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 모 델을 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 μmol·m-2·s-1였다. 지상부 생체중과 건물중은 선형관계를 보였다. 지상부 건물중의 회귀계수는 0.75 (R2=0.921***)였다. 선형지수 수식을 사용하여 시간 함수에 따른 퀴노아의 지상부 건물중 증가를 비선형 회귀식으로 수행하였다. 작물생장률과 상대생장률은 각각 22.9 g·m-2·d-1 and 0.28 g·g-1·d-1였다. 이러한 모델들은 정확하게 퀴노아의 초장, 광합성률, 지상부 생체중과 건물중을 예측할 수 있다.

다육식물인 에케베리아(Echeveria)는 최근 전세계적으로 수요가 증가하고 있지만, 번식효율이 품종이나 환경 요인의 영향을 크게 받으므로 연중 고품질 묘를 공급하는 것이 어렵다. 이 연구는 밀폐형 식물공장 내에서 LED 파장 조합이 에케베리아 엽삽번식 효율에 미치는 영향을 구명하여 주년 생산의 기초자료를 제공하고자 실시되었다. 번식이 어려운 ‘Afterglow(AG)’, ‘Berkeley Light(BL)’, ‘Mason(MS)’, ‘Subsessilis Light(SL)’, ‘Cream Tea(CT)’, ‘Ben Badis(BB)’ 등 6품종의 모주로부터 균일한 잎을 채취하여 실내온도 24±2℃, 상대습도 60±10%의 식물공장 내에서 혼합상토에 삽목하였다. 청색(B, 450nm), 녹색(G, 530nm), 적색(R, 660nm), 원적색(FR, 730nm) LED를 이용하여 R10, R8+B2, R5+B5, R7+B2+FR1, R7+B2+G1의 비율로 광질을 달리하여 처리하였고, PPFD는 200μmol·m-2·s-1, 광주기는 16/8(명/암) 시간이었다. 그 결과, 번식 효율은 품종에 따라 차이가 있었는데, ‘SL’은 상대적으로 발근과 신초 형성이 쉽게 되었으나, ‘AG’는 발근과 뿌리 생장이 잘 되지 않았다. LED 파장 또한 번식효율에 영향을 주었는데, B 비율이 높은 R5+B5, R7+B2+FR1, R7+B2+G1 하에서 신초 형성과 생장이 촉진된 반면, 발근과 뿌리 생장은 억제되었다. 반대로, R 비율이 높은 R10나 R8+B2 하에서는 부정근 형성 및 생장이 촉진된 반면, 신초 형성 및 생장이 억제되었다. 한편, FR은 잎의 크기와 무게를 증가시켰다. 따라서, 번식이 어려운 에케베리아 품종의 엽삽 시 번식 효율을 높이기 위해서는 각 파장별 효과를 활용한 적정 파장 조성에 대한 연구가 필요하다.

A quality of forage under optimal condition needs to be evaluated because an optimal condition for high productivity does not guarantee high quality product. In this study, we aimed at investigating a quality of barley grown under optimal conditions for maximizing productivity by comparing its ingredient contents with those under other conditions in plant factory-type fresh forage growing system. To compare the ingredient in barley grown at 4 conditions, we used multivariate analysis of variance (MANOVA) and Tukey’s post-hoc test. The optimal growth condition (20 and 63% of humidity) was applied to the first group (group 1), while other groups were cultivated under 20 / 90% (group 2), 18 / 63% (group 3), and 23 / 63% (group 4). In the analysis, contents of ingredients in each sample were measured at two parts, i.e., roots and shoots. Result showed that roots included 86.68% of moisture, 1.86% of crude-protein, 0.58% of crude-fat, 2.13% of crude-fiber, 195.78 ppm of minerals, and 231.48 μmol/g of amino acids. For shoots, 92.42% of moisture, 2.52% of crude-protein, 0.16% of crude-fat, 1.86% of crude-fiber, 263.78 ppm of minerals, and 208.34 μmol/g of amino acids were contained. When comparing by groups, moisture, crude-fat, and some minerals (Fe, Na, and P) were not significantly different by groups. In contrast, crude-protein, crude-fiber, and few minerals (Ca and K) were different. Overall, the variation in total amount of ingredient was less than 20% among groups, suggesting quality of barley under optimal conditions for productivity was acceptable. In conclusion, the optimal condition for yielding maximal productivity maintains barley quality, but an operating conditions needs to be changed when emphasizing functional aspect of forage.

