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    Effects of Lettuce Cultivation Using Optical Fiber in Closed Plant Factory

    폐쇄형 식물공장내 태양광 파이버를 이용한 상추 재배효과

    Sanggyu Lee, Jaesu Lee, and Jinho Won

    이상규, 이재수, 원진호

    This study was conducted to the improvement of solar light-based artificial light supply system and effect of lettuce cultivation. The artificial light ...

    본 연구는 태양광 기반으로 인공광 병렬 광공급 시스템을 개발하고 상추 재배효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 태양광 기반으로 인공광원을 공급하는 장치는 광원 공급부, 전원공급부 ...

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    This study was conducted to the improvement of solar light-based artificial light supply system and effect of lettuce cultivation. The artificial light supply system was consisted of units such as light source, power, system measurement and controller. The light source supply was composed of a solar transmitter and an LED lamp. The power supply consisted of an leakage breaker, SMPS, LED controller and relay. The solar transmitter was made of a quartz optical fiber with optimal light transmission. Artificial light used white lamp among LEDs. System measurement and control consisted of touch screen, Zigbee communication module and light quantity sensor. The results of test confirmed that the LED light is automatically activated when the intensity measured by the light intensity sensor is 200 µmolm-2s-1 or less. Moreover, the leaf length, root length, chlorophyll content and root fresh weight of optical fiber treatment was hight than LED lamp treatment. Therefore, it can be inferred that the energy-saving solar light collector device can be effective in the indoor lettuce production. However, the use of LED lamp is also recommended to assure the availability of sufficient sunlight in cloudy and rainy days.


    본 연구는 태양광 기반으로 인공광 병렬 광공급 시스템을 개발하고 상추 재배효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 태양광 기반으로 인공광원을 공급하는 장치는 광원 공급부, 전원공급부, 시스템 계측 및 제어부로 구성하였다. 광원공급부는 태양광 전송장치(광파이버)와 LED 램프(인공광)로 구성하였고, 태양광 전송장치는 광 전송률이 우수한 석영재질의 광섬유(Optical fiber)로 제작되었으며, 인공광은 LED 중 White 램프를 사용하였다. 전원 공급부는 누전 차단기, SMPS, LED 제어기 및 릴레이로 구성하였다. 시스템계측 및 제어부는 터치스크린과 지그비(ZigBee) 통신모듈, 광량센서로 구성하였다. 구성한 장치의 성능시험 결과 광량센서로 측정된 강도가 200µmol·m-2·s-1 이하가 되면 자동적으로 LED 램프가 작동되어 보광하는 것을 확인하였다. 또한 본 장치를 활용하여 상추를 재배한 결과, 엽장, 뿌리길이, 엽록소 함량 및 지하부 생체중이 LED 처리보다 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 장치는 화석연료 고갈 등으로 전기 사용에 제한이 올 때 폐쇄형 식물공장 같은 시설에서 작물을 재배할 수 있을 것으로 판단된다.

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    April 2020
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    Performance Improvement of a Temperature and Humidity Measuring System for Strawberry Cultivation Greenhouse

    딸기재배 온실용 온습도 계측시스템의 성능개선

    Young Kyun Jeong, Jong Goo Lee, Enu Ki Ahn, Jae Seok Seo, and Yong Cheol Yoon

    정영균, 이종구, 안은기, 서재석, 윤용철

    This study investigates the improvement in the performance of a temperature and humidity measuring system developed by Company A using the Aspirated ...

    본 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Aspirated Radiation Shield; ARS)를 이용하여 모 기업(A ...

