국내외 모델 분석을 통한 산림 탄소 및 질소 결합 모델 개발방안 연구

김형섭 ( Hyungsub Kim ),이종열 ( Jongyeol Lee ),한승현 ( Seung Hyun Han ),김성준 ( Seongjun Kim ),손요환 ( Yowhan Son ) 한국산림과학회(구 한국임학회) 2018 한국산림과학회지 Vol.107 No.2

산림에서 온실가스 동태를 모의하기 위해서는 탄소 및 질소 순환을 종합적으로 모의하는 모델을 활용할 필요가 있다. 국내에는 한국형 산림 탄소 모델인 FBDC 모델이 개발되어 탄소 저장량 및 변화량을 추정하고 타당성 검토도 진행된 바 있으나, 질소 순환을 모의하는 모델의 개발 사례는 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 문헌조사를 바탕으로 우리나라의 실정에 적합한 산림 탄소 및 질소 결합 모델의 개발방안을 제시하고자 한다. 이를 위하여 VISIT, Biome-BGC, Forest-DNDC, O-CN 등 모델의 일반적 특징, 구조, 생태적 과정, 입력 자료, 출력 자료, 탄소 및 질소 순환의 결합 방법을 분석하였으며, FBDC 모델의 구조와 특징도 분석하였다. 이러한 모델을 분석한 결과 기존의 탄소 순환 모델에 질소 순환구조를 결합하여 개발된 VISIT 모델을 참고하여, FBDC 모델과 질소 순환 구조를 결합하는 방식으로 새로운 모델을 설계할 수 있을 것으로 보인다. 그리고 새로 개발될 모델이 토양 N2O 배출을 모의하기 위해서는 질소 순환 구조에 VISIT과 Forest-DNDC 모델에서 공통적으로 모의하는 생태적 과정들이 포함될 필요가 있다. 또한 모든 국외 모델들은 임목의 탄소와 질소 흡수, 고사유기물의 분해 과정을 중심으로 탄소 및 질소 순환을 유기적으로 연결하고 있으며, 이러한 연결 구조를 FBDC 모델과 질소 순환 구조의 결합에 활용할 수 있을 것으로 보인다. 한편 모델 개발에 필요한 기상, 토성, 수종 분포 등의 입력 자료는 국내에서 확보할 수 있으나, 토양에서 배출되는 N2O에 대한 검증 자료와 질소 순환과 관련된 일부 파라미터 자료는 현지조사를 통하여 확보해야 할 것으로 사료된다. For the estimation of greenhouse gas dynamics in forests, it is useful to use a model which simulates both carbon (C) and nitrogen (N) cycle simultaneously. A forest C model, called FBDC, was developed and validated in Korea. However, studies on development of forest N model are insufficient. This study aimed to suggest a development process of a forest C and N model. We analyzed the general features, structures, ecological processes, input data, output data, and methods of integrating C and N cycles of the VISIT, Biome-BGC, Forest-DNDC, and O-CN. The structure and features of the FBDC were also analyzed. The VISIT was developed by integrating forest C model with a N cycle module, and the new model also could be designed by combining the FBDC with a N cycle module. The VISIT and Forest-DNDC could estimate soil N2O emissions, and the integrated model should include the processes shared by these models. Especially, the overseas models linked C and N cycles based on N absorption, C absorption, and decomposition of dead organic matter. Therefore, the integration of the FBDC with N cycle module should apply this linkage of structures between C and N cycles. Climate, soil texture, and species distribution data, which are essential for the model development, were available in Korea. However, parameter data associated with N cycle and validation data for soil N2O emissions need to be obtained by field studies.

