KR20210105920A - 실내 재배 식물의 광원 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인공광 재배 식물의 기술분야에 관한 것으로, 상세하게는 완전 인공광 재배 식물의 광 환경 방법을 제공하는 데, 식물 생장에 완전 인공 광원을 제공하고 상기 광원은 웨이브 밴드(wave band)가 620nm 내지 760nm인 광파를 포함하며, 상기 620nm 내지 760nm인 광파의 광자 수가 전체 광원의 광자 수에서 차지하는 비례가 64% 내지 76%이다. 본 발명이 이용하는 광원 배합비 및 광원 조합방식은 종래의 광원, 예를 들어, 종래의 형광등, 고압 나트륨 램프에 대비해, 식물의 생산량을 대폭 증가시킬 수 있다. 본 발명의 광원 배합비 방안은 종래의 LED 램프 광원 배합비 방안에 상대되게, 선택하는 광원 웨이브 밴드가 더 정확하고 기타 식물 생장 파라미터로부터 받는 영향이 작으며, 식물 생장을 촉진하는 과정에서 목적성을 더 구비하고 정확한 광파 웨이브 밴드, 피크 파장, 광양자 점유율의 정확한 조합 및 배합비를 이용하며, 더 정확하게 식물 생장 효과를 파악하여 식물 생장을 촉진시킬 수 있다.
Description
본 발명은 인공광 재배 식물의 기술분야에 관한 것으로, 상세하게는, 완전 인공광 재배 식물의 광원에 관한 것이다.
빛은 식물 생장 발육의 기본 환경 요소이다. 이는 광합작용의 기본 에너지일 뿐만 아니라, 식물 생장 발육의 중요한 조절 인자로서, 이의 형태조성, 생식 발육, 이차 대사물질 컨트롤에 대해 중요한 역할을 하며, 식물의 생장 발육은 광질, 광조사 강도, 광조사 주기, 광조사방식의 영향을 받는다. 전통적인 인식에 의하면, 만물의 생장은 태양에 의하고 지구에서 태양은 가시(광)과 비가시성 전자기 복사원이며 생명의 존재가 유지되는 주요 요인이다. 지구에 도달하는 순 일평균 태양에너지는 약 28×10~23J(즉, 265EBtu)이다. 해당 수치는 2007년에 추산한 세계 연간 1회 에너지 소모인 479Pbtu의 5500배이다. 지구 표면으로부터 측정해 낼 수 있는 태양 복사의 스펙트럼 분포는 약 300nm와 1000nm 사이의 와이드 웨이브 밴드(wide wave band) 범위를 갖는다. 하지만, 지표에 도달하는 복사 중에서 50%만 유효 복사(PAR), 즉, 400nm 내지 700nm 사이의 복사 에너지로 광합된다. 식물이 광에너지를 흡수해 전환되는 것은 광합시스템을 통해 완성되고, 그 감광체는 주로 식물 잎의 활성 원소에 존재하며, 그는 광자 포획을 담당하고 광자 에너지를 화학 에너지로 전환시키는 데 사용된다.
인조 광원 시대는 토마스·에디슨이 1879년에 연구하여 제조해 낸 에디슨 전구, 즉, 백열등으로부터 시작되었다. 따라서, 인조 광원이 식물 조명 분야에서 응용되는 것은 먼저 백열등으로부터 시작되었으며, 주로 형광등, 고압 나트륨 램프(HPS)를 거쳐 현재의 LED 램프까지 이르렀다. 백열의 특징은 대량의 원적외선 복사에 있으며, 이는 총 PAR의 약 60%에 도달할 수 있지만, 가시성 스펙트럼 범위 내에서 소모되는 전기에너지(입력)와 발사하는 광에너지(출력) 사이의 전환 효율에 의해 정의된 백열등의 전기 효율이 여전히 아주 낮아 통상적으로 약 10%이며, 백열등은 수명이 1000시간보다 길지 않고 수명이 짧아 그를 식물 생장에 응용하는 것이 제한받게 되며; 형광등은 백열등에 대비해, 전기에너지와 광에너지의 전환 효율이 다소 향상되고 파워가 통상적으로 40W보다 작으며, 국제 브랜드 T8 또는 T5 형광등은 전기의 광 전환 효율이 30%에 근접하여 일반 제품이 20% 내지 30% 사이에 놓여져 있는 데, 그 중에서 90%보다 높은 발사 광자가 PAR 범위 내에 놓여져 있고, 그 중에서 블루 라이트(blue light)에너지가 램프의 관련 색온도(CCT)에 의해 결정되어 PAR 범위 내 총 광자 발사의 10% 이상에 도달할 수 있으므로, 광 수요가 비교적 적은 식물 품종 또는 근거리 응용 환경 중에서 형광등은 밀폐된 생장실과 인공기후박스에 광범위하게 응용되어 태양광을 완전 대체하고 있다. 고압 나트륨 램프(HPS)는 기체 방전 램프에 속하고 파워가 통상적으로 400W 내지 1000W이되, 전기의 광 전환 효율이 30% 내지 35%인 데, 여기에서, 약 70%의 발사 광자가 PAR 범위 내에 놓여져 있고 늘 광 수요가 많은 식물 또는 온실에서 일 년 내내 농작물을 생산하는 바람직한 광원으로 사용되고 있다. 하지만, 형광등이든지 고압 나트륨 램프이든지를 막론하고, 그 스펙트럼 설계의 한계성때문에 구현이 가능한 스펙트럼 에너지의 분포가 한정되어 광합작용과 광 형태 발생에 대한 스펙트럼 품질의 촉진작용이 가장 우수하지 않으므로, 잎과 줄기가 과도 생장하게 된다. 이것은 엽록소a, 엽록소b와 B카로틴의 중요한 광합성 색소의 흡수 피크와 관련된 불균형적인 스펙트럼 발사로 발생되며; 또한, 다양한 종류의 식물이 광 환경에 대한 수요가 다르므로, 효과적으로 전환되는 에너지 효율이 아주 낮아지어 에너지가 아주 많이 낭비되고 인공광으로 실내에서 식물을 재배하는데 운영 원가가 높아지게 된다.
