본 실험은 마이크로웨이브 처리가 상추 유묘의 생육 변화와 이차대사산물 함량의 변화를 알아보고자 수행되었다. 파종 후 3주째 상추 유묘에 2.45GHz 주파수와 200W의 마이크로 웨이브를 0, 4, 8 및 12초 동안 처리하고, 4주간 식물공장에서 재배한 후 생육 및 성분 분석을 수행하였다. 지하부와 지상부 의 생체중과 건물중, 엽면적, 엽장 및 엽수는 마이크로웨이브 처리시간이 증가할수록 감소하였다. 4초 처리구와 비교하여 12초 처리구에서 chlorophyll a, chlorophyll b 및 총 carotenoids 의 함량이 증가되었으며 총 페놀 함량은 감소하였다. 무처리 구와 비교하여 8초 처리구에서 총 플라보노이드 함량이 감소 하였다. 이러한 결과들은 산화적 스트레스에 의해 이차대사 산물 함량이 변화된 것으로 사료된다. 총 플라보노이드 함량 을 제외한 이차대사산물 함량은 각 처리구에서 무처리구와 비 교하여 유의한 차이가 없었지만, 각 처리구 사이의 유의한 차 이는 200W와 2.45GHz의 마이크로웨이브 처리가 4주 후 상 추의 이차대사산물 함량에 영향을 줄 수 있다는 것을 시사한다.

Concentration of nitrogen, one of the major elements, and ratio of two nitrogen forms (NH4 + and NO3 –) in the nutrient solution affect the quality and food safety of fresh vegetable produce. This study was conducted to find an appropriate strength and NH4 +:NO3 – ratio of a nutrient solution for growth and development of a Romaine lettuce (Lactuca sativa L. var. longiflora) ‘Caesar Green’, a representative leafy vegetable, grown in a home hydroponic system. In the first experiment, plants were grown using three types of nutrient solution: A commercial nutrient solution (Peters) and two strengths (GNU1 and GNU2) of a multipurpose nutrient solution (GNU solution) developed in a Gyeongsang National University lab. Plants grown with the GNU1 and GNU2 had greater shoot length, leaf length and width, and biomass yield than Peters. On the other hand, the root hairs of plants grown with Peters were short and dark in color. Tissue NH4 + content in the Peters was higher than that of the GNU1 and GNU2. The higher contents of NH4 + in this solution may have caused ammonium toxicity. In the second experiment, eight treatment solutions, combining GNU1 and GNU2 solutions with four ratios of NO3 –:NH4 + named as 1, 2, 3 and 4 were used. Both experiments showed more growth in the GNU2 group, which had a relatively low ionic strength of the nutrient solution. The growth of Romaine lettuce showed the greatest fresh weight along with low tissue NO3 – content in the GNU2-2. This was more advantageous in terms of food safety in that it suppressed the accumulation of surplus NO3 – in tissues due to the low ionic strength of the GNU2 subgroup. In addition, this is preferable in that it can reduce the absolute amount of the input of inorganic nutrients to the nutrient solution.

국내 음식물류폐기물의 1일 발생량은 14,143 톤으로 약 30%는 퇴비로 재활용하고 있으며, 그중 석회안정화공법을 통해 제조된 석회처리비료는 작물의 수량 증가, 산성 토양 개량 및 유기물 공급 등의 효과가 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 석회처리비료 시용량에 따른 작물 생육 및 토양의 화학적 특성에 대한 영향을 평가하고자 하였다. 처리구는 무처리구(CT), NPK 처리구(NPK). NPK+소석회 처리구(CH), NPK+석회처리비료 처리구 1, 2, 4, 8 및 16배(LTF1, 2, 4, 8 및 16)로 설정하였다. 석회처리비료는 석회소요량 기준으로 처리를 하여 상추 포트 재배실험을 진행하였다. 상추의 생육조사 결과 전반적으로 LTF1 처리구의 생육(수량 5,050 kg ha-1)이 가장 좋았던 반면, 석회처리비료 시용량이 증가할수록 생육이 저하되는 경향이었으며 수량도 LTF16 처리구(1,600 kg ha-1)에서 유의한 수준으로 감소하였다. 시험 후 토양의 pH, EC, OM, 교환성 양이온은 모두 시험 전보다 상승하였고 석회처리비료의 시용량이 증가함에 따라 증가하였다. 상추의 질소, 인산 및 칼륨의 양분흡수량은 LTF1 처리구에서 NPK 처리구 대비 각각 6.1, 0.5 및 4.0 kg ha-1 증가했으나, 석회처리비료 시용량이 증가함에 따라 감소하는 경향이었다. 이를 통해 석회처리비료는 석회소요량 기준 2배량 이하로 시용하는 것이 적합하다고 판단되나 석회처리비료의 적정사용량 설정을 위해 연용 포장실험을 통한 추가적인 모니터링이 필요하다고 사료된다.

