쌈채소 수경재배 시 문제가 되는 체내 질산염 함량을 효과적으로 저감시키기 위해 폐쇄형 생산시스템에서 1) 저광도(100μmol·m-2·s-1내외) 조건에서의 수확 7일 전 양액조성 방법과 2) 질산염 저감을 위한 적정 광도 및 수확 전 적정 양액결제시기를 구명하기 위해 수행하였다. 청치마상추에서 수확 7일 전 양액조성 방법 중 양액결제(양액공급 중단) 처리와 양액내 질소 공급원으로 탄산 암모늄[(NH4)2CO3]을 사용한 처리는 처리기간 동안 체내 질산염 함량을 감소시켰으나, 생체중, 엽면적 등의 생육량도 감소되었다. 하지만 100μmol·m-2·s-1조건에서 수확 7일전 양액내 NO3-N 비료를 결제하여 조성하거나 배양액 농도를 1/2배액으로 낮추어 공급함으로써 외적 품질 및 생육량의 저하없이 질산염 함량은 감소되었다. 또한 수확 전 양액결제시기 및 적정 광도를 구명하기 위해 실험을 수행한 결과, 100, 200, 및 300μmol·m-2·s-1 의 3수준의 광조건 모두 수확 7일 전 양액결제시에 체내 질산염이 가장 낮게 나타났으며, 특히 300μmol·m-2·s- 1의 광도와 수확 7일 전 양액결제 처리시 식물체내 질산염의 빠른 저감효과를 볼 수 있었으나 생육량의 감소를 가져왔다. 수확 3일 전 양액결제 처리에 의해 300μmol·m- 2·s-1 광도에서 체내 질산염 함량은 2,021ppm에서 480ppm로, 200μmol·m-2·s-1 광도에서 3,018ppm에서 1,035ppm로 감소되었으며, 외적 품질의 저하 없이 생육량이 높으면서 동시에 짧은 시간 동안 식물체내 질산염의 저감 효과를 볼 수 있었다. 수확 7일 전 양액결제 처리는 체내 질산염의 저감효과가 컸던 반면 엽중, 엽면적 등의 생육 감소를 가져왔는데, 200과 300μmol·m-2·s-1의 광조건에서 수확7일 전 양액결제시 수확 3일 전 양액결제보다 엽중은 20~35%, 엽면적은 16~31% 낮은 값을 나타내었다. 광도 및 양액결제시기에 따른 비타민 C 함량을 분석한 결과 100, 200보다 300μmol·m-2·s-1 에서 수확 3일과 5일전 양액결제 처리시 비타민 C 함량이 가장 높게 나타났다.

균일한 고품질의 접수 및 대목 생산을 목적으로, 인공광형 폐쇄형 육묘시스템 내에서의 접수 및 대목 육묘기 술을 개발하고자, 폐쇄형 육묘시스템 내에서의 광량 및 플러그 트레이 규격에 따른 오이 접수 및 호박 대목의 생육을 조사하였다. 광량 3수준 (photosynthetic photon flux, PPF 165, 248, 313μmol·m−2·s−1) 및 플러그 트레이 셀 규격 5가지(50, 72, 105, 128, 200공)를 조합한 15처리로 9일간 육묘하였다. 오이 접수와 호박 대목의 지상부 건물중은 광량과 플러그 트레이의 셀 크기가 증가할수록 증가하였으며, 상대생장률은 광량과 플러그 트레이의 셀 크기에 따라 두 배 가까운 차이를 보였다. 그와 함께 광량의 증가에 따라 건물률이 증가하고 비엽면적 및 배축장이 감소하여, 묘의 품질이 향상됨을 확인할 수 있었다. 제1본엽의 전개는 200공 플러그 트레이에 육묘 한 경우를 제외하고 오이 접수의 경우 파종 8일, 호박 대목의 경우 파종 7일경부터 이루어졌다. 200공 플러그 트레이에 육묘한 경우, 다른 플러그 트레이 규격을 이용 한 경우에 비해 생육 및 본엽 전개가 하루 정도 늦어지는 경향을 보였다. 따라서 생육 및 공간이용효율을 고려 하였을 때, 단근합접을 위한 오이 접수 및 호박 대목 생산을 위해서는 오이 접수의 경우 105공~128공 플러그 트레이를 이용하여 8일 내외, 호박 대목의 경우 72공 ~105공 플러그 트레이를 이용하여 7일 내외로 육묘하는 것이 추천된다. 아울러 광량 증가에 따라 묘의 생육 및 품질이 향상되므로, 검토된 범위 내에서 가능한 광량을 높여주는 관리가 추천된다.

