겨울철 온실에서의 일사량 부족은 온실 토마토(Solanum lycopersicum L.)의 수량과 품질을 제한한다. 보 광은 자연광의 한계를 보완할 수 있으나, 복합 사용에 적합한 최적 스펙트럼에 대한 경험적 근거는 여전히 부족하 다. 본 연구는 약광기 온실에서 스펙트럼이 조정된 세 종류의 LED 보광이 토마토의 광합성, 수량 및 과실 품질에 미 치는 영향을 조사하였다. 정식 60일 후, 온실에 광합성 광양자 속밀도(PPFD) 400 ± 25 μmol m-2 s-1의 발광다이오 드(LED)를 조사하였으며(full-스펙트럼 LED 및 특정 full-스펙트럼 LED[청색 및 녹색 파장]), 청색 영역의 파장 피 크를 엽록소 a 흡수에 맞춘 백색 스펙트럼을 사용하였고, 대조구는 보광 없이 재배하였다. 보광 처리시 대조군 대비 평균 수량이 26% 증가하였으며, 파장 변환 전스펙트럼 백색광에서는 총 과실 수량이 58% 증가하였다. 또한 보광 은 순광합성속도를 향상시켰고, 과실 당도를 5% 이상 증가시켰다. 리코펜 함량과 ABTS 라디칼 소거 활성은 대조 군에서 높았으며, pH와 적정산도는 대조되는 경향을 보였다. 전반적으로, 본 연구 결과는 보광의 파장 피크를 광합 성 색소 흡수 파장에 맞추는 것이 토마토 수량을 향상시킴을 시사한다. 그러나 수량의 증가는 주요 파이토케미컬 성 분의 감소를 수반하며, 이는 온실 생산 시스템 최적화에서 중요한 상충 관계를 강조한다.

This study assessed suitable lettuce (Lactuca sativa L.) cultivars and lighting conditions for indoor hydroponic cultivation in Mongolia, examining their applicability in a household-scale vertical farming system. Three cultivars— ‘Jeokchima,’ ‘Cheongsangchu,’ and ‘Meiguodashusheng’— were grown under two lighting treatments: LEDs and T5 LEDs. ‘Jeokchima’ demonstrated the most consistent and superior growth across both harvests, exhibiting significantly higher leaf length, SPAD value, dry weight, and leaf number compared to the other cultivars. The use of LED lighting enhanced all growth parameters, except for petiole length, compared to T5, highlighting its advantages in arid indoor environments. Based on these findings, a compact three-tier Deep Water Culture (DWC) system was designed as a model for urban households, facilitating year-round lettuce production in limited indoor spaces. This model shows promise for enhancing vegetable self-sufficiency and food security in Mongolia. Further research on optimizing light spectra, managing photoperiods, and diversifying cultivars is recommended.

본 연구는 연중 안정적으로 품질이 우수한 장미 삽목묘를 생 산하기 위한 에너지 효율적 실내 번식 조건을 구명하고자 수행 되었다. 스탠다드 장미 ‘Ruby Red’와 스프레이 장미 ‘Red Wing’을 대상으로 단경삽목을 실시하고, 6주간 5가지 LED 광 질(백색 W, 적색 R, 녹색 G, 청색 B, 적색+청색 혼합 RB: 7:3) 을 처리하여 삽목 효율을 조사하였다. 그 결과, 신초 발생은 두 품종 모두 B를 제외한 모든 처리에서 95% 이상으로 양호했고, 발근율은 W와 RB에서 100%였으나, 품종에 따라 R, G, B에서 는 80% 이하로 낮았다. 건중량 비교에서도 두 품종 모두 RB에 서 뿌리와 신초 생장이 가장 우수하였고, B에서 가장 낮았다. 또한 삽목 기간 동안 삽수 잎의 황화 및 낙엽은 RB 처리에서 최소화되었다. 이상의 결과는 RB가 장미 삽목묘의 발근, 신초 생장 및 삽수 잎 유지에 가장 효과적임을 보여주며, 저광도 실내 육묘시스템 적용 가능성을 뒷받침한다.

This study aimed to identify the optimal storage and germination conditions for producing sprouts from immature bulbils of the Korean garlic cultivar ‘Hongsan’. It also evaluated the effects of LED light quality on sprout growth and compared the functional compound contents across different plant parts. Germination trials indicated that storing bulbils at 4°C for at least 64 days, followed by germination at 10-20°C, yielded the best results. Under mixed LED light treatments (Red:Blue:White), a red-dominant ratio of 4:1:0 significantly enhanced both shoot and root elongation, while germination in darkness resulted in the highest fresh and dry weights. Among the plant parts, sprouted bulbils had the highest alliin content (3,711 mg/100 g) and contained greater levels of fructose and glucose compared to cloves. Conversely, cloves had the highest fructan content, and leaves exhibited the highest total polyphenol content. These findings underscore the importance of combining proper storage and light quality for efficient sprout production from bulbils and highlight the potential of sprouted bulbils as functional food materials.

