상록바위솔속(Sempervivum)은 돌나물과(Crassulaceae)에 속한 하위 속이며 유라시아와 일부 북아프리카에서 분포한다. 상록바위솔속 식물들은 과거 여러 연구에서 약용작물로 활용될 수 있는 가능성을 나타내었다. 그뿐만 아니라 상록바위솔속 식물은 관상용 식물로도 선호된다. 식물의 관상가치를 높이고 적합한 실내 재배조건을 확립하기 위해 적절한 광조건에 대한 연구가 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 시중에서 쉽게 구할 수 있는 상록바위솔 ‘블랙탑’(Sempervivum ‘Black Top’)을 실험식물로 공시하였으며, 실내재배에서 세 가지 LED 광질에 따른 ‘블랙탑’의 생장에 미치는 영향을 분석하기 위해 18주 이후의 생장 결과를 조사했다. 결과적으로 ‘블랙탑’의 초장은 3000 K 백색 LED (peak 455, 600 nm)에서 가장 큰 것으로 나타났다. 그리고 엽장은 보라색 LED (peak 450, 650 nm)가 가장 큰 것으로 나타났다. 그러나 반대로 엽폭에서는 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 한편, 생체중은 6500 K 백색 LED (peak 450, 545 nm)에서 가장 높은 것으로 나타났으며 건물중은 3000 K 백색 LED와 6500 K 백색 LED가 동등한 유의수준을 가지는 것으로 나타났다. 엽록소 수치는 6500 K 백색 LED에서 가장 높게 나타났고 보라색 LED에서는 가장 낮게 나타나 엽록소 수치를 증대시키기 위해서는 분광분포가 균일한 것이 좋은 것으로 나타났다. 이와 연쇄적으로 CIELAB 엽색분석에서 명도를 나타내는 L*은 보라색 LED에서 가장 높게 나타나 스펙트럼이 한 쪽으로 편중될 경우 ‘블랙탑’ 엽색 품질 관리에 불리한 것으로 나타났다. 결과적으로, 위 조사항목들에 대하여 복합적으로 고려할 때 ‘블랙탑’의 생장 촉진과 엽색 품질의 증대를 위해 보라색 LED가 아닌 3000 K 백색 LED 혹은 6500 K의 백색 LED 하에서 재배할 것을 권고한다.

Plants under the genus Orostachys have been known as medicinal plants. This study deems to determine the growth and leaf color of Orostachys japonica and O. boehmeri when subjected to various LED light sources. A total of seven LED light treatments were used, i.e. red (630 nm), green (520 nm), blue (450 nm), purple (650 and 450 nm), 3000 K white (455, 600 nm), 4100 K white (455, 590 nm), and 6500 K white (450, 545 nm) LEDs. Results showed that O. japonica plants showed favorable growth under 4100 K white LED, while O. boehmeri plants had a positive growth response under white light LEDs (3000, 4100, and 6500 K). In leaf color analysis, the use of green LED showed the greatest change in CIELAB L * and b * values which were relatively higher compared to other treatments indicating that leaves turned yellowish. Further statistical analysis using Pearson’s correlation also suggested that there is a small negative association between dry weight and b * values of O. japonica, and a negative moderate association between plant weights (fresh and dry weight) and leaf color (L * and b * ) and positive association between said plant weights and a * color values of O. boehmeri. Therefore, it is recommended to cultivate O. japonica under 4100 K white LED and O. boehmeri under 3000, 4100, 6500 K white LEDs.

This study was conducted to investigate growth characteristics of paprika seedlings according to various qualities of LED light (red : blue = 10 : 0, red : blue = 8 : 2, red : blue = 2 : 8, white). Plant height and stem were significantly longer or thicker as red light ratio increased. Leaf area of paprika seedlings with red light was larger or no significant differences in a mixed light of red and blue. Dry weight of seedling was in the same with the result of leaf area. Seedlings with White light was significantly less than others in all characteristics. As red light ratio was increased, relative growth rate increased. As blue light ratio was increased, the net assimilation amount increased. Considering plant height, leaf area and production ability of dry matter per unit leaf area, the using mixed red and blue lights was suitable, especially at a mixed red : blue = 8 : 2.

