• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 2002년도 추계 심포지엄 및 학술발표 논문집
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• pp.293-297
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• 2002

폐쇄형 식물 생산 시스템에서 생산되는 식물은 생장속도가 빠르기 때문에 생장속도를 제어하거나 예측할 수 없어 수확적기를 놓치면 품질이 현저히 떨어져 상품성이 저하된다. 이를 해결하기 위해서는 식물생장기간 동안 식물에 따라 적절한 생장환경을 조성하여 생장정도를 균일하게 할 수 있는 최적 환경제어가 필요하다. 본 연구에서는 폐쇄형 식물 생산시스템의 최적 환경제어를 위하여 엽록소형광분석법을 이용하여 상추를 중심으로 광합성효율 모델(photosynthesis efficiency model ; PEM)을 개발하였다. (중략)

• 생물환경조절학회지
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• 제22권2호
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• pp.154-161
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• 2013

차광처리에 의한 광환경 변화가 섬시호의 생리적 반응에 미치는 영향을 조사하기 위해, 차광막을 이용하여 무차광처리구(0%), 50%, 70% 및 90% 차광처리구를 설치하고 광합성 관련 인자, 수분이용효율, 엽육세포내 $CO_2$ 농도, 엽록소 형광반응 등을 조사하였다. 차광수준이 높아짐에 따라 낮은 광도에서 광합성을 수행하기 위해 암호흡의 저하로 인한 광보상점이 감소가 나타났으며, 광합성의 효율을 높이기 위해 순양자 수율과 엽록소 함량의 증가가 나타났다. 무차광처리구에서는 강한 광에 의한 수분손실을 막기 위해 기공전도도와 기공증산속도가 감소되었고, 엽육내의 $CO_2$를 효율적으로 광합성에 활용하지 못하는 것으로 나타났다. 또한 최대 광합성속도가 감소하는 광저해현상이 나타났으며, 여기 에너지의 전자전달이 원활하지 못하여 광으로 인한 피해가 예상된다. 90% 차광처리구 역시 점진적으로 광합성속도가 감소하여 7월에 가장 낮은 최대광합성속도를 보였는데, 이는 광선요구도보다 매우 적은 광 환경에서 계속 생장함으로서 광합성 능력이 저하되는 것으로 생각할 수 있으며, 50% 차광처리구의 경우 광합성에 효율적인 광환경이 제공되어 기공전도도와 기공증산속도가 증가하였고, 광화학반응 효율이 증가하는 등 광합성 활성이 높아진 것을 알 수 있어 생육에 보다 유리한 광 조건임을 알 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제13권4호
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• pp.209-216
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• 2004

본 연구에서는 폐쇄형 식물 생산시스템 내에서 생체정보에 의한 최적 환경제어와 식물의 환경스트레스 판단을 위하여 엽록소형광 분석법으로 광합성효율 모델을 만들었으며, 광합성효율 모델에 유전알고리즘을 적용하여 재배환경 최적화 프로그램의 응용성을 평가하였다. 6가지 미기상 요인 중 5가지는 고정하고 1가지씩만 변화시켜 가며 측정한 Fv'/Fm'이 최대가 되는 환경조건은 기온 $21^{\circ}C,\;CO_2$농도 $1,200\~1,400ppm$, 상대습도 $68\%$, 기류속도 $1.4m{\cdot}s^{-1}$, 배양액온도 $20^{\circ}C$이었으며 PPF가 $140{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 보다 증가할수록 광합성 효율은 감소하였다. 광합성효율모델의 오차는 평균 $2.5\%$였다. 재배환경 최적화 프로그램으로부터 계산된 밀폐형식물 생산시스템내에서 상추의 최적재배환경조건은 기온 $22^{\circ}C$, 배양액온도 $19^{\circ}C,\;CO_2$농도 1,400ppm, 기류속도 $1.0m{\cdot}s^{-1}$, PPF $430{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 상대습도 $65\%$이다. 이상의 연구 결과로부터 광합성 효율 모델을 이용하여 식물 생산시설의 환경모니터링 시스템과 식물 생체정보에 의한 최적제어시스템의 개발이 가능함을 확인하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제21권2호
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• pp.153-161
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• 2012

