본 연구는 국내에서 실내 관상용으로 많이 활용되는 스킨답 서스의 실내재배 시 적정 인공광원, 수경재배 전기전도도 농 도 및 용토를 선발하기 위하여 수행하였다. 실내재배 시 인공 광원은 형광등, 적청 LED, 백색 LED로 처리하였다. 수경재배 시 양액 농도는 EC 1.2, 1.6, 2.0ds·m-1 수준으로 하였고, 재 배용토는 제올라이트, 코코피트, 펄라이트, 황토볼 4가지로 달리하였다. 스킨답서스의 실내 재배 시 줄기 길이는 형광등 과 적청 LED 처리보다 백색 LED 처리에서 길어졌다. 잎의 크기는 적청 LED 처리에서 형광등과 백색 LED 처리보다 커 지는 경향이었다. 엽록소 지수값은 백색 LED>적청 LED>형광 등 순으로 높았다. 수경재배 시 스킨답서스의 줄기길이는 EC 농도가 높아질수록 길어지는 경향이었고, 용토별로 비교하면 제올라이트와 코코피트에서 높은 경향이었다. 엽록소 지수값 도 EC 농도와 비례하여 높아졌고, 용토별로는 제올라이트와 코코피트에서 높았다. 스킨답서스의 생체중도 EC 농도가 높 을수록 높았고, 제올라이트와 코코피트에 높은 경향이었다. 상기 결과들을 종합할 때, 스킨답서스의 NFT를 이용한 실내 재배 시 적정 인공광원으로는 백색 LED를, 수경재배 양액의 농도는 EC 1.6∼2.0ds·m-1를, 그리고 NFT 용토는 제올라이 트나 코코피트가 적합하다는 것을 알 수 있었다.

Currently, yellow phosphor of Y3Al5O12:Ce3+ (YAG:Ce) fluorescent material is applied to a 450~480nm blue LED light source to implement a white LED device and it has a simple structure, can obtain sufficient luminance, and is economical. However, in this method, in terms of spectrum analysis, it is difficult to mass-produce white LEDs having the same color coordinates due to color separation cause by the wide wavelength gap between blue and yellow band. There is a disadvantage that it is difficult to control optical properties such as color stability and color rendering. In addition, this method does not emit purple light in the range of 380 to 420nm, so it is white without purple color that can not implement the spectrum of the entire visible light spectrum as like sunlight. Because of this, it is difficult to implement a color rendering index(CRI) of 90 or higher, and natural light characteristics such as sunlight can not be expected. For this, need for a method of implementing sunlight with one LED by using a method of combining phosphors with one light source, rather than a method of combining red, blue, and yellow LEDs. Using this method, the characteristics of an artificial sunlight LED device with a spectrum similar to that of sunlight were demonstrated by implementing LED devices of various color temperatures with high color rendering by injecting phosphors into a 405nm deep blue LED light source. In order to find the spectrum closest to sunlight, different combinations of phosphors were repeatedly fabricated and tested. In addition, reliability and mass productivity were verified through temperature and humidity tests and ink penetration tests.

본 연구는 밀폐형 식물생산시스템에서 인공광원과 배지 종류에 따른 상추의 생육 특성을 조사하기 위해 수행되었다. 상추 종자는 5종류의 배지인 urethane sponge(US), rockwool(RW), Q plug(QP), TP-S2(TP)와 PU-7B(PU)가 충진된 128구 플러그 트레이에 파종하였다. 상추 종자의 발아율은 파종 후 12일까지 조사하였다. 상추 묘는 파종 후 13일째에 재순환 담액식 수경재배 시스템을 이용하여 EC 2.0dS·m-1, pH 6.5와 온도 25±1oC인 밀폐형 식물생산시스템에 정식하였다. 광원은 형광등과 RB LEDs(red:blue=7:3)를 이용하여 광주기 14/10(명기/암기), 광도 150±10μmol·m-2·s-1 PPFD로 설정했다. 상추의 초기 발아율은 TP에서 가장 높았다. 최종 발아율과 평균 발아 수는 RW, QP 및 TP 배지에서 유의적으로 높았다. 초장, 엽장, 엽폭, 엽면적, 지상부의 생체중, 건물중 모두 RB LED의 QP에서 유의성 있게 높은 값을 나타냈다. 엽수, 지하부의 생체중과 건물과 SPAD는 RB LED의 QP와 TP에서 가장 좋았고, 근장은 RB LED의 TP에서 가장 길었다. 따라서 밀폐형 식물생산시스템에서 RB LED가 상추의 생육이 우수하였으며, QP와 TP가 상추의 발아율과 생육에 효과적인 것으로 나타났다. 뿐만 아니라, 밀폐형 식물생산시스템에서 상추 생산 시 신개발 배지인 TP 배지의 적용가능성을 확인하였다.

