본 연구는 LED 광원의 파장이 분화 국화의 생육에 미치는 영향을 조사하기 위하여 22℃ 항온조건에서 주간 11시간, 야 간 13시간의 광주기로 조절된 폐쇄형 식물생장상에서 7주간 단일상태로 재배된 ‘오렌지에그’ 품종의 생육 및 개화 특성을 비교하였다. LED 인공광원은 청색광(444nm), 적색광(652nm), 그리고 청색광과 적색광, 백색광이 각각 2:5:1로 조합된 혼합 광을 사용하였다. 그 결과, 분화 국화 ‘오렌지에그’ 품종의 초 장은 적색광에서의 평균 9.43cm로 가장 길었으며, 청색광이 혼합광에 비해 짧았으나 통계적 유의성은 인정되지 않았다. 초폭과 엽폭은 초장에 대한 생육반응과 유사하게 적색광에서 가장 크게 신장하였고, 청색광과 혼합광에서는 유의적인 차이 를 보이지 않았다. 엽수와 엽장은 혼합광보다 청색광과 적색 광 등 단색광에서 더 많고 길었다. 분화 국화 ‘오렌지에그’ 품 종의 개화특성의 경우에는 청색광과 적색광, 혼합광 모두 단 일처리 16~17일 이후에 화아분화가 완료되어 발뢰가 시작되 었으나, 적색광과 청색광 하에서 생육한 국화는 화아발달이 정상적으로 이루어지지 않아 최종 개화까지 이루어지지 않았 고, 혼합광 하에서 생육한 국화만 단일처리 5주 후에 정상적 으로 개화되었다. 따라서 식물공장에서 분화 국화를 생산하기 위한 인공광원으로는 청색광과 적색광, 백색광으로 구성된 혼 합광을 사용하는 것이 가장 유용하리라고 판단된다.

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.

Experiments designed to measure the effect of LED (light–emitting diode) light wavelength on the growth of fingerling rockfishes (Sebastes inermis) were conducted. Fingerling rockfishes (average body weight of individual: 1.13g) were divided into two groups by wavelength of the LED light [light power: 1,620 mW; wavelength: 518 nm (green color), 622 nm (red color)]. Triplicate groups of 180 individuals were reared over 7 weeks. Lighting duration was 14 hours from 06:00 to 20:00. A water tank exposed on the natural light in a room through the windows was used as a control. At results of the first experiment [initial average body weight (BW) of individual: 1.13 g; standard deviation (SD): 0.13 g], the final individual BW exposed on the green color was increased 0.39 g than the red color, and decreased 0.12 g than the natural light in the room. At results of the second (initial individual BW: 5.07 g; SD: 0.70 g) and the third experiment (initial individual BW: 10.67 g; SD: 0.67 g), the final individual BW exposed on the green color was increased 1.07 g and 2.55 g than the red color, respectively, and increased 0.57 g and 0.84 g than the natural light, respectively. The relative growth rate of the green color was higher about 8% significantly (p<0.05) than the natural light. In the case of the red color the relative growth rate was lower significantly (p<0.05) than the natural light.

양송이버섯 재배지에서 LED 광원의 파장에 따른 큰검 점버섯파리(Lycoriella ingenua)의 유인력을 조사하였다. 시험은 용인과 부여의 양송이 재배지에서 수행되었으며, LED 광원은 백색광, 녹색광, 적색광, 청색광, 황색광을 이 용하였다. LED 광원 파장별 버섯파리 유인수는 용인과 부여에서 백색광 132.9마리, 3,272.5마리, 녹색광 120.3마 리, 3,109.5마리, 적색광 105.5마리, 1,910.1마리, 청색광 88.3마리, 2,708.3마리, 황색광 46.7마리, 2,465.6마리였다. LED 광원들은 무처리와 비교하여 2.7~3.5배 더 많은 큰 검정버섯파리가 유인되었다.

