• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제13권1호
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• pp.16-18
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• 2012

LED lighting systems that combine lighting capability, emotional and physiological characteristics are required for lighting source and multifunctional applications. In this work, Simulation studies using optical analysis software packages, Light Tools, are presented. This is done to estimate the uniformity ratio of illuminance and photosynthetic photon flux density (PPFD) of the periodic 2D lattice arrangements, such as square, diamond, two-way bias quadrangular, hexagonal, and Kagome lattices, under the same transmissivity, absorptance and reflectivity. It has been found out that the two-dimensional Kagome lattice arrangement exhibited high uniformity ratio of illuminance and PPFD compared to other lattices. Accordingly, these results can be used to guide a design and improve the lighting environment which in turn would maximize the uniform distributions of illuminance.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.142-147
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• 2015

The artificial light sources for growth of plant are usually high-pressure sodium lamp, metal haloids lamp, and fluorescent light; however, these light sources have relatively weaker Red and Blue lights that are necessary for growth of plants. Especially the effect of Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD) is pointed out as the weakness. Meanwhile, LED light source can be selected by specific wavelength to greatly improve the effect of PPFD. In this regard, this paper aims to investigate the promotion of plant growth by measuring photosynthetic photon flux density (hereafter referred to as PPFD) according to changes in light quality of the LED light sources. Towards this end, LED light sources for plant growth were produced with 4 kinds of mono-chromatic lights and 6 kinds of combined lights by mixing red, blue, green and white lights. A comparative analysis was conducted to investigate the effects of optical properties and PPFD on plants (green leaf lettuce) using the produced light sources. The results monochromatic light has fastest growth rate, but plant growth conditions have poor. This being so, mixed light is suitable for the green leaf lettuce.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제64권4호
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• pp.351-356
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• 2021

환경 조건의 변화는 식물의 물과 양분 흡수 및 광합성 정도를 변화시켜 결과적으로 식물 생육에 영향을 미친다. 변화하는 환경 조건에서 식물의 생리적 반응은 식물 줄기에 전극을 삽입해 식물유도 전기신호(PIES)로 비파괴적으로 모니터링할 수 있다. 본 연구의 목적은 CO₂ 증가와 광합성 광량자속밀도 PPFD 감소에 따른 식물의 반응으로 PIES를 모니터링하는 것이다. PIES는 증산과 광합성이 일어나는 낮에 증가하였고 식물 생육 기간 동안 모니터링한 CO₂ 농도는 PIES와 음의 상관관계를 보였다. CO₂ 농도 증가는 PIES를 약간 감소시켰으나 PIES에 큰 영향을 미치지 않았으며 이는 CO₂ 증가의 효과가 낮은 PPFD에 의해 제한되었기 때문으로 판단된다. PPFD 감소의 효과는 물과 양분 흡수가 광에 의해 즉각적으로 영향을 받지 않았기 때문에 즉시 나타나지는 않았다. 본 연구는 CO₂ 증가와 PPFD 감소에 의한 식물의 단기적 반응을 평가하고자 한 것이며 프롤린 함량 및 엽록소 형광은 환경 변화에 따라 유의하게 변화하지는 않았다.

• 한국환경과학회지
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• 제27권10호
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• pp.821-829
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• 2018

This study was conducted to examine the influence of Light-Emitting Diode (LED) light quality in urban agricultural plant factories on the growth and development of Seolhyang strawberry daughter plants in order to improve the efficiency of daughter plant growth and urban agriculture. LED light quality by demonstrated that above-ground growth and development were greatest for daughter plant 2. Daughter plant 1 showed the next highest growth and development, followed by daughter plant 3. Among the different qualities of LED light, the stem was thickest and growth rate of leaves was highest for R + B III (LED quality: red 660 nm + blue 450 nm/photosynthetic photon flux density (PPFD): $241-243{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$) and lowest for R (red $660nm/115-117{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$). Plant height, leaf width, petiole length, and the leaf growth rate were highest for W (white fluorescent lamp/$241-243{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$) and lowest for R + B I (red 660nm+blue 450nm/$80-82{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$). For above-ground growth and development, as the plants surpassed the seedling age, mixed light (red + blue), rather than monochromatic light (red or blue), and higher PPFD values tended to increase development. Regarding the quality of the LED light, daughter plant 2 showed the highest chlorophyll content, followed by daughter plant 1, and daughter plant 3 showed the least chlorophyll content. When the wavelength was monochromatic, chlorophyll content increased, compared to that when PPFD values were increased. Mixed light vitality was highest in daughter plant 2, followed by 1, and 3, showed increased photosynthesis when PPFD values were high with mixed light, in contrast to the results observed for chlorophyll content.