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    This study investigates the improvement in the performance of a temperature and humidity measuring system developed by Company A using the Aspirated Radiation Shield (ARS). The shield has been used in the industry and its accuracy was verified recently. The study also experimentally examines the impact of the wind speed of the ARS device on temperature and humidity. The results are summarized as follows. Before the improvement of the system, the temperature of Company A's system was up to 10.2°C higher than that measured by the ARS device, and the measured relative humidity was approximately 20.0% lower. After improving the system, the temperature and relative humidity of nodes 1 and 2 were found to be almost identical. The temperature deviations including the maximum, mean, and minimum temperatures between those measured in node 2 and by ARS were approximately 0.2 to 0.7°C, respectively; further, the values measured by ARS tended to be slightly lower or higher. In terms of relative humidity, the ARS measurements yielded values approximately 10.0% higher immediately after sunset; otherwise, the values were approximately 1.9% lower. Moreover, when node 1 was set to minimum-middle, middle-maximum, and maximum, the deviations including the maximum, mean, and minimum temperatures of nodes 1 and 2 were 0.1 to 0.4°C, 0.0 to 0.2°C, and 0.0 to 0.5°C, respectively. The deviations including the maximum, average, and minimum temperatures of the three points of node 1 and the ARS ranged from 0.2 to 0.5°C, 0.1 to 2.2°C, and 0.1 to 1.1°C, respectively, indicating that the temperature deviation according to the wind speed was negligible. In addition, considering the results of the previous study with those from this study, the optimal wind speed to improve the temperature deviation is considered to be in the range of 1.0~2.0 m·s-1


    본 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Aspirated Radiation Shield; ARS)를 이용하여 모 기업(A 회사)에서 개발한 시스템의 성능을 개선하고, ARS 장치의 풍속이 온습도에 미치는 영향에 대해서도 시험적으로 검토하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. A 회사 제품의 시스템을 개선하기 전, A 회사 시스템의 온도는 ARS 장치로 측정한 온도보다 최대 10.2℃정도 높았고, 상대습도는 20.0%정도 낮게 나타났다. 시스템을 개선한 후, 노드 1, 2의 온도 및 상대습도는 거의 일치하는 것으로 나타났다. 개선 후의 노드 2와 ARS 장치로 측정한 온도간의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 온도편차는 각각 0.2~0.7℃정도로써 ARS 장치가 약간 낮거나 높게 나타나는 경향이 있었다. 상대습도의 경우, 일몰 직후 ARS 장치의 상대습도가 약 10.0%정도 높게 나타나는 경향이 있었지만, 그 이외에는 평균적으로 1.9%정도 ARS 장치가 약간 낮게 나타나는 경향이 있었다. 그리고 노드 1을 최소-중간 사이, 중간-최대 사이 및 최대로 설정한 경우, 노드 1, 2의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 편차는 각각 0.1~0.4℃, 0.0~0.2℃ 및 0.0~0.5℃정도였다. 그리고 노드 1의 3개 측점과 ARS 장치의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 편차는 각각 0.2~0.5℃, 0.1~2.2℃ 및 0.1~1.1℃정도의 범위로써 풍속의 크기에 따른 온도편차는 아주 미미한 것으로 나타났다. 또한 선행연구 및 본 연구의 결과를 종합하여 보면, 온도오차를 개선하기 위한 적정 풍속은 1.0~2.0m·s-1 정도의 범위일 것으로 판단되었다.

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    April 2020
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    Effect of White and Blue Wind Net Shading on the Quality of‘Fuji’ and ‘Hongro’ Apple Fruits

    백색 및 청색 방풍망 차광 처리가 ‘후지’, ‘홍로’ 사과 과실의 품질에 미치는 영향

    Kyeong-Jin Kang, Jeong-Hak Seo, Hong-Ki Yoon, Jeong-Seok Seo, Jung-Il Joo, and Jong-Pil Chun

    강경진, 서정학, 윤홍기, 서정석, 주정일, 천종필

    In Yesan-gun, Korea's main apple-producing region, the area of apple cultivation and yield are declining. In particular, the worsening quality of ...

    본 연구는 ‘후지/M.9’와 ‘홍로/M.9’가 재식된 사과원에 바람이나 우박을 막기 위해 사용되는 망(구멍 크기 : 2×2mm ...