차나무의 기내배양 과정 중 증식배양 단계에서 LED 광질 조건에 따른 기내배양묘의 생육 특성과 광합성에 미치는 영향을 조사하였다. 광질은 적색광(R), 청색광(B), 혼합광(R+B+W)을 사용하여 처리하였고, 형광등(F)을 대조구로 하였다. 초장 생육은 적색광에서 가장 좋았으며, 특히 뿌리 생육에 있어서 혼합광은 길이와 표면적 증대에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 T/R율, 엽록소 함량은 혼합광 처리에서 증가하는 것으로 나타났다. 엽록소 형광반응 이미지 촬영 결과 모든 처리구에서 광질에 따른 Fv/Fm의 값은 현저한 차이가 없었다. 그러나 배양묘의 NPQ는 청색광 처리에서 가장 많이 증가하여, 다른 광질과 유의적인 차이를 보였으며, 광합성 효율을 억제시키는 것으로 나타났다. 이상의 결과로 차나무 기내 배양은 배양목적에 따라 광질을 선택하는 것은 매우 중요하며, 차나무 기내배양 시 건실한 식물 생산을 위해서는 혼합광 처리가 유리할 것으로 판단된다. 본 연구결과는 차나무 대량증식 및 우량묘 생산 등에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 활착실 내의 인공광원으로 사용되는 LED 모듈의 광질 및 점멸주기가 오이접목묘의 활착 및 생장 특성에 미치는 영향을 분석하고자 수행되었다. 이를 위해서 LED 모듈의 광질을 4수준(청색광, 적색광, 청색광/적색광 혼합, 백색광)으로 설정하였다. 또한 점멸주기를 4수준(5s/5s, 7s/3s, 9s/1s, control)으로 설정하였다. 대조구의 명기와 암기는 12h 간격으로 반복되었다. 활착실 내의 광합성유효광양자속, 기온 및 습도를 각각 100μmol·m-2·s-1, 25oC, 90%로 조절하였다. 오이접목묘의 활착에 미치는 광질의 효과는 5s/5s의 점멸주기를 지닌 청색광 처리구를 제외하면 유의차가 나타나지 않았다. 더구나, 점멸주기와 무관하게 적색LED, 청색/적색 혼합 LED, 백색 LED 처리구에서의 활착율에 유의차가 없었다. 이러한 결과는 접목묘의 활착에 미치는 광질 또는 점멸주기의 영향이 없음을 의미하는 것이다. 오이접목묘의 엽장, 엽면적, 생체중에 미치는 광질과 점멸주기의 영향은 청색 또는 적색LED의 9s/1s 주기에서 유의차가 인정될 만큼 높게 나타났다. 백색LED하에서 활착된 오이접목묘의 생장에 미치는 점멸주기의 영향은 유의차가 없었다. 따라서 백색LED 모듈의 지속적인 수요 증가와 제조단가 등 을 고려할 때 활착용 조명으로 백색LED의 활용이 경제적으로 유리할 것이다.

본 연구는 수경재배 방식으로 재배 된 배초향(Agastache rugosa)의 생장과 항산화 물질 축적에 대하여 단색 또는 복합 LEDs의 광질이 미치는 영향을 살펴보고자 수행하였다. 본엽 4매인 배초향 묘를 수경재배 시스템에 정식하였으며, 백색(W10), 적색(R10), 혼합LEDs (W2B1G1, R3B1, R2B1G1, W2B1G1: 각 LED의 PPFD 비율) 및 형광등(FL: 대조구)을 이용하여 180±5μmol·m-2·s-1의 광합성광량자속밀도(PPFD)의 조건과, 16/8h 광주기, 22±1℃/18±1℃ (주/야간) 온도, 60±10%의 상대 습도로 관리된 재배실에서 4주동안 배초향을 재배하였다. W2B1G1 광조건에서 자란 배초향의 생체중과 건물중은 모든 처리중에서 가장 큰 값을 나타내었다. R10 조건에서 재배 된 배초향은 초장이 가장 길었지만 SPAD는 모든 처리와 비교해서 가장 낮은 값을 보였다. 배초향의 건물중당 rosmarinic acid 농도는 W2B1G1 처리구에서 유의하게 높았다. 건물당 tilianin 함량은 다른 처리구들과 비교할 때, R3B1에서 유의적으로 가장 높았다. 그러나 전체 식물체에 함유 된 rosmarinic acid와 tilianin 함량은 W2B1G1 조건에서 가장 높았다. 식물공장에서 배초향을 재배하기 위해, W2B1G1으로 구성된 혼합 LED 광 조건이 배초향의 생장과 항산화 물질축적에 가장 유리한 것으로 나타났다. 본 연구는 식물 전체에 함유 된 항산화 물질의 총량이 상업적 용도로 중요하다는 것과, 광질의 최적 선택을 통해서 기능성물질의 증대가 가능하다는 것을 보여주었다.

