본 연구는 미래친환경 소자로 대두되는 LED(발광다이오드, Light Emitting Diode)광원을 느타리(Pleurotus ostreatus) 재배법에 적용하여 최적화된 시스템을 개발하고자 수행하였다. 느타리의 LED광원별 생육적 특성을 규명하기 위하여 대조구 1종(관행재배: 삼파장 형광등)과 실험구 2종(LED 적색광 및 청색광)으로 시험한 결과는 다음과 같다. 초발이 소요일수는 대조구 6일, 적색광(660nm) 5일, 청색광(450nm) 5.5일로 나타나 대조구보다 실험구에서 빠르게 나타났으며, 청색광보다는 적색광에서 0.5일 단축되었다. 생육일수는 대조구 8일, 적색광 및 청색광에서 7일로 대조구보다는 실험구에서 우수하게 나타났다. 또한 색감 도 대조구보다 실험구에서 우수하게 나타났고 적색광보다는 청색광에서 가장 우수하였다. 봉지당 수량성은 대조구 216.5g, 적색광 217.2g, 청색광 216.2g으로 대조구와 실험구간 큰 차이점을 나타나지 않았다. 이상 전체 재배일수는 대조구 15일, 적색광 14일, 청색광 14.5일로 대조구보다 실험구에서 빠른 재배일수를 보였다. 종합적으로 LED광원을 사용한 느타리의 생육적 특성은 초발이, 생육일수, 색감, 전체 재배일수 등에서 대조구(관행재배법)보다 우수하였다.

남극 등 불량환경 하에서 에너지를 절감하면서 신선 채소를 생산할 수 있는 컨테이너 식물공장을 설계하여 개발하였다. 20피트 컨테이너(L5.9m×W2.4m×H2.4m)에 공간 활용을 최대화하기 위해 3단 수경재배시스템을 설치하였고, 양액공급은 저면급수 방식으로 하였다. 수경재배에서의 광원종류(광강도)에 따른 3가지 상추품종의 생육을 비교하였다. 정식 2주 후 광원종류(광강도)에 따른 상추 3품종의 생육결과는 형광등 145μmol·m-2·s-1 처리구에서 지상부 생체중과 엽면적이 양호하였으나, 정식 4주 후에는 형광등 +메탈할라이드등 150μmol·m-2·s-1에서 다른 광원시험구보다 생육이 양호하였다. 상추 품종간에는 '청치마상추'의 생체중이나 엽면적이 가장 많았으며, '적축면상추', '롤로로사' 순이었다. 엽록소 농도(SPAD)는 광원종류간에 큰 차이가 없었으며 '청치마상추'가 품종 특성에 맞게 다른 상추보다 높은 값을 나타내었다. 이상의 결과에서 인공광원을 이용한 식물공장에서 상추 재배시 광의 강도에 따라서 식물체 생육이 차이가 있었고, 상추의 품종에 따라 생육정도에 차이가 있었으며 이는 저광도의 식물공장 내에서 알맞은 품종을 선택하여야 할 것으로 판단되었다.

민달팽이류는 온난하고 습한 환경을 좋아하여 국내의 시설작물 재배 시 주요 관 리대상의 하나로 인식되어 있다. 민달팽이류는 주로 야간과 흐린 날에 은신처에서 나와 적극적으로 활동함으로 관리하기가 어렵고 방제효과도 높지 않는 것으로 여 겨지고 있다. 본 연구는 시설작물 재배 시 야간에 작물생육을 위해 전조하는 광 파장에 따른 민달팽이류의 유인행동반응을 조사하여 민달팽이류의 관리를 위한 기초자료를 얻 고자 하였다. 자체 제작한 정육면체의 흑색 아크릴상자(높이×폭=50cmx 70cm) 내 부의 중앙에 원통형(직경 25cm) 방을 두고 그 주위로 6개의 방을 일정하게 두어 중앙의 방에 두줄민달팽이, 작은뾱족민달팽이 및 노랑뾰족민달팽이를 각각 방사 하여 위면 뚜껑내부에 적색(610nm), 주황색(587nm), 황색(572nm), 연두색(557nm) 및 초록색(527nm) LED광을 부착하여 방사한 민달팽이류가 어떤 LED광의 방으 로 이동하는지를 조사하였다. 두줄민달팽이는 주황색(15.8%)으로 가장 많이 이동 하였고, 다음은 황색(11.7%)>연두색(3.3%) >초록색(1.8%)의 순 이었다. 작은뾰 족민달팽이의 이동도 두줄민달팽이와 같은 경향이었으나, 주황색(21.6%), 황색 (20.0%) 및 적색(14.2%)에서의 이동률이 상대적으로 높았다. 노랑뾰족민달팽이 는 모든 광원에서 10.0% 이하의 낮은 이동률을 보였으나, 주황색(10.0) 및 적색 (6.7%)에서 상대적으로 높은 이동률을 나타내었다. 따라서 민달팽이류는 단파장 보다는 장파장을 선호하는 경향으로 이에 관한 정밀한 연구가 이루어져야 할 것으 로 여겨진다.

