KR20100135919A - 식물 병해 방제용 조명 장치 - Google Patents

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가네타케 후리하타
다카시 오미
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Abstract

식물 병해 방제용 조명 장치는 곰팡이의 포자 형성 및 균사의 성장을 억제하여 식물의 병해를 확실하게 방제할 수 있고, 식물의 병해 저항성을 유도할 수 있으며, 잎 그을음병을 방지할 수 있고, 식물의 생장을 촉진할 수 있는 식물 병해 방제용 조명 장치를 제공한다. UV 광원(2)은 UV-C 및 UV-B와 가시광을 중첩한 제1 광 조사와 가시광만으로 이루어진 제2 광 조사를 조합한 조사 패턴에 의한 광 조사를 하루에 2회 이상 반복한다. UV-B와 UV-C를 방사함으로써, 포자 형성 및 균사의 성장을 억제할 수 있다. 식물(P1)에 단속적으로 조사되기 때문에, 식물이 자외선에 익숙해지는 것을 방지하여, 항균성 물질의 생성을 촉구하고, 식물의 잎 그을음병을 방지할 수도 있다. 또한, 가시광이 연속 조사되기 때문에 식물(P1)의 생육을 촉진할 수 있다.

Description

식물 병해 방제용 조명 장치{ILLUMINATING DEVICE FOR CONTROL OF PLANT DISEASES}
본 발명은 식물의 병해를 방제하기 위해 식물에 자외선을 조사하는 식물 병해 방제용 조명 장치에 관한 것이다.
종래부터, 식물 병해 방제용 조명 장치로서, UV-B 영역(파장이 280~340 nm 범위의 영역)의 파장 성분을 가지고, UV-C 영역(파장이 100~280 nm의 영역)의 파장 성분 및 가시광 성분이 대략 제로가 되도록 한 자외선을 방사하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 일본특허 공개번호 제2005-328734호 공보). 이 장치에 의하면, 잿빛 곰팡이병(gray mildew), 흰가루병(powdery mildew), 노균병(downy mildew), 탄저병(anthracnose) 등의 곰팡이(filamentous fungi)의 포자 형성 및 균사의 성장을 억제할 수 있다.
또한, 식물의 병충해를 감소시키기 위해, 파장이 250~375 nm인 자외선과 적색광, 청색광 및 황색광을 방사하도록 한 것이 알려져 있다(예를 들면, 일본특허 공개번호 제2001-28947호 공보).
그러나, 제2005-328734호 문헌에 나타낸 바와 같은 식물 병해 방제용 조명 장치에서는, UV-C를 식물에 조사할 수 없기 때문에, 전술한 곰팡이의 포자 형성 및 균사의 성장을 확실하게 억제하기 어렵다. 또한, 가시광이 거의 조사되지 않기 때문에 식물의 생장을 촉진하기 어렵다. 또한, 자외선의 연속 조사에 의해 식물이 자외선에 익숙해져서 항균성 또는 저항성 물질의 생성이 감소하고, 병해 저항성을 유도하는 것이 어려워질 수 있다. 또한, 자외선의 연속 조사에 의해 잎 그을음병(leaf scorch)이 발생할 수 있다.
또한, 제2001-28947호 공보에 나타낸 바와 같은 조명 장치에서는, UV-B 영역의 자외선에 더하여 UV-C 영역 내의 자외선도 방사되기 때문에 전술한 곰팡이의 포자 형성 및 균사의 성장을 확실하게 억제할 수 있고, 또한 가시광이 조사되기 때문에 식물의 생장을 촉진할 수 있지만, 자외선의 연속 조사에 의해, 전술한 바와 같이, 병해 저항성의 유도가 어려워지고, 잎 그을음병이 생길 우려가 있다.
