• 생물환경조절학회지
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• 제19권4호
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• pp.351-359
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• 2010

식물공장 내 생육과 안토시아닌 함량을 동반 제고시킬 수 있는 최적 광조사 방법을 구명하고자 적색광과 청색광의 비율 및 단기간 광질변화 조건을 달리하여 어린잎 상추의 생육 및 안토시아닌 색소발현 양상을 비교 평가하였다. 적색광 단일파장에서 어린잎 상추의 생육이 가장 좋았으며 혼합광, 청색광 및 형광등의 순으로 생육이 억제되었다. 어린잎 상추의 엽내 총 안토시아닌 함량은 청색광과 적색광의 혼합광(R57-B43) 처리에 의해 적색광 단일광원 조건에 비해 4.1배, 형광등(FL) 조건에 비해 6.9배 각각 증가되었다. 청색광의 혼합비율이 43%까지 순차적으로 높아짐에 따라 생육은 억제되었으나 상대 엽록소 함량과 적색도의 발현은 크게 증가하는 경향을 보였다. 수확전 9일간 적색 단일광으로의 광질변환시 생육은 크게 증진된 반면 색소는 급격하게 소실되었으며 반대로 혼합광으로의 광질변환시에는 생육속도는 감소한 대신 안토시아닌 색소함량은 형광등과 적색광에 비해 크게 높아졌다. 따라서 수확 전의 단기간 광질변환 시 적색광의 비율이 높은 광원조건에서 생육을 촉진시킨 후 적색과 청색의 동등 혼합광원으로 변환할 경우 생산성을 유지하면서 고품질의 고색도 상추를 생산할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제20권3호
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• pp.182-188
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• 2011

본 연구는 LED(light-emitting diode) 보광이 온실에서 키운 어린 고추의 생장과 식물성 화학물질(phytochemical) 함량에 미치는 영향을 조사하였다. 처리한 LED광원은 청색광(470nm), 적색광 (660nm), 청색 + 적색광, 근적색광(740nm), 그리고 자외선(UV-B 300nm)이며. 실험기간 중의 이들 광원의 Photon flux는 각각 49, 16, 40, 5.0, 그리고 $0.82{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$이었다. LED 광은 낮 동안 16시간이며 UV-B 는 일몰 후 10분간 발아 후 12일간 매일 처리되었다. 실험 결과, 광처리는 무처리에 비하여 고추의 생장과 식물성 화학물질(phytochemical) 함량에 상당한 변화를 보였다. 적색광 처리는 고추의 엽수, 마디수, 엽폭과 생체중을 각각 약 34%, 27%, 50%와 40% 증가되었다. 청색광 처리도 엽장을 약 13% 증가시켰고, 근적색광 처리에 의해 경장과 절간장을 각각 17%와 34% 정도 증가시켰다. 파종 15일에 수확한 고추 잎의 총 안토시아닌(anthocyanin)과 엽록소(chlorophyll) 함량은 청색광 처리에서 무처리에 비해 각각 6배와 2배가 증가하였다. 적색광은 총 페놀성화합물(phenolic compound) 함량을 최소 2배로 증가시켰으며, 반면에 근적색광은 아스코르빅 산(ascorbic acid)과 항산화능(antioxidant activity)을 각각 31%와 66%를 감소시켰다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.7-7
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• 2019

