토마토 재배지 성페로몬 및 LED 유인 트랩을 이용한 파밤나방(Spodoptera exigua)과 담배거세미나방(Spodoptera litura) 대량 포획

이중섭(Jung Sup Lee),방지웅(Ji Wong Bang),이재한(Jae Han Lee),장혜숙(Hye Sook Jang) (사)한국생물환경조절학회 2022 생물환경조절학회지 Vol.31 No.1

토마토 재배지에서 다발생하는 파밤나방(S. exigua)과 담배거세미나방(S. litura) 유인살충을 위해 두 종류의 LED 트랩을 온실 외부에 설치하고 no light 트랩을 대조구로 하여 트랩내 유인력을 상호 비교하였다. 이때 이들 두 종의 나방류 유인을 위해 LED 트랩 주위 토마토 재배온실 안쪽에 토마토의 생장 정도에 따라 상부에 성페로몬 트랩을 각각 설치하였다. 설치 10일 후 LED 트랩에서 두 종의 나방이 다량 유인되었으나 no light 트랩에서는 두 종의 나방류 유인력이 매우 낮았다. 또한, 두 종의 나방이 유인된 LED 트랩 간 유인량 비교 결과 Violet-light 트랩(VLB trap, 파장범위 420nm)에서는 담배거세미나방 12마리, 파밤나방 34마리가 유인된 반면, Blue-light 트랩(BLB trap, 파장범위 470nm)에서는 42마리와 105마리가 유인되어 3.1 - 3.5배 높게 유인되었다. 한편, 성페로몬 트랩과 LED 유인 트랩 설치 후 살충제 무처리구에서 파밤나방과 담배거세미나방 피해가 발생하지 않아 방제 가능성이 높은 것으로 나타났다. 이때 2종의 LED 트랩의 운용비용은 단위면적당 80won/m²으로 나타났으며, 두 종의 나방 모두 방제가 가능한 것으로 나타났다. 또한 성페로몬 트랩과 2종의 LED 트랩에서 포획된 토마토 가해 두 종의 나방 수를 4개월 후 확인해 본 결과, 두 종의 나방이 373마리/트랩 이상 유인되어 친환경적인 방제가 가능한 것으로 판단되었다. The attraction effects of light emitting diode (LED) trap to Spodoptera exigua and Spodoptera litura adults were evaluated in greenhouse and compared with those of no light trap, which is typical used in commercial trap. At this time, in order to attract these two species of moths, sex pheromone traps were installed at the top side according to the degree of tomato growth inside the tomato cultivation greenhouse around the LED trap. In addition, two types of light-emitting traps (420 nm, 470 nm) were installed in the greenhouse at 1/40 m², respectively. Also two sex pheromone were installed inside of the greenhouse according to the height of the tomato plants. 10 days later, Blue-light trap(BLB, 470 nm wavelength) was 3.1 - 3.5 times more attractive than Violet-light trap(VLB, 420 nm wavelength) in S. exigua (105.6 ± 7.3) and S. litura (42.0 ± 3.1) respectively, whereas the no-light trap was little attractive to S. exigua (33.7 ± 2.8) and S. litura (12.0 ± 1.5). On the other hand, after the installation of the sex pheromone trap and the LED trap, there was no damage to S. litura (Fabricius) and S. exigua in the pesticide-free area, indicating a high possibility of control. At this time, the operating cost of the two types of LED traps was 80 won/m² per unit area, and it was confirmed that both types of moths could be controlled. In addition, as a result of confirming the number of two types of moths caught in the sexual pheromone trap and two types of LED traps after 4 months, it was judged that eco-friendly control was possible as more than 373 moths/trap were attracted to the two types of moths.