폐쇄형 육묘시설 내에서 균일한 품질의 플러그묘를 주년으로 생산함에 있어서 LED 광원의 이용 가능성을 검토하기 위하여, 토마토와 오이의 육묘기간 동안에 광원을 달리하여 묘소질을 비교하였다. 적색, 청색, 혼합(적색 2 + 청색 1) LED 및 형광등을 40~60μmol·m-2·s-1로 광도(PPF)를 조사하여 30일간 온도조절이 가능한 폐쇄형 육묘시스템에서 육묘하였다. 토마토와 오이 모두 형광등에 비해 적색 LED와 혼합 LED 처리에서 배축의 신장이 작으면서 튼튼한 묘을 생산할 수 있었다. 토마토와 오이의 생체중은 적색 LED에서 가장 무거웠는데 형광등에 비하여 각각 74% 증가하였다. 토마토의 1화방 착과절위에서는 처리간에 차이가 없었으나, 2화방의 착과절위는 혼합광 처리에서 낮았다. 화방별 착화수는 처리간에 차이가 없었다. 오이의 20절까지의 암꽃 착생률은 적색 LED 처리에서 52%로 가장 높았고, 다음이 혼합광 처리로서 44%였다. 과실 착과수와 수량은 처리간에 차이가 없었다. 이상의 결과로부터 폐쇄형 육묘시설 내에서 토마토와 오이의 묘생산에는 적색 및 적색 2 +청색 1의 혼합 LED가 이용 가능성이 높은 것으로 판단하였다.

완전제어형 식물공장하에서 인공광원에 따른 결구상추의 생육, 잎끝마름증과 배양액속의 무기이온 변화를 검토하고자 본 실험을 수행하였다. 인공광원에 따른 지상부 생체중과 건물중간의 유의적인 차이는 없었으나 전반적인 생육은 형광등에서 가장 낮게 나타났다. 인공광원중 생육과 램프의 경제성을 고려해 볼때, 고압나트륨등을 사용하는 것이 좋을 것으로 생각된다. 인공광원에 따른 잎끝마름증 발생시기는 정식 후 14일에 처음 발생하였으며, 발생부위는 자엽으로 부터 9∼10번째 잎이었다. 발생원인으로는 빠른 생장율과 상추의 칼륨흡수로 추정되었다. 그리고 인공광원에 따라 배양액속의 무기 성분 변화를 보면, 세처리구 모두 칼슘. 마그네슘, 구리와 아연 함량 등은 축적되는 경향을 보였으며, 전질소, 인, 철과 망간 함량등은 안정적이었다.

액정을 이용하는 X-선 검출기에서 전면광원을 적용하는 액정 X선 검출기를 제안하였고 X선 영상을 찍 어 작동을 확인하였다. 제안한 방식은 빛을 이용하므로 트랜지스터를 이용하는 방식에 비해 잡음이 적고 제작 비용을 낮출 수 있다. 액정을 이용하는 검출기는 광도전층을 이용하여 입사 X선을 액정의 분자 배열 변화로 유도하고 액정을 통과하는 빛의 변화량을 읽도록 한다. X선을 조사하고 잰 빛의 투과율과 이것에 대응되는 기준투과율 곡선의 전압으로부터 X선 조사량을 교정(Calibration)하는 과정을 정립하였다. 비정질 셀레늄을 광도전층으로 적용하였으며 200℃ 이상의 고온 처리가 필요한 배향막 공정 대신 패럴린 배향막을 사용하는 공정을 확립하였다. 제안된 액정 X선 검출기의 경우, 방사선량을 획기적으로 줄일 수 있다는 것을 시뮬레이션으로 보였다. 제안된 방식의 X-선 검출기를 제작하고 액정 바이어스 전압을 조절하며 X-선 라인 영상을 비교하였으며 고정 바이어스에서 시간에 따른 이미지 변화를 관찰하였다. 영상사진으로 10 lines/mm의 선패턴을 구별할 수 있었다. 이러한 실험을 바탕으로 검출 패널의 위상이 3π 정도인 17인치 시제품에 적용하여 저선량 액정 X선 검출기의 상용화를 추진할 예정이다.

