본 연구의 목적은 겨울철 약광기 보광 시 줄기 유인 수가 온실 파프리카의 생육, 과실의 품질 및 생산량에 미치는 영향을 구명하는 것이다. 파프리카는 2020년 10월 26일에 m 2당 3.2 주를 정식하였고, 2020년 12월 1일부터 고압나트륨등을 작기 종료일인 2021년 5월 25일까지 하루 16시간의 광주기로 조사 하였다. 줄기 유인 처리는 분지 이후의 생장점이 각각 2, 3개로 유지되도록 유인해 주었다. 초장은 2줄기 유인 처리구에 비해 3줄기 유인 처리구에서 유의적으로 짧았고 마디수 및 엽수는 2줄기 유인 처리구에 비해 3줄기 유인 처리구에서 유의적으 로 증가했다. 엽면적 및 기관별 건물중은 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 과실 생체중 및 건물중은 모든 처리구에서 생육단계에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 3줄기 유인 처리구가 2줄기 유인 처리구에 비해 낮은 수치를 보였다. 3줄 기 유인 처리구의 상품과율은 95.4%로 2줄기 유인 처리구의 93.6%에 비해 높았다. 총 수확량은 3줄기 유인 처리구에서 30.2% 높게 나타났다. 결론적으로 온실 파프리카의 3줄기 유인 재배는 적정 수준의 영양생장을 유지함으로써 과실 생산량에 긍정적인 영향을 미쳤다고 할 수 있다. 본 연구 결과는 파프 리카의 생산량 증대를 위한 농가 의사결정에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

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.

본 연구는 고품질 수박 접수 및 대목의 효율적인 생산을 위한 식물공장형 육묘시스템 내 적정 기온 및 광 환경을 구명하고자 수행되었다. 서로 다른 주야간온도차를 가진 3개의 기온 처리구(25/20, 26/18, 27/16°C)와 5개의 광량 처리구(50, 100, 150, 200, 250μmol·m -2 ·s -1 )를 조합하여 총 15개의 처리구를 설정하여 수박 접수와 대목을 식물공장형 육묘시스템에 서 6일간 육묘하였다. 수박의 접수 및 대목의 묘 소질은 주야간 온도차와 광량의 개별적 영향뿐만 아니라 교호작용도 매우 크게 받았다. 수박 접수 및 대목의 하배축장은 증가되는 광량에 의해 억제되었다. 수박 접수 및 대목의 엽면적은 150μmol·m -2 ·s -1 광 조건까지는 증가하였으나, 이 이상의 광조건에서는 증가 하지 않았다. 수박 접수와 대목의 건물중 및 충실도는 증가하는 광량에 의해 높아졌으나 광이용효율은 감소하였다. 전체적으로 수박의 접수 및 대목 소질은 큰 주야간온도차 처리에서 불량해졌고, 주야간의 급격한 온도변화는 작물에게 스트레스로 작용한 것으로 판단된다. 따라서 수박 접수 및 대목의 형태, 생육, 에너지효율 등을 고려하였을 때, 식물공장형 육묘 시스템 내 수박 접수 및 대목 효율적인 생산을 위한 적정 기온 및 광량 조건은 25/20°C 및 150μmol·m -2 ·s -1인 것으로 확인되었다.