피음처리에 의한 고려엉겅퀴와 누룩치의 광합성 및 생장특성을 조사하기 위하여, 차광막을 이용하여 전광처리구(0%), 약피음처리구(45~55%), 중간피음처리구(65~75%), 강피음처리구(88~92%) 설치하고 엽록소함량, 엽록소 형광반응, 광합성 반응 등을 조사하였다. 고려엉겅퀴와 누룩치 모두 피음처리 수준에 따라 엽록소 함량과 엽록소형광반응, 순양자효율 등이 증가하여 빛의 흡수와 광합성 반응에 대한 효율을 높이는 내음성 적응 반응을 나타냈으며, 엽면적 SLA 역시 증가하여 부족한 광환경에서 수광량을 늘리기 위해 엽면적은 늘어나고, 엽두께는 얇아지는 형태적인 변화가 나타났다. 특히 전광처리구에서 총 엽록소 함량, 엽록소 형광반응, 순양자효율, 기공전도도 및 기공증산속도가 비교적 낮았으며, 이는 강한 광으로 광저해 현상이 일어나 광합성 능력이 저하되는 것으로 볼 수 있다. 고려엉겅퀴의 강피음 처리구는 엽록소 함량도 높으며, 엽면적이 늘어나고 엽두께는 얇아져 광을 수집하기 위한 형태적인 변화도 나타나고 있으나 광선요구도보다 적은 광 환경에서 계속 생장함으로서 엽육내 $CO_2$를 효율적으로 소비하지 못하고, 수분이용효율 역시 감소되어 광합성 능력을 점점 상실해 가는 것으로 생각된다. 또한 고려엉겅퀴는 약광처리구(전광의 45~55%)에서최대광합성속도와 순양자효율이 가장 높고, 기공개폐 반응과 광화학반응 효율이 비교적 높았으며, 누룩치는 처리구간의 차이는 크지 않지만, 중간피음처리구에서 최대광합성속도, 순양자수율, 기공개폐반응 및광화학효율이 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서 적절한 피음처리를 통해 건전한 생육을 유도하기 위해서는 고려엉겅퀴의 경우 전광을 약 45~55% 차단하고, 누룩치는 약 65~75% 차단시킨 광환경이 효과적이라 생각된다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.61-71
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• 2007

본 연구는 국내 최대의 수질정화용 인공습지인 시화호 인공습지의 개방수역(open water)에서 식물플랑크톤에 의한 광합성특성 및 유기물생산력을 조사 평가하여 효율적인 습지관리를 위해 open water관리방안의 기초자료를 제공하기 위함이다. 식물플랑크톤의 광합성특성 및 1차 생산력은 유입수의 수질특성과 체류시간이 다른 반월천습지와 동화천습지의 open water에서 조사되었다. 조사기간 동안 시화호 인공습지내 5개 open water에서 식물플랑크톤에 의한 1차 생산력은 $481{\sim}11,275mgC\;m^{-2}\;day^{-1}$의 범위로 연중 부영양화 수준을 보였고 계절과 지점에 따라 변동이 컸다. 시화호 인공습지에서 식물플랑크톤의 P-I curve 모델계수를 통한 광합성특성은 두 습지로 유입되는 유입수의 상반되는 수질특성(인과 질소 농도)에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 최대광합성속도 (Pmax)는 $42{\times}1,014 mgC\;m^{-3}\;hr^{-1}$로 chi. ${\alpha}$ 농도와 양의 상관(R=0.47)을 보였다. 식물플랑크톤의 광합성효율을 나타내는 동화계수(AN)두 습지 모두 고습지와 저습지의 AN값의 차이를 보이지 않았지만 동화천습지의 AN값이 평균 8.5gC $gChl^{-1}\;hr^{-1}$로 반월천습지의 평균 5.8gC $gChl^{-1}\;hr^{-1}$보다 높은 값을 보여 인 농도가 높은 동화천습지에서 식물플랑크톤의 광합성효율이 큰 것으로 나타났다. 두 하천의 수질특성으로부터 식물플랑크톤의 광합성효율은 질소보다 인 농도 그리고 작은 TN/TP와 관련이 있는 것으로 사료된다. 낮은 광도에 대한 광합성능력을 나타내는 초기기울기와 동화계수 사이에는 높은 양의 상관(R=0.81)을 보인 것으로 보아, 낮은 광조건에서 광합성능력이 큰 식물플랑크톤이 광합성효율도 큰 것으로 나타났다. 본 연구에서 시화호 인공습지의 open water에서 식물플랑크톤에 의한 유기물생산이 매우 높은 것으로 보아 식물플랑크톤이 습지의 수질 및 수처리효율에 영향을 미칠 것을 판단된다. 습지의 수처리효율을 향상시키기 위해서는 체류시간을 짧게 해주거나 open water의 면적을 줄여 식물플랑크톤의 증식을 억제하거나 또는 증식한 식물플랑크톤이 습지외부로 유출되지 않도록 하는 관리방안이 필요할 것으로 본다.

