• Journal of Biosystems Engineering
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• 제27권5호
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• pp.425-432
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• 2002

This study was carried out to develop an automatic mixing system of nutrient solution for closed-loop hydroponics using ion electrodes. The results of the study are summarized as follows: 1. It appeared that ion-electrodes had not to be soaked into nutrient solution for a long time since it was much less durable than EC or PH sensors. Once ion-electrodes were soaked into real nutrient solution for a long time, they became unstable. 2. ion measurement modules, which were able to sample recirculated nutrient solution and easily wash and dry ion-electrodes, were developed in order to use ion-electrodes continuously. 3. The results of calibration tests on three kinds of ion electrodes presented that the time required to read measurement data was over 30 seconds. Using the calibration data the regression equations for the ion electrodes were developed. 4. An automatic nutrient-solution mixing system using the three kinds of ion electrodes was developed and then its accuracy was examined. The control errors of the mixing system using ion electrodes were in the range of 9.8 to 12%.

• 원예과학기술지
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• 제32권4호
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• pp.463-472
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• 2014

Ion imbalance in recycled nutrient solutions is caused by selective ion uptake of plants, which occurs at different rates in different growth stages. The objectives of this study were to investigate the ion balances in both recycled nutrient solutions and rockwool media using different renewal patterns for the nutrient solutions, and to analyze the subsequent effects on uptake of water and nutrients. Over 12 weeks of paprika cultivation, two different renewal patterns (week units) of 6-4-2 and 8-2-2 weeks were compared with a constant renewal pattern of 4-4-4 weeks (control). The nutrient solution in the reservoir tank was constantly maintained at EC $2.5dS{\cdot}m^{-1}$ and pH 5.5-6.5. The changes in the ion balance with the 4-4-4 week pattern were smaller than those with the other treatments. In the early growth stage, however, the ion balances similarly changed among all treatments. Greater changes were subsequently observed for the 6-4-2 week pattern. Although fruit yield and shoot fresh weight of paprika were the lowest with 6-4-2 renewal pattern, no significant differences were observed. Our results indicate that renewal intervals can be extended in consideration of growth stage for more efficient and practical operations in closed soilless cultures.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제28권4호
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• pp.335-342
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• 2003

A simple disposable thick-film potentiometric strip has been developed and evaluated for hydroponics application. The strip consisted of low ion-selective electrodes (ISE) fabricated by screen-printing technology. The electrochemical responses of ion sensors for nitrate, ammonium, potassium, and magnesium were measured with specially designed 16-channel low voltage signal transducers. The analytical characteristics of the sensors were comparable with those of conventional ISE sensors. The thick-film sensors exhibit linear relationships over five concentration decades. The concentration of N $O_3$ - ion in standard solution can be determined by direct potentiometric measurements without any conditioning before measurements. However, measurement of $K^{+}$, N $H_4$$^{+}$, and $Mg^{2+}$ ionic concentrations in nutrient solutions seems not feasible.

• 원예과학기술지
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• 제29권1호
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• pp.29-35
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• 2011

