• 생물환경조절학회지
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• 제22권4호
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• pp.400-407
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• 2013

본 연구는 식물공장용으로 방전램프로서 메탈할라이드램프(MH), 고압나트륨램프(HPS), 제논램프(XE)를 사용하고, 냉백색형광등(FL)을 대조구로 사용한 가운데 상추(Lactuca sativa L. cv. Jeokchima)의 생육 및 파이토케미컬의 특성을 분석하고자 수행되었다. 식물공장 내부의 환경조건은 광주기 16/8h, 광합성유효광양자속(photosynthetic photon flux, PPF) $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 기온 $22/18^{\circ}C$, 습도 70%, $CO_2$ 농도 $400{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$로 조절하였다. 각 램프의 분광 특성을 이용하여 PPF에 대한 청색광 영역(400~500nm), 녹색광 영역(500~600nm), 적색광 영역(600~700nm)의 비율을 계산하였다. MH램프의 청색광 영역은 23.0%로서 다른 처리구에 비해서 가장 높게 나타났다. 한편 HPS램프의 청색광 영역은 4.7%로서 가장 낮게 나타났으나, 적색광 영역은 38.0%로서 다른 처리구에 비해서 높게 나타났다. 정식 후 11일째와 21일째에 측정된 상추의 엽장, 엽폭, 엽면적, 지상부 생체중 및 건물중은 방전램프의 광질에 따른 유의차가 나타날 정도로 다르게 나타났다. HPS 처리구의 엽면적은 $143,486mm^2$로서 대조구의 $98,474mm^2$에 비해서 45.7% 크게 나타났으며, MH와 XE 처리구는 대조구에 비해서 각각 16.3%, 9.5%로 크게 나타났다. 이러한 결과는 지상부 생체중에서도 유사하게 나타났다. 적색광 영역의 비율이 높은 HPS 처리구에서는 상추의 잎 관련 생장 특성에서 최대치가 나타났으나, 청색광 영역의 비율이 높은 MH와 XE 처리구에서는 낮게 나타났다. 방전등 처리구에 따라 상추 잎에 축적된 아스코르빈산 함량은 대조구에 비해서 작게 나타났으며, 처리구 사이에 유의차가 인정되지 않았다. 상추 잎의 안토시아닌 함량은 MH 처리구에서 0.70mg/100g으로 최대치가 나타났으며, XE와 HPS 처리구는 대조구의 0.58mg/100g에 비해서 각각 79.3%, 8.6%수준이었다. 결과적으로 방전램프의 종류에 따라 상추의 생장 특성, 아스코르빈산 및 안토시아닌 함량이 다르게 나타났다. 따라서 식물공장용 인공광원으로서 방전램프를 효율적으로 활용하면서, 상추의 생장 및 파이토케미컬 함량을 증진시키기 위해서는 분광 특성이 상이한 방전램프의 병용 또는 단색광 LED의 추가 설치 등과 같은 방전램프의 광질 개선이 요구된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권12호
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• pp.1147-1153
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• 2010

본 연구에서는 Compound parabolic concentrator reactor system을 이용하여 초기농도 10 mg/L의 클로로포름을 광촉매 반응으로 처리하였다. 1000 W의 메탈할라이드 방전램프를 인공태양광원으로 사용하였으며 약 99%의 클로로포름이 광촉매반응에 의하여 90분 안에 제거되어 먹는물 수질기준인 0.08 mg/L을 만족하였다(pH 5.24, $TiO_2$ 농도 0.2 g/L). 또한 초기 pH와 $TiO_2$ 농도가 클로로포름의 분해에 미치는 영향 을 알아보기 위해 pH 4, 5, 6, 7과 $TiO_2$ 농도 0.1, 0.2, 0.4의 조건에서 실험을 수행하였으며, 각 pH 에서의 $TiO_2$ 입자크기(particle size)와 비표면적(specific surface area)을 측정하여 클로로포름 분해율과 비교하여 비표면적과 광촉매반응 활성 사이의 상관관계를 규명하고자 하였다. 그 결과 pH와$TiO_2$ 농도에 따른 클로로포름 분해율은 큰 차이를 보이지 않았다. 하지만 pH에 따라 $TiO_2$의 입자크기분포(particle distribution)와 비표면적이 변했고 pH 7은 다른 pH 영역보다 비표면적이 약 2배 정도 작은 결과를 보였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 클로로포름의 광촉매반응은 $TiO_2$의 비표면적과 상관관계가 없는 TCE-type인 것을 유추할 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권2호
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• pp.158-165
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• 2018