감성분석을 이용한 파프리카 소비 확대와 홍보를 위한 선호도와 충성도 평가

장혜숙(Hye Sook Jang),이중섭(Jung Sup Lee),방지웅(Ji Wong Bang),이재한(Jae Han Lee) (사)한국생물환경조절학회 2022 생물환경조절학회지 Vol.31 No.4

시설채소 온실에서 무인 자동 약제 살포장치를 이용한 해충 방제효과

이중섭(Jung Sup Lee),이재한(Jae Han Lee),방지웅(Ji Wong Bang),김진현(Jin Hyun Kim),장혜숙(Hye Sook Jang) (사)한국생물환경조절학회 2022 생물환경조절학회지 Vol.31 No.1

시설재배 온실에서 병해충 방제를 위해 자율적으로 이동하면서 작물에 농약을 살포할 수 있는 무인 자동 농약 살포 시스템을 이용하여 방제처리를 실시하였다. 토마토, 딸기의 총채벌레(Frankliniella occidentalis)와 온실가루이(Trialeurodes vaporariorum) 해충에 대한 방제효과를 조사한 결과, 꽃노랑 총채벌레의 방제효과는 토마토에서 85.6%, 딸기에서 87.5%로 나타났고, 온실가루이는 각각 81.7%와 80.6%를 나타내었다. 또한 약제처리 방법에 따른 방제효과는 관행약제살포 처리구 81.7%, 무인 자율 약제 살포처리구 83.9%의 방제효과를 나타내었다(F=22.1, p < 0.001). 두 처리구간 방제효과 비교 시 현저한 유의성은 나타나지 않았으나 무인 자율 약제 살포처리에서 2.2% 높은 효과를 나타내었다. 한편, 약제 살포 시간을 비교한 결과, 무인 자동 약제 살포기는 살포시간이 5min/10a으로 관행 약제 살포시간 25 - 30min/10a 보다 25min 정도 적게 소요되었다. 이러한 결과는 발생최성기에 시설온실에서의 효율적인 해충 방제로 무인 자동 약제 살포방제법이 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. Pest control treatment was carried out using an unmanned automatic pesticide spraying system that can spray pesticides on crops while moving autonomously to control pests in vegetable greenhouse. As a result of examining the control effect on tomato and strawberry on thrips (Frankliniella occidentalis) and greenhouse whitefly (Trialeurodes vaporariorum) pests, 85.6% of yellow flower thrips were found in tomatoes and 87.5% in strawberries, and 81.7% (tomato) and 80.6% (strawberry) of greenhouse whitefly. In addition, the control effect according to the pesticide treatment method showed a control effect of 81.7% of the chemical spraying treatment by manpower and 83.9% of the automatic moving pesticide spraying treatment (F=22.1, p < 0.001). When comparing the control effect between the two treatment sections, there was no significance, but the automatic transfer spraying treatment showed a 2.2% higher effect. On the other hand, as a result of comparing the spraying time of the drug, the automatic unmanned control sprayer had a spraying time of 5 min/10a, which took about 25 min less than the conventional manpower spraying time of 25 - 30 min/10a. Based on these results, it was judged that the automatic transfer spraying method could be usefully used for efficient pest control in the facility greenhouse during the peak period of development.

일사량 감소가 시설고추 및 멜론의 수확량 및 품질에 미치는 영향

이재한(Jae Han Lee),이중섭(Jung Sup Lee),방지웅(Ji Wong Bang),김진현(Jin Hyun Kim) 한국원예학회 2022 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2022 No.11

파프리카 소비증가와 홍보를 위한 선호도, 충성도 및 감성 평가

장혜숙(Hye Sook Jang),이중섭(Jung Sup Lee),방지웅(Ji Wong Bang),이재한(Jae Han Lee) 인간식물환경학회 2022 인간식물환경학회 학술대회 Vol.2022 No.추계

일사량 감소가 시설고추 및 멜론의 수확량 및 품질에 미치는 영향

이재한(Jae Han Lee),이중섭(Jung Sup Lee),방지웅(Ji Wong Bang),김진현(Jin Hyun Kim) 한국원예학회 2022 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2022 No.11

