간행물
생물환경조절학회지 KCI 등재 Journal of Bio-Environment Control
- 발행기관 한국생물환경조절학회
- 자료유형 학술지
- 간기 계간
- ISSN 2288-0992 (Print)2288-100X (Online)
- 수록기간 1992 ~ 2024
- 주제분류 농수해양 > 농학 농수해양 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 520DDC 630
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Vol.20 No.3 (2011년 9월) 12건
1.
2011.09
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본 연구에서는 유비쿼터스 식물공장의 재배환경에 필요한 요소들의 센서 네트워크를 구성하고 자동으로 감지하여 적응형 뉴로-퍼지 추론시스템을 통하여 환경변화를 추론하여 식물공장의 재배환경을 적절하게 제어할 수 있는 새로운 자동제어시스템의 프레임워크를 제안하고, 이를 설계하였다. 유비쿼터스 식물공장 환경을 제어하기 위하여 식물공장의 재배환경에 영향을 미치는 환경요소인 실내온도, 근권온도, 습도, 광도, CO2 농도를 측정할 수 있는 센서 네트워크를 구성하고 측정된 환경요소의 변화에 따라 램프, 환기, 습도, CO2 농도, 온도를 제어할 수 있는 장치를 자동으로 제어할 수 있는 식물공장 자동제어시스템을 설계하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 센서를 통하여 받아들이는 입력값을 퍼지소속함수로 변화하고 적응형 뉴로-퍼지시스템에 따라 추론하고 평가하여 보다 정밀하게 식물공장을 자동으로 제어할 수 알고리즘을 개발하였고 이를 구현하였다. 개발된 자동제어시스템을 상추 식물공장에 적용한 결과 만족스러운 시험결과를 얻을 수 있었다. 향후 연구로는 식물공장에서 재배하고 있는 작물별 생장모델의 적합도 검정 및 개선을 위하여, 작물별 재배규칙을 보다 상세히 도출하는 것이 필요하고, 작물의 재배에 필요한 지식을 보다 정량적으로 표현하고 지식상에 내포하고 있는 불확실성을 해결하는 것이 필요하다. 더 나아가 식물공장에서 환경인자간의 상호관련성을 보다 정밀하게 수식화하고 이를 추론할 수 있는 정밀하고 과학적인 자동제어시스템의 개발이 필요하다.
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2.
2011.09
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온실의 한쪽 벽에 패드를 설치하고 반대쪽 벽에 팬을 설치하여 가동하는 팬 앤 패드 냉방 온실의 온도 경사 문제를 극복하기 위한 목적으로 일체형 팬 앤패드 시스템과 에어 덕트를 설치한 온실의 냉방 실험을 통하여 냉방성능을 분석하였다. 일체형 팬 앤 패드 증발냉각기의 효율은 1단 가동시 75.7%, 2단 가동시 88.6%로 나타나 대체로 우수한 냉각효율을 보이는 것으로 판단된다. 온실의 냉방성능 실험 결과 무차광 조건에서 온실 냉방 시스템을 가동할 경우 대조구 온실에 비해서 5.7~7.6℃ 정도의 냉방효과가 있으며 차광 조건에서는 7.4~9.7℃ 정도의 냉방효과가 있는 것으로 나타났다. 본 시스템을 적용할 경우 여름철 온실의 최고기온을 37℃ 정도로써 외기온 대비 5℃ 이내로 유지할 수 있으며, 적절한 차광을 실시할 경우에는 33℃ 정도에 2℃ 이내로 유지하는 것이 가능하여 고온기 작물재배에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다. 한편, 본 냉방 실험에서 온실의 온도 분포를 분석한 결과 18m 길이의 온실 내 최대 온도 편차는 차광시 1.6~1.7℃, 무차광시 2.3~2.7℃ 정도로 나타났다. Kittas 등(2003)과 Nam 등(2005)의 자료와 비교한 결과 본 연구에서 구상한 일체형 팬 앤 패드 시스템과 에어 덕트를 이용한 온실 냉방시스템은 기존의 팬 앤 패드 냉방 온실의 최대 단점인 온도 편차를 40~50% 정도 개선할 수 있는 것으로 나타났다. 본 시스템은 자연환기 상태에서 가동할 수 있으므로 단동 온실에 적용하기가 쉬우며, 일체형 증발냉각기 출구로부터 온실 내 에어 덕트 시점까지의 연결 덕트 부분을 철저하게 단열하면 냉방성능을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
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3.
