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식물 재배기의 효율적인 LED 조명 시스템 설계
Efficient LED lighting system design of the plant growing system 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.11, 2015년, pp.7256 - 7261  

안교명 (원광대학교 전자공학과) ,  홍영진 (원광대학교 전자공학과) ,  김환용 (원광대학교 전자공학과)

초록
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본 논문은 식물 재배시스템을 제작하고 LED 광원단색광 3개(적색, 청색, 백색), 혼합광 3개(적색1+청색1, 적색2+청색1, 적색1+청색2)를 제작하여 사용하였다. 제작한 식물 재배시스템을 이용하여 LED 광원별 광 특성, 광량의 변화에 따른 조도 및 PPFD의 특성과 식물성장을 분석하였다. 분석결과 LED 광원의 광 효율은 백색 광원이 125 lm/W로 높으며 적색1+청색2 광원은 9.9 lm/W로 낮았다. 이러한 결과로 단색광이 혼합광 보다 광효율이 좋은 것을 확인 할 수 있었다. LED의 파장별 PPFD ($25{\mu}mol$, $50{\mu}mol$, $100{\mu}mol$) 조도값 크기는 백색 LED가 높으며 청색 LED가 낮았다. 따라서 LED 광원의 다양한 단색 혼합광 파장대역 조합에 따라 식물성장에 적합한 효율적인 LED 조명 시스템을 구성할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper devised a plant growing system As LED light source, three monochromatic lights (red, blue, white) and three mixed lights (red1+blue1, red2+blue1, red1+blue2) were made. According to the optical properties of those LED light sources and change in the amount of light, this author analyzed t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 균일한 품질의 작물을 생산하기 위해 식물 종류에 필요한 단파장과 혼합파장의 LED 광원을 선택하여 조도 분포 및 최적 광원 배치에 대한 연구가 필요로 하고 있다[3-5]. 따라서 본 논문에서는 식물 재배시스템을 제작하여 단색광 3개, 혼합광 3개(총 6개)의 LED의 광원의 파장을 검증하고 광량 강도의 변화의 따른 단색광 및 혼합광의 광특성, 조도 및 PPFD분광분포에 대해 분석하였다. 또한 청치마상추와 청경채에 직접 적용하여 성장의 변화를 알아보고, 식물성장에 적합한 LED 조명 시스템을 설계하고자 한다.
  • 따라서 본 논문에서는 식물 재배시스템을 제작하여 단색광 3개, 혼합광 3개(총 6개)의 LED의 광원의 파장을 검증하고 광량 강도의 변화의 따른 단색광 및 혼합광의 광특성, 조도 및 PPFD분광분포에 대해 분석하였다. 또한 청치마상추와 청경채에 직접 적용하여 성장의 변화를 알아보고, 식물성장에 적합한 LED 조명 시스템을 설계하고자 한다.
  • 본 논문은 식물 재배시스템을 제작하고 LED 광원의 광학적 특성과 균일도가 식물성장에 미치는 효과에 대해 분석하였다. 또한 LED 광원의 종류별 성능을 측정하기 위해 단색광, 혼합광을 구성하고, 각 광원의 광량을 변화시켜 가면서 청치마상추와 청경채의 성장을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
LED 광원 사용의 단점은 무엇인가? 하지만 LED 광원을 사용할 경우 조명 설비 투자비용이 높으며 그 외 냉난방장치 등의 운영비 문제 등으로 기술 개발의 필요성이 대두 되고 있다. 식물성장 연구에 많이 사용되는 상추는 생육 기간이 짧고, 우리나라에서 소비가 많은 채소로 생산적인 면에서 계절적 영향을 받지 않아 재배연구에 적합한 작물이다.
식물공장이 각광받고 있는 이유는 무엇인가? 최근 기후 변화와 지구온난화는 농작물 수확량 및 식물생육에 막대한 영향을 주고 있다. 이 때문에 환경 조건을 인공적으로 제어하여 계절이나 장소에 상관없이 작물을 대량으로 생산할 수 있는 식물공장이 각광받고 있다. 또한 식물의 성장환경을 자연으로부터 인위적으로 차단하여 병해충의 유입을 방지하고 다단배문을 통해 생산량을 증가시키고 지역, 계절, 일조량과 관계없이 연중 계획생산이 가능해지고 있다[1].
식물공장의 장점은 무엇인가? 이 때문에 환경 조건을 인공적으로 제어하여 계절이나 장소에 상관없이 작물을 대량으로 생산할 수 있는 식물공장이 각광받고 있다. 또한 식물의 성장환경을 자연으로부터 인위적으로 차단하여 병해충의 유입을 방지하고 다단배문을 통해 생산량을 증가시키고 지역, 계절, 일조량과 관계없이 연중 계획생산이 가능해지고 있다[1].
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참고문헌 (7)

  1. Seong-chan Hong, " Agricultural production, energy saving technology commercialization research using LED", Rural Development Administration National Academy of Agricultural Science, 2012. 

  2. Yong-seup Shin, "LED plant factory commercialization strategy and cultivar growing example / analyze marketability seminar", 2011. 

  3. Sang-Yoo Lee, "Plants growing using plant factory and LED artificial light", Optics and technology Vol.14 No.3, 2010. 

  4. Yu-hyo kim, "System configuration and research technology development example of plants factory", Rural Development Administration, 2010. 

  5. Dong-Rak Shin,"A Study on the Crops Growing Efficiency Using LED", Graduate School of Industry Pukyong National University, 2011. 

  6. G. Tamulatitis, et al., "High-power light-emitting diode based facility for plant cultivation", J. Physics D: Applied Physics, vol. 38, pp.3182 -3187, 2005. DOI: http://dx.doi.org/10.1088/0022-3727/38/17/S20 

  7. Cheol-Gu Yoon, Hong-Kyoo Choi, "A Study on the Various Light Source Radiation Conditions and use of LED Illumination for Plant Factory", Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers 25(10) pp. 14-22, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.5207/JIEIE.2011.25.10.014 

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