• 인간식물환경학회지
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• 제23권5호
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• pp.545-554
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• 2020

Background and objective: Moth orchids in the vegetative stage are suitable for a multi-layer growing environment in a closed-type plant factory which can be a good alternative that can reduce production costs by reducing cultivation time and energy cost per plant. This study was conducted to find out the optimal rhizospheric environment for different irrigation methods without a potting medium and rhizospheric ventilation for the vegetative growth of young Phalaenopsis hybrid 'Blanc Rouge' (P. KV600 × P. Kang 1) and Phalaenopsis Queen Beer 'Mantefon' in a closed-type plant factory system. Methods: The one-month-old clonal micropropagules with bare roots rapped with a sponges were fixed on the holes of styrofoam plates above growth beds, and were watered using the ebb-and-flow (EBB) and aeroponic (AER) methods with Ichihashi solution (0.5 strength) once a day at 06:00 (P) or 18:00 (S), and both (PS). Rhizospheric ventilation (V) was also applied to change the temperature, relative humidity, and CO₂ concentration of the beds. Plants potted into sphagnum moss and watered once a week were used as the control group. Results: After 12 months of treatment, the growth characteristics of the EBB groups were the best among the treatment groups without a medium, but no effect of irrigation timing was observed. V reduced the temperature, relative humidity and CO₂ concentration of the beds. Whereas, EBB+V (ebb-and-flow with ventilation) improved plant growth and reduced the occurrence of disorders and withering. Especially, EBB+V showed a similar performance to the control group. Conclusion: The results indicated that the optimal irrigation method without a potting medium for producing middle-aged potted moth orchids was the EBB system with forced rhizospheric ventilation. Therefore, further studies on the optimal ventilation method and moisture control of the crown need to be carried out to develop the irrigation system without a potting medium for vertical farming in closed-type plant factories.

• 원예과학기술지
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• 제34권3호
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• pp.405-413
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• 2016

Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is a plant native to the Andean region that has become increasing popular as a food source due to its high nutritional content. This study determined the optimal photoperiod, light intensity, and electrical conductivity (EC) of the nutrient solution for growth and yield of quinoa in a closed-type plant factory system. The photoperiod effects were first analyzed in a growth chamber using three different light cycles, 8/16, 14/10, and 16/8 hours (day/night). Further studies, performed in a closed-type plant factory system, evaluated nutrient solutions with EC (salinity) levels of 1.0, 2.0 or $3.0dS{\cdot}m^{-1}$. These experiments were assayed with two light intensities (120 and $143{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$) under a 12/12 and 14/10 hours (day/night) photoperiod. The plants grown under the 16/8 hours photoperiod did not flower, suggesting that a long-day photoperiod delays flowering and that quinoa is a short-day plant. Under a 12/12 h photoperiod, the best shoot yield (both fresh and dry weights) was observed at an EC of $2.0dS{\cdot}m^{-1}$ and a photosynthetic photon flux density (PPFD) of $120{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$. With a 14/10 h photoperiod, the shoot yield (both fresh and dry weights), plant height, leaf area, and light use efficiency were higher when grown with an EC of $2.0dS{\cdot}m^{-1}$ and a PPFD of $143{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$. Overall, the optimal conditions for producing quinoa as a leafy vegetable, in a closed-type plant factory system, were a 16/8 h (day/night) photoperiod with an EC of $2.0dS{\cdot}m^{-1}$ and a PPFD of $143{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권2호
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• pp.104-109
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• 2019

식물공장에 재배 가능한 작물은 매우 다양할 것으로 본다. 식물공장에서 재식밀도에 대한 중요성이 인식되고 있다. 본 연구는 완전제어형 식물공장에서 콜라비의 재배에 적합한 재식밀도를 구명하기 위하여 수행되었다. 식물공장 형태는 형광등을 이용한 완전제어형태로, 박막수경재배를 이용하여 재배하였다. 재식밀도는 $22plants/m^2(15{\times}30cm)$, $27plants/m^2(15{\times}25cm)$, 그리고 $33plants/m^2(15{\times}20cm)$로 처리하였다. 식물체당 지상부 생체중과 건물중 또는 식물체당 벌브의 지상부 생체중와 건물중에는 재식밀도간 유의적인 차이를 보이지 않았다. 단위면적당 지상부 생체중과 건물중 또는 단위면적당 벌브의 지상부 생체중과 건물중에는 재식밀도가 높은 처리구($33plants/m^2$)에서 높게 나타났다. 재식밀도와 초장, 엽면적, 광합성, 경도 및 엽록소간에는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 재식밀도와 벌브 높이와 지름 및 당도간에는 유의적인 차이를 보였다. 재식밀도가 낮은 $22plants/m^2$ 처리구에서 가장 높은 벌브 높이와 지름을 보였으며, 당도 또한 높았다. 이상의 결과를 바탕으로 결론을 내리면, 경제성을 고려한 생육적인 측면에서는 단위면적당 생산량이 많은 재식밀도 $33plants/m^2(15{\times}20cm)$가 적정하였으나, 당도와 같은 품질적인 측면에서는 재식밀도 $22plants/m^2(15{\times}30cm)$가 적정하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제26권4호
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• pp.297-300
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• 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.

