• 생물환경조절학회지
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• 제32권3호
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• pp.226-233
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• 2023

하절기의 높은 일사량은 작물의 과도한 호흡을 유발하여 광합성을 감소시킨다. 또한 주로 하절기에 발생하는 장마는 온실 내부에 저일조 환경을 유발한다. 저일조 환경은 작물의 생육과 생산량을 감소시키는 원인이 될 수 있다. 본 연구는 하절기 차광과 보광이 오이의 생육과 생산량에 미치는 영향에 대해서 조사하기 위해 수행되었다. 오이 접목묘는 2022년 8월 30일에 플라스틱 온실 2동에 정식하였다. 온실 내부의 광량을 감소시키기 위해 온실 1동에 차광 스크린을 설치하였다. 보광처리는 2022년 9월 7일부터 2022년 10월 20일까지 수행되었다. 고압나트륨등(high-pressure sodium lamp), 백색 LED(white LED, red:green:blue = 5:3:2), RB LED(combined red and blue LED, red:blue = 7:3)를 보광 광원으로 사용하였고, 무처리를 대조구로 설정하였다. 보광 처리는 일출 전과 일몰 후 2시간씩 수행하였고, 보광 광도는 150±20 µmol·m^-2·s^-1로 설정하였다. 식물 초장, 엽장, 엽폭, SPAD는 차광 처리에 의해 증가하는 경향을 보였다. RB LED에서는 차광 처리와 관계없이 경경이 유의성 있게 증가되었다. 과실의 생체중과 건물중은 차광과 보광 처리에서 유의미한 차이가 없었다. 과실의 평균 과중은 수확일이 지날수록 보광처리 간의 유의한 차이는 없었다. 결론적으로, 본 연구에서 하절기 오이 재배 시 50% 수준의 차광 처리는 오이의 생육을 유의하게 향상시켰다. 또한, 보광 대조구에서 생육과 과실 특성이 좋았다. 본 연구는 오이 재배 시 보광 기술을 적용하기 위한 기초 연구 자료로 활용될 수 있다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권3호
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• pp.204-211
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• 2022

고품질의 작물을 재배하기 위해 광은 필수적인 환경조건이다. 겨울철에는 다른 계절에 비해 일사량이 저조하므로 보광처리를 이용해 작물의 생육과 수확량을 증대시킬 수 있다. 본 연구는 약광기 동안 고추 온실재배를 위한 경제적인 보광 광원을 선발하기 위해 수행되었다. 풋고추(Capsicum annuum 'Super Cheongyang')는 2019년 9월 5일에 정식하였다. 보광처리는 2020년 1월 1일부터 2020년 3월 31일까지 수행되었다. White LED(R:G:B = 5:3:2, W LED), RB LED(red:blue = 7:3, RB LED), 고압나트륨등(high pressure sodium lamp, HPS)을 광원으로 사용하였다. 무처리를 대조구로 사용하였다. 고추의 초장, SPAD, 마디 수는 보광 광원에 따른 유의적인 차이가 없었다. 그러나 분지 수는 RB LED 광원에서 가장 많았다. 또한 보광은 고추의 광합성을 증가시켰으며, 특히 RB LED에서 보광기간 동안 가장 높은 광합성률을 보였다. 또한 고추의 수확량은 보광처리에서 증가하였고, RB LED는 다른 광원에 비해 가장 높은 수확량을 보였다. 소비전력은 W LED가 가장 높았고 HPS 조명이 가장 낮았다. 경제적인 측면에서 RB LED를 이용한 보광처리는 다른 광원에 비해 높은 경제성을 가졌다. 결론적으로 이러한 결과는 고추 온실에서 약광기 동안 보광 광원으로 RB LED를 사용하는 것이 수확량과 경제성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1419-1426
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• 2012

KNU 식물공장 모델의 냉난방 에너지 부하를 DesignBuilder를 이용하여 해석하였다. 실내설정온도, LED 보광주기, LED 보광량, 유리외피의 구조에 따른 에너지 소모량을 분석하였다. LED 보광이 없는 식물공장의 실내설정온도를 상추의 적정 생육온도인 $20^{\circ}C$를 중심으로 $15^{\circ}C$, $25^{\circ}C$로 변화시키면서 일정온도로 유지하는데 필요한 연간 냉난방부하를 분석하였다. $15^{\circ}C$일 때 냉방부하, $25^{\circ}C$일 때 난방부하가 가장 크게 나타났다. 상추 재배에 필요한 LED 보광 적용 시 난방부하는 감소하지만 냉방부하가 약 6배 증가한다. 또한 LED 보광 시 주간보다는 야간보광이 냉난방부하 감소에 유리한 결과를 주었다. 식물공장 외피가 냉난방부하에 미치는 영향을 비교하기 위하여 다섯 가지 종류의 외피를 적용하여 계산하였다. 이중창호의 열관류율이 작을수록 식물공장의 난방부하는 감소하고 냉방부하는 증가하였다. 재배할 작물의 적정생장온도 설정, LED 및 재배설비의 내부발열량에 따른 적절한 외피선택, 다양한 패시브 및 액티브 에너지 절감기술의 적용으로 냉방부하를 감소시키는 것이 식물공장 운영에 중요한 요소로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권4호
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• pp.319-327
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• 2023