폐탄광 산림복구지의 수종별 탄소 저장량 추정: 자작나무, 잣나무, 소나무류 식재지를 중심으로

김광은,김성준,김현준,장한나,김형섭,박용하,손요환,Kim, Gwangeun,Kim, Seongjun,Kim, Hyun-Jun,Chang, Hanna,Kim, Hyungsub,Park, Yong-Ha,Son, Yowhan 한국환경생물학회 2020 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.38 No.4

본 연구는 폐탄광에서 산림으로 복구된 지역의 임목, 낙엽층, 토양, 그리고 산림의 총 탄소 저장량을 추정하고, 수종별 탄소 저장량 차이를 비교하기 위해 수행되었다. 이를 위하여 강원도, 경상북도, 전라남도의 폐탄광 산림복구지에서 자작나무, 잣나무, 소나무류(소나무, 리기다소나무, 곰솔)가 서로 다른 시기에 식재된 산림과 주변의 일반 산림을 조사하였다. 일반 산림에 비하여 폐탄광 산림복구지 내 낙엽층 및 토양(ton C ha^-1; 자작나무: 3.31±0.59 및 28.62±2.86, 잣나무: 3.60±0.93 및 22.26±5.72, 소나무류: 4.65±0.92 및 19.95±3.90), 그리고 산림의 총 탄소 저장량(ton C ha^-1; 자작나무: 54.81±7.22, 잣나무: 47.29±8.97, 소나무류: 45.50±6.31)은 낮게 나타났으며, 임목 탄소 저장량(ton C ha^-1; 자작나무: 22.57±6.18, 잣나무: 21.17±8.76, 소나무류: 20.80±6.40)은 자작나무가 식재된 곳에서만 낮은 결과가 나타났다. 수종별로 토양 탄소 저장량을 제외한 임목, 낙엽층, 산림의 총 탄소 저장량에서 차이가 나타나지 않았으며, 임목 및 산림의 총 탄소 저장량은 복구 후 경과시간에 따라 증가하는 경향을 보였다. 한편, 폐탄광 산림복구지의 자작나무와 소나무류에서 토양 pH 및 CEC가 낮게 나타났으며, 수종별 불안정탄소, 유효인산, 미생물 바이오매스 탄소가 일반 산림토양보다 2배 이상 낮은 결과를 보였다. 폐탄광 산림복구지에 석회 및 유기질 비료의 시비와 경운을 통해 토양 성질을 개선하고, 가지치기 및 간벌 등과 같은 산림관리로 임목 생육을 증진시키면 폐탄광 산림복구지 내 탄소 저장량을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다. We estimated the carbon storage of coal mines reclaimed using Betula platyphylla (BP), Pinus koraiensis (PK), and Pinus spp. (PS, Pinus densiflora, Pinus rigida, and Pinus thunbergii). The carbon storage of tree biomass (TB), forest floor(FF), mineral soil (MS), and the total forest were quantified. Reclaimed sites were located in Gangwon-do, Gyeongsangbuk-do, and Jeollanam-do; reclamation was conducted at various times in each region. The carbon storage (ton C ha^-1) in FF (BP: 3.31±0.59, PK: 3.60±0.93, PS: 4.65±0.92), MS (BP: 28.62±2.86, PK: 22.26±5.72, PS: 19.95±3.90), and the total forest(BP: 54.81±7.22, PK: 47.29±8.97, PS: 45.50±6.31) were lower than that of natural forests (NF). The carbon storage in TB was lower in BP (22.57±6.18) compared to NF, while those in PK(21.17±8.76) and PS (20.80±6.40) were higher than in NF. While there were no significant differences in the carbon storage of TB, FF, and the total forest among tree species, results from MS showed a significant difference among species. TB and the total forest carbon storages in all sites increased after reclamation. Soil pH and cation exchange capacity values in BP and PS were lower than in NF. Amounts of labile carbon, available phosphate, and microbial biomass carbon in reclaimed sites were less than half of NF. There are a number of methods that could increase the reclamation efficiency. Applications of lime or organic fertilizers, as well as tillage operations, may improve soil properties in reclaimed coal mines. Additionally, pruning and thinning would increase tree growth thereby increasing carbon storage.

