• 한국자원식물학회지
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• 제32권3호
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• pp.228-236
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• 2019

This study is conducted to investigate the effects of growth characteristics (GC) and DPPH radical scavenging activity (DRSA) of the heading lettuce 'Fidel' depending on four concentrations of activated mineral groups (AMG: 1.6% active minerals and 0.03% CaO) added to basic nutrient solutions (diluted by 0, 0.05, 0.1, and 0.2%) and on four different light-emitting diodes (LED; B:R:W ratio = 0:1:12, 0:1:9, 0:5:5, and 2:3:5). Both 0.1 and 0.2% AMG showed better GC of lettuce in plant width, plant length, leaf width, leaf length, and the number of leaves than those of other AMG, while leaf thickness and chlorophyll value did not show significant difference among all AMG. Moreover, 0.1 and 0.2% AMG showed heavier shoot fresh weights than those of other AMG. As for the combinations of AMG and LED, B0:R5:W5 showed the best lettuce GC regardless of AMG compared to other AMG and LED combinations. As shown in the above results of LED, although there was a difference in lettuce growth by LED, the differences of lettuce growth by AMG were statistically significant. The DRSA was the highest at 82.8% in B2:R3:W5, followed by B0:R5:W5 at 77.8%. LED showed differences but AMG did not affect DRSA. Therefore, the optimal conditions in plant factory for GC and DRSA of the lettuce were 0.1% AMG and B0:R5:W5.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.487-494
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• 2019

본 논문에서는 토양에 침투하는 미세먼지의 영향을 피하여 폐쇄된 공간에서 물과 배양액을 이용하는 IOT(Internet of Things) 기반의 수경재배 식물공장을 제작하고, PLC(Programmable Logic Controller) 제어 방법을 제안한다. 제작된 수경재배 식물공장은 터치스크린과 스마트폰을 통하여 산소의 농도, 양액의 농도, 온도, 습도의 정도를 모니터링 하고, 히터 및 쿨러제어, 환풍기 및 제습장치 제어, LED의 파장 등을 사용하여 식물이 적정한 환경에서 성장할 수 있도록 제어한다.

• 한국환경농학회지
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• 제32권3호
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• pp.193-200
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• 2013

형광등이나 LED와 같은 인공광을 사용하는 식물공장(인공광 식물공장)은 계절에 상관없이 광, 온도 및 습도 등을 인위적으로 제어하면서 작물을 안정적으로 연중 생산할 수 있는 시스템이다. 본 연구에서는 수경재배 방식을 채택하고 있는 인공광 식물공장 시스템 내에서 엽채재배용 배양액을 이용한 방풍나물의 수경재배 가능성과 혼합광질이 생장에 미치는 영향을 검토하였다. 방풍나물은 청색과 적색 LED를 1:1 및 1:3의 비율로 혼합한 혼합광 조건에서 90일간 수행하였다. 광원의 광강도는 $100{\mu}mol/m^2/s$로 설정한 후 30일 간격으로 지상부 잎을 3회 수확하여 생장량을 조사하였다. 재배기간 동안 형광등과 LED의 혼합광 조사는 방풍나물 지상부 생장에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 재배개시 30일째 방풍나물 지상부 생체중 및 건물중은 형광등+청색+적색의 혼합광(청, 적색 혼합비율 1:3, FLBR13구)에 의한 영향을 받아, 대조구인 형광등 조사구(FL구)에 비해 각각 3.7배 및 2배 증가하였다. 또한 식물체당 전개엽수는 FLBR13구에서 형광등+청색+적색 혼합광(청, 적색 혼합비율 1:1) 조사구인 FLBR11구에 비해 유의하게 증가하였다. LED와 형광등을 혼합 조사한 처리구에서와 같이, 형광등을 혼합하지 않고 청색과 적색의 LED만을 혼합하여 조사한 처리구에서도 청색과 적색의 혼합비율이 1:1인 BR11구에 비해 적색광의 혼합비율을 3배 증가시킨 BR13구에서 방풍나물의 지상부 생장이 촉진되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7990-8000
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• 2015

식물공장은 환경적 조건을 조절하여 계절이나 장소에 관계없이 농산물을 일정하게 생산하는 식물재배 시스템이다. 식물공장에 있어서 내부의 열 유동은 식물공장의 중요한 변수이다. 본 논문에서는 다층 재배선반을 갖는 하이브리드 식물공장 내의 열유동 특성을 수치 시뮬레이션을 통해 연구하였다. 열 유동 특성의 수치해를 얻기 위해 유한체적법(Finite Volume Method)을 이용하였다. 수치해석 모델에 있어서는 저 레이놀드수(low Reynolds number) ${\kappa}-{\epsilon}$ 난류모델을 이용하였으며, 해석방법으로는 비압축성 점성유동 영역과 압력경계 조건을 사용하였다. 수치해석에 있어, 3종류의 유입 공기속도와 재배선반의 위치변화에 따른 식물공장 내의 열유동 특성을 상용 프로그램인 Solid Works Flow simulation을 사용하였다. 수치해석을 통한 결론은 다음과 같다. 첫째, 송풍기를 통한 식물공장 내의 유입 공기속도를 1.6 m/s로 하였을 때, Case 3의 재배선반 배치가 비교적 균일한 온도 분포를 나타내었고, LED광만을 사용한 Case 1의 배치는 시험베드(test bed) TB2와 TB3 영역의 낮은 온도분포로 인하여 서큘레이터 등을 통한 추가적인 온도 제어가 필요할 것으로 판단되었다. 둘째, 식물재배 LED 인공광(DYLED47)의 청색광과 적색광의 비율을 1:1로 100% 구동 시, 재배선반의 평균 온도가 약 $3^{\circ}C$ 증가하였다. 본 논문은 한국산학기술학회 논문지 심사용 투고요령입니다.