The avenue to synthesize eco-friendly and high-performing warm-white light emitting diodes (WLEDs) using quantum-dots for color conversion is challenging. Here, the graphene quantum dots (GQDs) are synthesized from Moringa oleifera leaves without the need of any organic solvents or reducing agents by a one-pot hydrothermal method and utilized for the design of efficient warm WLEDs. The photoluminescence of the obtained GQDs is found to be red-shifted as the excitation wavelength increases. This is ascribed to an excitation of multiple transitions due to various surface traps related to surface amino and oxygen functionalized groups as revealed from X-ray-photoelectron–spectroscopy and FTIR results. Three different concentrations of GQDs are embedded in polyvinyl-alcohol matrix acting as color-converters for the design of WLED devices. By increasing the GQDs concentration, the color correlated temperatures are tuned from 3804 to 2593 K and the luminous efficacy from 39.3 to 71.69 lm/W. Moreover, the chromaticity coordinates of the devices are shifted from (0.3825, 0.3665) to (0.4807, 0.4478). The brightness of the fabricated devices based on these green-GQDs are comparable with those of warm LEDs prepared from chemically synthesized graphene and carbon dots and can be suitable for indoor lighting applications.

In this study, we performed optical simulations for two light sources: internal and external electrode light sources. Based on the optical simulation results, we created a practical design to verify the design validity and extract optimal design factors for each light source. The three key geometric variables in the design of a direct-lit flat panel light source are the distance between the two lamps, the distance between the lamps and the reflector, and the number of lamps. These variables significantly impact the optical design and determine various characteristics of the flat panel light source system. In this study, we used a 26 mm distance between the two lamps, a 4.5 mm distance between the lamps and the reflector, and a total of 20 lamps to derive optimal values for these variables. Under these conditions, we created a practical design and evaluated its performance, achieving an excellent flat panel light source with a central luminance of 6,423 nits and a luminance uniformity of less than 5%. This study demonstrates that optical simulation techniques are an effective method for designing a surface-emitting light source system for medical LCDs, demonstrating the feasibility of achieving high performance while maintaining a low cost.

본 연구에서는 겨울철 일조량이 부족한 환경에서 재배된 파프리카(Capsicum annuum L.)를 대상으로, 조 조(05:00–10:00, T1), 오후(16:00–21:00, T2), 전일(06:00–22:00, T3) LED 보광 처리 기간이 초기 생육, 생식 발달, 수량 및 수용성 비타민 함량에 미치는 영향을 평가하였다. 조조 보광(T1)은 초장, 엽장, 엽수 및 엽면적을 유의적으 로 증가시켜 초기 단계에서 활발한 영양생장을 유도하였다. 반면 전일 보광(T3)은 초장 신장을 억제하였으나, 줄기 직경, 첫 개화 마디 길이 및 과실 착과율을 증가시켜 생식기로의 전환을 촉진하였다. 그 결과 T3 처리구는 대조구 대 비 누적 수량과 과실 중량이 유의하게 높았으며, 상품과율은 92.0%에 달했다. 오후 보광(T2)은 전체적인 생육 지표 와 수량을 개선하였으며, 특히 과실 비대기에 과실 크기 증가에 기여하였다. 과실의 수용성 비타민 분석에서는, T1 이 비타민 B1과 B5 함량을 증가시켰고, T3은 비타민 B2 함량을 크게 높였다. 비타민 C는 T3과 무처리(T0)에서 가장 높게 나타났는데, 이는 서로 다른 광 환경에서 유도된 생리적 스트레스와 항산화 물질 축적에 따른 것으로 해석된 다. 본 연구 결과는 생육 단계별로 차별화된 LED 보광 전략의 유효성을 보여준다. 즉, 초기 생육기에는 초장 생장을 유지하기 위한 조조 보광이, 이후 생식기로의 전환과 수량 증대를 위해서는 전일 보광이 적합하며, 이는 겨울철 광 부족 환경에서 파프리카 생산성을 향상시키는 데 기여할 수 있다.

