• Journal of Multimedia Information System
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• 제5권3호
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• pp.215-220
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• 2018

This work presents a smart water quality sensor for hydroponic plant growing applications. The proposed sensor can effectively measure pH level and electrical conductivity of the water solution. The micro-controller incorporated in the sensor processes the raw sensor data, and converts it into a readable format. In addition, through the mobile interface realized using a WiFi module, the sensor can send data to the web server database that collects and stores the data. The data stored in the web server can be accessed by a personal computer or smart phone. The prototype sensor has been implemented, and the operations have been verified under an actual hydroponic plant growing application.

• 유기물자원화
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• 제29권1호
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• pp.19-27
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• 2021

양액재배는 기존 비닐하우스 안의 토양재배 방식에서 물이나 배지에 작물을 심고 생육에 필요한 양분(비료)을 녹인 양액을 공급하여 재배하는 방식으로 기존 시설재배 방식에서 영농기술이 발전하여 양액재배는 작물의 생산성을 극대화할 수 있는 큰 장점을 가지고 있다. 본 연구는 폐양액이 다량의 비료 물질을 함유하고 있기에 하천으로 유입되면 인근 하천을 오염시키며, 양액재배에 사용되고 폐기되는 폐배지, 폐작물의 처리에 대한 문제점을 제시하고 있다. 또한, 처리시 처리비용의 발생과 현재 국내 양액재배 농장의 대부분이 비순환식 양액재배 시스템을 사용하여 배출되는 양액의 잔여비료로 인한 환경오염 및 비료의 불필요한 과다 사용 문제점을 지적하는 선행연구를 바탕으로 사전조사와 실험을 진행하였다. 현재 양약재배 비순환식 시스템 재배방식 농장에서 발생하는 폐양액, 폐배지, 폐작물이 농장 주변 환경에 미치는 영향을 수질, 토양분석 결과 수치를 통해 규명하고자 현장자료 연구를 진행하였다. 현장 수질, 토양분석을 위해서 지역별 양액재배 5개 농가의 작형, 양액재배 시스템를 확인하였으며, 강원 C지역 토경재배 3개 농장의 작형, 양액재배 시스템 농장 현장을 방문하여 농장의 시설내·외부 수질, 토양 샘플을 채취하였다. 추가적으로 폐작물 야적지에서 발생되는 침출수 및 토양샘플을 채취하여 수질, 토양분석을 하였다. 연구 결과 비순환식 시스템 재배방식 농장에서 발생되는 폐양액의 평균 total nitrogen(TN) 농도는 402 mg/L 이였고, total phosphate(TP)의 경우 77.4mg/L 이였으며, 이는 환경정책기본법 시행령상 하천의 생활환경 TP기준 993.7배 초과한 수치였다. 또한, 물환경보전법의 산업폐수 배출기준 TN기준 6~19배, TP기준 2~27배 초과한 수치결과를 확인하였다. 폐작물 야적지에서 발생된 침출수의 경우 환경정책기본법 시행령상 하천의 생활환경 COD 기준 11,828배 초과, TP기준 395~2663배 초과한 수치이며, 물환경보전법의 산업폐수 배출기준 TN기준 788배, TP기준 5배 초과한 수치결과를 확인하였다. 비순환식 양액재배에서 발생하는 폐양액, 폐배지, 폐작물이 환경에 미치는 영향에 대한 더 정밀한 연구를 위해 전국 양액재배 농가수(호), 재배면적(ha)를 기준으로 하여 양액재배면적이 넓은 지역 도출해내어야 한다. 이를 통해 넓을 지역의 양액재배 시설 주변 소하천을 중심으로 계절적 요인, 기후 요인, 날씨 요인, 재배면적, 재배지역, 농가 재배특성 등의 다양한 요인을 고려한 수질 및 토양 샘플링 채취와 분석에 관한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 전기학회논문지P
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• 제58권4호
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• pp.422-426
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• 2009

The key point on water culture is the precise irrigation control according to the growth condition of growing plant. And most existing irrigation controllers are operated independently. So, the manager must be resided at hydroponic farm. In this paper, we design the irrigation control system based on wireless Internet that can be providing various control functions according to the growth condition of growing plant by using the cellular phone.

