• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.333-338
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• 2021

본 연구에서는 식물생장에 필요한 빛의 파장과 세기, 광합성 광자속밀도에 대한 정확한 이해를 위해 LED의 광변화를 통해 단색광과 혼합광에 조건변화에 따른 광합성 광량자자속밀도와 조도특성 파악하였다. LED의 조도와 광합성 광자속밀도의 특성을 파악하여 LED 조명설계시 도움을 주고자 한다. 조도와 광합성 광자속밀도는 거리에 반비례하는 특성을 보이며, 조도의 특성을 기준할 때는 Green광이 중요하며, 광합성을 위한 광합성 광자속밀도는 Blue광이 중요함을 알게 되었다. 식물의 광합성 특성만을 고려할 때, 영향도는 Blue > Red > white > Green 순서로 나타내었으며, 측정거리 30[cm]을 기준으로 60[cm], 90[cm], 120[cm]의 감소수준은 각각 약 36[%], 18[%], 10[%]의 수준으로 감소됨을 알았다. Red:Blue광원의 혼합광원의 특성을 본 결과, 혼합 Red;Blue) LED 광원 비율(2:1, 3:1, 4:1)과 측정거리에 따른 값은 30[cm]에서의 측정값을 100%라 가정할 때 120[cm]에서의 측정값은 10~11[%]수준임을 확인하였다. 얻어진 결과를 통해 실내 온실의 광효율 극대화를 위한 최적 구조를 제안하고 향후 연구의 진행 방향 설정에 기여하고자 하였다.

• 미생물과산업
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• 제31권2호
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• pp.9-22
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• 2005

• 생물환경조절학회지
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• 제24권3호
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• pp.161-166
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• 2015

가온 온실에서 재배하는 망고의 생육에 적합한 광도와 $CO_2$ 농도를 결정하기 위하여 위치 별 엽의 광합성속도를 정량적으로 측정할 필요가 있다. 본 연구에서는 어윈망고(Mangifera indica L. cv. Irwin)의 위치 별 엽 광합성속도를 측정하여 광도와 $CO_2$ 농도의 2변수 엽 광합성모델을 개발하는 것을 목적으로 하였다. 상단부, 중단부, 하단부 엽의 위치에 따른 엽 광합성속도 측정은 LI-6400 광합성 분석 장치를 사용하였다. 광도 0, 50, 100, 200, 300, 400, 600, $800{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, $CO_2$ 농도 100, 400, 800, 1200, $1600{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$의 조합 조건에 해당하는 엽 광합성속도를 위치 별로 측정하였다. 광도와 $CO_2$ 농도에 대하여 Negative exponential 함수로 표현된 엽 광합성속도 모델을 곱하여 2변수 엽 광합성 모델을 구축하였다. 상단부 엽의 경우 엽 광합성속도는 광도 $400{\mu}mol{\cdot}^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 중단부와 하단부 엽은 $200{\mu}mol{\cdot}^{-2}{\cdot}s^{-1}$에서 포화되는 것으로 나타났다. $CO_2$ 농도 $1600mol{\cdot}mol^{-1}$에서도 엽 광합성속도가 증가하여 포화되지 않는 특성을 보였다. 2변수 엽 광합성 모델의 검증 결과, 중단부에 비하여 상단부와 하단부엽에 대해서 높은 신뢰도를 갖는 것으로 나타났다. 추후, 위치 별 2변수 엽 광합성 모델을 활용하여 어윈 망고의 온실 재배 시 광합성을 극대화 할 수 있는 광도와 $CO_2$ 농도 조건을 결정할 수 있을 것이다.

• 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.

• 한국약용작물학회지
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• 제2권1호
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• pp.86-94
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• 1994

