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최은영 (농촌진흥청) 홍석영 (농촌진흥청) 김경웅 (광주과학기술원) 김이현 (농촌진흥청) 장용선 (농촌진흥청)
저널정보
한국토양비료학회 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 2010 춘계학술발표회 논문 초록집
발행연도
2010.5
수록면
94 - 103 (10page)

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분광학적 분석기법은 물질마다 가지고 있는 고유한 분광학적 특성을 이용하여 물질의 정성적, 정량적인 분석을 하는 기술로서 분석 단계를 최소화할 수 있어 신속하고 경제적이다. 원격탐사 기술은 분광학적 접근방법의 일종으로 위성자료나 항공영상 데이터를 이용함으로써 시료채취 등의 현장 및 실험실에서 이루어지는 화학분석에 드는 비용, 인력, 시간을 최소할 수 있다. 본 연구에서는 가시?근적외선(0.4-2.5 μm)과 중적외선 영역(2.5-25 μm)을 포함한 적외선 분광학과 원격탐사 기법을 이용하여 토양 특성과 토양 내 중금속의 정성적인 관측과 함께 통계적 정량 모델링을 통해 빠르고 간단한 토양특성 및 토양환경 모니터링 방법을 연구하였다. 또한, 토양 시료를 고체 상태에서 직접 분석하는 데 따르는 문제점과 원거리에서의 측정에 대한 문제점 등을 최소화하고자 하였다. 가시?근적외선 전 영역의 스펙트럼을 이용한 토양 특성(pH, 유기물, Ca, Mg, CEC) 정량모델에 continuum removal, 도함수, log 변환 등의 스펙트럼의 처리와 스펙트럼의 유형분류 등을 적용한 결과 통계적으로 유의한 추정 결과를 얻었다(R²=0.62, 0.83, 0.80, 0.61, 0.73). 가시?근적외선의 흡수스펙트럼 형태로부터 파라미터값(spectral absorption feature parameters: SAFPs)을 산출하여 다중선형회귀 모델에 적용하여 토양 중금속을 예측한 농도값으로 매핑한 중금속 분포가 화학분석값의 공간적 분포패턴과 유사한 결과를 나타내어 흡수 스펙트럼의 형상의 변화로 중금속 농도에 대한 정성, 정량적 접근가능성을 확인하였다. 또한, 초다분광 영상에서 가시?근적외선 분광학 분석 방법을 적용하였을 때 지상 측정데이터와 영상에서 유도한 파라미터 값이 통계적으로 두 데이터 집단간 유사성을 보여 영상 데이터를 이용한 중금속 분포도 작성에 대한 가능성을 제시하였다. 중적외선 스펙트럼을 이용하여 토양 내 질산염을 정량화하는 경우 CaCO₃등의 토양 구성 성분에 영향이 컸으나 스펙트럼의 2차 도함수 변환을 통해 간섭을 최소화하여 1500?1200 cm<SUP>-1 </SUP>wavenumber 영역에서 질산염의 피크가 향상되었다. 토양 시료의 전처리를 최소화하여 측정하는 diffuse reflectance 모드에서는 토성에 대해 각각의 스펙트럼 특징을 라이브러리화하여 스펙트럼의 토질을 먼저 평가한 후 각기 다른 정량 모델을 적용하는 정량 시스템을 구축한 결과 각기 다른 종류의 토양에서도 신뢰도가 향상된 추정 결과를 나타내었다(R2>0.94, RPD>6.6).
#토양 모니터링 #적외선 분광학 #원격탐사

목차

요약
서론
가시·근적외선 분광학을 이용한 토양 특성 추정
가시·근적외선 분광학을 이용한 토양 중금속 모니터링
초다분광 원격탐사 영상을 이용한 토양 중금속 모니터링
FTIR을 이용한 질산태 질소 정량분석
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