Land use and land cover changes explain spatial and temporal variations of the soil organic carbon stocks in a constructed urban park

배지환 서울대학교 대학원 2019 국내석사

Urban parks offer valuable ecosystem services to citizens and they have long been recognized for their recreational service; however, less attention has been paid to their carbon sequestration value. Here, we report on soil organic carbon (SOC) stocks in an urban park, Seoul Forest Park, which was built in 2004. We had two objectives: (1) to estimate SOC stocks (to a depth of 1 m) in different land-cover types (wetland, forest, lawn, and bare soil) and (2) quantify the change in the SOC concentration in topsoil in different land-use types over a 10 year period (2003–2013). We found a tenfold difference in SOC stocks across the different land-cover types within the park. Wetland soils had the highest stocks of SOC (13.99 ± 1.05 kg m−2), followed by forest, lawn, and bare soils. We found that a “cultural layer” that preserved previous land use history located deep in the soil profile substantially increased SOC stocks in the wetland. SOC concentrations in the topsoil were approximately three times higher in 2013 than in 2003 (256 ± 130%). The normalized difference vegetation index (NDVI) derived from MODIS and Landsat satellite images revealed that land-use history, expansion of plant areas and growth of plants could explain the increase in SOC concentrations in topsoil over the 10 year period. These findings imply that urban park soils could act as a carbon sink, and understanding the land-use history and the choice of land-cover types in park planning can substantially influence the carbon budget of urban parks. 본 연구는 시민들을 위한 도시 공원의 생태적 가치와 기능의 중요성이 강조되는 현대 사회에서, 서울시의 대표적 대형 공원인 서울 숲 공원을 대상으로 토양 탄소 저장량의 시공간적 변화를 탐구하였다. 우선, 서울 숲 공원이 조성된 2003년과 10년 후인 2013년의 토양 내 유기 탄소 저장량의 변화를 정량화하였다. 그 결과 10년 사이 3배 이상의 토양 탄소 증가가 표토에서 확인하였으며, 이러한 토양 탄소 증가의 원인을 파악하고자 과거 토지 이용 목적과 증가한 식생을 MODIS와 Landsat 위성탐사 데이터를 활용하여 분석하였다. 더불어, 오늘날의 서울 숲 공원을 6 종류의 대표 식생 타입(침염수림, 활엽수림, 혼효림, 잔디, 습지, 나지)으로 분류하여, 총 1 m 깊이 내 4개의 토양층(0-0.1, 0.1-0.3, 0.3-0.7, 0.7-1.0 m)을 대상으로 탄소 저장량의 수직적 분포의 이질성을 분석하였다. 가장 높은 유기 탄소 저장량은 습지에서 나타났으며(13.99±1.05 kg m−2), 숲 지역, 잔디, 나지 순으로 정량적 차이를 확인하였다. 이러한 차이는 식생 타입에 따른 뿌리의 영향으로 주로 표토에서 발생되었지만, 그 중 습지의 높은 탄소 저장량은 과거 공원이 조성될 때 동반된 인위적 교란에 따른 심토의 문화적층이 기여한 것으로도 파악되었다. 본 연구는 저탄소 사회와 탄소거래제도에 대비하여 도시 공원이 탄소를 얼마나 어디에 저장할 수 있는지를 정량적으로 평가한 것에 의미가 있으며, 향후 추가 분석을 통해 도시 녹지 내 탄소의 시공간 분포를 평가할 기초 자료로 사용될 것이라 기대된다.