본 발명은 상기 설명한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 잿빛 곰팡이병, 흰가루병, 노균병, 탄저병 등의 곰팡이의 포자 형성 및 균사의 성장을 억제하여 식물의 병해를 확실하게 방제할 수 있고, 식물의 병해 저항성을 유도할 수 있으며, 잎 그을음병을 방지할 수 있고, 식물의 생장을 촉진할 수 있는 식물 병해 방제용 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 관점에 의한 식물 병해 방제용 조명 장치는, 식물에 자외선을 포함하는 광을 조사하는 식물 병해 방제용 조명 장치로서, 대략 250 nm 이하의 파장 성분을 차단한 UV-C 및 UV-B를 방출하는 UV 광원, 가시광을 방출하는 가시 광원, 및 상기 UV 광원 및 가시 광원의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 각 광원을 제어하여, 상기 UV-C 및 UV-B와 가시광을 중첩한 제1 광 조사와 가시광만의 제2 광 조사를 조합한 조사 패턴에 의한 광 조사를 하루에 2회 이상 반복한다.
이 구성에 의하면, UV-B에 더하여 UV-C로 식물에 조사할 수 있으므로, 잿빛 곰팡이병, 흰가루병, 노균병, 탄저병 등의 곰팡이의 포자 형성 및 균사의 성장을 확실하게 억제할 수 있다. 또한, UV-C와 UV-B는 식물에 단속적으로 조사되기 때문에, 식물이 자외선에 익숙해지는 것을 방지하여, 파이토알렉신 관련 물질 또는 병원성 관련(PR: Pathogenesis Related) 단백질 등의 항균성 또는 저항성 물질의 생성을 촉구할 수 있어서, 식물의 병해 저항성을 확실하게 유도할 수 있다. 또한, 식물의 잎 그을음병을 방지할 수도 있다. 또한, 가시광이 연속 조사되기 때문에, 식물의 생육을 촉진할 수 있다.
상기 장치에서, 조사 패턴은 상기 가시 광원이 연속 점등되고, 상기 UV 광원이 단속적으로 점등되는 것에 의해, 제1 광 조사 및 제2 광 조사가 시간상으로 잇따라 순차적으로 반복되는 것으로 해도 된다.
상기 장치에서, 제어부는 UV-C와 UV-B의 합산 방사 조도가 대략 50 ㎼/cm2 이하가 되고, 또한 하루의 적산 방사 조도가 대략 0.2~10 kJ/m2가 되도록 상기 각 광원을 제어하는 것으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 식물의 자외선 방사능 노출량이 너무 많지 않도록 하고, UV-C와 UV-B를 적당하게 조사할 수 있어, 식물의 잎 그을음병을 확실하게 억제하고, 또한 병해 발생을 억제할 수 있다.
상기 장치에서, UV 광원 및 가시 광원은 조명 대상인 식물의 위쪽, 측면 및 아래쪽에 설치되는 것으로 해도 된다.
식물이 비교적 조밀하게 심어져 재배되는 경우, 광원이 식물의 위쪽으로만 광을 조사하는 광원은, 식물이 서로를 가리게 되어, 이들 측면 및 아래쪽에 충분히 광이 조사되지 않아서, 이들 부분이 병에 걸리기 쉬워지지만, 본 발명의 구성에 의하면, 식물의 측면과 아래쪽에 광을 조사할 수 있으므로, 이들 부분이 병에 쉽게 걸리지 않게 된다.
상기 장치에서, 상기 UV 광원은 UV-C 및 UV-B를 방출하는 광원과 이 광원으로부터 방출되는 UV-C 및 UV-B의 광 중에서 대략 250 nm 이하의 파장 성분을 차단하는 필터를 구비하는 것으로 해도 된다.
상기 장치에서, 상기 광원은 UV-C와 UV-B를 방출하는 형광등, HID(High Intensity Discharged) 램프, 또는 UV-LED나 이들의 조합에 의해 구성되어 있는 것으로 해도 된다.
상기 장치에서, 상기 필터는 UV-A를 투과하지 않도록 구성되어 있는 것으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 식물에 조사되는 자외선이 곰팡이의 포자의 형성을 촉진시키는 UV-A의 영역의 파장 성분을 거의 포함하지 않기 때문에, 보다 효과적으로 곰팡이의 포자 형성이나 균사의 성장을 억제하여 식물 병해의 확대를 억제할 수 있고, 그 결과 작물의 수량을 증가시킬 수 있다. 또한, UV-A를 포함하는 광은 유충 효과를 가지므로, UV-A를 차단함으로써 유충 효과를 억제하고, 해충에 의한 피해를 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 식물 병해 방제용 조명 장치 구성예를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1의 장치 중의 광원의 중첩된 광을 방사할 때와 가시광을 방사할 때의 분광 분포를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 광원을 구성하는 UV 광원의 분광 분포예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 광원을 구성하는 UV 광원 및 가시 광원의 점등 패턴을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 장치의 다른 구성예를 나타낸 정면도이다.