따라서, 상기 원인으로 발광 다이오드(LED) 및 관련된 고체 조명(SSL)을 잠재적으로 실행 가능하고 전망 있는 식물조명용 공구로 사용하는 경우, LED는 광 효과가 높게 되고 수명이 길어지며 스펙트럼이 좁아지고 스펙트럼 선택성이 강하게 되는 등 여러 장점을 갖게 되지만, 신형 상업용 고휘도 LED 제품은 주요 에너지가 500nm 내지 600nm의 그린-옐로우 라이트(green-yellow light) 파장 범위에 놓여져 있으므로, 사람이 눈으로 봤을 때 고효율로 호응하고 광합작용의 과정에 효과적으로 호응할 수 없으며, 기술원리에 근거해 광합작용에 효과적으로 호응하는 스펙트럼은 조합, 예를 들어, GaN, GaAs, GaP의 다양한 반도체 또는 광 발광 재료를 이용해 구현할 수 있다.
현재의 인공광 재배 식물은 주로 잎채소류 야채, 가지과 야채、약용 식물, 마류 식물, 화훼 식물, 패턴 식물, 대량 경제 작물, 가치가 높은 관목 등을 포함하는 데, 종래기술은 다양한 식물의 생장단계별 스펙트럼 에너지 분포 특징, 예를 들어, 피크 파장, R/B, R/FR, 심지어 특정 식물이 특정 생장단계에 갖고 있는 구체적인 에너지 분포 데이터를 공개하였지만, 상기 다양한 식물들이 모두 건강하게 생장하는 스펙트럼은 제시하지 않았다.
본 발명의 제1 목적은, 다양한 식물이 완전 인공광에서 건강하게 생장할 수 있고 그 건강한 생장에 그 전체 생장 발육의 완전한 과정이 포함되는 광원을 제시하는 데 있으며;
본 발명의 제2 목적은, 고효율 광합작용의 진행을 만족시키고 종래의 형광등 또는 HPS에 대비해 뚜렷한 산량 증가와 품질 개선 기능을 구비하는 스펙트럼을 제시하는 데 있으며;
본 발명의 제3 목적은, 대량의 과학연구실험을 거쳐 최적화 되었고 식물의 광합작용, 형태조성, 생식발육 등에 유리한 스펙트럼 에너지를 증강시키며 식물 이용율이 낮고 식물에 미치는 영향이 비교적 작은 스펙트럼 에너지를 줄이는 스펙트럼을 제시하는 데 있으며;
본 발명의 제4 목적은, LED기술을 이용해 구현할 수 있고 해당 스펙트럼의 조명설비가 전기의 광 전환 효율이 더 높으며 에너지가 더 절감되는 스펙트럼을 제시하는 데 있다.
상기 목적에 달성하려면, 더 정확하고 조절하는 파라미터의 종류가 더 적으며, 조절하는 파라미터의 종류가 너무 많아 식물이 생장하는 과정에서 파라미터를 더 번거롭게 제어해야 하는 것을 피할 수 있을 뿐만 아니라, 정확하게 단일 종류의 파라미터를 제어하고 더 정확하게 식물 생장 효과를 파악하여 식물의 생장을 촉진할 수 있어야 한다.
본 발명은 상기 목적에 달성하기 위한 것으로, 그 목적은, 식물의 생장을 위하여 완전 인공 광원을 제공하는, 완전 인공광으로 식물을 재배하는 스펙트럼을 제공하는 데 있는 데, 상기 광원은 웨이브 밴드(wave band)가 620nm 내지 760nm인 광파를 포함하고, 상기 620nm 내지 760nm인 광파의 광자 수가 전체 광원의 광자 수에서 차지하는 비율은 64% 내지 76%이다.
통상적으로, 상기 식물은 실내에서 배양되며, 하우스 재배방식을 이용할 수 있다.
바람직하게, 상기 광원 중에서 웨이브 밴드가 700nm 내지 760nm인 광자 수는 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광자 수 중에서의 점유율이 3% 내지 38%이다.
바람직하게, 상기 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광파의 피크 파장은 650nm 내지 700nm 또는 730nm 내지 740nm이다.
더 바람직하게, 상기 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광파의 피크 파장은 650nm, 660nm, 680nm, 695nm, 735nm 중에서 1개 또는 2개 또는 3개의 조합이다.
바람직하게, 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광파는 LED광원을 이용해 구현된다.