인삼(人蔘)의 광합성(光合成)이 콩보다 낮은 원인(原因)을 밝혀 인삼(人蔘)의 수량증대(收量增大)와 육종(育種)을 위한 기초자료(基礎資料)로 삼고저 자경종(紫莖種) 2년생(年生) 인삼식물(人蔘植物)에서 분리(分離)한 잎을 재료(材料)로 광합성(光合成)과 수분함량(水分含量), 기공식도도(氣孔植導度), 그리고 수분(水分) potential을 조사(調査)하고 콩과 비교(比較)하였다. 1. 동일(同一)한 광도(光度)에서 광합성(光合成)은 인삼(人蔘)이 콩보다 작았으며 광합성(光合成)에 대한 포화광도(飽和光度)도 약 $30{\mu}E\;/\;m^2\;/\;s$로 콩의 약 $800{\mu}E\;/\;m^2\;/\;s$보다 낮았다. 2. 분리(分離)한 잎에서 광합성(光合成)은 인삼(人蔘)이 콩보다 빠르게 감소(減少)하였으며 $20^{\circ}C$에서보다 $30^{\circ}C$에서 더 빨랐다. 또한 광합성(光合成)이 정지(停止)하는 시간(時間)도 인삼(人蔘)잎이 콩잎보다, $20^{\circ}C$에서보다 $30^{\circ}C$에서 더 짧았다. 3. 잎의 수분감소(水分減少速度)는 인삼(人蔘)이 콩보다 느렸고 광합성(光合成)이 정지(停止)되는 수분함량(水分含量)은 인삼(人蔘)잎(약$70{\sim}71%$)이 콩잎$(50{\sim}63%)$보다 높았다. 4. 수분함량(水分含量)파 광합성(光合成)과는 인삼(人蔘)과 콩 모두 온도(溫度)에 무관(無關)하게 각각(各各) 고도(高度)의 정(正)의 상관(相關)이 있었는데, 광합성(光合成)은 동일(同一)한 수분함량(水分含量)에서 인삼(人蔘)이 콩보다작았다. 5. 기공식도도(氣孔傳導度)와 광합성(光合成)과는 인삼(人蔘)과 콩 모두 두 온도(溫度)$(20^{\circ}C,\;30^{\circ}C)$에서 무관(無關)하게 고도(高度)의 정(正)의 상관(相關)이 있었으며, $20^{\circ}C$에서는 인삼(人蔘)의 기공식도도(氣孔傳導度) 범위(範圍)$(40mmo1\;/\;m^2\;이하)$에서 인삼(人蔘)과 콩의 광합성양(光合成量)은 비슷하였다. 6. 수분(水分) potential 엽수분함량(葉水分含量)이 동일(同一)한 조건(條件)에서 콩보다 인삼(人蔘)이 낮았으며, 수분(水分) potential과 광합성(光合成) 및 기공식도도(氣孔傳導度)와는 고도(高度)의 정(正)의 상관(相關)이있었다. 7. 이상(以上)의 결과(結果)를 종합(綜合)해 볼 때, 인삼(人蔘)의 광합성(光合成)이 타식물(他植物)보다 낮은 것은 기공식도도(氣孔傳導度)와 수분(水分) potential이 낮은 것과도 밀접(密接)한 관계(關係)가 있을 것으로 생각된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권2호
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• pp.132-139
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• 2018

작물의 생산량은 광합성과 밀접한 관계가 있으며, 광합성 속도는 다양한 환경 요인에 의해 변화한다. 광합성 속도는 작물의 생육 상태나 생육 속도를 판단하는 지표로 사용되며, 작물 재배 시설을 구축하는 데 고려해야 하는 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 광도, $CO_2$ 농도 및 생육 단계에 의해 변화하는 로메인 상추의 군락 광합성 속도 모델을 개발하는 것이다. 군락 광합성 속도는 정식 후 5, 10, 15, 20 일차에서 5단계의 $CO_2$ 농도($600-2,200{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$)와 5단계의 광조건($60-340{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)이 처리된 3개의 밀폐 아크릴 챔버($1.0{\times}0.8{\times}0.5m$) 내에서 측정하였다. 먼저 세 가지 환경 요인을 사용하는 식들을 곱하여 만든 단순곱 모델을 구성하였다. 이와 동시에 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과, 단순곱 모델의 $R^2$는 0.923이었으며, 수정 직각쌍곡선 모델의 $R^2$는 0.941을 나타내었다. 따라서 수정 직각쌍곡선 모델이 광도, $CO_2$ 농도, 생육 단계의 3 변수에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 데 더욱 적합한 것으로 판단하였다. 본 연구에서 개발된 군락 광합성 모델은 식물공장에서 상추 재배를 위해 생육 단계별로 설정해야 할 최적의 광도와 $CO_2$ 농도를 결정하는 데 도움이 될 것으로 생각된다.

• 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.

• 한국작물학회지
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• 제39권3호
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• pp.237-244
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• 1994

우리나라에서 육성 보급하고 있는 대표품종으로 Japonica$\times$Japonica 교잡인 일반형 품종 2품종(추청벼, 화진벼)과 Indica$\times$Japonica 교잡인 통일형 품종 2품종(삼강벼, 칠성벼)을 공시하여 생육시기별로 6회에 걸쳐 광합성 및 호흡 특성과 아울러 광합성의 일중변화와 이와 관련한 특성등을 구명코자 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 분얼기 동화부위의 배분(엽신중비율)이 일반형 품종에 비하여 통일형품종에서 높은 특성을 보였다. 2. 생육시기별 광합성 능력은 출수기 이전인 8월 1일에서 가장 높았고 호흡에 대한 광합성 효율(Respiration/Photosynthesis)은 7월 25일에서 가장 높았으며 삼강벼와 추청에서 특이하였다. 3. 1일중의 광합성 곡선은 출수기에는 오전 11~12시(1991.8.12~14)에 peak를 보이는 정규곡선을 나타냈으며 출수 2주일 후(9.2~3)에는 동화량의 peak가 13~14시에 있었으며 통일형품종이 일반형 품종에 비하여 높았다. 4. 광합성과 호흡작용의 일중 전환시각은 전품종 공히 표준 일출시각보다 30~60분 늦은 시간에 $CO_2$ 고정이 시작되고 오후에는 표준일몰 시각보다 50~60분 빠른 시점에서 광합성에서 호흡작용으로 전환되는 양상을 보여 주었다. 5. 광합성과 엽록소함량 및 근의 생리적 활력과는대체로 정의 상관이 인정되나 엽의 암호흡은 일정한 경향이 없었다. 6. 통일형인 칠성벼와 삼강벼는 Japonica형인 추청벼나 화진벼에 비하여 수확지수가 현저히 높았다.

