본 연구에서는 식물공장에서 재배하는 작물 중 가장 대중적인 작물이며, 생육주기가 다른 엽채류 작물에 비해서 상대적으로 짧은 상추(홍하적축면)를 대상으로 생육 환경에 적합한 환경을 구성하였다. 또한 LED 광원 및 광량 조건에 따라 단일광과 혼합광을 구성하여 태양광과 비교 및 분석하고 상추의 생육특성에 대해서 ...
본 연구에서는 식물공장에서 재배하는 작물 중 가장 대중적인 작물이며, 생육주기가 다른 엽채류 작물에 비해서 상대적으로 짧은 상추(홍하적축면)를 대상으로 생육 환경에 적합한 환경을 구성하였다. 또한 LED 광원 및 광량 조건에 따라 단일광과 혼합광을 구성하여 태양광과 비교 및 분석하고 상추의 생육특성에 대해서 모니터링 하였다. 이를 통해 식물공장 내 LED 광 환경 변화에 따른 상추 생육에 미치는 영향을 파악하고 생육 환경에 관한 환경 조건을 구명하고 이에 따른 특성을 분석하고자 수행하였으며, 연구된 내용의 결과는 다음과 같다.
1. 벽면 합판의 광량 측정 결과 중간위치는 208 ∼ 222 µ㏖/㎡·s, 하부위치는 143 ∼ 159 µ㏖/㎡·s 로 나타났으며, 반사필름 부착 후 중간위치는 250 ∼ 275 µ㏖/㎡·s, 하부위치는 177 ∼ 210 µ㏖/㎡·s로 나타나 반사필름 부착 후 광량 30 ∼ 50 µ㏖/㎡·s 증가하였다.
2. 벽면 합판에서 광 환경 조건에 대한 작물 생육 결과는 다음과 같다. 엽장, 근장, 엽장 생체중 의 경우, 혼합광 및 단일광에서 대조구인 태양광과 유사하게 나타났다. 엽수의 경우, 혼합광 및 단일광에서 적색광은 다소 높게, 청색광은 다소 낮게 나타났다. 엽록소 함량의 경우 혼합광 및 단일광에서 적생광은 다소 낮게, 청색광은 다소 높게 나타났다. 근장 생체중의 경우, 혼합광에선 유사하게, 단일광에선 적색광이 다소 높게 나타났다. 엽장 건물중 및 근장 건물중의 경우, 혼합광 및 단일광에서 유사하거나 다소 낮게 나타났다. 벽면 합판에서 대조구인 태양광과 혼합광원 및 단일광과 t-검정 결과 전체적인 유의적 차이는 나타나지 않았다.
3. 벽면 광반사 단열필름에서 광 환경 조건에 대한 작물 생육 결과는 다음과 같다. 엽장의 경우, 혼합광에선 대조구인 태양광과 유사하게 단일광에선 적색광 및 청색광 모두 다소 높게 나타났다. 근장의 경우, 혼합광 및 단일광에서 유사거나 다소 높게 나타났다. 엽수의 경우, 혼합광에선 유사하게, 단일광에선 적색광이 다소 높게 나타났다. 엽록소 함량의 경우 혼합광 및 단일광에서 적생광은 다소 낮게, 청색광은 다소 높게 나타났다. 엽장 생체중의 경우, 혼합광 및 단일광에서 전체적으로 다소 높게 나타났다. 근장 생체중 경우, 혼합광 및 단일광에서 다소 높게 나타났다. 엽장 건물중의 경우, 혼합광 및 단일광에서 다소 낮게 나타났다. 근장 건물중의 경우, 유사하거나 다소 높게 나타났다. 벽면 광반사 단열필름 부착 후 대조구인 태양광과 혼합광원 및 단일광원에 대한 t-검정 결과, 엽수는 적색광 647 nm, 엽장 생체중은 7 : 3(Red:Blue), 근장 건물중은 적색광 622 nm에서 전체적인 유의적 차이가 나타났다. 상품성있는 상추를 생산하기 위해서는 엽수 및 엽장 생체중이 중요하며, 적색광 647 nm 및 혼합광 7 : 3(Red:Blue)에서 각각 상추 1개당 무게는 4.82 g, 5.71 g으로 분석되어 혼합광원 7 : 3(Red:Blue)이 상추 생육에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.
4. 광반사 단열필름을 부착 전·후 작물 생육 변화는 다음과 같다. 엽장에서 30 ∼ 50% 이상, 근장에서 15 ∼ 30% 이상, 엽수에서 2 ∼ 15% 이상 증가했으며, 엽록소 함량에서 유사하거나 다소 감소하였다. 엽장 생체중에서 50% 이상, 근장 생체중에서 10 ∼ 50% 이상, 엽장 건물중에서 14 ∼ 50% 이상, 근장 건물중에서 15 ∼ 40% 이상 증가하였다. 이는 광이 광반사 단열필름에 반사되어 다시 주사됨으로써 광량이 증가한 것으로 판단된다.
