• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 2부
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• pp.425-428
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• 2011

회전식 스마트 조명 시스템은 기존 식물공장에 무수히 많이 설치되는 LED와 형광등을 대신하여 비교적 적은 양으로 설치된 LED와 형광등을 회전시키는 시스템으로써 작물 재식판의 작물들에게 필요한 광을 회전하며 공급하는 방법이다. 이로 인하여 식물공장에 조명 시스템을 설치할 때 방생되는 고가의 초기 설치비용을 해결하고자 하는 시스템이다. 본 논문에서는 식물이 생장하는데 필요한 광량과 광속, 광양자속 밀도를 계산하고 블레이드에 설치되는 LED의 개수를 설정하였으며, 조명 시뮬레이션 프로그램 Relux를 이용하여 조명 장치가 회전함에 따라 조명장치의 중심과 바깥쪽에 생기는 광량의 차이를 확인 하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권4호
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• pp.363-370
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• 2018

다육식물인 에케베리아(Echeveria)는 최근 전세계적으로 수요가 증가하고 있지만, 번식효율이 품종이나 환경요인의 영향을 크게 받으므로 연중 고품질 묘를 공급하는 것이 어렵다. 이 연구는 밀폐형 식물공장 내에서 LED 파장 조합이 에케베리아 엽삽번식 효율에 미치는 영향을 구명하여 주년 생산의 기초자료를 제공하고자 실시되었다. 번식이 어려운 'Afterglow(AG)', 'Berkeley Light(BL)', 'Mason(MS)', 'Subsessilis Light(SL)', 'Cream Tea(CT)', 'Ben Badis(BB)' 등 6품종의 모주로 부터 균일한 잎을 채취하여 실내온도 $24{\pm}2^{\circ}C$, 상대습도 $60{\pm}10%$의 식물공장 내에서 혼합상토에 삽목하였다. 청색(B, 450nm), 녹색(G, 530nm), 적색(R, 660nm), 원적색(FR, 730nm) LED를 이용하여 R10, R8+B2, R5+B5, R7+B2+FR1, R7+B2+G1의 비율로 광질을 달리하여 처리하였고, PPFD는 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 광주기는 16/8(명/암) 시간이었다. 그 결과, 번식 효율은 품종에 따라 차이가 있었는데, 'SL'은 상대적으로 발근과 신초 형성이 쉽게 되었으나, 'AG'는 발근과 뿌리 생장이 잘 되지 않았다. LED 파장 또한 번식효율에 영향을 주었는데, B 비율이 높은 R5+B5, R7+B2+FR1, R7+B2+G1 하에서 신초 형성과 생장이 촉진된 반면, 발근과 뿌리 생장은 억제되었다. 반대로, R 비율이 높은 R10나 R8+B2 하에서는 부정근 형성 및 생장이 촉진된 반면, 신초 형성 및 생장이 억제되었다. 한편, FR은 잎의 크기와 무게를 증가시켰다. 따라서, 번식이 어려운 에케베리아 품종의 엽삽 시 번식효율을 높이기 위해서는 각 파장별 효과를 활용한 적정파장 조성에 대한 연구가 필요하다.

• 생물환경조절학회지
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• 제25권3호
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• pp.139-145
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• 2016

본 연구의 목적은 폐쇄형 식물생산시스템에서 세가지 혼합 LED와 형광등에서 자란 적치마 상추의 생육과 광이용효율을 비교하는 것이다. 18일간 육묘한 적치마상추묘를 적색(R, 655nm), 청색(B, 456nm), 녹색(G, 515nm), 백색(W, 456nm + 558nm)의 혼합 LED(R:B=8:2, R:W:B=8:1:1, R:G:B=8:1:1)와 형광등이 설치된 폐쇄형 식물생산시스템에 정식하였다. 형광등에서 자란 상추는 모든 LED 처리에 비해 유의적으로 높은 엽형지수를 보였다. 지상부와 지하부 생육에서 LED 처리간 유의적 차이를 보이지 않았으나, 모든 LED 처리가 형광등에 비해 약 34% 지상부 생체중의 증가를 유도시켰다. 한편, 정식 후 4주차에 형광등의 총 소비 전력은 145kW인 반면, LED 처리구들에서 형광등의 약 1/3배인 54kW를 나타냈다. LED 처리구들의 건물중에 대비한 광 이용 효율은 약 34mg/W였으며, 이는 형광등 보다 약 3.5배 높은 값이었다. 결론적으로, 본 연구는 식물 생산 시스템에서 적절한 조합의 LED 조사는 형광등에 비해 상추 생장을 증진시킬 수 있으며 추가적으로 에너지 절감을 통해 광이용효율도 극대화 할 수 있음을 보여주었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권2호
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• pp.104-113
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• 2022

