작물의 생육환경을 계측하기 위한 환경 센서는 공업용으로 이용되는 센서들과는 달리 작물의 적정 생장환경 범위 내에서의 정확도와 안정성이 중요하고, 온실 환경에 대한 내구성 및 신뢰성이 요구되며, 가격이 저렴하고, 소형ㆍ경량화가 이루어져야 한다. 또한, 생장환경 변화로써 작물의 생장량을 증대시킬 수 있도록 하기 위해 생장환경 자료를 수집ㆍ분석할 수 있는 시스템도 필요하다. (중략)
본 연구는 농축산물의 생산에 필요한 생장환경을 모니터링 하여 농축산물의 생산을 증대시킬 수 있도록 생장환경관리 모니터링 시스템을 설계하는 것이다. 생장환경 모니터링 시스템은 크게 5가지로 분류할 수 있다. 센서, 센서노드, 센서와 통신을 하는 싱크노드 및 관제 시스템과 연결하여 주는 게이트웨이 및 관제 소프트웨어이다.
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)
애기장대에 카드뮴을 5가지 농도(1, 5, 15, 30, 50 mg/L)로 처리하였을 때 식물의 생장에 미치는 영향을 조사하였다. 환경부고시 오염물질 배출기준농도(0.1 mg/L)의 50배 높은 카드뮴농도로 처리한 식물의 줄기 생장은 정상식물보다 어느 정도 촉진되었으나,오염물질 배출기준농도의 150배 이상의 높은 농도에서는 농도에 비례하여 생장이 감소되었다. 뿌리 생장에서는 줄기 생장과 유사한 경향을 나타냈지만 오염물질 배출기준농도의 50배 이상의 높은 카드뮴농도에서부터 뿌리생장이 점진적으로 감소하였다. 잎 생장에서는 줄기 생장과 비슷한 경향을 나타내어 오염물질 배출기준농도의 50배 높은 카드뮴농도까지는 엽신이 크고 표면적이 증가하여 생장이 정상식물보다 오히려 촉진되었으나 150배 이상의 높은 농도부터는 농도에 비례하여 생장이 감소되었다 카드뮴을 처리한 식물들의 생중량은 줄기와 잎 생장의 결과와 거의 유사한 결과를 나타내었다.
본 논문은 농축산물의 생장환경을 모니터링 하여 농축산물의 생산을 증대시킬 수 있도록 생장환경관리 모니터링 시스템을 설계, 구현에 관한 것이다. IT융합기술을 기반으로 한, 생장환경 모니터링 시스템은 4가지의 구성요소로 이루어져 있다. 환경 인자에 대한 센싱을 담당하는 센서노드, 센서와 통신을 담당하는 싱크노드, 관제 시스템과 연결기능을 수행하는 게이트웨이 및 관제 소프트웨어이다. 이를 통하여 환경인자인 온도 및 습도에 대한 관제과정을 수행하여 각각에 대해서 편차값 10%의 범위를 유지하는 최적의 생장 환경을 유지할 수 있었다.
본 연구는 광양만 임해매립지의 곰솔 식재 이후 연륜생장에 영향을 미치는 식재환경과 기후요인을 조사 분석하였다. 임해매립지의 곰솔 식재 이후에 수목의 이식과 가뭄에 의하여 연륜생장이 급감소하였다. 수목이식에 의한 연륜생장의 급감소는 모든 지반들에서 유사하게 나타났다. 가뭄에 의한 연륜생장의 감소는 토양경도가 높은 식재지반에서 급격하게 감소하였으나 성토지역에서는 감소 현상이 크지 않았다. 이식에 의한 연륜생장 급감소 이후에 토양경도가 높은 지반들에서는 생장회복이 저조하였으나 성토지역에서는 빠르게 생장이 회복되었다. 연륜생장의 평균민감도와 상대적 변이계수는 토양경도가 높은 지반들이 성토지반들보다 높게 나타났다. 이것은 토양환경이 불량한 지반일수록 외부적 환경변화에 대하여 불안정적으로 생장하는 것으로 해석되었다. 이상의 결과를 요약하면 곰솔의 연륜생장은 이식과 가뭄에 대하여 성토지반에서는 수목 자체적으로도 양호하게 생장을 하지만 토양경도가 높은 지역에서는 생장이 불량하였다. 따라서. 외부적 환경변화에도 수목자체적으로 적응할 수 있는 식재 및 유지관리 방법이 모색되어져야 할 것으로 사료되었다.