작물의 생산량은 광합성과 밀접한 관계가 있으며, 광합성 속도는 다양한 환경 요인에 의해 변화한다. 광합성 속도는 작물의 생육 상태나 생육 속도를 판단하는 지표로 사용되며, 작물 재배 시설을 구축하는 데 고 려해야 하는 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 광도, CO2 농도 및 생육 단계에 의해 변화하는 로메인 상추 의 군락 광합성 속도 모델을 개발하는 것이다. 군락 광합성 속도는 정식 후 5, 10, 15, 20 일차에서 5단계의 CO2 농도(600-2,200μmol·mol-1)와 5단계의 광조건(60-340μmol·m-2·s-1)이 처리된 3개의 밀폐 아크릴 챔버(1.0 × 0.8 × 0.5m) 내에서 측정하였다. 먼저 세 가지 환경 요인을 사용하는 식들을 곱하여 만든 단순곱모델을 구성 하였다. 이와 동시에 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과, 단순곱 모델의 R2는 0.923이었으며, 수정 직각쌍곡선 모델의 R2는 0.941을 나타내었다. 따라서 수정 직각쌍곡선 모델 이 광도, CO2 농도, 생육 단계의 3 변수에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 데 더욱 적합한 것으로 판단하 였다. 본 연구에서 개발된 군락 광합성 모델은 식물공장에서 상추 재배를 위해 생육 단계별로 설정해야 할 최 적의 광도와 CO2 농도를 결정하는데 도움이 될 것으로 생각된다.

채소내의 칼륨은 만성 신부전 환자에게 악영향을 주는 것으로 알려져 있다. 하지만 채소는많은 다른 영양 물질 또한 함유하고 있으므로, 이러한 환자들에게 채소의 섭 취는 불가피하다. 본 연구는 완전제어형 식물공장에서 신장환자들을 위해 적합한 저칼륨 상추 개발을 위해 수행되었다. 본 연구에 사용된 상추 품종은 ‘찰스’ 품종이 었다. 완전제어형 식물공장에서 정식 후 28일간 수행되었으며, 광 환경은 LED (W:R, 9:1), 일장 16시간, 200μmol·m-2·s-1 이었고 재배 온도, 상대습도와 이산화탄 소 농도는 각각 15-21oC, 65%와 600-650mg·L-1 이었다. 1차 실험에서 배양액은 수확 전 1주전과 2주전에 칼륨농도를 10%와 5%로 낮게 처리하였고, 이를 토대로 2차실 험의 처리는 수확 전 2주전 5%, 1% 낮춘 처리와 원수로 재배한 처리였다. 식물체 내의 다량원소 분석을 위해 수확 후 ICP 분석을 하였으며 생체중과 엽수를 측정하였다. 실험 결과 식물체 내 칼륨함량은 대조구에 비해 2주전 처리에서 통계적으로 유의하게 낮았다. 생체중과 엽수는 대조구와 처리구에서 유의적인 차이를 보이지 않았으나 처리구간의 유의적인 차이는 있었다. 신장환자들 의 채소섭취량을 고려했을 때, 저칼륨 상추 생산을 위한 적당한 칼륨농도 조성은 수확 2주전 1%와 5%로 낮춘 처리였다. 본 연구를 통해 양액 내 칼륨함량과 처리시리를 조절하여 신장환자를 위한 저칼륨 상추를 개발할 수 있었다.

