is similar to that of satellite observed soil moisture. Finally, a comparison of the CSEOF from the satellite observed soil moisture and the VIC model derived soil moisture showed that the soil moisture from April to June shows a much different pattern from each other. However, in July and October, there was a slight similarity, and it was confirmed that August and September has quite similar patterns.

과산화수소 처리에 의한 토양 유기물 분해 반응의 온도 변화

백누리 ( Nu-ri Baek ),정영재 ( Young-jae Jeong ),서보성 ( Bo-seong Seo ),이수진 ( Su-jin Lee ),이승민 ( Seung-min Lee ),김한중 ( Han-joong Kim ),최현수 ( Hyeon-soo Choi ),오효림 ( Hyo-rim Oh ),박서우 ( Se-ou Park ),신은서 ( Eun-se 한국환경농학회 2021 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2021 No.-

토양 유기물은 토양 건강의 가장 중요한 지표이다. 토양 유기물은 대표적으로 원소분석기를 이용한 산화법과 Walkley Black (WB) 방법을 이용한 습식분해법으로 분석할 수 있다. 하지만, 원소 분석기는 고가의 장비이고, 중크롬산칼륨과 황산 등을 사용하는 WB 방법은 실험의 위험성과 폐액발생 등의 문제가 있다. 따라서, 보다 간편하고 안전하게 토양 유기물 함량을 분석할 수 있는 방법을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 환경 독성이 거의 없는 과산화수소(산화제)와 토양을 반응시켜, 토양 유기물 산화에 의해 발생하는 열에 의한 온도 상승을 이용한 토양 유기물 함량 분석법 개발을 위한 예비 실험을 수행하였다. 토양(5.52 g C kg^-1) 0.25-10 g (탄소로 1.4-55.2 mg)을 250mL 삼각플라스크에 담고 30% 과산화수소 20 mL를 투입하여 토양 유기물을 산화시켰다. 토양 1 g 이상에서 반응 온도가 유의하게 증가하였고, 토양 5 g 이상에서는 반응 10분 이내에 온도가 85-90℃ 까지 상승하였다. 토양 투입량(탄소함량)과 최대 온도 간에 결정계수 0.96 이상의 상관관계가 있었다. 과산화수소의 산화 반응 후 잔류 토양의 탄소함량을 분석한 결과 초기 탄소의 10-14%가 산화되었으며, 토양 투입량이 1 g에서 10 g으로 증가함에 따라 산화율은 66%에서 24%로 감소하였다. 본 연구 결과를 통해 토양 유기물 함량에 따라 과산화수소와의 산화 반응에서 발생하는 열에 의한 온도 차이가 뚜렷하게 나타나는 것을 확인하였다. 향후, 이를 활용하여 토양 유기물 함량을 간편하게 분석할 수 있는 기법 개발이 가능할 것으로 기대된다.

토양 다중 이온 동시 분석을 위한 RGB 영상 취득 시스템 설계

이정규 ( Jungkyu Lee ),곽안나 ( Anna Kwak ),박지원 ( Jiwon Park ),이동훈 ( Donghoon Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