음식물류폐기물 직매립, 해양투기 등이 금지됨에 따라 음식물류폐기물은 대부분 자원화를 통해 처리되며 퇴비화하여 생산한 음식물류혼합퇴비(이 하, 음폐퇴비)는 작물 생산성을 향상 등을 위하여 농경지에 퇴비로 사용한다. 하지만, 염분 집적에 의한 작물 생육이 우려되며 이에 따른 피해를 줄이기 위하여 음폐퇴비와 블랙카본, 유용 미생물을 함께 사용하면 염분에 의한 피해를 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이에 본 연구는 음폐퇴비와 바이오차의 한 종류인 블랙카본, 유용 미생물을 처리 시 상추의 수량과 토양 특성 변화를 알아보고자 하였다. 처리구는 무비구(NF), 무기질 비료 (NPK), 무기질 비료 + 음폐퇴비 (NPKF, 대조구), 무기질 비료 + 음폐퇴비 + 블랙 카본 (NPKFC), 무기질 비료 + 음폐퇴비 + 미생물 (NPKFB), 무기질 비료 + 음폐퇴비 + 블랙카본 + 미생물 (NPKFCB)이다. 상추 생육 조사 결과, 생육 후기인 21일째에 NPKFCB 처리구에서 엽장 20.7 cm, 엽폭 20.2 cm, SPAD-502 32.0으로 가장 생육이 좋았으며, 수량 조사 결과 또한 NPKFCB 처리구에서 주당 총 엽수가 28.8개로 가장 많았다. 수량지수는 무처리가 84.1로 가장 낮았고 NPKFCB 처리구에서 128.7로 가장 높았다. 이는 블랙카본에서 공급되는 K, P, Ca 등의 양분과 미생물 활성화가 작물 생산성 향상에 도움을 준 것으로 판단된다. 토양 화학성 분석 결과 pH는 NPKFB 처리구에서 6.9로 가장 높았으며, EC는 NPKF에서 1.7 dS m-1로 가장 높았다.

본 연구는 플라즈마 발생 장치를 수경재배 시스템과 결합하여 상추를 재배하고 수확 후 플라즈마 활성수와 과산화수소 0, 3, 6% 농도에 침지 처리를 하여 생육량 및 바이오 활성 물질 함량을 비교하였다. 고농도의 과산화수소로 인하여 근권부 생체중이 저해되는 결과를 나타냈으며, 엽장과 근권부 생체중을 제외하고는 유의적 차이가 발생하지 않았다. 상추 지상부의 chlorogenic acid와 4-hydroxy3-benzoic acid, 4-hydroxy benzoic acid 그리고 지상부 총 페놀 함량은 과산화수소 6%에 서 유의적으로 가장 높았다. 하지만 근권부에서 측정된 이차 대사산물인 quercetin 및 근권부 총 페놀 함량은 과산화수소 처리구보다 플라즈마 활성수에서 유의하게 높았다. 과산화수소 처리 기간 동안 상추의 뿌리는 직접적인 피해를 받으며 괴사하였으나, 잎에서는 과산화수소 6% 처리에서 바이오 활성 물질이 증가하는 결과를 나타내었다. 플라즈마 활성수 처리 상추는 생리 장해가 발생하지 않았으며, 과산화수소 6% 처리와 유사한 양의 이차대사산물 증대 효과를 나타내었다. 또한, 뿌리의 바이오 활성 물질 함량이 가장 높았던 결과 등을 고려 할 때 근채류 및 엽채류의 수경재배에 플라즈마 기술을 적용할 시 작물의 바이오 활성 물질 함량을 증대시키는 데 효과적일 것으로 판단된다.

