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배수 개선처리에 따른 토양 투수속도 변화가 논에서 CH<sub>4</sub> 및 N<sub>2</sub>O 배출에 미치는 영향
고지연,이재생,정기열,최영대,이동욱,윤을수,김춘식,박성태,Ko, Jee-Yeon,Lee, Jae-Saeng,Jung, Ki-Yeol,Choi, Young Dae,Lee, Dong-Wook,Yun, Eul-Soo,Kim, Choon-Shik,Park, Seong-Tae 한국토양비료학회 2007 한국토양비료학회지 Vol.40 No.3
The effects of soil percolation rate on $CH_4$ and $N_2O$ emissions were investigated from paddy fields with different drainage systems. Subsurface tile drainage plot of soil percolation rate $11.9mm\;d^{-1}$ and non-subsurface drainage plots of soil percolation rate $7.4mm\;d^{-1}$ and $6.9mm\;d^{-1}$ were designed. The effects of rice straw application were measured at each drainage plots. The subsurface tile drainage plot of soil percolation rate $11.9mm\;d^{-1}$ showed the lower emission amount both of $CH_4$ and $N_2O$ among treatments. In the subsurface tile drainage plot of $11.9mm\;d^{-1}$ percolation rate, 46% of $CH_4$ and 33% of $N_2O$ emission amounts were reduced in comparison of non-subsurface drainage plot of $6.9mm\;d^{-1}$ percolation rate. With rice straw application, the $CH_4$ emission amount was 2.1 times to that from no-applied plot, the $N_2O$ emission amount was not affected by rice straw application.
노지 밭작물 관·배수 통합 자동제어 물관리 시스템 개발
김종순 ( Jongsoon Kim ),권순홍 ( Soon Hong Kwon ),정기열 ( Ki-yeol Jung ),김동현 ( Dong-hyun Kim ),강동균 ( Dong Kyun Kang ),신준기 ( Jun Ki Shin ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
밭작물의 수요와 부가가치 향상으로 노지 밭작물 재배 면적이 매년 증가하고 있으나 관·배수 기반 시설은 논에 비해 취약하다. 따라서 본 연구의 목적은 ICT 기술을 이용하여 관수와 배수를 동시에 제어할 수 있는 관·배수 통합 물관리 시스템을 개발하는 것이다. 토양 수분 센서를 설치하여 깊이별로 토양 수분, 온도, EC를 실시간으로 측정하였다. 관수와 배수를 겸용할 수 있는 소구경(25mm) 유공관을 토양 하부 50cm 깊이에 매설하였고, 전자 밸브를 이용하여 관수와 배수의 작동을 제어하였다. 자동 물관리 시스템에서 실시간으로 측정된 토양 수분값이 설정된 토양 수분값보다 낮으면 관수 전자 밸브를 작동하여 점적관에 물을 공급하며 배수 전자 밸브는 닫힌다. 강우로 인하여 수분이 포장용수량에 도달하게 되면 배수 전자 밸브는 열리고 관수 전자 밸브는 닫힌다. 모든 센서 데이터는 웹서버로 전송되며, 컴퓨터 및 스마트폰으로 모니터링 및 제어하였다. 관·배수 통합 시스템의 효율성을 평가하기 위하여 무관개, 땅속배수, 지중점적, 관·배수 통합 조건에서 콩을 재배하며 수분 특성을 비교하였다. 콩의 생육기간 동안 관배수 통합 조건에서 평균 토양 수분(30.0%)이 무관개(20.2%)보다 10% 높게 나타났으며, 지중점적(29.7%)과는 유사한 값을 보였다. 땅속배수의 경우 가장 낮은 토양 수분 값(12.0%)을 나타냈다. 강우시 관배수 통합의 경우 지중점적 조건보다 30cm와 40cm 깊이에서 배수로 인하여 토양 수분이 각각 7.47%, 1.02% 낮게 나타났다. 근권부의 토양 수분은 포화 상태에서 시간이 경과함에 따라 빠르게 적정 수분 상태로 유지되었다. 결론적으로 관배수통합의 경우 하나의 유공관을 이용하여 관수와 배수를 모두 효과적으로 수행할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 노지 밭작물의 관·배수 통합 물관리 시스템은 작물 생산성 향상 및 식량 자급률 향상에 크게 기여 할 것으로 기대된다.
Development of Soil Moisture Controlling System for Smart Irrigation System
Jongsoon Kim(김종순),Won-Sik Choi(최원식),Ki-Yeol Jung(정기열),Sanghun Lee(이상훈),Jong Min Park(박종민),Soon Gu Kwon(권순구),Dong-Hyun Kim(김동현),Soon Hong Kwon(권순홍) 한국산업융합학회 2018 한국산업융합학회 논문집 Vol.21 No.5
The smart irrigation system using ICT technology is crucial for stable production of upland crops. The objective of this study was to develop a smart irrigation system that can control soil water, depending on irrigation methods, in order to improve crop production. In surface irrigation, three irrigation methods (sprinkler irrigation (SI), surface drip irrigation (SDI), and fountain irrigation (FI)) were installed on a crop field. The soil water contents were measured at 10, 20, 30, and 40 cm depth, and an automatic irrigation system controls a valve to maintain the soil water content at 10 cm to be 30%. In subsurface drip irrigation (SSDI), the drip lines were installed at a depth of 20 cm. Controlled drainage system (CDS) was managed with two ground water level (30 cm and 60 cm). The seasonal irrigation amounts were 96.4 ton/10a (SDI), 119.5 ton/10a (FI), and 113 ton/10a (SI), respectively. Since SDI system supplied water near the root zone of plants, the water was saved by 23.9% and 17.3%, compared with FI and SI, respectively. In SSDI, the mean soil water content was 38.8%, which was 10.8% higher than the value at the control treatment. In CDS, the water contents were greatly affected by the ground water level; the water contents at the surface zone with 30 cm ground water level was 9.4% higher than the values with 60 cm ground water level. In conclusion, this smart irrigation system can reduce production costs of upland crops.