우리나라에서의 대마는 마약류로 분류되어 기호용과 의료용 모두 법적인 제재를 받아왔으나 최근에 의료용 대마가 법적으로 허용이 되어 환자들에게 처방 받을 수 있게 되었다. 하지만 우리나라 사람들에게 대마는 환각성분을 가진 마약류로 깊이 인식되어 왔으며 의료용 대마에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 노지재배에서 발생할 수 있는 범죄의 위험성, 자연교배에 의한 품질저하를 피할 수 있으며 재배조건(양액, 광조건, 광주기, 대기환경조성) 등을 제어할 수 있는 밀폐형 LED 식물공장은 의료용 대마 생산에 제일 적합한 모델이 될 수 있다. 식물체의 광합성은 가시광선 중 특정 파장 450nm 청색광과 660nm 적생광을 주로 이용하며 'LED (Light Emitting Diode) 발광다이오드'는 식물체의 광합성에 적합한 파장으로 광원을 조사할 수 있는 장점이 있다. 이러한 LED를 이용한 광합성은 식물체의 2차 대사물질 Anthocyanins, phenolic compounds 등의 향상과 생육에도 긍정적인 영향을 미치며 식물 뿐만 아니라 광합성을 하는 미세조류(micro algae)에서도 이용이 가능하며 해마토 코쿠스(Hematococcus)의 세포증식과 항산화물질 아스타잔틴(astaxathin)생산에 유용하게 쓰이고 있다. 최근 미국과 다른 나라에서도 기호용, 의료용 대마사업에 대한 관심이 높아지고 있으며 캐나다와 미국에서는 밀폐형 유리온실과 식물공장을 이용한 의료용 대마를 생산, 추출, 가공까지 하여 산업적인 영역을 넓히고 있는 실정이다. 특히, 실내재배에서는 광원이 필수적인 요소이며 식물생육에 선택적인 파장을 조사할 수 있는 LED와 재배조건을 정밀하게 제어할 수 있는 밀폐형 식물공장을 이용한 의료용 대마 생산에 대한 연구가 절실히 필요한 시점이다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.101-107
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• 2014

본 연구에서는 PPG 신호에 포함되어 있는 동잡음을 제거하기위해 사용되는 가속도 센서를 대체하기 위한 새로운 PPG 센서와 그 신호처리 기법을 제안하며, 제안된 방법은 청색광으로부터 추정된 동잡음을 기반으로 하여 광용적 맥파의 동잡음을 제거하는 것이다. 제안된 방법의 성능을 평가하기위해 청색광 LED와 적색광 LED, 포토센서를 이용하여 센서 프로브 설계하고 제작하였고, 제작된 센서 프로브와 적응필터를 이용하여 동잡음 제거 처리를 하였다. 실험의 결과에서는 제안된 센서와 신호처리 방법이 동잡음이 발생하더라도 신호 복원이 잘되었으며, 신호 대잡음비도 기존의 이동평균필터 보다 4.5배 이상 향상되었다. 이 실험의 결과로부터 제안된 방법이 저가의 헬스케어 단말기 설계에 적용될 수 있을 것이다.

• 한국진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.164-170
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• 2012

청색 발광다이오드(LED) InGaN/GaN의 방사 피크 파장에 따른 LED 소자의 성능 저하를 광학적 및 전기적 특성을 고려하여 조사하였다. 방사 피크 파장이 437~452 nm인 LED 소자에 전류를 각각 60 mA, 75 mA, 그리고 90 mA로 구동하여 장시간 동안 스트레스를 주었다. 형광체의 유무에 따라서 LED 소자의 광 감쇠 특성을 관측하였다. 형광체가 없는 소자의 광 감쇠 특성은 피크 파장이 단파장일수록 급속하게 떨어진다. 형광체가 있는 소자는 형광체가 없는 것보다 감쇠 특성이 둔감해진다. 전기적 특성은 방사 피크 파장에 의존하지 않고, 스트레스 시간에 따른 LED의 내부 저항이 서서히 증가하는 현상으로 나타난다. 피크 파장에 따른 외형변화는 동일 전류 조건에서 단파장일 때 열화현상이 심하게 발생한다. 이는 청색 발광다이오드에서 발생한 빛의 파장이 단파장영역으로 갈수록 칩 외의 재료에서 단파장 광 흡수가 증가하여 열화현상이 가속화되는 것으로 분석된다. 따라서 LED 소자의 장수명을 얻기 위해서는 청색 칩의 방사 피크 파장과 소자재료의 광 열화해석이 중요하다.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권3호
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• pp.222-230
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• 2018