5. 상관관계 통계분석 결과 벽면합판의 경우 혼합광원에선 엽장, 엽장 생체중, 근장 생체중 및 근장 건물중은 7 : 3(Red:Blue), 근장은 9 : 1(Red:Blue), 엽장 건물중은 6 :4(Red:Blue), 단일광원에선 엽장 및 엽장 생체중은 청색광 450 nm, 근장 및 엽수는 적색광 650 nm에서 상관관계가 나타났다. 벽면 합판 부착 경우, 혼합광원 및 단일광원에 대한 상관관계는 전체적인 분석결과 7 : 3(Red:Blue)에서 가장 큰 상관관계가 나타나 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.
6. 벽면 광반사 단열필름을 부착한 경우 혼합광원에선 근장, 엽록소 함량은 7 : 3(Red:White), 엽장 건물중은 5 : 5(Red:Blue), 단일광에선 엽수는 적색광 650 nm, 엽록소 함량은 적색광 622 nm에서 상관관계가 나타났다. 벽면 광반사 단열필름 부착 경우, 혼합광원 및 단일광원에 대한 전체적인 큰 상관관계가 나타나지 않았다. 이는 광반사 단열필름 부착 후 광량 증가로 인해 대조구인 태양광과 상관관계가 나타나지 않은 것으로 판단된다.
7. 경제성 분석 결과 투자비용은 2억 5천 1백만원, 연간 이용비용은 3천 9백만원, 생산비용은 9천만원으로 나타났으며, 손익분기점은 5년으로 나타났다. 향후 LED 광원에 대한 연구가 필요할 것이며, 저전력·고효율 및 저렴한 LED 광 환경 개발이 이루어지면 손익분기점에 이르는 기간을 최소화 할 것으로 보이며, 본 연구를 통해 향후 식물공장 내 광 환경 조건이 상추 생육 환경 구명 및 특성 분석에 중요한 자료로 활용할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 식물공장에서 재배하는 작물 중 가장 대중적인 작물이며, 생육주기가 다른 엽채류 작물에 비해서 상대적으로 짧은 상추(홍하적축면)를 대상으로 생육 환경에 적합한 환경을 구성하였다. 또한 LED 광원 및 광량 조건에 따라 단일광과 혼합광을 구성하여 태양광과 비교 및 분석하고 상추의 생육특성에 대해서 모니터링 하였다. 이를 통해 식물공장 내 LED 광 환경 변화에 따른 상추 생육에 미치는 영향을 파악하고 생육 환경에 관한 환경 조건을 구명하고 이에 따른 특성을 분석하고자 수행하였으며, 연구된 내용의 결과는 다음과 같다.
1. 벽면 합판의 광량 측정 결과 중간위치는 208 ∼ 222 µ㏖/㎡·s, 하부위치는 143 ∼ 159 µ㏖/㎡·s 로 나타났으며, 반사필름 부착 후 중간위치는 250 ∼ 275 µ㏖/㎡·s, 하부위치는 177 ∼ 210 µ㏖/㎡·s로 나타나 반사필름 부착 후 광량 30 ∼ 50 µ㏖/㎡·s 증가하였다.
2. 벽면 합판에서 광 환경 조건에 대한 작물 생육 결과는 다음과 같다. 엽장, 근장, 엽장 생체중 의 경우, 혼합광 및 단일광에서 대조구인 태양광과 유사하게 나타났다. 엽수의 경우, 혼합광 및 단일광에서 적색광은 다소 높게, 청색광은 다소 낮게 나타났다. 엽록소 함량의 경우 혼합광 및 단일광에서 적생광은 다소 낮게, 청색광은 다소 높게 나타났다. 근장 생체중의 경우, 혼합광에선 유사하게, 단일광에선 적색광이 다소 높게 나타났다. 엽장 건물중 및 근장 건물중의 경우, 혼합광 및 단일광에서 유사하거나 다소 낮게 나타났다. 벽면 합판에서 대조구인 태양광과 혼합광원 및 단일광과 t-검정 결과 전체적인 유의적 차이는 나타나지 않았다.