종류가 다른 보광등과 난방등으로 보광을 해 주었을 때, 절화 장미의 수확량, 절화수명, 엽색에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 이를 위하여 보광등으로 LED등(Light emitting diode lamp, LED), 메탈할라이드등(Metal halide lamp, MH), 고압나트륨등 (High-pressure sodium lamp, HPS)과 난방등으로 나노탄소섬유 적외선등 (Nano-carbon fiber infrared lamp, NCFI)을 절화장미를 재배하고 있는 농가의 수경재배 베드 위에 설치하였다. 절화 장미 수확량과 판매 가능한 절화수는 HPS 처리에 의해 봄과 가을에 크게 증가하였다. 품질의 주요기준이 되는 절화장은 봄철에는 전등처리에 의해 대조구보다 길어졌으나, 겨울에는 오히려 감소하였다. 겨울에는 전등처리로 인해 개화가 촉진되어 영양생장기간이 상대적으로 짧아졌기 때문으로 생각된다. 절화수명은 전등 처리시간이 짧은 가을에는 처리간 차이가 보이지 않았으나, 겨울에는 HPS에서만 대조구에 비해 3일 정도 길어졌다. 엽색은 가을철 보다는 겨울철에 전등처리의 영향을 크게 받았으며, 모든 보광등(LED, MH, HPS)처리에서 엽색이 짙어진 반면, 난방등으로 이용되고 있는 NCFI에서는 대조구와 비슷한 밝기였다. 결론적으로, HPS는 절화장과 절화수명을 길게하며, 수확량도 증가시키므로 매우 좋은 보광등이라고 판단되었다. NCFI는 발열양이 많기 때문에 난방등으로의 기능은 충분할지라도 판매 가능한 절화수가 감소하고 품질지수가 저하되기 때문에 보광등으로서의 역할은 미약할 것으로 판단되었다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제35권6호
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• pp.413-419
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• 2010

Plant growth was greatly affected by the spectral distribution and light intensity of artificial lighting sources. In this study, the spectral characteristics of high power sodium (HPS) lamps and metal halide (MH) lamps produced by three different manufacturers were measured. Even though the spectral distribution of HPS lamps with lamp wattage of 250 W and 400 W was very similar, but the spectral light intensity by the manufacturers was different. Difference in the spectral light intensity of MH lamps by the manufacturers was increased with the increasing lamps wattage. Light intensity at the region of blue (B), green (G), red (R) and far-red (FR) light of HPS and MH lamps was also analyzed. HPS lamps showed the light intensity in order of R, FR, B and G light. The ratio of G, B, R and FR to photosynthetic photon flux (PPF) of HPS lamps with the lamp wattage of 250 W was 3.0-3.2%, 5.5-5.9%, 17.3-19.2% and 6.5-7.8%, respectively. For MH lamps, it showed the light intensity in order of R, FR, B, and G. The ratio of B, G, R, and FR to PPF of MH lamps with 250 W was 14.0-15.5%, 22.6-27.5%, 7.5-9.5% and 2.7-4.2%, respectively. HPS and MH lamps with 400 W had a relatively smaller ratio of R and FR to PPF than those with 250 W. HPS lamps showed that the ratio of light intensity of B and FR to R was 0.15-0.28 and 0.36-0.4, respectively. For MH lamps, the ratio of light intensity of B and FR to R was 1.26-2.72 and 0.27-0.56, respectively. From these results, it was concluded that the portion of blue light of MH lamps was higher than those of HPS lamps.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권4호
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• pp.341-348
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• 2018