교육용 시뮬레이션 설계를 위한 온실 환경 제어 모델의 활용

윤승리(Seungri Yoon),김동필(Dongpil Kim),황인하(Inha Hwang),김진현(Jin Hyun Kim),신민주(Minju Shin),방지웅(Ji Wong Bang),정호정(Ho Jeong Jeong) (사)한국생물환경조절학회 2023 생물환경조절학회지 Vol.32 No.1

교육용 시뮬레이션 설계를 위한 온실 환경 제어 모델의 활용

윤승리(Seungri Yoon),김동필(Dongpil Kim),황인하(Inha Hwang),김진현(Jin Hyun Kim),신민주(Minju Shin),방지웅(Ji Wong Bang),정호정(Ho Jeong Jeong) (사)한국생물환경조절학회 2022 생물환경조절학회지 Vol.31 No.4

국내외로 첨단 ICT 융합기술이 농업 분야에 적용되기 시작하면서, 시설원예 설비들이 고도화되고, 스마트팜 구축 기술 및 인력이 축적되기 시작하였다. 그러나 우리나라 농촌의 경우, 농업생산 연령의 고령화, 국내 농촌 인구의 지속적인 유출, 저출산 등으로 인하여 스마트팜 확대 및 적용에 어려움이 많은 실정이다. 따라서 공간 및 시간에 구속을 받지 않는 간편한 농업인 교육 프로그램이 필요하며, 최근 부상하고 있는 시뮬레이션 기술을 활용한다면 농업 교육용 시뮬레이션 툴 개발도 가능할 것으로 판단된다. 온실 환경 제어 모델을 이용한 시뮬레이션은 다양한 지역과 기상 조건 하에서 대상 온실의 열과 물질에너지의 상호작용을 합리적으로 예측할 수 있게 해준다. 본 연구에서는 온실 환경 제어 모델을 활용하여 외부 기상 데이터를 통해 온실의 환경 변화를 예측하고 가상의 환경 제어시스템을 통해 환경 제어 시 필요한 에너지값들을 시뮬레이션 할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 이용자가 직접 맞춤형 환경제어를 할 수 있도록 편의성을 고려한 사용자 인터페이스를 구축할 것이며, 실제 파프리카 재배 온실의 제어 요소들을 반영할 수 있도록 설계될 것이다. 농업용 교육 시뮬레이션 툴을 최근 활발하게 연구가 이루어지고 있는 작물 생육 모델링 기술 및 전산유체역학 기술과 융합하면 더욱 타당한 결과를 보일 것이다. Modern agriculture is being transformed into smart agriculture to maximize production efficiency along with changes in the 4th industrial revolution. However, rural areas in Korea are facing challenges of aging, low fertility, and population outflow, making it difficult to transition to smart agriculture. Among ICT technologies, simulation allows users to observe or experience the results of their choices through imitation or reproduction of reality. The combination of the three-dimension (3D) model and the greenhouse simulator enable a 3D experience by virtual greenhouse for fruits and vegetable cultivation. At the same time, it is possible to visualize the greenhouse under various cultivation or climate conditions. The objective of this study is to apply the greenhouse climate management model for simulation development that can visually see the state of the greenhouse environment under various micrometeorological properties. The numerical solution with the mathematical model provided a dynamic change in the greenhouse environment for a particular greenhouse design. Light intensity, crop transpiration, heating load, ventilation rate, the optimal amount of CO₂ enrichment, and daily light integral were calculated with the simulation. The results of this study are being built so that users can be linked through a web page, and software will be designed to reflect the characteristics of cladding materials and greenhouses, cultivation types, and the condition of environmental control facilities for customized environmental control. In addition, environmental information obtained from external meteorological data, as well as recommended standards and set points for each growth stage based on experiments and research, will be provided as optimal environmental factors. This simulation can help growers, students, and researchers to understand the ICT technologies and the changes in the greenhouse microclimate according to the growing conditions.

