• 생물환경조절학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.134-142
• /
• 2019

본 연구는 밀폐형 식물생산시스템에서 인공광원과 배지종류에 따른 상추의 생육 특성을 조사하기 위해 수행되었다. 상추 종자는 5종류의 배지인 urethane sponge(US), rockwool(RW), Q plug(QP), TP-S2(TP)와 PU-7B(PU)가 충진된 128구 플러그 트레이에 파종하였다. 상추 종자의 발아율은 파종 후 12일까지 조사하였다. 상추 묘는 파종 후 13일째에 재순환 담액식 수경재배 시스템을 이용하여 EC $2.0dS{\cdot}m^{-1}$, pH 6.5와 온도 $25{\pm}1^{\circ}C$인 밀폐형 식물생산시스템에 정식하였다. 광원은 형광등과 RB LEDs(red:blue=7:3)를 이용하여 광주기 14/10(명기/암기), 광도 $150{\pm}10{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD로 설정했다. 상추의 초기 발아율은 TP에서 가장 높았다. 최종 발아율과 평균 발아수는 RW, QP 및 TP 배지에서 유의적으로 높았다. 초장, 엽장, 엽폭, 엽면적, 지상부의 생체중, 건물중 모두 RB LED의 QP에서 유의성 있게 높은 값을 나타냈다. 엽수, 지하부의 생체중과 건물과 SPAD는 RB LED의 QP와 TP에서 가장 좋았고, 근장은 RB LED의 TP에서 가장 길었다. 따라서 밀폐형 식물생산시스템에서 RB LED가 상추의 생육이 우수하였으며, QP와 TP가 상추의 발아율과 생육에 효과적인 것으로 나타났다. 뿐만 아니라, 밀폐형 식물생산시스템에서 상추 생산 시 신개발 배지인 TP 배지의 적용가능성을 확인하였다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제33권3호
• /
• pp.163-171
• /
• 2024

본 연구는 로즈마리 다단재배 시 층별 환경조건 및 하위선반 보조 광원이 어린순 품질과 생산성에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다. 정아를 제거한 커먼 로즈마리의 중간부 삽수 10cm를 128공 트레이에 삽목하여 발근시킨 뒤 750, 1,300, 2,000mL의 화분에 이식하였다. 이후 2연동 온실 내 다단선반(3단)에 배치하여 저면관수 방식으로 재배하였다. 다단선반 층별 어린순 생산성은 3층(최상층)에서 가장 우수하였으나, 여름철 광 과다에 의한 줄기 목질화로 9월 이후 생산성이 급감하였다. 반면 하위 2개 층은 재배 후기까지 어린순의 생장속도가 빨랐으나, 줄기 연화 및 엽 상편생장으로 품질이 감소하였다. 다단선반 3층 여름철 광 과다 문제 해결을 위해 7, 8월 30% 차광 재배시 무차광 대비 단위 면적당 어린순 수확 줄기수 210%, 생체중 162% 증수하였다. 하위층 광 부족 문제를 개선하고자 보조 광원 설치 재배 시 LED 30W에서 6-9월 어린순 수확량이 보조광원 미설치 대비 168% 증가하였으나, 9월 이후 오히려 생산성을 감소시켰다. 따라서 로즈마리 다단재배 시 3층(최상층)은 7-8월 30% 차광으로 줄기 목질화를 막고, 하위층은 6-9월 LED 30W로 일시적 보광을 통해 어린순 생육을 증대시킨다면 어린순 집약생산이 가능할 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.16-23
• /
• 2016