제어형 재배 시스템에서는 일반적으로 일정한 광이 주어지는 반면, 자연 환경에서 식물은 변동하는 광을 경험한다. 이러한 동적 광환경에 적응하기 위해서는 과잉 에너지를 소산하고 광저해를 줄이기 위한 광보호 기작, 특히 비광화학적 소광(non-photochemical quenching, NPQ)의 유연한 조절이 필요하다. 본 연구에서는 상추 (Lactuca sativa L. cv. Top Green)을 대상으로, 고광 노출의 빈도와 점진적 변화 정도가 다른 네 가지의 10시간 광 시나리오(광/암 반복 처리, 암기 회복을 동반한 장시간의 고광 처리, 단계적 증가–감소 처리, 그리고 단계적 처리의 세분화된 변형)를 이용하여 연속적으로 형광 반응을 측정하였으며, Y(II), Y(NPQ), Y(NO), NPQ, 전자전달률, 그 리고 실제와 이론적 Fo′값을 비교하여 광저해 정도를 평가하는 지표인 qPd등을 생육 시기별로 분석하였다. 광/암 반복처리는 PSII 효율의 점진적 감소를 초래하였고, 장시간 고광 처리에서는 광저해가 유발되어 암기 동안 부분적 으로 회복되었다. 단계적 광도 변화는 전자 전달을 촉진하고 광합성 효율을 높게 유지하였으며, 세분화된 단계적 별화는 광저해를 완화시켰으나 총 광량이 낮아 효율이 제한적이었다. 반응은 식물체 연령에 따라 달라, 어린 잎일수 록 NPQ 유도가 크고 광 조사 동안 더 높은 qPd를 유지했지만, Y(II)는 낮고 처리 후 Fv/Fm의 감소는 더 크게 나타났 다. 특히 qPd와 Fv/Fm은 항상 일치하지는 않았는데, 이는 두 지표가 각가 실시간 광보호와 누적된 광저해를 보완적 으로 반영함을 보여준다. 본 연구 결과는 광보호와 광저해 간의 균형이 광 시나리오와 식물체 연령 모두에 의해 강 하게 영향을 받음을 보여주며, 이러한 요인을 고려한 동적 광 제어 전략이 수직농장에서 에너지 효율성과 지속가능 성을 향상시킬 수 있음을 시사한다.

본 연구에서는 작물 이미지 데이터셋에 적합한 데이터 증강 기법으로 자연광 기반 증강을 제안하였다. NLA는 밝기, 색온 도, 대비 변화를 반영하여 실제 환경에서 발생 가능한 광조건 을 학습 데이터에 적용함으로써, 기존 YOLO 기본 증강 대비 더욱 현실적인 학습 데이터를 생성할 수 있도록 설계되었다. 참외와 딸기 데이터셋을 대상으로 한 실험 결과, NLA는 Baseline 대비 전반적인 성능 향상을 보였다. 또한 Baseline에 서 학습 후반부에 나타난 성능 저하나 불안정성이 NLA에서 는 완화되어, 제안 기법이 과적합 방지와 학습 안정성 유지에 도 효과적임을 입증하였다. PatchSwap은 Mosaic의 한계를 보완하기 위한 보조적 시도로 실험에 포함되었으나, 종합적 인 성능 향상에는 뚜렷한 기여를 하지 못하였다. 본 연구 결과는 작물 이미지에서 실제 광조건을 반영한 데 이터 증강의 필요성과 유효성을 보여주었으며, 이는 향후 다 양한 작물과 촬영 환경으로 확장 가능한 가능성을 제시한다. 앞으로는 NLA의 적용 범위를 확대하고, 다른 딥러닝 모델 및 추가적인 농업 데이터셋에 대한 성능 검증을 통해 본 기법의 범용성과 실효성을 더욱 강화할 필요가 있다.

본 연구는 여름철 고온기 ‘설향’ 딸기(Fragaria × ananassa Duch. cv. ‘Sulhyang’) 육묘 과정에서 우량묘 생산과 꽃눈분 화 촉진을 위한 차광재 선택 효과를 구명하고자 수행되었다. 단동 온실 내에 검정 차광막과 백색 차광막을 각각 피복하여 하우스 내부의 광환경, 온도, 딸기묘 생육 및 개화 특성을 비교 하였다. 실험 결과, 하우스 내부 온도 저감 효과는 검정 차광막 이 더 우수하였으나, 광합성 유효광량자속밀도(PPFD)는 백 색 차광이 검정색 차광막보다 91% 높았다. 백색 차광은 청색 파장 비율은 낮추고 적색 파장 비율은 높이는 광질 변화 효과 를 나타냈다. 생육 특성 조사 결과, 백색 차광막 처리구는 검정 차광막 처리구에 비해 초장, 엽병장, 엽폭은 짧았으나, 지하부 생체중과 건물중, 관부직경 등에서 높은 값을 나타내는 우량묘가 생산되었다. 특히, 백색 차광막 처리구의 꽃눈분화율은 검정색 차광막 처리구보다 47% 높아, 꽃눈분화 촉진에 효과 적임을 확인하였다. 본 연구 결과, 여름철 딸기 육묘 시 백색 차광막을 활용할 경우 광환경 개선을 통해 고품질 묘 생산과 조기 개화 유도에 효과적일 것으로 판단된다.