수경재배시 양액 내 탄산정 처리를 통한 상추의 생육 및 생리활성물질 변화를 조사하기 위해 네덜란드에서 시판되는 고형 탄산정을 사용하였다. 실험은 무처리를 대조구로 하여 0.5 배, 1배, 2배 처리구로 구성하였다. 실험결과, 탄산정 처리 후 챔버내 대기 CO2 농도는 처리 직후 2배 처리구에서 472.2μL·L -1 로 가장 높은 수치를 보였으며, 양액내 pH는 2배 처리구는 pH 6.03로 가장 많이 감소하였다. 이후 시간이 경과함에 따라 CO2 농도와 pH는 처리 전 수준으로 회복하는 모습을 나타냈다. 상추의 엽폭과 엽면적은 탄산정 2배 처리시 17.1cm, 1067cm 2로 가장 큰 값을 나타내었으며 지상부 생체중, 건물 중은 0.5배 처리구에서 63.87g, 3.08g으로 가장 높게 나타났다. 상추의 근장은 대조구에서 28.4cm로 가장 길었으나 처리 구들간에 지하부의 생체중, 건물중은 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 외관상 탄산정 처리에 의해 상추의 근장이 짧아 지고 곁뿌리가 많이 발생한 것이 관찰되었다. 또한 뿌리가 갈색으로 약간 변하는 결과가 있었지만, 지상부 생육에는 부정적인 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다. 탄산정 처리에 의 한상추의 생리활성물질을 분석한 결과 chlorogenic acid와 quercetin 두가지 물질이 검출되었으며 이를 정량분석한 결과 1배 처리구에서 chlrogenic acid는 대조구보다 249% 증가하였지만 quercetin은 37% 감소한 결과를 나타냈다. 항산화 활 성을 나타내는 DPPH 라디컬 소거능을 비교한 결과 대조구와 0.5배 처리가 1배, 2배 처리보다 유의적으로 높은 값을 나타냈다. 이를 통해 탄산정 처리가 수경재배 상추의 생육과 생리활 성물질을 증대에 효과가 있음을 제시한다.

본 연구에서는 플라즈마 발생장치를 수경재배 시스템과 결 합하여 재배 기간 동안 처리 시 상추의 생육 및 기능성 물질 함량 변화를 살펴보기 위해 실시하였다. 3주 동안 육묘하여 균일 한 크기의 상추 묘를 semi-DFT에 정식하였으며, 플라즈마 공정 장치를 결합하여 4주 동안 8시간 주기로 1시간씩 수중에서 간헐적으로 작동시켰다. 양액(대조구), 플라즈마 활성수 (4.2kV, 5.7kV)를 사용하여 온실에서 재배하였으며 이후 수확하여 생육조사 및 기능성 물질 분석을 실시하였다. 플라즈마 활성수 처리 기간 동안 발생되는 활성산소종 중에서 O3로 인하여 플라즈마 발생 장치에 근접한 개체일수록 갈색 반점 및 괴사현상이 나타났으며, 생육조사를 실시한 결과 유의적 차이가 나타나지 않았다. 기능성 물질 분석 결과 상추 지상부의 rutin과 총 페놀 함량은 플라즈마수보다 높았지만, epicatechin 의 경우 플라즈마수 처리에서 함량이 더 많았다. 근권부에서 측정된 이차대사산물인 rutin, epicatechin, quercetin 및 총 페놀 함량은 대조구보다 플라즈마수 처리구에서 유의하게 높았다. 이러한 결과는 플라즈마수 처리 시간동안 수중에 오존과 같은 활성산소종으로 인해 지상부 생육이 잘 이루어지지 못했으나, 근권 영역에서는 이차대사산물이 크게 증가하였다. 향후 간헐적인 플라즈마 활성수 생성에 따른 생리 장해를 극복 하고 뿌리채소의 수경재배 시스템에 적용하여 이차대사산물 을 증가시키기 위한 본 기술의 도입이 필요하다.