본 실험은 LED 광원이 시금치 품종 별 생육, 잎 형태변화 및 세포 길이에 대한 영향을 구명하고자 수행하였다. 최아된 시금치(Spinacia oleracea.) 품종 '월드스타'와 '수시로'를 버미큘라이트에 육묘한 후 NFT 시스템에 정식 한 뒤 LED 적색광(R), 청색광(B), 혼합광(적색:청색=2:1)(RB) 및 백색광(W)에서 $130{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD 광도로 25일간 재배하였다. 정식 후 일주일 간격으로 25일 동안 엽장, 엽폭, 엽병, 엽수, 광합성률을 측정하였고, 상편생장지수(leaf epinasty index, LEI)는 잎이 최대로 전개된 후에 측정하였다. 상편생장이 발생된 잎 가운데와 가장자리를 자른 조직의 세포길이, 폭 및 세포면적은 400배율 광학현미경을 이용하여 측정하였다. 정식 후 25일째에는 엽면적, 뿌리길이, 지상부 및 지하부의 생체중, 건물중을 조사하였다. 지상부 생체중과 건물중, 엽수, 엽면적 모두 월드스타 품종이 수시로 품종에 비해 유의적으로 높았다. 건물중은 월드스타 품종의 경우 혼합광(RB)와 적색광(R) 두 처리구에서 청색광(B)와 흰색광(W) 두 처리보다 약 35% 유의적으로 높았다. 수시로 품종의 경우 혼합광(RB) 처리구에서 지상부 건물중이 가장 높아 건물중이 가장 낮았던 흰색광(W) 처리구에 비해 40% 높은 건물중 결과를 보였다. 두 품종 모두 혼합광(RB)와 적색광(R) 두 처리구에서만 정식 21일 이후 잎 상편생장(leaf epinasty)이 나타났고 적색광(R) 처리구에서 혼합광(RB) 처리구 보다 유의적으로 높아 잎 상편생장은 적색광(R)과 관련이 있는 것을 알 수 있었다. 잎 가운데와 가장자리 부위 세포크기를 현미경으로 관찰한 결과 두 품종 모두 상편생장이 나타난 적색광(R) 처리구의 잎 가장자리 세포밀도가 잎 가운데 보다 낮은 것으로 나타나 앞서 보고된 연구결과들에서 제시한 상편생장과 잎 가운데와 가장자리 부위의 세포크기 차이 연관성을 뒷받침하고 있다. 또한 청색광(B)이 적색광(B)에서 발생되는 상편생장을 완화시켜주는 역할을 하는 것으로 보여 앞으로 두 광원의 적절한 혼합비율 규명이 필요한 것으로 판단된다. 또한, 엽형 변화가 심했던 수시로 품종보다는 월드스타 품종이 LED 광원을 이용한 식물공장 재배에 더 적합한 것으로 판단된다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제19권3호
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• pp.354-360
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• 2012