3. 벽면 광반사 단열필름에서 광 환경 조건에 대한 작물 생육 결과는 다음과 같다. 엽장의 경우, 혼합광에선 대조구인 태양광과 유사하게 단일광에선 적색광 및 청색광 모두 다소 높게 나타났다. 근장의 경우, 혼합광 및 단일광에서 유사거나 다소 높게 나타났다. 엽수의 경우, 혼합광에선 유사하게, 단일광에선 적색광이 다소 높게 나타났다. 엽록소 함량의 경우 혼합광 및 단일광에서 적생광은 다소 낮게, 청색광은 다소 높게 나타났다. 엽장 생체중의 경우, 혼합광 및 단일광에서 전체적으로 다소 높게 나타났다. 근장 생체중 경우, 혼합광 및 단일광에서 다소 높게 나타났다. 엽장 건물중의 경우, 혼합광 및 단일광에서 다소 낮게 나타났다. 근장 건물중의 경우, 유사하거나 다소 높게 나타났다. 벽면 광반사 단열필름 부착 후 대조구인 태양광과 혼합광원 및 단일광원에 대한 t-검정 결과, 엽수는 적색광 647 nm, 엽장 생체중은 7 : 3(Red:Blue), 근장 건물중은 적색광 622 nm에서 전체적인 유의적 차이가 나타났다. 상품성있는 상추를 생산하기 위해서는 엽수 및 엽장 생체중이 중요하며, 적색광 647 nm 및 혼합광 7 : 3(Red:Blue)에서 각각 상추 1개당 무게는 4.82 g, 5.71 g으로 분석되어 혼합광원 7 : 3(Red:Blue)이 상추 생육에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.
4. 광반사 단열필름을 부착 전·후 작물 생육 변화는 다음과 같다. 엽장에서 30 ∼ 50% 이상, 근장에서 15 ∼ 30% 이상, 엽수에서 2 ∼ 15% 이상 증가했으며, 엽록소 함량에서 유사하거나 다소 감소하였다. 엽장 생체중에서 50% 이상, 근장 생체중에서 10 ∼ 50% 이상, 엽장 건물중에서 14 ∼ 50% 이상, 근장 건물중에서 15 ∼ 40% 이상 증가하였다. 이는 광이 광반사 단열필름에 반사되어 다시 주사됨으로써 광량이 증가한 것으로 판단된다.
5. 상관관계 통계분석 결과 벽면합판의 경우 혼합광원에선 엽장, 엽장 생체중, 근장 생체중 및 근장 건물중은 7 : 3(Red:Blue), 근장은 9 : 1(Red:Blue), 엽장 건물중은 6 :4(Red:Blue), 단일광원에선 엽장 및 엽장 생체중은 청색광 450 nm, 근장 및 엽수는 적색광 650 nm에서 상관관계가 나타났다. 벽면 합판 부착 경우, 혼합광원 및 단일광원에 대한 상관관계는 전체적인 분석결과 7 : 3(Red:Blue)에서 가장 큰 상관관계가 나타나 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.
6. 벽면 광반사 단열필름을 부착한 경우 혼합광원에선 근장, 엽록소 함량은 7 : 3(Red:White), 엽장 건물중은 5 : 5(Red:Blue), 단일광에선 엽수는 적색광 650 nm, 엽록소 함량은 적색광 622 nm에서 상관관계가 나타났다. 벽면 광반사 단열필름 부착 경우, 혼합광원 및 단일광원에 대한 전체적인 큰 상관관계가 나타나지 않았다. 이는 광반사 단열필름 부착 후 광량 증가로 인해 대조구인 태양광과 상관관계가 나타나지 않은 것으로 판단된다.
7. 경제성 분석 결과 투자비용은 2억 5천 1백만원, 연간 이용비용은 3천 9백만원, 생산비용은 9천만원으로 나타났으며, 손익분기점은 5년으로 나타났다. 향후 LED 광원에 대한 연구가 필요할 것이며, 저전력·고효율 및 저렴한 LED 광 환경 개발이 이루어지면 손익분기점에 이르는 기간을 최소화 할 것으로 보이며, 본 연구를 통해 향후 식물공장 내 광 환경 조건이 상추 생육 환경 구명 및 특성 분석에 중요한 자료로 활용할 것으로 판단된다.
In this study, it constructed an suitable environment for cultivating the lettuce, which is the most popular crop cultivated in plant factories and has a short growth cycle compared to other leafy vegetables crops. According to the amount of LED and the source of LED, a mixed light and monochrom...
In this study, it constructed an suitable environment for cultivating the lettuce, which is the most popular crop cultivated in plant factories and has a short growth cycle compared to other leafy vegetables crops. According to the amount of LED and the source of LED, a mixed light and monochromatic light were onstructed. The lights were compared with the sunlight and lettuce growth characteristic was monitored. Through this study, effect of amount of LED on lettuce growth was analyzed, environment conditions for the lettuce were investigated and growth characteristics were analyzed.
In this study, it constructed an suitable environment for cultivating the lettuce, which is the most popular crop cultivated in plant factories and has a short growth cycle compared to other leafy vegetables crops. According to the amount of LED and the source of LED, a mixed light and monochromatic light were onstructed. The lights were compared with the sunlight and lettuce growth characteristic was monitored. Through this study, effect of amount of LED on lettuce growth was analyzed, environment conditions for the lettuce were investigated and growth characteristics were analyzed.
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