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    In Yesan-gun, Korea's main apple-producing region, the area of apple cultivation and yield are declining. In particular, the worsening quality of fruits due to unusually high temperatures amid recent climate change has also become a major challenge for apple orchards located on flatlands. The objective of this research is to investigate quality changes of apples according to different growing environments, depending on the shade of the sun, by covering the trees with different colors of wind nets. A white and blue wind nets with a hole size of 2 × 2 mm is installed on two experimental trees, 17-year-old ‘Fuji’ and ‘Hongro’, which are planted 1.5 m × 3.5 m in the north-south direction. Treatment of wind nets effectively lowered fruit surface temperature regardless of apple variety. When measuring the temperature of the fruit surface at 2 pm, the temperature of the air was 34.8°C, but the ‘Fuji’ of the untreated blocks was the highest at 40.0°C, while the blue wind net and the white wind net were significantly lower at 34.9°C and 36.6°C, respectively. In ‘Hongro’, the results showed that the surface temperature was effectively lowered by recording 38.3°C for the blue wind net and 38.5°C for the white wind net treatment when the untreated one was 44.2°C. According to the color difference in ‘Fuji’, the skin redness (a*) was the lowest with untreated control at 16.5, but the blue and white wind net treatment higher at 18.0 and 19.3, respectively. In ‘Hongro’, the white wind net treated fruit also showed a much higher skin redness than the untreated control of 28.1, showing much higher a* of 34.9. Sunburn damage in ‘Fuji’ apples amounted to 9.4% in untreated control. However, the blue and white wind net treatment revealed to 3.8% and 4.2%, respectively. In ‘Hongro’, those damage in the fruits treated with blue or white wind net, accounted for only 8.8% and 12.4%, respectively, significantly lower than 28.8% occurrence of untreated one. And, these results were understood to be the result of low UV radiation being blocked by the treatment of wind nets.


    본 연구는 ‘후지/M.9’와 ‘홍로/M.9’가 재식된 사과원에 바람이나 우박을 막기 위해 사용되는 망(구멍 크기 : 2×2mm)을 수관상부에 색상별로 백색과 청색을 나누어 설치한 후 햇빛의 차광정도 및 생육환경 차이 등에 따른 과실품질 변화를 조사하였다. ‘후지’ 사과의 경우 대기온도 34.8℃인 오후 2~3시경의 과실표면 온도를 측정한 결과, 무처리는 40.0℃로 가장 높았고, 청색 방풍망과 백색 방풍망 처리구는 각각 34.9℃, 36.6℃로 크게 낮았다. ‘홍로’에서는 무처리구가 44.2℃일 때, 청색 방풍망 처리구는 38.3℃, 백색 방풍망 처리구는 38.5℃를 기록하여 ‘후지’와 마찬가지로 온도 경감효과를 보였다. ‘후지’의 과피색차를 조사한 결과, 과피적색도(a*)는 무처리구가 16.5, 청색 방풍망 처리구는 18.0였으나, 백색 방풍망 처리구는 19.3으로 가장 높은 값을 보였다. ‘홍로’에서도 백색 방풍망 처리구가 적색도가 34.9로 무처리구 28.1에 비해 유의하게 높은 적색도 발현을 보였다. 일소피해 조사결과, ‘후지’에서 청색 방풍망 처리구 3.8%, 백색 방풍망 처리구 4.2%로 무처리구 9.4%에 비하여 크게 경감되었고, ‘홍로’의 경우는 청색 방풍망 처리구는 8.8%, 백색 방풍망 처리구는 12.4%로 무처리구 28.8%에 비하여 일소발생이 현저히 감소하였다. 이 같은 결과는 처리별 자외선 수치를 측정하였을 때 무처리 구간의 자외선 값에 비해 청색 방풍망 처리구에서 유의하게 낮아 방풍망 처리에 의한 자외선 차단 효과에 의한 것을 확인할 수 있었다.