군의 저탄소 녹색성장 방안에 관한 연구

배지환 國防大學校 2011 국내석사

기능 요구사항 분석을 통한 프로세스 아키텍처 관리 시스템 프로토타입 구현

배지환 국민대학교 비즈니스IT전문대학원 2015 국내석사

Today, many companies are focused on organizational management from process perspective to improve the competitiveness of services and products. According to previous research, organizational management from process perspective allows end to end optimization, rather than local optimization within a department or function, creating opportunities for service improvement, reducing costs, and so on. Although Enterprise Architecture (EA) or Business Process Management (BPM) solution were introduced to manage such business processes, but their utilization and effectiveness were found to be low. This study attempts to propose a management method to manage business processes by using Process Architecture (PA), instead of EA or BPM solution. First, Business functional requirements of PA were organized through literature review. Based on this, we derived the system functional requirements of Process Architecture Management System (PAMS). The importance of derived functional requirements was verified through a survey of field experts. Then we implemented the prototype of PAMS which includes all the functions, except the unimportant function in the field. In conclusion, this study will provide a new approach to the enterprise for business process management and is expected to have a systematic design when constructing the management system. 오늘날 많은 기업들은 서비스 및 제품의 경쟁력 향상을 위해서 프로세스 관점으로 조직 경영에 집중하고 있다. 기존 연구에 따르면, 프로세스 관점의 조직 경영은 부서나 기능 안의 부분 최적화가 아닌 프로세스 종단간의 최적화를 이끌고, 서비스 향상 기회 창출, 비용절감 등을 가능하게 한다고 말하고 있다. 그러한 비즈니스 프로세스 관리를 위해서 엔터프라이즈 아키텍처(Enterprise Architecture; EA) 또는 비즈니스 프로세스 관리(Business Process Management; BPM) 솔루션을 도입하고 있지만, 활용성과 효과성이 낮거나 기대에 못 미치는 것으로 조사되었다. 본 연구는 비즈니스 프로세스 관리를 위해서 EA나 BPM 솔루션에서 벗어나 프로세스 아키텍처(Process Architecture; PA)를 통한 관리 방안을 제시하고자 한다. 문헌연구를 통해서 프로세스 아키텍처의 비즈니스 기능 요구사항을 정리하였으며, 이를 바탕으로 프로세스 아키텍처 관리 시스템의 시스템 기능 요구사항을 도출하였다. 현장 전문가들을 대상으로 설문조사를 진행하여 기능 중요도를 검증하였고, 현장에서 중요도가 떨어지는 기능을 제외한 나머지 기능을 담은 프로세스 아키텍처 관리 시스템의 프로토타입을 구현하였다. 이를 통하여 비즈니스 프로세스 관리를 위한 새로운 접근 방법을 기업에게 제공하고, 관리 시스템 구축 시 체계적인 설계를 가능하게 할 것으로 기대한다.

RF magnetron sputtering으로 증착된 LiMn2O4박막의 구조적 특성 연구

배지환 부산대학교 대학원 2016 국내석사

Lithium manganese oxide (LiMn2O4)cathode thin films were deposited on a Si substrate by radio frequency (RF) magnetron sputtering. The films were annealed with in the range 400 to 700 ℃ for 2 h in O2. Structure and surface morphology of the films were characterized by X-ray diffraction(XRD) and field emission scanning electron microscopy(FESEM). Element alanalysis was conducted by energy dispersive spectroscopy(EDS). The degree of crystallization in the films increases with annealing temperature. A phase transformation from the amorphous to the crystalline phase is apparent at around 600 ℃. Films annealed at 700 ℃ exhibit characteristic XRD peaks with predominant(111) orientation representing cubic spinel structure. The lattice parameter is 6.694 Å for the 700 ℃ annealed film. The grain size gradually increases with annealing temperature, as evident from the SEM images.

