WO2021215881A1 - 식물 재배용 광원 모듈 - Google Patents

식물 재배용 광원 모듈 Download PDF

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WO2021215881A1
WO2021215881A1 PCT/KR2021/005185 KR2021005185W WO2021215881A1 WO 2021215881 A1 WO2021215881 A1 WO 2021215881A1 KR 2021005185 W KR2021005185 W KR 2021005185W WO 2021215881 A1 WO2021215881 A1 WO 2021215881A1
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WO
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auxiliary light
light source
plant
auxiliary
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PCT/KR2021/005185
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English (en)
French (fr)
Inventor
송현수
Original Assignee
서울바이오시스주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G22/00—Cultivation of specific crops or plants not otherwise provided for
    • A01G22/35—Bulbs; Alliums, e.g. onions or leeks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours

Definitions

  • the present invention relates to a light source module for plant cultivation.
  • Plants contain functional substances having an effect on a target object. Plants have different levels of functional substances depending on their growth and environment. Plants, for example, protect themselves by producing antioxidants to defend against damage caused by oxidative stress. When a person consumes a plant containing a lot of these functional substances, the functional substances have a similar action on the human body. Therefore, in order to efficiently obtain functional substances, plants should be harvested when there are many functional substances as possible.
  • One of the methods for improving the functional material of a conventional plant is to apply stress to the plant.
  • Ginseng, deodeok, leek, ginger, lemon rice, mint, sprout ginseng, etc. are shade plants that can live in the shade due to their low light saturation and light compensation points.
  • ginseng and sprout ginseng are known as plants rich in ginsenoside content.
  • ginsenoside examples include Rg1, Rb1, Re, Rf, Rg2, R1, Rc, Rb2, Rb3, Rd, etc., and these have different efficacy.
  • the method of stressing plants according to the conventional method simply increases the total content of functional substances, but does not effectively increase the amount of specific substances.
  • An object of the present invention is to provide a light source module for plant cultivation and a plant cultivation method capable of improving the content of functional substances.
  • Another object to be solved by the present invention is to provide a light source module for plant cultivation and a plant cultivation method that can effectively improve the content of a specific component constituting a functional material.
  • a light source module for plant cultivation including a main light source unit, an auxiliary light source unit, and a control unit.
  • the main light source emits background light, which is visible light for plant growth.
  • the auxiliary light source emits auxiliary light including at least one of UVB and UVC in order to increase the content of the functional material of the plant.
  • the control unit controls the operations of the main light source unit and the auxiliary light source unit according to a control signal.
  • the control signal includes a condition of the auxiliary light for increasing the content of the target material in the functional material.
  • the condition of the auxiliary light may include a type of the auxiliary light and an amount of accumulated energy of the auxiliary light.
  • the auxiliary light source unit may include a first auxiliary light source unit and a second auxiliary light source unit.
  • the first auxiliary light source unit may include at least one first auxiliary light source emitting the UVB first auxiliary light.
  • the second auxiliary light source unit may include a second auxiliary light source unit including at least one second auxiliary light source emitting the second auxiliary light, which is UVC.
  • the controller may control the first auxiliary light source to emit the first auxiliary light or control the second auxiliary light source to emit the second auxiliary light according to the control signal.
  • the first auxiliary light source unit may include a plurality of first auxiliary light sources emitting the same amount of light.
  • the second auxiliary light source unit may include a plurality of second auxiliary light sources emitting the same amount of light.
  • the controller may control the number of the first auxiliary light sources to emit light and provide the first auxiliary light to the plant by the amount of accumulated energy included in the control signal.
  • the controller may control the number of the second auxiliary light sources to emit light to provide the second auxiliary light to the plant by the amount of accumulated energy included in the control signal.
  • the first auxiliary light source unit may include a plurality of first auxiliary light sources emitting first auxiliary light having different amounts of light.
  • the second auxiliary light source unit may include a plurality of second auxiliary light sources emitting second auxiliary light having different amounts of light.
  • control unit may cause the first auxiliary light source that emits the first auxiliary light having an amount of light corresponding to the amount of accumulated energy included in the control signal to operate.
  • control unit may cause a second auxiliary light source emitting a second auxiliary light having an amount of light corresponding to the amount of accumulated energy included in the control signal to operate.
  • the main light source unit may provide the background light to the plant during a light cycle of a plant cultivation period.
  • auxiliary light source unit may provide the auxiliary light to the plant during a light cycle one day before harvesting the plant.
  • the functional material may be a ginsenoside.
  • the target material may be ginsenoside or at least one of components included in ginsenoside.
  • the components included in the ginsenoside may be Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd, Rb1 and Rb3.
  • the controller may control the auxiliary light source to provide the first auxiliary light with an accumulated energy amount of 5.76KJ/m 2 or more and less than 11.5 KJ/m 2 to the plant.
  • control unit is that the target material Re, 4.32KJ / m 2 or more 11.5KJ / m 2 under the first of the accumulated energy quantity of the auxiliary light or 5.76KJ / m 2 exceeds 11.5KJ / m 2 of the second accumulated amount of energy of less than
  • the auxiliary light source may be controlled to provide auxiliary light to the plant.
  • the controller if the target substance is Rc, 1.08KJ / m 2 exceeds 4.32KJ / m 2 or less than 4.32KJ / m 2 greater than the first auxiliary light or 5.76KJ / m 2 greater than the cumulative amount of energy of less than 11.5KJ / m 2
  • the auxiliary light source may be controlled to provide a second auxiliary light having an accumulated energy amount of 11.5 KJ/m 2 or less to the plant.
  • the controller may control the auxiliary light source to provide a second auxiliary light of the above, if the target substance is Rb2, cumulative energy of less 5.76KJ / m 2 exceeds 11.5KJ / m 2 amount to the plant.
  • the controller if the target substance is Rd, 1.08KJ / m 2 exceeds 4.32KJ / m 2 or less than 4.32KJ / m 2 greater than the first auxiliary light or 5.76KJ / m 2 greater than the cumulative amount of energy of less than 11.5KJ / m 2
  • the auxiliary light source may be controlled to provide a second auxiliary light having an accumulated energy amount of 11.5 KJ/m 2 or less to the plant.
  • auxiliary light source may be controlled to provide auxiliary light to the plant.
  • the controller may control the auxiliary light source to provide a second auxiliary light of the above, if the target substance is Rb3, the cumulative energy of less 5.76KJ / m 2 exceeds 11.5KJ / m 2 amount to the plant.
  • the control unit of the second auxiliary light of the cumulative energy of the target material if the ginsenosides, 0.54KJ / m 2 exceeds 11.50KJ / m 2 under the first of the accumulated energy quantity of the auxiliary light or 11.5KJ / m 2, the amount of the plant It is possible to control the auxiliary light source to provide.
  • the plant may be a shade plant.
  • the shade plant may be ginseng sprouts.
  • the light source module for plant cultivation and the plant cultivation method according to an embodiment of the present invention can improve the total content of ginsenosides, which are functional substances of shaded plants, by providing auxiliary light to plants.
  • the light source module for plant cultivation and the plant cultivation method according to an embodiment of the present invention can efficiently improve the content of the target component by providing the plant with auxiliary light under conditions in which the target component is improved.
  • 1 is a graph showing the total content of ginsenosides of sprout ginseng according to Experiment 1 of the present invention.
  • Figure 2 is a graph showing the contents of Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd among the components contained in the ginsenoside of sprouted ginseng according to Experiment 1 of the present invention.
  • 5 is a graph showing the contents of Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd among the components contained in the ginsenoside of sprout ginseng according to Experiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the contents of Rf, Rg2, Rb1, Rb3 among the components contained in ginsenoside of sprouted ginseng according to Experiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing the total content of ginsenosides of sprouted ginseng according to Experiment 4 of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing the contents of Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd among the components contained in the ginsenoside of sprouted ginseng according to Experiment 4 of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram schematically illustrating a light source module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram schematically illustrating a light source module according to a second embodiment of the present invention.
  • 15 is a spectrum of first light emitted from a light source module according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a spectrum of second light emitted from a light source module according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is another embodiment of background light emitted from a light source module according to an embodiment of the present invention.
  • the kind of shade plant used in this experiment is ginseng ginseng.
  • the functional substances of the shade plant confirmed in this experiment are components included in ginsenosides.
  • the sprouted ginseng used in the experiment was harvested after planting the seedlings in the cultivation bed of the plant cultivation room and cultivating them for 6 weeks while supplying purified water to the seedlings.
  • the plant cultivation room provides the plant with an environment in which a light cycle of 16 hours and a dark cycle of 8 hours are repeated by a temperature of about 22° C., a relative humidity of 60%, and background light.
  • the background light is visible light in which red light, blue light, and white light are mixed.
  • the amount of background light (Photosynthetic Photon Flux Density; PPFD) is 153 ⁇ mol/m 2 /s.
  • the auxiliary light is ultraviolet.
  • Auxiliary light was provided to sprouted ginseng during the light cycle one day before growing.
  • the control group is a group of sprouted ginseng grown by receiving only background light without auxiliary light.
  • the experimental group is a group of sprouted ginseng grown by receiving background light and auxiliary light.
  • the above-ground part of the harvested ginseng sprouts was frozen with liquid nitrogen, and liquid nitrogen was further added to the frozen above-ground part, followed by pulverization with a pestle.
  • the samples are subjected to sonication for 1 hour.
  • experimental group 1-1 and experimental group 1-2 which are sprouted ginseng groups receiving auxiliary light under different conditions, were used.
  • Experimental group 1-1 is a group of sprouted ginseng grown by receiving UVB 1-1 auxiliary light.
  • the accumulated energy amount of the 1-1 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 1.08KJ/m 2 .
  • Experimental group 1-2 is a group of sprouted ginseng grown by receiving the 1-2 auxiliary light, which is UVB.
  • the accumulated energy amount of the 1-2 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 2.16KJ/m 2 .
  • the 1-1 auxiliary light and the 1-2 auxiliary light are the same type of ultraviolet light, but provide different amounts of accumulated energy to sprouts.
  • 1 is a graph showing the total content of ginsenosides of sprout ginseng according to Experiment 1 of the present invention.
  • the total content of ginsenosides was higher in both experimental group 1-1 and experimental group 1-2 than the control group.
  • the total content of ginsenosides in experimental group 1-1 was increased by about 13.27% compared to the control group.
  • the total content of ginsenosides in experimental group 1-2 was increased by about 18.32% compared to the control group.
  • 2 and 3 are graphs showing the content of specific components of ginsenoside of sprout ginseng according to Experiment 1 of the present invention.
  • Figure 2 is a graph showing the contents of Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd among the components contained in the ginsenoside of sprouted ginseng according to Experiment 1 of the present invention.
  • Figure 3 is a graph showing the contents of Rf, Rg2, Rb1, Rb3 among the components contained in the ginsenoside of ginseng sprouts according to Experiment 1 of the present invention.
  • the content of Re was increased by about 16.38% in the experimental group 1-1, and by about 27.84% in the experimental group 1-2, based on the control group.
  • the content of Rc increased by about 27.95% in the experimental group 1-1, and by about 30.09% in the experimental group 1-2, based on the control group.