군락 광합성 모델의 도출을 위하여 생육 챔버가 필요하며, 이를 위한 광합성의 효율적인 측정 방법이 필요하다. 본 연구의 목적은 내부 환경 제어가 가능한 생육 챔버를 이용하여 광도 및 이산화탄소 농도 변수를 갖는 로메인 상추(Lactuca sativa L.)의 군락 광합성 곡선을 도출하는 방법을 확립하는 것이다. 실험에 사용한 상추는 식물공장 모듈에서 재배되었으며, 군락 광합성을 측정하기 위하여 아크릴로 제작된 생육 챔버(1.0x0.8x0.5m)를 이용하였다. 첫 번째로, 다음의 두 방법을 적용하여 측정된 군락 광합성 속도를 통해 각 방법의 시정수를 계산하여 비교하였다. 즉, 1) CO2 농도를 고정(1,000μmol·mol-1) 하고 광도를 변화(340, 270, 200, and 130μmol·m-2·s-1) 시키거나, 2) 광도를 고정(200μmol·m-2·s-1)하고 CO2 농도를 변화(600, 1,000, 1,400, and 1,800μmol·mol-1) 시켰다. 두 번째로, 1)과 2)의 방식을 적용하여 군락 광합성을 측정했을 때, 특정 광도(200μmol·m-2·s-1)와 특정 CO2 농도(1,000μmol·mol-1)에서 측정된 군락 광합성 속도 값을 비교하였다. 실험 결과 CO2 농도를 변화시키는 방식의 시정수는 광도를 변화시키는 방식에 비해 3.2배 큰 값을 나타내었다. 광도를 변화시키며 측정할 때 군락 광합성 속도는 1분 이내에 안정되었고, CO2 농도를 변화시킬 경우에는 6분 이상의 시간이 소요되었다. 따라서 광도를 변화시키는 측정 방식이 생육 챔버를 이용하여 작물의 군락 광합성 속도를 측정할 때 적합한 방식임을 확인하였다.

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.

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.

식물 기생성 선충은 토양 병해의 중요한 요인 중 하나로 작물 생산에 심각한 피해를 일으키지만 토양 속에서 일어나므로 그 피해를 판단하기 어렵다. 식물 기생성 선충은 주로 오이나 당근, 상추 등 많은 작물의 뿌리를 통하여 침입하는데 이때 생긴 상처를 통하여 토양 전염 병원균의 감염이 발생되고 또한 바이러스도 전파하여 작물의 많은 수확 손실을 가져온다. 본 연구에서는 뿌리혹선충 방제를 위한 친환 경적인 방법을 찾고자 유기성 부산물의 퇴비 처리에 의한 상추의 뿌리혹선충 방제 효과와 상추 수확량, 토양 화학성분 및 미생물밀도를 분석하였다. 퇴비를 처리하지 않은 무처리구와 퇴비 처리량(3, 10kg/3.3m2) 별 효과를 비교한 결과, 퇴비 처리량의 증가에 따라 상추의 뿌리혹선충 발병이 유의성 있 게 감소하였으며(R2=0.230, p=0.022) 따라서 수확량은 증가하였다(R2=0.360, p=0.004). 상추 근권 토 양 중 방선균의 밀도도 퇴비 처리에 의하여 약 10배 정도 유의성 있게 증가하였으며(R2=0.276, p=0.013), 방선균 밀도와 수확량 간에 높은 정의 상관관계가 확인되었다(R2=0.232, p=0.021). 각 처리 구의 토양 성분을 분석 비교한 결과 퇴비를 처리한 토양에서 유기물 함량과 양이온 교환용량이 높게 나 타났다. 이러한 결과로 볼 때 충분히 완숙된 유기성 부산물 퇴비 처리는 상추의 뿌리혹선충의 발병율을 낮추고 좋은 미생물인 방선균 밀도를 증가시킴과 동시에 토양의 지력도 향상시켜 상추 생산량을 증가 시킬 수 있는 친환경적이고 효과적인 뿌리혹선충 방제법 임을 알 수 있었다.