• 한국조경학회지
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• 제46권1호
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• pp.96-105
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• 2018

허브식물을 이용한 옥상녹화시 관수를 실시한 처리구에서 좋은 생육특성을 보인 허브식물은 애플민트, 레몬밤, 스피아민트, 파인애플세이지, 초코민트, 옥스아이데이지, 캐모마일 및 타임이었다. 반면, 무관수 처리구에서 좋은 생육특성을 보인 허브식물은 페퍼민트, 장미허브 및 피버퓨였다. 관수에 따른 생장에 차이가 없는 허브식물은 라벤다, 로즈마리, 탠지, 레몬버베나, 헬리오트로프, 소프워트 및 레이디스맨틀이었다. 관수 및 무관수 처리가 허브식물의 생장에 미치는 영향과 최대 광합성 효율을 조사한 결과, 관수처리 시 생장이 증가하고 최대광합성효율이 증가한 허브식물로는 초코민트, 스피아민트, 레몬밤, 애플민트 등으로 나타났다. 무관수시 생장이 증가하고 최대광합성효율이 증가한 허브식물로는 페퍼민트와 탠지였으며, 장미허브는 무관수시 생장은 증가한 반면 최대 광합성효율은 감소하여 스트레스를 많이 받는 것으로 생각되었다. 또한, 관수 및 무관수 처리에 따른 생장 차이가 없으나, 최대 광합성효율이 증가한 허브는 로즈마리와 소프워트였으며, 레몬버베나, 피버퓨, 헬리오트로프 등은 관수 및 무관수에 따른 생장 차이가 없고, 최대 광합성 효율 역시 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 초코민트와 페퍼민트는 중부지방에서 월동 가능함과 동시에 겨울에도 잎이 지지 않고 상록으로 유지되어 옥상녹화에 적합한 식물이라고 생각되었다. 반면, 장미허브, 파인애플세이지, 애플민트는 추위에 약하고 월동이 안 되어서 옥상녹화에 부적합한 것으로 생각되었다. 스피어민트와 레몬밤은 엽색의 변화와 동해 피해로 인해 관상가치는 떨어졌으나, 월동이 가능하기 때문에 옥상녹화에 어느 정도 적용 가능한 식물로 판단되었다. 중부지방에서 활용 가능한 저관리형 옥상녹화용 허브식물로는 무관수시 생장이 증가하고 월동이 가능한 페퍼민트와 탠지가 저관리형 옥상녹화용 식물로 가장 적합한 것으로 나타났으며, 레몬버베나, 소프위트 및 레이디스맨틀도 중부지방에서 옥상녹화용 허브식물로 활용 가능한 것으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제19권4호
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• pp.203-209
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• 2010