새송이 버섯 재배에 효과적인 LED 광질을 구명하기 위하여, 청색광(450 nm), 적색광(650 nm), 녹색광(525 nm), UV-A(365 nm) 및 혼합광(청$^*$적, 청$^*$녹, 적$^*$녹, 청$^*$적$^*$녹$^*$UV-A)의 LED광을 이용하여 재배한 새송이버섯의 품질특성을 조사하였으며, 대조구의 광원으로는 관행재배에 이용되고 있는 형광등을 사용하였다. LED의 파장이 길어질수록 총 길이가 길어지는 경향이었으며, 중량 또한 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 섬유소, 단백질 및 무기질의 함량은 높고, 조지방의 함량은 매우 낮았으며, LED광을 이용하여 재배한 모든 구에서 조섬유 함량의 증가가 나타났다. 경도를 측정한 결과, 갓은 전반적으로 대조구와 유사한 조직감을 나타내었고, 자루는 적색광, 녹색광, 적 녹 혼합광 및 UV-A의 조건 하에서 재배한 새송이버섯이 유의적으로 낮은 것으로 나타났다. 한편, 적색광, 녹색광 및 적 녹 혼합광 처리구의 갓이 밝은 계통의 색으로 대조구의 갓 색과 유사하였고, 자루의 길이 역시 대조구와 비슷한 수준으로 생장하였다. 밝은 계통의 갓을 가진 구는 자루도 밝은 경향이었으며, 자루의 색도 측정 결과도 갓과 유사한 경향을 나타냈다. 관능평가 결과 외관이 대조구와 흡사할수록 높은 점수를 받았으며, 그 중 적색광 처리구가 선호경향이 가장 강한 것으로 나타났다. 반면, UV-A 및 청색광을 포함한 나머지 처리구는 어두운 계통의 갓으로 표고버섯 수준의 색을 띄었으며, 신장이 억제되어 짧은 자루를 가진 새송이버섯이 재배되었다. 또한, 이상의 결과로 광질은 새송이버섯의 품질에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며, 새송이버섯 재배에 LED 기술을 접목시킬 때에는 적색광을 이용하는 것이 가장 적합한 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권4호
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• pp.431-435
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• 2009

본 실험은 미성숙 즉 미착색과의 착색 증진을 위해 LED광원의 적색광, 청색광 그리고 UVa를 각각 두 가지 광도로 처리하여 처리에 따른 착색정도를 비교하였다. 실험에 사용한 착색단고추 품종은 적색 계통의 'Special'과 황색 계통의 'Helsinki'으로 춘천 근교 농가에서 수경재배 하였다. LED의 경우 Red_High는 $50{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 내외, Red_Low는 $20{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 내외, Blue_High는 $70{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 내외, Blue_Low는 40{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 내외, UVa의 경우 고광도는 $3{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 저광도는 $0.25{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 처리하였다. 품종에 상관없이 처리 2일 후에 과실의 착색이 급격히 진행되었고 3일째에 처리별로 큰 차이를 보였다. 'Special'의 경우 2일째 고광도 UVa광이 제일 급격한 착색 변화를 나타내었고, 저광도 UVa를 제외한 나머지 처리구에서는 비슷한 착색의 변화을 나타내었다. 처리 3일째에는 고광도 LED 적색광이 급격한 착색변화를 나타내며 고광도 UVa광보다 높은 착색 값을 나타내었다. 'Helsinki' 경우에는 2일째에 청색광, 적색광, UVa의 순으로 착색 변화가 빠르게 진행되었다. 두 품종 모두 3일째에는 'Special'의 $a^*/b^*$ 값과 황색품종 'Helsinki'의 착색 정도를 나타내는 $b^*$ 값이 모두 저광도보다 고광도에서 높은 값을 나타내며 착색 증진 효과를 나타내었다. 착색종료일인 처리후 6일째 두품종 모두 무처리구와 저광도 UVa광을 제외한 나머지 모든 처리구에서는 비슷한 값을 나타내었다. UVa 처리구 과실의 표면이 주글거리는 피해를 발생하였다. 이상의 결과로 저광도보다는 고광도의 LED 광원을 사용하는 것이 착색이 빠르게 진행될 수 있도록 도우며, UVa 파장은 과실의 외관에 피해를 입히기 때문에 적합하지 않게 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.311-311
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• 2014