Background : Light-Emitting Diodes (LEDs) have been reported to alter the composition of the secondary metabolites present in many plants. For example, light exposure has been reported to significantly affect secondary metabolite biosynthesis in plants, and irradiance levels have been reported to affect the concentration and production of both phenylpropanoids and carotenoids. Therefore, the objective of the present study was to determine the most effective LED light source in enhancing growth and secondary metabolites (polyphenols and carotenoids) and investigate the effect of LED illumination on production the of primary and secondary metabolites (polyphenols and carotenoids) in Vigna unguiculata L. Walp. sprouts Methods and Results : In order to determine the effect of light-emitting diodes (LEDs) on plant metabolism, the present study examined the primary and secondary metabolite profiles of Vigna unguiculata L. Walp. sprouts that were exposed to red, blue, white, or a combination of red and blue LEDs using high-performance liquid chromatography (HPLC), electrospray ionization-mass spectrometry (ESI-MS), gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), and gas chromatography time-of-flight mass spectrometry (GC-TOF-MS). A total of 39 hydrophilic compounds were identified and quantitated using GC-TOF-MS, and six phenylpropanoids and six carotenoids were quantified using HPLC. The plants grown under blue LED light contained the highest level of total carotenoids (253.72 ± 17.27 ㎍/g) and phenylpropanoids (2,600.51 ± 4.90 ㎍/g). Thus, the current study provides a new approach for enhancing the carotenoid and phenylpropanoid production of V. unguiculata. Conclusion : This study suggests that blue LED light source is the most appropriate for the sprout growth and production of phenolic compounds and carotenoids in cowpea sprouts. Furthermore, these findings confirm that HPLC, GC-MS, and GC-TOF-MS are suitable for investigating metabolic relationships and offer a tenable strategy for enhancing secondary metabolite production using LED light sources.

Background : This study was conducted to select a optimal combination of LED light sources for stable production of sprout ginseng used as vegetables throughout the year. Methods and Results : The treatments to select the optimum LED light source for the production of functional sprout ginseng were ①Blue40%: Green40%: Red40% (B40 + G12 + R20 umol·m-2S-1), ②B50: G25: R10 (B50 + G8 + R5 umol·m-2S-1), ③B50: G20: R40 (B50 + G6 + R20 umol·m-2S-1), ④B35: G20: R35 (B35 + G6 + R18 umol·m-2S-1), ⑤B20: G0: R40 (B20 + R20 umol·m-2S-1), ⑥control (a general fluorescent lamp for plant cultivation, FL40W, PG, 35.0 umol). The ginseng seedlings used in the test were subject to preconditioning process for one week after the cold treatment at 4℃ for at least three months. The root media were composed of porous artificial soil 40% + peat moss 30% + perlite 20% + Vomito (brand name)10%. We planted 35 seedlings (planting density 5 × 7 ㎝) in a 480 × 380 × 295 ㎜ plastic box. The two liters of water were irrigated per a plastic box when water potential reached -33 kPa using a tensimeter. The cultivation room was maintained at 25℃ with 45% of the relative humidity, and 16 hours of lighting for growing conditions. The growing period was 40 to 60 days after planting. The results were as follows; the treatment of LED B50%: G25%: R10% (B50 + G8 + R5 umol·m-2S-1) increased the diameter of the sprout ginseng by 10.3% (4.95 → 5.46 ㎜), root weight 27.3% (1.1 → 1.4 g), fresh weight 38.9% (1.8 → 2.5 g) in comparison with the control. The contents of ginsenoside such as Re, Rg2, Rc, Rb2, and Rd increased 24.2% (24.8 → 30.8 ㎎/g). Conclusion : The optimal light source for sprout ginseng was LED B50%: G25%: R10% (B50 + G8 + R5 umol·m-2S-1), which increased sprout production by 38.9% in comparison with the control.