본 실험은 영양번식계 사과배양묘의 규격묘 생산을 위한 기초자료를 얻고자 순화된 사과 M.9묘의 광질 영향이 생육과 광합성에 미치는 영향을 알아보고자 6주간 환경이 조절된 룸에서 재배하였다. 인공광원은 6처리[적색(R), 청색(B), 백색(W), RBUV(UV-A 함유된 R7B3), RBW(R3B1W1), SMF(고압나트륨+메탈할라이드+형광등)]이며 식물에 조사된 광량은 $154{\pm}4{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$이였다. 사과 묘 생육 특성 반응은 3주와 6주 각각 인공광원에 따라 차이를 보였다. 사과 묘 초장이 3주에는 R, RBUV, RBW, SMF 광원에서 높았으나, 6주에는 R 광원에서 높았다. 묘경은 3주째는 처리 간 차이가 없었으나, 6주째는 RBUV, RBW 광원에서 높았으며, 엽수는 3주와 6주 모두 RBUV 광원에서 가장 많았다. 엽록소 함량 SPAD 값은 3주째는 B와 RBUV 광원과 광원에서 높았으나 6주째는 차이가 없었다. 초장을 기준으로 인공광원 처리기간 중 생장율은 R 광원에서 1.12mm/day로 가장 빨랐으며, RBUV 광원(0.95mm/day), RBW 광원(0.86mm/day), SMF 광원 (0.76mm/day), W 광원(0.69mm/day), B 광원(0.44mm/day) 순 이였다. 엽면적은 RBUV, RBW 광원에서 높았고, B 광원에서 낮았으며, 비엽면적은 W 광원에서 높았으며, 생체중과 건물중은 RBUV 광원에서 높았다. 처리 6주째 광합성율은 B 광원에서 가장 높았으며, R 광원에서 낮았고, 기공전도도와 증산율은 B와 W 광원에서 높았다. 따라서 순화된 기내 배양 사과 M.9묘의 초장, 묘경, 엽수, 생체중 등 생육을 위해서는 광파장 영역이 R, R+B가 혼합비율이 높았던 R, RBUV, RBW 광원이 적합하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제34권1호
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• pp.38-45
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• 2015

자연일장이 짧은 조건에서 온실과 같은 시설에서는 인위적으로 일장을 연장하여 작물 생육을 촉진하기 위해서 고압나트륨등, 백열등과 메탈할라이드등과 같은 다양한 인공광원을 이용하여 보광한다. 기존의 인공광원은 전력소모량이 높기 때문에 발광다이오드와 같이, 램프 수명이 길고 전력소모량이 적은 광원을 이용한 보광재배가 시도되고 있다. 녹즙용 엽채류의 하나인 케일을 재배하는 온실내에 삼파장등, 나트륨등 및 적색의 발광다이오드를 인공광원으로 하여 1일 3~6시간 보광하여 재배한 결과, 케일 잎의 생체중 및 건물중은 보광강도 $1.2{\mu}mol/m^2/s$ 적색 LEDs 보광구, $12{\mu}mol/m^2/s$ 삼파장등 보광구와 나트륨 보광구에서 보광하지 않은 자연광구에 비해 유의하게 증가하였다. 적색 LEDs 보광구에서는 보광강도가 증가할수록 케일 잎내 당합성량이 유의하게 증가하였으며, 평당 수확량 또한 최대값을 나타내었다. 본 실험을 통하여 온실조건에서 일출 및 일몰시 삼파장등, 나트륨등 및 적색 LEDs 인공광을 이용한 보광광원 및 광질을 제어하는 보광재배로, 케일 잎의 생체중, 건물중, 엽내 당합성 및 수확량을 증가시킬 수 있었다. 특히, 보광강도 $1.2{\mu}mol/m^2/s$의 적색 LEDs는 삼파장등이나 나트륨등에 비해 전기에너지 소모량을 절감하면서 케일 잎의 생장 및 수확량을 유의하게 증가시킨 것으로 보아 보광광원으로서의 이용성이 기대된다.