최근 농지 및 수자원의 염류화로 인해 염생식물에 대한 작물화와 생육 조건 구명을 위한 연구 필요성이 높아지고 있다. 그러나 재배 조건 변화에 따른 작물의 생육 및 기능성 성분 변화 분석을 위해서는 양액 및 작물 생육부 시료를 채취하여 이를 전처리 및 분석해야 하여 시간적, 인적 자원의 소모가 높다. 본 연구에서는 염생식물의 최적 생육 조건 구명을 효율적으로 수행하기 위해 비파괴적으로 재배 현장에서 실시간으로 작물 생육부와 수경재배 근권부의 염분 농도를 모니터링할 수 있는 시스템을 개발하였다. 개발 시스템을 통해 NaCl 0 mM, 50 mM, 150 mM, 300 mM의 4가지 농도 조건에서 갯방풍을 대상으로 재배실험을 수행한 결과, 재배 중 염분 농도 수치의 변화 및 염분 농도가 높을수록 생체중이 감소하는 것을 확인하였다. 실제 생육 분석 결과에 따르면 개발 시스템을 통한 모니터링 결과에 상응하는 생체중 결과를 확인하여 염생식물의 생육 모니터링 적용이 가능할 것으로 평가되었다. 그러나 단위 생체중 당 기능성물질 함량의 경우, NaCl 농도가 증가할수록 증가하는 것으로 나타나 갯방풍의 상업적 재배 조건의 구명을 위해서는 생체중 외에 기능성 성분의 모니터링을 위한 시스템 보완이 필요하다고 판단되었다.

본 연구에서는 인공광 시설에서 광원을 달리하여 생산된 방풍나물의 항산화 및 항염 효과를 평가하였고 노지 재배 된 방풍나물과 그 생리활성을 비교하였다. DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성 및 총 폴리페놀은 노지에서 재배 된 방풍나물이 인공광 시설에서 재배된 방풍나물보다 높은 항산화 활성을 나타내었고, 인공광에서 재배된 방풍나물 중 에서는 BW 광원으로 재배된 방풍나물이 농도 의존적으로 높은 항산화 효과를 보였다. XO 저해 활성은 BW 재배된 방풍나물이 노지 재배 방풍나물보다 우수한 효과를 나타내었다. SOD와 CAT 결과는 BW 및 노지 재배된 방풍나물 모두 무처리 대조군에 비해 농도 의존적인 활성을 보였다. BW 및 노지 재배된 방풍나물은 방풍나물을 처리하지 않은 무처리 대조군에 비해 TNF-α 와 IL-6 사이토카인을 농도 의존적으로 유의하게 감소시켰다. 따라서 인공광 재배 된 방풍나물은 대체적으로 노지보다 낮을 수 있지만 항산화 및 항염 효과를 보였고. 앞으로 인공광에서 재배된 작물의 다양한 기능성 소재로서의 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.

본 연구는 갯방풍의 생장 및 생리활성화합물 함량에 대한 NaCl 농도 및 처리 시기의 효과를 조사하기 위해 수행되었다. 첫 번째 실험에서 갯방풍 묘는 온실에서 호글랜드(EC 1.5dS·m -1 , pH 6.5) 배양액에 NaCl 40, 80, 120, 160, 200mM 을 첨가하여 담액식 수경재배 시스템에 정식 후 30일 동안 재배되었다. 두 번째 실험에서 갯방풍은 수확 10일 전, 5일 전에 양액에 NaCl 50, 100, 150, 200mM을 첨가하여 담액식 수경 재배 시스템에서 50일 동안 재배되었다. 두 실험 모두 NaCl 처리를 하지 않은 것을 대조군으로 사용했다. 식물 생장과 광합성 특성, 총 페놀함량, 총 플라보노이드 함량, 항산화 활성이 조사되었다. NaCl 농도가 80mM 이상일 때 갯방풍의 생육이 유의적으로 감소하였다. 두 번째 실험에서 엽수, 엽면적, 지상부와 지하부 건물중 같은 생육 특성은 수확 10일 전 50mM NaCl에서 유의적으로 우수했다. 광합성률은 대조구와 50mM NaCl 처리에서 가장 높게 나타났으며, 처리 시기와 관계없이 NaCl 농도가 100mM 이상일 때 유의적으로 감소하였다. 또한, 100mM 이상의 NaCl 농도에서 잎의 가시적 피해가 관찰되었다. 총 페놀함량 및 플라보노이드 함량은 수확 5일 전 200mM 처리에서 가장 높았다. 그러나, 항산화 활성은 대조구와 수확 10일 전 50mM 처리에서 가장 높았다. 결론적으로, 수경재배 시 양액에 수확 10일 전 50mM의 NaCl을 처리하는 것이 고품질 갯방풍 생산에 효과적이었다.