핀-튜브 유동에서 와류 발생기와 가이드 베인의 효과에 관한 비교 연구

배지환 부산대학교 대학원 2019 국내석사

본 논문에서는 델타 윙렛 와류 발생기와 후퇴익형 와류 발생기 그리고 가이드 베인이 핀-튜브 유동에서의 압력 손실과 전열 성능에 미치는 효과를 비교하는 연구와 후퇴익형 와류 발생기의 높이를 변경하여 수치적으로 비교하는 연구를 진행하였다. 각기 서로 다른 형상들의 위치와 레이놀즈수를 하나의 동일한 핀-튜브 유로에서 비교하였다. 형상들의 부착 위치는 저자들의 연구 결과에 따라 Goodness factor가 좋은 위치를 선정하였다. 지름을 기준으로 하는 레이놀즈수 1400~8000의 영역에서 수치적 연구를 진행하였다. 수치 해석은 상용프로그램인 ANSYS 17.2의 CFX를 사용하였고, 난류 모델은 를 사용하였다. 결과적으로 압력 손실에 있어서는 가이드 베인이 레이놀즈수 8000에서 4.7%의 감소하는 효과를 보였고, 전열 성능은 레이놀즈수 3800에서 델타 윙렛 와류 발생기가 33% 정도 증가하는 결과를 확인하였다. 후퇴익형 와류 발생기의 높이가 높아질수록 압력면에서 흡입면 방향으로 더 많은 유동이 흐르고 와류가 많이 생성되어 전열 성능이 향상되는 것을 확인하였다. In this paper, we comparative the effect of delta winglet vortex generator, airfoil vortex generator and guide vane on friction factor and Colburn factor in the pin-tube flow, and a study to compare numerically by altering the height of airfoil. The positions and Reynolds numbers of the different shapes were compared in the same pin-tube array. The locations of the shapes were selected according to the Goodness factor results of the authors paper. Numerical studies were proceed in the range of Reynolds number 1400~8000 based on the diameter. Numerical analysis was performed using the commercial program CFX of ANSYS 17.2, and used turbulence model. As a result, the friction factor effect of the guide vane was reduced about 4.7% at the Reynolds number of 8000, and the Colburn factor effect of the delta winglet vortex generator was increased about 33% at the Reynolds number of 3800. It was confirmed that as the height of the vortex generators increases more flow flows in the direction of the suction side from the pressure side and vortex is generated to improve the heat transfer performance.

민주적 리더십 연구

배지환 고려대학교 대학원 2016 국내석사

본 논문은 서로 긴장관계에 있는 민주주의와 리더십의 개념을 접목한 민주적 리더십을 국가수준에서 설명하려는 시도이다. 87년 제9차 개헌 이후 대통령재량권의 변화가 없었음에도 프리덤 하우스 보고서에 따르면 2005년에는 대통령 탄핵사건 때문에 그리고 2014년에는 대통령의 권력남용 때문에 정치적 자유도 측면에서 점수가 변화하였다. 이것을 대통령제의 문제로 볼 수도 있지만 제도의 변화가 없는 상태에서 평가가 달라졌다는 것은 대통령의 리더십이 한국 민주주의의 질적 발전에 중요한 요소임을 보여주는 사례라고 할 수 있다. 기존 국내의 리더십 연구들도 이와 유사한 문제의식을 가지고 있지만 민주적 리더십의 관점에서 분석을 시도한 연구는 없다. 따라서 본 논문은 국가수준에서 대통령의 민주적 리더십을 분석하는 분석틀을 제시하고자 하는 것이다. 게스틸(John Gastil)은 1994년에 「Definition and Illustration of Democratic Leadership」이라는 논문을 통해서 민주적 리더십에 대해서 정의하였는데, 이는 민주적 리더십 분야에서 최신의 연구이다. 민주적 리더십은 민주적 가치를 기반으로 지도자의 행동을 분석하는데, 게스틸은 5가지 관점에서 민주적 리더십을 정의하며 민주적 리더십의 기능적 측면을 강조하였다. 하지만 그의 이론은 어떤 제도적 장치나 집단의 규모에 대한 설명이 없어 국가수준에서 대통령의 리더십을 분석하기에는 어려움이 있다. 이에 본 논문에서는 게스틸의 민주적 리더십을 기반으로 국가수준의 대통령의 민주적 리더십 분석틀을 제시하고자 하였다. 공정한 선거로 선출된 대통령이 반드시 게스틸이 말하는 민주적 리더십을 발휘하는 지도자가 아닐 수도 있다. 왜냐하면 선거를 통해 대통령의 지위는 획득할 수 있지만 행동의 일종인 리더십을 획득할 수는 없기 때문이다. 민주화 이후 정치적 리더십이란 관료의 통제, 의회의 설득, 그리고 시민사회의 지지와 같은 부분에서 발휘되는데, 효율성이나 비용 문제로 어떤 측면에서는 권위적 리더십이 민주적 리더십보다 효과적일 수도 있기 때문이다. 하지만 민주적 가치에 기반을 둔 민주적 리더십은 분명 민주주의의 발전에 도움이 될 것이다. 따라서 본 논문이 제시한 국가수준의 민주적 리더십 분석틀은 리더십의 관점에서 한국 민주주의의 발전에 기여하는 연구의 초석이 될 것이다.

