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문제 정의
- 따라서, 본 연구는 식물공장에서 부가가치가 높고 연중 소비가 이루어지는 방풍나물이 재배시스템에 따른 생산성과 기능성을 검토코자 실시하였다.
제안 방법
- 각 단 상부에 DC 유동팬을 각각 2개씩 설치하였다. 90 L의 양액 탱크를 3개 설치하여 각 시스템별로 양액을 별도로 공급하였다. LED에서 정식판까지 거리는 240mm이었으며, 재배장치의 크기(가로×세로×높이)는 1,740×680×1,870(mm)이었다.
- 사용된 배지는 펄라이트(Φ 2~5mm)이었으며, 점적호수를 3줄을 깔고 흑색비닐로 멀칭하였다. 방풍나물을 3줄로 정식하였다. 분무경의 정식판은 10T 플라스틱 소재로 Φ 65mm 구멍 36개(12개×3줄) 타공하였다.
- 배양액의 pH와 EC는 각각 6.0과 1.5ds·m-1으로 주기적으로 보정하였다.
- 정식 후 30일부터 90일까지 10~14일 간격으로, 처리별 12주씩 3반복으로 생육 및 수량조사를 실시하였다. 생체중, 엽장, 엽폭, 엽수, 엽록소 함량, 건물중 등을 측정하였다. 지상부 건물중은 70℃로 설정된 드라이오븐(VS-1202D4, Vision Co.
- 처리내용은 박막수경(NFT), 펄라이트경(Perlite), 분무 경(Aeroponics)이었다. 재배 시스템은 주문 제작(대산정밀(주), 의왕)하여 시험을 수행하였다(Fig. 1). 재배 시스템의 1단은 분무경, 2단 배지경, 3단은 NFT 시스템 방식을 채용하였다.
- 1). 재배 시스템의 1단은 분무경, 2단 배지경, 3단은 NFT 시스템 방식을 채용하였다. 광원은 LED를 사용하였으며, LED의 소비전력은 0.
- 2w이었다. 적색 LED는 650nm, 청색 LED 는 450nm, 백색 LED는 9,000oK 이상이었으며, 광원을 24시간 타이머로 제어하였다. LED 바(bar)는 적색 LED 24개, 청색 LED 12개, 백색 LED 36개 등 72개 LED를 2:1:3으로 배치하였다.
- 2014년 3월 24일 105구 육묘 트레이에 28×28 mm의 스펀지를 넣고 스펀지에 파종하여 육묘 후 2014년 5월 10일 정식하였다. 정식 후 30일부터 90일까지 10~14일 간격으로 생육 상태에 따라 수확을 하였다.
- 정식 후 30일부터 90일까지 10~14일 간격으로, 처리별 12주씩 3반복으로 생육 및 수량조사를 실시하였다. 생체중, 엽장, 엽폭, 엽수, 엽록소 함량, 건물중 등을 측정하였다.
- )을 사용하였으며, 재배시스템에 따라 양액 공급을 달리하였다. 즉, NFT는 매 20분마다 5분 공급, 배지경은 매 60분마다 10분 공급, 분무경은 3분 공급/10분 정지하였다. 배양액의 pH와 EC는 각각 6.
- 즉, 효소 중량법(enzymatic- gravimetric method)으로 시료액과 분말시료를 a-amylase solution(heat stable, for dietary fiber assay)으로 액화 시킨 다음 protease와 amylogoucosidse를 차례로 반응시켜 단백질과 전분을 제거하는 효소적 가수분해 과정을 거친 후 가수분해된 용액의 잔사를 ethanol과 acetone으로 세척하여 건조 전·후의 무게 차를 구하고 단백질 및 회분을 정량한 다음 총 식이 섬유소 산출식에 의하여 함량을 산출하였다.
- 처리내용은 박막수경(NFT), 펄라이트경(Perlite), 분무 경(Aeroponics)이었다. 재배 시스템은 주문 제작(대산정밀(주), 의왕)하여 시험을 수행하였다(Fig.
대상 데이터
- 2014년 3월 24일 105구 육묘 트레이에 28×28 mm의 스펀지를 넣고 스펀지에 파종하여 육묘 후 2014년 5월 10일 정식하였다.
- 적색 LED는 650nm, 청색 LED 는 450nm, 백색 LED는 9,000oK 이상이었으며, 광원을 24시간 타이머로 제어하였다. LED 바(bar)는 적색 LED 24개, 청색 LED 12개, 백색 LED 36개 등 72개 LED를 2:1:3으로 배치하였다. NFT의 water way는 2중 구조로 수위 조절이 가능하며, 3열로 배치하였으며 Φ 65mm 독립 포트를 사용하였다.
- 재배 시스템의 1단은 분무경, 2단 배지경, 3단은 NFT 시스템 방식을 채용하였다. 광원은 LED를 사용하였으며, LED의 소비전력은 0.2w이었다. 적색 LED는 650nm, 청색 LED 는 450nm, 백색 LED는 9,000oK 이상이었으며, 광원을 24시간 타이머로 제어하였다.
- 본 연구는 농촌진흥청 국립농업과학원 식물공장에서 수행하였다. 2014년 3월 24일 105구 육묘 트레이에 28×28 mm의 스펀지를 넣고 스펀지에 파종하여 육묘 후 2014년 5월 10일 정식하였다.
- 사용된 배지는 펄라이트(Φ 2~5mm)이었으며, 점적호수를 3줄을 깔고 흑색비닐로 멀칭하였다.