바람직하게, 650nm 내지 700nm 또는 730nm 내지 740nm 범위 내의 피크 파장에 대응되는 광파 반치폭(full width at half maximum)은 35nm보다 작다.
바람직하게, 상기 광원은 웨이브 밴드가 400nm 내지 499nm인 광파를 더 포함하며, 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광자의 총 수량과 상기 웨이브 밴드가 400nm 내지 499nm인 광자의 총 수량의 비율은 4~7:1이다.
바람직하게, 상기 웨이브 밴드가 400nm 내지 499nm인 광파의 피크 파장은 430nm 내지 460nm이다.
더 바람직하게, 상기 웨이브 밴드가 400nm 내지 499nm인 광파의 피크 파장은 435nm, 440nm, 450nm, 460nm 중 하나 또는 그 중 어느 2개 또는 3개의 조합이다.
바람직하게, 430nm 내지 460nm 범위 내의 피크 파장에 대응되는 광파 반치폭은 35nm보다 작다.
바람직하게, 상기 광원은 웨이브 밴드가 500nm 내지 599nm인 광파를 더 포함하며, 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광파의 광자 총 수량과 웨이브 밴드가 500nm 내지 599nm인 광파의 광자 총 수량의 비율은 3~8:1이다.
바람직하게, 상기 식물은 토마토, 오이, 피망, 상추(Lactuca sativa), 벼, 밀, 목화, 옥수수 중에서 선택된 적어도 하나이다.
바람직하게, 상기 방법은 상세하게 파종과 생장관리를 포함한다. 상기 파종은 종래기술을 이용한다. 상기 생장관리는 거름주기, 물주기, 광원 및 환경조건 설치와 같이 발아 후의 식물에 대해 필요한 관리를 진행하는 것을 가리킨다.
바람직하게, 상기 식물은 약재, 마류 식물일 수 있다.
토마토(판치에, fanqie, 番茄): 즉, 시훙스(xihongshi, 西紅枾)(학명: Lycopersicon esculentum Mill.)은 관상화류(Tubiflorae), 가지과, 토마토속의 일종의 일년생 또는 다년생 초본식물이다.
오이: 오이(학명: Cucumis sativus L.)는 박과 일년생 덩굴성 또는 반연 초본식물이다.
피망: 단고추(Bell pepper)(학명: Capsicum annuum var. Grossum)로서, 속칭으로 덩롱지아오(燈籠椒, 피망), 스쯔지아오(子椒, 피망), 피망이라고 불리우고, 대만어로는 따퉁자이(datongzai, 大筒仔)라고 불리우며, 가지과 고추속 고추의 하나의 변종으로서, 중국 대륙 남과 북의 각 지역에 분포되고 “비인공 이식 재배”형 식물에 속한다.
상추(Lactuca sativa): 상추(Lactuca sativa)(학명: Lactuca sativa Linn.)는 국화과 상추속 일년생또는 이년생 초본이다.
벼: 벼는 초본 벼속의 일종으로서 곡류에 속하며, 또한 벼속 중에서 양식으로 사용되는 가장 주요하고 가장 오래된 일종으로서, 밭벼와 구별된다.
밀：밀은 밀계 식물의 총칭으로서, 단자엽 식물이고 세계 각 지역에 광범위하게 재배되고 있는 화본과 식물이며, 밀의 영과는 인류의 주식 중 하나로서, 갈아서 밀가루로 만든 후에는 빵, 찐빵, 과자, 국수 등 음식물을 만들수 있으며; 발효한 후에는 맥주, 알콜, 흰술(예를 들면 보드카) 또는 바이오 연료를 제작할 수 있다.
목화: 목화는 아욱과(Malvaceae) 목화속(Gossypium) 식물의 종자 섬유로서, 아열대가 원산지이다.
옥수수: 옥수수(라틴어 학명: Zea mays L.)는 화본과 옥수수속 일년생 초본식물이다.
바람직하게, 상기 방법은 환경온도가 주간에 21℃ 내지 24℃, 야간에 18℃ 내지 20℃이고, 습도가 60% 내지 80%인 생장환경조건을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 식물의 재배 기질은 토양일 수 있고 영양액일 수도 있다.
영양액을 이용해 재배하는 경우, 유묘를 수경재배 모듈에 옮겨 심고 2/3의 뿌리가 영양액 중에 침지되도록 유지하며, 식물별로 서로 다른 영양액을 이용할 수 있는 데, 예를 들어, 로메인 상추(romaine lettuce) 영양액은 호글랜드(Hoagland) 영양액을 이용한다. 영양액은 EC가 1.6 내지 1.8이고, pH가 5.5 내지 7.5이며, 온도가 18℃ 내지 22℃이고, 용존 산소량이 5mg/L 내지 6mg/L이다.
바람직하게, 상기 방법은 파종과 발아 촉진을 더 포함한다. 예를 들어, 로메인 상추의 파종과 발아 촉진 방법에 따라 씨알이 여문 로메인 상추 종자를 선택해 50℃ 내지 55℃인 온수 중에 넣고, 15 min 내지 20min 침지한 다음, 25℃ 내지 30℃인 맑고 깨끗한 물 중에 넣어 7 h 내지 8h 침지한다. 침지 완료된 종자를 육묘 스펀지 블록에 파종하되, 구덩이마다 한알의 종자를 파종하고, 하면에 팔레트를 구비하여 정제수를 유입시키며, 정제수 수위 고도는 스펀지 하표면과 수평을 이루도록 하며, 파종이 끝난 후 물뿌리개로 물을 스프레이식으로 종자에 뿌려 표면 습도를 유지하도록 한 다음, 22℃ 내지 25℃인 발아촉진박스 안에 넣어 발아를 촉진시키고 습도는 70％ 내지 80％를 유지하도록 한다. 12h시간마다 한번씩 물을 뿌린다.