본 연구는 아크릴로 자체 제작한 사면체 및 육면체 실험장치와 특수 주문제작한 3종의 LED기판을 이용하여 375nm에서 630nm 사이의 다양한 LED광 파장에 대 한 콩 진딧물과 목화진딧물의 유인 및 기피 행동반응을 조사코자 수행하였다. 콩진 딧물의 유인반응은 육면체 실험장치 중앙에 진딧물 발생밀도가 높은 포트재배 콩 식물체를 놓고, 동심원상에 진딧물이 전혀 발생되지 않은 콩 식물체와 각 파장별 LED광을 배치하고 72시간 동안 전원을 켠 후에 각 파장대로 이동한 콩진딧물의 이 동수를 조사하였다. 그 결과, 530nm 파장에서 이동률이 74% (152마리)로 가장 높 았고, 550nm, 570nm, 610nm 순으로 파장이 길어질수록 이동률이 낮았다. 기피 행 동반응은 초기 콩진딧물 밀도가 포트재배 콩 식물체당 각각 113.7, 84.3, 76.7 마리 인 530nm, 570nm, 610nm 영역의 LED광을 동심원상에 배치하고 3일 동안 전원을 켠 후 각 파장별 식물체로 이동한 콩진딧물 수를 조사하였다. 그 결과, 530nm에서 콩진딧물이 135.3마리로 초기 밀도보다 19.8% 많았다. 570nm 및 610nm는 각각 1.7마리 및 20마리가 530nm로 이동하여 초기 밀도보다 감소하였다. 목화진딧물의 LED광 파장별 행동반응은 포트재배 배추에 발생된 진딧물을 이용하여 육면체 및 사면체 실험상치에서 수행하였다. 육면체 실험장치 중앙에 진딧물 밀도가 높은 배 추를 놓고, 각 파장별로 이동한 진딧물 수를 조사한 결과, 진딧물이 가장 많이 이동 한 파장은 530nm로 62.7% (104.5마리) 이동하였다, 자외선 영역인 375nm에도 24.7%가 이동되었으나 550nm 이상의 장파장에서는 대부분 5% 이하의 낮은 이동 률을 보였다. 375nm, 560nm, 590nm 및 630nm 4파장에 대한 배추진딧물의 유인수 는 560nm에 가장 많았으나 처리 후 기간에 따라 각 파장별 이동수에 차이가 많았 다. 530nm로 콩진딧물과 목화진딧물이 많이 이동한 것은 콩 및 배추 식물체의 색 깔과 관련이 많은 것으로 여겨진다.

본 연구는 단색광, 혼합광, 광조사 주기에 대해 총 14가지 실험구를 설치하여 적치마 상추의 생육특성 안토시아닌 및 비타민 C 함량에 대해 조사하였다. 그 결과, 단색광 처리에서 적색광은 초장, 엽수, 지상부 생체중, 청 색광은 근장과 엽폭을 증대 시키는 것으로 나타났다. 따라서 적색광은 상추의 지상부, 생육에 청색광은 지하부 생육에 많은 영향을 미치는 것으로 판단된다. 혼합광의 경우 적색광과 백색광 혼합광에서 초장, 엽수, 엽폭, 지상부와 지하부의 생체중 및 건물중이 가장 높게 나타났다. 이는 백색광이 LED광원에 비해 광파장 대역이 다양하기 때문에 생육이 좋은 것으로 판단된다. 근장과 엽록소 함량에 대해서는 적색광과 청색광의 비율이 7 : 3에서 가장 양호한 결과를 보였다. 광조사 시간에 따른 생육특 성은 광주기가 15/09h에서 가장 효과적인 반응을 보였다. 안토시아닌 함량의 경우, 단색광에서는 463nm의 청색 광 처리에서 가장 높았고, 혼합광에서는 적색광과 청색광의 비율이 7 : 3일 때 가장 높게 나타났다. 또한 광조 사 주기에 따른 실험에서는 광주기 18/06h의 처리구에서 안토시아니 함량이 가장 높았다. 비타민 C 함량은 적색 광과 청색광의 비율이 8 : 2일 때 1.77mg · L−1로 가장 높게 나타났으며, 백색광에서 1.26mg · L−1로 가장 적은 함량을 보였다.

표고 톱밥재배시 LED광파장에 따른 생육특성을 분석한 결과, 파장이 긴 적색광과 황색광에서 대길이가 길어지고 갓색이 연해지며, 파장이 짧은 청색광과녹색광에서는 대길이가 짧아지고 갓색이 진해지는현상을 보였다. 자실체 항산화활성은 광파장에 따른큰 차이를 보이지 않았으며, 2주기까지 배지당 자실체 수량은 녹색에서 159g으로 형광등 121g 대비31% 증수효과가 있었다.

