노지 작물의 적정 관개계획을 위한 토양수분의 공간변이성 분석

최용훈,김민영,김영진,전종길,서명철,Choi, Yonghun,Kim, Minyoung,Kim, Youngjin,Jeon, Jonggil,Seo, Myungchul 한국농공학회 2016 한국농공학회논문집 Vol.58 No.5

Due to droughts and water shortages causing severe damage to crops and other vegetations, much attention has been given to efficient irrigation for upland farming. However, little information has been known to measure soil moisture levels in a field scale and apply their spatial variability for proper irrigation scheduling. This study aimed to characterize the spatial variability and temporal stability of soil water contents at depths of 10 cm, 20 cm and 30 cm on flat (loamy soil) and hill-slope fields (silt-loamy soil). Field monitoring of soil moisture contents was used for variogram analysis using GS+ software. Kriging produced from the structural parameters of variogram was applied for the means of spatial prediction. The overall results showed that the surface soil moisture presented a strong spatial dependence at the sampling time and space in the field scale. The coefficient variation (CV) of soil moisture was within 7.0~31.3 % in a flat field and 8.3~39.4 % in a hill-slope field, which was noticeable in the dry season rather than the rainy season. The drought assessment analysis showed that only one day (Dec. 21st) was determined as dry (20.4 % and 24.5 % for flat and hill-slope fields, respectively). In contrary to a hill-slope field where the full irrigation was necessary, the centralized irrigation scheme was appeared to be more effective for a flat field based on the spatial variability of soil moisture contents. The findings of this study clearly showed that the geostatistical analysis of soil moisture contents greatly contributes to proper irrigation scheduling for water-efficient irrigation with maximal crop productivity and environmental benefits.

Intelligent Vehicle 환경에서 스마트 기기를 이용한 상황인지 서비스

최용훈(Yonghun Choi),지용구(YongGu Ji),박지형(JiHyung Park) 한국정보과학회 2011 정보과학회지 Vol.29 No.9

엽온과 기온의 차이를 이용한 노지 과수의 작물 수분 스트레스 지수 산정 간편식 개발

최용훈 ( Choi Yonghun ),이상봉 ( Lee Sangbong ),김민영 ( Kim Minyoung ),김영진 ( Kim Youngjin ),전종길 ( Jeon Jonggil ),박정훈 ( Park Jeonghun ) 한국농공학회 2020 한국농공학회논문집 Vol.62 No.5

In order to calculate the Crop Water Stress Index (CWSI), it is necessary to collect weather data (air temperature, humidity, wind speed and solar radiation) and canopy temperature. However, it is not always available to have necessary data sets for CWSI calculation. Therefore, this study was aimed to develop an easy and simple CWSI equation (CWSI_EE) using only two data, air and canopy temperatures. Infrared sensors and weather sensors were installed on apple and peach trees and nearby a study area and every ten-minute data were collected from June to October in 2018 and 2019, respectively. A relationship between air-canopy temperature difference and CWSI was statistically analyzed and used to develop CWSI_EE using the three dimensional Gaussian model. The performance of CWSIEE against original CWSI showed R² and NSE to 0.780 and 0.710 for apple trees and R² and NSE to 0.884 and 0.866 for peach trees. This study found that the level of crop water stress could be easily calculated using CWSI_EE with only air and canopy temperature data.

엽온 측정 빈도에 따른 작물 수분 스트레스 지수의 변화

최용훈 ( Yonghun Choi ),김민영 ( Minyoung Kim ),박정훈,김영진 ( Youngjin Kim ),전종길 ( Jonggil Jeon ),이상봉 ( Sangbong Lee ),조정건 ( Junggun Cho ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

