Plant growth and morphology are affected by light environments. The morphogenesis and growth of the plants growing in plant factories are different from those grown under sunlight due to the effect of far-red light included in sunlight. The objective of this study was to compare the morphogenesis and growth of cucumber plants grown under artificial sunlight, high pressure sodium lamp (HPS), and HPS with additional far-red light (HPS+FR). The artificial solar (AS) with a spectrum similar to sunlight was manufactured using sulfur plasma lamp, incandescent lamp, and green-reducing optical film. HPS was used as a conventional electrical light source and far-red LEDs were added for HPS+FR. The optical properties of each light source was analyzed. The morphogenesis, growth, and photosynthetic rate were compared in each light source. The ratio of red to far-red lights and phytochrome photostationary state were similar in AS and HPS+FR. There were significant differences in morphology and growth between HPS and HPS+FR, but there were no significant differences between AS and HPS+FR. SPAD was highest in HPS, while photosynthetic rate was higher at AS and HPS. Although the photosynthetic rate in HPS+FR was lower than HPS, the growth was similar in AS. It was because canopy light interception was increased by longer petioles and larger leaf areas induced by FR. It is confirmed that the electrical light with additional far-red light induces similar photomorphogenesis and growth in sunlight spectrum. From the results, we expect that similar results will be obtained by adding far-red light to electrical light sources in plant factories.

국내에서 서식처 파괴로 인해 개체 수가 감소되어 층층둥굴레는 준위협종(Near Threatened)으로 지정되었다. 본 연구는 경기도 파주시 갈곡천 하천변에 위치한 층층둥굴레 서식지를 포함한 주변 일대의 토양과 광 특성, 층층둥굴레의 개체군 특성 및 분포 현황 그리고 생활사를 밝혀보고자 한다. 또한 기후변화조건에서 광 구배에 따른 1년생 층층둥굴레 유식물의 생장반응을 알아보기 위해 온실에서 재배 실험을 하였다. 연구 결과, 층층둥굴레의 서식지의 제외지는 밭과 도로이며 제내지는 낚시 등으로 인해 인위적인 간섭이 잦은 곳이었다. 서식지의 표고는 6m, 하천까지 거리는 약 8m로서 우기 때 하천의 범람의 영향을 받았고 토양의 pH 6.8, 깊이별 토양전도도는 10cm가 0.1(±0.05) ds/m, 20cm가 0.2(±0.05) ds/m이고 수분함량은 10.4%, 유기물 함량은 6.3%으로 나타났다. 층층둥굴레군락지내에서 목본식물이 출현하지 않았지만 키가 2m 이상인 침입외래식물 단풍잎돼지풀이 층층둥굴레의 상관을 덮는 것으로 확인되었다. 층층둥굴레의 상관의 광량은 516.1umol, 단풍잎돼지풀이 혼생하는 곳에서 층층둥굴레 상관의 광량은 90.0umol이었다.. 층층둥굴레군락지내에 1m2의 영구 방형구 30개를 설치하여 개체군의 특징을 살펴본 결과, 층층둥굴레의 개체수는 2017년에 약 1,212개체이고 2018년은 약 1,169개체로 약 -3.5% 감소하는 경향이 나타났다. 층층둥굴레의 꽃과 열매는 평균 6층부터 20층까지 형성하고 열매를 맺었고. 한 개체의 평균 꽃수는 2017년에 17.2(±9.5)개, 2018년에 27.0(±16.4)개로 올해에 꽃수가 더 많았다. 하지만 한 개체의 평균 열매수는 2017년에 17.3(±14.0)개, 2018년에 9.2(±8.7)개로 올해에 열매수가 적었다. 영구방형구내에서 층층둥굴레는 가는잎쐐기풀, 단풍잎돼지풀, 애기똥풀 등과 분포하며 층층둥굴레가 가장 높은 피도(41.4%)와 중요치(42.1)를 가졌다. 하지만 조사지역(1521.2m2)에서 층층둥굴레군락의 면적은 작년(30.52m2)에 비하여 올해는 26.1m2로서 감소하는 경향을 보였고 단풍잎돼지풀이 가장 큰 면적(724.2m2)으로 분포하는 것으로 나타났다. 층층둥굴레의 생활사는 4월 초에 지상부 출현과 개엽이 동시에 이루어졌고, 5월 초에 꽃봉오리가 생성하고 말에 개화가 시작되었다. 6월 중부터 열매가 형성하면서 층층둥굴레 아래층부터 잎 갈변이 시작되었고 7월 말부터 열매가 성숙되면서 9월 말에 낙엽과 동시에 생활사가 끝남을 확인하였다. 또한 온실에서 기후변화처리(CO2상승구, CO2상승구+온도상승구, 온실) 조건에서 광 구배(차광막1겹, 차광막 없음)를 통한 유식물의 생장반응 알아본 결과, 지상부 길이는 야외에서 가장 길었고, 차광막이 있는 곳보다 차광막이 없는 곳에서 길었다. 잎 수는 야외에서 가장 적었고 광의 영향은 받지 않았다. 하지만 생존율은 CO2상승구+온도상승구와 차광막이 있는 곳에서 가장 높았다. 연구 결과를 통해, 본 연구지역의 층층둥굴레의 개체군은 인위적인 간섭에 의해 개체 수와 면적이 줄어들고 있는 것으로 평가되며 또한 기후변화가 진행되면 층층둥굴레의 생존율이 높았다. 또한 지속적인 모니터링을 통해 국내의 층층둥굴레 개체군 유지를 위해서는 효과적인 개체 보전 방안을 마련해야된다고 판단된다.