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 249μmol·m·2·s-1, 12/12시간(밤/낮)이었다. 순환식 담액수 경방식으로, 정식 후 57일까지 재배하였다. 정식 후 43 일째에 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 가 장 높았다. 생육과 상품수량을 고려해 볼때, 완전제어형 식물공장에 적합한 콜라비 품종은 ‘아삭콜’ 이었다.

광도와 온도 같은 환경 요인에 의해 광합성 속도가 변화하기도 하며, 생육 시기에 따른 광합성 효율의 변화가 수반되기도 한다. 본 연구에서는 흑로메인 상추(Lactuca sativa L., Asia Heuk romaine)를 이용하여 광도와 온도, 생육 시기에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 두 모델을 구축하고 비교하는 것을 목표로 하였다. 군락 광합성은 정식 후 4, 7, 14, 21, 28 일차 상추를 아크릴 챔버(1.0 × 0.8 × 0.5m)에 넣어 측정하였으며, 이 때 챔버 내부의 온도는 19oC에서 28oC까지 변화시켰고 광원은 LED를 이용하여 50에서 500μmol·m-2·s-1까지 변화시키며 실험하였다. 챔버 내부의 초기 이산화탄소 농도는 2,000μmol·mol-1로 설정하였으며, 시간에 따른 이산화탄소 농도의 변화율을 이용하여 군락 광합성 속도를 계산하였다. 각 환경요인을 표현하는 3개 식을 곱하여 만든 단순곱 모델을 구성하였다. 이와 동시에 온도와 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕 턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정된 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과 단순곱 모델은 0.849의 R2 값을 나타내었으며, 수정된 직각쌍곡선 모델은 0.861의 R2 값을 나타내었다. 수정된 직각쌍곡선 모델이 단순곱 모델에 비해 환경 요인(광도, 온도), 생육 요인(생육 시기)에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는데 더욱 적합한 모델인 것으로 판단하였다.

본 연구는 식물공장에서 미나리 재배시 명/암주기와 암기시간 동안의 상대습도 조절이 미나리의 생육과 품질에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 정식 후 30일째에 수확하여 생육 및 품질을 비교하였을 때 상대습도 60/ 90%(명/암기) 처리가 60/60% 처리보다 지상부 생체중이 뚜렷이 증가하였다. 상대습도60/60% 처리에서 명기가 연장될수록 지상부 생체중이 증가하였지만 60/90% 처리에서는 16/8h 처리에서 지상부 생체중이 가장 높았으며, 20/ 4h, 22/2h 순이었다. 팁번의 발생은 상대습도 60/90%에서 는 명/암주기 16/8h로 처리했을 때 1.4%로 매우 낮았으나, 명기 시간이 연장된20/4h, 22/2h 처리에서 각각 15.5% 30.3%로 급격히 증가하였다. 상대습도 60/60%에서는 명/ 암주기 16/8h에서도 팁번의 발생이 15.5%로 높았으며 20/ 4h, 22/2h 처리에서는 25% 이상 높게 나왔다. 줄기의 경도는 상대습도 60/90%, 명/암주기 16/8h 처리에서 가장 낮았다. 잎의 무기성분은 명기시간이 연장될수록 감소하였지만Ca의 함량은 상대습도 60/60%, 명/암주기 22/2h 처리를 제외하고는 유의한 차이가 없었다.