나노 입자 적층 시스템(NPDS)을 이용한 염료 감응 태양전지 - 전기 변색 통합 소자 및 에너지 하베스팅 시스템에 대한 연구

김광민,김형섭,최다현,이민지,박윤찬,추원식,천두만,이선영,Kim, Kwangmin,Kim, Hyungsub,Choi, Dahyun,Lee, Minji,Park, Yunchan,Chu, Wonshik,Chun, Dooman,Lee, Caroline Sunyong 한국마이크로전자및패키징학회 2016 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.23 No.2

본 연구에서는 나노 입자 적층 시스템(Nano Particle Deposition System, NPDS)을 이용하여 전기변색소자의 작동 전극을 적층하고 또한 염료 감응 태양전지의 반도체 층으로 사용되는 $TiO_2$층 및 전기변색소자의 이온 저장 층으로 사용되는 Antimony Tin Oxide(ATO) 층을 제작하였다. NPDS는 상온 건식 분말 적층법으로 노즐을 통하여 초음속으로 가속된 분말의 높은 에너지를 이용하여 기판에 적층하는 새로운 개념의 건식 적층 방법이다. 본 연구에서 코팅된 물질의 두께는 전기변색소자의 투과율에 영향을 끼치는데, 이는 표면 프로파일 측정법(surface profiling method)으로 측정하였으며, 적층된 $TiO_2$와 ATO 및 복합 층의 미세 구조를 확인하기 위해 SEM을 이용한 분석을 진행하였다. 한편 염료 감응 태양전지의 광 변환 효율은 솔라 시뮬레이터로 분석하였다. 또한 UV-visible spectrometer와 power source를 이용하여 630 nm 대역에서 전기 변색 소자가 갖는 투과도 변화와 낮은 전압에서의 작동 및 변색 횟수를 측정하였으며, 결과적으로 상기 과정을 거쳐 제작되고, 측정된 염료 감응 태양전지 - 전기 변색 통합 구조 소자를 자체 제작한 에너지 하베스팅 시스템과 연결하여 통합 구조 소자 내 태양전지의 전압 발생을 통해 자체 구동이 가능한 전기 변색 소자 시스템 제작에 성공하였다. NPDS를 통해 제작된 변색 소자의 경우, 최대 49%의 투과도 변화와 500회 작동에서 C-V curve를 유지함을 측정하여 성능과 내구성을 입증하였고, 통합 소자 내 태양 전지의 광 변환 효율은 최대 2.55%로 측정되었으며, 통합 소자 내 변색 소자의 경우 최대 26%의 투과도 변화를 보였다. In this study, Antimony Tin Oxide (ATO) ion storage layer and $TiO_2$ working electrode were fabricated using Nano Particle Deposition System. NPDS is the cutting-edge technology among the dry deposition methods. Accelerated particles are deposited on the substrate through the nozzle using NPDS. The thicknesses for coated layers were measured and layer's morphology was acquired using SEM. The fabricated electrochromic cell's transmittance was measured using UV-Visible spectrometer and power source at 630 nm. As a result, the integrated electrochromic/DSSC hybrid system was successfully fabricated as an energy harvesting system. The fabricated electrochromic cell was self-operated using DSSC as a power source. In conclusion, the electrochromic cell was operated for 500 cycles, with 49% of maximum transmittance change. Also the photovoltaic efficiency for DSSC was measured to be 2.55% while the electrochromic cell on the integrated system had resulted in 26% of maximum transmittance change.

소나무와 굴참나무 임분의 가지 분해율과 탄소 및 질소 동태 비교

최병길 ( Byeonggil Choi ),백경원 ( Gyeongwon Baek ),김형섭 ( Hyungsub Kim ),손요환 ( Yowhan Son ),김춘식 ( Choonsig Kim ) 한국농림기상학회 2021 한국농림기상학회지 Vol.23 No.2