SNS를 이용한 학교현장제작 UCC의 교육적 활용 사례 연구

배지환 부산교육대학교 교육대학원 2013 국내석사

UCC는 흥미를 유발할 수 있는 자료가 될 수 있고, 개인의 개성과 취향을 자유롭게 표출할 수 있는 자기표현 수단이며 의사소통 도구로서, 더 나아가서는 지식 창출 도구로서 활용될 수 있는 무한한 가능성을 열어 준다. 본 논문은 학교현장에서 제작될 수 있는 UCC를 알아보고 그렇게 생산된 UCC가 학교현장에서 교육적으로 활용될 수 있는 방안을 연구한 논문이다. UCC에 대한 개념, 학교현장에서 제작된 UCC의 분류 및 특징, 제작과정에 대한 고찰을 한 뒤 교실수업, 생활지도, 행사, 학부모연계의 4가지 영역으로 나누어 교육적 활용 방안을 제시 한다. 더불어 교육현장에서 UCC의 제작 및 활용이 활성화되기 위한 방법으로 SNS 활용을 제안하고 구체적인 사례를 살펴보도록 한다.

Development of Equilibrium Flow CFD Code Using CEA Database and Prediction on Ablation of SiC Coating Nozzle

배지환 서울대학교 대학원 2017 국내석사

This study was conducted with the aim such as development of ablation model of SiC due to combustion gas inside nozzle, prediction on ablation of SiC coating nozzle, development of ablation analysis code. For this purpose, equilibrium flow analysis code using CEA database and a structural temperature distribution analysis code had been developed and the reliability of the code had been secured by carrying out the validation process. These codes were coupled by transferring the wall heat flux and wall temperature as boundary conditions to each other, and the flow/structure integrated analysis code was developed. In order to develop the ablation model, the active and passive oxidation characteristics of SiC materials was investigated. The shear erosion model was developed to simulate mechanical ablation and the melting model was developed to simulate thermochemical ablation. The amount of ablation over time was predicted and compared with the measured amount of erosion depth of nozzle test delivered from the Agency for Defense Development.