본 연구는 ‘후지/M.9’와 ‘홍로/M.9’가 재식된 사과원에 바람이나 우박을 막기 위해 사용되는 망(구멍 크기 : 2×2mm)을 수관상부에 색상별로 백색과 청색을 나누어 설치한 후 햇빛의 차광정도 및 생육환경 차이 등에 따른 과실품질 변화를 조사 하였다. ‘후지’ 사과의 경우 대기온도 34.8℃인 오후 2~3시경의 과실표면 온도를 측정한 결과, 무처리는 40.0℃로 가장 높았고, 청색 방풍망과 백색 방풍망 처리구는 각각 34.9℃, 36.6℃로 크게 낮았다. ‘홍로’에서는 무처리구가 44.2℃일 때, 청색 방풍망 처리구는 38.3℃, 백색 방풍망 처리구는 38.5℃를 기록하여 ‘후지’와 마찬가지로 온도 경감효과를 보였다. ‘후지’의 과피색차를 조사한 결과, 과피적색도(a*)는 무처리구가 16.5, 청색 방풍망 처리구는 18.0였으나, 백색 방풍망 처리구는 19.3으로 가장 높은 값을 보였다. ‘홍로’에서도 백색 방풍망 처리구가 적색도가 34.9로 무처리구 28.1에 비해 유의하게 높은 적색도 발현을 보였다. 일소피해 조사결과, ‘후지’에서 청색 방풍망 처리구 3.8%, 백색 방풍망 처리구 4.2%로 무처리구 9.4%에 비하여 크게 경감되었고, ‘홍로’의 경우는 청색 방풍망 처리구는 8.8%, 백색 방풍망 처리구는 12.4%로 무처리구 28.8%에 비하여 일소발생이 현저히 감소하였다. 이같은 결과는 처리별 자외선 수치를 측정하였을 때 무처리 구간의 자외선 값에 비해 청색 방풍망 처리구에서 유의하게 낮아 방풍망 처리에 의한 자외선 차단 효과에 의한 것을 확인할 수 있었다.

본 실험의 목적은 간척지 토양에서 다른 EC처리에 따라 향부자와 갯방풍의 생장 및 기능성물질 차이를 분석 하고자 수행하였다. 향부자와 갯방풍 종자를 트레이에 파종 후 8주간 온실에서 육묘하였고 새만금 지역에서 채취한 간척지 토양을 담은 포트에 이식하였다. 식물은 EC농도에 따라, 대조구, 1, 2, 4, 8dS·m-1 조건으로 12주 간 실험을 진행했고 추가로 간척지 토양에서의 EC 1dS·m-1 과 원예용 상토를 구분하여 생육을 비교했다. 향부자의 초장, 엽장 엽폭은 EC 1dS·m-1 에서 가장 높 았다. 엽수, 화방 수, 인편 수는 EC 2dS·m-1 에서 가장 크고 EC 8dS·m-1에서 가장 적었으며, SPAD는 EC 2와 4dS·m-1 에서 가장 높고 EC 8dS·m-1에서 가장 낮았다. 지상부와 지하부의 생체중은 EC 2dS·m-1 까지 증가하다 가 농도가 증가함에 따라 값이 감소했다. EC 1dS·m-1 조건에서 간척지토양과 원예용 상토에서 자란 작물의 생육을 비교했을 때 SPAD, 엽수, 화방 수, 인편 수, 지상부 와 지하부의 생체중은 원예용 상토에서 더 높았다. 갯방 풍은 모든 생육 조건에서 EC 8dS·m-1가 가장 낮았으며 EC 8dS·m-1을 제외하고 다른 처리구에서는 유의적인 차이를 확인할 수 없었다. 향부자는 EC 1dS·m-1에서 pcoumaric acid 함량이 가장 높았고, 갯방풍의 지상부는 catechin의 함량이 대조구에서 가장 높았으며 지하부는 EC 1dS·m-1에서 benzoic acid 함량이 가장 높았다. 간척지 토양을 EC 4dS·m-1 이내로 관리 할 수 있다면 향부 자와 갯방풍의 재배가 가능할 수 있을 것으로 판단된다.

