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토양수분 공간분포 예측을 위한 수문연결성 기반 토양 매개변수 추정 기술
신승훈 ( Seunghun Shin ),박근형 ( Geunhyung Park ),신용철 ( Yongchul Shin ),장근창 ( Keunchang Jang ),천정화 ( Jung-hwa Chun ),김종건 ( Jonggun Kim ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-
수문학적 연결성(hydrological connectivity)은 유역 수문학에서 지표흐름 프로세스를 이해하기 위한 중요한 개념으로 제안되고 활용되어왔다. 이는 복잡하고 공간적으로 이질적인 지표에서 토양 수분 변동성을 특성화하는 데 유용할 수 있다. 기존의 수문모형에서는 불포화 영역에서의 흐름 경로 연속성과 연결된 지표하 특성 패턴을 적절히 설명하는데에는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 공간적으로 분포된 지하 흐름을 더 잘 이해하고 수문 모델링(SWAT)에서 토양 수리학적 특성의 매개변수를 개선하기 위해 물리적 토양 및 지면 속성 기반 수문학적 연결 알고리즘을 적용하여 매개변수를 재조정하고 이를 통한 모델의 성능을 평가하였다. 우선 토양수분의 공간분포 특성과 연관이 있는 토양속성, NDVI, 지형도 자료를 활용하여 토양수분자료와의 상관성 및 가중치를 산정하였다. 이러한 가중치를 기반으로 물리적 속성을 결합한 새로운 공간분포 자료를 활용하여 다양한 임계값에 따른 수문학적 연결성 분석을 수행하였다. 이를 기반으로 SWAT 모형에서 토양수분과 밀접한 연관이 있는 Sol_AWC와 Sol_K 변수를 재조정하였다. 본 연구의 결과 물리적 속성 기반 수문학적 연결성 자료를 활용하여 토양 수분의 공간적 변화를 잘 설명할 수 있고 보정된(분산된) 토양 수리학적 매개변수를 사용하여 기존 모델 성능을 개선할 수 있음을 보여주었다.
과수지역 토양수분 시공간 분포 예측 및 적정 관개량 산정기술개발
신승훈 ( Seunghun Shin ),박근형 ( Geunhyung Park ),김희태 ( Hee-tae Kim ),최용훈 ( Younghun Choi ),김종건 ( Jonggun Kim ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-
식물 생장에 있어 토양에서의 수분스트레스는 매우 중요한 요소 중 하나이다. 토양수분 스트레스는 토양에서 흡수하는 수분의 양보다 더 많은 양을 증산작용으로 잃어버리는 등 수분 과부족에 의해 겪게되는 생리적 반응을 말한다. 과도한 토양수분 또한 공기부족으로 인해 상당한 스트레스를 준다. 이러한 토양에서의 수분스트레스를 막기 위해서는 토양수분의 공간적 분포예측을 통한 적정 관개량의 산정이 중요하다. 현재 노지작물 재배를 위한 관개기술은 토양수분 및 기상정보(작물 증발산량)를 바탕으로 개발되고 있으나, 다양한 토양의 특성을 구현하거나 토양수분의 공간적 분포를 대표하기에는 다소 어려우며, 과다 산정되는 문제가 제기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 토양수분 모델링 기법을 활용하여 시공간 분포 예측 기술을 개발하고 근역층 토양수분 모의를 통해 노지작물 수분스트레스 및 관개량을 산정 기술을 개발하고자 한다. 본 연구의 대상지는 강원도 춘천시 사암리 일대에 위치하고 있는 과수원을 선정하여 토양수분의 공간분포와 토양깊이에 따른 토양수분 모니터링을 수행하였다. 이는 과수지역 근역층에서의 토양수분 공간분포 예측을 위한 APEX 모형의 수분 모의 매개변수 추정 및 검증자료로 활용되었다. 본 연구 결과 과수 대상지역에서 토양수분 기반 수분스트레스를 받고 있는 지점을 예측하였으며, 이에 따른 적정 관개량을 추정하였다. 본 연구를 통해 토양수분 모의 모델을 활용하여 수분의 공간분포를 예측할 수 있으며, 이에 따라 정밀농업에서 요구하는 적정 관개량 산정이 가능할 것으로 판단된다.