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식물공장 광원의 색조합에 따른 광합성활성화에 관한 연구
A Study on The Photosynthesis Accelerate by Light Color Composition in Plant Factory 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.17 no.11, 2016년, pp.368 - 375  

홍지완 (신라대학교 건축학부)

초록
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본 연구는 식물에 대한 LED 광색별 성장을 실험하여 효율적인 식물공장 광원에 대한 기준을 제시하기 위하여 수행되었다. 실험은 Red-LED와 Blue-LED, White-LED 광환경에서 식물의 성장과 이산화탄소 감소를 측정하여 확인하였다. 식물의 성장은 Red-LED에서 성장이 가장 높게 나타났다. White-LED는 Red-LED와 유사한 경향을 보였지만, 시간이 경과 할수록 Red-LED의 성장이 높은 경향을 보였다. Blue-LED는 가장 낮은 성장을 보였다. 그리고 혼합광과 단색광의 광합성정도를 확인한 결과 Red-LED와 Blue-LED를 조합한 광원에서 이산화탄소 감소가 높게 나타났으며 적색광이 많을수록 이산화탄소의 감소도 높게 나타났다. 이와 같은 실험 결과 토대로 혼합광과 백색광에서의 성장을 비교 측정한 결과, 적색 4개, 청색 2개의 비율의 광원에서 식물의 성장이 높게 나타났다. 따라서 식물공장에서 식물의 효율을 높이고 성장을 촉진하기 위해서는 백색의 단색광을 사용하는 것 보다 적색광을 사용하거나, 적색과 청색을 혼합하여 사용하여 파이토크롬 효과를 높이는 것이 바람직하다는 것이 확인되었다. 특히 백색광만 사용하는 경우 성장 초기에는 한해서 사용해야 하며 성장이 잎이 커짐에 따라 적생광이 강한 광을 사용하는 것이 효과적이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study examined the criteria for efficient LEDs used throughout the experiment of an LED with another light color growth to be used in a plant factory. The experiment was confirmed by measuring the Red-LED, Blue-LED, plant growth, and amount of carbon reduction in a White-LED environment. The wh...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구는 기존연구의 성과와 연구현황을 토대로 식물공장의 대표적인 광원인 LED의 색상에 따른 광합성 효과를 실험을 통하여 검증하고 광색의 조합비율을 제시한 식물공장에 관한 기초적인 연구이다.
  • 본 연구는 인공광을 사용하는 ‘완전제어형 식물공장’을 대상으로 식물 광합성에 대한 광색의 영향과 식물광합성에 적합한 광색을 복수의 실험을 통하여 확인하였다.
  • 본 연구는 인공광을 사용하는 ‘완전제어형 식물공장’을 대상으로 식물 광합성에 대한 광색의 영향과 적합한 광색을 확인하기 위한 연구이다.
  • 이와 같은 식물공장의 시스템 개발 현황을 기초로 본 연구는 식물공장에서 일반적으로 사용되고 있는 LED에 대하여 식물 광합성이 활성화되는 색 구성 비율을 실험을 통하여 검증하고 그 기준을 제시하는 것을 목표로 하고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차세대 농업으로 주목받고 있는 분야는 무엇인가? 21세기의 농업은 단순한 식량 생산을 넘어 정보통신과 바이오, 환경, 나노기술 등의 첨단기술과 융합된 농업 생산시스템으로 발전하고 있다. 이 중 식물공장은 차세대 농업을 주목받고 있는 분야이다[1]. 국내에서는 구미의 ‘수직형 식물공장’과 농업진흥청의 ‘국립과학원 수원 식물공장’, 제주대학교의 ‘완전제어형 식물공장’이 시범적으로 운영되고 있으며, 소수의 기업이 상용화를 목표로 제품개발을 추진하고 있다[2].
21세기의 농업은 어떤 방향으로 발전하고 있는가? 21세기의 농업은 단순한 식량 생산을 넘어 정보통신과 바이오, 환경, 나노기술 등의 첨단기술과 융합된 농업 생산시스템으로 발전하고 있다. 이 중 식물공장은 차세대 농업을 주목받고 있는 분야이다[1].
식물공장의 주요기술은 무엇인가? 주요기술은 광원, 수경재배 기술, 환경제어 기술, 시스템 원격제어기술, 에너지 절감기술, 부산물 이용기술 등으로서 다양한 분야의 인력과 기술적 융복합이 필요하다. 이와 같은 필요성에 의하여 농림축산식품부는 2012년 5개 스마트 주요정책과 16개 세부추진과제를 포함하는 3차 정보화 기본계획을 수립하여 식물공장을 중심으로 하는 스마트 농업에 대한 지원을 높이고 있다[3].
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참고문헌 (28)

  1. Jong Won Lee, "Overseas Smart Agriculture Case", World Agriculture, Korea Rural Economic Institute, 2016. 

  2. Hyun Hwan Kim, "Study on Environment Optimization in a Plant Factory Using Artificial Light", Rural Development Adminstration, 2014. 

  3. Young Chul Um, "Research on the Establishment of High Quality Vegetables Production Techniques for the Industrialization of Plant Factories and Their On-Spot Demonstration Abroad", Rural Development Adminstration, 2014. 