고압나트륨등 보광 온실의 열적 거동 및 엽온 분석

윤승리(Seungri Yoon),김진현(Jin Hyun Kim),신민주(Minju Shin),김동필(Dongpil Kim),방지웅(Ji Wong Bang),정호정(Ho Jeong Jeong),안태인(Tae In Ahn) (사)한국생물환경조절학회 2023 생물환경조절학회지 Vol.32 No.1

고압나트륨등(high-pressure sodium, HPS 램프)은 작물 생육 발달에 필요한 충분한 양의 광합성유효방사를 제공하는 동시에 복사열을 통해 온실 난방 부하를 절감할 수 있어 겨울철 시설원예 보광 조명으로 널리 이용되고 있다. 그러나 겨울철에 생육 중기를 맞이하는 시설 과채류의 경우, 작물의 정단부가 복사열에 영향을 많이 받고, 캐노피 위치에 따라 엽온 차이가 증가될 수 있다. 또한 온실 기온 역시 보광등에서 발생한 열이 상부로 상승 및 정체되면서 불필요한 에너지 낭비 및 온도 불균일성 역시 심화될 수 있다. 따라서 본 연구의 목표는 CFD 열전달 해석을 통해 HPS 램프에 의한 열적 특성 및 생육 단계별 수평적 엽온 변화를 분석하고, 온실 내 수직적 기온 및 작물의 캐노피별 엽온을 측정하여, 온실 내 환경 균일성 제고 및 효과적 에너지 활용 방안을 모색하는 것이었다. 생육 초기, 중기, 및 후기를 대변하는 초장(1.0, 1.6, 2.2m)에서의 정단부 수평적 엽온을 CFD 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 또한 HPS 램프 작동 이후 수직적 기온과 캐노피 높이별 엽온을 측정하였다. 실험 결과, 보광 시 엽온과 기온 간의 차이가 커지고, 수직적 기온 역시 불균일해짐을 알 수 있었다. 생육 단계가 진전될수록, 고온의 복사열이 중심부에 집중되며, 상단부 수평적 엽온 편차가 커지고, 균일성 역시 떨어지는 것을 알 수 있었다. 열획득 모델을 통한 수치해석 결과, 보광등이 2022년 12월 기간 난방부하에 약 50.1% 기여하는 것을 알 수 있었다. 평균절대 오차 및 평균제곱근 오차는 생육 초기 및 생육 중기 모두 0.5 이하로, 실측값과 예측값에 높은 일치도를 보였다. 수직적 기온 및 엽온 분포와 생육 단계별 수평적 엽온 분포에 관한 본 연구의 결과는 효율적 에너지 관리 및 작물 생육 발달에 관한 의사결정에 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다. High-pressure sodium (HPS) lamps have been widely used as a useful supplemental light source to emit sufficient photosynthetically active radiation and provide a radiant heat, which contribute the heat requirement in greenhouses. The objective of this study to analyze the thermal characteristics of HPS lamp and thermal behavior in supplemented greenhouse, and evaluate the performance of a horizontal leaf temperature of sweet pepper plants using computational fluid dynamics (CFD) simulation. We simulated horizontal leaf temperature on upper canopy according to three growth stage scenarios, which represented 1.0, 1.6, and 2.2 plant height, respectively. We also measured vertical leaf and air temperature accompanied by heat generation of HPS lamps. There was large leaf to air temperature differential due to non-uniformity in temperature. In our numerical calculation, thermal energy of HPS lamps contributed of 50.1% the total heat requirement on Dec. 2022. The CFD model was validated by comparing measured and simulated data at the same operating condition. Mean absolute error and root mean square error were below 0.5, which means the CFD simulation values were highly accurate. Our result about vertical leaf and air temperature can be used in decision making for efficient thermal energy management and crop growth.