본 연구는 식물공장 인공광원이 방풍나물의 생육 및 수량에 미치는 영향을 구명코자 수행하였다. 식물공장의 인공광원으로 형광등(FL), LED R:B(2:1, RB), R:B:W(2:1:3, RBW), R:B:G:W(2:1:0.5:3, RBGW) 등 4처리를 사용하였다. 엽중은 RBW와 RB가 FL과 RBGW 보다 우수하였다. 엽장과 엽후는 처리간에 유의성을 나타내지 않았다. 잎의 명도는 초장과 같은 경향을 나타냈다. 총 페놀함량은 RB가 $105.77mg{\cdot}100g^{-1}$ GE로 가장 높았고, RBW $92.52mg{\cdot}100g^{-1}$ GE, FL $89.08mg{\cdot}100g^{-1}$ GE, RBGW $82.00mg{\cdot}100g^{-1}$ GE 순으로 높았다. 총 플라보노이드 함량은 모든 처리에서 검출되지 않았다. 비타민 C 함량은 RB에서 가장 높았고, FL에서 가장 낮았다. 총 식이섬유소 함량은 FL에서 가장 높았고, RBGW에서 낮았다. Cystein과 methionine의 함량은 처리간에 통계적인 유의성을 나타내지 않았다. 결론적으로 수량, 총 페놀함량, 비타민 C 함량은 RBW와 RB에서 높았다. 수량, 총 페놀 함량, 비타민 C 함량 및 작업자의 눈 피로도 등을 고려 할 때 인공광원으로써 RBW가 가장 적합한 것으로 판단된다. 향후 기능성 성분 증진을 위해 듀티비 등 후속 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.231-242
• /
• 2014

지구 온난화로 인한 급격한 기후 변화로 인해 단위 면적당 작물의 생산성 향상 및 고품질 작물 재배에 관심이 고조되고 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 담액 수경방식이나 인공광원을 이용한 수경재배 방식이 아닌 광원 트래킹 기법을 적용한 양액 순환 방식의 수경재배기 제어 관리 시스템을 제안한다. 제안하는 수경재배기는 일정한 양의 양액과 물을 수로로 흘려보내 순환시키는 형태인 양액 순환 방식과 수경재배기 하단 부분의 작물도 지속적인 광합성 작용이 가능 하도록 피라미드 형태의 다단구조식으로 설계한다. 아울러 광원 트래킹 기법은 기존 2축, 4축 센서 방식이 아닌 태양광의 그림자를 추적하기 위한 중심축 센서 방식의 5축 센서 방식으로 설계한다. 본 논문에서 제안한 수경재배기를 통해 기존 연구에서 소개되지 않은 광원 트래킹 기법은 작물에 지속적인 광합성 작용으로 작물의 생장 속도를 단축시킬 수 있었으며, 피라미드형태의 다단식구조로 상, 하단 구분 없이 모든 작물이 동일한 형태의 생육환경을 제공받을 수 있어 단위 면적당 높은 작물 생산량이 예상된다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.297-300
• /
• 2017

식물공장에서는 작물에 필요한 재배환경을 인위적을 조절하여 고품질 농산물에 대한 연중 계획생산이 가능하다. 본 연구는 완전제어형 식물공장 재배에 적합한 콜라비 품종을 선발하고자 실시하였다. 실험은 완전제어형 식물공장에서 수행하였고, 식물재료는 적색의 콜라비 품종인 '아삭콜', '콜리브리'와 '퍼플킹' 품종을 사용하였다. 인공광원은 LED광이었으며, 광도와 일장은 각각 $249{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 12/12시간(밤/낮)이었다. 순환식 담액수경방식으로, 정식 후 57일까지 재배하였다. 정식 후 43일째에 전체 생체중과 괴경의 생체중 및 엽면적은 품종 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 건물중과 괴경은 '아삭콜' 품종이 가장 높게 나타났으며, 엽수는 '퍼플킹' 품종이 가장 많았다. 당도와 수량는 '아삭콜' 품종이 가장 높았다. 생육과 상품수량을 고려해 볼때, 완전제어형 식물공장에 적합한 콜라비 품종은 '아삭콜' 이었다.

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

• 생물환경조절학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.400-407
• /
• 2013