본 실험은 영양번식계 사과배양묘의 규격묘 생산을 위한 기초자료를 얻고자 순화된 사과 M.9묘의 광질 영향이 생육과 광합성에 미치는 영향을 알아보고자 6주간 환경이 조절된 룸에서 재배하였다. 인공광원은 6처리[적색(R), 청색(B), 백색(W), RBUV(UV-A 함유된 R7B3), RBW(R3B1W1), SMF(고압나트륨+메탈할라이드+형광등)]이며 식물에 조사된 광량은 154±4μmol·m-2·s-1이였다. 사과 묘 생육 특성 반응은 3주와 6주 각각 인공광원에 따라 차이를 보였다. 사과 묘 초장이 3주에는 R, RBUV, RBW, SMF 광원에서 높았으나, 6주에는 R 광원에서 높았다. 묘경은 3주째는 처리 간 차이가 없었으나, 6주째는 RBUV, RBW 광원에서 높았으며, 엽수는 3주와 6주 모두 RBUV 광원에서 가장 많았다. 엽록소 함량 SPAD 값은 3주째는 B와 RBUV 광원과 광원에서 높았으나 6주째는 차이가 없었다. 초장을 기준으로 인공광원 처리기간 중 생장율은 R 광원에서 1.12mm/day로 가장 빨랐으며, RBUV 광원(0.95mm/day), RBW 광원 (0.86mm/day), SMF 광원 (0.76mm/day), W 광원 (0.69mm/day), B 광원(0.44mm/day) 순 이였다. 엽면적은 RBUV, RBW 광원에서 높았고, B 광원에서 낮았으며, 비엽면적은 W 광원에서 높았으며, 생체중과 건물중은 RBUV 광원에서 높았다. 처리 6주째 광합성율은 B 광원에서 가장 높았으며, R 광원에서 낮았고, 기공전도도와 증산율은 B와 W 광원에서 높았다. 따라서 순화된 기내 배양 사과 M.9묘의 초장, 묘경, 엽수, 생체중 등 생육을 위해서는 광파장 영역이 R, R+B가 혼합비율이 높았던 R, RBUV, RBW 광원이 적합하였다.

본 연구는 식물공장 인공광원이 수경재배 케일의 생육, 수량 및 글루코시놀레이트(GLS) 함량에 미치는 영향을 구명코자 수행하였다. 인공광원으로 LED B:W(1:1, BW), R:B:W(2:1:3, RBW), BW+형광등(1:1+FL, BW+FL) 등 3 처리를 하였다. 수확 엽수와 엽중은 BW+FL이 BW와 RBW보다 우수하였다. 엽장은 BW+FL에서, 엽폭은 RBW 가 우수하여 다른 처리와 통계적인 유의성을 나타냈다. 엽록소 함량과 ‘L’ 값은 처리간에 유의성이 없었으며, ‘a’ 값과 ‘b’ 값은 BW+FL에서 가장 낮았다. GLS 함량은 모든 처리에서 glucobrassicin, glucoiberin, gluconasturtiin, sinigrin, progoitrin, glucoraphamin, epiprogoitrin 순으로 많았으며, 총 GLS 함량은 RBW에서 가장 높았다. 잎의 수분 함량, 조단백질, 조지방 함량, 회분 함량은 처리간에 유의성을 나타내지 않았다. 결론적으로 광은 생육과 2차 대사산물의 합성에 차이가 나타내며, 기능성 향상을 위해 후속 연구가 필요하다고 판단된다.

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 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.

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.