사과 표면의 온도 측정 결과, ‘후지’ 품종에서 무처리구가 44oC로 가장 높게 나왔으며, 미세살수 처리구가 35oC로 가장 낮아 사과의 표면온도를 직접적으로 낮추는데 가장 효과적이었고, ‘홍로’ 품종에서는 방풍망 처리구가 무처리구에 비해 약 9oC의 온도하강 효과를 나타내었다. 조도 및 광량은 방풍망 처리구가 53.263lx로 무처리구의 90.283lx에 비하여 유의하게 낮은 결과를 보였다. 그리고 오후 시간의 햇볕은 파장이 긴 적색광으로 과실의 품온이 증가하고 광합성량이 증가되는 반면 과실의 호흡량이 증가하여 색소 발현 및 저장양분의 축적에 저해요인으로 작용하는 것으로 판단되었다. 또한, 방풍망을 이용한 차광으로 빛의 강도와 온도를 인위적으로 낮추어 광포화점이 발생하지 않는 정도에서 충분한 채광시간과 효율적인 광합성작용을 유도 하는 것이 과실품질을 향상시킬 수 있는 방법으로 판단되었다. ‘후지’와 ‘홍로’의 최대양자수율 Fv/Fm 값이 다른 처리들보다 무처리구에서 0.74로 가장 낮은 것으로 조사되었는데 이는 미세살수, 방풍망 처리구가 무 처리구에 비해 높은 광합성 효율을 나타내고 있음을 시사하였다. ‘후지’의 일소피해 조사결과 미세살수 처리구는 5%, 방풍망 처리구는 7%로 무처리구에 비하여 일소발생이 약 15% 경감되었고 ‘홍로’의 경우는 미세살수 처리구는 22%, 방풍망 처리구는 25%로 무처리구에 비하여 일소발생이 약 7% 감소하였다. ‘홍로’의 일소피해 발생이 ‘후지’ 에 비해서 높았던 이유는 ‘홍로’가 ‘후지’보다 비대 속도가 빠르며 광을 받는 과실 표면의 면적이 상대적으로 컸기 때문으로 판단되었다. 착색지수 중 적색도(a*)의 경우 ‘후지’ 품종에서 무처 리구에 비하여 미세살수와 방풍망 처리구가 각각 26% 및 34%로 착색향상을 개선할 수 있었다. 이상의 결과를 종합하면, 사과 주요 품종에 대한 미세살수 및 방풍망 처리는 추후 기후변화로 인인 사과생육기 고온증상으로 발생할 수 있는 과실일소 및 착색불량 등 과실품질저해 요인을 저감할 수 있는 현장적용이 가능한 기술로 판단 되었고, 또한 이로 인한 상품성 증가로 농가 소득증대에 기여할 것으로 판단되었다.

독특한 경관특성과 높은 보존적 가치에도 불구하고, 사구와 관련된 곤충 다양성 연구는 매우 부족한 편이다. 따라서 본 연구에서는 태안해안국립공원에서 주로 관찰되는 사구와 방풍림(해송)에서 서식하는 지표성 딱정벌레류 군집 구조에 대한 비교 연구를 수행하였다. 2014년 6월 중순부터 10월 중순까지 함정트랩을 이용하여 방풍림 5개 지점과 사구 3개 지점을 조사하였다. 조사 결과, 총 2,335개체의 지표성 딱정벌레류를 채집하였으며, 이들은 15속 30종으로 동정되었다. 사구에서는 24종이 채집되었는데, 둥근칠납작먼지벌레(158개체)와 등빨간먼지벌레(153개체)가 우점하였다. 반 면, 방품림에서는 14종이 채집되었고, 둥근칠납작먼지벌레(1,630개체), 윤납작먼지벌레(130개체) 및 붉은칠납작먼지벌 레(42개체)가 우점하였다. 방풍림과 사구의 지표성 딱정벌레류 종 구성의 유사도는 27.4%로 낮았다. 본 연구 결과는 태안해안국립공원에서 발견되는 사구 지형이 방풍림과 비교해서 다른 곤충 군집을 보유하고 있음을 보여주고 있으며, 이는 향후 곤충 보전을 위한 중요한 정보가 될 것이다.

