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자율 주행 트랙터를 위한 포장형상 및 경운작업특성 인식시스템 개발
서일환(Il-Hwan Seo),서동현(Dong-Hyun Seo),김만수(Man-Soo Kim),정선옥(Sun-Ok Chung),김기대(Ki-Dae Kim) 충남대학교 농업과학연구소 2011 농업과학연구 Vol.38 No.2
Precise traveling and tillage operation using an autonomous tractor is difficult with the data from the Geographic Information System(GIS) because it does not include the data of the width and inclination of the field to work. The minimum turing radius of the tractor could be different from the value presented by the tractor maker due to the moisture content of the field soil or operators’ skill. Two programs were developed to process data obtained with the tillage path measuring system: one for recognizing coordinates of the 4 field corners, and the other for recognizing the minimum turning radius of the tractor.
서일환(Il Hwan Seo),서동현(Dong Hyun Seo),김기대(Ki Dae Kim) 충남대학교 농업과학연구소 2010 농업과학연구 Vol.37 No.1
Land consolidation ratio for rice paddy fields reached to 64.7% as of 2008 in Korea, and this also accelerated automation of field machinery. Especially, research on autonomous tractors has been continuously conducted. Tillage is one of the labor-, energy-, and time-consuming field operations. Most important requirements for autonomous tractors would be travelling path planning and electronic system to control the tractor to follow the path. The instruction of computer was required to conduct the tillage operation in field with unmanned traveling tractor. This instruction was coincidently used in the control of the traveling path and the motion of tractor. The objectives of the study were 1) to characterize and model tillage operating sequence, turning pattern, and 2) to develop tillage path formation programs for autonomous tractor and evaluate the performance.
자율 주행 트랙터 시스템의 성능 향상을 위한 CAN 기반의 조향제어시스템 개발
서동현(Dong Hyun Seo),서일환(Il Hwan Seo),정선옥(Sun Ok Chung),김기대(Ki Dae Kim) 충남대학교 농업과학연구소 2010 농업과학연구 Vol.37 No.1
A steering control system based on CAN(Controller Area Network) for autonomous tractor was developed to reduce duty of a central processing computer and to improve performance of steering control in terms of reduced control interval and error. The steering control system consisted of a SCU (Steering Control Unit), an EHPS system, and a potentiometer. The SCU consisted of an MCU (Micro Controller unit), an A/D converter, and a DC-DC converter, and a PID controller was used to control steering angle. The steering control system was communicated with the computer by CAN-bus. Each actuator and implement was connected to a multi-function board interfacing with the computer through a USB cable. Without CAN, control interval of the autonomous tractor was 1.5 seconds. When the CAN-based steering control system was combined with the autonomous tractor, however, control interval of the integrated system was reduced to those less than 0.05 seconds. When the autonomous tractor was operated with 1.5-s and 0.05-s control cycles at a 0.63-m/s travelling speed, the trajectories were close to straight lines for both of the control cycles. For a 1.34-m/s traveling speed, tractor trajectory was close to sine wave with a 1.5-s control cycle, but was straight line with a 0.05-s control cycle.