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    April 2020
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    Changes in Growth and Physiological Characteristics of Tetradium daniellii (Benn.) T. G. Hartley Container Seedlings by Shading Treatment

    차광처리에 따른 쉬나무 용기묘의 생장 및 생리적 특성 변화

    Kyu Seong Choi, Hwan In Sung, Jong Jin Kim, and Ki Seon Song

    최규성, 성환인, 김종진, 송기선

    This study was conducted in order to closely examine about optimum shading for superior seedling production a container seedling of Tetradium daniellii ...

    본 연구는 대체에너지, 생태복원 및 밀원식물용 등으로 이용되어 묘목 수요가 증가되고 있는 쉬나무의 우량한 용기묘 생산을 위한 적정 차광수준을 구명하고자 실시하였다. 공시용기는 ...

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    This study was conducted in order to closely examine about optimum shading for superior seedling production a container seedling of Tetradium daniellii, which is being increased the demand for a seedling due to being used for alternative energy, ecological restoration and honey plant. The experiment of investigating the optimum shading on T. daniellii was carried out by using plastic container types (350 ml/cavity) for the forestry facility cultivation. The shading level was treated with full sunlight and with 35%, 55%, 75% of the full sunlight. As a result of having surveyed height and root collar diameter growth of a containerized seedling in T. daniellii, a case of the shading experiment showed a noticeably high value was indicated in the full sunlight. It was surveyed that the stronger shading level leads to the lower growth value. Root development was most active in full sunlight. Dry matter production, it was investigated to be the highest in full sunlight. It was surveyed to be the similar tendency to the outcome of height and root collar diameter growth. QI, which is index of showing the quality of a seedling, stood at 0.98 in full sunlight, thereby having been investigated to be the highest. As for the chlorophyll content in a seedling, the highest chlorophyll content was indicated in the 75% shading treatment with the relatively highest shading level. The photosynthetic rate and the water use efficiency were surveyed to be the highest in full sunlight with 8.48 μmolCO2‧m-2s-1, 1.40 μmolCO2‧mmolm-1H2O, respectively. As a result of surveying the whole experiment, optimum shading level for superior seedling production a container seedling of T. daniellii is determined in full sunlight (0%). It is expected that this will be used as a basic data for mass production.


    본 연구는 대체에너지, 생태복원 및 밀원식물용 등으로 이용되어 묘목 수요가 증가되고 있는 쉬나무의 우량한 용기묘 생산을 위한 적정 차광수준을 구명하고자 실시하였다. 공시용기는 임업시설양묘용 플라스틱 용기(350ml/구)를 사용하였다. 차광수준은 전광과 전광의 35%, 55%, 75%로 처리하였다. 실험결과, 간장과 근원경 생장은 전광에서 현저히 높은 값을 보였으며, 차광수준이 강해질수록 낮은 생장값으로 조사되었다. 묘목의 뿌리형태특성을 측정한 결과 전광에서 뿌리발달이 가장 왕성하게 조사되었다. 건물생산량도 전광에서 가장 높았고 전체적으로 간장 및 근원경 생장 결과와 유사한 경향으로 나타났다. 묘목의 품질을 나타내는 지수인 QI (Quality Index)도 차광실험의 경우 전광에서 0.98로 가장 높게 조사되었다. 묘목의 엽록소 함량은 상대적으로 차광수준이 가장 높은 75% 차광처리에서 가장 높은 엽록소 함량을 보였으며, 광합성속도 및 수분이용효율은 전광에서 각각 8.48μmolCO2‧m-2s-1, 1.40μmolCO2‧mmolm-1H2O 가장 높은 것으로 조사되었다. 연구결과를 종합하면, 쉬나무 용기묘의 우량한 묘목생산을 위한 적정 차광수준은 전광(0%)으로 판단되며, 쉬나무 용기묘의 대량생산을 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

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    April 2020
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    Real-time Nutrient Monitoring of Hydroponic Solutions Using an Ion-selective Electrode-based Embedded System

    ISE 기반의 임베디드 시스템을 이용한 실시간 수경재배 양액 모니터링

    Hee-Jo Han, Hak-Jin Kim, Dae-Hyun Jung, Woo-Jae Cho, Yeong-Yeol Cho, and Gong-In Lee

    한희조, 김학진, 정대현, 조우재, 조영열, 이공인

    The rapid on-site measurement of hydroponic nutrients allows for the more efficient use of crop fertilizers. This paper reports on the development ...