노지 밭토양의 자동 물관리 및 토양수분 모니터링 시스템
권순홍 ( Soon Hong Kwon ),서정덕 ( Jung Duck So ),정기열 ( Ki-yeol Jung ),이상훈 ( Sanghun Lee ),김종순 ( Jongsoon Kim ),김동현 ( Dong-hyun Kim ),김준한 ( Jun-han Kim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
밭작물은 생육초기 한발에 의한 출아불량이나 토양과습에 의한 습해로 생산성 저하가 심각하다. 따라서 안정적 밭작물 생산을 위한 물관리 작업의 자동화 및 생력화가 시급하다. 본 연구에서는 밭작물의 생산성 향상을 위해 지표 및 지중의 용·배수를 자동으로 구현할 수 있는 물관리 시스템을 구축하고 관개방법 별 토양수분을 측정하였다. 토양의 지중관개는 30m×9m 크기의 4개 처리구 토양에 이랑 및 고랑 하부 20cm 깊이로 70cm 및 140cm 간격으로 점적관을 각각 매설하였으며. 지중점적관 유출량은 2.3L/hr로 하였고, 관개한 물이 지하로 유출되는 것을 방지하기 위해 지중에 차단막을 설치하였다. 지표관개는 68m×13.5m 크기의 토양에 지표점적관개, 스프링클러살수관개, 분수살수관개를 하였고, 설치간격은 각각 1.2m, 10m, 3m로 하였으며, 일평균 관개량은 각각 2550L, 1915L, 4909L로 하였다. 지중점적관개 및 지표관개에 의한 토양수분 함량은 토양 깊이 10, 20, 30, 40 cm 별로 토양 수분센서를 이용하여 측정하였다. 토양수분 센서에 나타난 측정치는 실시간으로 모니터링하였으며, 토양수분은 지표 및 지중관개 방법 별 토양 깊이에 따라 1일 평균값으로 비교 분석하였다. 지표관개의 경우 분수살수, 지표점적, 스프링클러 살수관개 순으로 토양의 깊이에 관계없이 토양수분함량이 높았고, 지중점적관개의 경우 점적관 설치 위치 및 간격에 관계없이 토양이 깊을수록 수분함량이 높게 나타났으며, 지표와 토양깊이 40cm에서의 토양수분의차이는 약 20%정도로 나타났다. 관개방법의 차이에 따른 토양수분의 변화는 크게 나타나지 않았다. 이러한 밭작물의 최적 물관리 시스템은 작물 생산성 향상 및 식량 자급률 향상에도 기여할 것이다.
권순홍 ( Soon Hong Kwon ),서정덕 ( Jung Duck So ),정기열 ( Ki-yeol Jung ),이상훈 ( Sanghun Lee ),김종순 ( Jongsoon Kim ),박종민 ( Jong Min Park ),권순구 ( Soon Gu Kwon ),김동현 ( Dong-hyun Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
생산성이 낮은 밭작물의 안정적인 생산을 위해서는 정보통신기술(ICT)을 이용한 자동물관리 시스템의 구축이 필요하다. 본 연구에서는 밭작물의 생산성 향상을 위해 지표의 관·배수를 자동으로 구현하도록 관개방법 별 토양수분을 측정할 수 있는 모니터링 시스템을 구축하였다. 지표관개에 의한 토양수분 함량은 68m×13.5m 크기의 토양에 토양 깊이(10, 20, 30, 40cm)별로 토양 수분센서를 관개방법(점적관개, 살수관개(스프링클러, 분수호스))에 따라 설치하였다. 설치간격은 각각 1.2m, 10m, 3m로 하였다. 근권층(토양 표면으로부터 10cm 깊이)의 토양수분 함량을 기준으로 관개시점의 수분함량을 30%로 설정하여, 이보다 낮으면 자동으로 관개되도록 시스템을 구축하고 제어 프로그램화 하였다. 지표관개 방법별 생육기간중의 토양 수분함량을 분석한 결과 평균 수분함량은 점적관개 30.61%, 살수관개(분수호스) 32.91%, 살수관개(스프링클러)32.73%로 무관개 16.55%에 비해 높았으며 전 생육기간 동안의 변이도 적게 나타났다. 지표관개 방법별 관개특성을 분석한 결과, 총 누적 관개량은 점적관개가 100.2톤/10a으로 살수관개(분수호스) 628.7톤/10a, 살수관개(스프링클러) 151.6톤/10a과 비교하여 각각 84.1%, 34.0% 작게 나타나 관개에 필요한 물 공급량을 절약할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 ICT기반 물관리 시스템은 밭작물의 작물 생산성 및 식량 자급률 향상에 기여할 것으로 기대된다.