  • the content of Rd was increased by about 27.63% in the experimental group 1-1, and by about 22.87% in the experimental group 1-2, based on the control group.
  • Experimental group 2-1 is a group of sprouted ginseng grown by receiving UVB 2-1 auxiliary light.
  • the accumulated energy of the 2-1 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 0.54KJ/m 2 .
  • Experimental group 2-2 is a group of sprouted ginseng grown by receiving UVB 2-2 auxiliary light.
  • the accumulated energy amount of the 2-2 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 2.16KJ/m 2 .
  • Experimental group 2-3 is a group of sprouted ginseng grown by receiving the 2-3 auxiliary light, which is UVB.
  • the accumulated energy amount of the 2-3 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 4.32KJ/m 2 .
  • Experimental group 2-4 is a group of sprouted ginseng grown by receiving UVB 2-4 auxiliary light.
  • the accumulated energy amount of the 2-4 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 5.76KJ/m 2 .
  • the total content of ginsenosides in experimental groups 2-2 to 2-4 increased than in the control group.
  • the total content of ginsenosides increased by about 8.08% in the experimental group 2-2, about 10.66% in the experimental group 2-3, and about 24.96% in the experimental group 2-4, based on the control group.
  • the total content of ginsenosides in experimental group 2-1 was similar to the control group without any significant difference.
  • 5 and 6 are graphs showing the content of specific components of ginsenoside of sprout ginseng according to Experiment 2 of the present invention.
  • 5 is a graph showing the contents of Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd among the components contained in the ginsenoside of sprouted ginseng according to Experiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the contents of Rf, Rg2, Rb1, Rb3 among the components contained in the ginsenoside of sprouted ginseng according to Experiment 2 of the present invention.
  • the content of Rg1 was decreased in Experimental Group 2-2 and Experimental Group 2-3 than in Experimental Group 2-1. That is, when the accumulated energy amount of the auxiliary light was 0.54KJ/m 2 to 11.50KJ/m 2 , the content of Rg1 decreased as the accumulated energy amount increased.
  • the content of Rg1 in Experimental Group 2-4 increased by about 63.05% compared to Experimental Group 2-2, in which the accumulated energy of the supplied auxiliary light was 2.16J/m 2 .
  • Re content increased by about 15.36% in experimental group 2-2, 38.12% in experimental group 2-3, and 22.27% in experimental group 2-4, based on experimental group 2-1.
  • experimental group 2-4 decreased about 11.48% compared to experimental group 2-3, which had a lower cumulative energy amount of auxiliary light.
  • the content of Rd increased by about 12.76% in Experimental Group 2-2, and by about 18.97% in Experimental Group 2-4, based on Experimental Group 2-1.
  • the content of Rg2 was increased in Experimental Groups 2-2 to 2-4 than in Experimental Group 2-1.
  • the content of Rg2 increased by about 8.85% in experimental group 2-2, 15.32% in experimental group 2-3, and 9.49% in experimental group 2-4, based on experimental group 2-1.
  • the content of Rb1 increased in the order of Experimental Group 2-1, Experimental Group 2-2, Experimental Group 2-3, and Experimental Group 2-4.
  • the content of Rb1 increased by about 12.16% in experimental group 2-2, 38.07% in experimental group 2-3, and 44.55% in experimental group 2-4, based on experimental group 2-1.
  • the content of Rb3 increased by about 8.21% in Experimental Group 2-2, about 7.58% in Experimental Group 2-3, and 22.98% in Experimental Group 2-4, based on Experimental Group 2-1.
  • Experimental group 3-1 is a group of sprouted ginseng grown by receiving UVB 3-1 auxiliary light.
  • the accumulated energy of the 3-1 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 5.76KJ/m 2 .
  • Experimental group 3-2 is a group of sprouted ginseng grown by receiving UVB 3-2 auxiliary light.
  • the accumulated energy amount of the 3-2 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 11.05KJ/m 2 .
  • the total content of ginsenosides in the experimental group 3-2 was decreased based on the experimental group 3-1.
  • auxiliary light which is UVB
  • the total content of ginsenosides can be increased.
  • the content of Rd in the experimental group 3-2 increased by about 0.12% compared to the experimental group 3-1, but the difference in the content is meaningless.
  • Re, Rc, and Rd significantly increase relative to the control when the accumulated energy amount of the UVB auxiliary light is 1.08KJ/m 2 or 2.16KJ/m 2 .
  • the content of Re increased the most when the accumulated energy of the auxiliary light was 2.16KJ/m 2 .
  • the content of Re is higher than when the accumulated energy amount of the auxiliary light is 4.32KJ/m 2 , 5.76KJ/m 2 and 11.5KJ/m 2 , when the accumulated energy amount is 2.16KJ/m 2 all high
  • the range of the accumulated energy amount of the UVB auxiliary light exceeds 0.54KJ/m 2 , the content of Re may be increased. Furthermore, the range of the accumulated energy amount of the auxiliary light for increasing the content of Re may be 1.08KJ/m 2 or more and less than 11.5 KJ/m 2 . Furthermore, the range of the accumulated energy amount of the auxiliary light for increasing the content of Re may be 4.32KJ/m 2 or more and less than 11.5KJ/m 2 .
  • Re can significantly increase the content under the condition that the accumulated energy amount of UVB auxiliary light provided to sprouted ginseng is 4.32KJ/m 2 .
  • the content of Rc increased the most when the accumulated energy of the auxiliary light was 2.16KJ/m 2 .
  • Rc had a higher content than other sprouted ginseng when the accumulated energy of the auxiliary light was 2.16KJ/m 2 or 5.76KJ/m 2 .
  • the content of Rc is similar to that when the accumulated energy amount of the auxiliary light is 4.32 KJ/m 2 and the accumulated energy amount is 2.16 KJ/m 2 .
  • the range of the cumulative amount of energy of the auxiliary light UVB one 0.54KJ / m 2 less than 11.5KJ / m 2, it is possible to increase the content of Rc.
  • the scope of the cumulative amount of energy of the auxiliary light for the content is increased in Rc may be less than 1.08KJ / m 2 exceeds 4.32KJ / m 2 or 4.32KJ / m 2 less than 11.5KJ / m 2.
  • Rc can increase the content more than other conditions when the accumulated energy amount of UVB auxiliary light provided to sprouts is 2.16KJ/m 2 or 5.76KJ/m 2 . Furthermore, if energy efficiency is considered, UVB having a cumulative energy amount of 2.16KJ/m 2 of auxiliary light may be provided to sprouts in order to increase the Rc content.
  • the content of Rd increased the most when the accumulated energy of the auxiliary light was 1.08 KJ/m 2 . That is, the content of Rd when the accumulated energy amount of the auxiliary light is 1.08 KJ/m 2 is higher than when the accumulated energy amount is 2.16 KJ/m 2 .
  • the content of Rd is similar when the accumulated energy of the auxiliary light is 11.5 KJ/m 2 and when the accumulated energy is 5.75 KJ/m 2 .
  • the content of Rd may be increased.
  • the scope of the cumulative amount of energy of the auxiliary light for the content is increased in Rd may be 1.08KJ / m 2 or more 4.32KJ / m 2 or less than 4.32KJ / m 2 exceeds 11.5KJ / m 2 or less.
  • Rd can be greatly increased under the condition that the accumulated energy amount of UVB auxiliary light provided to sprouts is 1.08KJ/m 2 .
  • the content of Rg1 is similar to that of the control when the accumulated energy of the auxiliary light is 2.16KJ/m 2 .
  • the content of Rg1 decreases as the amount of accumulated energy of the auxiliary light increases, and increases when the amount of accumulated energy is 5.76KJ/m 2 .
  • the content of Rg1 is greatly increased by about 63.05% when the accumulated energy is 2.16KJ/m 2 .
  • the content of Rg1 when 11.5KJ / m 2 il amount of accumulated energy of auxiliary light decrease than 5.76KJ / m 2 il amount of accumulated energy, but the decrease is insignificant level.
  • the range of the accumulated energy amount of the UVB auxiliary light exceeds 4.32KJ/m 2 , the content of Rg1 may be increased. Furthermore, the range of the accumulated energy amount of the auxiliary light for increasing the content of Rg1 may be 5.76KJ/m 2 or more and less than 11.5KJ/m 2 .
  • Rg1 can be significantly increased under the condition that the accumulated energy amount of UVB auxiliary light provided to sprouted ginseng is 5.76KJ/m 2 .
  • the content of Rb1 was slightly increased compared to the control when the accumulated energy of the auxiliary light was 1.08KJ/m 2 or 2.16KJ/m 2 .
  • the content of Rb1 increases as the amount of accumulated energy of the auxiliary light increases.
  • the content of Rb1 increased significantly when the accumulated energy of the auxiliary light was 4.32KJ/m 2 and 5.76KJ/m 2 .
  • the content of Rb1 increased the most when the accumulated energy of the auxiliary light was 5.76KJ/m 2 .
  • the range of the cumulative amount of energy of the auxiliary light UVB one 0.54KJ / m 2 less than 11.5KJ / m 2, it is possible to increase the content of Rb1.
  • the scope of the cumulative amount of energy of the auxiliary light for the Rb1 content increases may be greater than 2.16KJ / m 2 under 11.5KJ / m 2.
  • the range of the accumulated energy amount of the auxiliary light for increasing the content of Rb1 may be 4.32KJ/m 2 or more and less than 11.5 KJ/m 2 .
  • Rb1 can be greatly increased under the condition that the accumulated energy amount of UVB auxiliary light provided to sprouted ginseng is 5.76KJ/m 2 .
  • the auxiliary light used in Experiments 1 to 3 was UVB, but the auxiliary light used in Experiment 4 was UVC.
  • Experimental group 4-1 is a group of sprouted ginseng grown by receiving UVC 4-1 auxiliary light.
  • the accumulated energy amount of the 4-1 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 3.24KJ/m 2 .
  • Experimental group 4-2 is a group of sprouted ginseng grown by receiving UVC 4-2 auxiliary light.
  • the accumulated energy amount of the 4-2 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 4.32KJ/m 2 .
  • Experimental group 4-3 is a group of sprouted ginseng grown by receiving UVC 4-3 auxiliary light.
  • the accumulated energy amount of the 4-3 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 5.76KJ/m 2 .
  • Experimental group 4-4 is a group of sprouted ginseng grown by receiving UVC 4-4 auxiliary light.
  • the accumulated energy amount of the 4-4 auxiliary light provided to sprouted ginseng is 11.5KJ/m 2 .
  • FIG. 10 is a graph showing the total content of ginsenosides of sprouted ginseng according to Experiment 4 of the present invention.
  • the total ginsenoside content of the experimental group 4-1 to the experimental group 4-3 is slightly higher than that of the control group, but the difference is insignificant.
  • the total ginsenoside content of experimental groups 4-4 was significantly increased compared to the control group. That is, when the auxiliary light is UVC, the accumulation of 11.5KJ/m 2 in sprouted ginseng If an energy amount of auxiliary light is provided, it is possible to significantly increase the total content of ginsenosides in sprouted ginseng.
  • 11 and 12 are graphs showing the content of specific components of ginsenosides of sprouted ginseng according to Experiment 4 of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing the contents of Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd among the components contained in the ginsenoside of sprouted ginseng according to Experiment 4 of the present invention.