본 연구는 광 환경 차이가 씨 없는 수박(Citrullus lanatus Thunb.)의 생육 및 생식 생장, 특히 암꽃 착생과 과실 특성에 미치는 영향을 규명하고자 수행되었다. 전라북도농업기술원 수박시험장 내 무가온 연동형 온실에서 소과종 씨 없는 수박 ‘블랙보이(Black Boy)’를 대상으로 자연광(NL), NL의 70% 및 30% 차광, 그리고 보광(Supplemental Light, SL) 120 및 240μmol·m-2·s-1의 총 5처리로 실험을 수행하였다. 온실 내· 외부의 기온과 광량은 정식 후 첫 수정 시기부터 과실 수확 전 까지 30분 간격으로 자동 저장되었으며, 식물체 생육 조사 및 암꽃 발생 관찰은 일주일 간격으로 측정하였다. 암꽃 발생 수 는 자연광 조건에서 가장 안정적으로 나타났으며, 차광 처리 시 유의하게 감소하였다. 특히 70% 차광 처리구는 실험 기간 동안 가장 낮은 암꽃 발생 수였으며, 보광 처리구 중 240 PPFD 조건에서는 정식 후 40일 전후에 주당 평균 3.5개 이상 의 암꽃이 발생하였다. 본 시험의 온실 환경 조건에서 과실비 대는 대조구와 차광 처리구 간 뚜렷하게 감소하였으나 보광 처리구에서는 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 이 결과는 기 본으로 광량 조건이 생식 생장 유도 및 암꽃 분화에 영향을 미 친다는 것을 나타낸다. 따라서 씨 없는 중·소형 수박 재배 시 저광 조건에서 보광은 착과율 증대와 이에 따른 과실비대에 효과가 있다고 판단된다.

본 연구는 광도와 습도 조건에 따라 다양한 이끼 종의 CO2 흡수 능력을 평가하여 실내 공기질 개선을 위한 적합 식생 자 원을 탐색하고자 수행되었다. 6종의 이끼를 밀폐형 아크릴 챔 버에서 재배하며 광도(50, 200μmol·m-2·s-1)와 상대습도(75, 85, 100%)에 따른 CO2 흡수량을 정량적으로 분석하였다. 그 결과, Hypnum plumaeforme와 Racomitrium yakushimense 는 두 광조건에서 가장 높은 CO2 흡수 능력을 나타냈으며, 고 광도에서 흡수량이 평균 2.6배 증가하였다. 또한 상대습도 100%에서 최대 CO2 흡수 능력이 확인되었고, 광합성 속도는 호흡 속도보다 약 2.9배 빠른 것으로 나타났다. 본 연구의 결과 는 이끼가 광·습도 조건에 따라 CO2 흡수량이 변화하는 것을 보여주며, 실내 공기질 개선, 탄소 저감형 도시 녹화, 밀폐 환 경 내 생태 기반 공기정화 기술 개발의 기초 자료로 활용될 수 있다.

빛공해는 인공적인 광원에 의해 발생하는 오염 현상으로, 천문관측에서 악영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 천문대가 운영되고 있는 국립대구과학관 주변 빛공해의 영향을 모니터링하기 위해 밤하늘 밝기를 Sky Quality Meter- LE (SQL-LE)를 이용하여 1년간 1시간 단위로 관측하였다. 밤하늘 밝기에 운량과 달이 미치는 영향을 확인하여 빛공해 분석에서 배제한 결과, 평균 밤하늘의 밝기가 18.39±0.28 mag/arcsec 2으로 도심과 교외 사이 수준에 해당하고, 야간 천 체관측 프로그램이 가장 많이 운영되는 시간인 21시에는 평균 17.89±0.19 mag/arcsec 2으로 4등급 보다 밝은 별들만 맨 눈으로 관측 가능하다는 것을 확인하였다. 또한, 밤하늘 밝기와 미세먼지가 선형 상관관계가 존재하여 PM2.5농도가 10 g/m 3 이하인 경우에 비해 30 g/m 3 이상인 경우는 밤하늘 밝기가 1.4배 밝아지는 것을 확인하였다. 향후에는 밤하늘 밝기 관측 데이터를 지속적으로 확보하여 빛공해의 장기적 변화와 계절, 날씨, 미세먼지 등과의 상관관계를 규명할 예 정이다.