전 세계적으로 급격하게 성장하는 스마트농업의 중요 요소 중 하나인 자동 관개시스템은 토양수분 센서에서 계측한 데이터를 기반으로 관개시점과 관개량을 판단하기 때문에 토양수분 센서의 설치가 필수적이다. 하지만 국내의 경우 토양을 고려하지 않고 단순히 포장의 가운데에 센서를 설치하는 등 토양수분 센서의 설치 위치에 대한 기준이 마련되어 있지 않아 토양수분 계측 위치에 관한 기준 검토가 필요하다. 본 연구에서 통계학적 방법을 이용하여 토양수분의 대표 계측지점을 선정 연구를 수행하였다. 토양은 수직적 또는 수평적으로 불균일성을 갖기에 구명이 쉽지 않다. 따라서 포장 전체에 걸쳐 지속해서 편향이 발생하지만 특정 위치에서의 평균 토양수분이 시간에 따라 유지한다는 시간 안정성 개념을 기반으로, 평균 토양수분을 나타내는 대표지점 선정 연구를 수행하였다. 토양수분을 측정하기 위한 시스템을 제작하였고, TDR (Time Domain Reflectometry) 센서를 이용하여 총 30개 지점을 측정하였다. 2023년 5월부터 8월까지 측정한 날짜·지점별 데이터를 이용하여, 지점의 편향을 정량화하여 식별할 수 있는 MRD (Mean Relative Difference, 평균상대차이)와 측정의 정밀도를 나타내는 RD (Relative Difference, 상대차이)의 SDRD (Standard Deviation of Relative Difference, 표준편차)를 산출하고, MRD와 SDRD를 통합한 지표로써 RMSE (Root Mean Square Error, 평균제곱근오차) 를 구하여, 시간 안정성이 가장 높은 지점인 RMSE의 수치가 최소인 지점을 대표지점으로 선정하였다. 토양수분 센서로 측정한 데이터를 사용하여 지점별 RMSE를 산출하고 비교하여, 평균적인 토양수분을 나타내는 대표지점을 선정할 수 있음을 확인하였다.

This study was conducted to determine the optimal irrigation starting point by analyzing tree growth, physiological responses, fruit quality, and productivity in peach orchards. Seven-year-old ‘Kawanakajima Hakuto’ peach trees were used in an experimental field (35°49′30.4″N, 127°01′33.2″E) located within the National Institute of Horticultural and Herbal Science located in Wanju-gun, Jeollabuk-do. The irrigation starting point was set with four levels of –20, –40, –60, and –80 kPa from June to September 2022. While there were no significant differences in increase of trunk cross-section area and leaf area among treatments, shoot length and diameter decreased in the –80 kPa and –20 kPa treatments. The photosynthetic rate measured in August was highest for –60 kPa (17.7 μmol·m-2·s-1), followed by –40 kPa (15.6 μmol·m-2·s-1), –20 kPa (14.5 μmol·m-2·s-1) and –80 kPa (14.0 μmol·m-2·s-1). SPAD value measured in May and August was lower in the –80 kPa and –20 kPa treatments than in the –60 kPa and –40 kPa treatments. The harvest date reached three days earlier in the –20 kPa treatment compared to other treatments. The fruit weight was highest in the –60 kPa (379.1 g), followed by –40 kPa (344.0 g), –80 kPa (321.0 g) and –20 kPa (274.9 g). Firmness was the lowest in the –20 kPa treatment. The soluble solid content was highest in the –60 kPa treatment (13.3°Bx).The ratio of marketable fruits was highest in the –60 kPa treatment (50.7%) and lowest in the –80 kPa treatment (23.4%). In conclusion, we suggest that setting the irrigation starting point at –60 kPa could improve the fruit quality and yield in peach orchards.