상품성 있는 오이를 수확하기 위해서는 고품질의 묘를 사용해야 한다. 약광기 온실에서 묘를 생산하는 것은 묘의 생육에 필요한 광이 불충분하여 상품성이 저하될 수 있다. 이는 광질이 다른 인공광을 사용한 보광을 통해 약광 조건을 해결하여 고품질의 묘를 생산할 수 있다. 본 연구는 약광기에 오이 접목묘의 생육과 묘소질에 적절한 보광 광원을 구명하고자 진행되었다. 오이는 '낙원성청장', '신세대', '굿모닝백다다기' 3가지 품종을 접수로 사용하였다. '흑종' 호박을 대목으로 사용하였다. 종자는 2023년 1월 26일 파종하였고, 2023년 2월 9일에 접목하였다. 접목 활착 후 오이묘를 RB LED(red and blue LED, red:blue = 8:2), W LED(white LED, R:G:B = 5:3:2), 그리고 HPS를 광원으로 이용하여 처리하였다. 무처리구를 대조구로 사용하였다. 보광은 일출 전 2시간, 일몰 후 2시간 동안 19일간 처리하였다. 경경과 지하부의 생체중과 지하부는 보광 광원 처리별 유의적인 차이가 없었다. W LED에서 초장과 하배축장이 짧아졌다. 하지만, 엽장, 엽폭, 엽면적 그리고 지상부의 생체중과 건물중은 RB LED에서 가장 높은 값을 나타냈다. 충실도, 순동화율, 그리고 작물생장률과같은 묘소질은 RB LED와 W LED에서 증가하는 경향을 보였다. 정식 후, 대부분의 생장은 유의적인 차이가 없었지만, 초기 과실 수량은 전체적으로 대조구보다 실험구에서 많았고, RB LED와 W LED에서 과실 수량이 가장 많았다. 결론적으로 약광기 오이 접목묘에 RB LED와 W LED를 보광 광원으로 사용하는 것은 묘의 생육, 묘소질, 그리고 초기 과실 수량을 증가시킬 수 있다.

• 생물환경조절학회지
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• 제33권3호
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• pp.163-171
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• 2024

본 연구는 로즈마리 다단재배 시 층별 환경조건 및 하위선반 보조 광원이 어린순 품질과 생산성에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다. 정아를 제거한 커먼 로즈마리의 중간부 삽수 10cm를 128공 트레이에 삽목하여 발근시킨 뒤 750, 1,300, 2,000mL의 화분에 이식하였다. 이후 2연동 온실 내 다단선반(3단)에 배치하여 저면관수 방식으로 재배하였다. 다단선반 층별 어린순 생산성은 3층(최상층)에서 가장 우수하였으나, 여름철 광 과다에 의한 줄기 목질화로 9월 이후 생산성이 급감하였다. 반면 하위 2개 층은 재배 후기까지 어린순의 생장속도가 빨랐으나, 줄기 연화 및 엽 상편생장으로 품질이 감소하였다. 다단선반 3층 여름철 광 과다 문제 해결을 위해 7, 8월 30% 차광 재배시 무차광 대비 단위 면적당 어린순 수확 줄기수 210%, 생체중 162% 증수하였다. 하위층 광 부족 문제를 개선하고자 보조 광원 설치 재배 시 LED 30W에서 6-9월 어린순 수확량이 보조광원 미설치 대비 168% 증가하였으나, 9월 이후 오히려 생산성을 감소시켰다. 따라서 로즈마리 다단재배 시 3층(최상층)은 7-8월 30% 차광으로 줄기 목질화를 막고, 하위층은 6-9월 LED 30W로 일시적 보광을 통해 어린순 생육을 증대시킨다면 어린순 집약생산이 가능할 것으로 판단된다.