본 연구는 완전 인공광형 식물공장 내에서 RBW LED(red:blue:white = 2:1:1)의 광주기와 광도가 흰민들레 생육에 미치는 영향을 구명하고자 수행하였다. 완전 인공 광형 식물공장에서 각각 광주기 3수준과 광도 4수준으로 설정하였고, 분무수경으로 광주기 실험은 270일, 광도 실험은 120일 동안 재배하였다. 광주기별 전 재배기간 동안 8회 수확한 1주당 수확 총엽수는 16/8시간 처리구에서 주 당 224매로 12/12시간 처리구의 220매와 비슷하게 많았고 8/16시간 처리구에서 151매로 가장 적어 대체로 명기가 길수록 수확엽수도 많아지는 경향이었다. 지상부 생체중은 16/8h 처리구에서 125g으로 가장 높았고 다음으로 12/12h 처리구 91g, 8/16h 처리구 56g 순이었다. 광도별 전 재배기간 동안 총 4회 수확한 엽수는 150μmol·m-2·s-1 처리구에서 123매로 가장 많았으며 다음으로 107매인 200μmol·m-2·s-1 처리구와 95매인 100μmol·m-2·s-1 처리구 이었고, 50μmol·m-2·s-1 처리구에서 56매로 가장 적었다. 1주당 지상부 총 생체중은 150μmol·m-2·s-1 처리구에서 43.6g으로 가장 높았고 다음으로 100μmol·m-2·s-1과 200μmol·m-2·s-1 처리구로써 각각 34.6g과 32.2g이었으며 50μmol·m-2·s-1 처리구에서 18.2g으로 가장 낮았다. 이상의 결과 흰민들레 최적 생장을 위한 완전 인공광형 식물공장의 RBW LED(red:blue:white = 2:1:1) 조명의 광 조건은 광주기 16/8h, 광도 150μmol·m-2·s-1이었다.

본 연구는 식물공장에서 광 조사조건에 따른 아이스플랜트의 생육변화를 확인하고자 한다. 광조절을 통해 최적 생장 조건을 구명하고 식물공장 내부의 에너지 절감과 고부가가치 작물 개발을 통한 경제성 문제해결의 기초자료로 활용하고자 한다. 실험은 LED이용 식물공장에서 8개 베드에 각각 다른 광조건 을 처리하여 실험을 하였다. 실험구는 일일 광조사시간을 12시간, 16시간으로 하여 각각 4처리를 두었 으며, 동일한 명기를 지닌 4개의 실험구는 광의 On/Off처리를 하여 반복 실시하였다. 그 결과 아이스 플랜트 생육은 명기를 16시간으로 처리한 조건에서 12시간 처리에 비해 우수하였다. 동일한 명기 조건 내에서는 광의 On/Off처리를 반복 실시한 실험구에서 생육이 양호하였다. 아이스플랜트는 광 스트레스 에 의해 C3에서 CAM으로 광합성 경로를 전환하는 식물임에 따라 광의 On/Off처리가 계속적으로 광을 조사한 실험구에 비해 광 스트레스를 적게 받는 것으로 판단된다.

본 연구는 식물공장 인공광원이 수경재배 케일의 생육, 수량 및 글루코시놀레이트(GLS) 함량에 미치는 영향을 구명코자 수행하였다. 인공광원으로 LED B:W(1:1, BW), R:B:W(2:1:3, RBW), BW+형광등(1:1+FL, BW+FL) 등 3 처리를 하였다. 수확 엽수와 엽중은 BW+FL이 BW와 RBW보다 우수하였다. 엽장은 BW+FL에서, 엽폭은 RBW 가 우수하여 다른 처리와 통계적인 유의성을 나타냈다. 엽록소 함량과 ‘L’ 값은 처리간에 유의성이 없었으며, ‘a’ 값과 ‘b’ 값은 BW+FL에서 가장 낮았다. GLS 함량은 모든 처리에서 glucobrassicin, glucoiberin, gluconasturtiin, sinigrin, progoitrin, glucoraphamin, epiprogoitrin 순으로 많았으며, 총 GLS 함량은 RBW에서 가장 높았다. 잎의 수분 함량, 조단백질, 조지방 함량, 회분 함량은 처리간에 유의성을 나타내지 않았다. 결론적으로 광은 생육과 2차 대사산물의 합성에 차이가 나타내며, 기능성 향상을 위해 후속 연구가 필요하다고 판단된다.

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 페놀 함량은 RB가 105.77mg·100g-1 GE로 가장 높았고, RBW 92.52mg·100g-1 GE, FL 89.08mg·100g-1 GE, RBGW 82.00mg·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.

