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      • 스마트온실내 작물생산을 위한 인공광 재배시스템 연구

        허정욱 ( Jeong-wook Heo ),김현환 ( Hyun-hwan Kim ),정충렬 ( Chung-ryeol Jeong ),이공인 ( Goin-in Lee ) 한국환경농학회 2016 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2016 No.-

        스마트온실(식물공장)에서는 태양광 대신 형광등, LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드)와 같은인공광을 사용하여 병충해 방제를 위한 농약과 같은 화학물질을 사용하지 않고 작물을 안전하게 재배할수 있으며, 작물의 종류에 따라 다양한 인공광원과 재배시스템을 이용할 수 있다. 스마트온실은 토경재배가 아닌 수경재배방식을 주로 채택하고 있으며, 온도 및 습도 등의 환경 모니터링 및 제어시스템을 활용하여 작물 생장에 적합한 환경을 제공한다. 현재, 이와 같은 스마트온실을 활용하여 상추와 같은 호냉성 엽채류를 중심으로 한 재배시스템 개발 및 재배기술 관련 연구가 활발히 진행되고 있으며 실용화 중에 있다. 그러나 수경재배 조건에서 감초, 당귀 및 방풍 등 뿌리부위를 식용으로 하는 작물을 재배할 경우 기존 수경재배시스템에서는 재배기간이 경과함에 따라 뿌리 엉킴과 부패 현상이 발생하여 장기재배가 곤란하여 신선엽과 뿌리재배를 겸용한 재배시스템에 관한 시스템 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 스마트온실내 연중 친환경 작물의 신선엽과 뿌리를 생산하기 위한 인공광형 재배시스템을 개발하고 방풍 재배시험을 통하여 시스템 구동시험을 수행하였다. 재배시스템은 배양액 수조를 중심으로 좌, 우 양측 이동형 인공광원부(60×30 cm), 재배부(80×60 cm) 및 근권부(80×14×30 cm)로 구성하였으며, 인공광원은 LED와 형광등 혼합의 측광조사가 가능하도록 설계하여 작물 지상부 상부에 부착하였다. 뿌리생장을 위한 근권부는 분무경, 담액경과 배지경이 가능하도록 구성하였다. 또한, 지하 근권부에 용존산소농도를 제어할 수 있도록 산소제어장치를 부착하였으며, 근권부 배양액 수조는 일반 담액경, 분무경과 배지경이 가능한 구조로 설계하였다. 구동시험을 위한 식물 공시재료는 신선엽과 뿌리를 가용하는 방풍(Ledebouriella seseloides L.) 실생묘로 하였다. 재배시험 기간 동안 광강도 및 1일 광조사시간은 각각 150 μmol m-2 s-1 및 12 시간이였으며, 재배장치가 놓인 스마트온실내 온도 및 습도는 각각 20±1°C 50±10%로 제어하였다. 배지경 구동시험을 위해 목탄, 하이드로볼 및 난석 등 3종의 배지를 선정하고 세척한 후 배양액 수조에 채웠다. 담액경과 재배시스템내 배지경 재배효과를 비교하기 위하여 수경재배 정식판에 본엽이 2~3매 전개된 실생묘를 정식한 후 5주째에 지상부 생체중, 엽수 등의 지상부 생육을 조사하였으며 재배시험은 5주 간격으로 3회 반복하였다. 일반 담액경 시스템에서 재배한 방풍 지상부 생체중은 배지경에 비해 유의하게 증가하였으며, 배지 종류에 따른 생체중 변화는 없었다. 담액경 시스템에서 방풍잎의 생체중은 배지경 대비 약 1.5배 증가하였으나, 하이드로볼 배지경에 비해 잎의 건물중은 수경재배방식에 따른 유의성은 없는 것으로 나타났다. 엽내 엽록소 함량을 조사한 결과, 수경재배방식 및 배지종류의 차이에 따른 영향은 없었으며 배지경에 있어서 실생묘 개체당 엽수는 하이드로볼 대비 난석 처리구에서 증가하였다. 잎수확을 3회 반복하여 지상부 생장을 조사한 결과, 생체중 이외에 수경재배방식 및 배지종류의 차이와 상관없이 인공광 재배시스템내에서 방풍을 재배할 경우 방풍의 뿌리 및 지상부 잎생장에 문제가 발생하지 않는 것으로 보아, 스마트온실내 뿌리가용 작물의 안정생산이 기대된다. 앞으로 지상부 잎의 수확량 및 뿌리 생장이나 비대를 조사하고 비대생장 촉진을 위한 산소공급 시험을 수행, 재배시스템을 활용한 적정 수경재배조건을 결정할 예정이다.

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