선박용 연료유가 연소하는 과정에서 배출되는 오염물질은 대기오염을 유발하고 인체에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그에 따라, IMO에서는 선박에서 배출되는 오염물질을 규제하고 있다. 하지만 입자상물질(Particulate matter: PM)에 대한 규제는 아직 논의단계에 있으므로 선제적인 대응이 필요하다. 그러기 위해서는 입자상물질에 대한 기초적인 연구가 필수적이다. 이번 연구에서는 해상용 연료유에서 발생하는 입자상물질의 기초 데이터 구축을 위해 선박 디젤 엔진에 사용되는 연료유의 무차원 광소멸계수(Ke)를 계측하여 분석하였다. 특성 비교를 위해 육상 디젤 엔진에 사용되는 연료유를 같은 방법으로 측정하였다. 두 연료유는 황함유량과 밀도에서 차이가 난다. 무차원 광소멸계수(Ke)는 633 nm의 레이저를 이용하여 광학적인 방법으로 측정하고 중력식 필터법에 의해 채집된 입자상물질의 체적분율을 이용하여 결정하였다. 선박용 연료유에서 배출되는 입자상물질의 무차원 광소멸계수(Ke)는 8.28이고, 육상용 연료유는 8.44 이다. 두 연료유의 무차원 광소멸계수(Ke)는 측정 불확도 범위내에서 거의 유사하였다. 하지만 Rayleigh limit 해법에서 구한 값과의 비교를 통해 광산란 비중이 클 수 있는 부분과 광투과율과 채집질량과의 관계를 통해 광소멸 특성이 상이할 수 있음을 확인하였다.