연구는 관엽식물 4종을 배지종류, 광도 및 이산화탄소 농도를 달리하여 식물의 광합성 반응을 조사하고, 그 결과에 기초하여 실내환경 조절에 효율적인 식물을 선정하고자 실시하였다. 식물재료로는 싱고니움, 디펜바키아, 쉐프렐라 홍콩, 드라세나를 사용하였으며, 성분과 성질이 다른 두 배지(peatmoss, hydroball)에 각각 재배하였다. 광도는 PPFD 0, 30, 50, 80, 100, 200, 400, $600{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 수준으로 조절하고, 이산화탄소 농도는 0, 50, 100, 200, 400, 700, 1000, $1500{\mu}mol{CO_2}{\cdot}mol^{-1}$의 수준으로 처리하였다. 광도 및 엽육내 $CO_2$ 농도변화에 따른 관엽식물의 광합성 반응을 조사한 결과, 약광에서의 광합성 능력을 나타내는 순양자수율은 쉐프렐라 홍콩과 디펜바키아에서 높게 나타났으며, 두 실내식물은 고농도의 이산화탄소 환경에서도 다른 두 식물에 비해 높은 광합성율을 기록했다. 드라세나 와네키는 두 조건 모두에서 가장 낮은 광합성 효율을 보였다. 두 배지 처리에 따라서는 각각의 관엽식물에서 엇갈린 광합성 반응이 관찰되었다. 쉐프렐라 홍콩은 피트모스 배지에서 광과 이산화탄소 증가에 따라 하이드로볼 배지에 비해 높은 광합성 속도를 보였지만, 디펜바키아는 그와는 정반대로 하이드로볼 배지에서 더욱 높은 광합성율을 기록했다. 싱고니움의 경우는 광처리에 의해서는 피트모스 배지에서 높은 광합성율을 보였지만 이산화탄소 처리에서는 배지간 차이가 없었다. 가장 낮은 광합성 효율을 보인 드라세나 와네키는 광에 의한 배지간 차이가 없었으며, 이산화탄소 증가시에는 피트모스에서 다소 높은 광합성율을 보였다. 따라서 실험한 4가지 관엽식물 중 광합성 효율이 가장 높았던 쉐프렐라 홍콩이나 하이드로볼 배지에서 높은 효율을 보인 디펜바키아가 실내 공기정화 및 실내 환경조절에 적합할 것으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제14권4호
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• pp.414-421
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• 1999

본 연구에서는 미세조류의 배양액을 통한 빛의 전달특성을 수식적으로 표현하고 이를 바탕으로 광합성 활성을 예측할 수 있는 수학적 모델을 구축하였다. 먼저 미세조류의 배양액에서의 빛의 거동은 Beer-Lambert 식으로서 개략적으로 표현할 수 있었다. 미세조류의 광합성을 산소생산속도로서 나타낸 결과 미세조류의 농도가 높은 경우 낮은 농도에 비하면 단위 부피당 활성은 크게 나타난 반면 단위 건조중량당 활성은 오히려 낮게 나타났다. 이렇게 운전조건에 의존적인 광반응곡선을 예측하기 위하여 국부적인 광합성 활성을 가정하고 이를 전체부피에 대하여 평균하는 방버으로 수학적인 모델을 구축하였다. 또한 실험결과를 이용하여 고유 매개변수를 추정하였으며 예측치와 실험치를 비교한 결과 우수한 일치성을 확인하였다. 모델을 이용하여 광합성 활성에 크게 영향을 미치는 빛의 세기, 세포농도 및 빛의 투과특성과 같은 주요 운전조건에 대하여 그 영향을 살펴보았다. 그 결과 빛의 세기가 강할수록 광합성 활성은 증가하지만 광합성효율은 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 미세조류의 세포농도의 경우 단위 부피당 산소생산속도를 위한 최적의 농도가 존재함을 알 수 있었으며 이는 조사되는 빛의 세기에 따라 변화하였다. 빛의 투과거리가 짧을수록 광합성 효율은 증가하지만 충분히 강한 빛이 공급될 경우에는 일정한 투과거리까지는 최고치를 유지하였다. 결론적으로 광생물반응기의 성능을 예측하고 최적조건을 결정하는데 제시된 모델이 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다

• 생물환경조절학회지
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• 제19권1호
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• pp.36-48
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• 2010