본 발명은 상기 기술방안을 통해 아래의 기술적 효과를 이룰 수 있다.
1.본 발명이 이용하는 광원배합비와 광원조합방식은 종래의 광원, 예를 들어 종래의 형광등, HPS에 대비해 식물의 생산량을 대폭 증가시킬 수 있다.
2.본 발명의 광원배합비 방안은 종래의 LED램프 광원배합비 방안에 상대되게, 선택하는 광원 웨이브 밴드(wave band)가 더 정확하고 기타 식물 생장 파라미터로부터 받는 영향이 작으며, 식물의 생장을 촉진하는 과정에서 목적성과 안정성을 더 구비하고 정확한 광파 웨이브 밴드, 피크 파장, 광양자 점유율의 정확한 조합 및 배합비를 이용하며, 더 정확하게 식물 생장 효과를 파악하여 식물의 생장을 촉진시킬 수 있다.
도 1은 LED램프1의 광파 피크 설명도이고;
도 2는 LED램프2의 광파 피크 설명도이고;
도 3은 LED램프3의 광파 피크 설명도이고;
도 4는 LED램프4의 광파 피크 설명도이고;
도 5는 LED램프5의 광파 피크 설명도이고;
도 6은 LED램프6의 광파 피크 설명도이고;
도 7은 LED램프7의 광파 피크 설명도이고;
도 8은 LED램프8의 광파 피크 설명도이고;
도 9는 LED램프9의 광파 피크 설명도이고;
도 10은 LED램프10의 광파 피크 설명도이고;
도 11은 LED램프11의 광파 피크 설명도이고;
도 12는 LED램프12의 광파 피크 설명도이고;
도 13은 LED램프13의 광파 피크 설명도이고;
도 14는 LED램프14의 광파 피크 설명도이고;
도 15는 LED램프15의 광파 피크 설명도이고;
도 16은 LED램프16의 광파 피크 설명도이고;
도 17은 LED램프17의 광파 피크 설명도이고;
도 18은 LED램프18의 광파 피크 설명도이고;
도 19는 LED램프19의 광파 피크 설명도이고;
도 20은 LED램프20의 광파 피크 설명도이고;
도 21은 LED램프21의 광파 피크 설명도이고;
도 22는 LED램프22의 광파 피크 설명도이고;
도 23은 LED램프23의 광파 피크 설명도이다.
도 2는 LED램프2의 광파 피크 설명도이고;
도 3은 LED램프3의 광파 피크 설명도이고;
도 4는 LED램프4의 광파 피크 설명도이고;
도 5는 LED램프5의 광파 피크 설명도이고;
도 6은 LED램프6의 광파 피크 설명도이고;
도 7은 LED램프7의 광파 피크 설명도이고;
도 8은 LED램프8의 광파 피크 설명도이고;
도 9는 LED램프9의 광파 피크 설명도이고;
도 10은 LED램프10의 광파 피크 설명도이고;
도 11은 LED램프11의 광파 피크 설명도이고;
도 12는 LED램프12의 광파 피크 설명도이고;
도 13은 LED램프13의 광파 피크 설명도이고;
도 14는 LED램프14의 광파 피크 설명도이고;
도 15는 LED램프15의 광파 피크 설명도이고;
도 16은 LED램프16의 광파 피크 설명도이고;
도 17은 LED램프17의 광파 피크 설명도이고;
도 18은 LED램프18의 광파 피크 설명도이고;
도 19는 LED램프19의 광파 피크 설명도이고;
도 20은 LED램프20의 광파 피크 설명도이고;
도 21은 LED램프21의 광파 피크 설명도이고;
도 22는 LED램프22의 광파 피크 설명도이고;
도 23은 LED램프23의 광파 피크 설명도이다.
이하에서는 기술방안의 기술내용, 구조특징, 달성하려는 목적과 기술효과를 더 상세히 설명하기 위해 구체 실시예와 결합하여 상세히 설명한다.
표 1 재료 및 제조업체
1. 잎채소류 야채: 씨알이 여문 초록나비 로메인 상추 종자를 선택해 50℃인 온수 중에 넣고, 10min 침지한 다음, 30℃인 맑고 깨끗한 물 중에 넣어 8h 침지한다. 침지 완료된 종자를 육묘 스펀지 블록에 파종하되, 구덩이마다 한알의 종자를 파종하고 하면에 팔레트를 구비하여 정제수를 유입시키며, 정제수 수위 고도는 스펀지 하표면과 수평을 이루도록 하며, 파종이 끝난 후 물뿌리개로 물을 스프레이식으로 종자에 뿌려 표면 습도를 유지하도록 한 다음, 25℃인 발아촉진박스 안에 넣어 발아를 촉진시키고 습도는 80％를 유지하도록 한다. 12h시간마다 한번씩 물을 뿌린다. 로메인 상추 유묘가 잎이 4개 내지 5개, 속대가 하나가 될 때까지 자랐을 때 로메인 상추 유묘를 수경재배 모듈에 옮겨 심고 2/3의 뿌리가 영양액 중에 침지되도록 유지하며, 영양액은 EC가 1.8이고, pH가 6.0 내지 7.0이며, 온도가 22℃이고, 용존 산소량이 6mg/L이다. 환경온도조건은 주간에 23℃이고 야간에 18℃이다. 광원은 형광등을 대조 CK로 이용하여 2개 대조예와 2개 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 250μmol/㎡·s이고 광 주기는 9h이며, 20d 재식(planting)한다. 상기 재배방법으로 로메인 상추를 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 얻은 포기당 생체중(fresh weight)의 중량에 의해 평균 중량을 얻어 상태를 평가한다. 실험 결과는 표 2에 기입된 바와 같다.