  • the content of Rg1 was higher in all groups 4-1 to 4-4 than in the control group.
  • the content of Rg1 was increased by about 53.16% in experimental group 4-1, 41.20% in experimental group 4-4, and 37.89% in experimental group 4-3, when compared with the control group.
  • the content of Re was lower in the experimental group 4-1 and the experimental group 4-3 than the control group.
  • the content of Re in the experimental group 4-4 was increased by about 31.64% compared to the control group.
  • Rc, Rb2 and Rd were significantly higher in experimental groups 4-4 than in other experimental groups.
  • the Rc content of experimental group 4-4 increased by about 155.79%
  • the Rb2 content increased by about 51.75%
  • the Rd content increased by 54.54%.
  • the content of Rb1 was increased in all experimental groups 4-1 to 4-4 based on the control group.
  • the content of Rb1 increased by about 82.34% in the experimental group 4-2, by about 54.54% in the experimental group 4-3, and by about 42.26% in the experimental group 4-4.
  • the content of Rb3 was increased in all experimental groups 4-1 to 4-4 based on the control group.
  • the content of Rb3 in experimental groups 4-4 increased by about 42.48% compared to the control group.
  • the cumulative energy of the UVC is provided to sprout three auxiliary light amount is suitable for the following 5.76KJ / m 2 exceeds 11.5KJ / m 2.
  • the accumulated energy amount of auxiliary light, which is UVC, which can effectively increase the total content of ginsenosides is 11.5KJ/m 2 .
  • the content of Re, Rc, Rb2 and Rd can be greatly increased when the accumulated energy amount of the auxiliary light, which is all UVC, is 11.5 KJ/m 2 .
  • Rb1 is greatly increased when the content is the range of the cumulative amount of energy of UVC in the auxiliary light be below 3.24KJ / m 2 exceeds 11.5KJ / m 2.
  • the increase rate of the content of Rb1 gradually decreases as the amount of accumulated energy increases.
  • the appearance of the sprouted ginseng may be damaged.
  • the content of Rb1 can be greatly increased when the accumulated energy amount of the UVC auxiliary light is 4.32 KJ/m 2 .
  • Rb3 is significantly increased when the content is the range of the cumulative amount of energy of UVC in the auxiliary light be below 5.76KJ / m 2 exceeds 11.5KJ / m 2.
  • the content of Rb3 can be greatly increased when the accumulated energy amount of the UVC auxiliary light is 11.5KJ/m 2 .
  • the content of Rg1 can be increased by providing UVB to sprouted ginseng with a cumulative energy amount of 5.76KJ/m 2 or more and less than 11.5 KJ/m 2 .
  • the content of Rg1 can be effectively increased when UVB is provided to sprouted ginseng by an accumulated energy amount of 5.76KJ/m 2 .
  • the content of Re provides a service, or a cumulative amount of energy of UVC of less than the UVB 4.32KJ / m 2 or more 11.5KJ / m 2 on a cumulative amount of energy forest sprouts less 5.76KJ / m 2 exceeds 11.5KJ / m 2 you can increase it.
  • the amount of Re can be increased effectively to provide a service or UVB UVC the cumulative amount of energy 4.32KJ / m 2 as the amount of energy accumulated in 11.5KJ / m 2.
  • the content of the Rc is the UVB 1.08KJ / m 2 exceeds 4.32KJ / m 2 or less than 4.32KJ / m 2 exceeds 5.76KJ supplied or UVC of less than a cumulative energy amount 11.5KJ / m 2 / m 2 for three buds It can be increased by providing the accumulated energy amount of more than 11.5KJ/m 2 or less.
  • the content of Rc can be increased effectively to provide a service or UVB UVC the cumulative amount of energy 2.16KJ / m 2 as the amount of energy accumulated in 11.5KJ / m 2.
  • the content of Rb2 may be increased by providing the cumulative amount of energy of the UVC below 5.76KJ / m 2 exceeds 11.5KJ / m 2 to three buds.
  • the content of Rb2 can be effectively increased when UVC is provided with a cumulative energy amount of 11.5 KJ/m 2 .
  • the content of Rd is the UVB 1.08KJ / m 2 exceeds 4.32KJ / m 2 or less than 4.32KJ / m 2 exceeds 5.76KJ supplied or UVC of less than a cumulative energy amount 11.5KJ / m 2 / m 2 for three buds It can be increased by providing the accumulated energy amount of more than 11.5KJ/m 2 or less.
  • the content of Rd can be increased effectively to provide a service or UVB UVC the cumulative amount of energy 1.08KJ / m 2 as the amount of energy accumulated in 11.5KJ / m 2.
  • the content of Rb1 provides a service or UVC less than a cumulative energy amount of the UVB 4.32KJ / m 2 or more 11.5KJ / m 2 on a cumulative amount of energy forest sprouts under 3.24KJ / m 2 exceeds 5.76KJ / m 2 you can increase it.
  • the content of Rb1 can be increased effectively to provide a service or UVB UVC the cumulative amount of energy 5.76KJ / m 2 as the amount of energy accumulated in 4.32KJ / m 2.
  • the content of Rb3 may be increased by providing the cumulative amount of energy of the UVC below 5.76KJ / m 2 exceeds 11.5KJ / m 2 to three buds.
  • the content of Rb3 can be effectively increased when UVC is provided with a cumulative energy amount of 11.5 KJ/m 2 .
  • Re, Rc, Rd and Rb1 may increase their contents in response to UVB and UVC depending on the amount of accumulated energy.
  • Rg1 may be increased by UVB
  • Rb2 and Rb3 may be increased by UVC
  • 13 and 14 relate to an embodiment of a light source module for plant cultivation.
  • the light source module according to an embodiment of the present invention is used in a space capable of controlling the cultivation environment of plants, such as a plant factory.
  • a plant factory provides a space to grow plants regardless of the season by controlling the environment in which plants are grown.
  • the light source module may control an environment for plant growth and a stress environment for improving functional materials.
  • the light source module may provide the type of auxiliary light derived through Experiments 1 to 4 and the accumulated energy amount of the auxiliary light to the plant.
  • the light source module may cultivate plants such that the total content of ginsenosides or the content of specific components of ginsenosides is increased.
  • FIG. 13 is a block diagram schematically illustrating a light source module according to a first embodiment of the present invention.
  • the light source module 100 may include a main light source unit 110 , an auxiliary light source unit 120 , and a control unit 130 .
  • the main light source unit 110 provides background light to plants for growth in a plant cultivation space, such as inside a plant factory. That is, the main light source unit 110 is a light source for plant growth.
  • the main light source unit 110 may emit visible light in which red light, blue light, and white light are mixed as background light.
  • the main light source unit 110 may emit background light having at least four peak wavelengths over the entire visible ray region.
  • the background light emitted from the main light source unit 110 may be visible light having a peak wavelength in the wavelength bands of about 430 nm or less, about 440 nm to 460 nm, about 510 nm to 530 nm, and about 600 nm to 630 nm, respectively.
  • the main light source unit 110 may include at least one main light source 111 emitting background light. Also, the main light source 111 may include a light emitting diode.
  • the main light source unit 110 includes the plurality of main light sources 111 , all of the plurality of main light sources 111 may equally emit background light.
  • the main light source unit 110 includes a plurality of main light sources 111
  • at least one of the plurality of main light sources 111 may emit light of a different color. That is, the light emitted from the plurality of main light sources 111 may be mixed to form the background light.
  • at least one of the plurality of main light sources 111 may emit white light, at least one other may emit red light, and at least another may emit blue light.
  • the main light source unit 110 may operate to provide background light to the plant during a light cycle among a light cycle and a dark cycle set to be repeated during the period in which the plant is grown.
  • the light cycle during which the main light source unit 110 operates may be 16 hours, and the dark cycle during which the operation of the main light source unit 110 stops may be 8 hours.
  • the auxiliary light source unit 120 may provide an auxiliary light capable of improving the content of a specific functional material in the plant to the plant.
  • the auxiliary light emitted by the auxiliary light source unit 120 may be ultraviolet light.
  • the auxiliary light may be UVB or UVC.
  • the auxiliary light source unit 120 may operate to provide auxiliary light to plants during a preset period.
  • the auxiliary light source 120 may operate to provide auxiliary light to plants during a light cycle one day before harvesting the plants.
  • the auxiliary light source unit 120 may include a first auxiliary light source unit 121 emitting a first auxiliary light of UVB and a second auxiliary light source unit 125 emitting a second auxiliary light of UVC.
  • the first auxiliary light source unit 121 may include at least one first auxiliary light source 122 emitting a first auxiliary light that is UVB.
  • the second auxiliary light source unit 125 may include at least one second auxiliary light source 126 that emits UVC auxiliary light.
  • the first auxiliary light source 122 and the second auxiliary light source 126 may include light emitting diodes emitting ultraviolet rays corresponding to respective wavelength bands.
  • the controller 130 may control the operations of the main light source unit 110 and the auxiliary light source unit 120 according to an externally input or preset control signal.
  • the control signal may include information on the type of the auxiliary light and the accumulated energy amount of the auxiliary light. That is, the control signal may include information on the condition of the auxiliary light.
  • control signal may include information on the target material among the functional materials of the plant and the condition of the auxiliary light for increasing the content of the target material.
  • control unit 130 may cause the auxiliary light to be emitted from the first auxiliary light source unit 121 or the second auxiliary light source unit 125 according to the control signal by the amount of accumulated energy included in the control signal.
  • control signal may include information on the type of the auxiliary light and the accumulated energy amount of the auxiliary light according to the type of the functional material or the component of the functional material.
  • control unit 130 may include a printed circuit board electrically connected to the light emitting diodes of the main light source unit 110 and the auxiliary light source unit 120 .
  • the controller 130 may control the power applied to the main light source 111 according to the control signal so that the main light source unit 110 operates in a light cycle and stops operating in a dark cycle.
  • controller 130 controls the power applied to the first auxiliary light source 122 and the second auxiliary light source 126 according to the control signal to operate the first auxiliary light source unit 121 and the second auxiliary light source unit 125 . can be controlled.
  • controller 130 may control the amount of accumulated energy of the first auxiliary light and the second auxiliary light emitted from the first auxiliary light source unit 121 and the second auxiliary light source unit 125 and provided to the plant according to the control signal.
  • the first auxiliary light source unit 121 may include a plurality of first auxiliary light sources 122 having the same amount of light.
  • the second auxiliary light source unit 125 may include a plurality of second auxiliary light sources 126 having the same amount of light.
  • the controller 130 may control the amount of accumulated energy of the first auxiliary light and the second auxiliary light by adjusting the number of the first auxiliary light sources 122 and the second auxiliary light sources 126 that emit light according to the control signal. .
  • FIG. 14 is a block diagram schematically illustrating a light source module according to a second embodiment of the present invention.
  • the light source module 200 may include a main light source unit 110 , an auxiliary light source unit 220 , and a control unit 130 .
  • auxiliary light source unit 220 of the light source module 200 of the second embodiment and the control unit 130 related to the auxiliary light source unit 220 is different from the light source module 100 of the first embodiment ( 100 in FIG. 13 ).
