초록 ▼

연구목표
본 연구의 목표는 차광스크린 및 인공광을 이용하여 상추재배 온실에 적절한 일일적산 광합성유효광량자속을 안정적으로 공급하는 방법을 제시하는 것이다.
연구내용
본 연구의 내용은 기상조건에 따른 전천일사 및 광합성유효광량자속의 온실에 대한 평균투과율을 분석하고 전천일사와 광합성유효광량자속의 상관관계를 분석한다. 온실에 재배되는 상추에 적절한 일일적산 광합성유효광량자속을 공급하기 위해 필요한 필요보광량 및 필요차광량의 변화를 분석한다. 차광을 통하여 목표광량을 얻는데 소요되는 차광율별 차광시간을 분석하고, 보광을

연구목표
본 연구의 목표는 차광스크린 및 인공광을 이용하여 상추재배 온실에 적절한 일일적산 광합성유효광량자속을 안정적으로 공급하는 방법을 제시하는 것이다.
연구내용
본 연구의 내용은 기상조건에 따른 전천일사 및 광합성유효광량자속의 온실에 대한 평균투과율을 분석하고 전천일사와 광합성유효광량자속의 상관관계를 분석한다. 온실에 재배되는 상추에 적절한 일일적산 광합성유효광량자속을 공급하기 위해 필요한 필요보광량 및 필요차광량의 변화를 분석한다. 차광을 통하여 목표광량을 얻는데 소요되는 차광율별 차광시간을 분석하고, 보광을 통하여 목표광량을 얻는데 필요한 인공광의 광강도에 따른 보광시간을 분석한다. 얻어진 결과를 토대로 온실에서 일일적산 광합성유효광량자속을 안정적으로 공급할 수 있는 차광스크린 및 인공광의 설계기술을 구명한다. 목표광량을 공급하기 위한 차광 및 보광 제어알고리즘을 구축하고 성능을 검증한다.
연구성과
산란광이 많은 흐린 날과 직달광이 많은 맑은 날의 온실 투과율 변화는 상당한 차이가 있기 때문에 온실의 투과율은 기상조건에 따라 다르게 적용되어야 할 것으로 판단되었다. 시간당 광합성유효광량자속과 전천일사량과의 상관식을 유도하였으며, 이러한 상관식을 이용한다면 시간당 전천일사량을 이용하여 시간당 광합성유효광량 자속을 추정하는데 적절히 이용할 수 있을 것이다.
조절하고자 하는 목표광량의 크기에 따라 적절한 차광율을 가진 차광재를 선택할 필요가 있었으며, 차광스크린을 이용한 일일적산 광합성유효광량자속조절 성능은 대체로 우수하였다. 보광을 위한 인공광원의 적절한 배치를 결정하는데 광분포 분석용 시뮬레이션을 효율적으로 이용할 수 있었다. 차광스크린 및 인공광원을 동시에 이용하여 일일적산 광합성유효광량자속 조절실험을 실시한 결과 약간의 오차(3 mol${\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$)가 발생하였으나, 기상조건에 따른 일별 최대 일일적산 광합성유효광량자속의 차이(30 mol${\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$)에 비해 미미한 정도임을 감안하면 조절성능은 만족할 만한 결과이다.
생장상에서의 상추재배실험 결과 일일적산 광합성유효광량자속이 증가할수록 건물 중량이 증가하였으나 광량이 지나치게 많게 되면 건물중량이 오히려 줄어들었다. 따라서 상추재배를 위한 적정 일일적산 광합성유효광량자속의 범위가 있음을 알 수 있었으며, 차광스크린 및 인공광을 이용하여 온실내부의 일일적산 광합성유효광량자속을 조절하므로서 작물생육에 적절한 광량을 공급하고자 하는 본 연구의 목적이 타당함을 확인할 수 있었다. 온실에서의 상추재배실험 결과 광량이 조절된 온실의 경우
대체로 상추생장이 순조롭게 진행되었으며 비조절 온실의 경우보다 건물중량이 더 크고 생장이 균일한 것으로 나타나 광조절 효과가 탁월하다는 사실을 확인할 수 있었다. 이러한 연구결과들을 종합해 볼 때 본 연구에서 개발한 일일적산 광합성유효 광량자속 조절을 위한 차광 및 보광 제어알고리즘의 성능이 우수함을 알 수 있었다.
본 연구의 결과는 비록 상추재배를 위한 광량조절기술이지만 다른 작물에 대해서도 본 연구에서 제시한 자료 및 조절방법을 동일하게 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 자연광의 변화에 따라 광환경을 조절할 수 있는 온실설계에 필요한 자료가 부족한 현실을 감안할 때 본 연구에서 개발된 인공광 및 차광스크린을 이용한 광환경 조절방법은 온실의 광환경 조절기술의 발전에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 조절이 비교적 어렵다고 하는 온실의 복합환경제어를 위한 기술개발에도 많은 도움이 될 것으로 기대된다