• 원예과학기술지
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• 제34권4호
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• pp.596-606
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• 2016

본 연구의 공시품종은 적치마 상추(Lactuca sativa L., cv. 'Jeokchima')로서 파종 후 본엽이 4매일 때 식물공장 내에 설치된 DFT 재배시스템에 정식하였다. 본 연구에서는 피크파장이 각각 450nm, 660nm, 365nm인 청색 LED, 적색 LED, UV-A LED를 이용하여 청색 LED (B), 적색 LED (R), 청색+UV-A LED (BUV), 적색+UV-A LED (RUV) 등 4개의 처리구를 설정하였고, 대조구로서 3파장 백색형광등을 사용하였다. 또한 광주기(명기/암기)에 따른 효과를 분석하고자 3수준(12/12h, 16/8h, 20/4h)의 광주기를 설정하였다. 식물공장 내 환경 조건은 기온(명기/암기) $22/18^{\circ}C$, 상대습도 70%, $CO_2$ 농도 $800{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$로 조절하였다. 한편 광합성유효광양자속과 UV-A LED의 조사강도는 각각 $230{\pm}11{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, $80{\pm}3mW{\cdot}m^{-2}$이었다. 정식 후 28일째에 측정된 상추의 엽수, 엽장, 엽폭, 엽면적, 지상부 생체중 및 건물중은 본 연구에서 적용된 광질 및 광주기에 따라 유의차가 인정될 만큼 다르게 나타났다. 명기가 증가할수록 R 처리구에서의 엽수, 엽장, 엽폭, 엽면적, 지상부 생체중 및 건물중은 증가하였다. 한편 B 처리구에서는 잎의 신장이 억제되었으나, 엽록소함량은 증가하였다. UV-A의 부가 조사로 인하여 엽장, 엽폭, 엽면적 및 지상부 생체중이 감소하였다. 그러나 상추 잎의 안토시아닌 함량은 청색광 하에서 많이 증가하였으며, 명기가 짧아질수록 높게 축적되었다. 한편 UV-A의 부가 조사에 따른 안토시아닌 함량의 증가 효과는 R 처리구에서 높게 나타났다. 상추 잎의 아스코르빈산 함량은 광주기의 영향을 크게 받았다. 청색 또는 적색 LED에서 UV-A LED의 부가 조사에 따라 아스코르빈산 함량이 20-30% 증가하였다. 결론적으로 상추의 생장, 안토시아닌 및 아스코르빈산 함량에 미치는 UV-A LED의 조사 효과가 분명하게 나타났다. 향후 폐쇄형 시스템에서 엽채류의 영양성을 향상시키는 데 필요한 UV-A LED의 운용 조건을 제시하고자 할 때 본 연구 결과가 기초 자료로서 유용하게 활용될 것이다.

• 원예과학기술지
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• 제34권1호
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• pp.84-93
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• 2016

인공광 식물공장은 조명에 많은 전력이 소요되므로 광이용효율의 향상은 필수적이다. 본 연구에서는 식물공장의 LED 광원에 산란 유리를 사용함으로써 광이용효율을 향상하고자 하였다. 실험에는 Haze factor 40%와 80%의 산란 유리가 적용된 두 가지 처리구와 산란 유리를 사용하지 않은 대조구를 두었다. 3-D 광선추적기법을 이용하여 상추 작물의 군락 광분포를 분석하였으며 군락 광합성률은 밀폐 아크릴 챔버를 이용하여 측정하였다. 각 처리구 별로 16주의 상추를 수경재배 방식으로 28일간 재배하여 생장량을 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 모든 처리구에서 작물의 상단부에 광량이 집중되었고 대조구에서 작물 상부에 광량 핫스팟이 발생하며 처리구에 비하여 광이용효율이 감소하였다. 총 광 흡수량은 대조구에서 가장 높았으나 유효 광 흡수량은 처리구에서 더 높았고 산란광의 비율이 높은 처리에서 더 높게 나타났다. 작물의 군락 광합성률과 생장량은 산란 유리를 사용한 처리구에서 대조구에 비해 높게 나타났다. 결과적으로 산란 유리의 이용을 통해 상추의 군락 내 광분포가 개선되었고 군락 광합성률 및 생장량이 증가하여 식물공장의 광이용효율이 향상되는 것으로 나타났다.