본 연구는 방풍나물의 인공광 식물공장에서 재배시스템에 따른 생육, 비타민 C, 아미노산함량, 수량에 미치는 영향을 구명코자 실시하였다. 박막수경(NFT), 배지경 (Perlite), 분무경(Aeroponics) 등 3처리를 하였다. 초장은 NFT 처리에서 10.2cm 가장 길었으며, Perlite 처리에서 8.9cm로 가장 짧았다. 주당 엽 생체중은 Perlite, NFT, Aeroponics순으로 무거웠다. 총 페놀 함량은 Aeroponics가 117.84mg·100g-1 GE로 가장 높았고, NFT 98.57mg·100g-1 GE, Perlite 74.62mg·100g-1 GE 순으로 재배 방법에 따라 차이를 나타냈다. 총 플라보노이드는 Aeroponics에서만 0.12mg·100g-1가 검출되었으나, NFT와 Perlite 처리구에서는 검출되지 않았다. 비타민 C 함량은 Aeroponics가 108.23mg ·100g-1으로 가장 높았으며, Perlite가 88.05mg·100g-1, NFT가 80.83mg·100g-1으로 처리에 따라 통계적인 유의성을 나타냈다. 총 식이섬유소 함량은 Aeroponics가 Perlite와 NFT보다 높았다. Cystein 함량은 Aeroponics에서 46.76mg ·100g-1로 가장 높았으며, methionine 함량은 Perlite가 75.64mg·100g-1 로 가장 낮았다. 무기질 함량은 모든 처리에서 K, Ca, P, Mg 순으로 높았다.

식물공장에서 양액 종류가 다채, 로메인, 비트, 적무 어린잎채소의 생육 및 품질에 미치는 영향을 알아보기 위해서 본 연구를 수행하였다. 우레탄스펀지에 파종한 후 14일간 광원을 형광등으로 하는 폐쇄형 재배 시스템에서 재배하였다. 재배 시스템 내 광도는 110μmol·m-2·s-1, 명 암주기는 16/8h, 명/암기 기온은 25/20oC로 유지하였다. 파종 후 7일은 수돗물을, 이후 7일은 수돗물, 한국 원시, 일본 엔시, 상추용 야마자키 양액을 각각 관수하였다. 파종 14일 후 다채의 생체중은 야마자키 양액을 공급한 처리구에서 가장 높았으나, 비트와 적무의 생체중은 양액 종류 간 유의차가 없었다. 소비자들의 구매 결정 주요 요인 중 하나인 엽색을 비교하기 위하여 양액 종류에 따른 4작물의 Hunter’s L과 a값을 측정하였다. 어린 잎채소의 녹색과 적색을 Hunter’s a값으로 비교하였을 때, 한국 원시와 일본 엔시 양액을 공급한 처리구에서는 녹색을, 야마자키 양액을 공급한 처리구에서는 적색을 더 띄었다. 다채, 비트, 적무의 총페놀함량은 양액 종류 에 따른 차이가 없었으나, 로메인은 한국 원시 양액을 공급한 처리구에서 총페놀함량이 가장 높았다. 이상의 결과에서 어린잎채소의 생육과 품질을 고려해 볼 때, 식 물공장 재배 시 로메인은 한국 원시 양액이, 비트와 적무는 야마자키 양액이 적합한 것으로 판단된다.