작물을 재배함에 있어 토양은 가장 기본적이며 절대적인 환경요소이다. 토양은 물리적으로 근권부의 생육환경을 제공해줌과 동시에 영양분을 축적하여 뿌리를 통해 흡수할 수 있도록 하는 저장소의 역할을 한다. 이에 토양 양분을 측정하기 위한 다양한 화학분석 연구가 진행되고 있다. 환경 및 양분의 모니터링 결과를 기반으로 작물의 생육정보 모니터링 결과 사이의 관계를 분석하는 과정에서 양분 측정은 화학분석을 통해 이루어진다. 하지만 스마트 농업에 적용하기 위한 모니터링 기술은 현장에서 적용하기에는 개선사항이 존재한다. 현장에서 신뢰성 있는 결과를 확보하기 위한 화학분석시스템은 비전문가가 사용하기 어렵거나 고가의 화학분석장비가 요구되는 등 쉽게 접근하기 어려운 단점이 있다. 이는 현장에서 신속, 정밀, 신뢰성이 확보된 화학분석시스템을 구축한다면 스마트농업의 in-put 데이터 확보에 효율적일 것으로 예측된다. 따라서 본 연구에서는 선택적 직접 화학분석에 기반하여 현장에서 빠르게 토양분석을 할 수 있는 다중 이온 분석 장치를 설계하였다. 상용화를 위해 저가의 이미지 센서를 기반으로 수집되는 영상의 신뢰성 확보가 요구된다. 시작기 제작 시 선정한 카메라(OV2640, OmniVision, US)의 해상도는 1600 × 1200, FOV 68°로 표준시약 분석 실험 결과 재현성을 확보하였다. 모델을 설계하기 위해 3D CAD 설계 소프트웨어(SolidWorks 2016, Dassault Systemes, France)를 사용하여 기존의 거치대와 용기의 분석키트 어레이를 동시에 분석이 가능하도록 재구성 하였다. 또한 필라멘트 소재를 변경하여 물리적으로 이중암막 형태가 가능하도록 설계를 하였다. 구조가 변경된 분석키트는 3D 프린터(M220P, Moment, Korea)를 사용하여 다중 분석키트를 삽입 할 수 있는 어레이 구조가 포함된 디바이스를 제작하였다. 토양 다중 이온 분석 장치 설계로 증가된 키트의 수량만큼 분석방법의 방법이 다양해질 것으로 예상된다. 동일 시료의 반복측정을 1회 측정으로 해결 가능하며, 복잡한 시료의 분석 또한 어레이 구조를 통해 분석실험의 복잡성을 개선해 줄 것으로 기대된다.

간척지용 트랙터 개발을 위한 토양 특성 분석

강나래 ( Na-rae Kang ),최일수 ( Il-su Choi ),김영근 ( Young-keun Kim ),최용 ( Yong-choi ),현창식 ( Chang-sik Hyun ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

농업의 기계화에서 기본이 되는 트랙터는 경운·정지, 운반 작업 외에 다양한 농작업에 활용되고 있으며, 국내 트랙터 보유대수는 ‘00년 19만대에서 ’16년 28만대로 매년 증가하는 추세이다. 농가에 공급 되고 있는 트랙터는 50마력급 이하의 중소형 트랙터에서 100마력 미만의 중·대형 트랙터로 변화하고 있다. 현재 보급 되고 있는 트랙터는 다양한 토양 환경에서도 작업이 가능한 다목적 농기계이지만 기존 트랙터는 간척지 같은 연약지반에서는 견인력이 떨어지고, 지상고가 낮아 배수 상태에 따라 본체가 가라앉거나 잠기는 문제 등이 발생하여 농작업에 어려움이 있다. 본 연구는 간척지용 트랙터 개발의 기초자료로 활용하기 위해 간척지 토성 및 배수상태에 따른 토양 경도와 함수율을 분석하였다. 데이터 측정은 2015에 조성된 당진시 석문지구에 소재하고 있는 간척지에서 진행하였으며, 배수상태에 따른 토양경도 및 함수율을 조사하였다. 당진시 석문지구 간척지에는 4월 19일, 5월 11일 2번에 걸쳐 진행하였다. 토양경도(FieldScout GSC900 Soil Compaction Meter, Gilwoo Trading)와 함수율(PMS710, Gilwoo Trading)은 임의의 지점을 측정하였으며, 토성은 2 mm, 53 μm, 20 μm 체를 사용하여 분석하였다. 간척지 토양 분석결과 토양 깊이는 0 cm에서 5 cm 단위로 측정하였으며, 4월 19일 배수가 양호한 간척지에서 토양 깊이 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 cm일 때 평균 토양경도는 186.7, 481.2, 1078, 2672.9, 2501, 2080.9, 1759.5 kPa, 토양함수율은 33.56±13.1%였으며, 배수가 배수상태가 좋지 않은 간척지의 토양경도는 48.7, 214.1, 390.3, 515.6, 1058.8, 1797.3, 1909 kPa, 토양함수율은 41.68±6.6%였다. 5월 11일 배수상태가 좋지 않은 간척직의 토양경도는 30.4, 183.8, 360, 570.9, 1260.9, 2324.1, 2915 kPa, 토양함수율은 44.05±3.2%로 측정되었다. 당진 석문지구 간척지 토성 분석결과 모래 84.88%, 실트(0.002∼0.02㎜ 토양입자) 15.12%인 심한 자갈성 양사토로 분석되었다.

