인공광 이용형 식물공장에서 인공광원의 전력 소모는 작물 생산 비용을 증가시키는 주요한 요인이다. 따라서 인공광원의 광 이용효율을 향상시키는 것은 식물공장의 경제성 확보에 중요한 사안이다. 본 연구의 목적은 다양한 스펙트럼을 갖는 백색 LED와 원적색광을 추가한 다양한 백색 LED에서 재배 된 이고들빼기의 생산성과 광 이용효율을 비교하는 것이다. 파종 후 3주된 이고들빼기 묘는 심지 이용 수경재배 시스템에 정식되었고, 기온 20 ± 0.1°C, 상대습도 60 ± 0.1%, 이산화탄소 938.2 ± 5.8μmol·mol -1 , 광도 PPFD 250.6 ± 0.6μmol·m -2 ·s -1 , 광주기 16시간으로 설정된 인공광 이용형 식물공장에서 5주 재배되었다. 광질 처리조건은 대조구로 식물재배용 3가지 백색 LED(CL 1, CL 2, CL 3), 백색 LED 그룹[Warm W(WW), Neutral W(NW), Neutral W + Red(NWR), Cool W(CW)], 원적색광이 추가된 백색 LED 그룹(WWFR, NWFR, NWRFR, CWFR)이 사용되었다. 백색 LED에 원적색광의 추가는 지상부 생육특성 항목(생체중, 엽장, 엽면적)을 증대시켰고 WWFR 의 지상부 생장이 유의적으로 가장 높았다. 반면에 원적색광의 보광은 엽록소 함량을 감소시켰고 플라보노이드 지수에는 영향을 주지 않았다. 재배기간 동안의 총 소비전력은 CL 1에서 가장 낮았고 WWFR의 총 소비전력이 가장 높았다. WW와 WWFR의 광 이용효율이 높았으며 백색 LED에 원적색광의 추가는 광 이용효율을 3–15% 증대시켰다. 따라서, 백색 LED 에 원적색광의 보광은 작물의 생산성과 광 이용효율을 향상시켜 작물의 생산비용을 감소시킬 수 있었다.

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.

본 연구의 목적은 3가지의 배추과 작물의 새싹에서 적색(R)과 원적외선(FR)광에 초점을 맞추어서 glucosinolate(GSL), 총 페놀, 총 플라보노이드, 비타민 C 함량, 항산화 활성을 평가하는 것이다. 제한된 환경조건에서 5일된 새싹에 3가지의 R/FR비율을 2일동안 24시간 노출시켜 식물화학물질과 항산화활성을 대조군[형광등, R:B(8:2), 암조건]과 비교하였다. 총 GSL 함량은 각 처리 기간 동안 3가지의 작물 중 브로콜리에서 가장 높았으며, 브로콜리 새싹에서 R/FR 비율이 증가함에 따라 총 GSL 함량이 감소하는 반면 배추와 무의 새싹에서는 유의하지 않은 결과를 보여주었다. 배추 및 브로콜리의 주요 GSL인 progointrin은 대조군에 비해 R/FR 비율이 감소함에 따라 최대 38%, 69%까지 감소하였다. 3가지 배추과 새싹에서 페놀, 플라보노이드 및 비타민 C의 함량 모두 암조건에서 가장 낮았다. 총 페놀 및 항산화 활성은 3가지 배추과 새싹에서 R/FR 비율이 감소할수록 증가하는 반면, 총 플라보노이드와 비타민 C 함량은 작물 간 다른 양상을 보였다. 이러한 결과는 FR의 보광에 따라 배추과 새싹의 기능적 품질을 향상시킬 것으로 기대된다.