새만금 간척지는 해풍의 영향을 많이 받는 지역이다. 특 히 농생명용지는 해풍피해에 민감하기 때문에 방풍림 조성 이 대책으로 요구된다. 일반적으로 방풍림은 수목의 수직적 구조를 장벽으로 활용하여 바람의 속도와 물리적 에너지를 감소시키는 역할을 한다. 새만금 방풍림 역시 이러한 방풍 의 기능을 높이기 위해서, 방풍림의 위치와 배열, 수목의 높이, 식재밀도와 간격 등의 공학적 요소를 바탕으로 설계 되었다. 오늘날 방풍림이 제공하는 다양한 생태계 서비스가 조명 을 받고 있다. 초기 새만금 방풍림 계획을 수립할 때에는 방풍효과 외에 부가적인 생태계 서비스가 충분히 고려되지 않았다. 최근에는 방풍림의 생태계서비스에 대한 이론적 바 탕을 제공하는 연구나 실제 현장에 적용된 사례가 지속적으 로 보고되고 있으며(예: Ballesteros et al., 2017; Alemu, 2016; Possu et al., 2016, Bentrup, 2014; Dosskey et al., 2012; Jose, 2009; Schoeneberger, 2008; USAD NAC publications), 새만금 방풍림 계획에도 이러한 생태계 서비 스 기능의 재조명과 역할 부여가 필요하다. 따라서 본 연구는 새만금 방풍림이 제공할 수 있는 다양 한 생태계서비스를 정립하고, 이를 증진시키고 활용하기 위 한 방안을 마련하는데 목적이 있다. 문헌 및 사례조사를 통 하여 방풍림이 제공할 수 있는 다양한 기능과 생태계서비스 의 유형을 파악하고, 이를 바탕으로 각각의 유형에 적합한 방풍림 구조(모델)를 개발하였다. 이후 현장조사를 통하여 새만금 농생명용지 각 공구별 환경특성을 도출하고, 적지분 석을 실시하여 각 공구별로 필요한 방풍림의 기능 또는 생 태계서비스와 이를 지원해 줄 수 있는 방풍림의 유형을 연 계시켰다. 방풍림이 제공하는 있는 생태계서비스는 토양침식 방지, 수원함양, 탄소흡수 등의 지원서비스, 목재 및 바이오에너 지 생산, 생물서식처 및 생태통로 제공 등의 공급서비스, 미기후 조절, 홍수조절, 갈수완화, 수질정화 등의 조절서비 스, 주거환경개선, 여가공간 제공 등의 문화서비스로 매우 다양하게 조사되었다. 또한 생태계서비스는 계층성을 가지 고 있기 때문에 하나의 기능을 충족한 상태에서 다른 기능 을 추가로 발휘할 수 있다. 즉, 새만금 방풍림은 면적 또는 구조의 조정으로 고유의 방풍기능을 충족한 상태에서 주민 의 여가공간이나 생물이동통로의 역할을 할 수 있다. 그리 고 새만금 농생명용지의 경우, 농작물보호형, 축산형, 수원 함양형, 방재형, 토양보전형, 생물서식처 제공형, 탄소흡수 형, 공원형 등의 방풍림 유형이 적합한 것으로 분석되었으 며 이를 위해 각 공구별 방풍림 평면 및 구조계획의 보완사 항을 도출 할 수 있었다. 본 연구를 통해 새만금 방풍림을 바람을 막는 시설 외에 다양한 서비스를 제공하는 녹색기반시설로 활용할 수 있는 가능성이 제시되었다. 하지만 보완된 계획이 현장에 적용되 기 위해서는 풀어나가야 할 과제가 많다. 그 중 높은 염도와 강한 바람 등으로 식물이 생장하기에 어려운 환경을 가지는 간척지의 특성 상, 방풍림에 활용할 수 있는 수종이 제한적 이라는 것 등이 기술적인 제한요인이었다. 시공적 측면에서 는 수목식재 후 방풍림까지 형성되는데 오랜 기간이 걸리기 때문에 조성 후 관리과정에 대한 추가적인 연구도 필요하다 고 생각된다.

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.