본 연구는 폐쇄형 육묘 시스템에서의 파프리카 묘 생산에 적합한 재배 기간 및 암면 블록의 크기를 구명하기 위하여 수행되었다. 파프리카 종자를 세 가지 크기의 암면 블록(45 × 40 × 35, 70 × 70 × 60, 100 × 100 × 65mm)에 파종하고 형광등을 인공 광원으로 이용하는 폐쇄형 육묘 시스템에서 23, 30, 37일간 재배하였다. 또한, 온실에서 100 × 100 × 65mm의 암면 블록을 이용하여 관행 재배한 파프리카 묘를 온실 처리구로 설정하였다. 육묘 일수와 관계없이 70 × 70 × 60mm의 암면 블록에서 육묘한 파프리카 묘의 지상부, 지하부 생육 및 R/S율이 가장 높았으며, 온실에서 관행 재배한 처리구보다 폐쇄형 육묘 시스템에서 재배한 파프리카 묘의 소질이 우수하였다. 폐쇄형 육묘 시스템과 온실에서 23, 30, 37일간 재배한 파프리카 묘를 암면 슬라브에 정식하고 초기 수량을 조사하였다. 파종 후 125일의 파프리카 평균 과중은 암면 블록 크기와 육묘 일수의 영향을 거의 받지 않았으나, 단위 면적당 수량은 70 × 70 × 60와 100 × 100 × 65mm의 암면 블록을 이용하여 23일간 폐쇄형 육묘 시스템에서 재배한 처리구에서 가장 높았다. 따라서, 폐쇄형 육묘 시스템에서 파프리카 육묘 시 관행 재배보다 작은 70 × 70 × 60mm의 암면 블록을 이용하고 육묘 일수를 23일로 단축하여도 우수한 품질의 파프리카 묘를 생산할 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 감자 플러그묘를 생산하고자 개발된 폐쇄형 시스템에서 식물묘 생산에 필요한 관수량, 식물묘와 배지로부터의 증발산량, 기습기에 의한 가습량, 공조기구에 의한 제습량, 환기에 의한 수분손실 등을 정량적으로 분석하고, 수분수지에 미치는 상대습도의 영향을 검토하였다. 기온, 상대습도, 광주기 및 PPF 를 각각 20℃, 70%, 16/8 h, 200 μmol·m-2·s-l로 조절한 조건에서 묘생산 시스템에서의 기습량, 제습량, 관수량 및 증발산량은 각각 167.9 kg·m-2, 196.9·m-2, 44.3 kg·m-2, 33.5 kg·m-2로 나타났다. 식물체와 배지가 지닌 수분함량은 각각 1.2 kg·m-2, 6.9 kg·m-2 로 나타났다. 3수준 (60%, 70%, 80%)의 상대습도 처리에 따른 묘생산 시스템내의 가습량, 제습량, 관수량, 증발 산량, 배지와 식물체의 수분함량은 상대습도가 증가할수록 모두 증가하였다. 그러므로 상대습도가 낮아질수록 시스템내의 물사용량은 줄어들었으나, 물이용가능효율은 증가하였다. 제습된 물을 재이용할 경우 시스템의 물이용가능효율은 상대습도 처리에 따라 0.97~1.0으로 나타났다. 따라서 제습된 물을 회수하여 재이용할 수 있는 폐쇄형 시스템의 개발은 식물묘생산에 요구되는 수분소모량을 절감시킬 뿐만 아니라 물소비 절약형 식물생산 방식의 확립에 크게 기여할 것이다.

