• 원예과학기술지
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• 제32권3호
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• pp.346-352
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• 2014

본 연구는 겨울철 약광기 파프리카의 안정적 생산을 위한 보광 효과를 구명하고자 수행하였다. 보광 램프로는 고압나트륨(high pressure sodium, HPS)과 Lighting Emitting Plasma (LEP)를 이용하였다. 두 광원 램프로부터 수직으로 떨어진 거리가 증가함에 따라 광량자속밀도(PPFD)는 감소하였다. 동일 거리별 PPFD는 LEP 램프에서 HPS 램프보다 2배 정도 높았지만, 거리 증가에 따른 감소율은 HPS 램프에 비해 LEP 램프에서 상당히 높았다. 수직 거리 100cm 지점에서 횡으로의 거리에 따른 두 광원 간 PPFD 차이는 수직 거리에 따른 차이보다 적었다. 1월 동안 보광 처리에 따른 식물체 정단부의 PPFD 측정 결과, 무처리구에 비해 HPS 보광 처리구에서는 137%, LEP 보광 처리구에서는 315%로 보광에 따른 유효 광량은 뚜렷하게 증가하였다. 그러나 식물체 정단부의 온도는 큰 차이를 나타내지 않았다. 보광 처리 20주째까지 파프리카의 착화를 증가시키는 데에 효과가 나타나지 않았다. 엽장과 엽폭은 LEP 처리구에서 가장 길었고 광합성률도 가장 높았다. 수확과실의 무게는 무처리구에 비해 보광 처리구들에서 무거웠고, LEP 보광 처리는 과장과 과고를 증가시키는 데에 효과를 나타내었다. 3회에 걸쳐 수확된 과실수는 HPS 보광 처리구나 무처리구에 비해 LEP 보광 처리구에서 많았다. 따라서 겨울철 약광기 파프리카의 생육 및 생산성을 증대시키는 데에는 LEP 광원을 이용한 보광 효과가 인정되나, 차후 현장에 적합한 LEP 광원의 활용 방법에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권4호
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• pp.400-406
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• 2018

본 연구는 HPS (high-pressure sodium lamp, 고압나트륨등, 700W)와 PLS (Plasma Lighting System, 플라즈마등, 1,000W) 램프를 이용하여 겨울재배 오이의 보광재배 효과를 구명하고자, 양지붕형 유리온실 3동에 무보광을 대조구로 하여 오이('후레쉬' 품종)를 2015년 11월 2일에 정식하여 2016년 3월 15일까지 재배하였다. 보광은 2015년 11월 20일부터 2016년 3월 15일까지 약 4개월 동안 명기를 14시간/일(일몰 전 약 30분에 점등 개시)으로 정하여 실시하였고, 낮동안의 일사량이 $100W{\cdot}m^2$ 이하일 경우 자동으로 점등이 되도록 제어하였다. 분광투과특성은 PLS의 경우 광합성유효광(400-700nm)이 전반적으로 고르게 분포하나 HPS는 400-550nm 광량이 매우 적은 반면, 550-650nm 광원이 PLS보다 많이 분포되었다. 330-1,100nm 광은 HPS가 PLS에 비해 6% 많았고 UV와 적색광은 비슷하였다. 광합성유효광(400-700nm)은 HPS에 비해 PLS가 12.6% 많았고, 근적외선(700-1,100nm)은 HPS에 비해 PLS가 12.6% 적었으며, R/FR은 HPS가 높았다. 오이의 초장, 엽수, 마디수, 건물중 등의 생육은 무보광에 비해 두 보광등에서 비슷한 수준으로 높았다. 광합성능력은 두 광원 간에 유의적인 차이가 없었다. 오이의 주당 과실 개수(무게)는 무보광 21.2개(2.9kg)에 비해 PLS가 38.7개(5.5kg), HPS가 40.4개(5.6kg)로 1.8~1.9배 많았다. 보광등의 설치비와 전기에너지 비용을 고려하여 오이 보광재배의 경제성을 분석한 결과, PLS와 HPS 보광등은 각각 37%와 62%의 소득증대효과가 있었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.14-20
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• 1999