기후변화로 인하여 이상 기상이 잦은 빈도로 발생하고 있어 사계절 균일한 규격의 채소 접목묘를 생산하기 위한 새로운 시스템이 필요하다. 인공광 이용 식물공장형 육묘시스템은 사계절 외부 기상의 영향을 받지 않고 균일한 모종을 생산할 수 있어 공정육묘장에서 도입을 검토하고 있다. 인공광 이용 식물공장형 육묘시스템의 환경 프로파일을 위하여 광량(수직 분포; 광원으로부터의 거리 255, 205 및 105mm, 수평 분포; 150 × 150mm 간격으로 총 45점), 광질, 기온 및 상대습도(수직 분포; 지면으로부터 615, 980, 1,345 및 1,710mm, 총 12개 지점)에 대하여 프로파일을 하였다. 오이 육묘 및 환경 프로파일 기간 육묘 모듈의 광량은 150μmol·m -2 ·s -1 , 일장은 16/8h, 기온은 25/20℃ 및 상대습도는 70/85%로 설정하였다. 인공광 이용 식물공장형 육묘시스템이 균일한 모종을 생산하는지 평가하기 위하여 ‘조은백다다기’ 오이를 파종 후 8일에 생장을 조사하였다(n=20). 육묘 모듈의 광량은 광원으로부터 거리가 255mm였을 때 167.2 ± 35.7였으며 설정치와 유사하였다. 광원으로부터 거리가 가까워진 곳에서 광량은 각각 11과 23% 증가하였으나, 표준편차가 1.8배 증가하였다. 인공 광원의 적색광/근적색광의 비율은 3.6이었다. 지면으로부터 615, 980, 1345 및 1710mm 떨어진 곳에서 육묘 모듈의 주/야 기온은 각각 24.7/19.5, 24.6/19.5, 24.7/19.4 및 24.7/19.6℃였다. 육묘 모듈의 높이에 의한 위치별 기온의 차이는 없었으나, 주/ 야 기온의 설정 값과는 각각 0.3 및 0.5℃의 차이는 있었다. 육묘 모듈의 상대습도도 위치별로 차이가 없었으며(71/84%), 상대습도의 설정값과 비교해도 1%의 차이로 매우 정밀하게 제어되었다. 파종 8일 후 오이 모종의 초장, 엽면적, 생체중 및 건물중은 각각 4.1 ± 0.1cm, 24.1 ± 3.7cm 2 , 0.7 ± 0.13g 및 0.05 ± 0.008g이었으며, 초장의 변이 계수가 약 2.4%이하로 매우 균일한 오이 모종을 생산하였다. 인공광 이용 식물공장형 육묘시스템에서 모종 생산에 큰 영향을 미치는 환경요인들 을 수직· 수평으로 프로파일하여 분석하였을 때 기온 및 상대 습도는 매우 정밀하고 정확하게 제어되었으며, 광량 및 광질도 오이 모종을 생산하기에 충분히 적절 하였다. 본 인공광 이용 식물공장형 육묘시스템을 보급한다면, 연중 균일한 우량 접목묘 생산을 위한 접수· 대목을 육묘 할 수 있을 것으로 기대 된다.

인공지능기술은 사용자의 언어, 목소리 톤, 표정을 인지하고 학습하여 다양한 맥락에서 사용자의 감정에 대응할 수 있도록 발전하고 있다. 여러 인공지능 기반 서비스 중에서 특히 사용자와의 커뮤니케이션이 중요한 서비스 다수는 감정을 표현하는 인터랙션을 제공한다. 그러나 인공지능 시스템의 감정을 표현하는 수단으로서의 비언어적 인터 랙션에 관한 연구는 아직 미비하다. 이에 조명효과 중 특히 색상과 깜빡임 운동을 중심으로 인공지능 디바이스의 감성 인터랙션을 연구하였다. 본 연구에서 구현한 인공지능 디바이스 프로토타입은 red, yellow, green, blue, purple, white 6가지의 조명 색상과 느림, 중간, 빠른 세 단계 속도의 깜빡임 효과로 감정을 표현한다. 프로토타입을 활용하여 20대부터 30대 남녀 50명을 대상으로 인공지능 디바이스의 색상별, 속도별 조명 효과가 표현하고 있는 감정에 응답 하는 실험을 진행하였다. 실험 결과 각 조명 색상은 기존 색채감성연구에서 드러난 감성적 이미지와 대체로 유사한 감정을 나타내는 것으로 평가되었다. 조명의 깜빡임 속도는 감정의 각성과 밸런스의 변화에 영향을 주었으며, 이 때 각성의 변화 양상은 모든 색상에서 유사한 기조를 보였다. 밸런스 변화 양상은 기존 색채감성연구의 감성적 이미지와 어느 정도 관련이 있지만 색상 별 차이가 있는 것으로 관찰되었다. 인공지능 시스템을 탑재한 사물의 종류와 인공지능 디바이스가 점점 다양해지는 현 시점에서, 본 연구결과는 조명을 통한 인공지능의 감성 인터랙션을 설계할 때 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 HPS (high-pressure sodium lamp, 고압나트륨등, 700W)와 PLS (Plasma Lighting System, 플라즈마 등, 1,000W) 램프를 이용하여 겨울재배 오이의 보광재배 효과를 구명하고자, 양지붕형 유리온실 3동에 무보광을 대조구로 하여 오이(‘후레쉬’ 품종)를 2015년 11월 2일에 정식하여 2016년 3월 15일까지 재배하였다. 보광은 2015년 11월 20일부터 2016년 3월 15일까지 약 4개월 동안 명기를 14시간/일(일몰 전 약 30분에 점등 개시)으로 정하여 실시하였고, 낮동안의 일사량이 100W·m2 이하일 경우 자동으로 점등이 되도록 제어하였다. 분광투과특성은 PLS의 경우 광합성유효광(400-700nm)이 전반적으로 고르게 분포하나 HPS는 400-550nm 광량이 매우 적은 반면, 550-650nm 광원이 PLS보다 많이 분포되었다. 330-1,100nm 광은 HPS가 PLS에 비해 6% 많았고 UV와 적색광은 비슷하였다. 광합성유효광(400-700nm)은 HPS에 비해 PLS가 12.6% 많았고, 근적외선(700-1,100nm)은 HPS에 비해 PLS가 12.6% 적었으며, R/FR은 HPS가 높았다. 오이의 초장, 엽수, 마디수, 건물중 등의 생육은 무보광에 비해 두 보광등에서 비슷한 수준으로 높았다. 광합성능력은 두 광원 간에 유의적인 차이가 없었다. 오이의 주당 과실 개수(무게)는 무보광 21.2개(2.9kg)에 비해 PLS가 38.7개(5.5kg), HPS가 40.4개(5.6kg)로 1.8~1.9배 많았다. 보광등의 설치비와 전기 에너지 비용을 고려하여 오이 보광재배의 경제성을 분석한 결과, PLS와 HPS 보광등은 각각 37%와 62%의 소득증대효과가 있었다.