표 2
실험 데이터는 실시예에 따른 광원 방안의 생산량이 전통 형광등보다 적어도 18.8% 증가시키고 상태가 양호하다는 것을 보여준다.
2. 근채류 야채: 씨알이 여문 Aisite 방울무 종자를 선택해 육묘 스펀지 블록에 파종하되, 구덩이마다 한알의 종자를 파종하고 하면에 팔레트를 구비하여 정제수를 유입시키며, 정제수 수위 고도는 스펀지 하표면과 수평을 이루도록 하며, 파종이 끝난 후 물뿌리개로 물을 스프레이식으로 종자에 뿌려 표면 습도를 유지하도록 한 다음, 25℃인 발아촉진박스 안에 넣어 발아를 촉진시키고 습도는 80％를 유지하도록 한다. 하얗게 싹이 튼 후, LED램프 아래로 옮겨 육묘하되, 유묘가 잎이 2개, 속대가 하나가 될 때까지 자랐을 때 방울무 유묘를 수경재배 모듈에 옮겨 심고 2/3의 뿌리가 영양액 중에 침지되도록 유지하며, 영양액은 EC가 1.8이고 pH가 6.0 내지 7.0이며, 온도가 22℃이고 용존 산소량이 6mg/L이다. 환경온도조건은 주간에 23℃ 이고 야간에 18℃이다. 광원은 형광등을 대조 CK로 이용하여 2개 대조예와 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 250μmol/㎡·s이고 광 주기는 12h이며, 18d 재식한다. 상기 재배방법으로 방울무를 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 방울무의 포기당 생체중의 중량을 얻는다. 실험 결과는 표 3에 기입된 바와 같다.
표 3
실험 데이터는 실시예에 따른 광원 방안의 생산량이 전통 형광등보다 적어도 36.8% 증가시킨다는 것을 보여준다.
3. 대마：재배 관리에 있어서, 뿌리의 생장 상황이 양호한 F품종의 삽목 모종을 기질 또는 암면 중에 옮겨 심고 평방미터당 4포기 내지 8포기 심으며, 광도가 300 umol/㎡·s, 광 조사 시간이 18h이고 T=24-26℃이며 T=RH70%인 인공 광원을 이용하며; 식물이 약 20cm 높이로 자랐을 때 순을 잘라 주어 곁가지가 생장하도록 촉진시키며, 곁가지가 2주 계속 생장한 후 다시 순을 잘러 주어 더 많은 가지가 자라나도록 하며; 영양생장단계가 종료된 후, 1주일간 개화를 촉진시키는 작업을 진행하고 암꽃과 수꽃을 분별하여 수꽃을 제거하며 자성(雌性) 식물을 계속 배양한다. 광원은 HPS을 참조하여 2개 대조예와 2개 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 750μmol/㎡·s이고 광 주기는 12h이며, 100d 재식한다. 상기 재배방법으로 대마를 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 대마의 THC총 함량을 얻는다. 실험 결과는 표 4에 기입된 바와 같다.
표 4
실험 데이터는 실시예에 따른 광원방안의 THC 총 함량이 전통 고압 나트륨 램프보다 적어도 22.7% 많다는 것을 보여준다.
4. 오이: 재배 관리에 있어서, 씨알이 여문 83-16 과일오이 종자를 선택해 55℃인 온수 중에 넣고 10min 침지한 다음, 30℃인 맑고 깨끗한 물 중에 넣어 8h 침지한다. 거즈로 감싸 30℃인 서모탱크(thermotank) 안에 넣어 발아를 촉진하며, 종자가 하얗게 싹이 튼 후, 종자를 육묘 스펀지 블록에 파종하되, 구덩이마다 한알의 종자를 파종하고 하면에 팔레트를 구비하여 정제수를 유입시키며, 정제수 수위 고도는 스펀지 하표면과 수평을 이루도록 하며, 파종이 끝난 후 물뿌리개로 물을 스프레이식으로 종자에 뿌려 표면 습도를 유지하도록 한 다음, 전통적인 육묘 램프 아래에 놓고 빛을 조사한다. 오이 유묘가 잎이 4개 내지 5개, 속대가 1개 될 때까지 자랐을 때 오이 유묘를 수경재배 모듈에 옮겨 심고 8포기/㎡의 밀도로 정식하며, 2/3의 뿌리가 영양액 중에 침지되도록 유지하며, 영양액은 EC가 2.2이고 pH가 6.0 내지 7.0이며, 온도가 22℃이고 용존 산소량이 6mg/L이다. 환경온도조건은 주간에 28℃ 이고 야간에 18℃이다. 광원은 HPS을 참조하여 2개 대조예와 2개 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 400μmol/㎡·s이고 광 주기는 12h이며, 50d 재식한다. 상기 재배방법으로 오이를 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 오이의 단위면적 생산량을 얻는다. 실험 결과는 표 5에 기입된 바와 같다.