Abstract ▼

Purpose of Research
The purpose of this study was to develop the control technology to supply the stable daily integral photosynthetic photon flux(PPF) for greenhouse by using the artificial lightings and shading screen.
Contents of Research
The main research contents were the investigation

Purpose of Research
The purpose of this study was to develop the control technology to supply the stable daily integral photosynthetic photon flux(PPF) for greenhouse by using the artificial lightings and shading screen.
Contents of Research
The main research contents were the investigation of the average transmittance of total solar radiation and PPF in greenhouse at the different weather conditions, the derivation of the correlation between total solar radiation and PPF, the analysis of shading and supplemental PPf values needed to grow lettuce, the anaylysis of the shading and supplemental irradiation time needed to acquire the target daily integral PPG at different shading ratio and supplemental light intensity respectively, the development of artificial lighting and shading screen design technology to assure the target PPF in the greenhouse, and the development and verification of the control algorithm which could supply the optimum PPF.
Effectiveness of Research
Since the PPF transmittance of greenhouse at clear day was very different from that at cloudy day, the proper transmittance, depending on the weather condition, should be adopted in order to calculate the accurate total solar radiation and PPF in greenhouse. The correlation between the hourly total solar radiation and PPF was derived. Because the data of total solar radiation could be easily acquired from the Meteorological Administration, the PPF could be simply calculated by this relationship.
The variation of shading time needed to get the target PPF was analyzed by using two types of shading screen. The results showed that the shading ratio of screen to be installed in greenhouse should be decided depending on the amount of target PPF to control. The simulation result about PPF distribution pattern shortened the time which was spent to find the proper arrangement of artificial lightings in greenhouse. The result of performance test of PPF control by using the artificial lightings and shading screen showed that the maximum difference between target and measured value was about 3 mol${\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$. If we consider that the maximum difference of the daily integral PPF depending on weather condition was 30 mol${\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, the control effect was acceptable.
The results obtained from lettuce growing experiment conducted in the growth chamber showed that the dry weight of lettuce was decreased as the daily integral PPF was exceeded some value. This result confirmed that the optimum daily integral PPF level for lettuce growing existed and the objective of this study was feasible. The results of lettuce growing experiment performed in the greenhouse showed that the lettuce grown at the PPF controlled greenhouse was heavier and more uniform than the uncontrolled greenhouse. This result confirmed that the control effect of daily integral PPF on lettuce growing was excellent. From these results, we could conclude that the performance of the shading and supplemental irradiation control algorithm acquired from this study was satisfiable.
Although the result of this study was the PPF control technology for growing lettuce, the data and control method could be applied for other crop production. Considering insufficient design knowledge for light environmental control in greenhouse presently, we can conclude that the research results will contribute to development of sophisticated PPF control technology in the future. This study will make development of the total environmental control technology in the greenhouse earlier in our country.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문 ...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용 ...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...6
• 3. 결과 및 고찰 ...10
• 4. 결론 ...19
• 5. 인용문헌 ...20