위성영상 기반 월동배추 재배면적 추정

나상일 ( Sangil Na ),박찬원 ( Chanwon Park ),소규호 ( Kyuho So ),안호용 ( Hoyong Ahn ),이경도 ( Kyungdo Lee ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

최근 국민 식생활의 변화로 인하여 가을 김장배추를 담그는 양은 감소되는 반면에 신선한 월동배추의 수요가 증가하고 있다. 이를 반영하여 전남 해안지방 및 제주도에서 노지 월동배추의 재배면적이 급격히 증가하고 있는 추세이다. 하지만 월동배추의 경우 대부분 노지에서 재배되어 기상여건에 따라 생산량의 변화가 심하다. 특히, 기상이변 등에 의한 지속적인 폭설과 한파로 인한 동해피해가 반복되고 있으며, 장기화 될 경우 월동배추의 수급불안에 따른 가격 급등은 물론 재고량 부족 시 배추 파동의 우려까지 낳고 있다. 또한, 월동배추의 경우 계절 변화에 따라 주산지가 전국으로 이동하기 때문에 전체적인 생산량 추정도 어려운 실정이다. 따라서 월동배추의 수급안정을 위해서는 주산지의 신속한 재배면적 파악과 함께 현지 작황 변화에 대한 신속하고 선제적인 평가 기술이 필요하다. 본 연구는 원격탐사 기술을 채소 작황평가에 적용하기 위한 실증연구로 위성영상을 이용하여 월동배추 주산지인 전남 해남군을 대상으로 월동배추 재배면적을 추정하고 시군단위 재배필지 현황도를 작성하였다. 이를 위하여 Sentinel2A 위성영상과 스마트팜맵을 이용하여 해남군 전체의 배추 재배필지를 추출하고, 식생지수의 시계열 변화를 이용하여 가을배추와 월동배추의 재배필지를 분리하여 현황도를 작성하였다. 그 결과, 2017년 해남군의 배추필지는 총 15910 필지, 4252.77 ha 로 산정되었으며, 그 중 가을배추는 6628 필지, 1931.55 ha, 월동배추는 9282 필지, 2321.22 ha 로 나타났다. 정확도 검증을 위해 해남군 농업기술 센터의 전수조사 자료(4157 ha)와 비교한 결과, 약 2.3 % 과대추정된 것으로 나타났으나 작성된 현황도를 바탕으로 필지 단위 생육상황 변화에 따른 이상판별 및 필지간 생육차이 파악 등이 가능한 것을 확인하였다.

UAV를 이용한 IRG 생육특성 평가

나상일 ( Sangil Na ),박찬원 ( Chanwon Park ),소규호 ( Kyuho So ),이경도 ( Kyungdo Lee ),박재문 ( Jaemoon Park ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

최근 중국, 베트남, 뉴질랜드 등 FTA 체결국이 확대됨에 따라 축산물의 수입 급증과 국내 축산분야 피해가 예상되는 등 국내 축산농가가 매우 어려운 처지에 놓여 있다. 이에 따라 농림축산식품부는 FTA 체결 및 급변하는 축산 환경에 능동적으로 대응하고 축산업 피해 최소화 등 대책 마련에 최선의 노력을 기울이고 있다. 특히, 국내 축산농가 경쟁력 확보를 위하여 FTA 피해 예상분야인 한우, 낙농, 양돈분야에 대한 개량사업과 함께 적정사육두수 조절을 위한 대책을 동시에 추진 중에 있으며, 양질의 조사료 생산기반 확대를 위하여 조사료 생산면적 확대 조성 및 품질향상을 위해 노력하고 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 현장에서 신속하고 정확하게 품질을 평가할 수 있는 기술개발을 위하여 IRG를 대상으로 무인항공기 (UAV)를 이용한 생육 평가 방법을 제안한다. IRG는 벼과 작물로서 기후가 온화하며 토양 수분이 풍부하고 비옥한 토양에서 잘 자라며, 다른 사료작물에 비해 줄기가 가늘고 잎이 많으며 맥류보다 당분함량이 많아 원형곤포 담근먹이 제조에 적합하다. 또한 초기 생육이 빠르고 재생력이 좋아 여러 번 수확할 수 있어 건초, 사일리지, 방목 등 이용방법이 다양하고 따뜻한 기후에서 생산성이 높아지는 IRG의 재배적 특성은 근래에 심화되고 있는 기후변화 영향을 고려할 때 양질의 자급조사료 확대생산에 무엇보다 중요한 작물이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 논산시의 IRG 재배단지를 대상으로 UAV 영상에서 추출한 식생지수와 현장에서 측정한 생육인자와의 관계식을 도출하고, 이를 UAV 영상에 적용하여 IRG 재배단지의 필지별 생육인자 분포도를 작성하였다.