• 과학교육연구지
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• 제41권2호
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• pp.195-212
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• 2017

소집단 학습은 소집단 내 학생들 간의 상호작용을 통해 공동의 목표 및 과제를 해결해 나가는 학습 방법이다. 과학 교육에서 소집단 학습은 중요 학습 전략 중의 하나이며, 학업 성취도와 태도 향상에 효과적이다. 소집단 구성은 3명일 때 학생들이 적극적으로 참여하며 과학 탐구 능력 향상에 효과적인 것으로 보고되었다. 그러나 집단의 구성 방법 즉, 동질과 이질 집단으로 구성하느냐에 따라 그 효과가 다른 것으로 보고되고 있다. 따라서 이 연구에서는 집단의 구성에 따라 7학년 학생의 광합성 개념의 생태적 지위에 차이가 있는지를 검증하였다. 이를 위해서 7학년 학생 1107명을 대상으로 이질 집단과 동질 집단은 상위, 중위, 하위로 구분하여 구성하였다. 광합성 개념은 광합성 장소, 광합성 생성물질, 광합성 필요물질, 광합성 환경 요인 영역으로 구분하였다. 광합성 개념의 생태적 지위 변화에 대한 선행 연구에 기초하여 빈도율 4%이상인 개념을 선정하여 설문을 구성하였다. 설문지는 4가지 영역에 각각 제시된 관련 개념들에 대한 관련성 점수와 이해 수준 점수를 측정하였다. 이 연구의 결론은 다음과 같다. 1) 3명의 소집단 수업에서는 과학 개념 학습에 향상이 있었다. 2) 집단 구성 시 평균을 향상시키고자 할 때는 동질 집단으로 구성하고 구성원간의 편차를 줄이고자 할 때는 이질 집단으로 구성하는 것을 제안한다. 이 연구를 통해서 집단 구성에 따른 결과의 이중성에 대한 차이 또는 효과를 검증하는 구체적인 연구가 이루어지길 기대한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제2권4호
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• pp.167-174
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• 2000

광합성이 비교적 안정적인 자연광을 이용한 가스 노출 생장상을 사용하여 황금콩과 장엽콩 두 가지 콩 품종에 3일간 150 n1 1$^{-1}$의 농도로 오존을 처리한 후 잎에 나타나는 가시피해 뿐만 아니라 광합성, 기공 전도도, 엽록소 함량 등 생리적인 반응을 측정하였다. 잎에 나타난 가시피해는 기존의 보고와 마찬가지로 미세한 구릿빛 반점이었는데 장엽콩이 황금콩에 비해 빈번히 발생하였다. 하지만 오존 처리후 광합성은 황금콩에서 약 60%감소한 반면 장엽콩에서는 13%정도여서 황금콩의 오존 피해가 더 켰다. 오존으로 인한 콩잎의 광합성 감소 원인은 기공 전도도 감소에 따른 이산화탄소 공급량의 감소와 암반응의 동화효소인 rubisco의 활성저해로 설명이 가능하였다. 하지만 오존 처리로 인해 엽록소 함량 저해는 없었고, 가시피해의 면적도 전체 잎면적에 차지하는 비중이 미미하였으므로 이들은 광합성 감소 원인이 될 수 없었다. 한편, 오존 처리 완료 24시간 후에 광합성과 기공 전도도를 측정한 결과 24시간 전과 거의 비슷하므로 오존으로 인한 광합성 저해와 기공 닫힘의 변화가 하루만에 회복되지 않았다. 장엽콩은 무처리에서도 황금콩보다 광합성이 높았고, 오존 처리시 급격한 광합성 감소나 rubisco효소 활성도 크게 영향 받지 않았으며 다만 기공 전도도만 약간 낮아졌을 뿐이었다 이러한 생리적 결과로 미루어볼 때 장엽콩은 황금콩보다 오존에 저항성 품종이라 여겨진다. 비록 가시피해는 장엽콩에서 황금콩보다 빈번하게 발생되었지만 전반적인 생리적 피해는 황금콩에서 심각하므로 가시피해만으로 오존의 저항성, 감수성을 판단하는 것은 잘못된 것이다.