정수기는 일반적인 산업용 막여과 수처리 공정과 다르게 운전과 휴지를 반복하는 특성이 있다. 이러한 특징 때문 에 역삼투막을 사용하는 정수기의 경우, 재정수시에 정수수의 농도가 정상적인 값보다 높게 나오는 현상(제거율이 정상값보 다 낮게 나오는 현상)이 있는데, 이를 “TDS creep”이라고 한다. 본 연구에서는 휴지시간과 농도에 따른 TDS creep 정도를 관 찰하였다. 또한, TDS creep 현상을 저감하기 위해 원수 세척, 정수부의 부피 증가 및 정수 세척 방법 등을 시험하였고 이에 대한 실질적인 효과를 관찰하였다. 이러한 방법들 중에 정수수의 세척과 같이 역삼투막의 feed side와 permeate side의 농도차 를 최소화하는 것이 TDS creep 현상을 해소하는 궁극적인 해결책임을 확인하였다.

작물 수분스트레스 지수(CWSI; Crop Water Stress Index)를 통해 관개 시기를 판단할 경우, 정확한 잎의 온도 및 대기 환경을 측정하는 것이 중요하다. 그리하여 본 연구에서는 실시간으로 작물의 생체정보(엽온) 및 대기 환경(대기온·습도, 일사량)을 측정하고 자동으로 CWSI 값이 산정되는 휴대용 수분스트레스 계측기기를 개발하였다. 또한 휴대용 수분스트레스 계측기기와 고정식 온도 측정 방법과의 비교 분석을 통해 휴대용 수분스트레스 계측기기의 성능을 평가하고자 하였다. 본 계측기기는 CWSI 산정을 위한 생체신호 및 기상 데이터를 측정하는 센싱부, 측정된 데이터를 저장하고 CWSI를 산정하는 데이터 수집부, 장치의 기능을 조작하고 측정값을 표시하는 시스템 제어부로 구성하였다. T-test를 실시하여 두 계측 방법에서 측정된 엽온, 일사량, CWSI 평균값의 유의 관계를 분석한 결과, 유의확률은 0.089, 0.318 그리고 0.028로 각각 나타났다. 엽온과 일사량은 유의수준 0.05보다 크므로 유의미한 차이가 나타나지 않았지만 CWSI는 유의확률이 유의수준보다 작으므로 두 측정 방법에 따라 유의미한 차이가 나타났다.

자동 관개 시스템에서는 관수를 자동으로 개시하고 중지할 수 있는 기준값의 설정이 중요하다. 관수 기준값은 작물의 종류와 생육 시기, 토성, 용적 밀도 등에 따라 달라지는 포장 용수량의 토양 수분값으로 결정되기 때문에, 전문적인 지식과 분석 경험이 필요하여 현장 농업인이 직접 파악하는 것은 어렵다. 그래서 재배 작물의 명칭, 재배 지역 및 재배 토양의 토성 등을 조건 변수로 하여 적절한 토양 수분값을 데이터베이스로부터 추출하고, 작물의 종류 및 생육 시기별 토양수분 기준을 데이터베이스화하여 선택한 작물에 적합한 토양수분 장력값을 설정할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 이 알고리즘을 센서부, 제어부, 구동부로 구성되어 있는 시스템에 적용하여 토양 수분을 제어할 수 있는 시스템을 개발하였다. 실험구별로 수분 제어 기준값을 설정하여 측정한 수분값이 -33 kPa 실험구에서 부합률 97.3%, -25 kPa 실험구에서 부합률 96.6%의 결과를 나타내었다. 이 시스템을 이용하여 최근 농촌지역의 고령화와 노동인구 감소에 따른 생산성 감소를 억제하는데 기여할 것으로 사료된다.