김기대 ( Kee Dae Kim ),정성찬 ( Sung Chan Jung ),이단형 ( Dan Hyung Lee ),이정연 ( Jung Hyun Lee ),유인선 ( In Seon Yu ),서경옥 ( Kyung Ok Seo ) 한국환경생태학회 2015 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2015 No.2
인간에 의해서 의도적 혹은 비의도적으로 많은 외래종이 자연적 지리 범위 밖으로 이동되고 있다. 외래종의 생태계침입은 주로 자생종을 절멸시킴으로써 생태계의 구성원인생물들에게 커다란 위협이 되고 있다. 외래종 문제는 지구글로벌 시기에 있어 가장 크게 생태계에 인간이 미치는 영향이 되어 왔다. 최근에 인간 활동은 많은 종들을 대륙과해양을 가로 질러 이동시켜왔다. 호주의 케인두꺼비(cane toad), 미국의 얼룩무늬 홍합은 우리나라의 황소개구리와 더불어 유명한 사건이다. 외래종 침입에 대한 경제적인 영향은 세계 각국에서 방역법을 만들어 비의도적인 도입을 줄이려고 노력하는 이유 중의 하나이다. 이러한 외래종과 더불어 기생하는 병원균의 도입, 토착종의 멸종, 산림생태계와 농작물에 미치는 위해성 등은 외래종이 야기하는 문제들이다(Krebs 2009). 세계 각 국은 외래종의 목록을 만들기시작하였고 외래종을 관리하기 위하여 많은 연구 투자와관리를 수행하고 있다. 우리나라의 경우, 환경부에서 외래종을 관리하기 위해서 법제를 제정하고 목록을 만들어 관리하고 있으나 외래종 침입부터 현 생태학적 상태에 대한 생태학적 연구가 부족한 실정이다. 우리나라 대부분의 연구는여러 생태계에서 외래종 목록을 기록하는 것이 대부분이다. 외래종의 좋고 나쁨을 판단하려면 외래종이 해를 입히는정도를 파악하여야만 한다. 그리고 외래종에 대해서 생태학적인 상황과 토착생태계에 미치는 영향을 연구하여야 한다. 환경부에 따르면 우리나라 외래생물은 총 1,109종으로서이중 식물이 309종이나 된다(국립환경과학원, 2015). 생태계교란생물은 환경부 생물다양성 보전 및 이용에 관한 법률제23조에 따른 위해성평가 결과 생태계 등에 미치는 위해가큰 것으로 판단되는 생물종을 말한다. 위해성 평가의 기준이 되는 요소는 첫째, 외래생물 중 생태계의 균형을 교란하거나 교란할 우려가 있는 생물, 둘째, 외래생물에 해당하지아니하는 생물 중 특정 지역에서 생태계의 균형을 교란하거나 교란할 우려가 있는 생물, 셋째, 유전자의 변형을 통하여생산된 유전자변형생물체 중 생태계의 균형을 교란하거나교란할 우려가 있는 생물이다. 환경부는 위해외래생물 중18종을 생태계교란생물로 지정하였는데 이중 식물은 12종에 해당한다. 외래종의 생태계 침입은 주로 자생종을 절멸시킴으로써 생태계의 구성원인 생물들에게 커다란 위협이되고 있다. 본 연구의 목적은 수도권 내 생태계의 균형을 교란하거나교란할 우려가 있는 생태계 교란식물의 분포 현황 등을 파악하여 피해가 우려되는 지역을 선정하여 우선적으로 제거하는 등 체계적인 교란식물 관리를 통하여 생태계 보전 및 생물다양성에 기여하는 것이다. 국내 문헌 DB중에서 과학관련 DB인 KISS등을 활용하여 수도권 내 생태계 교란식물분포 현황, 확산 및 피해 현황을 파악한 후 생태계교란식물에 대한 연구를 수행한 환경부(자연정책과, 환경유역청, 원주지방청 등)와 생태계교란식물 제거 사업을 진행하고 있는지자체의 자료를 수집하여 분포 현황, 확산 및 피해현황을 조사하고 위의 결과에 따라 주요 지점을 16곳 선정하여GPS 위치, 행정구역, 조사면적, 우점종, 생태계교란식물의 면적 등 생태학적 기초 사항을 기록하였다. 또한 16곳 수변구역 조사 지점을 중심으로 침입경로를 고려하여 주변 특정생태지역도 조사하였다. 식생조사결과, 55과 190종이 발견되었다. 출현한 총 군락 수는 46개였다. 식물군락으로 조사된 생태계교란식물은가시박, 가시상추, 단풍잎돼지풀, 돼지풀, 서양등골나물이었다. 생태계교란식물 중에서 가장 많은 장소에서 출현한식물은 단풍잎돼지풀이었다. 토착식물 중에서 가장 많은 장소에서 출현한 식물은 갈대와 달뿌리풀이었다. 외래식물로서 군락으로 기록된 식물종은 가죽나무, 개망초, 달맞이꽃, 돼지풀, 뚱딴지, 망초, 빕새귀리, 아까시나무, 족제비싸리, 좀명아주, 콩다닥냉이, 큰금계국, 큰김의털, 토끼풀, 흰명아주이었다. 조사지점에서 나타난 생태계교란식물의 분포 면적은 식생도에서 표기되지 않은 정도로 작은 면적에서부터시작하여 단풍잎돼지풀의 경우, 214 m2에서 8,323 m2에 이르렀다. 생태계교란식물의 지자체별 밀도를 등급화하기 위해서밀도 지표를 피도로 선택하였다. 밀도의 개념은 생태학에서단위면적당 개체수이지만 식물의 개체수를 지상에서 기록하는 것은 식물 개체의 기준 문제가 있어서 불가능한 일이다. 따라서, 식생조사시 방형구를 설치할 때 방형구 면적을 기준으로 하여 식물이 차지하는 면적을 측정하는 피도(cover)를 밀도의 지표로 사용하였다. 표 1에서 볼 수 있듯이 모든 조사지점에서 12종의 생태계교란식물이 출현한 것이 아니기 때문에 해당 식물에 대한 평균 피도라고 하기는어렵다. 다만 단풍잎돼지풀의 경우 모든 지자체에서 출현하였기 때문에 한강 이남의 지자체에서는 단풍잎돼지풀이 발견되는 장소에서느 42.55%의 피도를 차지한다고 추정할 수있다. 단풍잎돼지풀의 피도가 50%이상인 지자체는 광주시, 안산시, 안양시 등이었다.