본 연구는 상추((Lactuca sativar L.)의 3가지 품종에 대해서 RGB LEDs의 각각의 다른 비율과, 듀티비 50% 조건의 RB LEDs를 이용한 여러 가지 주파수를 가지는 펄스광 조사가 상추의 생장과 형태형성에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 수행되었다. 파종 후 육묘 기간을 거쳐 유사한 외형을 갖는 묘를 선발하여 재배룸의 온도와 습도, 23±1oC/50-60%(주간)과 18±1oC/70-85%(야간) 조건에서 담액수경재배로 4주간 재배하였다. 광합성유효광 량자속밀도(PPFD)는 재배베드 위에서 110±3μmol·m-2·s-1, RGB 비율은 6:3:1, 5:2.5:2.5, 3:3:4, 2:2:6, 1:1:8 이었다. 50% 듀티비를 갖는 펄스광은 RB LEDs로 구성되었고 설정된 주파수는 50, 100, 500, 1,000, 5,000, 10,000, 25,000Hz(20, 10, 0.1, 0.04ms) 이었다. RGB 비율 6:3:1 에서 적축면 상추의 생체중은 다른 RGB 처리구와 비교 하여 유의적으로 높은 값을 보였으나, 대조구인 형광등 처리구와는 유의적 차이가 발생되지 않았다. RGB 비율 1:1:8의 조건에서, 롤로로사는 생체중, 그랜드 래피드는 엽수와 생체중이 다른 RGB 처리구와 비교하여 유의적으로 낮았다. 청색광의 비율이 증가할수록, 3개 품종 모 두에서 엽장이 감소하면서 엽형이 둥근 형태로 발달하였다. RB LED로 구성된 LED 광조건 하에서 50% 듀티비 조건과 처리된 여러 주파수의 증가 또는 감소에 따른 상추의 생육 및 형태형성에 미치는 경향성을 발견하기 힘들었다.

본 연구의 목적은 폐쇄형 식물생산시스템에서 세가지 혼합 LED와 형광등에서 자란 적치마 상추의 생육과 광 이용효율을 비교하는 것이다. 18일간 육묘한 적치마상추 묘를 적색(R, 655nm), 청색(B, 456nm), 녹색(G, 515nm), 백색(W, 456nm + 558nm)의 혼합 LED(R:B=8:2, R:W:B =8:1:1, R:G:B=8:1:1)와 형광등이 설치된 폐쇄형 식물생산시스템에 정식하였다. 형광등에서 자란 상추는 모든 LED 처리에 비해 유의적으로 높은 엽형지수를 보였다. 지상부와 지하부 생육에서 LED 처리간 유의적 차이를 보이지 않았으나, 모든 LED 처리가 형광등에 비해 약 34% 지상부 생체중의 증가를 유도시켰다. 한편, 정식 후 4주차에 형광등의 총 소비 전력은 145kW인 반면, LED 처리구들에서 형광등의 약 1/3배인 54kW를 나타냈다. LED 처리구들의 건물중에 대비한 광 이용 효율은 약 34mg/W였으며, 이는 형광등 보다 약 3.5배 높은 값이었다. 결론적으로, 본 연구는 식물 생산 시스템에서 적절한 조합의 LED 조사는 형광등에 비해 상추 생장을 증진시킬 수 있으며 추가적으로 에너지 절감을 통해 광 이용효율도 극대화 할 수 있음을 보여주었다.

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.

본 연구는 식물공장에서 인공광원에 따른 서로 다른 파장이 ‘Seneca RZ’와 ‘Gaugin RZ’ 반결구 상추의 광합성 특성, 생육 및 기능성물질 함량에 미치는 영향을 밝히고자 수행하였다. 본 실험에서는 FL(fluorescent lamp), 적색LED와 청색LED 및 백색LED(RBW; red : blue : white = 5 : 4 : 1)와 MH(metalhalide lamp)를 사용하였다. 두 품종 모두 생육 중기에는 RBW에서 광합성속도가 높고 생육 후기에는 ‘Seneca RZ’ 품종은 RBW에서, ‘Gaugin RZ’ 품종은 MH에서 그 생육이 좋았다. 반결구 상추의 생육은 광원에 따라 생육 차이를 보였으나 각각의 광원의 영향은 품종에 따라 서로 다른 결과를 보였다. ‘Seneca RZ’ 품종은 생육 중기에는 MH에서, 생육 후기에는 FL 에서 생육이 좋았고, ‘Gaugin RZ’ 품종은 생육 중기와 후기 모두 MH에서 생육이 좋은 결과를 보였다. 그러나 수확시기에 ‘Seneca RZ’ 품종은 모든 광원 처리에서, ‘Gaugin RZ’ 품종은 FL을 제외한 나머지 광원에서 반결구 상추의 잎끝마름증이 발생하는 결과를 보였다. 생육 단계별로 두 품종 모두 생육 중기가 후기에 비해 전반적으로 생육속도가 빠른 결과를 보였다. ‘Gaugin RZ’ 품종에서 생육 중기에만 광원 종류에 대한 생육속도의 차이를 보였고 생육후기에는 광원의 종류와 품종의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 인공광원에 따른 두 품종의 반결구 상추의 영양학적 특성은 대부분의 성분에서 광원의 종류에 따른 통계적 유의성이 인정되어 광질이 반결구 상추의 영양학적 품질에 미치는 것으로 판단하였다. 두 품종 모두 RBW에서 4종의 비타민 함량이 높은 결과를 보였으며, 특히 β-Carotene의 함량이 ‘Gaugin RZ’ 품종의 MH에서 가장 높은 결과를 보였다. 이상의 결과에서 인공광원의 종류에 따라 반결구 상추의 생육, 광합성 특성 및 영양학적 품질이 차이가 있으나 품종과 기능성 물질에 따라 각 광원의 영향이 서로 다른 결과를 보여 식물공장 내에서 재배하는 품종과 증진시키고자 하는 기능성 물질에 따라 광원의 선택을 고려해야 할 것으로 판단하였다.