일반적으로 전자식 안정기는 고주파 공진 인버터와 출력을 제어하는 전압-주파수 변환기로 구성되며 half-bridge 및 직렬공진회로가 사용된다. 본 연구에서는 첫째, PI 제어기를 설계하기 위해 V/F 변환기를 포함한 공진 인버터를 모델링하여 전달함수를 구하고 제어기 PI게인을 결정하였다. 그리고 전류제어를 위한 PI제어기는 적분기 만으로 구성됨을 보인다. 둘째, 자기궤환형 제어기를 제안한다. 강인하며 단순한 이 제어기는 인버터 선형모델을 이용하여 궤환게인이 결정된다. 실험을 위해 250W 고압 나트륨램프를 제안된 안정기로 점등하였으며 제안된 방법의 타당성을 확인하고 자기식 안정기에 비해 전체 효율 5% 향상을 달성하였다.

• 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.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권1호
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• pp.48-56
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• 2023

고압나트륨등(high-pressure sodium, HPS 램프)은 작물 생육 발달에 필요한 충분한 양의 광합성유효방사를 제공하는 동시에 복사열을 통해 온실 난방 부하를 절감할 수 있어 겨울철 시설원예 보광 조명으로 널리 이용되고 있다. 그러나 겨울철에 생육 중기를 맞이하는 시설 과채류의 경우, 작물의 정단부가 복사열에 영향을 많이 받고, 캐노피 위치에 따라 엽온 차이가 증가될 수 있다. 또한 온실 기온 역시 보광등에서 발생한 열이 상부로 상승 및 정체되면서 불필요한 에너지 낭비 및 온도 불균일성 역시 심화될 수 있다. 따라서 본 연구의 목표는 CFD 열전달 해석을 통해 HPS 램프에 의한 열적 특성 및 생육 단계별 수평적 엽온 변화를 분석하고, 온실 내 수직적 기온 및 작물의 캐노피별 엽온을 측정하여, 온실 내 환경 균일성 제고 및 효과적 에너지 활용 방안을 모색하는 것이었다. 생육 초기, 중기, 및 후기를 대변하는 초장(1.0, 1.6, 2.2m)에서의 정단부 수평적 엽온을 CFD 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 또한 HPS 램프 작동 이후 수직적 기온과 캐노피 높이별 엽온을 측정하였다. 실험 결과, 보광 시 엽온과 기온 간의 차이가 커지고, 수직적 기온 역시 불균일해짐을 알 수 있었다. 생육 단계가 진전될수록, 고온의 복사열이 중심부에 집중되며, 상단부 수평적 엽온 편차가 커지고, 균일성 역시 떨어지는 것을 알 수 있었다. 열획득 모델을 통한 수치해석 결과, 보광등이 2022년12월 기간 난방부하에 약 50.1% 기여하는 것을 알 수 있었다. 평균절대오차 및 평균제곱근 오차는 생육 초기 및 생육 중기 모두0.5 이하로, 실측값과 예측값에 높은 일치도를 보였다. 수직적 기온 및 엽온 분포와 생육 단계별 수평적 엽온 분포에 관한 본 연구의 결과는 효율적 에너지 관리 및 작물 생육 발달에 관한 의사결정에 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국환경농학회지
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• 제34권1호
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• pp.38-45
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• 2015