  4. Kong In Lee, "On-farm Research of Element Technologies for Plant Factory", Rural Development Adminstration, 2016. 

  5. Han Sung Koo, Jea Hong Min, Joo Young Park, "Servey of ICT-Agriculture : 2015 Electronics and Telecommunications Trend", Electronics and Telecommunications Research Institute, 2015. 

  6. Masamoto TAKATSUJI, "The Development to a Plant Factory", J. SHUTA, 24(3), pp. 163-166, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.2525/shita.24.163 

  7. Masamoto TAKATSUJI, "Full Control Plant Farm", pp. 24-37, OHMSHA, 2007. 

  8. Masamoto TAKATSUJI, "The Basis and Practiest for Plant Factories", Shokabo, pp. 38-45, 1996. 

  9. Masamoto TAKATSUJI, Yasuhiro MORI, "LED Plant Farm", pp. 32-33, Nikankougyou Shimbun, 2011. 

  10. Jung Eek Son, Jong Hwa Shin, Tae In Ahn, "Quantitative Measurement of Carbon Dioxide Consumption of a Whole Paprika Plant Using a Large Sealed Chamber", Kor. J. Hort. Sci. Technol, vol. 29, no. 3, pp. 211-216, 2011. 

  11. Jung Eek Son, Mi Kyung Cha, Ju Sung Kim, Jong Hwa Shin, Young Yul Jo, "Practical Design of an Artificial Light-Used Plant Factory for Common Ice Plant", Protected horticulture and Plant Factory, vol. 23, no. 4, pp. 371-375, 2014. 

  12. Jung Eek Son, Jong Suk Park, Han Young Park, Analysis of Carbon Dioxide Changes in Urban-type Plant Factory System, Horticulture Environment and Biotechnology, vol. 40, no. 2, pp. 205-208, 1994. 

  13. Bo Gyoung Gim, Wan Jik Lee, Seok Yeol Heo, "Construction of a Testbed for Ubiquitous Plant Factory Monitoring System Using Artificial Lighting, Korean Institute of Information Technology, Proceeding of KIIT summer Conference, pp. 272-275, 2010. 

  14. Mi Kyung Cha, Ju Hyun Cho, Young Yeol Cho, "Growth of Lettuce as Affected by Light Quality of LED in Closed-Type Plant Factory System", The Korean Society for Bio-Environment Control, Protected Horticulture and Plant Factory, vol. 22, no. 4, pp. 291-297, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.12791/KSBEC.2013.22.4.291 

  15. Yeong-Cheol Um, Sang Seok Oh, Jun Gu Lee, Seoung Yu Kim, Yoon Ah Jang, "The Development of Container-type Plant Factory and Growth of Leafy Vegetables as Affected by Different Light Sources", The Korean Society for Bio-Environment Control, Protected Horticulture and Plant Factory, vol. 19, no. 4, pp. 333-342, 2010. 

  16. Jea Su Kim, Jea Hyun Lim, "A Design of Intelligent Plant Factory Control Structure Based on Ontology for Growth Environment", Korean Society for Internet Information, summer Conference, pp. 107-108, 2010. 

  17. Kwang Kyu Seo, Young shik Kim, Jong Sup Park, "Design of Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System Based Automatic Control System for Integrated Environment Management of Ubiquitous Plant Factory", Journal of Bio-Environment control, vol. 20, no. 3, pp. 169-175, 2011. 

  18. Gye Jea Lim, "A Design of IT-Convergence Plant Factory System Using the Renewable Energy", The Journal of The Koreaa Institute of Communication Sciences, vol. 40, no. 4, pp. 769-779. 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.7840/kics.2015.40.4.769 

  19. Yong Woong Lee, Beom Seok Seo, Chan Woo Kim. Kyung Hee Kim, Yang Ho Park, "Implementation of Facility Management System for Plant Factory", Journal of the Korea Society of Computer and Information, vol. 16, no. 2, pp. 141-151, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.9708/jksci.2011.16.2.141 

  20. Ji Hwan Yoon, Bong Jo Ryu, Young Shik Kim, "Thermal Flow Characteristics of a Hybrid Plant Factory with Multi-layer Cultivation Shelves", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 16, no. 11, pp. 7990-8000, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2015.16.11.7990 

  21. Dong Yoon Park, Seong Teak Jang, Seong Ju Chang, "Numerical Study on the Thermal Environment of a Natural Light Based Multi-layered", Journal of the Korea Institute of Ecological Architecture and Environment, vol. 13, no. 5, pp. 43-50, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.12813/kieae.2013.13.5.043 

  22. Rural Development Administration, Agricultural Information, www.rda.or.kr, (Accessed 2016.01.25.) 

  23. David O. Hall, Krishna Rao, "Photosynthesis : 6 edition ", cambridge University Press, 1999. 

  24. Toyoki Kozai, Genhua Niu, "Plant Factory : An Indoor Vertical Farming System for Efficient Quality Food Production", Academic Press, 2015. 

  25. Christopher H. Sloper, "The LED Grow Book : Better. Easied. Less Watts", Create Space Independent Publishing Platform, 2013. 

  26. John Golbeck, Art Van der Est, "The Biophysics of Photosynthesis : Biophysics for the Life Sciences", Springer, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4939-1148-6 

  27. Yojo IWANAMI, "World of Photosynthesis", KODANSHA, 2014. 

  28. Kozai TOYOKI, "Artificial Light use type Plant Factory", World Science, 2015. 

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