본 연구는 완전제어형 식물 생산 시스템에서 적색광, 녹색광 및 청색광 비율에 따른 상추의 생육 반응과 광 사용효율을 알아보고자 수행되었다. 본 연구에 사용된 상추 품종은 여름청축면상추와 홍염적축면상추였다. 완전제어형 식물공장에서 LED 조명과 12시간 일장으로 박막수경 재배하였다. 재배 온도, 상대습도와 이산화탄소는 각각 20~25oC, 60~70%와 600~900μmol · mol−1로 조절하였다. 광 처리는 세가지 LED(적색, 청색과 백색)로 청색광과 녹색광 및 적색광 비율은 1 : 4 : 5, 5 : 0 : 5, 5 : 2 : 3, 7 : 0 : 3, 7 : 1 : 2와 8 : 1 : 1로 처리하였으며, 다만 광량은 처리구마다 달랐다. 다른 광질 하에서 생육할 때, 두 품종의 상추의 생육 특성은 품종과 광질에 의해 유의적인 영향을 받았다. 청축면과 적축면상추의 초장은 각각 1 : 4 : 5과 8 : 1 : 1에서 가장 낮았다. 가장 큰 엽장과 엽수는 청축면상추에서 각각 8 : 1 : 1과 7 : 0 : 3이었으며, 적축면상추는 각각 5 : 2 : 3과 8 : 1 : 1이었다. 엽폭과 엽형지수는 품종과 광질에 따라 유의적인 차이를 보였다. 청축면과 적축면상추의 엽폭은 각각 8 : 1 : 1과 5 : 2 : 3에서 가장 길었다. 청축면과 적축면상추의 엽형지수는 1 : 4 : 5과 1 : 4 : 5에서 가장 높았다. 지상부 생체중과 광사용효율는 품종과 광질에 의해 유의적인 차이를 보였다. 청축면과 적축면상추의 지상부 생체중은 각각 7 : 0 : 3과 8 : 1 : 1에서 가장 무거웠다. 청축면과 적축면 상추의 광사용효율은 각각 7 : 0 : 3과 5 : 0 : 5에서 가장 높았다. 결론적으로, 완전제어형 식물 생산 시스템에서 상추 재배를 위한 적색광과 녹색광 및 청색광 비율은 5~7 : 0~2 : 1~3 비율이 적합하였다.