We report on the fabrication and photoelectrochemical(PEC) properties of a Cu2O thin film/ZnO nanorod array oxide p-n heterojunction structure with ZnO nanorods embedded in Cu2O thin film as an efficient photoelectrode for solardriven water splitting. A vertically oriented n-type ZnO nanorod array was first prepared on an indium-tin-oxide-coated glass substrate via a seed-mediated hydrothermal synthesis method and then a p-type Cu2O thin film was directly electrodeposited onto the vertically oriented ZnO nanorods array to form an oxide semiconductor heterostructure. The crystalline phases and morphologies of the heterojunction materials were characterized using X-ray diffraction and scanning electron microscopy as well as Raman scattering. The PEC properties of the fabricated Cu2O/ZnO p-n heterojunction photoelectrode were evaluated by photocurrent conversion efficiency measurements under white light illumination. From the observed PEC current density versus voltage (J-V) behavior, the Cu2O/ZnO photoelectrode was found to exhibit a negligible dark current and high photocurrent density, e.g., 0.77 mA/cm2 at 0.5 V vs Hg/HgCl2 in a 1 mM Na2SO4 electrolyte, revealing an effective operation of the oxide heterostructure. In particular, a significant PEC performance was observed even at an applied bias of 0 V vs Hg/ HgCl2, which made the device self-powered. The observed PEC performance was attributed to some synergistic effect of the p-n bilayer heterostructure on the formation of a built-in potential, including the light absorption and separation processes of photoinduced charge carriers.

This study investigated the effects of the post annealing temperatures on the electrical and interfacial properties of a metal-semiconductor-metal photodetector(MSM-PD) device. The interdigitate type MSM-PD devices had the structure Al(500 nm) / Ti(200 nm) / poly-Si(500 nm). Structural analyses of the MSM-PD devices were performed by employing X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and transmission electron microscope(TEM). Electrical characteristics of the MSM-PD were also examined using current-voltage(I-V) measurements. The optimal post annealing condition for the Schottky contact of MSM-PD devices are 350℃-30minutes. However, as the annealing temperature and time are increased, electrical characteristics of MSM-PD device are degraded. Especially, for the annealing conditions of 400℃-180minutes and 500℃-30minutes, the I-V measurement itself was impossible. These results are closely related to the solid phase reactions at the interface of MSM-PD device, which result in the formation of intermetallic compounds such as Al3Ti and Ti7Al5Si12.

적색과 청색광은 식물의 광합성에 효과적인 파장으로 알려져 있다. 본 연구는 다양한 조합의 적색과 청색 LED 혼합광에서 자란 방울 토마토 묘의 생장과 정식 후의 생산량과 품질에 대한 영향을 구명하였다. 파 종 후 2주된 방울 토마토 묘(Solanum lycopersicum L. cv. ‘Cuty’)를 적색(655nm)과 청색(456nm) LED의 다양 한 비율의 혼합광[red:blue = 41:59 (59B), 53:47 (47B), 65:35 (35B), 74:26 (26B), 87:13 (13B), or 100:0 (0B)]과 형광등(대조구)이 설치된 생장상에 옮겨준 후 25/20℃ (주/야), 광합성 광량자속 198.6 ± 5 μmol·m-2·s-1 (12시간)의 조건에서 27일간 육묘하였다. 그 후 방울 토마토를 벤로형 온실에 정식하여 75일동안 재배하였다. 정식 전 육묘 단계에서 27일간 LED 처리된 0B 와 59B 처리구를 제외한 모든 RB 혼합광 처리의 지상부 생 체중이 대조구에 비해 높았다. 지상부 건물중과 엽면적 또한 지상부 생체중과 유사한 경향을 보였다. 줄기 신 장은 13B, 26B, 35B에서 대조구와 다른 처리구들에 비해 유의적으로 가장 높았다. 특히, 26B는 59B처리에 비 해 약 3.2배 높은 줄기 신장을 보였다. 정식 후 37일 째에 마딧수는 26B와 47B에서 유의적으로 가장 높았고, 식물 초장은 26B에서 대조구와 59B에 비해 유의적으로 높았다. 가장 높은 총 과실 생산량을 보였던 26B는 대조구에 비해 1.6배, 59B에 비해 1.8배 높은 총 과실 생산량을 보였다. 따라서, 본 연구는 적색과 청색 LED 의 다양한 혼합 비율이 방울 토마토 묘의 생장 및 발달과 정식 후의 과실 생산량과 같은 생식생장에 영향에 중요한 요소임을 제시한다.