Interfacial Reaction between Zn-Al-X (X=Cu, Bi, Mg) Solder and Cu Substrate

배지환 성균관대학교 일반대학원 2015 국내박사

The reliability of the solder joint is very important in the development of solder materials and it is known that related to microstructural evolution during soldering. Therefore, it is necessary to understand the interfacial reaction between solder and substrate completely. In order to study the interfacial layer phase which forms at the substrate/solder interface during the soldering process, a thermodynamic consideration has been suggested. The Zn-Al based high temperature Pb-free solder alloy was prepared by melting elements in graphite crucibles using a high frequency induction furnace. The melting range was investigated by using differential scanning calorimeter. The soldering process proceeded 450℃ under vacuum condition. The interfacial reaction sample was investigated by SEM and FE-TEM equipped with EDS to analyze microstructure and composition of the elements. The SAED and NBED technique were employed to confirm the crystallographic phases formed at the interface. During soldering process with Zn-Al-Cu solder and Cu substrate, the Cu substrate is consumed by Zn and the formation and growth of intermediate phase (CuZn4, Cu5Zn8 and CuZn) take place simultaneously at the solder interface. However, it is observed changes the interfacial reaction layer by adding minor elements Mg instead of Cu. The interfacial reaction layers of Zn-Al-Mg solder/Cu substrate were composed Mg2Zn11, mixed layer (Mg2CuZn2 and Cu5Zn8) and Cu5Zn8 phases. The thickness of these new interfacial reaction layers in decreased to approximately 85 % than thickness of Zn-5Al-1Cu/Cu interfacial reaction layers. 솔더 접합의 신뢰성은 솔더 물질의 발전에 매우 중요하며 솔더링 과정에서 미세구조의 발전과 깊은 연관이 있다. 그러므로 솔더와 기판의 계면 반응을 완벽하게 이해할 필요가 있다. 솔더링 과정에서 기판/솔더 계면에서의 계면층의 상 형성 연구를 위해서는 투과전자현미경을 활용한 미세구조분석과 이를 해석하기 위한 열역학적 고찰이 필요하다. Zn-Al계의 고온 무연 솔더 합금은 그라파이트 도가니에서 높은 주파수의 유도가열로를 이용해 재료들을 녹이는 방식으로 준비되었다. 녹는 범위는 differential scanning calorimeter로 조사하였다. 솔더링 과정은 진공 조건에서 450도 이하에서 진행되었다. 시편의 계면반응은 SEM과 EDS를 장비한 FE-TEM를 활용하여 미세구조와 성분들의 구성을 검사하였다. 투과전자현미경의 다양한 분석기법 (STEM, SAED, NBED)들이 계면에서의 결정학적 상들을 확인하기 위해 사용되었다. Zn-Al-Cu 솔더와 Cu 기판을 이용한 솔더링 과정에서 Cu 기판은 Zn 에 의해 소비되고 그와 동시에 솔더 계면에서 중간 상(CuZn4, Cu5Zn8, CuZn)의 형성과 성장이 일어난다. 그러나 Cu 대신 미량원소인 Mg를 첨가했을 때 새로운 계면반응층이 관찰되었다. Zn-Al-Mg 솔더/Cu기판의 계면반응층은 Mg2Zn11, 혼합층 (Mg2CuZn2와 Cu5Zn8), Cu5Zn8 3개의 층으로 구성되어 있음을 관찰하였다. 이러한 새로운 계면반응층들은Zn-Al-Cu/Cu 접합부의 계면반응층에 비해 85% 가량 줄어든 얇은 두께를 가진다.

Evaluation of soil organic carbon stocks in heterogeneous land cover types towards carbon neutral city