• 한국포장학회지
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• 제28권3호
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• pp.231-236
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• 2022

상추의 양액재배 별 생육과 수확 후 저장 특성에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. '청치마' 상추를 이용하여, 무동력 수경재배 장치를 이용한 피트모스 배지경과 순수 담액 수경 재배의 생육을 비교하였고, 수확 후 상추의 생체중량변화, SPAD, 외관 등의 저장 특성을 검토하였다. 상추는 무동력수경재배의 배지경과 담액수경 재배 방법 간에 생육 후의 초장을 제외한 생체중, 엽수, SPAD, 수분함량, C/N율에서 차이가 없었다. 상추 재배 시 무동력 수경재배 방식을 통한 양액재배는 기존의 담액수경재배와 비교하여 생육에 무리가 없는 것으로 나타났다. 양액재배 방법에 따른 상추를 수확 후 저장 중 생체중량 감소나 외관 지수가 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 다만 엽록소 함량과 관계 있는 SPAD에서 저장기간이 지속됨에 따라 배지경 재배가 다소 높은 것으로 나타났다. 상추와 같은 작물이 재배적 이상이 없는 호조건에서 재배되는 경우, 수확 전 재배 방법에 따라서 수확 후 저장에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제40권1호
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• pp.89-93
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• 2015

Purpose: Machine vision-based image processing methods can be useful for estimating the fresh weight of plants. This study analyzes the ability of two different image processing methods, i.e., morphological and pixel-value analysis methods, to measure the fresh weight of lettuce grown in a closed hydroponic system. Methods: Polynomial calibration models are developed to relate the number of pixels in images of leaf areas determined by the image processing methods to actual fresh weights of lettuce measured with a digital scale. The study analyzes the ability of the machine vision- based calibration models to predict the fresh weights of lettuce. Results: The coefficients of determination (> 0.93) and standard error of prediction (SEP) values (< 5 g) generated by the two developed models imply that the image processing methods could accurately estimate the fresh weight of each lettuce plant during its growing stage. Conclusions: The results demonstrate that the growing status of a lettuce plant can be estimated using leaf images and regression equations. This shows that a machine vision system installed on a plant growing bed can potentially be used to determine optimal harvest timings for efficient plant growth management.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제40권1호
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• pp.35-46
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• 2015

Purpose: To present a flexible and accurate autonomous solution for creating any desired row spacing value between the hydroponic gullies in multilayer growing units, and evaluate the capabilities and performance of the relevant automated system through the use of virtual prototyping technique. Methods: To build the virtual prototype of the system, CAD models of its different parts, including an autonomous vehicle and the mechanical mechanisms embedded in the multilayer growing unit, were developed and imported into the RecurDyn simulation software. In order to implement the automated row spacing operation, three spacing modes with different loading cycles and working steps were defined, and the operation of the system was simulated to obtain the target row spacing values specified for each of these modes. Results: Motion profiles related to the horizontal displacement of: 1) the lower and upper sliding bars installed in the cultivation layers, and 2) the hydroponic gullies, during the simulation of the system operation, were generated and analyzed. No deviation from the specified target spacing values was observed at the end of simulations for all spacing modes. Conclusions: The results of the motion analysis obtained by simulating the system operation confirm the effectiveness of the control scheme proposed for automated row spacing of gullies. It was also found that proper sequencing of the loading cycles and the precision of the working strokes of the upper bars are the critical factors for establishing a certain row spacing value. Based on the simulation results, precise control of the back and forth motions of the upper bars is highly necessary for sound operation of the real system.

• 식물병연구
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• 제10권3호
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• pp.194-197
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• 2004

풋고추 수경재배에서 tobamovirus 병의 발병률은 생육 후기 단계에서 100%였다 바이러스 종류별 감염 빈도는 PMMOY 34%, TMGMY 41.5% 및 이들 2종의 바이러스 복합감염이 24.5%로 나타났다. 다클론 항체로 제작된 DAS-ELISA에서 각각의 항체에 대하여 특이적인 반응을 보였다. 수경재배하는 풋고추에서 77개의 tobamovirus를 순수분리하여 tobamovirus의 pathotype을 구분한 결과, $P_{0}$은 61% 및 $P_{1,2}$는 39% 빈도로 분리되었다. 모든 TMGMV 분리주는 pathotype $P_{0}$에 속하였다. PMMOY에서 구분된 pathotype $P_{0}$ 및 $P_{1,2}$의 외피단백질유전자에 상응하는 cDNA를 합성하여 제한효소에 대한 분석을 실시한 결과, $P_{1,2}$는 TaqI 위치가 두 곳에 존재하였으나 $P_{0}$은 단지 한 곳에만 존재하였다.존재하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제24권2호
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• pp.132-138
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• 2005