2011.09
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본 연구는 LED(light-emitting diode) 보광이 온실에서 키운 어린 고추의 생장과 식물성 화학물질(phytochemical) 함량에 미치는 영향을 조사하였다. 처리한 LED광원은 청색광(470nm), 적색광 (660nm), 청색 + 적색광, 근적색광(740nm), 그리고 자외선(UV-B 300nm)이며. 실험기간 중의 이들 광원의 Photon flux는 각각 49, 16, 40, 5.0, 그리고 0.82μmol m-2s-1이었다. LED 광은 낮 동안 16시간이며 UV-B 는 일몰 후 10분간 발아 후 12일간 매일 처리되었다. 실험 결과, 광처리는 무처리에 비하여 고추의 생장과 식물성 화학물질(phytochemical) 함량에 상당한 변화를 보였다. 적색광 처리는 고추의 엽수, 마디수, 엽폭과 생체중을 각각 약 34%, 27%, 50%와 40% 증가되었다. 청색광 처리도 엽장을 약 13% 증가시켰고, 근적색광 처리에 의해 경장과 절간장을 각각 17%와 34% 정도 증가시켰다. 파종 15일에 수확한 고추 잎의 총 안토시아닌(anthocyanin)과 엽록소(chlorophyll) 함량은 청색광 처리에서 무처리에 비해 각각 6배와 2배가 증가하였다. 적색광은 총 페놀성화합물(phenolic compound) 함량을 최소 2배로 증가시켰으며, 반면에 근적색광은 아스코르빅 산(ascorbic acid)과 항산화능(antioxidant activity)을 각각 31%와 66%를 감소시켰다.
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4.
2011.09
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Ebb and flow 시스템을 사용한 분화 칼랑코에 재배에서 광도와 양액 농도가 생육, 양분 흡수율 및 배지 내 무기 이온의 집적에 미치는 영향을 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 연구 목적을 달성하기 위하여 광도 3수준(PPF 4.26, 5.51, 9.75mol·m-2·d-1)과 양액 농도 3수준(EC 1.2, 1.8, 2.4dS·m-1)을 조합하여 요인실험으로 수행하였다. 분화 재배한 칼랑코에의 생육은 광도와 양액 농도에 뚜렷하게 영향을 받았으며, 광도가 높아질수록 생육이 양호하였다. 각 광도 내에서는 양액의 EC를 1.8~2.4dS·m-1의 범위로 조절할 경우 칼랑코에 지상부 생육이 비교적 양호하였지만, EC를 2.4dS·m-1로 조절한 처리의 생체중, 건물중 및 엽면적이 가장 크게 나타났다. 광도와 양액 농도는 ebb and flow 시스템의 양액 탱크로부터 양분 및 수분 흡수량과 배지 내 무기 이온의 집적에 유의하게 영향을 미쳤지만, 식물체의 무기물 함량에는 뚜렷한 영향을 미치지 않았다. 광도는 양액의 EC에 비해 이온의 흡수율에 미치는 영향이 상대적으로 적었으며, 양액 EC가 높을 수록 NO3-, P, K, Mg 이온의 흡수율은 높았다. 이상의 연구결과를 고려할 때 ebb and flow 저면 관수 시스템에서 배지 내 무기 이온 집적에 영향을 주는 주 요인은 양액 농도임을 확인하였으며, 광도와 양액의 EC를 이용하여 배지 내 무기 이온의 집적량을 예측하기 위한 회귀식을 제시하였다.
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5.