바위솔속(Orostachys) 식물들은 예로부터 와송이라는 이름의 약용식물로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 다양한 LED를 활용하여 바위솔(Orostachys japonica)과 자질연화바위솔(O. boehmeri)의 생장 및 엽색에 관한 분석을 수행하였는데 적색 LED(630nm), 녹색 LED(520nm), 청색 LED(450nm), 식물등 LED(보라색)(650, 450nm), 3000K 백색 LED(전구색)(455, 600nm), 4100K 백색 LED(주백색)(455, 590nm), 6500K 백색 LED(주광색)(450, 545nm)를 활용하여 총7가지 처리구로 나누어 실험하였다. 결과적으로 바위솔은 4100K 백색 LED 처리구에서 가장 우수한 생장 수준을 나타내었으며 자질연화바위솔은 3000, 4100, 6500K의 다양한 백색 LED에 적응이 가능할 것으로 생각된다. 엽색에 관한 분석에서는 바위솔과 자질연화바위솔 모두 녹색 LED 처리구에서 가장 많은 변화를 나타내었는데 L^*과 b^* 값이 다른 처리구에 비해 상대적으로 높게 나타나 잎이 황화된 것으로 평가되었다. 추가로 생장과 엽색 간의 상관관계를 분석한 결과 바위솔은 식물의 생장과 엽색 간의 상관관계는 거의 없는 것으로 나타났으며 자질연화바위솔은 식물체의 생장과 L^*, b^* 사이에서 음의 상관관계를 나타내었고 a^*와는 양의 상관관계를 나타내었다. 따라서 바위솔은 4100K 백색 LED 하에서 재배할 것을 권장하며 자질연화바위솔은 3000, 4100, 6500K의 백색 LED 하에서 재배할 것을 권장한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권2호
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• pp.104-110
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• 2015

본 연구는 다양한 LED광 처리가 상추의 생장상, 플라보노이드 생합성 관련 유전자들의 발현양상 및 플라보노이드 함량에 미치는 영향을 분석하였다. 상추의 생장상 분석에서 혼합광 처리가 단일 처리구보다 잎생장이 월등히 우수하였으며, 단일광내에서 청색광이 적색광보다 생체중이 높게 나타났다. LED광질에 따른 플라보노이드 생합성 관련 8개 유전자들의 발현을 분석한 결과 LsF3H와 LsDFR 유전자에서 혼합광 처리한 적상추에서 청상추보다 높게 나타났다. 또한 혼합광 처리가 단일광 처리보다 Gallic acid, Chlorogenic acidn, Quercetin 및 안토시아닌의 함량이 가장 높게 나타났다. 이상의 결과로부터 LED 광질에 따라 상추 생장과 발육차이를 보이며, 유전자의 발현 및 기능성 물질의 축적에 중요한 요인으로 작용하며, 기능성 물질의 축적을 유도하기 위해서는 적색과 청색의 혼합처리가 유용하리라 생각된다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제40권12호
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• pp.1757-1763
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• 2011