본 연구에서는 한국 멸종위기식물인 분홍장구채의 보전 및 인공재배를 위해 식물공장 내 인공적인 광 조건에서 일어나는 생리와 개화반응 특성을 알아보았다. 이를 위해 분홍장구채를 식물공장의 각 챔버에 적색광, 청색광, 백색광, 적색+원적색 혼합광, 적색+청색 혼합광 그리고 적색+청색+백색 혼합광 하에서 재배하여 광합성률, 증산률, 기공전도도, 수분이용효율, 엽록소함량, 최소엽록소형광, 최대엽록소형광, 광계II의 광화학적 효율 그리고 잎과 꽃 수를 측정하였다. 그 결과 적색 단일광과 적색+원적색 혼합광에서 분홍장구채는 가장 많이 개화하였으며, 이 광조건에서는 광합성률, 증산률 그리고 기공전도도는 상대적으로 다른 조건보다 높았으나 수분이용효율은 차이가 없었으며, 엽록소함량은 적었 다. 특히 최소 및 최대 엽록소형광과 광계II의 광화학적 효율은 적색 단일광 조건에서 다른 광 조건보다 낮았다. 이러한 결과는 분홍장구채의 꽃의 생산을 위해서는 적색 단일광이나 적색+원적색의 인공광 조건에서 재배하는 것이 효율적이 라는 것을 의미한다.

몇가지 LED 광질이 고구마 바이러스 무병묘의 생장과 포장생육 및 수량에 미치는 영향을 조사하였다. ‘신황미’, ‘연황미’, ‘맛나미’ 등 3품종의 바이러스 무병묘를 20일간 담액수경 재배하여, 자연광하에서 10일간 순화시켜 30cm 크기의 삽수를 75×25cm로 6월 10일 정식하여 흑색비닐로 멀칭재배하였다. LED 광질은 형광등(40W) 을 대조구로 하여 적색(660nm), 청색(460nm), 적+청 8:2 및 적+청 7:3 혼합광을 사용하였다. 묘소질은 적+청 (7:3) 혼합 LED에서 줄기신장, 줄기두께, 잎수 및 뿌리 발달 등이 양호하여 건묘육성에 가장 효과적이었다. 정식 30일후, 포장 생존율은 적:청(7:3) 혼합 LED에서 형광등과 적색 LED보다 유의하게 높았으며, 품종간 차이는 없었다. 줄기길이, 줄기두께, 마디수 등의 지상부 생육특성도 LED 광질 및 품종간에 유의한 차이가 없었다. 정식 120일후 지상부 생육특성에서도 줄기길이, 줄기두 께, 마디수, 곁가지수, 생체중 등에서 LED 광질에 따른 유의성은 인정되지 않았으며, 줄기길이, 마디수, 줄기두 께, 생체중 등에서 품종간에 유의한 차이를 보였다. 주 당평균중, 평균괴근중 및 수량 등은 LED 광질에 따른 차이가 없었으며, 품종간에는 유의한 차이를 보였다. 품종간 수량은 ‘맛나미’와 ‘연황미’에서 ‘신황미’보다 유의 하게 높았다.

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.

본 실험은 임파첸스 분화식물의 생장과 개화에 LED 광질과 효과 적정 처리 시간을 구명하기 위해 수행되었다. 임파첸스의 초장은 2.50cm로 청색광에 의해 촉진되었으며 대조구에 비해 0.6cm의 차이를 보였다. 절간수, 뿌리길이, 분지수, 직경은 보광시간이나 광질에 영향을 받지 않았다. 엽면적은 412.81cm2의 대조구에 비해 광질 처리 시 626.64~784.53cm2로 증가하였다. 광질처리에 의해 화아수와 개화수는 감소하는 경향을 보였다. 그러나 개화소요일수는 광질처리에 의해 단축되어 개화를 촉진 하였으며 적색광에서 좋았다. 엽록소 함량은 광질처리에 의해 크게 영향을 받지 않았으나, 안토시아닌 함량은 전반적으로 일몰 후 4시간의 청색광에서 증가하였다. 광질 처리는 청색광 처리에서 생체중과 건물중이 향상되었다.