    본 연구는 양액 내 존재하는 다량 영양소의 농도를 실시간으로 측정하기 위해 이온 선택 전극 (ISE) 으로 구성된 임베디드 시스템의 개발을 보여준다. NO3 ...

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    The rapid on-site measurement of hydroponic nutrients allows for the more efficient use of crop fertilizers. This paper reports on the development of an embedded on-site system consisting of multiple ion-selective electrodes (ISEs) for the real-time measurement of the concentrations of macronutrients in hydroponic solutions. The system included a combination of PVC ISEs for the detection of NO3, K, and Ca ions, a cobalt-electrode for the detection of H2PO4, a double-junction reference electrode, a solution container, and a sampling system consisting of pumps and valves. An Arduino Due board was used to collect data and to control the volume of the sample. Prior to the measurement of each sample, a two-point normalization method was employed to adjust the sensitivity followed by an offset to minimize potential drift that might occur during continuous measurement. The predictive capabilities of the NO3 and K ISEs based on PVC membranes were satisfactory, producing results that were in close agreement with the results of standard analyzers (R2 = 0.99). Though the Ca ISE fabricated with Ca ionophore II underestimated the Ca concentration by an average of 55%, the strong linear relationship (R2 > 0.84) makes it possible for the embedded system to be used in hydroponic NO3, K, and Ca sensing. The cobalt-rod-based phosphate electrodes exhibited a relatively high error of 24.7±9.26% in the phosphate concentration range of 45 to 155 mg/L compared to standard methods due to inconsistent signal readings between replicates, illustrating the need for further research on the signal conditioning of cobalt electrodes to improve their predictive ability in hydroponic P sensing.


    본 연구는 양액 내 존재하는 다량 영양소의 농도를 실시간으로 측정하기 위해 이온 선택 전극 (ISE) 으로 구성된 임베디드 시스템의 개발을 보여준다. NO3, K 및 Ca 이온을 감지하기위한 PVC ISE, H2PO4를 감지하기위한 코발트 전극, 기준 전극, 샘플 용액이 담기는 챔버, 펌프 및 밸브를 사용하여 측정하는 시스템으로 구성된다. 양액 샘플 양 조절과 데이터 수집을 위해서 데이터 Due 보드가 사용되었고, 각각의 샘플 측정 전에, 측정 중 발생하는 드리프트를 최소화시키기 위해 2 점 정규화 방법을 사용하였다. PVC 멤브레인을 기반으로 한 NO3 및 K 전극의 ​​농도 예측 성능은 표준 분석기의 결과와 근접한 일치 (R2 = 0.99) 나타내며 만족스러운 결과를 나타냈다. 하지만, Ca Ⅱ 이온 투과체 제조된 Ca 전극은 고농도 양액 농도에서 Ca 농도를 55 %로 낮게 측정하였다. 코발트 전극 기반 인산 측정은 반복 측정 중에 발생한 코발트 전극의 불안정한 신호로 인해 표준 방법과 비교하여 45 ~ 155 mg / L의 인산 농도 범위에서 24.7 ± 9.26 %의 비교적 높은 오차를 나타냈다. 수경 P 감지의 예측 능력을 향상시키기 위해 코발트 전극의 신호 컨디셔닝에 대한 추가 연구가 필요함으로 판단된다.