Background : Pachyrhizus erosus (Leguminosae), locally called as “Yam bean” is a traditional medical plant that grows in the tropical and subtropical region. The root of P. erosus is used by the local people to treat insomania, treatment of osteoporosis and extracts of this plant have shown antioxidant activity, immunomodulatory activity, tyrosinase inhibitionby, antitumour properties and cardiovascular benefit. Methods and Results : Free radical scavenging activity was evaluated using α-tocopherol and butylated hydroxy toluene (BHT) as standard antioxidants. The radical scavenging activity was measured using the stable radical 1,1-diphenyl–2-picrylhydrazyl (DPPH) and ABTS assay. Total phenolic content was determined by following Folin-Ciocalteau colorimetric method and Total flavonoids were determined using aluminium chloride calorimetric methods. Phenolic compound concentration and compositions were determined by HPLC-MS/MS system. Seedlings grown under the flourescent light (Fl) exhibited the highest DPPH radical scavenging activity when compared to the plants treated with light emitting diodes (LEDs) and light emitting plasma (LEP). LED-Blue showed the higher DPPH radical scavenging activity and ABTS concentration of PE compared to other LEDs. The accumulation of phenolic compounds increased under different white-LEDs conditions as compared to LEP and FL light conditions. Conclusion : In this study, antioxidant activity and phenolic compound composition of P. erosus was improved by the application of LED and LEP.

LED 광원을 달리하여 재배한 감초지상부의 항산화, 항돌연 변이원성을 평가하였다. BL-0에서 DPPH 라디칼 소거활성에 서 EC50이 3.02 ± 0.13 ㎍/㎖와 ABTS 라디칼 소거활성은 EC50 이 2.18 ± 0.18 ㎍/㎖와 환원력이 가장 높게 나타났다. 폴리페놀 함량은 2.93 ± 0.11 g/100 g으로 가장 높게 나타났으며, RL-0 에서는 항산화 활성이 가장 낮게 나타났다. 항돌연변이원성 평 가에서 직접변이원인 1-NP에 대해 모든 실험군에서 돌연변이 억제효과를 나타냈으며, 간접변이원인인 Trp-P-1, Trp-P-2, AFB1에 대해서는 BL-0에서 가장 높은 돌연변이 억제효과를 나 타냈고, 2-AA에서는 RL-1에서 돌연변이 억제가 높게 나타났 다. 청색광 LED (650 ㎚)와 적색광 LED (450 ㎚)를 이용하여 재 배한 감초지상부의 성분변화를 관찰하기 위해 GC/MS를 이용 해 분석한 결과 25분에서 RL-1에서만 cytidine이 검출되었고, 37분에서 BL-0에서만 2-bromotrimethylene glycol이 특정적 으로 검출되었다. 이는 LED광원 조건에 따라 감초 경엽의 성분 이 차이가 있음을 보여준다. 이 성분들이 생리활성에 어떤 영향 을 주는지는 더 검토해야할 부분이다.