브로콜리의 새싹 발아와 생리활성에 효과적인 영향을 미치는 LED 광질 종류를 구명하기 위해 청색, 녹색, 적색, 백색, 황색, 적색+청색광을 조광 14시간, 암조건 10시간, 온도는 주간 25, 야간 18로 조절하여 종자 발아와 새싹을 생장을 시켰다. 생리활성 조사는 새싹을 메탄올로 추출한 것을 이용하여 실시하였다. 종자 발아율은 광의 종류에 관계없이 3일 만에 100%의 발아율을 나타냈다. 파종 후 8일째의 신선중은 청색광처리구에서 0.389g/10plants로 가장 높았다. 총페놀화합물 함량은 백색광 처리구에서 83.0mg·L-1으로, 총플라보노이드 함량은 청색광 처리구에서 72,6mg·L-1로 가장 많았다. 전자공여능은 추출물 2,000mg·L-1일 때 백색광 처리구에서 93.5%로 가장 높게 나타났다. 아질산염 소거능은 추출물이 500mg·L-1일 때 황색광 처리구에서 66.9%로 가장 높게 나타났다 Tyrosinase 저해 활성은 추출물이 2,000mg·L-1일 때 적색광 처리구에서 14.5%로 가장 높게 나타났다.

This study was conducted to examine the effect of LED light quality and supplemental LED light on growth and flowering for potted flowering plant of Kalanchoe. 1. Plant height of Kalanchoe was enhanced under Red, regardless of treatment time. 2. Root length and stem diameter of Kalanchoe were enhanced by Red+Blue. 3. The number of internodes was not influenced by LED light quality. Length of flower stalk of Kalanchoe increased under Red+Blue, but treatment time did not result in statistically significant differences. 4. Leaf area was not influenced by LED light quality in Kalanchoe. 5. The number of flower buds and open flowers was decreased by LED light treatment, but days to flowering was reduced by Red+Blue for 4 hr after sunset in Kalanchoe. 6. Chlorophyll and anthocyanin content was not significantly affected by LED light treatment, but anthocyanin content tended to increase by Blue 4 hr after sunset. 7. Fresh and dry weight did not increased by LED light treatment in Kalanchoe.

In the results of investigating the role of LED light quality in enhancing the ornamental value of indoor foliage plants, amber and red light increased plant height, leaf width, and leaf stalk, and the consequent tree shape decreased the ornamental value. The chlorophyll content increased significantly under white light and compound light. With regard to the effect of plant leaf color on ornamental value, the value of lightness was markedly enhanced by red light. As to the functionality of plants according to photosynthetic activity, plants such as Dieffenbachia, Clusia, and Dracaena were found favorable to those staying indoors for a longtime from morning to evening. Spathiphyllum, and Ficus were found to be recommendable for indoor spaces used actively during afternoon because their photosynthesis was activated in the afternoon. With regard to power consumption according to light quality, white light consumed 119 W/hour, around 45% lower than that of fluorescent lamps, so it is considered the optimal artificial light quality that can enhance energy efficiency. Red light consumed 72 W/hour, only 33% of that of fluorescent lamps, but it was not considered the optimal light quality because plant growth was poor under the light quality. White light and compound light were found to be the ideal light sources for improving the functionality and ornamental value of indoor plants and reducing the cost of maintenance, but because compound light hinders people from recognizing the original color of plants and makes their eyes easily tired, white light was considered the optimal light satisfying all of the ornamental value, economic efficiency and functionality resulting from plant growth.

White light and compound light were found to be the ideal light sources for improving the functionality and ornamental value of indoor plants and reducing the cost of maintenance, but because compound light hinders people from recognizing the original color of plants and makes their eyes easily tired, white light was considered the optimal light satisfying all of the ornamental value, economic efficiency and functionality resulting from plant growth. On the other hand, in the results of examining physiological changes before and after treatment on fine dust PM10 and carbon dioxide removal capacity in a closed chamber under an artificial light source, the patterns of carbon dioxide and fine dust removal were similar among the treatment groups according to light condition, but according to plant type, the removal rate per unit leaf area was highest in Spathiphyllum and lowest in Dieffenbachia. In the experiment on dust and carbon dioxide removal, the photosynthetic rate was over 2 times higher after the treatment, and the rate increased particularly markedly under compound light and white light, suggesting that the photosynthetic rate of plants increases differently according to light quality. These results show that light quality has a significant effect on the photosynthetic rate of plants, and suggests that plants with a high photosynthetic rate also have a high carbon dioxide and dust removal capacity. In conclusion, the photosynthetic rate of foliage plants increased under white and blue light that affect photosynthesis and the increased photosynthetic rate reduced carbon dioxide and fine dust, and therefore white and compound light were found to be the optimal light sources most functional and economically efficient in improving ornamental value and indoor air quality.