애기장대에 납을 농도별로 처리하였을 때 식물의 생장과 종자 발아에 미치는 영향을 조사하였다. 환경부고시 오염물질 배출기준치를 기준 농도로 하고 이보다 10배 및 50배 높은 농도의 납을 각각 처리한 애기장대의 줄기생장을 조사한 결과 오염물질 배출기준 농도와 이보다 10배 높은 농도에서는 줄기 생장이 정상식물보다 약 18%정도 감소되었다. 또한 오염물질 배출기준 농도보다 50배 높은 농도를 처리한 식물에서는 정상식물보다 약 41% 줄기생장이 감소하였다. 3가지 농도의 납을 애기장대에 처리한 후 식물의 뿌리 생장을 조사한 결과 오염물질 배출기준농도를 처리한 식물의 뿌리 생장은 정상식물과 거의 유사하였으나 오염물질 배출기준농도의 10배 이상이 되면 뿌리 생장이 전혀 되지 않았다. 3가지 농도의 납을 처리한 배지에서 애기장대의 종자 발아율을 측정한 결과 오염물질 배출기준 농도와 이보다 10배 높은 농도를 처리한 배지에서는 종자 발아율이 100%로 나타나 정상배지에서의 발아율과 차이가 나타나지 않았으나 오염물질 배출기준 농도보다 50배 높은 농도를 처리한 배지에서는 발아율이 0%로 나타나 종자 발아가 전혀 되지 않았다. 이러한 결과는 토양 속에 침적된 납은 애기장대의 생장과 종자 발아에 영향을 미치어 줄기 및 뿌리의 생장을 감소시켰으며, 또한 종자 발아에도 매우 치명적인 영향을 미치는 것으로 생각된다.
생장조정제 사용에 앞서 작물재배과정에서 꼭 알아둘 점이 있다면 (1) 생장조정제는 재배환경에 민감하게 작용하기 때문에 온도, 습도, 광등을 고려하여 정상생육 환경이 되도록 재배환경을 잘 맞춰줘야 약제발현 효과가 있으며 (2) 토양환경면에서 세포생리 기능이 정상적으로 분화발육 할 수 있을 때 약제 발현성을 높이기 때문에 비배관리면에 특히 유념해야 한다는 것이다.
식물공장의 생육환경 제어는 작물의 생장 프로세스에 대한 지식을 이용하여 시설 내부의 환경요인을 경제적 최적 상태로 구현하는 것으로, 이를 위해서는 작물 생장에 대한 생물학적 관점과 환경제어 시스템에 관련된 공학적 관점, 그리고 수확된 작물과 에너지 투입에 대한 경제적 관점이 동시에 고려되어야 한다. 본 연구는 식물공장의 지상부 환경에 대한 작물의 생장 모델과 환경제어에 소요되는 에너지 투입 모델을 바탕으로 하여, 효율적인 생육환경 제어 알고리즘을 개발하려는 목적에서 수행되었으며 그 과정 및 결과를 요약하면 다음과 같다. (중략)
본 논문에서는 u-IT기술을 농업에 적용하여 시설하우스 식물들에게 최적의 생장 환경을 자동으로 조절하는 시스템을 제안한다. 본 시스템은 온도, 습도 등의 환경 센서와 EC, PH 등의 생체 센서 그리고 자동제어장치들로 구성되어 있고, 이는 자동조절 소프트웨어로 제어된다. 농민은 이 시스템을 기반으로 시설하우스의 생장환경을 정밀하게 제어하여 생산비를 절감하고 고품질의 농산물을 생산하게 된다. 본 시스템은 각 시설하우스에 설치되는 클라이언트 시스템과 클라이언트의 데이터를 취합하는 서버시스템으로 구축이 되었고, 인터넷과 3G망을 통해 각 농가의 자료를 취합한다. 수집된 생장환경 데이터는 최적의 작물 생장환경을 찾아내기 위해 다양한 방법으로 분석되고, 시각화되어 농가 컨설팅 자료로 활용된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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