실내에서 식물의 생육과 관상가치를 정상적으로 유 지하기 위해서는 적정광량을 공급해야 하는데, 자연광 만으로는 광보상점 이하인 경우가 많다. 본 연구에서는 실내식물의 생장을 위한 보광원으로 사용할 수 있는 형광등(FL), 발광다이오드(LED), 고압나트륨램프(HPS), 메탈할라이드램프(MH) 및 수은등(MC)과 같은 다양한 인공광원의 단독 및 혼합 스펙트럼을 분석하였고, 이들 광원이 Plectranthus amboinicus(장미허브)와 Fittonia albivernis(붉은줄무늬피토니아)의 생장에 미치는 영향 을 구명하였다. 광원별 스펙트럼을 분석한 결과 청색광, 녹색광, 적색광, 원적색광의 분포가 다양했는데, 이 차 이가 처리 3개월 후 식물의 생장반응에 영향을 주었다. P. amboinicus의 경우, 초장은 FL bulb와 HL 혼합광 하에서 가장 컸으며 FL tube + LED bulb, LED (tube + bulb), MH 및 MC 처리구와 유의차가 없었 다. 측지의 신장은 인공광원에 관계없이 모든 처리구 에서 나타났다. 총 측지수는 FL bulb + HL 하에서 9.9개였으며 그 중 2cm 미만의 측지가 6.6개로 가장 많았다. 한편 초장이 8.5cm 전후였던 FL tube, LED tube, LED bulb, HPS 하에서는 2cm 이상의 측지수 가 많아 식물체의 균형과 볼륨감이 향상되었다(Fig. 3). MH 단독광 하에서는 정아뿐만 아니라 측지도 신장되 었다. 엽록소 함량(SPAD)은 LED(tube + bulb), FL tube + LED bulb 처리구에서 다소 낮았다. 생체중은 FL bulb + HL, LED bulb, MH 처리구에서 가장 컸 으며 건물중은 MH 처리구에서 가장 높았다. 생체중과 함수율을 고려한다면 MH 단독광에서 P. amboinicus의 생육이 가장 양호하였다. F. albivernis의 초장은 광원 별 큰 차이는 없었으나 LED tube 하에서 가장 컸고 MH 처리구에서 가장 작았다. 엽형지수는 LED tube 처리구에서 컸으며, MH 및 FL tube + LED bulb 처 리구와 유의차가 있었다. 엽록소함량은 MH 처리구에 서 가장 낮았다. 결론적으로, 같은 광도이지만 광질이 다른 광원 하에서 식물은 다른 반응을 나타냈으며, 그 반응은 식물의 종류에 따라서도 달라졌다.

완전제어형 식물공장하에서 인공광원에 따른 결구상추의 생육, 잎끝마름증과 배양액속의 무기이온 변화를 검토하고자 본 실험을 수행하였다. 인공광원에 따른 지상부 생체중과 건물중간의 유의적인 차이는 없었으나 전반적인 생육은 형광등에서 가장 낮게 나타났다. 인공광원중 생육과 램프의 경제성을 고려해 볼때, 고압나트륨등을 사용하는 것이 좋을 것으로 생각된다. 인공광원에 따른 잎끝마름증 발생시기는 정식 후 14일에 처음 발생하였으며, 발생부위는 자엽으로 부터 9∼10번째 잎이었다. 발생원인으로는 빠른 생장율과 상추의 칼륨흡수로 추정되었다. 그리고 인공광원에 따라 배양액속의 무기 성분 변화를 보면, 세처리구 모두 칼슘. 마그네슘, 구리와 아연 함량 등은 축적되는 경향을 보였으며, 전질소, 인, 철과 망간 함량등은 안정적이었다.

본 연구는 실내에서 활용할 수 있는 분화식물인 엘라티올베고니아(Begonia xhiemalis) ‘Camilla’와 랜디제라늄(Pelargonium crispum) ‘Angeleyes Randy‘의 생육에 미치는 7가지 인공광원의 영향을 비교하고자 수행되었다. 식물체들은 fluorescent lamp(FL) tube-type(tube)+bulb-type(bulb), LED tube, FL tube+LED bulb, FL bulb+halogen lamp(HL), high pressure sodium lamp(HPS), metal halide lamp(MH), mercury lamp(MC) 단독 및 혼합광원 하에서 100일간 유지되었고, 환경조건은 온도 22±2℃, 광도 25±2μmol․m-2․s-1, 일장 16시간이었다. B. xhiemalis ‘Camilla’에 있어서 초장, 초폭, 엽수는 광원의 영향을 받지 않았으나, 엽록소 함량은 FL tube+LED bulb 혼합광에서 많았으며 HPS에서 적었다. 누적 꽃 수는 FL bulb+HL에서 91.8개로 가장 많았으며, MC 조사구에서 58.5개로 적었다. 화폭은 MH 단독광에서 4.8cm로 가장 컸으며, MC 처리구에서 3.6cm로 작았다. 생체중과 건물중은 MH 광원 하에서 가장 높았다. P. crispum ’Angeleyes Randy‘에 있어서 초장은 HPS 하에서 가장 길었고 다른 모든 광원들과 유의차가 있었으나, 초폭은 광원간 차이가 없었다. 엽록소 함량은 FL tube+LED bulb에서 가장 높았고 FL bulb+HL 혼합광, HPS 광원과는 처리간 유의차가 있었다. 누적 개화수에 있어서는 MH 단독광에서 71.3개로 가장 많았으며, FL (tube+bulb) 혼합광에서 50.6개로 가장 적었다. 화폭과 생체중은 광질별로 차이가 없었다. 건물중은 MH 하에서 높았으며 FL (tube+bulb)와는 차이가 있었다. 이상의 결과, 본 실험에 사용된 2종의 식물 생육은 인공광원 중에서 MH가 가장 적합한 보광원임을 알 수 있었다.