국화생육에 있어서 LED광이 미치는 영향을 구명하기 위해서 국화 'Shinma'를 대상으로 단일광 적색광(Red) 650nm, 647nm, 622nm, 청색광(Blue) 463nm, 450nm, 백색광(White)과 혼합광(적색광(Red) :청색광(Blue)-(9 : 1, 8 : 2, 7 : 3, 6 : 4, 5 : 5), 적색광(Red) :백색광(White)-(7 : 3) 그리고 광원의 조사시간에 따른 LED효과를 구명하고자 광원 비율 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(8 : 2)의 컨트롤 베드를 3개로 구성하고, 대조구(태양광)를 포함하여 총 15개의 컨트롤 베드를 구성하여 수행하였다. 광 조사시간에 따른 생육에서는 6/6(on/off)에서 초장, 엽수, 생체 중, 엽면적이 높게 나타났지만, 전체적으로 통계적인 유의성은 인정되지 않았다. 단일광원의 경우 청색광(Blue) 450nm에서 초장과 엽면적이 가장 크게 나타났고, 근장에서는 적색광(Red) 650nm에서 가장 높게 나타났다. 그 외의 측정항목에서는 대조구(태양광)와 백색광(White)에서 높게 나타나, 단일광원에 대한 영향도 있지만, 다양한 파장대의 광원도 작물 생육에 필요한 것으로 판단된다. 혼합광의 경우 단일광과 달리 대조구(태양광)를 제외하고 적색광(Red)의 비율이 가장 높은 적색광(Red) :청색광(Blue)-(9 : 1)에서 초장이 가장 높게 나타났으며, 생체중과 건물중에서는 적색광(Red) : 백색광(White)-(7 : 3)에서 가장 높게 나타났다. 그 다음으로는 대조구(태양광)에서 높게 나타났으며, 엽면적에 있어 대조구(태양광)가 가장 높게 나타났다. 국화생육에 있어서 LED광이 미치는 영향을 구명한 결과 국화의 생장 및 형태형성에 분명히 영향을 미치는 것으로 보였으며, 단일광과 혼합광에 대해 적절한 광원의 선택은 보광의 목적이나 고품질 국화생산을 위해 필요하다고 판단된다.

LED광 파장에 대한 담배거세미나방과 파밤나방의 유충 및 성충에 대한 유인과 기피반응을 조사하였다. 담배거세미나방 유충은 560nm 파장에서 유인율이 31.7%로 가장 높았고, 590nm, 630nm, 375nm 순이었다. Lamp형 기판과 육면체 검정상을 이용한 담배거세미나방 성충의 유인율은 375nm 파장에서 가장 높았고, 530nm, 590nm, 630nm 파장은 처리간 유인율 차이가 적었다. 고출력 면광 기판과 정사면체 검정상을 이용한 담배거세미나방 성충의 유인율도 375nm 파장에서 36.3%로 가장 높았다. LED광 파장에 유인된 성충들이 각 파장에 대하여 선호성 또는 기피성에 의해 유인되었는지 조사한 결과, 처리후 시간별 차이는 있지만 530nm 및 610nm에서 각각 15% 및 10%의 기피율을 보였으나 590nm에서는 유인수가 15% 더 많았다. 파밤나방 3령충을 대상으로 한 LED광 파장별 유인율은 590nm 파장에서 30.5%로 가장 높았고, 560nm, 630nm 및 375nm 순이었다. 파밤나방 성충의 유인율은 375nm 파장에서 37~44%로 가장 높았고, 560nm, 590nm 및 630nm에서는 조사 시간대별 유인율 차이는 다소 있지만 전체적인 유인율 차이는 없었다. 375nm 파장은 담배거세미나방 성충도 가장 유인율이 높았던 파장으로 이 범위의 파장을 이용하면 담배거세미나방 및 파밤나방 성충 유인포획에 유용할 것으로 생각된다.

본 연구는 저광 조사 저온 저장 중 광합성유효방사(PAR)내의 각 파장이 토마토 묘의 형태와 엽색 변화에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실시되었다. 10±0.5℃의 온도와 피크 파장이 각각 405, 450, 505, 545, 600, 645, 680, 700nm의 발광다이오드로부터 조사된 3μmol m-2s-1의 광합성유효광량 자속밀도 조건에서 토마토 접목묘를 28일간 저장하였다. 405, 450, 505nm의 파장에서 저장된 묘의 잎은 다른 파장에서 저장된 잎에 비해 직립하는 경향을 보였으며, 특히 450과 505nm 파장에서 저장된 묘의 경우 엽축 생장이 억제되면서 콤팩트한 형태를 보였다. 파장의 변화에 따른 엽색의 규칙적인 변화는 저장 전후를 비교하여 관찰되지 않았으나, 405와 700nm 파장에서 저장된 묘는 엷은 녹색을 나타내었다. 저광 조사 저온 저장 중, 450~545nm 영역의 광조사는 토마토 묘의 직립을 유도하여 외관상 건강한 묘로 인정 받는데 기여할 것으로 기대된다.