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 1996년도 국제심포지움 21세기 첨단식물생산시스템의 실용화
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• pp.1-10
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• 1996

Factory-style plant production systems of various kinds are the final goal of greenhouse production systems. These systems facilitate planning for constant productivity per unit area and labor under various outside weather conditions, although energy consumption is intensive. Physical environmental control in combination with biological control can replace the use of agricultural chemicals such as insecticides, herbicides and hormones to regulate plants. In this way, closed systems which do not use such agricultural chemicals are ideal for environmental conservation for the future. Nutrient components in plants can be regulafied by physical environmental control including nutrient solution control in hydroponics. Therefore, specific contents of nutrients for particular plants can be listed on the container and be used as the basis of customer choice in the future. Plant production systems can be classified into three types based on the type of lighting: natural lighting, supplemental lighting and completely artificial lighting (Plant Factory). The amount of energy consumption increases in this order, although the degree of weather effects is in the reverse order. In the addition to lighting, factory-style plant production systems consist of mechanized and automated systems for transplanting, environmental control, hydroponics, transporting within the facility, and harvesting. Space farming and development of pharmaceutical in bio-reactors are other applications of these types of plant production systems. Various kinds of state-of-art factory-style plant production systems are discussed in the present paper. These systems are, in general, rather sophisticated and mechaized, and energy consumption is intensive. Factory-style plant production is the final goal of greenhouse production systems and the possibilities for the future are infinte but not clear.

• 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.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권4호
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• pp.326-331
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• 2018

작물 생육 모델은 작물의 생육을 이해하고 통합하기 위해 유용한 도구이다. 완전제어형 식물공장에서 엽채류로 활용하기 위한 퀴노아(Chenopodium quinoa Willd.)의 초장, 광합성률, 생장 모델을 예측하기 위한 모델을 1차식, 2차식 및 비선형 및 선형지수 등식을 사용하여 개발하였다. 식물 생육과 수량은 정식 후 5일간격으로 측정하였다. 광합성과 생장 곡선 모델을 계산하였다. 초장과 정식 후 일수(DAT)간의 선형 및 곡선 관계를 얻었으나, 초장을 정확하게 예측하기 위한 모델은 선형 등식이었다. 광합성률 모델을 비선형 등식을 선택하였다. 광보상점, 광포화점, 및 호흡률은 각각 29, 813 and $3.4{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$였다. 지상부 생체중과 건물중은 선형관계를 보였다. 지상부 건물중의 회귀계수는 0.75 ($R^2=0.921^{***}$)였다. 선형지수 수식을 사용하여 시간 함수에 따른 퀴노아의 지상부 건물중 증가를 비선형 회귀식으로 수행하였다. 작물생장률과 상대생장률은 각각 $22.9g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ and $0.28g{\cdot}g^{-1}{\cdot}d^{-1}$였다. 이러한 모델들은 정확하게 퀴노아의 초장, 광합성률, 지상부 생체중과 건물중을 예측할 수 있다.

• 원예과학기술지
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• 제32권2호
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• pp.165-170
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• 2014