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    April 2020
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    Changes in Marketability of Strawberry ‘Maehyang’ for Export as Affected by Harvest Time of the Day and Temperature of Precooling and Storage

    수출 딸기 ‘매향’의 일중 수확시기와 예냉 및 저장 온도에 따른 상품성 변화

    Ji Eun Park, Hye Min Kim, and Seung Jae Hwang

    박지은, 김혜민, 황승재

    This study was conducted out to investigate the effect of harvest time of the day, precooling or not, and temperature of precooling ...

    본 연구는 5월 일중 수확시기, 예냉 유·무, 예냉 및 저장 온도가 수출 딸기 ‘매향’의 상품성에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 과피의 ...

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    This study was conducted out to investigate the effect of harvest time of the day, precooling or not, and temperature of precooling and storage on the marketability in strawberries ‘Maehyang’ for export in May. Strawberry colored with 60±5% of the skin was harvested at 07:00 am or 15:00 pm, respectively. After harvesting, some strawberries were precooled to 0, 2, 4°C for 3 hours in the cold store, respectively, and the others were kept at room temperature. And then, strawberries were stored at low temperature in the cold store set at 4, 8 or 10°C storage temperatures. The weight loss rate, firmness, soluble solids content, color, incidence of gray mold of strawberries were measured at two days intervals during storage for 14 days. Both 07:00 am and 15:00 pm harvest, fruits as the storage periods lapses increased weight loss rate compared to the weight at harvest time of the day, and the difference in the weight loss rate of fruits depending on the treatment was greater at 15:00 pm harvest than at 07:00 am. Firmness tended to increase again after 8th day at 07:00 am or 15:00 pm harvest, respectively. In the afternoon harvest, 10°C storage without precooling showed the lowest fruit firmness on the 2nd day after storage. The soluble solids content at 07:00 am or 15:00 pm harvest tended to be maintained at high value with precooled and stored at low temperature as storage days elapse. The color values were significantly higher at ‘L’ indicating brightness and lower at ‘a’, indicating redness at low storage temperature regardless of harvesting time of the day and whether it was precooling or not. The incidence of gray mold was higher at 15:00 pm harvest than at 07:00 am harvest, and it was significantly higher in the treatments stored at 10°C after precooling similarly. In this study, strawberry ‘Maehyang’ for export harvested at 07:00 am and stored at 4°C after precooling at 0°C maintained the best shelf life, therefore, it is judged that desirable to harvest in the morning with low temperature and to precool and store at low temperature.


    본 연구는 5월 일중 수확시기, 예냉 유·무, 예냉 및 저장 온도가 수출 딸기 ‘매향’의 상품성에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 과피의 착색이 60±5%로 진행된 딸기를 오전 07:00시와 오후 15:00시에 각각 수확하였다. 수확 수 일부 딸기는 예냉고에서 품온을 0, 2, 4°C로 각각 3시간 동안 예냉처리하였으며, 일부는 상온에 보관하였다. 이후 딸기는 처리별로 저장온도 4, 8, 10°C로 설정된 저온저장고에 저온 저장하였다. 저장고에 14일간 저장하면서 딸기의 무게 손실률, 경도, 당도, 색도, 잿빛곰팡이 발생률을 이틀 간격으로 조사하였다. 오전 07:00시와 오후 15:00시 수확 모두 저장기간이 경과함에 따라 수확 시 무게에 비해 무게 손실률이 증가하였으며, 오전 07:00시 수확에 비해 오후 15:00시 수확에서 처리에 따른 무게 손실률 차이가 컸다. 경도는 오전 07:00시와 오후 15:00시 수확 각각 6일째와 8일째까지 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다. 오후 15:00시 수확 시 예냉하지 않은 10°C 저장 처리는 저장 후 2일째에 과실의 경도가 유의적으로 가장 낮게 나타났다. 당도는 오전 07:00시와 오후 15:00시 수확에서 예냉처리하고 낮은 저장온도 처리에서 저장일수 경과함에 따라 높은 수치로 유지되는 경향을 보였다. 색도는 일중 수확시기 및 예냉 유·무에 관계없이 낮은 저장온도에서 명도를 나타내는 ‘L’ 값은 유의적으로 높았고 적색도를 나타내는 ‘a’ 값은 유의적으로 낮은 경향을 보였다. 잿빛곰팡이 발생률은 오전 07:00시 수확에 비해 오후 15:00시 수확 시 발생률이 높았으며, 공통적으로 예냉을 한 후 10°C에 저장한 처리에서 잿빛곰팡이 발생률이 현저히 높았다. 본 연구에서 07:00시에 수확하여 0°C 예냉 후 4°C에 저장하는 것이 가장 우수한 저장성을 유지하였다. 그러므로 온도가 낮은 오전에 수확을 하고 낮은 온도에 예냉과 저장을 하는 것이 바람직하다고 판단된다.