도 6은 도 1의 장치의 또 다른 구성예를 나타낸 평면도이다.
도 7은 UV 광원으로서 사용되는 형광등의 구성예를 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 일실시예에 관한 식물 병해 방제용 조명 장치(이하, 간단히 "조명 장치"라고 함)에 대하여, 도 1~도 4를 참조하여 설명한다. 이 조명 장치는 완전 폐쇄형(fully-closed)의 식물 모종 생산 시스템, 농업용의 비닐 하우스 또는 유리 하우스 등에서의 시설 재배, 또는 노지 재배 등에서 사용되고, 식물 병해 방제를 위해 식물에 자외선 등을 조사한다.
도 1은 본 실시예에 관한 조명 장치의 구성을 나타낸다. 이 조명 장치(1)는 식물(P1)에 광을 조사하는 광원(2), 타이머(3), 및 타이머(3)를 사용하여 시간을 측정하면서 광원(2)을 점등 제어하는 컨트롤러(4)(제어부)를 구비한다. 광원(2)은 자외선과 가시광 파장 영역에 피크를 가지는 광(이하, 간단히 "가시광"이라고 함)을 중첩한 광(이하, 간단히 "중첩 광"이라고 함)과 가시광만을 전환하여 방사 가능하게 구성되어 있다. 광원(2)은, 도 2에 나타낸 바와 같이 중첩 광을 방사(제1 광 조사)할 때에는 자외선으로서 대략 250 nm 이하의 파장 성분이 차단된 UV-C(파장 영역: 대략 100~280 nm)와 UV-B(파장 영역: 대략 280~340 nm)를 방사하고, 또한 파장 영역이 대략 380~780 nm의 가시광을 방사한다. UV-A(파장 영역: 대략 340~380 nm)는 가능한 한 방사하지 않는 것이 바람직하지만, 그 방사 조도가 UV-C와 UV-B의 합산 방사 조도보다 작으면, 방사해도 문제는 없다. 가시광을 방사(제2 광 조사)할 때에는 가시광만을 방사한다. 컨트롤러(4)는 중첩 광 조사와 가시광 조사를 조합한 조사 패턴에 의한 광 조사를 하루에 2회 이상 반복하도록, 타이머(3)를 사용하여 시간을 측정하면서 광원(2)을 점등 제어한다.
광원(2)은 UV 광원(21), UV 광원(21)으로부터 방사되는 광의 파장 제어를 행하는 필터(22), 및 가시 광원(23)을 구비한다. 광원(2)의 위치는 식물(P1)의 위쪽으로부터 광을 조사하므로, 기본적으로 식물(P1)의 위쪽에 위치하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
UV 광원(21)은 도 3에 나타낸 바와 같은 분광 분포를 가지며, 대략 250 nm 이하의 파장 성분이 차단된 UV-C와 UV-B를 방출하는 형광등, HID 램프 또는 UV-LED, 또는 이들의 조합(광원)으로 구성되는 것이 바람직하지만, 대략 250 nm 이하의 파장 성분을 포함하는 UV-C도, 또는 방사 조도가 UV-C와 UV-B의 합산 방사 조도보다 적으면 UV-A도 방출하도록 구성되어 있어도 된다. 형광등으로서는, 예를 들면 Sankyo Denki Co., Ltd.의 UV-B 자외선 램프(제품번호 GL20SE)를 사용할 수 있다. HID 램프는 메탈 할라이드 램프, 수은 램프, 크세논 램프 등을 포함한다. 메탈 할라이드 램프로서는, 예를 들면 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.에서 만든 스카이빔(Skybeam) 램프를 사용할 수 있다.