In this study, we investigated the morphological characteristics and antioxidant ability of mushroom cultivar Lentinula edodes ‘Nongjingo’ fruiting bodies after exposure to various light conditions. Color differences between mushrooms treated with mixtures of LED light revealed that mushrooms displayed lighter color shades when compared to the control group (fluorescent light treated mushrooms). Redness increased and yellowness decreased after exposure to all treatments other than the fluorescent control. Measurement of growth characteristics of ‘Nongjingo’ fruiting bodies showed increases after exposure to all mixed LED treatments. In addition, the uniformity of fruiting bodies was higher when using LED light compared to fluorescent light. The measurement of stem diameters did not show a significant difference between the treatments, however, diameters were slightly larger with exposure to white-green LED. Moreover, stem length was longer in the mixed LED treatments when compared to those exposed to fluorescent light. Examination of the ratio of stem diameter to stem length revealed that the diameter of the stem was greater than the length. The antioxidant activity of water extracts made from Nongjingo fruiting bodies grown under mixed LED conditions was compared to those from mushrooms grown under fluorescence light conditions. The highest antioxidant activity was observed from mushrooms treated with white LED; however, no significant difference was found between mushrooms exposed to white-green LED compared to white-blue LED. The treatment showed higher antioxidant ability than vitamin C. Our results confirm that treatment of white LED and white-blue LED affects the growth and antioxidant ability of Nongjingo mushroom fruiting bodies.

본 연구에서는 SiO2 나노파티클-전도성 고분자 PEDOT:PSS 복합 구조 기반의 유기발광다이오 드용 내부 광추출 구조를 간단한 용액 공정으로 제작하였다. 또한, 다양한 농도의 SiO2 나노파티클을 PEDOT:PSS에 분산하여 그 구조를 확인하였고, 상부/하부 버퍼레이어의 도입이 내부 광추출 구조 형성에 미치는 영향에 관하여 알아보았다.

We developed a regenerable antifouling membrane using photo-dynamic reversible cross-linking. We modified a branched polymer with photo-responsive group, and coated it to a membrane by dip-coating method. The combined results of Fourier-transform infrared spectroscopy, proton nuclear magnetic resonance spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and field-emission scanning electron microscopy measurements clearly revealed that the modified polymer were successfully synthesized ,and coated to the membrane by photo-dynamic reversible cross-linking. As expected, the modified film could be detached by UV irradiation. In addition, the photo-reversible membrane surface was recovered decreased water flux by photo-induced regeneration process.

광에너지 상향 전환 기술(이하 Upconversion, UC)은, ‘낮은 에너지의 두 개 혹은 그 이상의 광자를 이용해 높은 에너지를 가지는 하나의 광자를 생산해내는 기술’로 비전통적인 광에너지 전환기술의 하나이다. UC 는 광자가 에너지원으로 이용되는 다양한 광학기반 기기(예 : 태양전지)의 광감응 효율을 향상시킬 수 있는 새로운 기술로 평가받고 있으며, 이외에도 Bioimaging 이나 광학센서 등에 높은 활용가치를 지니고 있다. 본 연구발표에서는 삼중항 소멸에 기반한 UC 기술의 기본원리를 소개하고 최신 기술개발 단계와 차기 환경-에너지 공학에의 응용가능분야를 살펴본다. 또한 실제로 본 연구진에서 개발한 다양한 UC 물질의 제조법을 소개하고, Sub-bandgap 에너지의 광자 조사시 UC 에 의해 광촉매가 광활성화된 연구결과와 이외의 다양한 응용분야에 대해 살펴본다.