본 연구에서는 폐양액의 토양 처리에 따른 토양의 이화학적 특성 변화를 조사하고 혼합이온교환수지를 이용하여 토양 깊이에 따른 양분의 이동 및 농도 변화를 평가함으로써 폐양액이 토양에 미칠 수 있는 영향을 평가하고자 하였다. 폐양액을 토양에 처리한 경우 토양 중 $H^+$ 이온과 폐양액의 양이온이 교환되어 토양을 통과한 폐양액의 pH와 EC는 감소하였다. 컬럼 시험 결과 폐양액의 EC, 암모늄테 질소 및 $K^+$는 컬럼 길이가 길어질수록 감소하였고 관주 횟수가 증가할수록 제거율이 감소하였다. 이러한 현상은 폐양액 중의 양분이 토양층을 통과하며 양이온교환용량을 포화시켰기 때문이며 따라서 토양의 양이온교환용량과 염기포화도는 폐양액의 처리 효율과 처리용량을 결정하는 주요인으로 판단되었다. 질산태 질소의 경우 초기 폐양액 농도의 약 2/3 정도가 감소하였고 컬럼 길이보다는 관주 회수에 더 큰 영향을 받았다. 인산의 경우 제거효율이 높았으며 대부분이 고정화 혹은 침전 반응에 의한 것으로 판단되었다. 고추재배 포장에 폐양액을 처리한 경우 질소 및 인은 $NO_3-N>NH_4-N>PO_4-P$ 순으로 토양 용액에 존재하는 것으로 조사되었고 질산태 질소의 경우 45 cm 깊이에서도 농도가 높게 나타나 지하수로의 이동 가능성을 확인할 수 있었다. 따라서 질산태 질소의 경우 폐양액의 토양 처리를 제한할 수 있는 주요한 인자로 작용하는 것으로 사료된다. 인산의 경우 30 cm와 45 cm 모두에서 농도가 낮게 나타나 표층에서 대부분이 제거되는 것으로 확인되어 인산 이온이 지하수로 유입될 가능성은 매우 낮을 것으로 판단되었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권4호
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• pp.780-790
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• 2015

식물공장의 필요성에 대한 시대적, 산업적 요구가 증가함에 따라 전 세계적으로 식물공장을 이용하여 다양한 작물을 재배하려는 연구가 이루어지고 있다. 그러나 대부분의 연구는 컨테이너 크기의 소형 식물공장 형태의 연구실을 대상으로 한 부분적인 기술에 국한되어 있으며, 경제적 효과를 확보하기 위한 대형 식물공장에 대한 연구는 부족한 상황이다. 본 연구에서는 수경인삼 식물공장의 사례를 통하여 ICT 기반의 스마트 팜 팩토리 시스템에 대한 연구를 진행하고자 한다. 스마트 팜 팩토리는 기존의 식물공장의 개념을 확장한 것으로 일부 환경정보를 수집하여 시설물을 제어 할 수 있는 기존의 식물공장 수준을 뛰어 넘어 식물 생육을 위한 정보의 수집과 시설의 운영 및 관리의 자동화가 가능하며, 수집된 정보를 이용하여 최적의 작물 생육을 위한 정보 분석과 이의 적용이 가능한 전사적인 식물공장 관리 시스템이다.

• 한국작물학회지
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• 제40권4호
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• pp.481-486
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• 1995

염분농도가 상이한 1/2 Hoagland 수용액에 보리 유식물을 생육시켰을 때 수경액의 염분농도가 높아짐에 따른 몇가지 변화의 양상을 관찰한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 지상부나 지하부의 생육량은 수경액에 25mM정도 NaCl이 함유된 때에 오히려 많았으나, NaCl 농도가 50mM 이상일 때에는 현저하게 감소하기 시작했다. 2. 식물체내의 수분함량은 수경액의 NaCl농도가 높아질수록 낮아져 염생식물과는 달리 식물체내에 있는 NaCl이 삼투압 조절물질로 작용하지는 않았다. 3. 수경액의 NaCl의 농도가 높아짐에 따라 초엽에 있어서 단위 면적당($cm^2$) 기공의 수는 많았으나(무처리;3,683, 100mM NaCl처리;5,153) 길이가 짧아져 약간씩 감소하였다. 4. 뿌리의 생장점은 수경액의 NaCl 농도가 75mM 이상인 경우에 핵분열이 심하게 저해되었다. 5. 수경액의 ,NaCl 농도가 75mM 이하의 경우 엽록체는 NaCl에 의해 stress를 받지 않아 형태적인 면에서 변화가 없었으나 근단 생장점의 Mitochondria가 파괴되는 현상을 볼 수 있었고 NaCl 75mM구에서 불규칙한 고형물질이 세포벽쪽에 밀집한 것을 관찰할 수 있었다.