- 표준 배양액은 Yamazaki 파드득액(N-P-K-Ca-Mg=8-2-4-4-2me·L-1)을 사용하였으며, 재배시스템에 따라 양액 공급을 달리하였다.
이론/모형
- 비타민 C 정량은 비타민 C 추출을 위하여 시료 20g 에 5% meta-phosphoric acid 용액을 일정량 가하여 균질화 후 8000×g에서 5분간 원심분리 하여 Whatman No. 2여과지로 여과한 후 이 여액을 적절히 희석하여 2,4-dinitro-phenol hydrazin(DNP) 비색법으로 정량하였다.
- 아미노산은 Woo 등(2007)의 방법에 준하여 전처리 하였으며, 아미노산자동분석기(Biochrom 30, Biochrom Ltd., Cambridge, UK)를 이용하여 분석하였다. 이때 buffer solution은 lithium citrate buffer를 사용하였고, buffer flow rate는 0.
- 총 식이섬유는 AOAC(1996)법에 준하여 분석하였다. 즉, 효소 중량법(enzymatic- gravimetric method)으로 시료액과 분말시료를 a-amylase solution(heat stable, for dietary fiber assay)으로 액화 시킨 다음 protease와 amylogoucosidse를 차례로 반응시켜 단백질과 전분을 제거하는 효소적 가수분해 과정을 거친 후 가수분해된 용액의 잔사를 ethanol과 acetone으로 세척하여 건조 전·후의 무게 차를 구하고 단백질 및 회분을 정량한 다음 총 식이 섬유소 산출식에 의하여 함량을 산출하였다.
성능/효과
- Methionine 함량은 처리에 따라 NFT와 Aeroponics는 각각 82.92mg·100g-1과 82.52mg·100g-1으로 차이가 없었으나, Perlite는 75.64mg·100g-1로 가장 낮았다.
- 본 연구에서 지하부의 삼상을 측정할 수는 없었지만 재배시스템에 따라 지하부의 삼상의 차이가 뿌리의 발달과 지상부의 생육에도 영향을 미친 것으로 생각된다. Perlite는 수량이 많고 건물중 함량이 높았으나, 배지 수거, 배지 충진, 배지 소독 등에 어려움이 예상되므로 식물공장내에서 적용하는 것이 쉽지는 않을 것이라고 생각되었다. 수확엽수는 NFT와 Perlite는 15.
- 방풍 잎의 총 질소 함량은 Perlite가 4.59%, Aeroponics 가 4.36%, NFT가 4.20%이었으며, 칼륨 함량은 총 질소와 같은 경향으로 Perlite가 4.49%, Aeroponics가 4.31%, NFT가 4.16%를 나타냈다(Table 4). 인산의 함량은 NFT, Perlite, Aeroponics순으로 많았다.
- 방풍의 비타민 C 함량은 Aeroponics가 108.23mg·100g-1으로 가장 높았으며, Perlite가 88.05mg·100g-1, NFT가 80.83mg·100g-1으로 처리에 따라 통계적인 유의성을 나타냈다(Fig. 1).
- 방풍의 초장은 NFT와 Aeroponics 처리에서 10.2~9.2cm의 분포를 나타냈으며, Perlite 처리에서 8.9cm로 가장 짧았다(Table 1). 분무경의 엽장과 엽폭은 각각 7.
- 방풍의 총 식이섬유소 함량은 Aeroponics가 5.98mg ·100g-1로 가장 많았고, Perlite와 NFT는 각각 5.82-, 5.77mg·100g-1이었다.
- 본 연구에서는 cystein 함량은 Aeroponics에서 46.76mg ·100g-1로 가장 높았으며, NFT, Perlite순으로 높았다(Fig. 2).
- Perlite는 수량이 많고 건물중 함량이 높았으나, 배지 수거, 배지 충진, 배지 소독 등에 어려움이 예상되므로 식물공장내에서 적용하는 것이 쉽지는 않을 것이라고 생각되었다. 수확엽수는 NFT와 Perlite는 15.4~16.0매로 처리 간에 차이가 없었으나, Aeroponics는 12.1매로 가장 적었다.
- 9로 가장 무거웠고, NFT, Aeroponics순이었다(Table 2). 엽 건물율은 Aeroponics가 18.3%로 가장 높았고, NFT와 Perlite는 각각 16.5%, 15.4%로 낮았다. 생근중은 Aeroponics가 19.
- 9cm로 우수하여 다른 처리구와 유의성을 나타냈다. 엽폭은 NFT와 Perlite가 Aeroponics와 통계적인 유의성을 나타냈으며, 엽록소 함량은 NFT에서 52.4로 가장 높았다. NFT와 Perlite에서 잎이 두꺼웠으며, Aeroponics는 뿌리의 발달이 왕성하였다.
- 주당 엽 생체중은 Perlite에서 62.9로 가장 무거웠고, NFT, Aeroponics순이었다(Table 2). 엽 건물율은 Aeroponics가 18.
- 총 플라보노이드는 다른 처리구에서는 검출되지 않았으나, Aeroponics에서만 0.12mg·100g-1가 검출되었다.
후속연구
- 따라서, 식물공장은 작물의 재배기술과 첨단 ICT 융복합 기술의 결정체로 최근 스마트온실이라고 불리우고 있다. 식물공장에서는 작물의 환경을 인위적으로 조절하는 것이 가능하므로, 년중 소비가 이루어지고 부가가치가 높은 작물을 재배하는 것이 운영에 도움이 될 것이다.
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