• 생물환경조절학회지
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• 제25권4호
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• pp.294-301
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• 2016

참외 육묘 시설 내에서 우수한 품질의 모종을 생산하기 위한 LED 광원의 이용 가능성을 검토하기 위해 접목 활착 후 20일 동안 광원과 광도를 달리하여 묘소질과 정식 후 생육을 비교하였다. 광원은 청색광(B), 적청색 혼합광원(RB3, RB7)을 이용하였고, 광도(PPFD)는 50, 100, $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 처리하였다. 조명시간은 일출(7:30) 전 2시간과 일몰(17:30) 후 2시간씩 하루에 총 4시간을 처리하는 일장연장법을 이용하였다. 참외 지상부의 생장지표인 접수 길이와 줄기직경은 청색광의 비율이 높을수록 길어지고 굵어지는 경향을 나타내었다. 적청색혼합광원(RB3)이 다른 광원들에 비해 건물률과 조직의 충실도가 높은 경향이었다. 광합성률은 적색광의 비율이 높을수록 증가하였으며, RB7 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 처리구에서 $5.44{\mu}molCO_2{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 가장 높았다. 정식 후 RB3 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 처리구의 초장이 132.3cm로 가장 길었고, 마디수가 22.7개로 가장 많았으며 개화율도 75%로 가장높았다. 청색광(B) 단독으로 처리한 것보다는 적청색 혼합광원(RB3)으로 처리한 것이 묘소질을 양호하게 하였고, 광도를 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 높이는 것이 우량묘 생산에 유리할 것으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권3호
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• pp.199-205
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• 2018

본 연구의 목적은 2단 베드 벤치 시스템에서 딸기를 재배하는 동안 상단베드에 의한 차광으로 광량 부족한 하단 베드에서 자란 딸기의 생산량 및 과일 품질에 LED 보광의 영향을 확인하기 위한 것이다. 딸기 전용상토로 충진된 2단 베드 벤치에 2015년 10월부터 2016년 1월까지 점적 관수로 딸기를 재배하였다. LED 광이 처리되지 않은 상단과 하단 베드를 대조구로 이용하였고, LED 광 처리를 위해서 오전 10시부터 오후 4시까지 하단 베드에 각각 청색, 적색, 그리고 청색과 적색을 혼합한 LED 광을 $100{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 광량으로 보광 하였다. 딸기의 수확량에 있어서, 하단 베드의 청색 LED 보광된 처리에서 자란 딸기는 하단 부분 대조구와 비교하여 유의하게 증가되었으며, 상단 베드 대조구에서 자란 딸기 생산량의 90% 수준까지 증가되었다. 청색 및 혼합 LED와 상단베드에서 생육된 딸기 과일의 유리당 함량은 적색 LED와 하단 베드 부위 대조구에 비하여 높았다. 안토시아닌의 함량은 자연 광을 많이 받는 상단 베드에서 생육된 딸기 과일이 가장 높았지만, 하단베드 처리만을 비교하할 때, LED를 보광한 모든 딸기과일이 보광하지 않은 하단 부분의 대구조의 딸기 과일보다 높았다. 따라서 딸기 2단 베드 재배 시 하단 베드에 청색 LED 보광이 생산 증대 및 품질 향상에 유리할 것으로 판단된다.

• 디지털융복합연구
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• 제10권7호
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• pp.267-272
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• 2012

열악한 광환경의 극복은 원예작물의 생육증대는 물론 고품질 생산에 있어서도 매우 중요한 역할을 할 수 있는데 이때 LED 광시스템을 이용할 경우 광합성산물의 소모를 효과적으로 줄일 수 있게 된다. 따라서 본 연구에서는 농가 비닐하우스의 저효율, 재배연차별 경영비 상승에 따른 소득감소를 개선하고 적정한 작물생육을 유도함으로써 공장형 식물재배 환경을 마련함과 동시에 농가 소득 증대에 기여할 수 있을 것이며 LED 광처리 장치를 이용한 보광을 통해 광합성 촉진 및 생산물의 품질 향상, 식물 생장 조절이 가능할 것으로 판단되며 이를 위한 효율적 LED 광처리 장치를 개발하고 LED 광처리장치를 이용하여 잎상추를 재배한 결과 일반 형광등이나 백열전구에서 재배한 것 보다 성장 속도가 향상된 것을 알 수 있다. 보통 잎상추는 육묘에서 출하까지 수확까지 25일 ~ 30일 걸린데 반해 광처리장치의 적색광(파장:645nm)을 이용하여 재배한 잎상추는 7일 만에 수확할 수 있을 정도로 성장속도가 증가하였다. 또한 적색광(파장:645nm)과 청색광(파장:470nm)을 동시에 점등하여 재배한 칸에서는 5일만에 수확할 수 있을 정도로 빠른 성장속도를 보였다.