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    April 2020
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    Strategies about Optimal Measurement Matrix of Environment Factors Inside Plastic Greenhouse

    플라스틱온실 내부 환경 인자 다중센서 설치 위치 최적화 전략

    JungKyu Lee, DongHyeon Kang, SangHoon Oh, and DongHoon Lee

    이정규, 강동현, 오상훈, 이동훈

    There is systematic spatial variations in environmental properties due to sensitive reaction to external conditions at plastic greenhouse occupied 99.2% of ...

    국내 시설 농업의 99.2%를 차지하는 플라스틱온실의 내부 환경인자는 외부 환경의 변화에 민감하게 반응하고 온실 공간 내부에서 편차가 발생한다. 온도, 습도 ...

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    There is systematic spatial variations in environmental properties due to sensitive reaction to external conditions at plastic greenhouse occupied 99.2% of domestic agricultural facilities. In order to construct 3 dimensional distribution of temperature, relative humidity, CO2 and illuminance, measurement matrix as 3 by 3 by 5 in direction of width, height and length, respectively, dividing indoor space of greenhouse was designed and tested at experimental site. Linear regression analysis was conducted to evaluate optimal estimation method in terms with horizontal and vertical variations. Even though sole measurement point for temperature and relative humidity could be feasible to assess indoor condition, multiple measurement matrix is inevitably required to improve spatial precision at certain time domain such as period of sunrise and sunset. In case with CO2, multiple measurement matrix could not successfully improve the spatial predictability during a whole experimental period. In case with illuminance, prediction performance was getting smaller after a time period of sunrise due to systematic interference such as indoor structure. Thus, multiple sensing methodology was proposed in direction of length at higher height than growing bed, which could compensate estimation error in spatial domain. Appropriate measurement matrix could be constructed considering the transition of stability in indoor environmental properties due to external variations. As a result, optimal measurement matrix should be carefully designed considering flexibility of construction relevant with the type of property, indoor structure, the purpose of crop and the period of growth. For an instance, partial cooling and heating system to save a consumption of energy supplement could be successfully accomplished by the deployment of multiple measurement matrix.


    국내 시설 농업의 99.2%를 차지하는 플라스틱온실의 내부 환경인자는 외부 환경의 변화에 민감하게 반응하고 온실 공간 내부에서 편차가 발생한다. 온도, 습도, CO2, 광도의 환경인자를 계측하기 위한 지점을 3 × 3 × 5로 구성하여 데이터를 취득하고 내부 공간을 수직, 수평적인 측면으로 분할하여 환경 인자의 분포를 확인하였다. 계측지점의 최적점을 선정하고자 계측 공간을 수직, 수평적인 방향으로 분할하고, 측정 데이터와 이를 활용한 예측지점의 선형회귀분석 결과로 성능평가를 실시하였다. 일반적인 상황에서는 온도와 습도 인자의 경우 1개의 센서로 플라스틱온실 내부 환경의 계측이 가능할 수 있으나, 특정 구간의 경우 다수의 센서를 활용하여 내부공간의 정밀성을 확보하는 것이 필요하다. CO2의 경우 실험기간 내의 계측 매트릭스의 증가에도 불구하고 변이를 정의하는데 한계가 있음을 발견하였다. 조도 분포의 경우 일출 이후 지속적으로 회귀분석 결과가 작아짐을 발견하였다. 구조물의 간섭 등을 고려해 동일한 수평적인 방향에서 미계측 지점의 결정계수가 감소하였고, 센서 매트릭스 배치를 작물 높이 위로 위치하여 다수의 센서 노드 설치로 개선 가능하다고 예상된다. 외부 환경의 변화에 따라 온실 내부 환경이 불규칙하게 변화되며, 이 구간은 시설의 규격을 고려하여 계측 매트릭스를 구성해야 한다. 반대로 안정적인 구간에서는 최소한의 센서 노드로 내부 환경의 예측이 가능한 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 측정하고자 하는 환경인자와 시설의 구조 등 연구 및 재배자의 목적에 맞는 계측 매트릭스 위치 선정의 유동성이 요구되며, 덕트의 개폐위치를 조절하여 필요한 곳에 에너지를 투입하는 국소냉난방 및 생육제어 모델링 설계에 적용 가능하다고 판단된다.