  • the differences between the light source module ( 100 in FIG. 13 ) of the first embodiment and the light source module 200 of the second embodiment will be mainly described. Accordingly, the configuration of the main light source unit 110 and the description of the control unit 130 controlling the main light source unit 110 will be described with reference to the description of FIG. 13 .
  • the auxiliary light source unit 220 of the light source module 200 of the second embodiment may include a first auxiliary light source unit 221 emitting a first auxiliary light that is UVB and a second auxiliary light source unit 225 that emits a second auxiliary light that is UVC.
  • the first auxiliary light source unit 221 may include a plurality of first auxiliary light sources emitting the first auxiliary light with different amounts of light.
  • the first auxiliary light source unit 221 may include at least one 1-th auxiliary light source 222 to at least one 1-n-th auxiliary light source 223 .
  • the second auxiliary light source unit 225 may include a plurality of second auxiliary light sources emitting the second auxiliary light with different amounts of light.
  • the second auxiliary light source unit 225 may include at least one 2-1th auxiliary light source 226 to at least one 2-nth auxiliary light source 227 .
  • the controller 130 may cause the first auxiliary light to be emitted from the first auxiliary light source 221 or the second auxiliary light to be emitted from the second auxiliary light source 225 according to the control signal.
  • the controller 130 operates at least one of the 1-1 auxiliary light sources 222 to 1-n auxiliary light sources 223 so that the first auxiliary light is provided to the plant by the accumulated energy amount corresponding to the control signal. can do.
  • control unit 130 operates at least one of the 2-1 th auxiliary light source 226 to the 2-n th auxiliary light source 227 so that the second auxiliary light is provided to the plant by the amount of accumulated energy corresponding to the control signal. can do.
  • 15 to 17 are exemplary views showing a light spectrum emitted from a light source module according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a spectrum of first light emitted from a light source module according to an embodiment of the present invention.
  • the first light includes a background light emitted from the main light source and a first auxiliary light. That is, the first light is the light provided to the plant for one day prior to harvesting the plant.
  • the main light source unit (110 in FIGS. 13 and 14) and the first auxiliary light source unit (121 in FIG. 13 and 221 in FIG. 14) operate simultaneously in the light source module (100 in FIG. 13 and 200 in FIG. 14) can be provided on
  • the first light is visible light in which blue light, red light, and white light are mixed, and UVB light is mixed.
  • 16 is a spectrum of second light emitted from a light source module according to an embodiment of the present invention.
  • the second light includes a background light emitted from the main light source and a second auxiliary light. That is, the second light is the light provided to the plant for one day prior to harvesting the plant.
  • the main light source unit (110 in Figs. 13 and 14) and the second auxiliary light source unit (125 in Fig. 13 and 225 in Fig. 14) operate simultaneously in the light source module (100 in Fig. 13 and 200 in Fig. 14). can be provided on
  • the first light is visible light in which blue light, red light, and white light are mixed, and UVC light is mixed.
  • 17 is another embodiment of background light emitted from a light source module according to an embodiment of the present invention.
  • the background light emitted from the main light sources shown in FIGS. 15 and 16 is visible light in which blue light, red light, and white light are mixed.
  • the background light of FIG. 17 may be applied instead.
  • the background light emitted from the main light source may be visible light having a peak wavelength in the wavelength bands of about 430 nm or less, about 440 nm to 460 nm, about 510 nm to 530 nm, and about 600 nm to 630 nm, respectively.
  • the light source module ( 100 of FIG. 13 and 200 of FIG. 14 ) according to an embodiment of the present invention may provide visible light having a spectrum similar to sunlight to plants.
  • the total content of ginsenosides in plants can be improved according to the type of auxiliary light provided to the plant and the accumulated energy amount of the auxiliary light.
  • the light source module and plant cultivation method for plant cultivation according to an embodiment of the present invention may cultivate a plant such that a specific component of ginsenoside is increased.
  • Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd, Rb1 and Rb3 are known to have the following effects.
  • Rg1 is effective in antioxidant function, memory improvement, and brain cell protection. Re has antioxidant and antidiabetic effects.
  • Rc is effective in liver function protection, antioxidant, etc.
  • Rb2 is effective in angiogenesis, inhibition of cancer cell metastasis, improvement of hyperlipidemia and hepatocyte proliferation.
  • Rd is effective in neuronal protection, antioxidant, cancer cell metastasis inhibition, and immune regulation.
  • Rb1 is effective in protecting liver function, protecting nerve cells, and improving brain function.
  • Rb3 has an antidiabetic effect.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 식물 재배용 광원 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 식물 재배용 광원 모듈은 주 광원부, 보조 광원부 및 제어부를 포함할 수 있다. 주 광원부는 식물의 생장을 위한 가시광인 배경광을 방출한다. 보조 광원부는 식물의 기능성 물질의 함량을 증가시키기 위해 UVB 및 UVC 중 적어도 하나를 포함하는 보조광을 방출한다. 또한, 제어부는 제어 신호에 따라 주 광원부 및 보조 광원부의 동작을 제어한다. 여기서, 제어 신호는 기능성 물질 중 목표 물질의 함량 증가를 위한 보조광의 조건을 포함한다. 또한, 보조광의 조건은 보조광의 종류 및 보조광의 누적 에너지량을 포함할 수 있다.

Description

식물 재배용 광원 모듈
본 발명은 식물 재배용 광원 모듈에 관한 것이다.
식물은 목적하는 대상에 효력을 갖는 기능성 물질을 포함하고 있다. 식물은 성장 및 환경에 따라 함유하는 기능성 물질의 수치가 달라진다. 예를 들어, 식물은 산화 스트레스로 인한 손상을 방어하기 위해서 항산화 물질을 생성하여 스스로를 보호한다. 사람이 이와 같은 기능성 물질을 많이 함유한 식물을 섭취하면, 기능성 물질은 인체에 유사한 작용을 한다. 따라서, 기능성 물질을 효율적으로 획득하기 위해서는 식물을 가능한 기능성 물질이 많은 상태일 때 수확해야 한다.
종래의 식물의 기능성 물질을 향상시키기 위한 방법 중 하나는 식물에 스트레스를 가하는 것이다.
식물의 종류는 다양하며, 각각의 식물에 포함된 기능성 물질의 종류 역시 다양하다. 또한, 기능성 물질의 종류 및 기능성 물질에 포함된 성분의 종류에 따라 그 역할도 다를 수 있다.
인삼, 더덕, 부추, 생강, 레몬밥, 민트, 새싹삼 등은 광 포화점 및 광 보상점이 낮아 그늘에서도 살수 있는 음지 식물이다.
특히, 인삼, 새싹삼 등은 진세노사이드 함량이 풍부한 식물로 알려져 있다.
또한, 진세노사이드를 이루는 대표적인 성분으로는 Rg1, Rb1, Re, Rf, Rg2, R1, Rc, Rb2, Rb3, Rd 등이 있으며, 이들은 서로 다른 효능 포함하고 있다.
그러나 종래 방식에 따라 식물에 스트레스를 주는 방식은 단순이 기능성 물질의 총 함량만을 증가시킬 뿐, 특정 물질의 햠량을 효과적으로 증가시키지는 못하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기능성 물질의 함량을 향상시킬 수 있는 식물 재배용 광원 모듈 및 식물 재배 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 기능성 물질을 이루는 특정 성분의 함량을 효과적으로 향상시킬 수 있는 식물 재배용 광원 모듈 및 식물 재배 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 주 광원부, 보조 광원부 및 제어부를 포함하는 식물 재배용 광원 모듈이 제공된다. 상기 주 광원부는 식물의 생장을 위한 가시광인 배경광을 방출한다. 상기 보조 광원부는 상기 식물의 기능성 물질의 함량을 증가시키기 위해 UVB 및 UVC 중 적어도 하나를 포함하는 보조광을 방출한다. 또한, 상기 제어부는 제어 신호에 따라 상기 주 광원부 및 상기 보조 광원부의 동작을 제어한다. 여기서, 상기 제어 신호는 상기 기능성 물질 중 목표 물질의 함량 증가를 위한 상기 보조광의 조건을 포함한다. 또한, 상기 보조광의 조건은 상기 보조광의 종류 및 상기 보조광의 누적 에너지량을 포함할 수 있다.
상기 보조 광원부는 제1 보조 광원부 및 제2 보조 광원부를 포함할 수 있다. 상기 제1 보조 광원부는 상기 UVB인 제1 보조광을 방출하는 적어도 하나의 제1 보조 광원을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 보조 광원부는 상기 UVC인 제2 보조광을 방출하는 적어도 하나의 제2 보조 광원을 포함하는 제2 보조 광원부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제어 신호에 따라 상기 제1 보조 광원부가 상기 제1 보조광을 방출하도록 제어하거나, 상기 제2 보조 광원부가 상기 제2 보조광을 방출하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 제1 보조 광원부는 동일한 광량을 방출하는 복수의 제1 보조 광원을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 보조 광원부는 동일한 광량을 방출하는 복수의 제2 보조 광원을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 발광하는 상기 제1 보조 광원의 개수를 제어하여 상기 제어 신호에 포함된 누적 에너지량만큼 상기 제1 보조광을 상기 식물에 제공할 수 있다. 또는 상기 제어부는 발광하는 상기 제2 보조 광원의 개수를 제어하여 상기 제어 신호에 포함된 누적 에너지량만큼 상기 제2 보조광을 상기 식물에 제공할 수 있다.
다른 실시 예로, 상기 제1 보조 광원부는 서로 다른 광량의 제1 보조광을 방출하는 복수의 제1 보조 광원을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 보조 광원부는 서로 다른 광량의 제2 보조광을 방출하는 복수의 제2 보조 광원을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 제어 신호에 포함된 누적 에너지량에 대응하는 광량의 제1 보조광을 방출하는 제1 보조 광원이 동작하도록 할 수 있다. 또는 상기 제어부는 상기 제어 신호에 포함된 누적 에너지량에 대응하는 광량의 제2 보조광을 방출하는 제2 보조 광원이 동작하도록 할 수 있다.
상기 주 광원부는 식물 재배 기간의 명주기동안 상기 배경광을 상기 식물에 제공할 수 있다.
또한, 상기 보조 광원부는 식물을 수확하기 하루 전 명주기 동안 상기 보조광을 상기 식물에 제공할 수 있다.
상기 기능성 물질은 진세노사이드일 수 있다.
상기 목표 물질은 진세노사이드 또는 진세노사이드에 포함된 성분들 중 적어도 하나일 수 있다. 이때, 상기 진세노사이드에 포함된 성분들은 Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd, Rb1 및 Rb3일 수 있다.
상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rg1이면, 5.76KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 목표 물질이 Re이면, 4.32KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광 또는 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rc라면, 1.08KJ/m2 초과 4.32KJ/m2 미만 또는 4.32KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광 또는 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rb2라면, 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rd라면, 1.08KJ/m2 초과 4.32KJ/m2 미만 또는 4.32KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광 또는 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rb1이라면, 4.32KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광 또는 3.24KJ/m2 초과 5.76KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rb3라면, 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 목표 물질이 진세노사이드라면, 0.54KJ/m2 초과 11.50KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광 또는11.5KJ/m2의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어할 수 있다.
상기 식물은 음지식물일 수 있다.