인공광형 식물공장 내에서 인공광원의 종류를 형광등, LED 및 EEFL 3종으로 달리하여 상추의 생육과 품질에 미치는 영향을 평가하였다. 식물공장 내 환경조건은 온도 25℃, 상대습도 60%, 탄산가스 400ppm, 풍속 0.5∼1m․s-1으로 유지되도록 설정하였다. 광도는 광원별로 각각 형광등 200, LED 300, EEFL 7000K 215, EEFL 9000K 265, EEFL 12000K 235μmol․m-2․s-1이었고 24시간 일장조건으로 재배하였다. 상추 ‘만추대’의 생체중은 정식 3주 후 LED 광원 조건에서 가장 높았고 EEFL 9000K 처리에서 다음으로 높았으나 형광등 조건 하에서는 생육이 가장 저조하여 LED 광원 하 생체중의 약 60% 에 불과하였다. 엽수 역시 생체중과 같은 경향이었으며 엽면적은 형광등을 제외한 4처리 간에 차이를 보이지 않았다. 광합성률은 형광등에서 다소 낮았으나 다른 처리간에는 차이가 없었다. 상추의 total phenolic compound 및 total flavonoid 함량은 형광등과 LED에서 높았고 EEFL 등은 상대적으로 낮은 수준이었다. 이상의 결과로부터, EEFL은 광량에 따라서 상추의 생육반응에 있어서 차이를 보였고 형광등에 비해 효율적인 것으로 판단되었다. 향후 상추의 항산화물질 함량을 높이기 위한 온도, 광량, 상대습도 등의 적정 생장환경에 관한 추가 연구가 필요할 것으로 보이며, EEFL은 비용과 에너지절감 차원에서 폐쇄형 식물공장의 형광등 대체 광원으로서 적용 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 식물공장에서 주로 재배하는 상추를 대상으로 LED 조사 시간과 양액조성이 생장에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 분석에 이용한 상추의 품종은 공시품종 청축면 상추이다. 상추는 분무경을 이용하여 5주간 재배하며, 정식 후 7, 14, 21, 28, 35일 경과 후 각각 생육조사 및 최적의 양액공급법에 대해 조사하였다. 조사 결과 청축면 상추에 가장 적절한 양액은 야마자키액이라고 판단하였으며, 광조건을 (12 hr(on)/12 hr(off))로 조절하거나 Wondergrow액으로 양액을 조성한 처리에서 생육이 가장 저조하였다.

본 연구는 식물공장에서 청경채와 상추의 발아조건과 육묘배지 및 육묘 시 양액농도가 묘의 생육에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다. 청경채와 상추의 발아율은 광의 유무와 온도처리(15, 20, 25℃) 간에 유의적 차이가 없었으나, 육묘배지 간에는 우레탄스펀지의 경우 파종 전 후 수분관리 유 무에 따라 큰 차이를 보였다. 즉, 우레탄스펀지 배지에서 파종전 후 수분관리를 하지 않았을 경우 암면에 비해 발아율이 현저히 낮았으나, 수분관리를 해주었을 때에는 암면보다 발아율이 높았으며, 묘의 생육도 암면과 차이가 없었다. 그리고 청경채의 생체중은 EC 1.0dS·m-1에서 1.5dS·m-1에서보다 1.8배 무거웠고, 0.5dS·m-1에서보다는 6배 무거웠다. 상추의 생체중 또한 EC 1.0dS·m-1이 1.5dS·m-1와 0.5dS·m-1에 비해 1.7배와 3.5배 각각 무거웠다.

식물공장 내 생육과 안토시아닌 함량을 동반 제고시킬 수 있는 최적 광조사 방법을 구명하고자 적색광과 청색광의 비율 및 단기간 광질변화 조건을 달리하여 어린잎 상추의 생육 및 안토시아닌 색소발현 양상을 비교 평가하였다. 적색광 단일파장에서 어린잎 상추의 생육이 가장 좋았으며 혼합광, 청색광 및 형광등의 순으로 생육이 억제되었다. 어린잎 상추의 엽내 총 안토시아닌 함량은 청색광과 적색광의 혼합광(R57-B43) 처리에 의해 적색광 단일광원 조건에 비해 4.1배, 형광등(FL) 조건에 비해 6.9배 각각 증가되었다. 청색광의 혼합비율이 43%까지 순차적으로 높아짐에 따라 생육은 억제되었으나 상대 엽록소 함량과 적색도의 발현은 크게 증가하는 경향을 보였다. 수확전 9일간 적색 단일광으로의 광질변환시 생육은 크게 증진된 반면 색소는 급격하게 소실되었으며 반대로 혼합광으로의 광질변환시에는 생육속도는 감소한 대신 안토시아닌 색소함량은 형광등과 적색광에 비해 크게 높아졌다. 따라서 수확 전의 단기간 광질변환 시 적색광의 비율이 높은 광원조건에서 생육을 촉진시킨 후 적색과 청색의 동등 혼합광원으로 변환할 경우 생산성을 유지하면서 고품질의 고색도 상추를 생산할 수 있을 것으로 판단되었다.