• 한국농림기상학회지
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• 제22권3호
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• pp.144-151
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• 2020

작물을 재배하는 동시에 전력 생산도 가능한 영농형 태양광 발전은 농업·농촌 분야와 재생에너지 산업 모두로부터 주목 받고 있다. 하지만, 그 역사가 짧은 만큼 영농형 태양광 하부에서의 미기상 환경 변화에 대한 이해와 관측 방법론이 정립되지 않은 실정이다. 따라서 본고에서는 보성군에 설치된 영농형 태양광에서 2019년 11월 부터 2020년 5월까지의 보리 생육기간 동안 일사광, 광합성유효복사광, 기온, 습도, 토양습도·온도, 풍향·풍속을 5분 간격으로 측정하여 공개했다. 또한, 노지의 일사량 및 광합성유효복사량에 대한 약 13일 간의 자료 결손에 대해서는 가까운 기상청 관측 자료를 활용하거나 영농형 태양광 하부의 자료를 이용한 두 가지 경험적 메우기 방법을 제안하였다. 본고 자료가 영농형 태양광에 대한 농업적 평가에 다양하게 활용되기를 기대한다.

• 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.

• 생물환경조절학회지
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• 제26권4호
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• pp.249-257
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• 2017

배초향은 항동맥경화나 항박테리아의 특성을 가지는 한약재에 널리 사용되는 영년생 약용식물이다. 연구의 목적은 수경재배에서 배양액의 종류와 PPFD값에 따른 배초향의 생장 및 항산화 물질의 변화를 조사하는 것이다. 배초향은 주야간 16:8 시간의 일장조건에서 150과 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD 조건과 일본원시(HES), 서울시립대(UOS), 유럽채소연구소(EVR), 오오츠카 배양액(OTS)을 이용하여 6주간 재배하였다. OTS 배양액조건에서 자란 배초향의 지상부 및 지하부 건물중은 다른 배양액 처리구와 비교하여 유의적으로 높았다. 배초향의 틸리아닌 함량은 OTS 처리에서 가장 높았으며 다음으로 EVR, HES, UOS 순서로 낮아졌다. 총 아카세틴의 함량은 EVR처리에서 가장 높았으나 OTS처리와는 유의적 차이를 보이지 않았다. 또한 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD 조건에서 자란 배초향은 PPFD 150처리구와 비교하여 유의적으로 생체중과 건물중이 증가하였으며 기능성 물질은 틸리아닌과 아카세틴의 함량도 높았다. 본 연구는 수경재배 방식을 이용하여 식물공장에서 배초향을 재배할 경우 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD 조건과 OTS 배양액 조건에서 경제적인 광원조건으로 최적 바이오매스 생산량과 틸라아닌과 아카세틴의 함량을 증가시킬 수 있을 것으로 제안한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권1호
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• pp.23-28
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• 2009