드론 초분광 영상을 이용한 광화학반사지수 모니터링

나상일 ( Sangil Na ),박찬원 ( Chanwon Park ),소규호 ( Kyuho So ),안호용 ( Hoyong Ahn ),이경도 ( Kyungdo Lee ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

초분광 영상은 밀집된 분광측정 자료의 집합으로 분광밴드가 많고, 좁은 파장 폭의, 연속적인 밴드들을 갖는 높은 분광해상도의 영상을 말한다(Shaw and Burke, 2003). 기존의 다중분광 영상의 경우 상대적으로 넓은 분광폭을 지닌 10개 이내의 분광밴드로 이루어진 반면에 초분광 영상은 수십∼수백 개의 광대한 분광밴드의 수집이 가능해짐으로서 작물고유의 반사특성을 보다 정밀하게 기록할 수 있는 장점으로 농업 분야에서 드론 기반의 초분광 영상의 활용성이 대두되고 있다. 작황 모니터링에 원격탐사의 개념이 도입된 이후 사용되고 있는 식생지수는 작물 고유의 분광반사특성을 이용하여 일부 파장 밴드의 산술적인 조합으로 만들어진다. 따라서 기존의 식생지수는 주로 가시광(RGB) 및 근적외(NIR) 밴드의 비, 차, 선형조합 등으로 산출되었다. 그러나 이와 같은 방법은 식생의 생물량을 추정하는데는 유용하게 사용되지만 생리적 상태에 대한 민감도는 상대적으로 떨어지는 것으로 평가되고 있으며, 작물의 스트레스를 근본적으로 파악하기에는 한계가 있다. 이를 극복하기 위하여 최근 작물의 광합성 능력 및 생리적 스트레스를 파악하기 위하여 광화학반사지수(Photochemical Reflectance Index; PRI)가 개발되었다. 그러나 PRI는 531 nm와 570 nm 반사율의 비로 계산되기 때문에 초분광 영상을 이용하여 산출이 가능하다. 본 연구에서는 배추를 대상으로 드론 기반의 초분광 영상을 이용하여 PRI 분포도를 작성하고 밴드 융합 기법을 이용하여 다중분광 기반의 PRI 모니터링 가능성을 평가하였다. 그 결과, 객체단위로 추출한 초분광 영상 기반 PRI와 다중분광 기반의 PRI간의 결정계수(R2)는 0.682로 나타났으며, 지상고정형 센서인 SRS-PRI의 관측 결과와 증감추이가 유사하게 나타나 밴드 융합을 통한 다중분광 밴드 기반의 PRI 모니터링 가능성을 확인하였다.

UAV NDVI 기반 마늘 주산단지 생육인자 분포도 작성

나상일 ( Sangil Na ),박찬원 ( Chanwon Park ),이경도 ( Kyungdo Lee ),박재문 ( Jaemoon Park ),소규호 ( Kyuho So ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

농산물 가격안정은 농업인 소득안정과 물가안정 등 국민경제에 큰 영향을 미치는 요소로 농업정책의 중요한 목표 중 하나이다. 특히, 마늘은 국민 식생활의 필수적인 농산물이며 농업 생산액에서 큰 비중을 차지하여 정부의 주요 수급대책품목 중 하나이다. 그러나 마늘은 유통 경로와 상품적 특징, 가정 및 가공·외식업계의 선호와 구입패턴이 잘 파악되지 않아 수급 및 유통 대책의 결정이나 산업의 대응이 어려운 실정이다. 따라서 마늘의 수급 및 유통을 개선하기 위해서는 전체적인 수급 상황의 파악과 함께 현지 작황 변화에 대한 신속하고 선제적인 평가 기술이 필요하다. 본 연구는 무인항공기(UAV)를 채소 작황평가에 적용하기 위한 실증연구로 UAV를 이용하여 마늘 주산단지인 창녕군, 합천군(난지형) 및 태안군(한지형)을 대상으로 마늘 생육인자 분포도 작성을 목표로 하였다. 이를 위하여 들녘단위(100 ha) 재배단지를 대상으로 UAV를 이용하여 마늘 전 생육기간동안 주기적으로 가싱광선(RGB) 및 근적외선(NIR) 영상을 촬영하였고, 현장 생육조사를 통해 수집한 생육인자(초고, 엽수, 구직경, 생체중)를 기반으로 UAV 기반 NDVI와 기상요인을 이용한 마늘 생육 추정 모형을 작성하였다. 또한, 마늘 생육 추정 모형을 UAV 영상 전체에 적용하여 각 생육인자별 분포도를 작성하였으며, 작성된 분포도를 바탕으로 필지단위 생육상황 변화에 따른 이상판별 및 필지간 생육차이 파악 등이 가능한 것을 확인하였다.