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.

인공야간조명에 유인된 곤충은 대부분 그대로 죽게 되고, 생태계 내에서 1차 또는 2차 소비자의 역할을 하는 곤충의 개체군 감소로 인한 생태계 피해는 매우 심각하다고 할 수 있다. 본 연구를 통해 각 조명의 곤충 유인특성을 알아내고 주변생태에 영향을 덜 미치는 조명을 제안하고자 한다. 조사는 2011년 6월에서 8월에 걸쳐 인공야간조명과 이격된 총 5곳의 산지에서 30W의 백열등, 형광등, 할로겐등, 삼파장등, LED등을 이용한 첫 번째 유인실험을 5회 반복 실시하였고, 50W의 수은등, 나트륨등, 메탈할라이드등을 이용한 두 번째 유인실험을 총 6회 반복 실시하였다. 전등 주변 가로 세로 1m X 1m에서 유인된 곤충을 전량 채집하여 동정 및 종수와 개체수를 계수하였다. 군집분석에는 우점도, 균등도, 풍부도, 다양도를 이용하였으며, 사용된 모든 조명에 대해서는 조도와 UV-A량을 측정하였다. 실험결과 인공조명의 특성에 따른 곤충유인특성을 분석해 보면 첫 번째 실험은 조도는 가장 낮지만 UV-A의 측정값이 가장 큰 형광등에서 가장 많은 수의 곤충이 유인되었으며, 조도는 가장 높지만 UV-A의 측정값이 0인 LED등에서 현저하게 적은 수의 곤충이 유인 되었다. 다양도와 풍부도는 UV-A 그래프와 유사한 형태이고 형광등에서 가장 높고 LED에서 가장 낮았으며, 균등도에는 큰 차이가 없었다. 두 번째 실험에서 수은등이나 메탈할라이드등의 곤충유인율과 다양도, 풍부도, 균등도에는 큰 차이가 없으며, 조도가 가장 높지만 UV-A의 측정값이 현저히 작은 나트륨에서 적은 유인률과 낮은 다양도, 풍부도, 균등도를 나타냈다. 결론적으로 인공야간조명은 생태계에 악영향을 끼치며, 설치해야하는 경우 LED등이나 나트륨등과 같이 동일한 와트(W)내에서 조도는 밝지만 UV-A 방출량이 적은 조명을 제안한다.