2011.09
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고구마 재배농가에서 무병묘를 손쉽게 자가증식할 수 있는 간편한 수경재배 시스템을 도입하기 위하여, 점적호스를 이용한 순환식 자루재배 시스템을 시설하여 배지 혼합비율 및 삽수종류에 따른 무병묘의 생육을 조사하였다. 연황미와 맛나미 모두 15일경까지는 배지 종류에 따른 생육에 유의한 차이를 보이지 않았으나, 20일경부터는 원예용상토(TKS-2)와 펄라이트 함량이 높은 혼합배지(코코피트 : 펄라이트, 3 : 7 v/v)에서 생육이 양호하였다. 품종 간에는 연황미의 생육이 맛나미보다 양호하였으며, 1마디 삽수보다 정단 삽수로 증식하는 것이 효과적이었다. 연황미와 맛나미의 줄기생육은 정단 삽식에서 1마디 삽식보다 10cm 및 2cm 이상 신장하였으며, 코코피트와 펄라이트 3 : 7(v/v) 혼합배지에서의 건물중과 생체중은 원예용 상토 또는 코코피트와 펄라이트 7 : 3(v/v) 혼합배지에서보다 유의한 증가를 보였다. 따라서 코코피트와 펄라이트(3 : 7, v/v) 혼합배지를 이용한 자루재배는 고구마 무병묘 증식에 성공적으로 적용할 수 있었으며, 고구마 종순농가에서도 큰 경제적 부담없이 적용할 수 있을 것으로 기대되었다.
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6.
2011.09
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본 연구에서는 M16 A계통 '부지화'를 강세대목인 대목 '스윙글 시트루멜로' 또는 보통대목인 '탱자'에 접목하여 무가온 하우스에서 재배한 잎과 과실 사양의 수분상태 변화 및 과실 성숙기의 과실 가용성 고형물과 산 함량변화를 조사했다. 강세대목인 '스윙글 시트 루멜로'와 보통대목인 '탱자'에 접목한 M16 A계통 '부지화'의 대목에 따라 과실의 품질은 영향을 받는 것으로 나타났는데, '스윙글 시트루멜로' 대목은 '탱자' 대목보다 과실 가용성 고형물과 산함량이 낮았다. 동트기 직전에 측정된 과실사양의 수분포텐셜 및 팽압은 '스윙글 시트루멜로' 대목이 '탱자' 대목보다 조금 높은 경향을 보였으나, 삼투 포텐셜의 값은 '탱자' 대목이 '스윙글 시트루멜로' 대목보다 낮았다. 과실사양과 같은 시간대에 측정된 엽수분포텐셜 값의 변화도 과실 사양의 삼투포텐셜 변화와 유사한 경향을 보여주었다. 이상의 결과로 보아, M16 A계통 '부지화'에 있어 두개의 대목에 따라 잎의 수분 상태와 과실사양의 삼투포텐셜 차이가 있었으며, 이러한 차이로 인하여 과실 가용성 고형물과 산 함량에 차이가 나타나는 것으로 판단되며, 대목에 따른 수분 상태와 과실 품질의 차이는 대목의 뿌리분포가 영향을 미쳤기 때문인 것으로 사료된다.
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7.
2011.09
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포도 '캠벨얼리' 품종의 결과지당 적정 엽수를 구명하기 위해 만개 30일 후에 결과지당 2송이를 착과시키고, 첫 번째 송이는 70~75립, 두 번째 송이는 35~40립으로 조절하고 변색기 이후 과실의 품질변화를 조사하였다. 과실의 당도는 변색기 이후 28일 동안 급격히 증가하였으나, 그 이후에는 일정한 수준을 유지하였다. 결과지당 15엽 처리구는 착색초기부터 빠르게 증가되어 착색 28일 후에 16.0˚Bx 이상 되었으나, 결과 지당 10엽 처리구는 12.0˚Bx로 증가폭이 적었고, 결과 지당 5엽 및 0엽 처리구는 당도 축적이 거의 없었다. 산도는 모든 처리구에서 28일 동안 감소되었고, 결과 지당 엽수가 많을수록 감소폭도 컸다. 결과지당 15엽 처리구는 변색기 이후 7일 동안 빠르게 감소된 후 수확기까지 꾸준히 감소되어 0.5%로 되었으나, 결과지당 5엽 및 0엽 처리구는 감소세가 완만하여 수확기에도 산 함량이 1.0%로 높았다. 과피색은 결과지당 15엽에서 hunter L과 b값이 변색기 이후 7일 동안 빠르게 감소되었고, 그 이후에는 완만하게 감소되어 수확기에 가장 낮은 값을 나타냈고, hunter a값은 변색기 이후 7일 동안 빠르게 증가되었고, 그 이후에는 약간 감소되었다. 그러나 결과지당 5엽 및 0엽 처리구는 hunter L과 b값이 변색기부터 완만하게 감소되었고, hunter a 값은 착색초기에는 현저히 낮았으나, 수확기까지 꾸준히 증가되었다. 총 안토시아닌은 결과지당 15엽 처리구에서 변색기 7일 후부터 빠르게 증가된 후 변색기 28일 후부터는 일정한 수준을 유지하였고, 다른 처리구는 변색기 이후 큰 차이가 없었다.