본 연구는 완전제어형 식물공장에서 선형 지수 함수를 이용하여 재식거리($15{\times}10$, $15{\times}15$, $15{\times}20$, $15{\times}25$cm)에 따른 씀바귀의 생육과 수량 모델을 개발하고자 수행되었다. 개체당 건물중은 25cm 처리구가 가장 높았으며, 10cm 처리구가 가장 낮았다. 단위면적당 건물중으로 보면 15cm 처리구가 가장 높았으며, 25cm 처리구가 가장 낮았다. 따라서 씀바귀 생육을 위한 적정 재식밀도와 재식거리는 각각 44 plants/$m^2$와 $15{\times}15$cm였다. 정식 후 일수에 따른 건물중의 변화 곡선은 선형 지수적인 형태를 보였으며, 재식거리에 따른 선형 지수 형태를 이용하여 모델식을 예측할 수 있었다. 개체당 건물중과 개체당 생체중과의 관계는 재식거리와는 무관하게 직선적인 관계를 보여, 건물중 예측으로 생체중도 예측할 수 있었다. 선형 지수 함수식에서 작물생장율과 상대생장율, lost time는 쌍곡선 형태를 보였다. 씀바귀의 광사용효율는 $4.3-6.1g{\cdot}MJ^{-1}$였다. 재식거리에 따른 씀바귀의 생육과 수량은 선형 지수 함수식으로 정확하게 예측할 수 있었다. 결론적으로, 선형 지수 함수는 완전제어형 식물 공장에서 씀바귀의 생육과 수량을 예측하는데 유용한 함수였으며, 생육과 수량 모델을 개발할 수 있었다.

• 생태와환경
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• 제47권1호
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• pp.32-40
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• 2014

식물공장은 외부 환경요인에 관계없이 효율적인 공간활용을 통해 작물의 생산성 및 경제성을 극대화시켜 생산할 수 있는 획기적인 기술이다. 본 연구은 엽채류 중만추대 열풍적치마상추, 만추대 청치마상추, 그린 로메인상추, 그린골 양상추, 개량사또 쑥갓과 영진 청경채를 대상으로 식물공장에서 실험하였다. LED 시스템을 이용하여 광원의 종류를 적색, 청색, 적색+청색, 적색+청색+백색, 적색+적외선 혼합광으로 구성하였다. 적색+청색 혼합광에서 적색과 청색의 조사기간 비율은 1 : 1, 2 : 1, 5 : 1, 10 : 1로 구성하였고, duty 비는 100%, 99%, 97%로 구성하였다. 광원의 종류에 따른 결과 로메인상추에서 지상부 건중량과 S/R 비는 R+B 혼합광에서 가장 높았고, 양상추의 지하부 건중량과 쑥갓의 S/R 비는 R+B+W 혼합광에서 높았지만, 나머지 종에서는 차이가 없었다. 적색과 청색의 조사기간 비율에 따른 결과 청치마상추, 양상추와 청경체는 지상부 건중량, 총 건중량, S/R비가 비교적 적색의 비율이 높은 조건 (5 : 1)에서 가장 높았다. duty 비에 따른 결과 R+B 혼합광에서 쑥갓은 100%와 99%, 로메인은 100%와 97%일 때 지상부와 지하부, 총 건중량이 높았다. S/R 비는 엽채류 6종 모두 duty 비가 낮은 97%에서 높게 나와 낮은 duty 비에서도 양호한 생육을 보였다. R+B+W 혼합광에서 청치마상추와 로메인상추 그리고 청경채는 duty 비는 낮은 97%에서도 비교적 높은 지상부 건중량 및 총 건중량을 보였다. 또한, 로메인 상추와 양상추의 S/R 비는 duty 비가 97%인 조건에서 가장 높았다. 따라서 LED 시스템을 이용한 식물공장에서 각 엽채류 별로 적절한 광원과 광질을 이용하면 외부 환경요인에 관계없이 안정적인 재배를 할 수 있을 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제23권4호
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• pp.371-375
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• 2014

본 연구는 인공광 이용형 common ice plant 식물공장 설계를 위한 기초자료를 확보하고자 수행되었다. 인공광 이용형 식물공장에서 작물의 광합성을 위해 필요한 광도는 $120{\sim}200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 탄소 고정률은 $0.84nmolCO_2{\cdot}cm^{-2}{\cdot}s^{-1}$이었다. 1주의 점유 면적 $0.0225m^2$($15{\times}15cm$), 광도 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 하루 1,000주 생산을 가정할 경우, 식재 주수는 25,000주, $563m^2$의 재배면적이 필요하며, 전체 광도는 $140,625{\mu}mol{\cdot}s^{-1}$가 필요하게 된다. 하루 전력 약 153.2kW 기준으로 약 2,785개의 55W 형광등이 필요하며, 1개월 전기요금은 246만원(농업용 전력(을))이 된다. 또한 조명 설비 비용 2,785만원, 설비 비용 8,356만원과 전체 생산 비용 10,027만원이 소요된다. 재배기간 25일(325일 생산), 상품화율 80%에 따른 1주 당 생산 비용은 인건비 포함하여 약 370원이 된다. 경비 총합, 감가상각비와 연간 판매수입을 고려해 볼 때, 1주당 판매 비용은 970원 이상으로 판단되었다.