UV 광원(21)은 대략 250 nm 이하의 파장 성분이 차단된 UV-C와 UV-B의 합산 방사 조도(total irradiance)가 대략 50 ㎼/cm2 이하가 되도록 점등 제어된다. 합산 방사 조도는 사용자에 의해 설정 가능해도 되고 미리 설정되어 있어도 된다. UV 광원(21)은 하루의 적산 방사 조도(integrated irradiance)가 대략 0.2~10 kJ/m2이 되도록, 컨트롤러(4)에 의해 타이머(3)를 사용하여 점등 제어된다. 또한, 복수 종류의 광원의 조합으로 구성되는 경우, UV 광원(21)은 UV-C 방사량이 UV-B 방사량보다 적어지도록, 예를 들면 UV-C와 UV-B의 방사량 비율이 대략 0.04~0.1 : 1이 되도록 점등 제어된다.
필터(22)는 유리 또는 수지 등을 재료로 이루어지며, UV 광원(21)으로부터 방사되고 식물(P1)에 조사되는 광 중에서 대략 250 nm 이하의 파장 성분을 차단하는 동시에, UV-A, 즉 대략 340~380 nm 범위를 갖는 파장의 자외선을 투과하지 않도록 구성되어 있다. 필터(22)는 460~550 nm의 파장 영역을 갖는 가시광을 투과시키도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
가시 광원(23)은 백색 LED, 백색 형광등, 백열등 또는 고압 나트륨 램프 등으로 구성할 수 있다. 가시광(23)의 방사 조도는 대략 400 ㎼/cm2 이상이 되도록 점등 제어되는 것이 바람직하다.
컨트롤러(4)는 마이크로 프로세서 등으로 구성할 수 있고, 마이크로 프로세서 등은 도 4에 나타낸 바와 같이 하루에 적어도 2회 반복하여 UV 광원(21)을 단속적으로 점등시키고, 가시 광원(23)을 연속 점등시키는 점등 패턴으로 UV 광원(21) 및 가시 광원(23)을 점등 제어한다. 이와 같은 제어에 의해, 중첩 광 조사와 가시광 조사를 조합한 조사 패턴의 일례로서, 중첩 광 조사 및 가시광 조사가 하나씩 순차적으로 반복되는 패턴을 얻을 수 있다.
컨트롤러(4)는 타이머(3)를 사용하여 UV 광원(21)의 적산 점등 시간을 측정하고, UV-C와 UV-B의 합산 방사 조도에 따라 하루의 점등 시간을 제어하며, 적산 방사 조도를 0.2~10 kJ/m2의 범위 내의 미리 정해진 수치 값으로 한다.
하기 표 1은 종래와 같이 UV-B만을 연속 조사했을 때와, 대략 250 nm 이하의 파장 성분이 차단된 UV-C와 UV-B를 복합적으로 연속 조사했을 때와, 본 실시예와 같이 UV-C와 UV-B를 단속적으로 조사하고 가시광을 연속 조사했을 때의 식물의 피해 초목의 비율 및 잎 그을음병 비율을 나타낸다. 이 실험에서는, 시험 구역을 복수 개 설치하고, 각 시험 구역의 나무 수를 약 100개로 하고, 시험 작물을 딸기로 하였다. 피해 초목의 비율은 각 구역의 피해 초목의 수를 각 구역의 시험 식물의 수로 나눠서 구한 값이며, 잎 그을음병 비율은 각 구역의 잎 그을음병 식물 수를 각 구역의 시험 식물의 수로 나눠서 구한 값이다.
UV-B 단독의
연속 조사		 UV-C+UV-B의
복합 연속 조사		 UV-C+UV-B 복합 단속 조사, 가시광 연속 조사
(바람직한 실시예)
피해 초목의 비율[%] 5~10 0~3 3.6
잎 그을음병 비율[%] 5~50 10~60 0
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, UV-B 단독으로 시험 작물에 연속 조사했을 때는, 피해 초목 비율이 5~10%로 되고, 잎 그을음병 비율은 5~50%가 되었다. 또한, UV-C와 UV-B를 시험 작물에 연속 조사했을 때는, 피해 초목 비율이 UV-B만을 단독으로 연속 조사했을 때보다 적게 되어, 0~3%가 되었다. 또한, 잎 그을음병 비율은 10~60%가 되었다. 이에 대하여, 본 실시예와 같이, UV-C와 UV-B를 시험 작물에 단속적으로 조사하고, 가시광을 연속 조사했을 때에는, 피해 초목 비율이 대략 3.6%가 되었다. 또한, 잎 그을음병 비율은 0%로 되어 최소로 되었다.