본 연구의 목적은 차광스크린 및 인공광을 이용하여 온실에 적절한 일일적산 광합성유효광량자속을 공급하는 기술을 개발하는 것이다. 차광율이 55%와 85%인 두 가지 종류의 차광스크린을 이용하여 목표광량을 얻는데 필요한 차광시간대를 분석한 결과, 조절하고자 하는 목표광량의 크기에 따라 적절한 차광율을 가진 차광재를 선택할 필요가 있는 것으로 판단되었다. 기상조건에 따라 광량변화가 많은 7월과 8월에 대하여 55%의 차광재를 이용하여 광조절 실험을 실시한 결과 무차광시의 실측값과 계산값의 차이가 최대 5 mol. m-2 .d-1 정도로 나타났다. 이러한 차이는 기상조건에 따라 일일적산 광량이 큰 차이가 있음을 감안하면 대체로 만족할 만한 결과로 판단된다. 광분포 시뮬레이션을 이용하여 적절한 광배치를 찾을 수 있었기 때문에 실제 인공광을 배치하는데 소요되는 시간을 많이 단축할 수 있었지만, 정확하게 목표한 광강도를 고르게 분포하도록 할 수 있는 광배치를 찾기가 쉽지 않았으며, 이에 대한 보다 더 많은 분석이 요구되었다. 목표한 일일적산 광합성유효광량자속을 얻는데 필요한 보광강도별 보광시간을 기상조건 및 월별로 계산하여 분석한 결과 보광강도는 필요보광량의 크기에 따라 적절한 값을 선택하여야 할 것으로 판단되었다. 55%차광재 및 300μmol. m-2 . s-1의 보광강도를 이용하여 5월말에서 6월초까지 광량 제어실험을 실시한 결과 최대 3mol. m-2 .d-l 정도의 오차를 보여주었다. 이러한 차이는 동일한 달에 같은 기상조건에서도 일일적산 광량의 차이가 있고 하루 중 기상상태도 많은 변화가 있기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 기상조건에 따른 일별 최대차이가 30 mol. m-2 .d-l 정도임을 감안하면 조절효과는 만족할 만한 결과로 판단된다. 본 연구의 결과는 비록 상추재배를 위한 광량조절기술이지만 다른 작물에 대해서도 본 연구에서 제시한 자료 및 조절방법을 동일하게 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

인공광하의 풍동 내에서 CO2 농도와 기류속도 제어가 플러그묘 개체군의 생육에 미치는 효과를 분석하고자 시도된 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 인공광하에서 묘개체군의 줄기 길이 및 직경, 초장, 순광합성속도 등에 미치는 기류속도의 영향은 저농도의 CO2 조건보다는 고농도의 CO2 환경에서 분명하게 나타났다. 기류속도가 증가할수록 줄기 길이가 감소하였는 데, 이와 같은 결과는 CO2 농도가 높게 유지되는 조건에서 분명하게 나타났다. CO2 농도가 높은 조건에서 줄기 직경은 기류속도가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 묘개체군의 초장은 CO2 농도가 낮게 유지되는 조건에 비해서 CO2 농도가 높게 유지되는 경우에 작게 나타났다. 묘개체군의 순광합성속도는 0.7m.s-1의 기류속도에서 최대치가 나타났으며, 이러한 결과는 CO2 농도가 높게 유지될 때 더욱 분명하게 나타났다. CO2 농도가 950μmol.mol-1를 유지할 때 묘개체군의 순광합성속도는 310μmol.mol-1인 경우에 비해서 약 46% 정도 높게 나타났다. 그러므로 인공광하에서 묘소질이 우수한 플러그묘의 육묘에 CO2시용이 효과적일 것이다.

본 연구에서는 인공광하의 풍동내에서 기류속도와 생육실내의 위치가 플러그묘 개체군의 생장에 미치는 효과를 분석하였다 기류속도가 증가하면 모개체군내에서의 상대습도는 감소하나, 포차는 증가한다. 이에 따라 증산이 활발하게 이루어져 잎에서의 수분포텐셜이 저하되며 묘개체군 위에서 공기역학적 저항이 감소함에 따라 확산계수가 높게 나타난다. 그 결과로서 0.93m.s-1의 기류속도에서 줄기 길이, 줄기직경에 대한 줄기 길이의 비, 초장, 엽수는 유의성이 인정될 만큼 작게 나타났다. 묘개체군의 순광합성속도는 기류속도의 증가와 함께 증가되면서 0.7~0.9 m.s-1에서 높게 나타났다. 생육실내의 위치 즉 기류의 진행방향을 따라 줄기 직경과 지하부 건물 중은 감소하였으나, 줄기 직경에 대한 줄기 길이의 비와 엽면적은 증가하는 것으로 나타났다. 이밖에 플러그묘의 생체중 또는 건물 중에 대한 T/R비는 기류속도의 변화와 무관하게 각각 2.8~3.5, 3.2~3.9로서 비슷하게 나타났으나, 건물율은 지상부에서 8.1~9.4, 지하부에서 10.1~10.9로서 지하부에서 다소 높게 나타났다. 그러므로 기류속도의 크기와 기류의 진행방향에 따라 묘개체군 위에서의 확산계수가 다르게 나타나며 이로 인하여 모개체군의 생장 차이가 나타남을 알 수 있다. 따라서 식물모공장과 같이 인공광을 이용한 반폐쇄 식물생산 시스템에서 품질이 균일한 모를 생산하려면 묘개체군의 미기상에 기초한 적정 환경조건의 확립이 요구된다.