MODIS NDVI와 기상요인을 이용한 시군단위 양파 단수 추정 모형 개발

나상일 ( Sangil Na ),박찬원 ( Chanwon Park ),이경도 ( Kyungdo Lee ),박재문 ( Jaemoon Park ),소규호 ( Kyuho So ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

양파는 우리나라의 중요한 양념채소로서 전남, 경남 등 남부 해안지역 밭작물의 근간으로 농가의 주소득 작목이다. 그러나 최근 양파 주산지에서 연작재배에 의한 병충해 피해로 품질과 수량이 감소하고 있는 추세이며, 기상여건 변화에 따른 주요 채소류의 수급불안이 빈번해짐에 따라 연도별 가격 변동이 심하고, 유통단계별 가격의 움직임도 그 규칙성을 알기 어려워 종종 언론의 이슈로 제기되기도 하였다. 또한 유통 경로와 상품적 특징, 가정 및 가공·외식업계의 선호와 구입패턴이 잘 파악되지 않아 수급 및 유통 대책의 결정이나 산업의 대응도 어려운 실정이다. 따라서 정부에서는 양파를 배추, 무, 마늘, 고추와 함께 5대 채소로 지정하고 생산자의 안정적 소득 확보와 소비자 물가안정을 위하여 노력하고 있다. 하지만 대부분 노지에서 재배되어 기상 변화에 따라 생산량의 변화가 심하고, 계절 변화에 따라 주산지가 전국으로 이동하기 때문에 전체적인 생산량 추정이 어려운 실정이다. 총생산량은 해당 작물의 재배면적과 단위면적당 수량(이후, 단수)을 이용하여 추정할 수 있다. 그러나 재배면적은 수확 전 사전 조사 및 예상이 가능하지만 단수는 사전에 파악이 어렵다. 따라서 수확기 전 주산지별 단수 추정이 가능하다면 수급물량을 사전에 파악하여 가격 결정 및 수급조절에 중요한 자료로 사용이 가능하다. 본 연구에서는 양파의 7개 주산지(고흥, 해남, 영천, 의성, 청도, 함양, 합천)를 대상으로 MODIS NDVI와 기상요인을 이용하여 시군단위 마늘 단수 추정 모형을 개발하고, 단수 추정 결과와 통계청에서 발표한 단수 통계 자료를 비교하여 적용성을 검토하고자 하였다.

무인항공기를 활용한 농업수자원관리 및 농경지침수예측 서비스

류재현 ( Jaehyeon Ryu ),이경도 ( Kyungdo Lee ),박찬원 ( Chanwon Park ),나상일 ( Sangil Na ),소규호 ( Kyuho So ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

An Unmanned Aerial System (UAS, a.k.a drone) is widely used in various fields, including but not limited to agriculture, real estate industry, natural resources management, commercial delivery, and public safety. During the presentation, we will share what kinds of UAS technologies are currently available and how we can apply such technologies to agricultural water research and environmental studies by meeting federal regulations and requirements. Additionally, we will have an opportunity to seek cohesive collaborations to advance UAS technologies and to mitigate climate-driven hydrological events, such as farmland inundation and agricultural water shortage. Through interactions with attendees, we will also brainstorm research ideas that we can benefit our society and contribute to research on water conservation, sustainable water management, and environmental stewardship in the future.

질소 시비 수준에 따른 봄배추 아산화질소 배출량 평가

최은정(Eunjung Choi),정현철(Hyuncheol Jeong),이종식(Jongsik Lee),서상욱(Sanguk Suh),김건엽(Gunyeob Kim),소규호(Kyuho So) 한국토양비료학회 2015 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2015 No.12

생활하수 유입우려 농경지 토양의 중금속 및 화학성분 평가

정구복(Goobok Jung),김민경(Minkyeong Kim),권순익(Soonik Kwon),홍성창(Seongchang Hong),채미진(Mijin Chae),소규호(Kyuho So) 한국토양비료학회 2013 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2013 No.5