EC 기준의 순환식 수경재배시스템에서 재사용 양액 내의 이온 농도의 변화와 각 이온의 EC 기여 비율의 변화는 안정적인 양액 관리를 위해서 고려되어야 할 중요한 요인이다. 본 연구는 초기 생육단계 파프리카의 EC 기준 순환식 수경재배에서 교체 주기에 따른 재사용 양액 내 이온 농도, 이온균형 및 이온의 EC 기여도의 변화를 조사하여 재사용 양액의 적정 분석 주기를 규명하고자 수행하였다. 실험은 파프리카의 평균 마디수가 13마디일 때 시작하였고, 처리 종료시점에서는 평균 마디수가 18마디였다. 1개의 암면 슬라브당 3주의 파프리카가 재배되었다. 처리는 재사용 양액의 교체 주기에 따라 각각 1주, 2주, 3주, 4주 교체 처리구로 구성되었다. 양액은 일사비례제어방식으로 급액되었다. 배액은 배액 탱크에 수집된 후에 당일 관수가 종료된 후 혼합 탱크에서 EC $2.69dS{\cdot}m^{-1}$가 될 때까지 희석되었다. 혼합된 양액은 익일의 양액으로 사용되었다. 재사용 양액은 주기적으로 수집하여 분석되었다. 교체 주기에 따른 이온 농도의 변화는 처리별 차이가 나타나지 않았다. 모든 처리구에서 이온 농도의 변화 범위는 각각 $K^+$ 5-8, $Ca^{2+}$ 11-14, $Mg^{2+}$ 2.0-2.7, $Na^+$ 0.5-0.6, $NO_3{^-}$ 14-19, ${SO_4}^{2-}$ 4-5, ${PO_4}^{3-}$ 1-4, $Cl^-$ $0.3-0.5meq{\cdot}L^{-1}$와 같았다. 교체 주기에 따른 이온 균형 변화는 크지 않았다. 그러나 전체 처리구에서 이온 비율의 변화는 일정한 경향을 나타냈다. 양이온 비율 변화는 $K^+$ : $Ca^{2+}$을 중심으로 나타났으며, 음이온은 ${SO_4}^{2-}$ : ${PO_4}^{3-}$를 중심으로 나타났다. 양액 중의 $K^+$, $NO_3{^-}$, $H_2PO_4{^-}$의 1가 이온과 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, ${SO_4}^{2-}$의 2가 이온의 활동도 계수는 각각 0.8-0.9, 0.5-0.6 사이에서 변하였고, 시간 경과와 함께 각 이온의 활동도 계수는 일정한 경향을 나타냈다. 각 이온이 양액의 EC에 기여한 비율은 $K^+$와 $NO_3{^-}$가 가장 컸고, 다음으로 $Ca^{2+}$, ${SO_4}^{2-}$, $Mg^{2+}$ 순으로 나타났다. 본 실험에 적용한 교체 주기 4주는 초기 생육단계의 파프리카를 EC 기준 순환식으로 수경재배 할 경우, 이온 농도 변화와 이에 따른 EC 기여도의 변화는 안정적인 범위 이내라고 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제7권1호
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• pp.63-70
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• 1998

고기능성 채소 생산을 위해 항산화효과가 뛰어난 셀레니움을 식물체내로 주입시 배양액내에서 발생할 수 있는 황산이온과의 상호작용은 식물체의 생장은 물론 식물에 의한 적정 수준의 셀레니움의 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 실험은 양액내의 셀레니움과 황산이온이 Afemisia속 식물에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다. 벨기에의 채소연구소에서 개발한 허브 양액을 이용하여 황산이온 농도를 0. 0.5, 1, 2, 3mM 로 변형시킨 후 각각에 $Na_2$SeO$_4$2mg/$\ell$를 첨가하였다. 생육초기에는 $Na_2$SeO2mg/$\ell$$_4$ 처리시 3mM 황산이온 농도에서 가장 좋은 생육을 보여주었다. 그러나 생육 후기로 갈수록 셀레니움과 황산이온과의 길항작용의 효과는 점차 감소하여 생육에 있어서 유의적인 차이를 보이지 않았다. $Na_2$SeO$_4$2mg/$\ell$처리시 SO$_4$$^{2-}$ 처리에 따른 셀레니움 흡수에 있어 배양액내의 SO$_4$$^{2-}$ 의 농도가 높아질수록 두 이온간의 길항작용으로 인하여 셀레니움의 흡수는 감소하였으며 생육단계에 의한 반응은 생육초기에는 셀레니움 흡수감소의 폭이 적었으나 생육후기로 갈수록 흡수감소의 폭은 현저하였다. $Na_2$SeO$_4$2mg/$\ell$처리시 SO$_4$$^{2-}$ 처리에 따른 황산이온의 흡수는 배양액 내의 황산이온 농도의 증가에 따라 흡수도 증가하였다. 또한 생육후기로 갈수록 그 증가의 폭은 더 컸으나 3mM의 높은 농도에서는 황산이온의 흡수가 급격히 감소하였다.었다.간영향을 어떻게 분리해 낼 것인지에 대한 문제점이 남는다. 예를 들어 화분분석의 경우 1차적인 환경변화에 따른 식생조성변화를 반영한다. 인간이 활발한 농경활동을 하게 되면서 주변식생을 제거하게 되고, 제거된 나대지에는 재배작물과 잡초들이 자라게 된다. 그리고 이들 화분은 주변 소택지에 퇴적물과 함께 퇴적되어 화분분석 결과 벼과(科)(Gramineae)와 문화지표수종이라 부르는 여뀌속(屬)(Persicaria), 국화과(科)(Composite), 쑥속(屬)(Artemisia), 쐐기풀속(屬)(Urtica) 등의 화분에 있어 확연한 조성변화를 보여준다. 그러나 화분을 이용한 분석은 토탄층이나 유기질 퇴적물이라는 한정된 토양에서만 분석이 가능하며, 조성변화에 있어서 역시 기후와 인간활동의 영향 모두를 반영하기 때문에 이를 구분해 주는 명확한 기준이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 다양한 대리자료 중 고고학 유적지에 적용 가능한 동식물 화석 및 미화석, 지리, 지질학적 자료에 어떠한 것들을 적용할 수 있는지를 살피고, 몇 가지 대리자료를 중심으로 선사인의 농경활동에 대해 살펴보고자 한다.avascular injection of the iodinated contrast materials.석 시기중 성공적인 착상성공율은 56%(71/126)였다..8H2O를 사용함으로써 host-guest적인 반응을 유도시키는데 있어 물의 가장 실용적이고 효과적인 수열용매임도 알았다. ZnSiO4:Mn, CaWO4, MgWO4와 같은 형광체 분말은 공업적으로 고상반응 또는 습식법에 의해 얻어지고 있으나 이들 방법에 있어서는 분쇄공정으로 인한 형광특성의 저하와 같은 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 수열법을 이용하여 이들 화합물의 합성을 시도하였으며 그 결과 합성온도 30$0^{\circ}C$ 부근의 알칼리성 용액중에서 수열적으로 얻어짐을 알았다. 여기서의 합성분말을 이용하여 실제 조명램프로 제조한