표 5
실험 데이터는 실시예에 따른 광원 방안의 오이 생산량이 전통 고압 나트륨 램프보다 적어도 22.6% 증가되었다는 것을 보여준다.
5. 피망: 재배 관리에 있어서, 씨알이 여문 진화싱(金華星) 피망 종자를 선택해 55℃인 온수 중에 넣고 10min 침지한 다음, 30℃인 맑고 깨끗한 물 중에 넣어 8h 침지한다. 거즈로 감싸 30℃인 서모탱크 안에 넣어 발아를 촉진하며, 종자가 하얗게 싹이 튼 후, 종자를 육묘 스펀지 블록에 파종하되, 구덩이마다 한알의 종자를 파종하고 하면에 팔레트를 구비하여 정제수를 유입시키며, 정제수 수위 고도는 스펀지 하표면과 수평을 이루도록 하며, 파종이 끝난 후 물뿌리개로 물을 스프레이식으로 종자에 뿌려 표면 습도를 유지하도록 한 다음, 전통적인 육묘 램프 아래에 놓고 빛을 조사한다. 피망 유묘가 잎이 6개 내지 7개, 속대가 1개 될 때까지 자랐을 때 피망 유묘를 수경재배 모듈에 옮겨 심고 8포기/㎡의 밀도로 정식하며, 2/3의 뿌리가 영양액 중에 침지되도록 유지하며, 영양액은 EC가 2.2이고 pH가 6.0 내지 7.0이며, 온도가 22℃이고 용존 산소량이 6mg/L이다. 환경온도조건은 주간에 26℃이고 야간에 18℃이다. 광원은 형광등을 참조하여 2개 대조예와 2개 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 400μmol/㎡·s이고 광 주기는 12h이며, 120d 재식한다. 상기 재배방법으로 피망을 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 피망의 단위면적 생산량을 얻는다. 실험 결과는 표 6에 기입된 바와 같다.
표 6
실험 데이터는 실시예에 따른 광원 방안의 피망 생산량이 전통 형광등보다 적어도 18.1% 증가되었다는 것을 보여준다.
6. 밀：재배 관리에 있어서, 씨알이 여문 눙따(農大) 212 밀 종자를 맑고 깨끗한 물에 침지하고 충분히 침지한 후에 그 종묘를 온도가 4℃이고 시간이 15d인 조건에서 춘화처리하며, 춘화처리한 후의 종묘를 30cm×30cm 의 용기에 파종하되, 재배 기질은 토탄:질석=2V:1V로 구성한다. 기질은 마르면 물을 뿌리고 마르지 않으면 물을 뿌리지 않는다. 2주 내외마다 한번씩 복합비료를 시비하되, 농도는 800배 내지 1000배로 한다. 출수할 때 인산이수소칼륨을 뿌려주어 엽면에 웃거름을 주며, 기타 관리는 모두 전통적인 방법으로 관리한다. 환경온도조건은 주간에 25℃이고 야간에 18℃이다. 광원은 HPS을 참조하여 2개 대조예와 2개 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 500μmol/㎡·s이고 광 주기는 12h이며, 100d 재식한다. 상기 재배방법으로 밀을 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 밀의 백립중을 얻는다. 실험 결과는 표 7에 기입된 바와 같다.
표 7
실험 데이터는 실시예에 따른 광원방안의 밀 백립중이 전통 고압 나트륨 램프보다 적어도 34.6% 증가되었다는 것을 보여준다.
7. 옥수수: 재배 관리에 있어서, 옥수수 종자를 거즈로 잘 감싸 맑고 깨끗한 물에 침지하고 30℃ 내지 35℃의 온도에서 발아를 촉진하며, 기간에 매일 한 번씩 맑고 깨끗한 물로 교체해 준다. 이탄토(peat soil):질석=2:1로 섞고 혼합해 32구 육묘판에 담고 종자가 하얗게 싹이 튼 후, 구덩이마다 한알의 종자를 파종하고 파종 깊이는 2cm 내외로 하며, 흙으로 덮어 맑고 깨끗한 물로 재배토를 충분히 적셔 주며, 비닐랩을 커버하고 싹이 돋아난 후, 비닐랩을 제거한다. 유묘가 잎이 2개, 속대가 1개 될 때까지 자랐을 때 30cm×30cm의 재배영양봉지에 옮겨 심고 재배 기질은 토탄:질석=2V:1V으로 구성한다. 분재를 이용하여 수분이 너무 많아 뿌리가 부식되는 것을 방지하되, 마르면 물을 뿌리고 마르지 않으면 물을 뿌리지 않는다. 줄기 마디가 길게 자라는 기간에 줄기성장촉진용 비료를 시비하는 데, 약 2주 내외에 한번씩 800배 내지 1000배의 액상 복합비료를 준다. 환경온도조건은 주간에 25℃ 이고 야간에 18℃이다. 광원은 HPS을 참조하여 2개 대조예와 2개 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 500μmol/㎡·s이고 광 주기는 12h이며, 100d 재식한다. 상기 재배방법으로 옥수수를 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 옥수수 생산량을 얻는다. 실험 결과는 표 8에 기입된 바와 같다.