배지환 서울대학교 대학원 2021 국내박사

기후 변화 대응책으로 탄소중립 도시의 중요성이 증가하며, 도시 토양 탄소 평가 및 관리의 중요성 역시 강조되고 있다. 본 학위논문은 도시화 과정에서 수반되는 세 종류의 토양 환경 변화 요인: 1) 지하 개발, 2) 녹지 파편화, 3) 도시 팽창이 토양 탄소 분포에 어떤 영향을 미치는지 정량적으로 평가함과 동시에 효율적 도시 토양 관리를 위한 분광 기반 토양 탄소 예측 시스템의 잠재력을 평가하였다. 도시화에 따른 토지 피복 변화는 토양 탄소 저장 분포의 수평 및 수직적 교란을 동반한다. Chapter 2 에서는 도시 지하 개발이 야기하는 토양 탄소 저장 분포의 수직 교란을 불투수층 및 도시 녹지대에서 5 m 깊이까지 비교 평가하였다. Chapter 3 에서는 도시 개발로 파편화된 녹지 축을 선정하여, 토양 탄소 저장량의 가장자리 효과를 도시 녹지 및 도시 산림 부지에서 비교 분석하였다. Chapter 4 에서는 팽창하는 도시 속 효율적 토양 탄소 저장 평가 및 관리를 위해, 초분광 반사정보를 활용한 토양 탄소 예측 모델을 개발 및 평가하였다. 도시 토양 탄소 저장량 평가는 도시 녹지 표토의 탄소 저장능에 집중되어 왔으며, 도시를 대표하는 토지 피복 중 하나인 불투수층 아래 토양 탄소 평가는 기존 도시 연구의 한계점으로 인식되어왔다. 본 학위논문의 Chapter 2에서는 서울 강남의 아파트 단지들을 대상으로, 조경지 및 불투수층 아래의 토양 탄소 저장량을 5 m 깊이까지 평가하였다. 도시 토양 탄소 저장량을 5 m 깊이로 평가한 결과, 불투수층(16.9 ± 1.9 kgC m−2)과 조경지(22.3 ± 2.2 kgC m−2)에서 큰 차이를 확인할 수 없었다. 1 m 깊이 내 토양 탄소가 5 m 총 깊이에서 차지하는 비중 역시 조경지에서 34%, 불투수층 부지에서 16%인 것으로 평가되었다. 도시 심토층에 축적된 상당량의 토양 탄소 기원은 안정성 탄소-질소 동위원소(δ13C, δ15N) 분석 결과, 과거 대상지의 주된 인간활동인 농경 활동의 영향으로 추정되었다. 즉, 아파트 개발 부지 내 과거 농경지 토양이 성토와 같은 인위적 교란으로 2-3 m 깊이에 장기간 저장되어 문화적층으로 오늘날 존재한 것이다. 이러한 결과는 기존 도시 토양 탄소 저장량이 과소평가된 가능성과 더불어 도시 개발 역사와 수직적 토양 교란이 도시 토양 탄소 저장능에 중요한 요소임을 시사한다. 한정된 토지 활용을 극대화하기 위한 지하 개발이 가속화되는 현대 도시에서 반출된 심토 내 높은 유기 탄소는 기후 변화 속 탄소 중립 정책을 위한 탄소 자원 및 조경 소재로 재사용될 수 있을 것이다. 도시화에 따른 녹지 파편화는 녹지 가장자리 면적을 급격히 증가시킨다. 녹지 가장자리와 중심부 사이 환경 조건의 차이는 생물적, 비생물적 가장자리 효과를 동반한다. 그러나, 토양 탄소 저장 분포의 가장자리 효과는 그 원인과 규모 측면에서 사례 연구가 부족하다. Chapter 3에서는 파편화된 도시 녹지 축을 대상지로, 토양 탄소 저장량의 가장자리 효과를 도시 숲과 산림지역에서 비교 분석하였다. 그 결과, 산림 가장자리로부터 20 m 거리내 토양 탄소 저장량(1.86 kgC m-2)은 산림 중심부(10.47 kgC m-2)와 비교하여 80% 낮은 것으로 평가되었다. 산림 가장자리의 낮은 토양 탄소 저장량은 토양 탄소 기원인 식생 미세 뿌리 함량(R2 > 0.77), 연간 낙엽량(R2 > 0.94), 엽면적 지수(R2 > 0.92)와 같은 생물적 요소 감소로 설명되었다. 반면 도시 숲의 경우, 가장자리 인접 이질적 인간활동이 토양 탄소 저장량에 영향을 주는 것으로 분석되었다. 그 예로, 도시 숲의 동쪽(4.74 kgC m-2) 및 서쪽(2.9 kgC m-2) 가장자리 녹지는 가장자리 구조와 낙엽관리의 차이로, 비록 동일한 시기에 파편화되었더라도, 토양 탄소 저장량의 유의미한 차이를 보였다. 또한, 식생 생육 기간 내 표토의 온도(∆TS > 2.8℃)와 습도(∆VWC > 0.05 m3 m-3) 역시 도시 녹지의 동쪽-서쪽 가장자리에서 유의미한 차이를 보였다. 이는 도시 가장자리 녹지는 생물적 요소 뿐 아니라 마주한 인접 토지 피복의 유형과 인간 활동이 토양 탄소 저장량의 이질적 가장자리 효과를 유도할 수 있음을 의미한다. 더불어, 낙엽 존치와 같은 토양 탄소원 관리를 통해, 낮게 평가된 가장자리 녹지내 토양 탄소 저장량이 향후 개선의 여지가 있음을 시사한다. 도시 토양의 유기 탄소는 다양한 인간활동과 이질적 도시 모질에서 기원한다. 도시 토양 관리 측면에서 유기 탄소 저장 및 기원 평가는 기후 변화 속 그 중요성이 강조되는 반면, 기존 화학적 분석법은 비용과 시간 측면에서 가속되는 도시 팽창에 대처하기 어렵다는 한계점을 갖는다. Chapter 4 에서는 분광계로 취득한 도시 토양 초분광 반사 정보(350-2,500 nm)를 활용하여, 도시 공원내 여섯 종류 토지 피복(혼효림, 침엽수림, 활엽수림, 잔디, 습지, 나지) 조건의 토양 유기 탄소 함량을 예측하는 분광기반 토양 탄소 예측 모델을 개발하였다. 또한, 이질적 도시 피복 내 토양 탄소 기원 추적을 위해, 안정성 탄소 동위원소(δ13C) 역시 여섯 종류의 토지 피복 조건에서 평가하였다. 총 136개의 표토 샘플을 바탕으로 LOOCV 교차검증(leave-one-out cross-validation)을 실시하였으며, PLS(partial least squares) 회귀분석법을 통해 기존 화학적 분석법과 분광기반 평가법을 비교한 결과, 유기 탄소(R² = 0.83; RMSE = 1.6%) 추정에서 유의미한 예측 정확도를 확인하였다. 분광 기반 토양 유기 탄소 예측의 중요 파장대(1 > VIP; variable importance in projection)는 가시광선(400~700 nm) 및 근적외선(2200~2300 nm) 영역 일부가 주요함이 평가되었다. 이와 같은 결과는 분광 반사정보를 통한 도시 토양 탄소 예측이 높은 잠재력을 갖고 있음을 시사한다. 도시 공원내 여섯 토지 피복 중, 습지 토양 탄소 추정치가 화학적 분석법 대비 저평가 되었으며, 이는 습지 토양의 넓은 탄소 함량 범위 및 수생태계 기원 이질적 탄소원의 영향으로 추정된다. 