2011년 말 기준 전국에 가동 중인 공공하수처리시설은 500 m³/일 이상이 505개소에 시설용량은 25,017,730 m³/일이고, 500 m³/일 미만은 2,858개소에 시설용량은 210,376 m³/일에 달한다. 이는 2003년부터 하수도 보급률 78.8%에서 해마다 약 3%씩 증가하여 2011년도 말에는 90.9%로 증가되고, 인구증가 등의 요인에 따른 것이다. 또한 매년 하수처리시설의 유입유량과 유입하수농도의 변화는 지속적으로 증가하고 있다. 하수처리시설의 주 처리방법은 고액분리와 용존성 물질의 고형화하는 방법이 주를 이루며 이외에도 산화의 방법, 필터에 의한 방법 등으로 수중의 오염물을 배제시킨다. 특히, 용존성 물질을 고형화 하는 과정에서 대부분 유기성 물질로 구성된 오염물을 미생물의 처리과정으로 처리가 되어 지는데, 이 때 하수처리시설에서 생물 반응조의 상태를 보기 위하여 대부분이 SVI를 측정한다. 이는 미생물의 상태를 간접적으로 확인하고, 후단 공정에서의 고액분리의 정도를 예측하는 중요한 방법으로 많이 활용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 SV30의 측정방법에 대하여 높이에 따른 광원의 조사와 측정된 값을 인식 가능성에 대하여 실시하고자 하였다. 연구에 대상으로 사용된 슬러지는 경기도 안산시 A공공하수처리장의 생물반응조 내의 슬러지를 채수하여 실험에 사용하였으며, 이 때 사용된 슬러지의 TS는 3,428 mg/L, VS는 2,491 mg/L로 측정이 되었다. 광원으로 사용된 램프는 LED(White, Foryard Co. Ltd, Taiwan)으로 하단에서 최초 높이 20mm 정도를 제외하고 높이 17mm간격으로 20개를 설치하였다. 광원 검출기(Perkin Elmer Co., German)도 동일한 방법으로 설치하고 광원과 검출기 사이에 SV30을 실험하는 방법을 기준으로 1,000mL의 유리재질의 매스실린더를 사용하였으며, 광의 조사 및 검출의 외부 환경은 외란광이 존재하는 조건에서 실험을 실시하였다. 사용된 검출기의 특징은 외부 광원을 에너지로 인식하고 광원이 조사되면 저항(단위 Ω, R)이 내려가고, 광원이 차단되면 저항이 올라간다. 외란광의 환경에서 하부에서 상부로 갈수록 외란광의 차단효과가 적어져 메스실린더 내의 슬러지 투입전의 1,000 mL 위치에서 LED 램프 조사전은 4.78 kΩ, 0 mL에서 27.75 kΩ, 조사시는 1,000 mL 위치에서 3.49 kΩ, 0 mL에서 5.92 kΩ으로 측정이 되었다. 활성슬러지 투입시 압밀침전 전까지 슬러지 침강속도는 43.6 mm/min이었으며, 압밀침전의 속도는 3.58 mm/min으로 측정이 되었다. 이 때, 슬러지 계면이 있을 경우와 없을 경우의 측정차는 약 90 kΩ이상이 발생하여 슬러지 계면의 정도에 따른 측정이 가능할 것으로 판단된다.

면광원에 의한 부드러운 그림자의 표현은 가상 장면을 보다 사실적으로 보이도록 한다. 하지만 부드러운 그림자의 계산은 매우 느리게 수행되기 때문에 실시간 3차원 응용 프로그램에 적용하기 위해서는 가속화가 요구된다. 우리는 기존의 실시간 부드러운 그림자 방법들이 가정했던 면광원의 모양과 색상을 보다 일반적으로 확장하여 임의의 모양과 색상을 갖는 면광원에 대한 부드러운 그림자 생성 방법을 제안한다. 그림자 매핑 정보를 획득할 수 있는 그림자 맵은 픽셀과 면광원 간의 가시성 검사를 근사하기 위해 사용되며 픽셀 주변의 그림자 복잡도에 따라 근사의 정도를 결정하였다. 그 결과 보다 일반적인 형태와 색상의 면광원에 대한 부드러운 그림자를 실시간에 표현할 수 있었다.

The objective of this study was carried out to elucidate the effect of LEDs (light emitting diodes) irradiation in relation to early growth and inorganic elements in leaf lettuce (Lactuca sativa L. ‘Chung Chi Ma’). In morphological changes of leaves, shoot elongation and hypocotyl length showed poor growth in red light irradiation, while the red+blue light irradiation induced shorter plant height and much greater leaf numbers resulting in increased fresh weight. In change of the Hunter's color and SPAD values, lettuce seedlings grown under in red+blue and fluorescent light irradiation had a higher a* value, otherwise SPAD values were not changed in these light irradiations. Interestingly, relative chlorophyll contents showed 1.8 times increased redness in the treatment of red+blue light irradiation. Inorganic element (N, Ca, Mg, Mn, and Fe) and ascorbic acid contents were increased in lettuce plants grown under LEDs light irradiation compared to those of lettuce grown under the fluorescent light which showed higher P and Mn contents. In conclusion, it is considered that red+blue light irradiation which stimulates growth and higher nutrient uptake in leaf lettuce could be employed in containers equipped with LEDs.