본 연구는 시설토경에 적합한 간단관개의 1회 관개량, 관개주기 및 최대 관개횟수를 구명하기 위해 토양 수직단면 상에서의 수분이동을 모델링하였다. 간단관개는 특정양의 물을 관개할 때, 소량의 물을 일정한 시간 간격으로 여러 번 나누어 급수하여 토양표면의 용수 손실을 줄이고, 근권부까지 수분이 원활히 침투되도록 하기 위한 관개 방법이다. 토양 내부의 수분이동 특성은 관개방법, 토성 등에 따라 다양하게 변화한다. 반면, 현장에서 간단관개는 토마토 시설토경 재배의 경우 40분 간격으로 1회 4분간 최대 4회 관개, 사과의 경우 110분 간격으로 1회 5분간 최대 3∼5회 등 경험에 따라 관개하고 있다. 본 연구에서는 국내의 대표적인 밭토성인 사질양토, 양토, 양질사토에 대해 10, 20, 40분 간격으로 관개깊이 5㎜의 용수를 1.0, 1.7, 2.5, 5.0㎜씩 각 1∼5회로 나누어 관개하는 조건을 모의하였다. 모의할 토층단면은 폭 10㎝, 깊이 30㎝로 설정하고, 모의 프로그램은 Hydrus- 2D를 이용하였다. 기존 관련 연구의 실측 자료를 이용해 모델을 보정하고, 토층단면에 걸쳐 시간 경과에 따른 토양 내 수분 변화를 2차원 토양수분 패턴도로 작성하였다. 간단관개 방법에 따라 토양표면 및 근권부 토층에서의 수분 변화를 분석한 결과 모든 조건에서 연속관개 보다는 간단관개가 근권부의 수분전달에 유리하고, 양토, 사질양토, 양질사토의 순으로 관개용수의 침투가 원활한 것으로 파악되었다. 1회 관개량 1.7㎜ 이상, 간단시간 40분 이상인 경우에 토양표면에서의 수분 침투가 원활해지는 것으로 나타났으며, 근권부의 토양수분 전달에 가장 유리한 것은 1회 관개량 1.7㎜, 3회 간단관개하는 경우로 분석되었다. 토성에 따른 토양수분이동의 특성 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 본 연구 결과 시설토경 관개에서 토양표면에서의 용수손실을 감소시키면서, 근권부 수분공급에 적합한 간단관개법을 구명할 수 있었으며, 이를 향후 자동관개 제어 시스템에 적용한다면 용수손실을 최소화하면서 토양수분을 작물생육에 최적의 상태로 제어할 수 있을 것으로 사료된다.

The purpose of this study is to provision the standard method for ensuring the reliability of measuring indoor air quality in public transportation. The objective is to determine the difference in the measured concentration values according to various conditions. These variables include measurement conditions, measurement equipment, measurement points, and measurement time. The value differences are determined by measuring the PM10 and CO2 concentration of subways, and express buses and trains, which are targets of indoor air quality management. The concentration of CO2 was measured by the NDIR method and that of PM10 was measured by the gravimetric method and light-scattering method. Statistically, the results of the concentration comparison according to the measurement points of the public transportation modes were not significantly different (p > 0.05), and it is deemed that the concentration is not affected by the measurement points. In terms of the concentration analysis results according to the measurement method, there was a difference of the concentration between the gravimetric and light scattering method. In the case of the light scattering method, the concentration differed depending on whether it was corrected with standard particles in the laboratory environment.

Proton-exchange membrane (PEM) water electrolysis is a promising technology for hydrogen production. Meanwhile, recently, hydrogen water production has attracted great attention owing to the increasing demand in healthcare market. Therefore, hydrogen water production via PEM water electrolysis has also gained much interest. The PEM is the key component dominating the hydrogen production efficiency in the system. Although a Nafion meets the criteria for a number of key physical properties required for the operation in PEM water electrolysis, it is too expensive for commercial applications. In this work, therefore, we have developed the membrane electrode assembly (MEA) prepared with cost-effective pore-filled PEMs via a nonequilibrium impregnation-reduction (I-R) method.