예를 들어, 상기 음지 식물은 새싹삼일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 식물 재배용 광원 모듈 및 식물 재배 방법은 보조광을 식물에 제공하여 음지 식물의 기능성 물질인 진세노사이드의 총 함량을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 식물 재배용 광원 모듈 및 식물 재배 방법은 목표로 하는 성분이 향상되는 조건의 보조광을 식물에 제공하여 목표 성분의 함량을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실험 1에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실험 1에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실험 1에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rf, Rg2, Rb1, Rb3의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실험 2에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실험 2에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실험 2에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rf, Rg2, Rb1, Rb3의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실험 3에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실험 3에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rg1, Re, Rc, Rb2 및 Rd의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실험 3에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rf, Rg2, Rb1, Rb3의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실험 4에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실험 4에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실험 4에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rf, Rg2, Rb1, Rb3의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광원 모듈을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광원 모듈을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 제1 광의 스펙트럼이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 제2 광의 스펙트럼이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 배경광의 다른 실시 예이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예시로써 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타내고 유사한 참조번호는 대응하는 유사한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서는 광 처리 조건에 따른 음지 식물의 기능성 물질 함량의 변화를 확인하기 위한 실험을 수행하였다.
본 실험에 사용된 음지 식물의 종류는 새싹삼이다.
또한, 본 실험에서 확인한 음지 식물의 기능성 물질은 진세노사이드에 포함된 성분들이다.
실험에 사용된 새싹삼은 묘삼을 식물 재배실의 재배 베드에 정식한 후, 묘삼에 정제수를 공급하면서 6주 동안 재배한 후에 수확된 것이다.
이때, 식물 재배실은 약 22℃의 온도, 60%의 상대 습도 및 배경광에 의한 16시간의 명주기와 8시간의 암주기가 반복되는 환경을 식물에 제공한다.
여기서, 배경광은 적색광, 청색광 및 백색광이 혼합된 가시광이다.
또한, 배경광의 광량(Photosynthetic Photon Flux Density; PPFD)은 153μmol/m2/s이다.
새싹삼을 재배할 때 배경광 이외에 다양한 조건의 보조광으로 광 처리가 수행되었다.
여기서, 보조광은 자외선이다.
보조광은 새싹삼을 재배하기 하루 전에 명주기 동안 새싹삼에 제공되었다.
대조군은 보조광 없이 배경광만을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다.
실험군은 배경광 및 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다.
본 실험에서는 재배후 수확한 대조군과 실험군의 기능성 물질의 함량을 측정하였다.
기능성 물질의 함량 측정을 위해 우선 수확한 새싹삼의 지상부를 액체 질소로 동결하고, 동결된 지상부에 액체 질소를 더 추가하여 막자로 분쇄하였다.
분쇄한 지상부 0.5g을 15㎖의 코니컬 튜브(conical tube)에 추출 용매(5㎖, 100% MeOH)와 함께 넣어 샘플을 만든다.
샘플을 1시간 동안 초음파 파쇄(sonication)를 수행한다.
초음파 파쇄를 수행한 수 원심 분리(2,000rpm/2min)로 상층액만 분리하였다. 분리된 상측액은 0.45μm 실린지 필터(syringe filter)로 여과한 후, HPLC로 분석하여 새싹삼의 기능성 물질을 분석하였다.
실험 1
첫번째 실험으로 새싹삼에 보조광을 제공하였을 때, 진세노사이드의 함량에 변화가 있는지 확인하였다.
첫번째 실험에서는 서로 다른 조건의 보조광을 제공받은 새싹삼 그룹인 실험군 1-1 및 실험군 1-2가 사용되었다.
실험군 1-1은 UVB인 제1-1 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 또한, 새싹삼에 제공되는 제1-1 보조광의 누적 에너지량은 1.08KJ/m2이다.
실험군 1-2는 UVB인 제1-2 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 또한, 새싹삼에 제공되는 제1-2 보조광의 누적 에너지량은 2.16KJ/m2이다.
이와 같이 제1-1 보조광과 제1-2 보조광은 동일한 종류의 자외선이지만, 서로 다른 양의 누적 에너지를 새싹삼에 제공한다.
도 1은 본 발명의 실험 1에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 나타낸 그래프이다.
도 1을 참고하면, 진세노사이드의 총 함량은 실험군 1-1 및 실험군 1-2가 모두 대조군보다 높다.
실험군 1-1의 진세노사이드의 총 함량은 대조구보다 약 13.27% 증가하였다. 또한, 실험군 1-2의 진세노사이드의 총 함량은 대조구보다 약 18.32% 증가하였다.
따라서, 새싹삼에 UVB를 보조광으로 제공하면, 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량이 증가한다는 것을 알 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실험 1에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 특정 성분의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실험 1에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd의 함량을 나타낸 그래프이다.
또한, 도 3은 본 발명의 실험 1에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rf, Rg2, Rb1, Rb3의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, Re, Rc, Rb2, Rd, Rb1 및 Rb3의 함량은 실험군 1-1 및 실험군 1-2에서 대조군보다 증가하였다.
특히, Re의 함량은 대조군을 기준으로 실험군 1-1은 약 16.38% 증가하였고, 실험군 1-2는 약 27.84% 증가하였다.
Rc의 함량은 대조군을 기준으로 실험군 1-1은 약 27.95% 증가하였고, 실험군 1-2는 약 30.09% 증가하였다.
또한, Rd의 함량은 대조군을 기준으로 실험군 1-1은 약 27.63% 증가하였고, 실험군 1-2는 약 22.87% 증가하였다.
Rg1, Rf 및 Rg2의 함량은 실험군 1-1 및 실험군 1-2에서 대조군보다 감소하거나 무의미한 수준으로 소량 증가하였다.
이와 같이, 새싹삼에 UVB의 보조광을 제공하면, 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량이 증가하지만, 진세노사이드의 모든 성분들의 함량이 증가하는 것은 아니다.
도 2 및 도 3을 통해서, 새싹삼에 UVB 보조광에 의해서 진세노사이드의 일부 성분들이 반응하여 함량이 증가한다는 것을 알 수 있다.
실험 2
두번째 실험으로 각각의 새싹에 UVB의 보조광을 제공하였을 때, 보조광의 누적 에너지량 별로 진세노사이드의 함량 변화가 있는지 확인하였다.
실험군 2-1은 UVB인 제2-1 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 새싹삼에 제공되는 제2-1 보조광의 누적 에너지량은 0.54KJ/m2이다.
실험군 2-2는 UVB인 제2-2 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 새싹삼에 제공되는 제2-2 보조광의 누적 에너지량은 2.16KJ/m2이다.
실험군 2-3은 UVB인 제2-3 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 새싹삼에 제공되는 제2-3 보조광의 누적 에너지량은 4.32KJ/m2이다.
실험군 2-4는 UVB인 제2-4 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 새싹삼에 제공되는 제2-4 보조광의 누적 에너지량은 5.76KJ/m2이다.
도 4는 본 발명의 실험 2에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 나타낸 그래프이다.
도 4를 참고하면, 실험군 2-2 내지 실험군 2-4는 진세노사이드의 총 함량이 대조군보다 증가하였다.
진세노사이드의 총 함량은 대조군을 기준으로 실험군 2-2는 약 8.08%, 실험군 2-3은 약 10.66%, 실험군 2-4는 약 24.96% 증가하였다.
실험군 2-1의 진세노사이드의 총 함량은 대조군과 유의미한 차이가 없이 비슷하였다.
즉, 새싹삼에 제공되는 보조광의 누적 에너지량이 0.54KJ/m2 내지 11.50KJ/m2일 때, 누적 에너지량이 증가할수록 진세노사이드의 총 함량이 증가한다는 것을 알 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실험 2에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 특정 성분의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실험 2에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd의 함량을 나타낸 그래프이다.
또한, 도 6은 본 발명의 실험 2에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rf, Rg2, Rb1, Rb3의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 5를 참고하면, Rg1의 함량은 실험군 2-2 및 실험군 2-3이 실험군 2-1보다 감소하였다. 즉, 보조광의 누적 에너지량이 0.54KJ/m2 내지 11.50KJ/m2일 때, 누적 에너지량이 증가할수록 Rg1의 함량이 감소하였다.
그러나 실험군 2-4의 Rg1의 함량은 실험군 2-1보다 약 41.56% 증가하였다.
특히, 실험군 2-4의 Rg1의 함량은 제공받은 보조광의 누적 에너지량이 2.16J/m2인 실험군 2-2보다 약 63.05% 증가하였다.
Re의 함량은 실험군 2-2 내지 실험군 2-3이 실험군 2-1보다 증가하였다.
Re 함량은 실험군 2-1을 기준으로 실험군 2-2는 약 15.36% 증가하였고, 실험군 2-3은 약 38.12% 증가하였으며, 실험군 2-4는 약 22.27% 증가하였다.
그러나 실험군 2-4는 보조광의 누적 에너지량이 더 낮은 실험군 2-3보다 약 11.48% 감소하였다.
Rc, Rb 및 Rd의 함량은 실험군 2-2 및 실험군 2-4가 실험군 2-1보다 증가하였다.
Rc의 함량은 실험군 2-1을 기준으로 실험군 2-2는 약 10.14% 증가하였고, 실험군 2-4는 약 22.03% 증가하였다.
또한, Rb의 함량은 실험군 2-1을 기준으로 실험군 2-2는 약 8.85% 증가하였고, 실험군 2-4는 약 20.58% 증가하였다.
Rd의 함량은 실험군 2-1을 기준으로 실험군 2-2는 약 12.76% 증가하였고, 실험군 2-4는 약 18.97% 증가하였다.
도 6을 참고하면, Rf는 실험군 2-1 및 실험군 2-3에서 거의 검출되지 않았다.
또한, 실험군 2-2 및 실험군 2-4에서 Rf가 검출되었지만, 매우 적은 양이다.
즉, UVB 보조광에 의해서 새싹삼의 Rf의 함량을 증가시킨다 할 수 없다.
Rg2의 함량은 실험군 2-2 내지 실험군 2-4가 실험군 2-1보다 증가하였다.
Rg2의 함량은 실험군 2-1을 기준으로 실험군 2-2는 약 8.85% 증가하였고, 실험군 2-3은 약 15.32% 증가하였으며, 실험군 2-4는 약 9.49% 증가하였다.
Rb1의 함량은 실험군 2-1, 실험군 2-2, 실험군 2-3 및 실험군 2-4의 순서대로 증가하였다.
Rb1의 함량은 실험군 2-1을 기준으로 실험군 2-2는 약 12.16% 증가하였고, 실험군 2-3은 약 38.07% 증가하였으며, 실험군 2-4는 약 44.55% 증가하였다.
Rb3의 함량은 실험군 2-2 내지 실험군 2-4가 실험군 2-1보다 증가하였다.
Rb3의 함량은 실험군 2-1을 기준으로 실험군 2-2는 약 8.21% 증가하였고, 실험군 2-3은 약 7.58% 증가하였으며, 실험군 2-4는 약 22.98% 증가하였다.
실험 3
세번째 실험으로 각각의 새싹에 실험 2보다 높은 누적 에너지량의 보조광을 제공하였을 때, 진세노사이드의 함량 변화가 있는지 확인하였다.