자연일장이 짧은 조건에서 온실과 같은 시설에서는 인위적으로 일장을 연장하여 작물 생육을 촉진하기 위해서 고압나트륨등, 백열등과 메탈할라이드등과 같은 다양한 인공광원을 이용하여 보광한다. 기존의 인공광원은 전력소모량이 높기 때문에 발광다이오드와 같이, 램프 수명이 길고 전력소모량이 적은 광원을 이용한 보광재배가 시도되고 있다. 녹즙용 엽채류의 하나인 케일을 재배하는 온실내에 삼파장등, 나트륨등 및 적색의 발광다이오드를 인공광원으로 하여 1일 3~6시간 보광하여 재배한 결과, 케일 잎의 생체중 및 건물중은 보광강도 $1.2{\mu}mol/m^2/s$ 적색 LEDs 보광구, $12{\mu}mol/m^2/s$ 삼파장등 보광구와 나트륨 보광구에서 보광하지 않은 자연광구에 비해 유의하게 증가하였다. 적색 LEDs 보광구에서는 보광강도가 증가할수록 케일 잎내 당합성량이 유의하게 증가하였으며, 평당 수확량 또한 최대값을 나타내었다. 본 실험을 통하여 온실조건에서 일출 및 일몰시 삼파장등, 나트륨등 및 적색 LEDs 인공광을 이용한 보광광원 및 광질을 제어하는 보광재배로, 케일 잎의 생체중, 건물중, 엽내 당합성 및 수확량을 증가시킬 수 있었다. 특히, 보광강도 $1.2{\mu}mol/m^2/s$의 적색 LEDs는 삼파장등이나 나트륨등에 비해 전기에너지 소모량을 절감하면서 케일 잎의 생장 및 수확량을 유의하게 증가시킨 것으로 보아 보광광원으로서의 이용성이 기대된다.

• Horticulture, Environment, and Biotechnology : HEB
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• 제59권6호
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• pp.827-833
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• 2018

Plasma lighting systems have been engineered to simulate sunlight. The objective of this study was to determine the effects of plasma lighting on tomato plant growth, photosynthetic characteristics, flowering rate, and physiological disorders. Tomato plants were grown in growth chambers at air temperatures of $25/23^{\circ}C$ (light/dark period), in a $16h\;day^{-1}$ light period provided by four different light sources: 1 kW and 700 W sulfur plasma lights (1 SPL and 0.7 SPL), 1 kW indium bromide plasma light, and 700 W high pressure sodium lamp (0.7 HPS) as a control. The totaldry weight and leaf area at 0.7 SPL were approximately 1.2 and 1.3 times greater, respectively, than that of 0.7 HPS at the 62 days after sowing (DAS). The maximum light assimilation rate was observed at 1 SPL at the 73 DAS. In addition, the light compensation and saturation points of the plants treated with plasma lighting were 98.5% higher compared with HPS. Those differences appeared to be related to more efficient light interception, provided by the SPL spectrum. The percentage of flowering at 0.7 SPL was 30.5%, which was higher than that at 0.7 HPS; however, there were some instances of severe blossom end rot. Results indicate that plasma lighting promotes tomato growth, flowering, and photosynthesis. Therefore, a plasma lighting system may be a valuable supplemental light source in a greenhouse or plant factory.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권4호
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• pp.332-340
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• 2018

인공광을 이용한 보광은 시설재배에서 작물의 정상적인 생육과 수확량을 유지하고 품질 향상을 위하여 사용되는 실용적인 방법이다. 본 연구의 목적은 황 플라스마 램프(SP)와 고압 나트륨 램프(HPS)의 보광이 파프리카의 생육 및 수확량에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 생장상에서는 SP 및 HPS를 기본 광원으로, 온실에서는 보광으로 사용하여 작물 생육에 미치는 효과를 비교 분석하였다. 생장상에서는 정식 2 주 후 SP와 HPS 하에서 초장, 엽면적, 줄기 직경, 엽수, 생체중 및 건물중을 매주 측정 하였다. 온실재배에서는 무보광을 대조구로 하였다. 보광은 07:00부터 21:00까지 외부일사 $100W{\cdot}m^{-2}$ 미만일 때 처리되도록 하였다. 보광 처리 후 3주부터 매주 생육량을 측정하였고, 2주 마다 수확하여 과실수와 과실무게를 측정하였다. 생장상에서는 높은 광합성속도로 인하여 SP가 HPS보다 생육이 양호하였고, 온실에서는 보광처리가 대조구보다 수확량이 유의적으로 높았다. 온실에서의 초장, 마디수, 엽장, 생체중, 건물중은 SP와 HPS 간의 유의적인 차이는 없었다. 그러나 수확 시 과실수와 수량은 광합성 증진과 및 과실수의 증가로 인하여 SP에서 많았다. SP는 태양광과 유사한 광 스펙트럼을 보였으나, HPS와 비교하여 높은 PAR과 적색과 원적색 파장의 광양자속의 합이 높았기 때문에 파프리카의 광합성과 수확량을 증가시켰다.