본 연구에서는 측정 빈도에 따라 작물 스트레스 지수의 산정 결과가 어떻게 달라지는지 분석하여 최적의 관측 빈도를 구명하고자 하였다. 복숭아나무를 대상으로 작물 수분스트레스 지수 (Crop Water Stress Index, CWSI) 산정에 필요한 기상자료 (온도, 습도, 풍속, 일사량)와 복숭아나무 엽온을 1분 간격으로 측정하였다. 측정된 자료를 바탕으로 CWSI 경험식을 이용해서 측정 빈도별 (1, 5, 10, 15, 20, 30, 60분)로 CWSI_n (CWSI₁, CWSI₅, CWSI₁₀, CWSI₁₅, CWSI₂₀, CWSI₃₀, CWSI₆₀)을 산정하였다. 측정 빈도가 가장 많은 CWSI₁을 참값이라 가정하고, 각 빈도별 평균 CWSI_n과 CWSI₁과의 유효지수 (Nash-Sutcliffe efficiency, NSE)을 비교하였다. CWSI1이 0.5 이하인 구간과 0.5를 초과하는 구간 그리고 전체 구간(CWSI=0.0∼1.0)에 대하여 NSE를 산정하였다. 전체 구간에 대한 CWSI₁과 빈도별 CWSI_n의 NSE는 0.994 (CWSI₅), 0.983 (CWSI₁₀), 0.971 (CWSI₁₅), 0.958 (CWSI₂₀), 0.919 (CWSI₃₀) 그리고 0.812 (CWSI₆₀)로 전체적으로 0.8 이상의 높은 유효지수가 나타났다. 이에 반해 CWSI₁이 0.5 이하인 구간의 NSE는 0.980 (CWS_I5), 0.952 (CWSI₁₀), 0.911 (CWSI₁₅), 0.872 (CWSI₂₀), 0.808 (CWSI₃₀) 그리고 0.471 (CWSI₆₀)로 60분 간격으로 산정된 CWSI의 경우 유효지수가 큰 폭으로 하락한 결과를 나타냈다. 또한 CWSI₁이 0.5를 초과하는 구간에서는 NSE는 0.937 (CWS_I5), 0.803 (CWSI₁₀), 0.705 (CWSI₁₅), 559 (CWSI₂₀), -0.029 (CWSI₃₀) 그리고 -1.078 (CWSI₆₀)로 나타나 20분 간격 이상에서 유효지수가 큰 폭으로 하락하였다. 따라서 본 연구 결과 CWSI 산정에 있어 측정 빈도에 따른 오차를 줄이기 위해서는 15분 이하의 간격으로 측정하는 것이 효과적인 것으로 나타났다.

토양 유실 저감을 위한 개비온 옹벽의 개선방향과 저감량 산정

최용훈 ( Yonghun Choi ),신민환 ( Minhwan Shin ),신재영 ( Jaeyoung Lee ),이수인 ( Suin Lee ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

본 연구에서는 비점오염관리지역으로 지정된 강원도 홍천군 내면 자운리 지역의 개비온 옹벽을 조사하여 문제점을 찾아 개선방향을 제시하였으며, 농경지에서 발생한 토양유실을 측정하여 개비온 옹벽의 효과로 산정하였다. 개비온 옹벽은 설치 뿐 아니라 설치 후 관리가 중요한 것으로 나타났다. 밭고랑의 방향과 출입구 관리 미흡, 여과층의 원활하지 못한 배수 등이 문제점으로 나타났으며, 이를 해결하기 위해서는 무엇보다도 농민의 참여의식이 가장 중요한 것으로 판단된다. 농민의 참여 없이는 개비온 옹벽의 효과를 극대화 할 수 없을 것이며, 농민의 참여의식을 고취하기 위한 농민 지원 및 교육과 홍보 등이 이루어져야 할 것이다. 대부분의 농경지에는 배수로 또는 도로가 인접하여 있기 때문에 밭에서 유실된 토양은 별다른 저감시설 없이 하천으로 유입되며, 농경지에서 발생하는 세굴은 점차 확대되어 협곡침식으로 연결될 수 있다. 따라서 농경지에서 발생하는 토양유실을 저감하는 것은 비점오염을 획기적으로 줄이는 방법이 될 것이며, 개비온 옹벽은 농경지에서 발생하는 토양유실을 저감하는데 매우 효과적인 것으로 조사되었다. 개비온 옹벽의 토양유실 저감효과는 하나의 개비온 블록이 0.016 ~ 2.202 ton으로 조사되었으며, 평균적으로는 0.281 ton/ea의 효과가 나타났다. 또한 연구지역에 설치된 모든 개비온 옹벽이 같은 효과를 나타낼 때 연간 2,871 ton의 토양유실 저감효과가 있는 것으로 산정되었다. 하지만 본 연구의 결과는 개비온 옹벽이 설치되지 않은 농경지에서 발생한 토양유실량을 조사하여 개비온 옹벽의 효과로 산정하였고, 해마다 강우량과 강우강도 등의 기상학적 특성과 재배작물과 밭갈이 등의 영농활동이 다르기 때문에 개비온 옹벽의 절대적인 저감효과로 나타내는 것은 다소 무리가 있다. 따라서 개비온 옹벽의 효과를 정확하게 측정하기 위한 시험의 설계와 그 결과를 이용한 모형이나 경험식 등의 개발이 되는 연구가 추가적으로 필요 할 것이다.