표 8
실험 데이터는 실시예에 따른 광원방안의 옥수수 백립중이 전통 고압 나트륨 램프보다 적어도 11.5% 증가되었다는 것을 보여준다.
8. 벼：벼 종자는 거즈로 잘 감싸 맑고 깨끗한 물에 침지하고 35℃의 온도에서 발아를 촉진하며 기간에 매일 맑고 깨끗한 물로 교체해 준다. 이탄토:질석=2:1로 섞고 혼합해 72구 육묘판에 담고 종자가 하얗게 싹이 튼 후, 구덩이마다 한알의 종자를 파종하고 1.5cm의 깊이로 옅게 파종하며, 흙으로 덮어 맑고 깨끗한 물로 재배토를 충분히 적셔 주며, 비닐랩을 커버하고 육묘 램프 아래에 놓으며, 싹이 돋아난 후, 비닐랩을 제거한다. 육묘 광의 광 주기는 12h/d이고, 광도는 250~300μmol/㎡·s이며, 회사 스스로 조제한 영양액의 200배액 또는 800배액 내지 1000배액 복합비료를 이용하여 10d마다 한번 시비하며, 환경주야(낮밤)온도는 25/21℃이며, 벼 모종은 싹이 나온 45d에 재배용기로 옮겨 심은 다음, 벼 재배 램프 아래에 놓고 재배하며, 20d 내지 25d에 한번씩 시비하되, 여기에서 분열기에는 1000배액의 질소비료를 2번 추가로 주고 개화-물알성숙기에는 10d마다 한번씩 시비하며, 낟알 황숙-완숙기에는 시비하지 않고 환경주야온도는 25~28℃/21℃이다. 광원은 HPS을 참조하여 2개 대조예와 2개 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 450μmol/㎡·s이고 광 주기는 12h이며, 100d 재식한다. 상기 재배방법으로 벼를 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 벼의 천립중과 결실률을 얻는다. 실험 결과는 표 9에 기입된 바와 같다.
표 9
실험 데이터는 실시예에 따른 광원방안의 벼가 전통 고압 나트륨 램프보다 천립중이 적어도 11.1 증가하고, 결실률이 적어도 4.2% 향상되었다는 것을 보여준다.
9. 금선란：금선란 모종을 조직배양병에서 꺼내 맑고 깨끗한 물로 기질을 깨끗이 세척하며, 세척과정에서 줄기와 뿌리가 완전하도록 보장하고, 깨끗이 세척한 후 농도가 0.1％인 과망간산칼륨 용액 중에 5min 침지하며, 소독과 멸균을 실시하고 멸균한 후의 모종은 무균용기에 넣어 사용에 대비한다. 금선란 잎 표면의 과망간산칼륨이 증발한 후, 이탄토：질석：강모래＝1:1:1에 의해 조제된 혼합 기질(기질은 고압으로 멸균 실시) 중에 옮겨 심고, 특정 영양액으로 무균수를 대체해 혼합하여 토양 습도가 80％를 이루도록 하며; 기질을 25cm*25cm*25cm의 재식용기 안에 나누어 담는다. 금선란 모종은 2cm의 일정한 포기 간 간격을 두고 옮겨 심은 후, 인공광 환경으로 옮겨 재배한다. 광원은 형광등을 참조하여 2개 대조예와 2개 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 60±5μmol/㎡·s이고 광 주기는 14h/d이며, 120d 재식한다. 상기 재배방법으로 금선란을 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 금선란의 생체중과 건조 중량(dry weight)을 얻는다. 실험 결과는 표 10에 기입된 바와 같다.
표10
실험 데이터는 실시예에 따른 광원방안의 금선란 생체중과 건조 중량이 전통 형광등보다 적어도 30.6%, 25.2% 증가되었다는 것을 보여준다.
10. 미곡(mihu, 米斛): 미곡 모종을 조직배양병에서 꺼내 맑고 깨끗한 물로 기질을 깨끗이 세척하며, 세척과정에서 줄기와 뿌리가 완전하도록 보장하고, 깨끗이 세척한 후 농도가 1000배 액인 클로로탈로닐에 넣고 소독과 멸균을 실시하고 멸균한 후의 모종은 무균용기에 넣어 사용에 대비한다. 미곡 그룹의 재배 모중에 뿌리가 형성되어 하얗게 변한 다음, 장송껍질 기질에 분재하며, 기질은 미리 맑고 깨끗한 물에 하루 담근다. 미곡 모종은 3cm의 일정한 포기 간 간격을 두고 분재한 다음, 재배용기를 인공광 환경에 옮겨 재배하며, 옮겨 심어 2주 후에 엽면비를 시비하여 잎이 노랗게 되는 것을 방지하며, 전체 재배과정에서 15d에 한번씩 특정 영양액을 뿜어 주고 70%의 기질 습도를 유지하도록 하며 재배온도/주야온도는 28/2l℃이다. 광원은 형광등을 참조하여 2개 대조예와 2개 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 60±5μmol/㎡·s이고 광 주기는 16h/d이며, 120d 재식한다. 상기 재배방법으로 미곡을 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 미곡의 생체중과 건조 중량을 얻는다. 실험 결과는 표 11에 기입된 바와 같다.