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8.
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해안지대에 서식하는 염생식물인 퉁퉁마디의 염처리와 인공토양에 따른 생육반응을 조사하여 시설 내 인공재배상에 적합한 토양을 선발하고자 본 연구를 실시하였다. 토양은 가볍고 인공재배상에서 이용이 간편한 난석, 버미큘라이트, 펄라이트 및 혼용처리로 하였으며 염처리는 NaCl 농도를 200mM로 처리하였으며 복합비료를 시비하여 4개월간 재배하였다. 초장, 생체중, 건물중에 있어서 식물 생육은 다공성 난석과 펄라이트를 혼합한 토양에서 생육이 좋았으며 NaCl 처리 시 생육과 엽록소 함량은 토양종류에 관계없이 감소하였다. 프롤린 함량은 보습성이 낮은 난석과 펄라이트의 경우 대조구 값이 염처리에 비해 높은 것으로 나타났다. 항산화활력은 처리별 그 차이가 거의 없었고 퉁퉁 마디의 경우 염처리가 항산화물질의 증가에 영향을 미치지는 않는 것으로 나타났다.
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9.
2011.09
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본 연구는 토마토 (cv 'adison')의 장거리 수출을 위한 MAP에 적합한 숨쉬는 필름을 구명하기 위해 실시하였다. 저장중 생체중 감소는 5,000cc, 10,000cc, 20,000cc/m2·day·atm의 산소투과도를 가지는 숨쉬는 필름 포장 처리구에서 0.6% 이하의 낮은 수준을 보인 반면, 기존에 원예작물 포장용으로 사용되던 천공필름은 1.4%의 감소를 보였다. 5℃ 저장중 포장재내 이산화탄소와 산소 농도는 20,000cc 필름처리에서 토마토 MA저장에 적합한 수준으로 유지되었다. 20℃ 저장에서는 이산화탄소 농도는 크게 증가하였고, 반면 산소농도는 급격히 감소하였는데, 역시 20,000cc 필름 처리에서 가장 변화폭이 적었다 포장재내 에틸렌 농도변화도 5℃ 저장 후 20℃에서 저장한 21일부터 25일까지 크게 증가하였는데, 숨쉬는 필름처리 중에서는 20,000cc 처리에서 가장 낮았다. 토마토의 상품성은 5℃ 저장 20일까지 모든 처리구에서 유지되었으나, 20℃ 저장 5일째부터 곰팡이가 발생하면서 품질이 급격히 열화되었다. 저장 최종일에 분석한 경도, 비타민 C, 당도는 20,000cc 처리구에서 각각 9.56N, 16.31mg/100 gFW, 그리고 7˚Brix로 가장 높게 유지되었다. 이상의 결과로 볼 때, 20,000cc/m2·day·atm 산소 투과도를 가진 숨쉬는 필름이 20일 이상의 장거리 수출에서 적합한 MAP용 포장재라고 생각되었다.
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10.
2011.09
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파프리카 신서편이 제품화 및 품질과 저장성 향상을 위해 Active MA 조건을 비교 규명 하였다. Active MA 처리구와 진공처리, 일반 MA 포장 처리를 하였으며 생체중, 산소, 이산화탄소, 에틸렌 농도와 경도, 이취 전해질 누출량을 측정하였다. 생체중은 진공처리가 가장 큰 감소를 보였고 5 : 5 : 90(CO2:O2:N2), 가장 낮은 감소 보였으며 다른 처리에서는 처리간의 큰 차이를 보이지 않았다. 산소, 이산화 탄소, 에틸렌농도 변화는 30 : 10 : 60(CO2:O2:N2) 처리가 산소 감소율과 이산화 탄소 증가율이 가장 크게 측정되었으며 그 외 처리는 감소율과 증가율에서 특별한 특징을 나타내지는 않았다. 에틸렌 농도는 30 : 10 : 60 처리 조건이 가장 크게 측정 되었으며 MA 조건이 가장적은 농도로 측정 되었다. 경도는 진공처리 조건이 가장 낮게 측정되었으며 이취의 경우 30 : 10 : 60 처리조건과 진공 포장 처리구의 이취 발생량이 가장 많은것으로 평가 되었다. 전해질 용출량은 진공조건 처리가 70%로 가장 많았고 30 : 10 : 60 처리가 35%로 Active MA 조건에서 가장 많은 누출을 보였다. 이상의 결과로 볼 때, 진공처리와 고농도 이산화탄소 처리는 파프리카 신선편이 포장 처리에 적합하지 않으며 Active MA 처리시 10 : 70 : 20(CO2:O2:N2)와 0 : 20 : 80이 가장 적합하다고 사료된다.