This study aimed to investigate growth rate and nutrient consumption of Chlorella vulgaris according to different light irradiation interval. Applied light irradiation intervals were 12 hr, 4 hr, 1 hr, and 1 min. The light source was flexible LED(Blue:Red=1:1), light intensity was 200 PPFD and Light/Dark cycle was 1:1. As a result, growth rate and nutrient removal efficiencies showed no significant differences depending on the light irradiation interval. Considering the reproduction characteristics of applied microalgae cultures of this study, this is thought to be one of the possible reasons of above results. Because Chlorella vulgaris performs an asexual reproduction and it is known that there is no significant relationship between light irradiation interval and growth rate, including nutrient consumption in case of asexual reproduction.

갈색날개매미충 성충을 효과적으로 방제하기 위하여 광에 대한 반응을 실내 시험하여 우수한 광에 대하여 포획장치를 개발하여 포획효과를 현장실증 하였다. 주광색, 녹색, 황색, 청색, 흑색, 적색의 여섯가지 형광등을 이용하여암실에서 각 광원에 대한 갈색날개매미충 성충 유인력을 조사한 결과, 선호하는 광원순서는 흑색>주광색=적색>청색>녹색>황색 이었다. 또 이들 광원간의 선호도 비교시험에서는 주광색 97>흑색 79=적색 79=청색 79>녹색 24>황색13으로 주광색을 가장 선호하였다. 이러한 결과를 이용하여 빛을 이용한 갈색날개매미충 성충유인포획장치를 개발하였다. 포획장치 구성은 주광색 컴팩트램프 2개(30W, 20W), 황색판, 포집수반으로 구성되었으며, 일일 평균 700마리정도포획되었다. 야간기온이 높으면 성충이 활발하게 활동하기 때문에 포획량이 많으나 기온이 낮아지면 포획량이현저하게 줄었다. 시간대별 포획량은 20시~23시까지 세 시간 동안에 75%이상 포획된다. 따라서 광을 이용한 포획장치는 야간기온이 22℃ 이상인 7월 중순부터 8월 하순까지가 효율적으로 포획할 수 있다.

척추동물의 혈구 세포의 특성은 활발히 연구되었지만, 곤충의 혈구 세포의 부피, 헤모글로빈의 양, 3차원 구조에대한 특성은 아직 잘 알려지지 않았다. 본 연구에서는, 주변에서 쉽게 구할 수 있는 곤충인 귀뚜라미를 대상으로하여 곤충의 혈구 샘플을 얻기 위한 실험 프로토콜을 제시하였으며, 광 회절 단층 촬영 (optical diffraction tomography)현미경 기술을 이용해 곤충의 혈구 세포의 3차원 구조를 정량적으로 측정하였다. 본 실험에서는 귀뚜라미의 혈구세포의 부피, 표면적, 구형도, 헤모글로빈 농도, 그리고 헤모글로빈 총량을 측정하였다. 측정된 다섯 개의 적혈구지표는 사람이나 쥐의 적혈구 지표와 유의미한 차이를 보였다.

CO2농도와 온도의 상승으로 인한 지구온난화가 진행되었을 때 광, 수분 그리고 유기물 구배에 따른 멸종위기식물인 황근의 생육과 생태적 지위폭의 변화를 알아보았다. 대조구(야외)와 처리구(CO2 + 온도 상승구)로 나누어 각각 광, 수분 그리고 유기물구배를 두어 재배하였다. 그 연구결과, 황근은 낮은 광량보다 높은 광량을 선호하나, 광량이 787±77.76μmol m-2s-1을 넘어가면 높은 광량이라 하더라도 생육이 어려웠다. 또한 유기물이 없거나(0%) 너무 많은 토양(20%)에서는 생육이 어려웠다. 그러나 수분 구배에 따른 경향이 보이지 않았다. 황근의 고사율은 대조구보다 처리구에서 광량이 높은 조건을 제외한 모든 구배에서 높았다. 이는 CO2와 온도가 상승하면 광에 대한 내성범위가 좁아진다는 것을 의미한다. 대조구와 처리구를 비교하였을 때, 수분구배에 따른 경향은 보이지 않았다. 유기물구배에서 는 대조구보다 처리구에서 모두 고사율이 낮았는데, 이는 유기물에 대한 내성의 범위가 넓어진 것을 의미한다. 황근의 생태적 지위폭은 처리구가 대조구보다 광 구배에서 30.1% 좁아졌으며, 수분 구배에서 8.6% 그리고 유기물 구배에서 30% 넓어졌다. 따라서 CO2농도와 온도의 증가로 인한 지구온난화가 진행되면, 황근의 생육은 광량에 의해서 제한될 것으로 판단된다.