표 11
실험 데이터는 실시예에 따른 광원방안의 미곡 생체중과 건조 중량이 전통 형광등보다 적어도 11.7%, 11.1% 증가되었다는 것을 보여준다.
11. 팬지 재배: 씨알이 여문 팬지 종자를 선택하여 맑고 깨끗한 물에 4h 침지한 후, 종자를 이미 침지해 젖은 육묘 스펀지 블록에 파종하되, 구덩이마다 1알의 종자를 파종하고 하면에 팔레트를 구비하여 정제수를 유입시키며, 정제수 수위 고도는 스펀지 하표면과 수평을 이루도록 하며, 파종 후에 24℃인 발아촉진박스 안에 넣어 발아를 촉진시키고 습도는 70％를 유지하도록 한다. 24h의 간격을 두고 한번씩 종자에 물을 분사한다. 팬지 유묘가 잎이 4개 내지 5개, 속대가 하나가 될 때까지 자랐을 때 팬지 유묘를 수경재배 모듈에 분재하고 2/3의 뿌리가 영양액 중에 침지되도록 유지하며, 영양액은 EC가 1.6이고 pH가 6.0이며, 온도가 20℃이고 용존 산소량이 5mg/L이다. 환경온도조건은 주간에 23℃이고 야간에 18℃이다. 광원은 형광등을 참조하여 2개 대조예와 2개 실시예의 스펙트럼을 설정하되, 광도는 300μmol/㎡·s이고 광 주기는 12h이며, 25d 재식한다. 상기 재배방법으로 팬지를 배양하되, 광원 파라미터를 각 실시예와 대조예로 삼고 각 실시예와 대조예 중에서 팬지의 개화 수량을 얻는다. 실험 결과는 표 12에 기입된 바와 같다.
표 12
실험 데이터는 실시예에 따른 광원방안의 팬지 개화량이 전통 형광등보다 적어도 18.1% 증가되었다는 것을 보여준다.
상기 내용에서 이미 상기 각 실시예를 설명하였지만, 본 기술분야 내의 기술자들은기본적인 진보성 개념만 인지하였다면 이러한 실시예를 별도로 변경하여 수정할 수 있으므로, 이상 내용은 본 발명의 실시예에 불과하여 본 발명의 특허보호범위를 한정하지 않으며, 본 발명의 명세서 내용을 이용해 진행한 등가적 구조 또는 등가적 절차 변환이거나 직접 또는 간접으로 기타 관련된 기술분야에 응용되는 것은 모두 같은 이치에 의해 본 발명의 특허보호범위에 포함되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 실내 재배 식물의 광원에 있어서,
상기 광원은 웨이브 밴드(wave band)가 620nm 내지 760nm인 광파를 포함하고, 상기 620nm 내지 760nm인 광파의 광자 수가 전체 광원의 광자 수에서 차지하는 비율은 64% 내지 76%인 것을 특징으로 하는 실내 재배 식물의 광원. - 제1항에 있어서,
상기 광원 중에서 웨이브 밴드가 700nm 내지 760nm인 광자 수는 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광자 수 중에서의 점유율이 3% 내지 38%인 것을 특징으로 하는 실내 재배 식물의 광원. - 제2항에 있어서,
상기 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광파의 피크 파장은 650nm 내지 700nm 또는 730nm 내지 740nm인 것을 특징으로 하는 광원. - 제3항에 있어서,
상기 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광파의 피크 파장은 650nm, 660nm, 680nm, 695nm, 735nm 중에서 1개 또는 2개 또는 3개의 조합인 것을 특징으로 하는 광원. - 제3항에 있어서,
650nm 내지 700nm 또는 730nm 내지 740nm 범위 내의 피크 파장에 대응되는 광파 반치폭(full width at half maximum)은 35nm보다 작은 것을 특징으로 하는 광원. - 제2항에 있어서,
상기 광원은 웨이브 밴드가 400nm 내지 499nm인 광파를 더 포함하며, 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광자의 총 수량과 상기 웨이브 밴드가 400nm 내지 499nm인 광자의 총 수량의 비율은 4~7:1인 것을 특징으로 하는 광원. - 제5항에 있어서,
상기 웨이브 밴드가 400nm 내지 499nm인 광파의 피크 파장은 430nm 내지 460nm인 것을 특징으로 하는 광원. - 제5항에 있어서,
상기 웨이브 밴드가 400nm 내지 499nm인 광파의 피크 파장은 435nm, 440nm, 450nm, 460nm 중 하나 또는 그 중 어느 2개 또는 3개의 조합인 것을 특징으로 하는 광원. - 제6항에 있어서,
430nm 내지 460nm 범위 내의 피크 파장에 대응되는 광파 반치폭은 35nm보다 작은 을 특징으로 하는 광원. - 제5항에 있어서,
상기 광원은 웨이브 밴드가 500nm 내지 599nm인 광파를 더 포함하며, 웨이브 밴드가 620nm 내지 760nm인 광파의 광자 총 수량과 웨이브 밴드가 500nm 내지 599nm인 광파의 광자 총 수량의 비율은 3~8:1인 것을 특징으로 하는 광원.
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