자동취수 물꼬 사용에 의한 논의 물수지 변화

최용훈 ( Yonghun Choi ),김영진 ( Youngjin Kim ),김승희 ( Seounghee Kim ),김민영 ( Minyoung Kim ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

본 연구는 농촌진흥청에서 개발한 자동취수 물꼬 사용에 따른 논의 물수지 변화를 확인하기 위하여 평택시 고덕면 동청리에 위치한 논의 유입 및 유출량을 조사하였다. 처리구에는 자동취수 물꼬를 설치하여 논의 담수위 변화에 따라 자동으로 취수되도록 하였으며, 무처리구는 관행 물꼬 관리 방법을 사용하여 농업인이 취수를 조절하게 하였다. 논의 유입량(관개용수량과 강우량)과 유출량(배수량, 침투 및 증발산량)을 조사하여, 자동취수 물꼬의 관개용수량 절약 및 배수량 저감효과를 분석하였다. 2014년 5월 1일부터 7월 31일까지 자동취수 물꼬를 설치한 논의 관개용수량 절약효과는 12.0 %로 분석되었다. 배수량은 강우에 의한 유출과 과잉관개에 의한 유출 그리고 재배관리에 의한 방류로 구분할 수 있다. 자동취수 물꼬를 설치한 논은 농업인이 물꼬를 관리한 논보다 배수량이 33.8 % 저감되었다. 배수량 중에서 과잉관개에 의한 유출은 처리구에서 42.9 mm, 무처리구에서 76.2 mm로 산정되었으며, 자동취수 물꼬에 의하여 과잉관개에 의한 유출이 43.7 % 저감되는 효과가 나타났다. 논에서 자동취수 물꼬를 사용하면 과잉관개를 억제하여 관개용수의 절약 할 수 있을 것으로 사료된다.

봄철 노지 작물의 관개 요구량 산정

최용훈 ( Yonghun Choi ),김영진 ( Youngjin Kim ),김승희 ( Seounghee Kim ),김민영 ( Minyoung Kim ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

본 연구에서는 밭작물 물관리 지침서의 관개시기 및 관개량을 참고하여, 봄철 노지 작물의 관개 요구량을 산정하였다. 통계연보의 재배 면적을 기준으로 대상 작물과 대상 지역을 선정하였다. 기상청 강우자료를 이용하여 대상 작물의 재배기간동안 발생하는 강우량과 밭작물 물관리 지침서의 필요 관개량을 비교하고, 강우량이 부족한 기간과 양을 분석하였다. 대상 작물은 재배면적에 따라 콩, 고추, 배추, 감자, 고구마로 선정하였고, 대상 작물의 시군별 재배면적을 통하여 주산지 순위를 결정하였다. 주산지 순위에 따라 강우량과 관개량을 비교하여, 관개량보다 강우량이 적은 주산지가 두 곳 이상이 될 때까지 계속 조사하였다. 강우자료가 없거나, 밭작물 물관리 지침서에 수록되지 않은 지역은 가장 인접한 지역의 자료로 분석하였다. 콩은 포항 7 mm, 의성 8 mm, 영주 5 mm, 고추는 영덕 33 mm, 울진 33 mm, 의성 23 mm, 영주 23 mm, 배추는 해남 18 mm, 평창 59 mm, 감자는 제주 31 mm, 강릉 47 mm, 고구마는 원주 6 mm, 울진 21 mm, 영덕 22 mm의 관개가 필요한 것으로 나타났다.

노지 밭작물의 물부족 피해 경감을 위한 빗물 저장시설의 적정 용량 산정

최용훈 ( Yonghun Choi ),김영진 ( Youngjin Kim ),김민영 ( Minyoung Kim ),전종길 ( Jonggil Jeon ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