이러한 한계점은 습지와 같은 특정 토지 피복의 개별 분광 라이브러리 구축 및 추정 모델 개발로 보완될 수 있을 것이다. 본 학위 논문에서 도출된 도시 토양 탄소 저장 특성의 공통 함의는 1) 과거 및 오늘날의 인간활동이 도시 토양 탄소 저장량 변화를 주도할 수 있으며, 2) 도시 생태계 특유의 수평 및 수직적 토양 탄소 분포 형태가 존재한다는 것이다. 이러한 도시 특유의 토양 탄소 분포는 3) 분광 기반 예측 시스템을 통해 도시 규모로 평가될 수 있으며, 이는 탄소중립 도시 정책 수립의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. Soils hold the largest organic carbon in urban ecosystem. Quantifying urban soil organic carbon (SOC) stocks is a preliminary step for carbon neutral strategy in urban ecosystem. The impacts of urbanization on SOC stocks have gained attention from policy makers as well as land managers. However, urban SOC stocks are often omitted from estimates of carbon budgets in urban area due to the small sample size and high degree of variability under heterogeneous land-cover types. In this dissertation, I aimed to find the spatial and vertical variations of urban SOC stocks. Understanding how SOC stocks in heterogeneous land-cover types is essential to assess urban carbon storage; however, the spatial and vertical distributions of SOC stocks have been poorly characterized. Intensive urbanization, and underground development in particular, leads to spatial and vertical heterogeneity of SOC. The magnitude and origin of SOC under different urban setting have not been well explored. In Chapter 2, I quantified SOC stocks to a 5 m depth beneath impervious surfaces and adjacent vegetative surfaces at three housing complexes in Seoul Special City, Republic of Korea. The objectives of Chapter 2 were (1) to quantify the spatial and vertical distribution of SOC stocks beneath impervious surfaces and vegetative surfaces; (2) to investigate the key factors that control the spatial and vertical distribution of SOC stocks; and (3) to understand how anthropogenic factors affect SOC stocks in heterogeneous urban setting. In the top 1 m of the profile, SOC stocks under vegetative surfaces were three times greater than those under impervious surfaces. However, we discovered that unexpectedly high SOC stocks appeared in deeper soil layers under both surface types, which led to comparable SOC stocks at a depth of 5 m beneath the impervious surface (16.9 ± 1.9 kgC m−2) and at the vegetative surface (22.3 ± 2.2 kgC m−2). Consequently, the ratio of SOC stocks at depths of 1 m to 5 m were 16% in impervious surfaces and 34% in vegetative surfaces, suggesting conventional soil sampling at 1 m depth could miss large SOC. Stable isotope data (δ13C and δ15N) combined with historical aerial photographs revealed that cropland that existed until the 1970s formed the high SOC cultural layer in deeper soils. Our results highlight that deep soils under impervious surfaces could be overlooked carbon hotspots in urban ecosystems. We believe this finding could help city planners and policy makers to assess regional carbon budgets and to reduce carbon footprint by recycling the deep SOC excavated from various construction projects towards sustainable urban development. Landscape