III-N계 물질로 이루어진 GaN 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만, GaN기반의 발광 다이오드는 많은 연구기관들의 오랜 연구에도 불구하고 고출력을 내는데 있어 여전히 많은 문제들이 존재한다. 그 중, 주입전류 증가에 따른 효율감소 현상은 출력을 저해하는 대표적인 요소로 알려져 있는데, 이전의 연구 결과에서 알려진 효율감소 현상의 원인으로 결정결함에 의한 누설전류, Auger 재결합, 이송자 넘침 현상 그리고 p-n접합부의 온도 상승 등의 현상이 알려져 있다 [1-2]. 하지만 여전히 주입 전류 증가에 따른 효율 감소 현상의 원인에 대해 명확한 해답은 없으며 아직도 많은 논의가 이루어 지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 GaN기반의 청색 및 녹색 LD와 LED소자를 이용하여 주입전류 밀도의 변화에 따른 자발 발광 영역에서의 효율감소 현상의 원인을 규명하고 한다. 유기금속화학증착법(MOCVD)를 이용하여 c면 사파이어 위에 서로 다른 발광파장을 가지는 InGaN/GaN 다중양자우물구조의 질화물계 LED와 LD 박막을 제작하였으며 성장 구조에 의한 특성으로 인해 발생하는 효율 저하 현상을 방지하고자 InGaN/GaN으로 이루어진 다중양자우물층의 조성만 제어하여 청색과 녹색으로 발광하도록 하였다. 청색 및 녹색 LD 웨이퍼들을 이용하여 주입전류 증가에 따른 발광특성을 조사하기 위해 LD와 LED는 표준 팹 공정에 의해 제작되었다. 전계 발광 측정을 위해 상온에서 직류 전류를 주입하여 GaN계 청색 및 녹색 LED와 LD에 각 5 mA/cm2에서 50 mA/cm2까지 전류밀도를 증가시킴에 따라 LD 및 LED칩 형태에 상관없이 청색 LD와 LED의 파장은 약 465nm에서 약 458nm로 감소하였고 녹색 LD와 LED의 파장은 약 521nm에서 약 511~513 nm까지 단파장화가 발생했다. 이는 동일한 웨이퍼에 동일한 전류 밀도를 주입하였기 때문에 발생하는 것으로 판단된다. 그러나, 청색 LED의 효율은 50 mA/cm2에서 약 70%정도로 감소하고 반면 녹색 LED의 경우 동일한 전류밀도 하에 약 52%정도로 감소하였지만, 청색과 녹색 LD의 경우 동일한 전류 밀도의 범위 내에서 더욱 낮은 효율저하 현상을 나타내었다. 또한, 접합 온도를 측정한 바 청색소자가 녹색 소자에 비하여 낮은 접합 온도를 나타낼 뿐아니라, 청색 및 녹색 LD의 경우 LED 보다 낮은 접합 온도를 나타내고 있었다. 이는 InGaN 활성층의 In 조성이 증가할수록 비발광 센터에 의한 접합온도 상승 뿐 아니라, LD ridge 구조에서 더 많은 열이 방출되어 접합 온도가 감소될 수 있는 것으로 판단된다. 우리는 동일한 웨이퍼에 LED와 LD를 제작하였고, 동일한 전류 주입밀도를 인가하였기 때문에 LD와 LED의 효율 감소 현상의 차이는 이송자 넘침 현상, 결정 결함, 오제 재결합 등이 원인보다 활성층의 접합 온도 상승이 가장 큰 영향이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국버섯학회지
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• 제13권2호
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• pp.125-128
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• 2015

광조사 유무에 따른 수량성 조사 결과 수량은 점등처리구에서 많았으나 상품수량은 소등처리구에서 많았고, 생육특성은 점등처리구가 소등처리구 보다 갓과 대의 형태 모두 작은 경향이었다. LED광원에 따른 생육특성을 조사한 결과 자실체의 발육기간은 주황색광 및 적색광에서 길었고, 수량은 청색광 및 녹색광에서 많았다. 그리고 유효 경수는 청색광에서 많았으나 상품수량은 주황색광과 적색광에서 많았다. 이와 같은 결과 잣버섯의 경우 파장이 짧을수록 갓의 크기가 커지는 경향이었고, 파장이 길수록 대의 길이는 커지는 경향이었다.