하기 표 2는 가시광만 단독으로 연속 조사했을 때와, 자외선 및 가시광을 식물에 연속 조사했을 때와, 본 실시예와 같이 자외선을 단속적으로 조사하고 가시광을 연속 조사했을 때의 식물의 피해 과실 비율 및 식물 내의 파이토알렉신(phytoalexin) 관련 물질 양을 나타낸다. 이 실험에서도 시험 작물은 딸기로 하였다. 자외선 조사는 하루에 2회 반복했다. 파이토알렉신 관련 물질은 구체적으로는 페닐알라닌 암모니아리라아제(phenylalanine ammonia-lyase)이며, 저항성 물질이다. 본 실험에서는 딸기의 잎으로부터 파이토알렉신 관련 물질을 채취해 그 양을 고속 액체 크로마토그라피(HPLC: High Performance Liquid Chromatography)에 의해 분석하였다. UV 광원으로서는 Sankyo Denki Co., Ltd.의 UV-B 자외선 램프(제품번호 GL20SE)를 사용하고, 자외선 방사 조도는 평균 30 ㎼/cm2로 해고, 자외선 적산 방사 조도는 약 5.4 kJ/m2이로 되도록 하였다.
가시광 단독의
연속 조사		 자외선 및 가시광의 연속 조사 자외선의 단속적 조사 및 가시광의 연속 조사
(바람직한 실시예)
피해 과실의 비율[%] 39 4.3 1.2
파이토알렉신 관련 물질의 양[㎍/g] 0.9 11.9 16.8
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 가시광을 연속 조사하는 경우, 자외선 및 가시광을 연속 조사하는 경우, 및 자외선의 단속적 조사 및 가시광의 연속 조사할 때의 각각의 피해 과실 비율은, 39, 4.3, 1.2%가 되었다. 그리고, 파이토알렉신 관련 물질 양은 각각 0.9, 11.9, 16.8 ㎍/g이 되었다. 즉, 자외선 단속 조사 및 가시광 연속 조사 시에 피해 과실의 비율이 최저가 되고, 파이토알렉신 관련 물질 양이 최고가 되었다.
하기 표 3은 UV-C와 UV-B의 합산 방사 조도(이하, 간단히 "자외선 방사 조도"라고 함)를 변화시켰을 때의 식물의 피해 초목 비율, 잎 그을음병 비율 및 밤나방(noctuid)에 의한 피해 초목 비율의 변화를 나타낸다. 이 실험에서도 시험 작물은 딸기로 하였다. UV-C와 UV-B의 방사량 비율은 대략 0.1 : 1로 하고, UV-C와 UV-B에 더하여, 방사 조도가 0.2 ㎼/cm2인 가시광도 조사하였다.
자외선 방사 조도
[㎼/cm2]		 병해에 의한 식물의 피해 초목 비율[%] 잎 그을음병 비율
[%]		 밤나방에 의한 피해 초목 비율[%]
55 3.8 33.2 2.68
50 3.6 0 2.76
0 75 0 4.78
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 자외선 방사 조도를 55, 50 및 0 ㎼/cm2로 변화시켰을 때, 병해에 의한 피해 초목 비율은 3.8, 3.6 및 75%로 변동되고, 잎 그을음병 비율은 33.2, 0 및 0%로 격감하였으며, 밤나방에 의한 피해 초목 비율은 2.68, 2.76 및 4.78%로 증가하였다. 병해에 의한 피해 초목 비율은 자외선 방사 조도가 50 ㎼/cm2일 때 최저로 되고, 잎 그을음병 비율은 자외선 방사 조도가 50 및 0 ㎼/cm2일 때 최저가 되었다. 밤나방에 의한 피해 초목 비율은 자외선 방사 조도가 55 ㎼/cm2일 때 최저가 되었지만, 50 ㎼/cm2일 때와 대략 변함이 없었다. 이 실험 결과에 의하면, 자외선 방사 조도를 50 ㎼/cm2 이하로 함으로써, 병해에 의한 피해 초목 비율, 잎 그을음병 비율, 및 밤나방에 의한 피해 초목 비율을 모두 양호하게 억제할 수 있다.