안정화 처리된 폐광산 토양의 생태기능상태 평가를 위한 효소활성도 및 비소호흡유전자의 적용

박재은(Jae Eun Park),이병태(Byung-Tae Lee),이상우(Sang Woo Lee),김순오(Soon-Oh Kim),손아정(Ahjeong Son) 大韓環境工學會 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.5

폐광산은 방치된 광미 등으로 인하여 주변환경에 복합적인 중금속 오염을 야기한다. 이를 방지하기 위하여 국내에서는 1990년대 중반부터 석회석 등의 안정화제와 복토를 이용한 안정화 공법을 기반으로 토양개량사업이 시행 중이다. 복원된 토양의 상부에서는 작물의 재배로 인해 중금속이 고정된 안정화 층이 지화학적 변화를 겪게 되며 이에 따른 중금속의 용출 및 이동이 가능하므로 토양개량사업을 마친 토양에 대한 질 평가 등의 사후 관리는 반드시 필요하다. 토양의 질 평가를 하기 위해서는 이화학적 분석 또는 생물학적인 분석을 개별적으로 하기보다는 이들을 결합한 종합적인 분석이 필요하며 이를 통해 토양의 생태기능상태(ecological functional state)를 평가할 수 있다. 본 연구에서는 대상시료로 경상북도 봉화군 풍정 광산, 전라남도 광양시 점동 광산, 충청남도 서산시 서성 광산 인근 안정화 처리 토양과 안정화 처리가 되지 않은 오염, 비오염 토양을 선정하였다. 토양의 이화학적 성질인 pH, CEC, LOI와 중금속 농도를 측정하였고, 미생물 효소활성도와 비소환원유전자를 정량하였다. 다변량 통계분석을 바탕으로 모든 데이터를 분석하여 토양 생태기능상태를 평가하였다. 안정화 심도 토양과 상부복토, 하부오염토 간의 상관관계를 확인한 결과, 안정화 심도 토양에서 중금속의 농도가 높게 측정되었다. 그리고 풍정광산에서는 안정화 처리 심도 토양이 하부오염토와 유사한 특성을, 점동, 서성 광산에서는 안정화 심도 토양이 상부복토와 유사한 특성을 나타내었는데 이는 점동, 서성 광산 주변 상부복토의 생태기능상태가 좋지 않을 수 있음을 시사한다. Heavy metals leaching from closed mines have been causing severe environmental problems in nearby soil ecosystems. Mine reclamation in Korea has been recently implemented based on the heavy metal immobilization (a.k.a., stabilization). Since the immobilization temporarily fixes the heavy metals to the soil matrix, the potential risk of heavy metal leaching still exists. Therefore the appropriate monitoring and the related policies are required to safeguard the soils, where all the cultivations occur. The current monitoring methods are based on either heavy metal concentration or simple toxicity test. Those methods, however, are fragmented and hence it is difficult to evaluate the site in an integrated manner. In this study, as the integrated approach, ecological functional state evaluation with a multivariate statistical tool was employed targeting physiochemical soil properties, heavy metal concentrations, microbial enzymatic activity, and arsenic respiratory reductase gene quantity. Total 60 soil samples obtained from three mines (Pungjeong, Jeomdong, Seosung) were analyzed. As a result, the stabilized layer soil and lower layer soil have shown the similar pattern in Pungjeong mine. In contrast, Jeomdong and Seosung mine have shown the similarity between the stabilized layer soil and the cover layer soil, indicating the possible contamination of the cover layer soil.