수치지형도와 항공 LiDAR를 이용한 도로인접 사면 땅밀림 발생지 변위 특성 분석
서준표(Jun-Pyo Seo),김기대(Ki-Dae Kim),우충식(Choong-Shik Woo) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.5
본 연구는 땅밀림과 같이 예측할 수 없는 재해가 발생했을 때 신속·합리·효과적인 복구계획 수립에 기초자료를 제공하고자 수치지형도와 항공 LiDAR 자료를 이용하여 땅밀림 발생지역에서 변위 특성을 분석하였다. 이를 위해 본 연구에서는 항공 LiDAR 자료를 통하여 땅밀림 발생지점을 탐지하고 지형변화와 발생규모를 정량적으로 분석하였다. 그 결과 본 연구대상지는 국내 땅밀림 발생의 일반적 형태인 말굽형태로 나타났고, 붕괴방향은 북쪽이었다. 땅밀림 발생의 전체 면적은 약 2.5ha, 활락애는 길이 약 327.3m, 평균 폭 19.3m, 평균 깊이 8.6m로 분석되었다. 땅밀림이 대규모로 발생한 것은 아니지만, 도로가 위치한 인접사면에서 발생하여 옹벽·도로가 파손되는 등 큰 피해가 발생하였다. 땅밀림 발생지의 현장조사는 접근성, 안전성 등의 문제로 제한사항이 있지만 항공 LiDAR를 통하여 정확한 분석이 가능한 장점이 있었다. 그러나 항공 LiDAR는 비용이 많이 드는 단점이 있기 때문에 신속 · 지속 · 장기적인 모니터링에는 무인기에 LiDAR를 탑재하는 기술을 개발하여 이를 활용하는 것이 효율적이다. 이러한 땅밀림 발생지에서는 땅밀림의 이동방향, 규모 변화와 같은 정보를 지속적으로 획득해서 복구계획 수립 및 피해를 예방하는데 있어 활용해야한다. The purpose of this study is to analyze the displacement characteristics in slow-moving landslide area using digital elevation model and airborne LiDAR when unpredictable disaster such as slow-moving landslide occurred. We also aimed to provide basic data for establishing a rapid, reasonable and effective restoration plan. In this study, slow-moving landslide occurrence cracks were selected through the airborne LiDAR data, and the topographic changes and the scale of occurrence were quantitatively analyzed. As a result of the analysis, the study area showed horseshoe shape similar to the general form of slow-moving landslide occurrence in Korea, and the direction of movement was in the north direction. The total area of slow-moving landslide damage was estimated to about 2.5ha, length of landsldie scrap 327.3m, average width 19.3m, and average depth 8.6m. The slow-moving landslides did not occur on a large scale but occurred on the adjacent slope where roads were located, caused damage to retaining walls and roads. The field survey of slow-moving landslides was limited by accessibility and safety issues, but there was an advantage that accurate analysis was possible through the airborne LiDAR. However, because airborne LiDAR has costly disadvantages, it has proposed a technique to mount LiDAR on UAV for rapidity, long-term monitoring. In a slow-moving landslide damage area, information such as direction of movement of cracks and change of scale should be acquired continuously to be used in restoration planning and prevention of damage.