본 연구는 식물공장용으로 방전램프로서 메탈할라이드램프(MH), 고압나트륨램프(HPS), 제논램프(XE)를 사용하고, 냉백색형광등(FL)을 대조구로 사용한 가운데 상추(Lactuca sativa L. cv. Jeokchima)의 생육 및 파이토케미컬의 특성을 분석하고자 수행되었다. 식물공장 내부의 환경조건은 광주기 16/8h, 광합성유효광양자속(photosynthetic photon flux, PPF) $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 기온 $22/18^{\circ}C$, 습도 70%, $CO_2$ 농도 $400{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$로 조절하였다. 각 램프의 분광 특성을 이용하여 PPF에 대한 청색광 영역(400~500nm), 녹색광 영역(500~600nm), 적색광 영역(600~700nm)의 비율을 계산하였다. MH램프의 청색광 영역은 23.0%로서 다른 처리구에 비해서 가장 높게 나타났다. 한편 HPS램프의 청색광 영역은 4.7%로서 가장 낮게 나타났으나, 적색광 영역은 38.0%로서 다른 처리구에 비해서 높게 나타났다. 정식 후 11일째와 21일째에 측정된 상추의 엽장, 엽폭, 엽면적, 지상부 생체중 및 건물중은 방전램프의 광질에 따른 유의차가 나타날 정도로 다르게 나타났다. HPS 처리구의 엽면적은 $143,486mm^2$로서 대조구의 $98,474mm^2$에 비해서 45.7% 크게 나타났으며, MH와 XE 처리구는 대조구에 비해서 각각 16.3%, 9.5%로 크게 나타났다. 이러한 결과는 지상부 생체중에서도 유사하게 나타났다. 적색광 영역의 비율이 높은 HPS 처리구에서는 상추의 잎 관련 생장 특성에서 최대치가 나타났으나, 청색광 영역의 비율이 높은 MH와 XE 처리구에서는 낮게 나타났다. 방전등 처리구에 따라 상추 잎에 축적된 아스코르빈산 함량은 대조구에 비해서 작게 나타났으며, 처리구 사이에 유의차가 인정되지 않았다. 상추 잎의 안토시아닌 함량은 MH 처리구에서 0.70mg/100g으로 최대치가 나타났으며, XE와 HPS 처리구는 대조구의 0.58mg/100g에 비해서 각각 79.3%, 8.6%수준이었다. 결과적으로 방전램프의 종류에 따라 상추의 생장 특성, 아스코르빈산 및 안토시아닌 함량이 다르게 나타났다. 따라서 식물공장용 인공광원으로서 방전램프를 효율적으로 활용하면서, 상추의 생장 및 파이토케미컬 함량을 증진시키기 위해서는 분광 특성이 상이한 방전램프의 병용 또는 단색광 LED의 추가 설치 등과 같은 방전램프의 광질 개선이 요구된다.

• 원예과학기술지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.664-672
• /
• 2012

인공광원으로써, 단색 파장을 갖고 있는 발광다이오드(light-emitting diode; LED)는 밀폐형 식물생산시스템에서 사용될 수 있다. 가시광선의 다양한 파장범위 사이에서, 각각의 스펙트럼들은 식물의 생육과 발달에 특징적인 영향을 유도한다. 이번 연구는 단색 발광다이오드에 따른 적축면 상추('선망')와 청축면 상추('그랜드래피드 TBR')의 엽형, 생장 및 기능성 물질의 영향을 구명하고자 실시하였다. 정상적인 환경 조건($20^{\circ}C$, 형광등 + 고압나트륨등, $130{\pm}5{\mu}mmol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 광주기 12시간)에서 18일간 자란 상추 묘를 다양한 LED 광원(청색 LED, 456nm; 녹색 LED, 518nm; 적색 LED, 654nm; 백색 LED, 456nm + 558nm)이 설치된 같은 환경 조건($20^{\circ}C$, $130{\pm}7{\mu}mmol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 광주기 12시간)의 인큐베이터에 정식하였다. 엽장, 엽폭, 엽면적, 지상부 지하부의 생체중 및 건물중, 지상부/지하부 비율, 엽록소 함량, 총 페놀 농도, 항산화도, phenylalanine ammonia-lyase(PAL) 유전자의 발현 정도를 정식 후 9일과 23일째에 측정하였다. 두 상추 품종의 엽형지수는 청색 LED와 백색 LED 처리에서 모든 기간 동안 대조구와 비슷한 결과를 보였다. 그러나 적색 LED와 녹색 LED 처리는 다른 처리보다 엽형을 길게 유도하였다. 녹색 LED 처리는 상추 생육에 부정적인 영향을 보였다. 지상부 지하부의 생체중 및 건물중, 엽면적과 같은 생육 특성의 대부분은 두 축면 상추 모두 적색 LED 처리에서 가장 높았다. 적축면의 경우 정식 후 23일째에 적색 LED 처리의 지상부 생체중은 녹색 LED 처리보다 3.8배 높았다. 반면, 상추의 엽록소, 총 페놀 농도, 항산화도는 생육과 반대의 경향을 보였다. 청색 LED 처리에서 자란 상추의 엽록소 함량, 총 페놀 농도, 항산화도는 다른 LED 처리에 비해 유의적으로 높은 값을 보였으며, PAL 유전자 또한 정식 후 9일째 청색 LED에서 가장 높은 발현 정도를 나타냈다. 따라서 이 실험을 통해서 광질은 상추의 생육, 형태 및 기능성물질의 축적에 중요한 요소로 작용한다는 것을 확인할 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제32권4호
• /
• pp.319-327
• /
• 2023