파장분할다중 광소자용으로 새로운 치환된 고분자인 폴리아릴렌에테르를 합성하였다. 이 물질은 열적으로 500˚C까지 안정하며, 1.5μm의 파장 근처에서 넓은 투과 영역을 가진다. 굴절률도 1.495-1.530의범위에서 불소 함유량으로 조절되었다. 단일 모드 광도파로를 제작하여 광도파손실을 측정하였다. 측정된 광도파손실은 1.55μm의 파장에서 0.2 dB/cm 이하였다.

이번 연구에서는 white LED(420-680nm), blue LED(460- 490nm), green LED(520-550nm), red LED(620-650nm)를 포 함하는 서로 다른 빛의 파장을 가지는 light emitting diodes(LED) 가 포르피린 생합성과 항산화 기작에 미치는 영향을 조사하였다. 다양한 파장의 LED 광을 3일간 식물체에 조사하였을 때, white LED와 비교하여 blue LED로 처리된 애기장대 식물은 Mgprotoporphyrin IX (Mg-Proto IX), Mg-Proto IX methyl ester (ME), and protochlorophyllide을 포함하는 Mg-porphyrins을 현 저하게 증가시킨 반면에 red LED는 Mg-Proto IX과 Mg-Proto IX ME의 감소를 보여 주었다. 다양한 LED 중에서 blue LED가 white LED와 비교하여 CatA의 유전자 발현의 증가에 의해 표시 되는 항산화 작용의 증가를 크게 유도하였다. 또한, blue LED는 다 른 LED 광의 파장과 비교하여 애기장대의 anthocyanin 수준을 크 게 축적하였다. 이번 연구는 서로 다른 빛의 파장이 항산화 작용뿐 만 아니라 포르피린 생합성 과정을 변화시킴에 의해 식물의 생리학 적 특성에 큰 영향을 미침을 보여 준다.

빛의 정보는 수중 생물의 주기적인 생리 특성을 형성하는 중요한 외부 환경요인 중의 하나이다. 특히 어류의 종 특이적인 내분비 활성을 결정하는 요인으로는 광주기와 빛의 파장 등이 있으며, 주로 중추신경 활동을 제어한다고 알려지고 있다. 하지만 어류가 번식 활동을 위해서 외부 환경적 변화를 어떻게 활용하고 있는가에 대해서는 아직 명확하지 않다. 그러므로 이 연구는 제주 연안에 서식하는 자리돔, Chromis notata의 생식소 발달과 광주기 및 빛 파장과의 연관성을 조사하는데 목적이 있다. 실험어는 자연수온 (19～26℃) 하에서 광주기 조건 명기(L)와 암기(D)의 시간을 10L:12D, 12L:12D 그리고 14L:10D로 조절된 3그룹의 사육수조에 나뉘어 수용하였으며, 약 60여 일간 사육하였다. 또한 청색 (480 nm), 녹색 (540 nm), 황색 (640 nm), 적색 (680 nm), 백색 (혼합)의 5종류의 발광다이오드 (LED)를 사용하여 빛을 조사한 각각의 사육수조에 실험어를 수용하여 약 30여 일간사육하였다. 실험종료 후 실험어로부터 생식소중량지수 (GSI)를 산출하였고, 생식소 발달을 조사하기 위해 각각의 생식소 절편을 제작한 후, HE 염색을 통해 조직학적 관찰을 하였다. 또한 광주기 및 LED 조건에 따른 생식내분비 활성을 조사하기 위해 실험어의 뇌로부터 뇌하수체를 적출하여 FSHβ와 LHβ mRNA 발현을 조사하였으며, real-time quantitative RT-PCR 법을 이용해 측정하였다. 광주기 14L:10D의 조건에서 사육된 실험어들은 GSI 증가와 생식소내 생식세포들이 발달하였다. 반면에 10L:14D와 12L:12L의 광조건에서 사육된 실험어들의 생식소는 미성숙한 생식세포들이 대부분을 차지하였다. 또한 동일한 3그룹의 광조건 하에서의 어류의 뇌하수체 FSHβ와 LHβ mRNA 발현 변화는 GSI와 유사한 변동을 나타내었다. LED를 사용한 실험에서는 황색일 때가 GSI 값이 가장 높게 나타났고, FSHβ와 LHβ mRNA은 황색과 적색일 때 높은 발현을 보였다. 이러한 결과들에서 자리돔의 번식 활동은 장주기의 광조건 및 특정 빛 파장과 깊은 관련성이 있으며, 이러한 외부 환경요인들은 자리돔의 생식내분비를 조절하는 시상하부-뇌하수체-생식소 축(axis) 간의 중추신경 활동제어에 영향을 주고 있다고 생각된다.