본 연구는 식물공장에서 특용작물인 인삼을 대상으로 LED광원, Duty ratio에 따른 인삼의 생리·생태학적 반응을 알아보고자 하였다. LED광원의 종류는 단색의 적색광(R), 청색광(B), 황색광(Y), 백색광(W), 원적색광(fR)과 적색+ 청색 혼합광(R+B), 적색+청색+백색 혼합광(R+B+W), 적 색+원적색 혼합광(R+fR)을 이용하였으며, 모두 180Hz로 처리하여 총 8개의 구배를 하였다. 인삼은 1년생 묘삼을 한 화분(지름24cm×높이23cm)에 3개체씩 이식하여 각 구 배 당 5개의 화분을 배치하였다. 그리고 이 실험을 Duty비 30%, 50%, 70%로 총 3번 진행하였다. 실험 결과, 인삼의 광합성률은 RB 혼합광의 Duty비 30%와 50%, RBW와 R+fR 혼합광의 Duty비 70%에서 높았다. 증산률은 RB 혼 합광과 Y광의 Duty비 30%, RBW 혼합광의 Duty비 50%, fR광의 Duty비 70%에서 높았다. 기공전도도는 LED광원 과 Duty비에 따른 통계적 유의성은 보이지 않았다. 이와 같은 결과를 종합해 볼 때 RB 혼합광의 Duty비 30%에서 가장 최적의 생리·생태학적 반응이 나타났으며 또한 에너지 절감을 할 수 있음을 의미한다. 이러한 연구는 추후 진행될 식물공장 내 최적 광질을 통한 인삼의 재배 연구에 기초자 료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 식물공장에서 특용작물인 인삼을 대상으로 LED광원, Duty비와 Hertz에 따른 최적 환경조건을 알아보 고자 하였다. LED광원의 종류는 적색+청색 혼합광(R+B), 적색+청색+백색 혼합광(R+B+W)을 이용하였으며, R+B광 원의 Hz는 각각 20, 60, 180, 540, 1620, 4860Hz로 R+B+W 광원의 Hz는 각각 60, 180, 540, 1620Hz로 처리하여 총 10개의 구배를 하였다. 인삼은 1년생 묘삼을 한 화분(지름 24cm×높이23cm)에 3개체씩 이식하여 각 처리구당 5개의 화분을 배치하였다. 그리고 이 실험을 각각 Duty비 30%, 50%, 70%로 총 3번 진행하였다. 실험 결과, 광합성률은 R+B광원에서 Duty비 30%일 때 180Hz가 가장 높았고, Duty비 50%일 때는 20Hz가 가장 높았다. R+B+W광원에 서는 Duty비 50%일 때 60Hz가 가장 높았고, Duty비 70% 일 때는 180Hz가 가장 높았다. 증산률은 R+B광원에서 Duty비 30%일 때 60Hz가 가장 높았고, Duty비 50%일 때 는 20Hz와 1620Hz가 가장 높았다. R+B+W광원에서는 Duty비 30% 일 때 60Hz가 가장 높았고, Duty비 50%일 때는 180Hz와 540Hz 그리고 Duty비 70%일 때는 540Hz가 가장 높았다. 기공전도도는 R+B광원에서 Duty비 30%일 때 60Hz가 가장 높았고, Duty비 50%일 때 20Hz가 가장 높았다. R+B+W광원에서는 Duty비 30%일 때 60Hz가 가 장 높았다. 특히 광합성률에서는 R+B+W광원에서 Duty비 30%일 때 Hertz간의 유의적인 차이는 나타나지 않았지만, R+B와 R+B+W광원 모두 Duty비 30%에서 가장 높은 광합 성률을 보였다. 또한 R+B+W광원에서 보다 R+B광원에서 Duty비 30%일 때 더 높은 광합성률을 보였다. 위의 결과를 종합해보았을 때 R+B와 R+B+W광원 모두 60Hz와 180Hz 에서 가장 최적의 생리·생태학적 반응이 나타났으며, R+B 광원에서 Duty비 30%일 때 인삼의 최적 환경 조건을 유지 하며 에너지 절감 또한 될 것으로 판단된다.