하기 표 4는 UV-C와 UV-B의 하루의 적산 방사 조도를 변화시켰을 때의 식물의 피해 과실 비율, 잎 그을음병 비율, 및 식물 내의 파이토알렉신 관련 물질 양의 변화를 나타낸다. 이 실험에서도 시험 작물은 딸기로 하고, 피해 과실 비율은 딸기를 50개 검사하고, 잎 그을음병 비율은 딸기의 잎을 100매 검사해서 산출하였다. 자외선 조사는 하루에 적어도 2회 반복했다. 파이토알렉신 관련 물질은 구체적으로는 페닐알라닌 암모니아리라아제이며, 항균성 물질이다. 본 실험에서는 딸기의 잎으로부터 파이토알렉신 관련 물질을 채취해 그 양을 고속 액체 크로마토그라피(HPLC)에 의해 분석하였다. UV 광원으로서는 Sankyo Denki Co., Ltd.의 UV-B 자외선 램프(제품번호 GL20SE)를 사용하였다.
자외선 적산 방사 조도 [kJ/m2] 피해 과실의 비율 [%] 잎 그을음병 비율
[%]		 파이토알렉신 관련 물질 양[㎍/g]
0.18 6.7 0 3.2
0.2 1.9 0 9.8
0.5 1.7 0 12.6
1 2.5 0 10.8
2 3.1 0 14.4
5 1.9 0 14.8
7 0.7 1.9 14.2
10 1.1 2.1 19.6
11 1.5 11.2 16.8
15 0.8 25.6 14.5
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 적산 방사 조도가 0.2 kJ/m2보다 적어지면, 피해 과실 비율은 급격하게 상승하고, 10 kJ/m2보다 많아지면 잎 그을음병 비율이 급격하게 상승한다.
상기한 각종 실험 결과에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는, UV-B에 더하여 UV-C도 식물에 조사할 수 있으므로, 잿빛 곰팡이병, 흰가루병, 노균병, 탄저병 등의 곰팡이의 포자 형성 및 균사의 성장을 확실하게 억제할 수 있다(전술한 표 1 참조). 또한, UV-C와 UV-B는 식물에 간헐적으로 조사함으로써, 식물이 자외선에 익숙해지는 것을 방지하고 파이토알렉신 관련 물질 등의 항생 물질의 생성을 촉구할 수 있어, 식물의 병해 저항성을 확실하게 유도할 수 있다(전술한 표 2 참조). 또한, 실험 결과는 생략했지만, 병원성 관련(PR: Pathogenesis Related) 단백질 등의 저항성 물질의 생성도 촉구할 수 있어, 식물의 병해 저항성을 확실하게 유도할 수 있다. 또한, 전술한 단속적 조사에 의해 식물의 잎 그을음병을 방지할 수도 있다(전술한 표 3 참조). 또한, 가시광을 연속 조사함으로써 식물의 생육을 촉진할 수 있다.
또한, UV-C와 UV-B의 합산 방사 조도가 50 ㎼/cm2 이하로 하고, 또한 하루의 적산 방사 조도를 대략 0.2~10 kJ/m2로 함으로써, 식물의 자외선 방사능 노출량이 많아지지 않도록 해서, UV-C와 UV-B를 적당량으로 조사할 수 있다(전술한 표 4 참조). 따라서, 식물의 잎 그을음병을 확실하게 억제하고, 또한 병해 발생을 억제할 수 있다.
또한, 식물에 조사되는 자외선은 곰팡이의 포자의 형성을 촉진시키는 UV-A 영역의 파장 성분이 실질적으로 제로이므로, 보다 효과적으로 곰팡이의 포자 형성이나 균사의 성장을 억제하여 식물 병해의 확대를 억제할 수 있고, 최종적으로는 작물의 수량을 증가시킬 수 있다. 또한, UV-A를 포함하는 광은 유충 효과를 가지므로, UV-A를 차단함으로써 유충 효과를 억제하고, 해충에 의한 피해를 낮추는 것이 가능해진다.