목이버섯은 담자균류 목이과 버섯으로 목재의 섬유소 분해력이 강한 호기성균이며 중온성버섯으로 온도 적응범위가 넓은 특징이 있다. 균사생장시에는 광선을 요하지 않으나 재배할때는 빛이 자실체 분화를 촉진 하고 색소 형성에도 영향을 주기 때문에 노지재배하기도 하며, 주로 비닐하우스 간이재배사에서 무가온 재배한다. 그러나 온도, 습도 등 인위적인 환경조절 없이 재배할 경우 기상여건에 따라 생육관리가 어렵고 품질 차이가 심해 연중생산에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 무가온재배를 위한 입식한계기를 설정하고 간이재배사와 공조시설재배사에서 자실체의 생육 및 품질특성분석하여 농가기술지원 자료로 활용하기 위하여 재배시험을 실시하였다. 시험은 9월 20일부터 10월 8일까지 3일 간격으로 밀폐형 공조재배사와 비닐하우스 간이재배사에 목이버섯 톱밥봉지배지(0.9kg)를 입식하여 11월 7일까지(1주기) 수행하였다. 생육조 건은 공조재배사는 온도 20°C, 습도 90~95% 조건을 유지하면서 1회/일 관수하였고 비닐하우스 재배사에서 는 관수 2~3회/일 조건으로 재배하였으며 그 결과를 소개하고자 한다. 먼저 초발이일수는 공조재배사에서 평균 7.9일 간이재배사에서 8.7일 소요되었고, 생육기간은 공조재배사에서 19.6일, 간이재배사에서 19.4일이 소요되었다. 자실체의 두께는 간이재배사에서 생육한 것이 0.44로 공조재배사 0.41보다 더 두꺼웠고 크기도 더 큰 경향을 보였다. 비닐하우스 간이재배사에서 9월 20일부터 3일 간격으로 입상한 후 발이 및 생육 상황을 관찰한 결과 9월 29일 입상(10월 27일 수확)하였을 때가 생육 및 수량(252g)이 가장 우수하였고, 10 월 5일 입상(10월 31일 수확)의 경우 초발이는 정상적으로 이루어졌으나 생육후기 낮은 온도로 인하여 생육이 정지하였으며 수량이 139g/0.9kg로 낮아지는 결과를 볼 수 있었다. 따라서 목이버섯 가을재배시 무가 온재배 가능기한은 10월 하순까지이고(일평균 15°C 이상) 11월 부터는 최소한의 가온이 요구되었다. 자실체의 품질특성으로 씹힘성은 하우스재배사에서 1,327 공조시설에서는 426로 3배이상 차이가 있었고, 경도는 하우스재배사에서 452, 공조시설에서는 245, 점착성은 하우스재배사에서 360, 공조시설에서 169 등으로 공조시설에서 보다 하우스재배사에서 재배한 자실체의 물성이 더 우수한 것으로 나타났다. 또한 자실체의 색도를 비교해보면 공조재배사에는 명도(L) 값이 28.5±3.9, 하우스재배사에서는 22.4±2로 조도가 높은 조건 에서 더 어두운 색을 발현하였고 적색을 나타내는 a값은 공조시설에서 3.7 하우스재배사에서 1.8, 황색을 나타내는 b값은 공조시설에서 10.5, 하우스재배사에서 2.2였다.