• 원예과학기술지
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• 제31권5호
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• pp.565-572
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• 2013

본 연구의 목적은 고압나트륨등 광원(HPS)을 조사하여 파프리카의 동적생장과 기관별 건물분배율 및 광이용효율에 미치는 효과를 구명하고자 수행하였다. 파프리카 육묘는 2010년 9월 29일에 $m^2$당 3.75주를 정식하여 2010년 12월 14일부터 HPS 광원을 실험종료일까지 하루 16시간 조사하였다. HPS 처리는 엽수를 증가시켰으나, 절간수와 엽면적에는 미비한 영향을 미쳤다. HPS 처리구의 초장은 대조구에 비해 짧았으나, 줄기당 착과수의 증가를 나타냈다. 줄기와 과실 및 총건물중은 HPS 처리구가 대조구보다 각각 28.5%, 97.1%, 67.8%를 증가시켰다. 총 건물중의 증가율 대비 엽과 줄기 생장율을 비율로 나타낸 각 기관의 건물분배율은 생육초기에 45-47%로 동일하다가 과실의 생장이 시작되는 시점에서 급격히 감소하였다. 영양생장기관으로의 건물분배율은 대조구에서 HPS 처리구보다 4% 높았다. 과실로의 평균 건물 분배율을 HPS 처리구에서 대조구에 비해 14.2% 증가하였다. 동적생장량은 지수선형함수의 최대상대생장율, 최대 절대생장율 및 손실일수로 잘 묘사할 수 있었다. 대조구에 비해 처리구의 엽의 최대절대생장율은 18.6%, 줄기는 74.7%, 과실은 143.5%가 증가하는 것으로 추정되었다. 총 건물중에 대한 광이용효율(LUE)은 HPS 처리구에서 $4.90g{\cdot}MJ^{-1}$로 대조구의 $3.84g{\cdot}MJ^{-1}$ 높았으며, 영양생장기관의 LUE는 HPS 처리구가 $1.56g{\cdot}MJ^{-1}$로 대조구의 $1.61g{\cdot}MJ^{-1}$보다 약간 낮았으며, 과실 생산에 대한 LUE는 처리구가 $3.34g{\cdot}MJ^{-1}$로 대조구 $2.23g{\cdot}MJ^{-1}$보다 49.8% 증가하였다. 처리간 총 건물중의 LUE의 차이는 HPS 처리구의 과실생산에 대한 LUE가 높았기 때문에 발생되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제17권2호
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• pp.132-137
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• 2008

동계 절화장미 'Vital'재배시 보광이 장미의 생육과 절화수량에 미치는 영향을 구명코자 하였다. 보광 광원은 250W의 메탈할라이드등, 고압나트륨등 및 혼합(메탈할라이드등+고압나트륨등)등을 베드 위 120cm 높이에 $310cm{\times}450cm$로 설치하였다. 보광등에서 1m 떨어진 지점의 광도는 $32{\sim}34{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$였다. 보광구는 무처리구에 비해 개화소요일수가 1번화는 $5{\sim}8$일, 2번화는 $3{\sim}5$일 단축되었다. 보광구 간에는 혼합등이 개화소요일수가 가장 짧았고, 고압나트륨등, 메탈할라이드등 순 이었으나 차이가 크지 않았다. 생육도 보광구가 무처리구에 비해 좋았다 특히 블라인드 발생이 $5{\sim}7%$ 감소되어 절화수량 증가의 주 요인이었다. 보광구간에는 혼합등이 가장 좋았고, 메탈할라이드등, 고압나트륨등 순 이었으나 큰 차이는 없었다 결론적으로, 보상점보다 낮은 광도의 보광도 개화소요일수 단축 및 블라인드 발생억제에 효과적이었다.