본 연구에서는 식물공장에서 한국의 멸종위기식물인 분 홍장구채(Silene capitata Kom.)의 생육 및 개화에 최적인 광조건을 선정하기 위해, 식물공장용 LED 챔버 시스템에 서 적색광, 청색광, 백색광, 원적색광, 적색+원적색 혼합광, 적색+청색 혼합광 그리고 적색+청색+백색 혼합광을 처리 하여 생육, 생리 그리고 번식생태적 반응을 측정하였다. 측 정 항목은 분홍장구채의 로제트 잎 길이, 분얼 수, 광합성률, 수분이용효율, 광계Ⅱ의 광화학적 효율, 개체당 꽃 수이다. 그 결과 분홍장구채의 로제트잎 수는 적색+청색+백색 혼합 광에서, 분얼 수는 적색+원적색 혼합광에서 가장 많았다. 생리반응을 보면, 광합성률은 적색+청색+백색 혼합광에서 가장 높았지만 수분이용효율은 차이가 없었다. 광계Ⅱ의 광 화학적 효율은 적색+청색+백색 혼합광에서 가장 높았다. 이를 종합해 보면, 생육반응과 생리반응은 적색+청색+백색 혼합광에서 가장 높았다. 그러나 이와 달리, 개체당 꽃 수는 적색 단일광과 적색+원적색 혼합광에서 가장 많았다. 그러 므로 인공적으로 분홍장구채를 재배할 때, 꽃을 많이 피우 기 위해서는 적색 단일광과 적색+원적색 혼합광에서 재배 하는 것이 효과적이다.

본 연구는 특용작물인 인삼을 대상으로 식물공장에서의 LED 광원, Hertz와 Duty비에 따른 생리·생태학적 반응을 알아보고자 하였다. 본 실험에서는 LED 시스템을 이용하 여 광원의 종류를 단색의 적색광, 청생광, 백색광, 황색광, 원적색광 그리고 적색+청색 혼합광, 적색+청색+백색 혼합 광, 적색+원적색 혼합광으로 총 16개의 구배로 구성하였다. 적색+청색 혼합광은 Hertz를 각각 20, 60, 180, 540, 1620, 4860Hz로 처리하였고 적색+청색+백색 혼합광은 Hertz를 각각 60, 180, 540, 1620Hz로 처리하여, 이 실험을 각각 Duty비 30%, 50%, 70%로 총 3번의 실험을 진행하였다. 실험 결과, 인삼의 광합성률은 Duty비 30%일 때 적색+ 청색 혼합광의 20Hz에서 가장 높았고, Duty비 50%일 때 적색+청색 혼합광의 60Hz에서 가장 높았으며, Duty비 70%일 때 적색+청색 혼합광과 적색+청색+백색 혼합광의 60Hz에서 높았다. 인삼의 증산률은 Duty비 30%일 때 적색 +청색 혼합광의 20Hz에서 가장 높았고, Duty비 50%일 때 백색광의 180Hz에서 가장 높았으며, Duty비 70%일 때 청 색광과 백생광의 180Hz가 높았고 적색+청색 혼합광의 20Hz와 540Hz, 적색+청색+청색 혼합광의 60Hz가 높았다. 인삼의 수분이용효율은 Duty비 30%일 때 적색+청색 혼합 광의 180Hz에서 가장 높았고, Duty비 50%일 때 적색+청색 혼합광의 60Hz에서 가장 높았으며, Duty비 70%일 때 황색 광의 180Hz가 높았고 적색+청색 혼합광과 적색+청색+백 색 혼합광의 1620Hz에서 가장 높았다. 위의 결과를 종합적으로 보았을 때 인삼을 식물공장의 LED광 조건으로 재배할 경우 Duty비 50%에서 가장 경제 적인 생산에 최적으로 판단된다.

This study was designed to determine the antioxidant activity of solvent fractions of broccoli sprouts grown by controlling the growing environment at the plant factory system. Fractionation was achieved with chloroform, n-hexane, ethyl acetate, butanol, water by 70% EtOH extract of the broccoli sprouts. Each solvent fraction was put through TLC and HPLC to separate active components. Higher antioxidant activities were observed for the butanol and ethyl acetate layers. Further evaluation of each of the 5 layers (LH1 to LH5) of the butanol fraction showed that the refined LH3 extract had a high antioxidant effect. Components with similar Rf values from TLC had the same retention times and peaks in the HPLC analysis. It was also determined that the sulforaphane content was high at the chloroform and butanol layers and the sulforaphane was responsible for, the high antioxidant activity. Thus, to use for functional materials, the butanol extract/layer of broccoli sprouts is recommended as the most effective.