본 연구는 경상남도 산청과 진주 지역으로부터 서로 인접하여 생육하고 있는 소나무와 굴참나무를 대상으로 기질의 특성, 임분 종류, 토양 및 기상 환경요인 등이 가지의 분해율과 탄소 및 질소 동태에 어떠한 영향을 끼치는지 알아보기 위해 수행하였다. 직경 2.0∼4.0cm, 길이 10cm의 가지 시료를 30cm × 30cm 크기의 매쉬 백에 넣은 후 2018년 5월 각 임분의 임상에 매설하였으며 2018년 8월과, 11월, 그리고 2019년 2월과, 5월에 각 조사구에서 회수하여 가지의 분해율과 탄소 및 질소 동태를 조사하였다. 매설 12개월 후 가지 분해율은 산청-소나무(4.49 %) < 진주-소나무(5.75 %) < 산청-굴참나무(20.01 %) < 진주-굴참나무(24.68 %) 순서로 나타나 두 지역 모두 굴참나무 가지가 소나무에 비해 빠른 분해를 보였다. 탄소 및 질소의 경우 굴참나무는 순 무기화를 나타냈으며, 소나무는 탄소 및 질소의 축적 및 저장이 나타나 수종 간 다른 경향을 보였다. 본 연구 결과에 따르면 서로 인접하여 생육하고 있는 두 수종의 분해율과 탄소 및 질소 동태는 지역·환경적 요인보다 수종 간 초기 질소 농도, C/N율과 같은 기질의 특성이 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. This study was carried out to understand how factors of decomposition such as quality of the substrate (tree species), forest types, and soil·meteorological conditions affect decomposition rates and dynamics of carbon (C) and nitrogen (N) of branches in adjacent Pinus densiflora and Quercus variabilis stands in Sancheong and Jinju in Southern Korea. The branch bags (30 cm × 30 cm) with branch samples (a diameter of 2.0 - 4.0 cm and length of 10 cm) were placed on the forest floor at each stand in May 2018. The branch bags were collected in August and November 2018, February and May 2019, respectively. The decomposition rates of branches in P. densiflora stands were 4.49 % for Sancheong, and 5.75 % for Jinju. Whereas, the decomposition rates in Q. variabilis were 20.01 % for Sancheong, and 24.68 % for Jinju, respectively. The decomposition of branches was more rapid in Q. variabilis compared with P. densiflora in both regions. C and N in decomposed branches were more mineralized in Q. variabilis, whereas C and N were more accumulated in P. densiflora. These results indicated that the decomposition rates, C and N of decomposed branches may be affected by differences in substrate quality such as initial N concentration and C/N ratio rather than differences between both regions including different environmental factors.

교육방송 관련 연구 유형에 대한 고찰 : 교육방송 연구대회 연구논문을 중심으로

김영진,김영환,김정도,김형섭 한국교육정보방송학회 2000 교육정보미디어연구 Vol.6 No.1

본 연구는 교육방송을 활용한 초·중등 교사들의 연구논문 308편을 keyword 중심으로 연구 유형을 분석하였으며, 교육방송 연구의 방향 설정을 위한 기초적인 자료를 제시하는데 그 목적이 있다. 교육방송을 활용한 연구 논문들을 보면, 교과교육, 열린교육, 인성교육에 관한 연구가 가장 두드러졌고 특히, 교과교육 중에서도 초등학교에서 영어와 관련된 연구가 많이 이루어지고 있는데 반해 체육교과와 관련된 연구는 거의 이루어지지 않았고 특수교육이나 진로교육에 관한 연구는 상대적으로 적게 나타났는데, 이는 교육방송의 프로그램 중에서 이 부분과 관련된 방송을 하지 않기 때문인 것으로 파악되었다. 교육방송 연구방법은 사례연구, 실험연구, 준실험연구, 기법 및 모형개발이 주를 이루는데, 주로 사례연구나 실험연구가 약 83% 정도를 차지하고 있어서 현장 적용적 필요에서 실천적인 근거 제시가 강조되고 있다. The purpose of this research is analyzing research trends on Korean educational broadcasting. More specifically, the major analyzing factors are as follows: chronological changes, levels of schools, types of media for educational broadcasting, research areas, types of research, major research topics. This research was conducted with 308 randomly sampled articles out of about 600 papers which were published on Report of Korean Educational Broadcasting Association during last 6 years. The summary of the research results are as follows: First, the number of research on educational broadcasting has been increased until 1997. However, after 1998, the increasing tendency has been stopped. Second, most of the research is out of elementary school level(about 75%). So there should be much more attention on the educational broadcasting from middle school level. Third, analyzing with the topics, most of the research dealt with English education, open education, and personality education. Fourth, on the research method, about 83% research used case study and/or experimental research. As an conclusion, this paper provide recommendations for further research on using educational broadcasting system for education.