폐금속광산 하류 논토양의 중금속에 대한 인체흡수도 평가

김민경 ( Minkyeong Kim ),홍성창 ( Sungchang Hong ),김명현 ( Myunghyun Kim ),최순군 ( Soonkun Choi ),이종식 ( Jongsik Lee ),소규호 ( Kyuho So ),정구복 ( Goobok Jung ) 한국환경농학회 2015 한국환경농학회지 Vol.34 No.3

For the heavy metal cotamination sites, it is very important to estimate the human bioavailability quotients for heavy metals in paddy soils released from mine tailings, which is a major source of contamination in Korea, and to assess the human health risks of heavy metals. METHODS AND RESULTS: This experiment was carried out to investigate the human bioavailability quotient of the heavy metals in paddy soils below part of the closed metalliferous mine. For estimating the human bioavailability quotients for heavy metals, 30 paddy soils below part of the closed mine were collected, and analyzed for Cd, Cu, Pb, Zn, and As using simple bioavailability extraction test(SBET). The quantities of Cd, Cu, Pb, Zn and As extracted from paddy soils below part of the mine by using the SBET analysis were 28.1, 17.3, 34.1, 14.6 and 2.3% respectively. Specially, the maximum values of Cd, Pb and Zn were 73.3, 81.5 and 58.1% of human bioavailability quotient, respectively, and varied considerably among the sampling sites. The human bioavailability quotient of Cd, Cu, Pb and Zn in soils near the closed mine showed significant positive correlation among soil pH value, O.M.and Ex. Ca. contents, while it correlated negatively between soil Ex. K and Ex. Mg contents in paddy soils. Also, its of Cd, Cu, Pb and Zn in paddy soils showed significant positive correlation with 0.1M HCl extractable and total contents, while in soils, it correlated negatively with As content in soil near the closed mine. CONCLUSION: The results of the simple bioavailability extraction test (SBET) indicate that regular ingestion of soils by the local population could be closed a potential health threat due to long-term heavy metals exposure in these mine areas.

벼 흰잎마름병 접종에 따른 벼 잎의 분광반사특성 변

이경도 ( Kyungdo Lee ),김상민 ( Sangmin Kim ),나상일 ( Sangil Na ),안호용 ( Hoyong Ahn ),박찬원 ( Chanwon Park ),소규호 ( Kyuho So ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

벼 흰잎마름병은 세균에 의해 발병되는 병으로 우리나라를 비롯하여 일본, 대만, 필리핀, 인도, 인도네시아 등 동남아의 벼 재배지에서 큰 문제가 되고 있는 병해이다. 본 연구는 무인비행체 영상을 활용한 작물 병해 평가의 사전 연구로서 벼 흰잎마름병 발생에 따른 벼 잎의 분광반사 특성을 분석하기 위해 수행되었다. 2016년 12월 14일 국립식량과학원 온실에서 벼 흰잎마름병 감수성 품종인 “동진1호”를 사각 포트에 이앙하여 2017년 3월 3일 벼 흰잎마름병(K3a 레이스)균 배양액에 가위를 적신 후 절엽하여 병을 접종하였다. 2017년 3월 3일 병 접종 직전과 접종 후 3, 5, 7, 10, 12, 17, 24일이 경과한 3월 6일, 3월 8일, 3월 10일, 3월 13일, 3월 15일, 3월 20일, 3월 27일 총 8회에 걸쳐 포트에서 벼 잎을 채취하여 분광복사계(ASD3, Analytical Spectral Devices Inc., USA)에 Plant Probe를 장착하여 절엽 부위에서 5 cm 밑 부분을 400-2500 nm 범위에서 1 nm 간격으로 반사율을 측정하고 병징 면적 비율 변화의 관계를 분석하였다. 병 접종 벼 잎의 분광반사율 변화를 분석한 결과 병징 면적 비율은 700nm에서 750nm의 파장대역 반사율과 0.9 이상의 높은 상관관계를 보였으며 500nm에서 700nm 사이 가시광선 영역과 800nm 이후 근적외선 영역 반사율과도 0.8∼0.9 이상의 비교적 높은 상관성을 보이는 것으로 나타났다. 벼 흰잎마름병 접종 처리한 벼 잎 병징 면적 비율은 병 접종 10일 이후부터 급격히 증가하였으며, NDVI, GNDVI 및 NDRE 식생지수는 병징 면적 비율 증가와 함께 뚜렷이 감소하는 경향을 보였다. 병징면적 비율이 빠르게 증가했던 병 접종 후 10일의 이들 식생지수와 병징 면적 비율의 상관계수는 -0.77에서 -0.95로 음의 선형 상관을 보였다.