본 연구는 국내 유통 방풍(S. divaricata, P. japonicum, G. littoralis) 한약재의 원산지 판별을 위해 수행 되었다. 이를 위 해, 형태적 특징비교 뿐만 아니라 엽록체(nrDNA-ITS2) 및 핵 DNA 바코드 유전자(cpDNA-matK, psbA-trnH, rpoB2와 rpoC1)를 이용한 염기서열 분석을 수행하였다. 방풍류 3종의 형태적 특징을 비교한 결과, 잎 모양과 거치의 형태에서 가장 큰 차이를 보인 반면, 건조약재의 경우 육안으로 구별하기에 어려움이 있었다. DNA 수준에서의 차이를 비교하기 위해 DNA 바코드 후보 유전자들을 이용한 방풍류 3종의 식물자원 에 대한 염기서열 분석을 수행한 후 판별 마커 개발 가능성이 있는 ITS2와 matK, psbA-trnH 세 primer를 선발하였다. 이 를 국내 유통 한약재에 적용한 경우 방풍은 S. divaricata와, 식방풍은 P. japonicum과, 해방풍은 G. littoralis와 동일한 것 으로 확인되었다. 중국산 방풍은 S. divaricata와 동일종으로 바르게 표기되어 유통되나, 국산 방풍은 P. japonicum과 동일 종으로 식방풍(갯기름나물)의 뿌리를 건조시켜 방풍으로 혼용 유통됨을 확인하였다. ITS2 구간의 염기서열 분석 결과, 식방 풍의 경우 두 그룹으로 나눠져 동일 종 내에 유전적 변이가 있음이 확인되었다. 따라서 본 연구결과 방풍류 3종 판별을 위 해 nrDNA-ITS2와 cpDNA-matK, psbA-trnH의 사용이 유용 할 것이며, 차후 방풍류 한약재의 판별을 위한 마커 개발 연 구의 기초 자료로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

To investigate the effect of single windbreak and combination of hill and windbreak on pollutant dispersion in neutral boundary condition, CFD (Computational Fluid Dynamics) modeling was used. The validity of the CFD model was confirmed by wind tunnel and field experiments of single closed windbreak. The results show increased windbreak height increasing the height of maximum concentration position and decreasing surface concentration (x=50 m) from 1.5 to 5.0 times smaller than that of non-windbreak case. In combination of hill and windbreak case increasing hill height decreasing surface concentration from 1.0 to 1.1 times smaller than that of single windbreak case.

본 연구는 서해안 주요 개 방풍림의 식생구조를 8 분석하고 관리 방안을 모색하여 새만금 유역의 방풍림 구성에 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 실시하였다. 8개 방풍림에 출현하는 식물은 총 25과 40속 43종으로 조사되었으며 교목층은 모두 곰솔만으로 구성된 것으로 나타났다. 단일수종의 단층구조를 보이는 방풍림은 2개소이며, 단일수종의 다층구조로 구성된 방풍림은 2개소였으며, 4개 방풍림은 여러 수종의 다층구조로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 생태적, 기능적으로 안정적인 방풍림의 구조는 수직적으로 교목층, 아교목층, 관목층이 모두 존재하는 복층구조가 적합하며, 수평적으로는 교목은 내륙 쪽에 관목은 해안쪽에 식재를 하는 것이 효과적일 것이다. 또한, 단순림보다는 침엽수와 상록활엽수를 함께 혼합하여 식재하는 혼효림이 방풍림 기능의 효과를 더 향상시킬 것이며 병해충에 대한 피해도 줄어들 것으로 판단된다.

본 연구에서는 강풍시 차량의 주행안정성을 확보하기 위하여 분출형 방풍벽을 고안하였으며 풍동실험을 통하여 그 유효성을 검증하였다. 풍동실험에서는 4종류의 분출형 방풍벽과 기존의 다공형 수직방풍벽 2종류에 대해서 간이차량모형의 표면압을 측정하였으며 방풍벽으로부터 차량의 이격거리 및 성토부의 유무에 따라 방풍벽의 성능을 고찰하였다. 실험결과, 본 연구에서 고안된 분출형 방풍벽은 충실율 25%~50% 사이의 수직방풍벽과 동등한 방풍효과를 가지는 것을 확인하였으며 운전자의 시야확보에 유리하며 교량구조물에 적용시에는 기존의 방풍벽에 비하여 수풍면적이 감소하여 공기력을 저감시킬 수 있는 신개념의 방풍시설이 될 수 있을 것으로 기대된다.