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근적외선 분광 및 최적파장선정기술을 이용한 낙엽층의 수분함량 분석
홍석주 ( Suk-ju Hong ),이아영 ( Ah-yeong Lee ),이예은 ( Ye-eun Lee ),임상준 ( Sangjun Im ),김기석 ( Ghiseok Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
낙엽 내에 존재하는 수분은 강우에 따른 토양의 수분 침투에 영향을 미치며, 낙엽부후균의 생성과 발달에 영향일 미쳐 낙엽의 부식속도를 조절하고 토양의 호흡 등에도 관여한다. 또한 주요 산림재해 중 하나인 산불은 낙엽 등의 연료가 발화되어 발생하는 데, 이 때 낙엽의 수분조건은 연료발화에 가장 중요한 요소로 알려져 있다. 하지만 낙엽의 수분함량은 직접적으로 계측하기 어렵고 낙엽의 종류, 두께, 부후정도 뿐 아니라 강우량, 상대습도, 풍속, 온도 등에 따라 수분함량이 변화하기 때문에 수학적으로 정확하게 예측하는 것에도 한계가 따른다. 일반적으로 낙엽층의 수분함량 조사에 이용되는 중량법은 시간이 오래 소요되고, 반복실험이 어렵다. 미국 산림청에서는 산불예보 등을 위한 목적으로 전기전도도 측정 방식의 낙엽수분측정기를 이용하고 있으나 낙엽의 종류와 퇴적두께 등에 따른 영향을 파악하기 어렵고 결과의 오차폭이 큰 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 수분이 근적외선 특정 대역에서 큰 흡수 파장을 갖는 점을 고려하여 실시간 분석이 가능한 근적외선 분광기법을 통해 낙엽의 수분함량을 예측하고자 하였다. 24시간 침수시킨 신갈나무, 굴참나무, 상수리나무의 3종 활엽수에 대해 건조시키며 근적외선 스펙트럼을 측정하였으며, 드라이오븐을 이용한 중량법으로 함수율을 측정하였다. 근적외선 스펙트럼과 함수율 사이의 회귀분석은 PLSR을 이용하였으며, iPLS, VIP, Beta-Bootstrap, Beta-peak 등의 파장 선택 방법을 통해 특정 파장대역 선택에 따라 형성된 모델의 변화를 확인하였다.