실험군 3-1은 UVB인 제3-1 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 새싹삼에 제공되는 제3-1 보조광의 누적 에너지량은 5.76KJ/m2이다.
실험군 3-2는 UVB인 제3-2 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 새싹삼에 제공되는 제3-2 보조광의 누적 에너지량은 11.05KJ/m2이다.
도 7은 본 발명의 실험 3에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 나타낸 그래프이다.
도 7을 참고하면, 실험군 3-1을 기준으로 실험군 3-2의 진세노사이드의 총 함량이 감소하였다.
즉, 새싹삼에 누적 에너지량이 11.05KJ/m2인 제3-2 보조광을 제공하면 진세노사이드의 총 함량이 감소한다.
실험 1 내지 실험 3을 참고하면, 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 증가시키기 위해서는 새싹삼에 제공되는 UVB의 보조광의 누적 에너지량은 0.54KJ/m2 초과 11.50KJ/m2 미만이 적합하다.
더 구체적으로, 새싹삼에 제공되는 UVB인 보조광의 누적 에너지량이 1.08KJ/m2 이상 5.76KJ/m2 미만 일 때, 진세노사이드의 총 함량을 증가시킬 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실험 3에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 특정 성분의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실험 3에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rg1, Re, Rc, Rb2 및 Rd의 함량을 나타낸 그래프이다.
또한, 도 9는 본 발명의 실험 3에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rf, Rg2, Rb1, Rb3의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 실험군 3-2의 Rg1, Re, Rc, Rb2, Rf, Rg2, Rb1 및 Rb3의 함량은 모두 실험군 3-1보다 감소하였다.
또한, 실험군 3-2의 Rd의 함량은 실험군 3-1보다 약 0.12% 증가하였지만, 함량의 차이는 무의미하다.
실험 3의 결과를 통해서, 제3-1 보조광보다 누적 에너지량이 높은 제3-2 보조광을 새싹삼에 제공하더라도 진세노사이드의 총 함량 및 진세노사이드의 성분들의 함량이 제3-1 보조광을 새싹삼에 제공할 때와 비슷하거나 감소한다는 것을 알 수 있다.
실험 1 내지 실험 3을 통해서, 새싹삼에 UVB인 보조광을 제공하였을 때, 진세노사이드에 포함된 모든 성분들의 함량이 증가하는 것은 아니며, 보조광의 누적 에너지량에 따라 특정 성분만이 반응하여 그 함량이 증가한다는 것을 확인할 수 있었다.
도 2를 참고하면, UVB인 보조광의 누적 에너지량이 1.08KJ/m2 또는 2.16KJ/m2일 때 Re, Rc 및 Rd가 대조구를 기준으로 유의미하게 증가한다.
도 2를 참고하면, Re의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 2.16KJ/m2일 때 가장 크게 증가하였다.
이때, 도 5 및 도 8을 참고하면, Re의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 4.32KJ/m2, 5.76KJ/m2 및 11.5KJ/m2일 때, 누적 에너지량이 2.16KJ/m2일 때보다 높다.
도 5를 참고하면, Re의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 4.32KJ/m2일 때, 누적 에너지량이 2.16KJ/m2일 때보다 약 63.05% 더 증가하였다.
따라서, UVB인 보조광의 누적 에너지량의 범위가 0.54KJ/m2 초과 일 때, Re의 함량을 증가시킬 수 있다. 더 나아가 Re의 함량 증가를 위한 보조광의 누적 에너지량의 범위는 1.08KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만일 수 있다. 더 나아가 Re의 함량 증가를 위한 보조광의 누적 에너지량의 범위는 4.32KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만일 수 있다.
특히, Re는 새싹삼에 제공되는 UVB인 보조광의 누적 에너지량이 4.32KJ/m2인 조건에서 함량을 크게 증가시킬 수 있다.
도 2를 참고하면, Rc의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 2.16KJ/m2일 때 가장 크게 증가하였다.
이때, 도 5를 참고하면, Rc는 보조광의 누적 에너지량이 2.16KJ/m2 또는 5.76KJ/m2일 때 다른 새싹삼보다 함량이 높았다.
또한, 도 5를 참고하면, Rc의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 4.32KJ/m2일 때 누적 에너지량이 2.16KJ/m2일 때와 비슷하다.
다만, 도 8을 참고하면, Rc의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 11.5KJ/m2일 때, 누적 에너지량이 5.76KJ/m2일 때보다 감소하였다.
따라서, UVB인 보조광의 누적 에너지량의 범위가 0.54KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 미만 일 때, Rc의 함량을 증가시킬 수 있다. 더 나아가 Rc의 함량 증가를 위한 보조광의 누적 에너지량의 범위는 1.08KJ/m2 초과 4.32KJ/m2 미만 또는 4.32KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 미만 일 수 있다.
특히, Rc는 새싹삼에 제공되는 UVB인 보조광의 누적 에너지량이 2.16KJ/m2 또는 5.76KJ/m2인 조건일 때 다른 조건보다 함량을 더 많이 증가시킬 수 있다. 더 나아가, 에너지 효율을 고려한다면, Rc의 함량을 증가시키기 위해서 보조광의 누적 에너지량이 2.16KJ/m2인 UVB를 새싹삼에 제공할 수 있다.
도 2를 참고하면, Rd의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 1.08KJ/m2일 때 가장 크게 증가하였다. 즉, 보조광의 누적 에너지량이 1.08KJ/m2일 때의 Rd의 함량이 누적 에너지량이 2.16KJ/m2일 때보다 더 높다.
이때, 도 5를 참고하면, Rd의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 5.75KJ/m2일 때, 누적 에너지량이 2.16KJ/m2일 때보다 약간 높지만, 증가율은 무의미한 정도이다.
또한, 도 8을 참고하면, Rd의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 11.5KJ/m2일 때와 누적 에너지량이 5.75KJ/m2일 때가 서로 비슷한다.
따라서, UVB인 보조광의 누적 에너지량의 범위가 0.54KJ/m2 초과 일 때, Rd의 함량을 증가시킬 수 있다. 더 나아가 Rd의 함량 증가를 위한 보조광의 누적 에너지량의 범위는 1.08KJ/m2 이상 4.32KJ/m2 미만 또는 4.32KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하 일 수 있다.
특히, Rd는 새싹삼에 제공되는 UVB인 보조광의 누적 에너지량이 1.08KJ/m2 인 조건에서 크게 증가시킬 수 있다.
도 2를 참고하면, Rg1의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 2.16KJ/m2일 때 대조군과 비슷하다.
이때, 도 5를 참고하면, Rg1의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 증가할수록 감소하다가 누적 에너지량이 5.76KJ/m2일 때 증가한다. 보조광의 누적 에너지량이 5.76KJ/m2일 때 Rg1의 함량은 누적 에너지량이 2.16KJ/m2일 때를 기준으로 약 63.05%정도 크게 증가한다.
또한, 도 8을 참고하면, Rg1의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 11.5KJ/m2일 때, 누적 에너지량이 5.76KJ/m2일 때보다 감소하지만, 감소량은 무의미한 수준이다.
따라서, UVB인 보조광의 누적 에너지량의 범위가 4.32KJ/m2 초과 일 때, Rg1의 함량을 증가시킬 수 있다. 더 나아가 Rg1의 함량 증가를 위한 보조광의 누적 에너지량의 범위는 5.76KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만일 수 있다.
특히, Rg1은 새싹삼에 제공되는 UVB인 보조광의 누적 에너지량이 5.76KJ/m2 인 조건에서 크게 증가시킬 수 있다.
도 3을 참고하면, Rb1의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 1.08KJ/m2 또는 2.16KJ/m2일 때 대조군보다 약간 증가하였다.
도 6을 참고하면, Rb1의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 커질수록 증가한다. 특히, 보조광의 누적 에너지량이 4.32KJ/m2일 때와 5.76KJ/m2일 때 Rb1의 함량이 크게 증가하였다. 또한, Rb1의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 5.76KJ/m2일 때 가장 크게 증가하였다.
그러나 도 9를 참고하면, Rb1의 함량은 보조광의 누적 에너지량이 11.5KJ/m2일 때, 누적 에너지량이 5.76KJ/m2일 때보다 감소하였다.
따라서, UVB인 보조광의 누적 에너지량의 범위가 0.54KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 미만 일 때, Rb1의 함량을 증가시킬 수 있다. 더 나아가 Rb1의 함량 증가를 위한 보조광의 누적 에너지량의 범위는 2.16KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 미만 일 수 있다. 더 나아가 Rb1의 함량 증가를 위한 보조광의 누적 에너지량 범위는 4.32KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만일 수 있다.
특히, Rb1은 새싹삼에 제공되는 UVB인 보조광의 누적 에너지량이 5.76KJ/m2 인 조건에서 크게 증가시킬 수 있다.
실험 4
네번째 실험으로 새싹삼에 실험 1 내지 실험 3과 다른 파장대의 자외선인 보조광을 제공하였을 때, 진세노사이드의 함량에 변화가 있는지 확인하였다.
실험 1 내지 실험 3에서 사용된 보조광은 UVB였지만, 실험 4에서 사용된 보조광은 UVC이다.
실험군 4-1은 UVC인 제4-1 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 또한, 새싹삼에 제공되는 제4-1 보조광의 누적 에너지량은 3.24KJ/m2이다.
실험군 4-2는 UVC인 제4-2 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 또한, 새싹삼에 제공되는 제4-2 보조광의 누적 에너지량은 4.32KJ/m2이다.
실험군 4-3은 UVC인 제4-3 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 또한, 새싹삼에 제공되는 제4-3 보조광의 누적 에너지량은 5.76KJ/m2이다.
실험군 4-4는 UVC인 제4-4 보조광을 제공받아 재배된 새싹삼 그룹이다. 또한, 새싹삼에 제공되는 제4-4 보조광의 누적 에너지량은 11.5KJ/m2이다.
도 10은 본 발명의 실험 4에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 나타낸 그래프이다.
도 10을 참고하면, 실험군 4-1 내지 실험군 4-3의 진세노사이드 총 함량은 대조군보다 약간 높지만, 그 차이는 무의미한 정도이다.
그러나 실험군 4-4의 진세노사이드 총 함량은 대조군을 기준으로 유의미하게 증가하였다. 즉, 보조광이 UVC인 경우, 새싹삼에 11.5KJ/m2의 누적 에너지량의 보조광을 제공하면, 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 크게 증가시킬 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실험 4에 따른 새싹삼의 진세노사이드의 특정 성분의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실험 4에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 11을 참고하면, Rg1의 함량은 실험군 4-1 내지 실험군 4-4에서 모두 대조군보다 높았다.
특히 Rg1의 함량은 대조군과 비교하였을 때, 실험군 4-1은 약 53.16% 증가하였으며, 실험군 4-4는 약 41.20% 증가하였고, 실험군 4-3은 약 37.89% 증가하였다.
Re의 함량은 실험군 4-1 및 실험군 4-3이 대조군보다 낮았다.
그러나 실험군 4-2 및 실험군 4-4는 대조군보다 Re의 함량이 높았다.
특히 실험군 4-4의 Re의 함량은 대조군보다 약 31.64% 증가하였다.
Rc, Rb2 및 Rd의 함량은 실험군 4-4가 다른 실험군들보다 큰 차이로 높았다.