LED광원에 따른 건조한 브로콜리 새싹의 일반성분을 분석한 결과 광원에 따라 유의적인 차이를 나타냈으며, 구성당은 glucose가 2.94~3.12%로 가장 많았고, fructose는 1.54~2.04% 검출되어 총 2종이 검출되었다. 클로로필 함량은 WLD(일반광원)을 쬐인 브로콜리 새싹에서 총 클로로필 함량 $1,157{\pm}0.004$ mg%, 클로로필 a $777{\pm}0.01$ mg%로 높게 나타났다. 유기산은 총 2종의 유기산이 검출되었으며, citric acid, malic acid는 모든 시료에서 검출되었고, citric acid 함량은 908~1,136 mg%로 청색광원(BLD)에서 가장 높게 측정되었으며, malic acid는 514~834 mg%로 적색광원(RLD)에서 가장 높은 함량을 보였다. 무기질은 총 7종의 성분이 검출되었고, 이중 K 함량이 518 mg%로 가장 많았으며, 다음으로 Mg, Na 순이었고, Zn, Fe, Cu의 함량은 미량이었다. 비타민 A와 C 및 E 함량은 각각 RLD $860.62{\pm}0.02\;{\mu}gRE$, $134.570{\pm}0.14$ mg%, $1.44{\pm}0.1$ IU, BLD $432.48{\pm}0.05\;{\mu}gRE$, $137.05{\pm}0.1$ mg%, $1.11{\pm}0.12$ IU, RBLD $667.33{\pm}0.11\;{\mu}gRE$, $118.50{\pm}0.09$ mg%, $1.47{\pm}0.1$ IU, WLD $640.25{\pm}0.08\;{\mu}gRE$, $119.87{\pm}0.07$ mg%, $1.31{\pm}0.15$ IU이었다. 이상의 결과 브로콜리 새싹은 LED 광원에 따라 식물체가 발아하여 새싹으로 되면 발아와 함께 식물체 내 영양 화학적 성분에 큰 변화를 일으키는 것으로 나타났다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권1호
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• pp.28-34
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• 2022

본 연구는 새싹 인삼의 수확 전에 UV-A, UV-B LED의 추가 조사에 따른 ginsenoside 함량 변화를 알아보기 위해 수행되었다. 실험 재료는 1년근 묘삼을 사용하였고, 인삼 전용 상토를 채운 삽목상자에 100개체를 정식하였다. 그 후, 묘삼을 온도 20℃, 습도 70%, 평균 광도 80µmol·m^-2·s^-1(광주기; 24h)로 유지되는 컨테이너형 식물 공장에서 37일 동안 재배하였다. 37일 동안 재배한 새싹 인삼을 UV-A(370nm; 12.90W·m^-2) 및 UV-B(300nm; 0.31W·m^-2) LED가 장착된 맞춤형 챔버로 옮겨 3일 동안 처리하였다. 생육조사 및 ginsenoside 함량 분석은 UV 처리 0일(대조구), 1일, 2일 및 3일에 각각 수확하여 수행하였다. 그 결과, 생육은 대조구와 UV 파장 및 일수에 따른 통계적 차이를 보이지 않았다. 반면에 UV-A 처리 3일 만에 지상부의 ginsenoside 함량이 대조구에 비해 186% 향상되었다. 뿌리의 ginsenoside 함량은 UV-A 1일 처리 및 UV-B 3일 처리에서 대조구에 비해 각각 171% 및 160% 더 증가하였다. 본 실험의 결과, 식물공장에서 수확 전 UV LED 조사를 통해 ginsenoside 함량이 높은 새싹 인삼을 생산할 수 있는 것으로 사료된다.

• 디지털융복합연구
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• 제10권7호
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• pp.267-272
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• 2012

열악한 광환경의 극복은 원예작물의 생육증대는 물론 고품질 생산에 있어서도 매우 중요한 역할을 할 수 있는데 이때 LED 광시스템을 이용할 경우 광합성산물의 소모를 효과적으로 줄일 수 있게 된다. 따라서 본 연구에서는 농가 비닐하우스의 저효율, 재배연차별 경영비 상승에 따른 소득감소를 개선하고 적정한 작물생육을 유도함으로써 공장형 식물재배 환경을 마련함과 동시에 농가 소득 증대에 기여할 수 있을 것이며 LED 광처리 장치를 이용한 보광을 통해 광합성 촉진 및 생산물의 품질 향상, 식물 생장 조절이 가능할 것으로 판단되며 이를 위한 효율적 LED 광처리 장치를 개발하고 LED 광처리장치를 이용하여 잎상추를 재배한 결과 일반 형광등이나 백열전구에서 재배한 것 보다 성장 속도가 향상된 것을 알 수 있다. 보통 잎상추는 육묘에서 출하까지 수확까지 25일 ~ 30일 걸린데 반해 광처리장치의 적색광(파장:645nm)을 이용하여 재배한 잎상추는 7일 만에 수확할 수 있을 정도로 성장속도가 증가하였다. 또한 적색광(파장:645nm)과 청색광(파장:470nm)을 동시에 점등하여 재배한 칸에서는 5일만에 수확할 수 있을 정도로 빠른 성장속도를 보였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제45권1호
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• pp.54-61
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• 2021