그리고, 본 발명은 상기 설명한 바람직한 실시예의 구성에 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 식물에 조사하는 가시광으로서 도 1에 나타낸 가시 광원(23)의 방사 광과 태양 광의 조합 또는 태양광 만을 사용해도 된다.
또한, UV-C와 UV-B의 합산 방사 조도를 대략 50 ㎼/cm2 이하로 하는 수단은 컨트롤러(4)로 한정되지 않고, 예를 들면 광원(2)의 램프에 형성한 코팅 막이나 증착 막, 또는 필터(3) 또는 이들의 조합에 의해 구성해도 된다.
또한, 식물이 비교적 조밀하게 심어져 재배되는 경우, 광원이 식물의 위쪽에 배치되어 있으면 식물의 그림자에 의해 근접하는 식물의 옆부분 및 아랫부분에 충분히 광이 조사되지 않아 식물의 옆부분 및 아랫부분이 다른 부분보다 병에 걸리기 쉬워질 우려가 있다. 따라서, 그와 같은 경우에는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 식물(P1)의 위쪽뿐만 아니라, 식물(P1)의 측면 및 아래쪽에 광원(2)을 설치하는 것이 바람직하다. 식물(P1)의 위쪽, 측면 및 아래쪽에 설치되는 광원(2)을 각각 상부 광원(2a), 측면 광원(2b), 하부 광원(2c)이라 한다. 이들은 각각 식물(P1)의 상부, 측면 및 하부를 조사한다. 도 5에서는, 측면 광원(2b)이 1개, 하부 광원(2c)이 1개만 도시되어 있지만, 측면 광원(2b) 및 하부 광원(2c)의 개수는 이에 한정되지 않고, 각각 복수 개로 해도 된다.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 식물(P1)이 고랑(F1)에 맞추어 복수 개 심어 져 있는 경우에는, 상부 광원(2a), 측면 광원(2b) 및 하부 광원(2c)이 각각 복수 개 설치되는 것이 바람직하다. 상부 광원(2a)은 고랑(F1)에 따라 소정 간격으로 설치되고, 측면 광원(2b) 및 하부 광원(2c)은 고랑(F1)과 대략 나란하게, 즉 식물(P1)의 열과 대략 평행하게 연속하여 설치된다. 측면 광원(2b) 및 하부 광원(2c)은, 예를 들면 실린더 등으로 덮은 방수 가공이 행해진 형광등에 의해 구성되며, 고랑(F1)과 대략 평행하게 병설된다. 측면 광원(2b) 및 하부 광원(2c)은 중공 라이트 가이드 방식(hollow light guide system)의 조명 기구, 광섬유 또는 가늘고 긴 형상의 EL 기구 등의 광원에 의해 구성되어 있어도 된다. 이와 같이, 상부 광원(2a), 측면 광원(2b) 및 하부 광원(2c)은 나란하게 설치됨으로써, 이들 각각의 광 조사 범위보다 넓은 범위에 걸쳐 식물(P1)이 심어져 있는 경우에도, 식물(P1)의 측면 및 하부에 확실하게 광을 조사할 수 있다.
또한, 광원(2)의 배광(light distribution) 및 광량은 식물(P1)의 생육에 맞추어 조정해도 된다. 예를 들면, 초기의 생육 단계에서, 식물(P1)이 그다지 생육하고 있지 않고 식물(P1)이 아직 작은 경우에는, 상부 광원(2a)을 소등시키는 동시에 측면 광원(2b) 및 하부 광원(2c)을 점등시키고, 또한 측면 광원(2b) 및 하부 광원(2c)의 장착 각도 등을 조정함으로써, 배광의 확대가 억제되고, 식물(P1)에 조사되는 광의 광량을 감소시킨다. 식물(P1)이 커짐에 따라 상부 광원(2a)을 점등시키는 동시에, 측면 광원(2b) 및 하부 광원(2c)의 장착 각도 등을 조정함으로써, 배광을 넓게 하고, 식물(P1)에 조사되는 광의 광량을 증가시킨다. 그리고, 측면 광원(2b) 및 하부 광원(2c)의 배광 및 광량의 조정 방법은, 전술한 예에 한정되지 않고, 상부 광원(2a)의 광량이 적은 경우나, 식물(P1)이 비교적 많은 광을 필요로 하는 경우에는, 초기의 생육 스테이지에서도 상부 광원(2a)을 점등시켜도 된다.