상품성 있는 오이를 수확하기 위해서는 고품질의 묘를 사용해야 한다. 약광기 온실에서 묘를 생산하는 것은 묘의 생육에 필요한 광이 불충분하여 상품성이 저하될 수 있다. 이는 광질이 다른 인공광을 사용한 보광을 통해 약광 조건을 해결하여 고품질의 묘를 생산할 수 있다. 본 연구는 약광기에 오이 접목묘의 생육과 묘소질에 적절한 보광 광원을 구명하고자 진행되었다. 오이는 '낙원성청장', '신세대', '굿모닝백다다기' 3가지 품종을 접수로 사용하였다. '흑종' 호박을 대목으로 사용하였다. 종자는 2023년 1월 26일 파종하였고, 2023년 2월 9일에 접목하였다. 접목 활착 후 오이묘를 RB LED(red and blue LED, red:blue = 8:2), W LED(white LED, R:G:B = 5:3:2), 그리고 HPS를 광원으로 이용하여 처리하였다. 무처리구를 대조구로 사용하였다. 보광은 일출 전 2시간, 일몰 후 2시간 동안 19일간 처리하였다. 경경과 지하부의 생체중과 지하부는 보광 광원 처리별 유의적인 차이가 없었다. W LED에서 초장과 하배축장이 짧아졌다. 하지만, 엽장, 엽폭, 엽면적 그리고 지상부의 생체중과 건물중은 RB LED에서 가장 높은 값을 나타냈다. 충실도, 순동화율, 그리고 작물생장률과같은 묘소질은 RB LED와 W LED에서 증가하는 경향을 보였다. 정식 후, 대부분의 생장은 유의적인 차이가 없었지만, 초기 과실 수량은 전체적으로 대조구보다 실험구에서 많았고, RB LED와 W LED에서 과실 수량이 가장 많았다. 결론적으로 약광기 오이 접목묘에 RB LED와 W LED를 보광 광원으로 사용하는 것은 묘의 생육, 묘소질, 그리고 초기 과실 수량을 증가시킬 수 있다.

• Journal of Animal Science and Technology
• /
• 제53권3호
• /
• pp.261-268
• /
• 2011

The increasing demand of the crops (soybean and corn) for biofuel production has increased the focus of the animal nutritionists to look for alternative feeds, which are economic and environmental friendly. To identify microalgae as suitable candidate as an alternative feed, growth response of Chlorella vulgaris was studied under varying concentrations of carbon dioxide (0.07, 1.4, 3.0 and 5.0%) and photon densities (39.19, 72.97, 105.41, 116.22, 135.14, $175.68\;{\mu}mol/m^2/s$) by employing a photo-bioreactor. Swine wastewater was also investigated as nutritional source to economize the biomass production. Results showed that the higher biomass production was found to be at 3.0% $CO_2$ compared to other $CO_2$ concentrations. However, no difference in biomass production was found at $105.41\;{\mu}mol/m^2/s$ and above photon densities with 12 h of photoperiodicity. It was observed that C. vulgaris could easily grow in 200 times diluted swine wastewater and growth was found to be similar with that of artificial medium. Provided the conducive conditions for optimal growth, it has also the potentiality of depleting ammonia nitrogen ($NH_4$-N) and orthophosphate ($PO_4^{3-}$-P) completely from the wastewater after 3~4 days of cultivation. Thus, growing C. vulgaris would not only solve the problem of animal feed, but also help in biological $CO_2$ mitigation and wastewater treatment.