이전 실험에서 결정된 생육 단계별 최적 환경조건을 평가하기 위한 4가지 처리는 다음과 같았다: 생육 단계별 최적 환경 조건을 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic optimum condition with growth stage (POG)), 생육 단계별 평균 광합성 광량자속 밀도(photosynthetic photon flux density(PPFD))와 $CO_2$ 농도를 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic constant condition with average PPFD and $CO_2$ of POG(PCA)), 생육 단계별 최대 PPFD와 $CO_2$농도를 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic constant condition with maximum PPFD and $CO_2$ of POG(PCM)) 그리고 대조군으로 3%의 당을 포함한 광혼합 영양배양(photomixotrophic conventional condition with 3% sucrose(PMC)). 실험 결과 각 생육 단계별 환경제어(POG)는 기내에서 배양된 감자 소식물체의 모든 생육 관련 항목에서 유의적 증진을 유도하였다. 또한 단위 건물중 당 소비된 전력과 $CO_2$는 모든 처리 중 POG에서 가장 낮았다. 기외 이식 이후에도 POG에서 생산된 감자 묘는 PMC에서 자란 감자 묘와 전체적으로 큰 차이 없이 왕성한 생육을 유지하였다. 특히 POC는 기존 광혼합 영양방식(PCM)과 비교했을 때 기외 이식전과 이식 후 20일째 각각 4.7배와 3.8배 높은 건물중을 기록하였다. 따라서 POG와 같은 생육 단계별 환경 조절을 통한 광독립 영양 미세 증식 방법은 에너지 절감 효과와 함께 무균의 건강한 감자 묘의 생산에 효과적이었다.

• 한국산림과학회지
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• 제84권3호
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• pp.306-318
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• 1995

광결핍(光缺乏)과 Frankia 질소고정균(窒素固定菌), 그리고 Alpova diplophloeus 외생균근균(外生菌根菌)이 루브라 오리나무(Alnus rubra Bong.) 묘목의 생장, 공중질소고정(空中窒素固定), 균근발달(菌根發達)에 미치는 영향을 구명(究明)하기 위하여, 파종묘(播種苗)에 Frankia 질소고정균(窒素固定菌)을 접종하거나 질소(窒素)를 시비(施肥)하고, 또는 A. diplophloeus 외생균근균(外生菌根菌) 포자(胞子)를 접종하여 여과된 공기로 순환시키는 인공생장실에서 길렀다. 20주가 지난 묘목을 3 수준의 광도(光度) 680, 320, $220{\mu}mol/m^2/s$ PPFD(photosynthetic photon flux density)에서 3주일 동안 기른 결과, 광도(光度) 220 PPFD에서는 균근(菌根)과 뿌리흑의 발달, 광합성(光合成) 및 질소고정(窒素固定)속도 그리고 식물생장량이 감소하였고, 320 PPFD에서는 광합성(光合成) 속도만이 감소하였다. Frankia로 접종된 묘목은 질소(窒素)가 시비(施肥)된 묘목보다 균근형성율(菌根形成率)과 묘목생장율이 높았다. A. diplophloeus 포자(胞子)를 접종된 묘목은 비접종보다 생장율은 높았으나 뿌리혹은 발달과 질소고정량(窒素固定量)에서는 차이가 없었다. 두 공생균(共生菌)이 묘목의 광합성(光合成)속도에는 영향을 미치지 않았다. A. diplophloeus 균근균(菌根菌)이 묘목의 생장과 뿌리혹 발달에 기여하는 것 보다는 Frankia 질소고정균(窒素固定菌)이 묘목의 생장과 균근(菌根)발달에 더 크게 기여하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제8권2호
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• pp.108-114
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• 1999

식물공장에 있어서 생산성 극대화를 위한 최적환경을 구명하기 위하여, 식물공장 시스템 하에서 광도와 배양액 농도가 잎상추의 생육과 품질에 미치는 영향을 조사하였다. 실험결과 광이 높아짐에 따라 증산량과 광합성량이 높았으며, 광도 200$\mu$mol $m^{-2}$ $s^{-1}$과 300$\mu$mol $m^{-2}$ $s^{-1}$ 에서 생체중과 건물중이 가장 높게 나타났다. 따라서 식물공장내 잎상추의 최적 광도는 200 $\mu$mol $m^{-2}$ $s^{-1}$ 이상으로 나타났다. 지상부 환경요인들과의 지하부 환경 요인과의 관계를 밝히기 위해서 광도와 배양액 농도간의 관계가 잎상추 생육과 품질에 미치는 영향을 조사한 결과 통계적 유의성은 없었으나 저광도에서는 배양액농도가 높은 편인 2.4 mS cm-1에서 고광도에서는 1.8 mS cm-1 수준에서 생육량이 많게 나타났다.