역삼투막 기술은 이온을 효과적으로 제거할 수 있어 다양한 분야에 널리 활용되고 있으며, 가정용 정수기에도 사용되고 있다. 그러나 역삼투막 기술은 투과율과 회수율이 낮은 단점이 있다. 소형 가전제품에 적용하기 위해서는 이러한 단점들을 극복하는 것이 필요하다. 이를 극복할 수 있는 대체 기술의 하나로 전 기탈이온 방식을 들 수 있다. 전기탈이온 방식은 역삼투막과 중공사막의 장점을 결합한 것으로 이온교환 및 전극 소재에 전기를 걸어 높은 제거율과 풍부한 유량을 구현하는 기술이다. 또한, 전기적인 힘을 조절해 역삼투막급(순정수)와 미네랄을 함유한(청정수)를 생성할 수 있다. 본 발표에서는 전기탈이온 기술 개발 동향에 대해서 소개하고 소형 가전제품에 적용하기 위한 응용 연구사례를 소개하고자 한다.

요즘 IoT (Internet of things)에 대한 기술개발은 사업 전반에 걸쳐 이루어지고 있으며, 이에 따른 Big Data 분석으로 다양한 제품과 서비스가 만들어 지고 있다. 정수기를 사용함에 있어 과연 소비자는 어떠한 형태로 사용하고 있을까? 또한 정수기를 구성하고 있는 부품들은 어떻게 동작하고 있을까? 이러한 사항들을 측정하고 실사용 데이터를 수집 분석하기 위해 패널을 구축했고 가정집과 다중이용시설에 대해 각각 1년간 측정 분석하여 정수기 사용 패턴을 모니터링 하였다. 본 연구는 사용자의 사용하는 시간대와 장소, 온도와 습도, 사용자 특성 (자녀연령, 직업, 연령대, 수입) 등에 따라 나타나는 패턴을 분석하였다.

이 연구는 발명교육에 대한 기술교과 예비교사의 관심도를 분석하여 미래 발명교육을 주도할 예비교사에게 관심도의 단계에 따른 적절한 지원전략을 수립하기 위한 정보를 제공하는 데 목적이 있다. 연구대상은 중등 기술교사를 양성하는 대학교 기술교육 전공 2, 3학년 학생이다. 연구방법은 관심도 채점도구를 활용하여 원점수와 상대적 강도를 구한 뒤 관심도 프로파일을 이용하여 발명교육에 대한 관심도를 분석하였다. 발명교육에 대한 전반적인 관심도는 0단계가 100명 (57.1%)으로 가장 높게 나타났으며, 관심도 프로파일 유형 중 비사용자와 초보적 사용자가 혼합된 특성을 보였다. 개인배경변인에 따른 관심도 분석결과는 첫째, 성별에 따른 관심도의 차이는 남·여 예비교사 모두 0단계에서 최고점을 나타냈으며, 2, 4, 5단계를 제외한 나머지 단계에서는 모두 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 남·여 예비교사 모두 비사용자 프로파일을 나타냈다. 둘째, 대 학교에 따른 관심도의 차이는 0단계에서 최고점을 나타냈으며, 0단계와 6단계에서만 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 한국교원대학교, 충남대학교, 세한대학교는 비사용자 프로파일을 나타냈으며, 경남대학교는 비사용자와 초보적 사용자가 혼합된 특성을 보였다. 셋째, 학년에 따른 관심도 의 차이는 0단계에서 최고점을 나타냈으며, 3단계를 제외한 모든 단계에서는 통계적으로 유의미한 차이를 보였으며, 모두 비사용자 프로파일을 나타냈다. 넷째, 발명교육 관련 수업 수강유무에 따른 관심도의 차이는 0단계에서 최고점을 나타냈으며, 1단계와 3단계를 제외한 모든 단계에서는 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 발명교육 관련 수업의 수강유무에 관계없이 비사용자 프로파일을 나타냈다.