• 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.

• 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.

• 한국감성과학회:학술대회논문집
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• 한국감성과학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.54-55
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• 2011

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권2호
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• pp.126-131
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• 2014

In this paper, plant crops used in the region to grow crops for the LED lighting area of a rectangle to fit the light distribution to maximize the efficiency of a rectangular distribution was made of LED lights. After the fabrication of LED lamps, light distribution, and in the area of $1.2m{\times}3m$ was the analysis of Illuminance chart. As a result of examining the performance light distribution for total Emin/Eav is 56%, and the target area of the light distribution compared to normal lamps Emin/Eav is improved by about 17%. In addition, plants grown in the area to minimize the outgoing light distribution can be focused on the cultivation area, according to the distance of the plants and be able to have the best luminous efficacy is judged.

• 원예과학기술지
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• 제31권4호
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• pp.415-422
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• 2013

본 연구는 식물공장용 LED 챔버 시스템에서 고추냉이의 생육반응에 미치는 LED 광원 및 광질의 영향을 알아보기 위해 적색, 청색, 백색 그리고 원적색광의 단일 및 혼합처리, 적색광과 청색광의 비율 그리고 duty비 등을 다양하게 처리하여 수행하였다. 고추냉이의 생육반응은 적색 + 청색 혼합광에서 가장 높았고, 단일광 조건에서는 청색광보다 적색광 하에서 식물체 생물량이 높았다. 고추냉이의 식물체 생물량과 분얼수는 적색과 청색광의 비율이 1:1인 조건에서 가장 높았다. 적색과 청색광을 혼합하여 처리 시 고추냉이의 생육반응은 duty비가 100%일 때 높은 반면, 적색과 청색광에 백색광을 첨가하여 처리 하였을 때는 duty비가 가장 낮은 97%에서 높았다. 엽면적과 잎건중량은 적색광에서 가장 높은 반면, 비엽면적은 청색광에서 가장 높았다. 적색과 청색 혼합광에서 엽면적과 잎건중량은 적색광의 비율이 높거나, duty비가 낮을수록 증가하였고, 백색광을 첨가한 조건에서는 duty비가 높을수록 증가했다. 이상의 결과를 종합해보면, 고추냉이는 단일광을 처리하는 것보다 적색과 청색광을 혼합하여 처리해 주거나, 청색광보다 적색광의 비율을 더 높여주는 것이 고추냉이의 생육 및 품질을 향상시켜 줄것으로 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제46권4호
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• pp.526-529
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• 2014

최근 육종되어 시장에 소개된 신홍쌈 배추를 다양한 광 조건의 식물공장에서 재배하여 그 영양적 특성, 특히 기능성 물질인 phenolic compounds류의 함량을 중심으로 비교분석을 수행하였다. LED 광원을 이용하였으며 LED는 적+청, 적+백, 적+청+백 세가지 조합으로 신홍쌈 재배에 사용하였고 형광등을 광원으로 이용하여 재배한 경우와 비교하였다. LED 적+청 조건에서는 배추가 정상적으로 성장하지 못하여 성분 분석연구에 사용하지 않았으며 형광등을 포함한 다른 광 조건에서는 서로 유사한 성장속도를 보였으며 정상적인 형태 및 크기로 성장하였다. Anthocyanidin 중에서는 cyanidin만이 배추 내에 축적되었으며 그 함량은 LED 조건이 형광등에 비하여 2배 이상 높은 것으로 나타났다. Phenolic acid와 flavonol의 총 함량은 광 조건에 따른 차이가 크게 나타나지 않았다. 특이하게도 caffeic acid는 형광등 조건에서는 거의 축적되지 않았으나 LED 광에서는 형광등 재배 배추에 비하여 70-160배 이상의 높은 함량을 나타내었다. 유리 아미노산과 유리당의 전체 함량은 대체로 LED 광 조건에서 높게 측정되었으나 그 차이는 크지 않았다. 결론적으로, LED 광 중 R+W 조합이 신홍쌈의 기능성 성분 축적 및 식품적 가치상승에 가장 유리한 것으로 나타났다.