본 연구에서는 자작나무, 개벚나무, 함박꽃나무를 대상으로 피음수준을 전광 처리구(상대투광율; 100%), 약피음 처리구(상대투광율; 64~73%), 보통피음 처리구 (상대투광율; 35~42%), 강피음 처리구(상대투광율; 9~16%)로 달리하여 이들의 내음성 및 광 요구도에 관한 광합성 특성과 엽록소 형광 반응, 엽록소 함량을 조사 분석하였다. 세 수종의 생육시기별 광합성 능력은 7월과 9월에 가장 높은 값을 나타냈으며, 자작나무와 개벚나무에 비해 함박꽃나무의 광합성 능력이 매우 낮았다. 순양자수율 또한 광합성 능력과 같은 경향을 나타냈다. 수목의내음성 수준을 판단할 수 있는 광보상점은 함박꽃나무가 자작나무와 개벚나무에 비해 강한 내음성을 나타냈다. 피음 처리별 광합성 능력에서는 자작나무는 전광 처리구에서 가장 우수하였으며, 개벚나무는 시기별 차이는 있지만 강피음 처리구를 제외한 나머지 세 처리구에서 비슷한 광합성 능력을 보였다. 함박꽃나무는 보 통피음 처리구에서 가장 좋은 광합성 능력을 나타냈다. 피음 처리별 엽록소 형광 반응 특성에서 광화학 반응에 대한 순양자수율의 최대치인 광화학효율($F_v/F_m$)은 자 작나무의 경우 전광 처리구에서 가장 우수하였으며 피음 수준이 증가할수록 감소하였다. 개벚나무는 약피음 처리구에서 가장 우수한 광화학효율을 보였으며, 함박꽃 나무는 보통피음 처리구에서 가장 양호한 광화학효율을 나타냈다. 특히 함박꽃나무는 다른 두 수종과는 달리 전광 처리구에서 가장 낮은 값을 나타냈다. 이 결과는 세 수종의 피음 수준별 광합성 능력과 같은 결과를 보였다. 실험대상 수종들의 총 엽록소 함량은 세 수종 모두 피음 수준이 증가할수록 높아지는 경향을 보였다. 특히 전광 처리구에 비해서 강피음 처리구에서 총 엽록소 함량이 유의적 차이를 보이면서 가장 높게 나타났다. 엽록소 a와 b 각각의 함량 변화도 총 엽록소 함량과 같은 경향이었다. 피음 수준이 높아지면서 엽록소 b의 함량 증가가 엽록소 a의 함량에 비해 상대적으로 더 크게 증가하였는데 이 때문에 피음 강도가 강해지면서 엽록소 a/b율이 감소하는 경향을 나타냈다. 위의 결과를 종합해 볼 때 세 수종의 적정 생육 광도는 자작나무는 전광 처리구(상대투광율; 100%), 개 벚나무는 약피음 처리구(상대투광율; 64~73%), 함박꽃 나무는 보통피음 처리구(상대투광율; 35~42%)가 적합 하다고 판단된다. 그러나 수목의 생육에 있어서 광도뿐만 아니라 온도, 습도, 토양환경, 경쟁식생 등 여러 가지 다양한 환경인자가 관여하기 때문에 광도 변화와 연계한 보다 많은 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제25권4호
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• pp.1-13
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• 2022

본 연구에서는 차광처리가 벌개미취와 구절초의 생리적 반응에 미치는 영향을 조사하기 위해, 대조구(0%)와 3개의 서로 다른 차광처리구(50%, 75%, 95%)를 설치하고 엽록소 함량, 생장 및 광합성 특성을 조사하였다. 벌개미취와 구절초 모두 차광수준이 높아질수록 낮은 광도에 적응하기 위해 광합성에 대한 빛의 흡수 효율이 높은 잎이 형성되었다. 또한 차광수준이 높아질수록 낮은 광도에서 광합성을 수행하기 위해 암호흡속도의 저하와 광보상점의 감소가 나타났고, 광합성 효율을 높이기 위해 엽록소 함량과 순양자수율이 증가하였다. 광합성 속도는 대조구에서 가장 높았고 차광수준이 높아질수록 저하하였다. 대조구에서는 강광에 의한 수분손실을 막기 위해 기공전도도와 증산속도가 감소하였다. 50% 차광처리구의 기공전도도와 증산속도는 대조구에 비해 높았으나, 75%와 95% 차광처리구에서는 더 낮게 나타나 광합성 효율이 떨어지는 것으로 나타났다. 수분이용효율 또한 광합성속도와 유사한 경향으로 나타났고, 차광수준에 따라서 저하하는 것으로 나타났다. 벌개미취는 전천광보다 낮은 광 조건에서 생육할 시 광합성 능력이 저하하는 것으로 보이며, 구절초의 경우 50% 차광처리까지는 광합성에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 판단된다. 벌개미취와 구절초는 광을 제한하여 차광 상태를 지속하게 되면 생육에 불리할 것으로 판단된다. 이러한 벌개미취와 구절초의 생육특성은 상층임관이 존재하지 않은 DMZ 불모지와 같은 환경에 도입시키기 적합할 것으로 판단된다.