• 생물환경조절학회지
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• 제1권2호
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• pp.162-168
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• 1992

As the automation of nutrient solution management proceeds in the field of hydroponics, effective supporting systems to manage the nutrient solution by computer become needed. This study was attempt to predict the EC of nutrient solution using the neural networks. The multilayer perceptron consisting of 3 layers with the back propagation learning algorithm was selected for EC prediction, of which nine variables in the input layer were the concentrations of each ion and one variable in the output layer the EC of nutrient solution. The meq unit in ion concentration was selected fir input variable in the input layer. After the 10,000 learning sweeps with 108 sample data, the comparison of predicted and measured ECs for 72 test data showed good agreements with the correlation coefficient of 0.998. In addition, the predicted ECs by neural network showed relatively equal or closer to the measured ones than those by current complicated models.

• 생물환경조절학회지
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• 제7권1호
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• pp.55-61
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• 1998

본 실험은 배양액 내의 황산이온이 참쑥(Artemisia mongolica var. tenuifolia)의 생육에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다. 황산이온은 0, 0.5, 1, 2, 3mM의 농도로 처리되었는데 양액은 벨기에의 채소연구소에서 허브용양액으로 개발된 양액조성을 변형하여 이용하였다. 참쑥의 생육은 일반적으로 3mM 처리에서 좋았으며 건물률 또한 3mM 처리에서 가장 좋았다. 배양액내의 황산이온 농도가 증가할수록 참쑥의 엽록소 함량은 증가하였는데 특히 엽록소 a의 함량이 b함량에 비해 증가의 폭이 컸다. 참쑥의 무기물 함량은 배양액내의 황산이온 농도와 유의성을 보이지 않았으나 조직내 Ca의 함량은 3mM 처리에서 급격히 감소하였다. 식물에 의한 황산이온의 흡수는 배양액내의 농도가 증가할수록 증가하였는데 2mM까지는 서서히 증가 하다가 3mM에서 현저하게 증가하였다. 1mM 황산이온 처리에서 정유의 함량은 가장 높았으나 그 이상으로 농도가 증가할 경우 정유의 함량은 오히려 감소하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제19권4호
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• pp.298-304
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• 2010