본 연구는 감자 플러그묘를 생산하기 위하여 시작품으로 제작된 폐쇄형 묘생산 시스템내의 전기에너지 소모를 분석하고, 에너지 수지를 구명하고자 수행되었다. 기온 20℃, 상대습도 90%, 광주기 16/8 h, PPF 50 μmol·m-2·s-l의 조건 하에서 5일 동안 발근과정을 거친 감자 경삽묘는 상대습도와 PPF를 각각 70%, 200 μmol·m-2·s-l로 조절한 가운데 15일간 육묘되었다. 폐쇄형 묘생산 시스템내의 전기에너지 소비는 인공광원 46%, 컴프레서 35%, 가열기 16%, 송풍기 2%, 가습기 1% 로 나타났다. 전기에너지 이용효율과 단피복사 에너지 이용효율은 각각 0.005과 0.054 로 나타났다. 향후 폐쇄형 시스템에서의 전기에너지 소모량을 절감시키면서 에너지 이용효율을 증대시키는 빙안이 모색된다면 감자 플러그묘 생산을 위한 폐쇄형 시스템의 실용성은 더욱 높아질 것이다.

본 연구에서는 폐쇄형 시스템에서 펄라이트 배지의 단점을 보완하여 상층에는 소립이나 중립을, 하층에는 대립을 사용하여 토마토의 양액재배에 적합한 펄라이트 배지의 사용방법을 구명코자 하였다. 초장, 생체중, 건물중 등 생육은 혼합배지보다 층분리한 배지에서 좋았고 층분리 처리간에는 소립새립(DP I)보다 중립새립(DP II)이 좋았다. 평균 과중은 처리간에 유의한 차이는 없었으나 과실수는 배지혼합 처리구의 주당 29.1개에 비해 배지의 층분리 처리구가 2∼4개 정도 많았으며, 층분리 처리간에는 소립/대립(DP I)보다 중립/대립(DP II)이 다소 많은 경향이었다. 주당 과실중 및 수량은 착과수와 같은 결과를 보여 층분리의 중립새립 처리구(DP II)가 가장 많았다. 기형과 발생률은 배지혼합 처리구에서 가장 높았으며, 이는 수량 감소의 원인이 되었다. 근활력은 정식후 50일째까지는 모든 처리에서 근활력이 증가되는 경향이었으나 100일째에는 감소하는 경향이었다. 처리간에는 정식후 20일째에는 큰 차이가 없었으나 정식 50일후에는 혼합배지보다 층분리 배지가 근활력이 높았으며, 층분리 처리간에는 소립/대립(DP I)보다 중립/대립(DP II)이 다소 많은 경향이었다. 펄라이트 배지내 EC는 1.3∼1.5로 처리간에 큰 차이는 없었으나 소립/대립 처리(DP I)의 상층에서 다른 처리보다 높았으며 pH도 같은 경향이었다. 배지내의 무기성분 함량은 배지혼합 및 중립/대립 처리(DP II)에서는 상층보다 하층이 많았으나 소립/대립 처리(DP I)에서는 상반된 결과를 보여 하층이 상층보다 많았다. 특히 소립/대립 처리(DP I)의 상층에서 칼륨, 칼슘 및 마그네슘의 함량이 높았는데, 펄라이트의 소립이 중립이나 대립에 비해 양이온 치환용량(CEC)이 높았기 때문이다.

In this study, a solar light collector that collects and transmits solar light required for crop production in a closed plant production system was developed. The solar light collector consisted of a Fresnel lens for collecting solar light, and a tracking actuator for tracking solar light from sunrise to sunset to increase the light collection efficiency. The optical fiber that transmitted solar light was made of Glass Optical Fiber (GOF), and it had an excellent optical transmission rate. After collecting the solar light, the amount of light was measured at 5, 10, 15, 20, 25, and 30 cm distances from the GOF through the darkroom by using a light sensor logger connected to a quantum and pyranometer sensor. Compared with solar light, the light intensity of pyranometer sensor measured at 5 cm was 114% higher than solar light, and 61% at 10 cm. In addition, it was observed that it is possible to transmit the necessary amount of light for growing crops up to about 15 cm (as over 22%) through GOF. Therefore, adding diffusers to the solar light collector should be expected to replace artificial light in plant factories or plug seedlings nurseries for leafy vegetables. More studies on the solar light collection devices and the light transmission devices that have high light collection efficiency should be conducted.