대조군을 기준으로 실험군 4-4의 Rc의 함량은 약 155.79% 증가하였고, Rb2의 함량은 약 51.75% 증가하였으며, Rd의 함량은 54.54% 증가하였다.
실험군 4-1 내지 실험군 4-3의 Rc, Rb2 및 Rd 함량은 대조군과 비슷하거나 대조군보다 감소하였다.
도 12는 본 발명의 실험 4에 따른 새싹삼의 진세노사이드에 포함된 성분 중 Rf, Rg2, Rb1, Rb3의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 12를 참고하면, 실험군 4-1 내지 실험군 4-4는 모두 Rf 및 Rg2의 함량이 각각 대조군과 비슷한 수준에서 증가 또는 감소하였다.
따라서, 실험군 4-1 내지 실험군 4-4의 Rf 및 Rg2의 함량의 변화는 무의미하다.
Rb1의 함량은 실험군 4-1 내지 실험군 4-4가 모두 대조군을 기준으로 증가하였다.
특히, 실험군 4-2 내지 실험군 4-4의 Rb1의 함량이 대조군보다 유의미하게 증가하였다.
대조군을 기준으로 Rb1의 함량은 실험군 4-2에서 약 82.34% 증가하였고, 실험군 4-3에서 약 54.54% 증가하였으며, 실험군 4-4에서 약 42.26% 증가하였다.
Rb3의 함량은 실험군 4-1 내지 실험군 4-4가 모두 대조군을 기준으로 증가하였다.
특히, 실험군 4-4의 Rb3의 함량이 대조군보다 약 42.48% 증가하였다.
실험 4를 통해서, 새싹삼에 UVC인 보조광을 제공하였을 때, 보조광의 일부 조건에서 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
실험 4를 참고하면, 새싹삼의 진세노사이드의 총 함량을 증가시키기 위해서는 새싹삼에 제공되는 UVC의 보조광의 누적 에너지량의 범위는 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하가 적합하다. 특히, 진세노사이드의 총 함량을 효과적으로 증가시킬 수 있는 UVC인 보조광의 누적 에너지량은 11.5KJ/m2이다.
또한, 실험 4를 통해서 새싹삼에 UVC인 보조광을 제공하였을 때, 누적 에너지량에 따라 특정 성분만이 반응하여 그 함량이 증가한다는 것을 확인할 수 있었다.
도 11을 참고하면, Re, Rc, Rb2 및 Rd는 모두 UVC인 보조광의 누적 에너지량의 범위가 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하 일 때 그 함량이 크게 증가한다.
특히, Re, Rc, Rb2 및 Rd는 모두 UVC인 보조광의 누적 에너지량이 11.5KJ/m2일 때 함량을 크게 증가시킬 수 있다.
도 12를 참고하면, Rb1은 UVC인 보조광의 누적 에너지량의 범위가 3.24KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하 일 때 그 함량이 크게 증가한다.
다만, 보조광의 누적 에너지량이 3.24KJ/m2 초과할 때, 누적 에너지량이 커질수록 Rb1의 함량의 증가율이 점점 감소한다. 또한, 새싹삼에 제공되는 보조광의 누적 에너지량이 커질수록 새싹삼의 외형이 손상될 수 있다.
따라서, UVC인 보조광의 누적 에너지량의 범위가 3.24KJ/m2 초과 5.76KJ/m2 미만일 때, Rb1의 함량을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
특히, Rb1은 UVC인 보조광의 누적 에너지량이 4.32KJ/m2일 때 함량을 크게 증가시킬 수 있다.
Rb3는 UVC인 보조광의 누적 에너지량의 범위가 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하 일 때 그 함량이 크게 증가한다.
특히, Rb3는 UVC인 보조광의 누적 에너지량이 11.5KJ/m2일 때 함량을 크게 증가시킬 수 있다.
실험 1 내지 실험 4를 통해서, 새싹삼에 UVB를 0.54KJ/m2 초과 11.50KJ/m2 미만의 누적 에너지량으로 제공하거나 UVC를 11.5KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공하면, 진세노사이드의 총 함량을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, Rg1의 함량은 새싹삼에 UVB를 5.76KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량으로 제공하면 증가시킬 수 있다. 특히, Rg1의 함량은 새싹삼에 UVB를 5.76KJ/m2의 누적 에너지량만큼 제공할 때 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, Re의 함량은 새싹삼에 UVB를 4.32KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량으로 제공하거나 UVC를 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량으로 제공하면 증가시킬 수 있다. 특히, Re의 함량은 UVB를 4.32KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공하거나 UVC를 11.5KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공할 때 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, Rc의 함량은 새싹삼에 UVB를 1.08KJ/m2 초과 4.32KJ/m2 미만 또는4.32KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량으로 제공하거나 UVC를 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량으로 제공하면 증가시킬 수 있다. 특히, Rc의 함량은 UVB를 2.16KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공하거나 UVC를 11.5KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공할 때 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, Rb2의 함량은 새싹삼에 UVC를 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량으로 제공하면 증가시킬 수 있다. 특히, Rb2의 함량은 UVC를 11.5KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공할 때 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, Rd의 함량은 새싹삼에 UVB를 1.08KJ/m2 초과 4.32KJ/m2 미만 또는4.32KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량으로 제공하거나 UVC를 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량으로 제공하면 증가시킬 수 있다. 특히, Rd의 함량은 UVB를 1.08KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공하거나 UVC를 11.5KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공할 때 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, Rb1의 함량은 새싹삼에 UVB를 4.32KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량으로 제공하거나 UVC를 3.24KJ/m2 초과 5.76KJ/m2 미만의 누적 에너지량으로 제공하면 증가시킬 수 있다. 특히, Rb1의 함량은 UVB를 5.76KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공하거나 UVC를 4.32KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공할 때 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, Rb3의 함량은 새싹삼에 UVC를 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량으로 제공하면 증가시킬 수 있다. 특히, Rb3의 함량은 UVC를 11.5KJ/m2의 누적 에너지량으로 제공할 때 효과적으로 증가시킬 수 있다.
Re, Rc, Rd 및 Rb1은 누적 에너지량에 따라 UVB 및 UVC에 반응하여 함량을 증가할 수 있다.
그러나 Rg1은 UVB에 의해서 함량이 증가할 수 있으며, Rb2 및 Rb3는 UVC에 의해서 함량이 증가할 수 있다.
도 13 및 도 14는 식물 재배용 광원 모듈에 관한 실시 예에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈은 식물 공장과 같은 식물의 재배 환경을 제어할 수 있는 공간에 사용된다.
식물 공장은 식물이 재배되는 환경을 제어함으로써, 계절에 상관없이 식물을 재배할 수 있는 공간을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈은 식물의 생장을 위한 환경 및 기능성 물질 향상을 위한 스트레스 환경을 제어할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈은 실험 1 내지 실험 4를 통해서 도출된 보조광의 종류 및 보조광의 누적 에너지량을 식물에 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈은 진세노사이드의 총 함량 또는 진세노사이드의 특정 성분의 함량이 증가되도록 식물을 재배할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광원 모듈을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 13을 참고하면, 제1 실시 예에 따른 광원 모듈(100)은 주 광원부(110), 보조 광원부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 주 광원부(110)는 식물 공장 내부와 같은 식물의 재배 공간에 생장을 위한 배경광을 식물에 제공한다. 즉, 주 광원부(110)는 식물의 생장을 위한 광원이다.
예를 들어, 주 광원부(110)는 적색광, 청색광 및 백색광이 혼합된 가시광을 배경광으로 방출할 수 있다.
또는 주 광원부(110)는 가시광선 영역 전체에 걸쳐 적어도 4개의 피크 파장을 갖는 배경광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 주 광원부(110)에서 방출되는 배경광은 약 430nm 이하, 약 440nm 내지 460nm, 약 510nm 내지 530nm 및 약 600nm 내지 630nm의 파장대에서 각각 피크 파장을 갖는 가시광일 수 있다.
주 광원부(110)는 배경광을 방출하는 적어도 하나의 주 광원(111)을 포함할 수 있다. 또한, 주 광원(111)은 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
주 광원부(110)가 복수의 주 광원(111)을 포함하는 경우, 복수의 주 광원(111)은 모두 동일하게 배경광을 방출할 수 있다.
또는 주 광원부(110)가 복수의 주 광원(111)을 포함하는 경우, 복수의 주 광원(111)은 중 적어도 하나가 다른 색의 광을 방출할 수 있다. 즉, 복수의 주 광원(111)에서 방출되는 광이 혼합되어 배경광을 이룰 수 있다. 예를 들어, 복수의 주 광원(111) 중에서 적어도 하나는 백색광을 방출하고, 다른 적어도 하나는 적색광을 방출하며, 또 다른 적어도 하나는 청색광을 방출할 수 있다.
주 광원부(110)는 식물이 재배되는 기간 동안 반복되도록 설정된 명주기와 암주기 중에서 명주기에 식물에 배경광을 제공하도록 동작할 수 있다.
예를 들어, 주 광원부(110)가 동작하는 명주기는 16시간이며, 주 광원부(110)의 동작이 멈추는 암주기는 8시간일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 보조 광원부(120)는 식물의 특정 기능성 물질의 함량의 향상시킬 수 있는 보조광을 식물에 제공할 수 있다.
보조 광원부(120)가 방출하는 보조광은 자외선일 수 있다. 예를 들어, 보조광은 UVB 또는 UVC일 수 있다.
보조 광원부(120)는 미리 설정된 기간에 식물에 보조광이 제공되도록 동작할 수 있다.
예를 들어, 보조 광원부(120)는 식물을 수확하기 하루 전에 명주기 동안 식물에 보조광을 제공하도록 동작할 수 있다.
보조 광원부(120)은 UVB인 제1 보조광을 방출하는 제1 보조 광원부(121) 및 UVC인 제2 보조광을 방출하는 제2 보조 광원부(125)를 포함할 수 있다.
제1 보조 광원부(121)는 UVB인 제1 보조광을 방출하는 적어도 하나의 제1 보조 광원(122)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 보조 광원부(125)는 UVC인 보조광을 방출하는 적어도 하나의 제2 보조 광원(126)을 포함할 수 있다.
제1 보조 광원(122) 및 제2 보조 광원(126)은 각각의 파장대에 해당하는 자외선을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
제어부(130)는 외부에서 입력되거나 미리 설정된 제어 신호에 따라 주 광원부(110) 및 보조 광원부(120)의 동작을 제어할 수 있다.
제어 신호는 보조광의 종류 및 보조광의 누적 에너지량에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 제어 신호는 보조광의 조건에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또는 제어 신호는 식물의 기능성 물질 중 목표 물질에 대한 정보 및 목표 물질의 함량 증가를 위한 보조광의 조건을 포함할 수 있다.
따라서, 제어부(130)는 제어 신호에 따라 제1 보조 광원부(121) 또는 제2 보조 광원부(125)에서 제어 신호에 포함된 누적 에너지량만큼 보조광이 방출되도록 할 수 있다.