EC 기준 순환식 양액재배에서 식물의 양분 흡수와 배액율은 재사용 양액 내의 이온 비율과 농도에 영향을 미친다. 본 연구는 파프리카(Capsicum annum L. 'Boogie')의 EC 기준 순환식 양액재배에서 시간과 배액율에 따른 이온 농도의 변화를 분석하기 위해 수행하였다. 첫 번째 실험에서 수집된 배액을 EC $2.2dS{\cdot}m^{-1}$로 조정하고 새로 조성한 양액과 혼합하여 재사용 하고 주기적으로 샘플링 하여 이온의 농도를 분석하였다. 두번째 실험은 7%, 16%, 39%, 51%의 배액율을 적용하고 배액과 배액을 원수로 희석하고 새로 조성한 양액과 혼합하였을 때의 EC 변화와 이온 농도를 분석하고 비교하였다. 재사용 양액에서의 $K^+$ : $Ca^{2+}$와 $SO_4^{2-}$ : $NO_3^-$와 같은 이온 간의 비율 변화를 조사하였다. 첫번째 실험에서의 이온 농도의 변화 범위는 각각 $K^+$ 1.13, $Ca^{2+}$ 5.35, $Mg^{2+}$ 0.92, $NO_3^-$ 0.9 $SO_4^{2-}$ 1.10, $PO_4^{3-}$ $0.19meq{\cdot}L^{-1}$이었다. 이온 간의 비율 변화는 양이온에서는 주로 $K^+$ : $Ca^{2+}$을 중심으로 음이온에서는 $NO_3^-$ : $SO_4^{2-}$을 중심으로 나타났다. 두 번째 실험에서 배액율에 따른 배액의 배액율이 증가함에 따라 점차 감소하는 경향을 나타냈다. 배액 내 각 이온의 농도도 배액율의 증가에 따른 감소 경향을 보였다. 배액율에 따른 배액 내 이온 간의 비율 변화에는 차이가 없었다. 그러나 배액을 희석하고 새로 조성한 양액과 혼합함에 따라 교정 효과에 차이가 나타났다. 7% 의 배액율이 새 양액의 이온 비율에 가장 근접하였으며, 16%, 51% 39% 순으로 교정되었다. 교정에 따른 이온 비율 변화는 $K^+$ : $Ca^{2+}$와 $NO_3^-$와 $PO_4^{3-}$를 중심으로 나타났다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제32권1호
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• pp.37-43
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• 2007

This study was carried out to investigate the applicability of PVC membrane-based ion-selective electrodes for macronutrients (K, Ca, and N) by measuring of potassium, calcium, nitrate ions in hydroponic nutrient solution. The capabilities of two ion-selective membranes with varying chemical compositions for each ion were evaluated in terms of sensitivity, selectivity, and lifetime to choose sensing elements suitable for measuring typical ranges of nutrient concentrations in hydroponic solutions. The selected calcium and nitrate ion-selective membranes showed effectively sensitive responses to calcium and nitrate ions with lifetimes of 25 and 15 days, respectively. The addition of a cation additive to the potassium membrane cocktail allowed its sensitivity to be increased whereas its lifetime was reduced from 30 days to 10 days.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제32권5호
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• pp.348-353
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• 2007

A solid state ion sensor module has been developed and evaluated for hydroponic nutrients analysis. The sensor module consisted of five ion-selective electrodes (ISE) fabricated by screen-printing technology. The electrochemical responses of ion sensors for nitrate, ammonium, potassium, calcium, and pH were measured with specially designed 7-channel low voltage signal transducers. The analytical characteristics of the sensors were comparable with those of conventional ISE sensors. The solid state ion sensors exhibit linear relationships over five concentration decades. Detection limit of the sensors were $5.6{\times}10^{-5}{\sim}1.6{\times}10^{-7}M$ depends on ions. Performance test results showed that relative errors of measured ion concentrations were less than 5% for $NO_3{^-},\;K^+,\;Ca^{2+}$ ion, and pH. The concentration of $NO_3{^-},\;NH_4{^+},\;K^+,\;Ca^{2+}$, and pH ion in standard solution and nutrient solutions could be determined by direct potentiometric measurements without any conditioning before measurements.