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11.
2011.09
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본 연구에서는 '원황' 및 '화산' 배의 고온유통 중 품질변화 및 생리장해 발생을 확인하기 위하여 과실을 수확시기에 따라 공시하여 그 차이를 확인하였다. '원황'의 경우 30℃ 유통 5일 및 10일 후에 과육경도는 만개 후 135일 수확한 과실은 각각 16.7 및 6.9N으로 경도 하락이 단기간에 유의하게 크게 나타났고, 만개 후 130일 수확 과실은 각각 31.3 및 17.6N으로 조사되어 수확시기에 따른 차이가 유의하게 나타났다. '화산' 배에서는 만개 후 145, 150 및 155일에 수확한 과실의 경도는 고온유통 14일에 각각 30.4, 26.5 및 21.6N으로 수확시기에 따른 유통 중 경도차이가 분명하였다. 가용성고형물함량은 두 품종 모두 수확시기가 늦을수록 증가하였고 산함량은 수확시기가 늦고 고온유통기간이 증가하면서 낮아졌다. '원황' 배에 있어 고온유통 중 호흡율 및 에틸렌 발생량은 만개 후 135일 수확 과실이 만개 후 130일 수확 과실에 비해 다소 높게 측정되었고, '화산' 배의 경우 수확시기에 관계없이 고온유통 중 호흡율 및 에틸렌 발생량도 '원황'에 비해 절반 이하로 유의하게 낮았는데 수확시기에 따른 변화도 차이가 없는 것으로 조사되었다. 과실 내부에 발생하는 생리장해를 측정한 결과, '원황' 배의 경우 만개 후 135일에 수확한 과실은 만개 후 130일 수확 과실에 비해 과육수침 및 FSD 등 생리장해 발생이 유의하게 높았고 유통 5일에 대부분의 과실에서 과심갈변 증상이 나타났다. '화산' 배에서는 고온유통 14일에만 과심갈변과 바람들이 장해가 증가하였는데 유통 7일까지는 생리장해 발생이 비교적 낮은 수준을 유지하였다. 종합적으로 두 품종의 생리장해 발생은 수출선적 당시의 과실성숙도에 크게 영향을 받으며 유통기간이 길어짐에 따라 크게 발생하였으므로 유통온도가 높은 지역으로 수출하는 경우에는 '원황' 배의 경우매우 단기간에 과실의 품위가 저하되므로 수확시기 및 선별작업에 주의를 기울여야할 것으로 사료되었다.
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12.
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본 연구는 유기재배 벼 시비에 있어서 주로 이용되는 유기자재가 토양화학성과 벼의 수확량과 품질에 어떠한 영향을 미치는 지를 구명하기 위해서 수행되었다. 전남지역 벼 유기재배에서 양분공급원으로 많이 이용되는 금수강산골드를 compost I으로 하였다. 식물성 성분이 많이 함유된 자재(쌀겨팰렛®)를 compost II, 생선가공부산물을 별도로 추가 제조한 자재(참달콤®)를 compost III, 그리고 동물성과 식물성이 혼합된 자재(한가위®)를 compost IV로 나누어서, 벼 이앙 후에 표층시비로 토양에 골고루 처리하였다. 유기자재내의 탄소 :질소율이 상대적으로 낮았던 compost I과 III가 compost II와 IV에 비교하여 시기별로 유기자재내 질소의 무기태화가 빠르게 진행되었다. 유기자재에 따른 토양의 화학성은 별다른 영향을 받지 않았고 토양의 시기별 유기물 함량은 유기자재 투입량이 많았던 compost II와 IV가 높게 나타났고 이는 biomass C에도 영향을 주었다. 처리에 따른 벼 수확량은 시용 첫해에는 compost I에서 높았지만 시용 2년차와 3년차에는 처리에 따른 차이는 나타나지 않았다.
4,000원