fragmentation has created large areas of forest edge. Understanding how SOC stocks within forest edges respond to fragmentation is essential to assess carbon budgets; however, the causes and magnitude of edge effects on SOC stocks have been poorly characterized. The goal of Chapter 3 is to assess the edge effects on SOC stocks in fragmented urban-rural forests. Here, I quantified the edge effects on SOC stocks along an urban-rural gradient from three fragmented urban forests to a large patch of rural forest. The SOC stocks within 20 m of the rural forest edge (1.86 kgC m-2) is on average 80% lower than the interiors of rural forest (10.47 kgC m-2). We found that biotic factors, including annual litterfall mass (R2 > 0.94), peak leaf area index (R2 > 0.92), and fine-root mass density (R2 > 0.77), explained the spatial variation in SOC stocks within the rural forest. In urban forests, human activities at forest edges led to contrasting edge effects on SOC stocks, for instance, the SOC stocks at the east edges (4.74 kgC m-2) were over 63% greater than at the west edges (2.9 kgC m-2) explained by the adjacent land uses (e.g., paved roads vs. non-paved soils) and in-situ litterfall management. We also found significant differences in summer soil temperature (∆TS > 2.8℃) and soil moisture (∆VWC > 0.05 m3 m-3) between the east and west forest edges. Our results reveal that the factors responsible for the edge effects on SOC stocks in rural forests are biotic factors, while heterogeneous human activities at the local scale lead to complex edge effects on urban forest SOC stocks. Urban soil is a heterogeneous mixture of various parent materials and significantly affected by anthropogenic activities. Improving our understanding of the relationships between the pattern of land use and the SOC stocks requires large amounts of timely and cost efficient SOC analysis, which is difficult to obtain with routine chemical analysis. In Chapter 4, I evaluated a predictive model for SOC based on hyperspectral reflectance dataset in urban soils using ASD-FieldSpec, then used partial least squares (PLS) regression to establish the predictive models for SOC in urban soils. A total of 136 samples were collected and the SOC and δ13C values of topsoil (0-20 cm) were measured under different land cover types. The SOC stocks varied between 0.33 kg m-2 to 12.51 kg m-2. The δ13C data varied between -30.18‰ to -17.17‰. The average SOC and δ13C data showed a clear vegetation-dependent pattern. The PLSR model achieved acceptable results with coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) of calibration set for SOC (R²= 0.83; RMSE = 1.6%). The leave one out cross validation procedure confirmed the robust performance of PLS model. The results indicated that 1) the SOC can be estimated with reasonable accuracy across heterogeneous urban land-cover types based solely on the hyperspectral reflectance spectroscopy, and 2) the strategy has the potential of upscaling for city scale assessments of SOC stocks.