또한, 조명 장치(1)는 식물 병해 방제 효과를 더 확실히 하기 위해, 예를 들면 태양 광선으로부터 UV-A를 차단할 수 있는 농업용의 비닐 하우스나 유리 하우스(이하, 간단히 "하우스"라고 함) 내에 설치하는 것이 바람직하다. 하우스 내에서 조명 장치(1)를 사용하는 경우, 조명 장치(1)로부터 식물(P1)에 조사되는 광뿐만 아니라, 태양으로부터 식물(P1)에 조사되는 광에 대해서도, UV-A가 차단되므로, 곰팡이 방제를 보다 효과적으로 행할 수 있다.
UV-C 및 UV-B는 그 조도가 강한 경우, 인체, 예를 들면 눈이나 피부 등에 해를 끼칠 염려가 있다. 그러므로, 차광판이나 인체 감지 센서 스위치를 하우스 내에 설치하고, 이들을 조명 장치(1)에 전기적으로 접속시켜, 광원(2)의 광이 작업자에게 조사되지 않도록 배광을 제어하는 것이나, 작업자가 없을 때만 광원(2)을 점등시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 제어에 의해, 하우스 내의 작업자의 안전 확보를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, UV 광원(21)이 형광등으로 구성되는 경우, 필터(22)를 설치하지 않고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 형광등의 형광 관(21a)의 안쪽에 형광체(21b)를 도포하고, 이로써 UV-C의 영역 중 대략 255 nm 이하의 파장 성분과 UV-A의 영역(파장이 대략 340~380 nm의 영역)의 파장 성분이 실질적으로 제로인 광을 발광하도록 해도 된다. 이 형광등에서는, 방전에 의해 전자가 방출되어 수은 원자가 그 전자의 에너지를 수취함으로써 자외선을 방출하고, 그 자외선이 형광체(21b)에 흡수되어 형광체(21b)로부터 광이 방출된다.

Claims (7)

  1. 식물에 자외선(ultraviolet ray)을 포함하는 광을 조사하는 식물 병해 방제용 조명 장치에 있어서,
    실질적으로 250 nm 이하의 파장 성분이 차단된 UV-C 및 UV-B를 방출하는 UV 광원;
    가시광(visible light)을 방출하는 가시 광원; 및
    상기 UV 광원 및 가시 광원의 동작을 제어하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 UV 광원 및 상기 가시 광원을 제어하여, UV-C 및 UV-B와 가시광을 중첩한 제1 광 조사와 가시광만으로 이루어진 제2 광 조사를 조합한 조사 패턴(irradiation pattern)에 의한 광 조사를 하루에 2회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 식물 병해 방제용 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조사 패턴은, 상기 가시 광원이 연속 점등하고, 상기 UV 광원이 단속적으로 점등되는 것에 의해, 상기 제1 광 조사 및 제2 광 조사가 시간상으로 잇따라 순차적으로 반복되는, 식물 병해 방제용 조명 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 UV-C와 UV-B의 합산 방사 조도(total irradiance)가 실질적으로 50 ㎼/cm2 이하로 하고, 하루의 적산 방사 조도(integrated irradiance)가 실질적으로 0.2~10 kJ/m2가 되도록 상기 UV 광원 및 가시 광원을 제어하는, 식물 병해 방제용 조명 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 UV 광원 및 가시 광원은, 조명 대상인 식물의 위쪽, 측면 및 아래쪽에 설치되는, 식물 병해 방제용 조명 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 UV 광원은, UV-C 및 UV-B를 방출하는 광원과, 상기 광원으로부터 방출되는 UV-C 및 UV-B의 광 중에서 실질적으로 250 nm 이하의 파장 성분을 차단하는 필터(filter)를 포함하는, 식물 병해 방제용 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광원은, UV-C와 UV-B를 방출하는 형광등, HID(High Intensity Discharged) 램프, 또는 UV-LED의 단독으로 구성되거나 이들의 조합에 의해 구성되어 있는, 식물 병해 방제용 조명 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 필터는 UV-A를 투과시키지 않도록 구성되어 있는, 식물 병해 방제용 조명 장치.
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