Background: The sunfleck is an important light environmental factor for plants that live under the shade of trees. Currently, the smartfarm has a system that can artificially create these sunfleks. Therefore, it was intended to find optimal light conditions by measuring and analyzing photosynthetic responses of Eutrema japonica (Miq.) Koidz., a plant living in shade with high economic value under artificial sunflecks. Results: For this purpose, we used LED pulsed light as the simulated sunflecks and set the light frequency levels of six chambers to 20 Hz, 60 Hz, 180 Hz, 540 Hz, 1620 Hz, and 4860 Hz of a pulsed LED grow system in a plant factory and the duty ratio of the all chambers was set to 30%, 50%, and 70% every 2 weeks. We measured the photosynthetic rate, transpiration rate, stomatal conductance, and substomatal CO2 partial pressure of E. japonica under each light condition. We also calculated the results of measurement, A/Ci, and water use efficiency. According to our results, the photosynthetic rate was not different among different duty ratios, the transpiration rate was higher at the duty ratio of 70% than 30% and 50%, and stomatal conductance was higher at 50% and 70% than at 30%. In addition, the substomatal CO2 partial pressure was higher at the duty ratio of 50% than 30% and 70%, and A/Ci was higher at 30% than 50% and 70%. Water use efficiency was higher at 30% and 50% than at 70%. While the transpiration rate and stomatal conductance generally tended to become higher as the frequency level decreased, other physiological items did not change with different frequency levels. Conclusions: Our results showed that 30% and 50% duty ratios could be better in the cultivation of E. japonica due to suffering from water stress as well as light stress in environments with the 70% duty ratio by decreasing water use efficiency. These results suggest that E. japonica is adapted under the light environment with nature sunflecks around 30-50% duty ratio and low light frequency around 20 Hz.

• 원예과학기술지
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• 제30권6호
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• pp.673-679
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• 2012

본 실험은 밀폐형 식물생산시스템에서 인공광원과 광조사 시간에 따른 잎상추 '선홍적축면' 품종의 적정 생육 조건을 구명하고자 수행하였다. 상추 유묘를 3종류의 인공광원인 형광등과 에프씨 포이베(사)와 헤파스(사)의 백색 LED 아래에서 재배하였고, 광조사 시간을 각각 12/12, 18/6, 24/0(명기/암기)으로 처리하였다. 광파장대를 측정한 결과 형광등은 400-700nm 범위에서 다양한 피크를 나타냈지만, 2종류의 백색 LED에서는 450nm와 550nm의 파장대역에서만 피크를 나타냈다. 초장, 생체중 및 건물중은 광조사 시간을 24/0(명기/암기)으로 처리하였을 때 가장 우수했다. 또한 엽면적도 광조사 시간 24/0(명기/암기) 처리구에서 좋았다. 형광등 처리가 2종류의 백색 LED와 비교하여 최대근장, 엽수, 생체중 및 총 안토시아닌 함량이 우수하였다. 엽록소 형광값은 형광등을 사용하여 광조사 시간을 12/12(명기/암기)로 처리하였을 때 가장 높았다. 형광등 광원에서 광 에너지 사용 효율은 LED 등이 형광등과 비교하여 약 35-46% 더 높았다. 본 결과는 식물공장 시스템에서 상추 재배를 위한 형광등의 대체 광원으로써 LED의 이용가능성을 보여 주었다.