예를 들어, 제어 신호는 기능성 물질 또는 기능성 물질의 성분의 종류에 따라 보조광의 종류 및 보조광의 누적 에너지량에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 주 광원부(110) 및 보조 광원부(120)의 발광 다이오드와 전기적으로 연결된 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 제어 신호에 따라 주 광원(111)에 인가되는 전원을 제어하여, 주 광원부(110)가 명주기에 동작하고 암주기에 동작을 멈추도록 할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 제어 신호에 따라 제1 보조 광원(122) 및 제2 보조 광원(126)에 인가되는 전원을 제어하여 제1 보조 광원부(121) 및 제2 보조 광원부(125)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 제어 신호에 따라 제1 보조 광원부(121) 및 제2 보조 광원부(125)에서 방출되어 식물에 제공되는 제1 보조광 및 제2 보조광의 누적 에너지량을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제1 보조 광원부(121)는 동일한 광량을 갖는 복수의 제1 보조 광원(122)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 보조 광원부(125)도 동일한 광량을 갖는 복수의 제2 보조 광원(126)을 포함할 수 있다.
이때, 제어부(130)는 제어 신호에 따라 발광하는 제1 보조 광원(122) 및 제2 보조 광원(126)의 개수를 조절하여, 제1 보조광 및 제2 보조광의 누적 에너지량을 제어할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광원 모듈을 간략하게 나타낸 블록도이다.
제2 실시 예에 따른 광원 모듈(200)은 주 광원부(110), 보조 광원부(220) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
제2 실시 예의 광원 모듈(200)의 보조 광원부(220) 및 보조 광원부(220)와 관련된 제어부(130)의 동작이 제1 실시 예의 광원 모듈(도 13의 100)과 차이가 있다.
여기서, 제1 실시 예의 광원 모듈(도 13의 100)과 제2 실시 예의 광원 모듈(200)의 차이점 위주로 설명한다. 따라서, 주 광원부(110)의 구성 및 제어부(130)가 주 광원부(110)를 제어하는 설명은 도 13의 설명을 참고하도록 한다.
제2 실시 예의 광원 모듈(200)의 보조 광원부(220)는 UVB인 제1 보조광을 방출하는 제1 보조 광원부(221) 및 UVC인 제2 보조광을 방출하는 제2 보조 광원부(225)를 포함할 수 있다.
제1 보조 광원부(221)는 서로 다른 광량으로 제1 보조광을 방출하는 복수의 제1 보조 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 보조 광원부(221)는 적어도 하나의 제1-1 보조 광원(222) 내지 적어도 하나의 제1-n 보조 광원(223)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 보조 광원부(225)는 서로 다른 광량으로 제2 보조광을 방출하는 복수의 제2 보조 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 보조 광원부(225)는 적어도 하나의 제2-1 보조 광원(226) 내지 적어도 하나의 제2-n 보조 광원(227)을 포함할 수 있다.
제어부(130)는 제어 신호에 따라 제1 보조 광원부(221)에서 제1 보조광이 방출되도록 하거나 제2 보조 광원부(225)에서 제2 보조광이 방출되도록 할 수 있다.
이때, 제어부(130)는 제1-1 보조 광원(222) 내지 제1-n 보조 광원(223) 중 적어도 하나를 동작시켜, 제1 보조광이 제어 신호에 대응하는 누적 에너지량만큼 식물에 제공되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 제2-1 보조 광원(226) 내지 제2-n 보조 광원(227) 중 적어도 하나를 동작시켜, 제2 보조광이 제어 신호에 대응하는 누적 에너지량만큼 식물에 제공되도록 할 수 있다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 광 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 제1 광의 스펙트럼이다.
제1 광은 주 광원에서 방출되는 배경광과 제1 보조광을 포함한다. 즉, 제1 광은 식물을 수확하기 전에 하루동안 식물에 제공되는 광이다.
제1 광은 광원 모듈(도 13의 100 및 도 14의 200)에서 주 광원부(도 13 및 도 14의 110)와 제1 보조 광원부(도 13의 121 및 도 14의 221)가 동시에 동작하여 식물에 제공될 수 있다.
도 15를 참고하면, 제1 광은 청색광, 적색광 및 백색광이 혼합된 가시광에 UVB가 혼합된 광이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 제2 광의 스펙트럼이다.
제2 광은 주 광원에서 방출되는 배경광과 제2 보조광을 포함한다. 즉, 제2 광은 식물을 수확하기 전에 하루동안 식물에 제공되는 광이다.
제2 광은 광원 모듈(도 13의 100 및 도 14의 200)에서 주 광원부(도 13 및 도 14의 110)와 제2 보조 광원부(도 13의 125 및 도 14의 225)가 동시에 동작하여 식물에 제공될 수 있다.
도 16을 참고하면, 제1 광은 청색광, 적색광 및 백색광이 혼합된 가시광에 UVC가 혼합된 광이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 배경광의 다른 실시 예이다.
도 15 및 도 16에 도시된 주 광원에서 방출되는 배경광은 청색광, 적색광 및 백색광이 혼합된 가시광이다.
그러나 도 15 및 도 16에 도시된 배경광 대신에 도 17의 배경광이 대신 적용될 수 있다.
도 17을 참고하면, 주 광원에서 방출되는 배경광은 약 430nm 이하, 약 440nm 내지 460nm, 약 510nm 내지 530nm 및 약 600nm 내지 630nm의 파장대에서 각각 피크 파장을 갖는 가시광일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈(도 13의 100 및 도 14의 200)은 태양광과 유사한 스펙트럼을 갖는 가시광을 식물에 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈 및 식물 재배 방법을 이용하여, 식물에 제공하는 보조광의 종류 및 보조광의 누적 에너지량에 따라 식물의 진세노사이드의 총 함량을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 식물 재배를 위한 광원 모듈 및 식물 재배 방법은 진세노사이드의 특정 성분이 증가되도록 식물을 재배할 수 있다.
특히, 실험 1 내지 실험 3을 통해서 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈 및 식물 재배 방법으로 진세노사이드의 Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd, Rb1 및 Rb3의 함량을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd, Rb1 및 Rb3는 아래와 같은 효과가 알려져 있다.
Rg1은 항산화 기능 및 기억력 개선, 뇌세포 보호 등에 효과가 있다. Re는 항산화 및 항당뇨 등에 효과가 있다. Rc는 간기능 보호, 항산화 등에 효과가 있다. Rb2는 혈관 형성, 암세포 전이 억제, 고지형증 개선 및 간세포 증식 등에 효과가 있다. Rd는 신경세포 보호, 항산화, 암세포 전이 억제 및 면역 조절 등에 효과가 있다. Rb1은 간기능 보호, 신경세포 보호 및 뇌기능 개선 등에 효과가 있다. 또한, Rb3는 항당뇨에 효과가 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈 및 식물 재배 방법을 통해서, 식물의 사용처에 맞춰 필요한 성분의 함량이 향상된 식물을 수확하는 것이 가능하다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 자세한 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시 예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리 범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 식물의 생장을 위한 가시광인 배경광을 방출하는 주 광원부;
    상기 식물의 기능성 물질의 함량을 증가시키기 위해 UVB 및 UVC 중 적어도 하나를 포함하는 보조광을 방출하는 보조 광원부; 및
    제어 신호에 따라 상기 주 광원부 및 상기 보조 광원부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어 신호는 상기 기능성 물질 중 목표 물질의 함량 증가를 위한 상기 보조광의 조건을 포함하며,
    상기 보조광의 조건은 상기 보조광의 종류 및 상기 보조광의 누적 에너지량을 포함하는 식물 재배용 광원 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 광원부는,
    상기 UVB인 제1 보조광을 방출하는 적어도 하나의 제1 보조 광원을 포함하는 제1 보조 광원부; 및
    상기 UVC인 제2 보조광을 방출하는 적어도 하나의 제2 보조 광원을 포함하는 제2 보조 광원부;를 포함하는 식물 재배용 광원 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제어 신호에 따라 상기 제1 보조 광원부가 상기 제1 보조광을 방출하도록 제어하거나, 상기 제2 보조 광원부가 상기 제2 보조광을 방출하도록 제어하는 식물 재배용 광원 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 보조 광원부는 동일한 광량을 방출하는 복수의 제1 보조 광원을 포함하고,
    상기 제2 보조 광원부는 동일한 광량을 방출하는 복수의 제2 보조 광원을 포함하는 식물 재배용 광원 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서
    상기 제어부는 발광하는 상기 제1 보조 광원의 개수를 제어하여 상기 제어 신호에 포함된 누적 에너지량만큼 상기 제1 보조광을 상기 식물에 제공하거나, 발광하는 상기 제2 보조 광원의 개수를 제어하여 상기 제어 신호에 포함된 누적 에너지량만큼 상기 제2 보조광을 상기 식물에 제공하는 광원 모듈.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 보조 광원부는 서로 다른 광량의 제1 보조광을 방출하는 복수의 제1 보조 광원을 포함하고,
    상기 제2 보조 광원부는 서로 다른 광량의 제2 보조광을 방출하는 복수의 제2 보조 광원을 포함하는 식물 재배용 광원 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서
    상기 제어부는 상기 제어 신호에 포함된 누적 에너지량에 대응하는 광량의 제1 보조광을 방출하는 제1 보조 광원 또는 상기 제어 신호에 포함된 누적 에너지량에 대응하는 광량의 제2 보조광을 방출하는 제2 보조 광원이 동작하도록 상기 보조 광원부를 제어하는 식물 재배용 광원 모듈.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 광원부는 식물 재배 기간의 명주기동안 상기 배경광을 상기 식물에 제공하고,
    상기 보조 광원부는 식물을 수확하기 하루 전 명주기 동안 상기 보조광을 상기 식물에 제공하는 식물 재배용 광원 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 기능성 물질은 진세노사이드인 식물 재배용 광원 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 목표 물질은 진세노사이드 또는 진세노사이드에 포함된 성분들 중 적어도 하나이며
    상기 진세노사이드에 포함된 성분들은 Rg1, Re, Rc, Rb2, Rd, Rb1 및 Rb3인 식물 재배용 광원 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rg1이면, 5.76KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어하는 식물 재배용 광원 모듈.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 물질이 Re이면, 4.32KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광 또는 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어하는 식물 재배용 광원 모듈.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rc라면, 1.08KJ/m2 초과 4.32KJ/m2 미만 또는 4.32KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광 또는 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어하는 식물 재배용 광원 모듈.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rb2라면, 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어하는 식물 재배용 광원 모듈.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rd라면, 1.08KJ/m2 초과 4.32KJ/m2 미만 또는 4.32KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광 또는 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어하는 식물 재배용 광원 모듈.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rb1이라면, 4.32KJ/m2 이상 11.5KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광 또는 3.24KJ/m2 초과 5.76KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어하는 식물 재배용 광원 모듈.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 물질이 Rb3라면, 5.76KJ/m2 초과 11.5KJ/m2 이하의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어하는 식물 재배용 광원 모듈.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 물질이 진세노사이드라면, 0.54KJ/m2 초과 11.50KJ/m2 미만의 누적 에너지량의 제1 보조광 또는11.5KJ/m2의 누적 에너지량의 제2 보조광을 상기 식물에 제공하도록 상기 보조 광원부를 제어하는 식물 재배용 광원 모듈.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 식물은 음지식물인 식물 재배용 광원 모듈.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 음지 식물은 새싹삼인 식물 재배용 광원 모듈.
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