본 연구는 농촌진흥청의 밭작물 물관리 지침서와 기상청의 강우자료를 활용하여 우리나라 주요 작물의 재배 기간 동안 필요한 관개요구량과 강우량을 분석하고, 천수전에서 빗물을 이용하여 부족한 관개용수를 확보하기 위한 저장시설의 적정 용량을 산정하였다. 주요 작물은 밭작물 물관리 지침서와 재배면적 등을 고려하여 콩, 고추, 배추, 감자, 고구마로 선정하였고, 대표 재배지역은 재배 면적 순으로 상위 4~5개 지역을 대상으로 하였다. 저장시설의 용량 산정은 면적이 10 a인 사양토 밭을 기준으로 하였다. 작물의 재배기간동안 발생하는 약 30년 평균 누적 강우량과 물관리 지침서 관개요구량을 비교하여, 300 mm 깊이 토층의 유효수분함량이 50% 이하가 되는 기간이 연속 5일 지속될 경우 물이 부족한 것으로 정의하였다. 물이 부족한 시기의 총 부족량을 고려하여 빗물 저장시설의 적정 용량으로 산정하였다. 콩과 고구마 주산지에서는 물 부족이 나타나지 않았다. 고추는 영덕과 울진 지역에서 14일동안 11.6 ton와 13.0 ton, 배추는 평창 지역에서 22일동안 38.4 ton, 감자는 제주 지역에서 14일동안 6.5 ton, 강릉 지역에서는 20일동안 26.4 ton의 물이 부족한 것으로 분석되었다. 따라서 안정적인 밭작물 재배를 위해서는 약 40 ton/10 a 규모의 저장시설 용량이 필요한 것으로 분석되었다. 그러나 우리나라는 지역별로 강우 편차가 심하고, 작물에 따른 관개요구량이 다르기 때문에 하나의 저장 용량으로 결정하는 것은 과대평가 될 수 있으며, 이러한 부분을 해결하기 위한 지속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

수문학적 토양특성을 고려한 HSPF 모형의 INFILT, LZSN, UZSN 매개변수 산정

최용훈 ( Yonghun Choi ),이관재 ( Gwanjae Lee ),이서로 ( Seoro Lee ),양동석 ( Dongseok Yang ),임경재 ( Kyeongjae Lim ) 한국농공학회 2021 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2021 No.-

엽온의 관측 방향에 따른 사과나무의 작물 수분 스트레스 지수 분석

최용훈 ( Yonghun Choi ),김용원 ( Yongwon Kim ),김희태 ( Heetae Kim ),김영진 ( Youngjin Kim ),김민영 ( Minyoung Kim ),이상봉 ( Sangbong Lee ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

작물 수분스트레스 (Crop Water Stress Index, CWSI)를 진단하고 물관리에 활용하는 연구들이 증가하고 있다. Jackson이 개발한 작물 수분 스트레스 산정 공식에는 엽온과 대기온습도, 풍속, 일사량 등의 자료가 필요한데, 본 연구에서는 엽온의 관측 방향에 따라서 작물 수분 스트레스 산정 결과에 영향을 주는지 확인하기 위하여 수행하였다. 작물 수분 스트레스 지수 산정에 필요한 기상자료 (온도, 습도, 풍속, 일사량)는 현장에 기상 관측시설을 설치하고 1분 간격으로 측정하였고, 엽온은 한그루의 사과나무에 대해 사방 (동, 서, 남, 북)에서 1분 간격으로 관측하였다. 관측 높이는 약 2.5 m였으며, 사과나무의 끝단에 있는 잎 온도를 측정하고자 하였다. 8월 15일부터 31일까지 엽온을 측정하였으며, CWSI 산정에 관여하는 10시부터 13시까지의 엽온 데이터만 사용하였다. 관측 방향에 따른 엽온과 작물 수분 스트레스 지수는 분산분석 (Duncan’s multiple range test, α=0.05)을 통해 비교하였다. 엽온의 범위 (평균±표준편차)은 동, 서, 남, 북 순으로 11.43∼32.80 ℃ (28.31±1.97 ℃), 12.11∼36.99 ℃ (29.66±2.48 ℃), 10.72∼38.82 ℃ (31.56±2.89 ℃), 16.58∼33.74 ℃ (29.54±1.91 ℃)이며, 관측 방향에 따라 4개의 독립적 그룹으로 나뉘어 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다. 엽온의 전체 평균은 29.77 ℃이며, 서쪽과 북쪽의 평균 엽온에 대한 차이가 1 ℃ 이하로 비교적 작았다. 그러나 4개의 관측 방향과 통계적으로 차이가 있는 것으로 분석되었다. CWSI의 범위 (평균±표준편차)은 동, 서, 남, 북 순으로 0.00∼0.15 (0.06±0.05), 0.00∼0.25 (0.13±0.08), 0.01∼0.43 (0.24±0.10), 0.00∼0.25 (0.12±0.07)나타났다. 전체 관측 방향에 대한 평균 CWSI는 0.14로 나타났고, 서쪽과 북쪽 방향에서 산정한 평균 CWSI와 통계적으로 차이가 없는 것으로 분석되었다. 현재분석 결과에 따르면 관측 방향에 따라 엽온이 다를 수 있으며, 이에 따라 산정되는 CWSI에 영향을 줄 수 있을 것으로 보여진다. 그러나 사과나무에서 짧은 기간동안의 분석 내용이므로, 자료의 신뢰성을 확보하기 위해서는 더 많은 자료의 수집과 분석이 동반되야 할 것으로 사료된다.