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    April 2020
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    Effects of Supplemental Green LEDs to Red and Blue Light on the Growth, Yield and Quality of Hydroponic Cultivated Spinach (Spinacia oleracea L.) in Plant Factory

    수경재배 식물공장에서 다양한 보광 LED가 시금치의 생육과 수량에 미치는 영향

    Nguyen Thi Phuong Dung, Tran Thi Thanh Huyen, Dong Cheol Jang, Il Seop Kim, and Nguyen Quang Thach

    넨티덩, 트란티, 장동철, 김일섭, 넨퀸탓

    The effect of three different light qualities on growth, photosynthesis, quality and safe parameters of hydroponic cultivated spinach (Spinacia oleracea L.) were ...

    본 연구는 폐쇄형 식물공장에서 시금치 수경재배시 세가지의 인공광이 생육, 광합성 및 품질에 미치는 영향을 규명하기 위해 수행되었다. 세가지 광 처리구는 적색 (660nm ...

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    The effect of three different light qualities on growth, photosynthesis, quality and safe parameters of hydroponic cultivated spinach (Spinacia oleracea L.) were investigated indoor. Three different light qualities were created of red (660 nm), blue (450 nm) and green (550 nm) LEDs corresponding at ratio R660/B450 = 4/1 (RBL); R660/B450/G550= 5/2/3 (WWL); R660/B450/G550 = 1/1/1 (WL), which were tested at the same intensity (PPFD =190 µmol m-2 s-1). The results showed that the plant height and leaf number were the lowest in WL treatment. The SPAD, Net photosynthesis rate Pn, Fv/Fm, Leaf area index LAI values and all parameters of root characteristics were the highest in RBL treatment and were significantly different from two others. Fresh weight of stem, leaf and root, dry weight of root in the three light qualities were significantly different. In contrast, the highest K+ content in WL was different from WWL and RBL treatments, while Ca2+ and Fe2+ content were the highest in the RBL treatment. Vitamin C content was significantly different between the three treatments. nitrate and oxalic acid contents were the highest in WL treatment, whereas soluble–solids contents and vitamin C contents were the highest in RBL treatment. Oxalic acid, nitrate contents were observed tending reduced under WWL although oxalic acid content in RBL treatment was not different from WL and WWL treatments. In all three different light treatments were not detected Salmonella, E.coli. Our results suggest that RBL may be appropriate light for growth of spinach, but supplementary green light to a combination of red and blue LEDs at the reasonable rate can change the quality of spinach in a positive direction. Hydroponic cultivated spinach was safe for users.


    본 연구는 폐쇄형 식물공장에서 시금치 수경재배시 세가지의 인공광이 생육, 광합성 및 품질에 미치는 영향을 규명하기 위해 수행되었다. 세가지 광 처리구는 적색 (660nm), 청색 (450nm) 및 녹색 (550nm) LED를 사용하여, R660 / B450 = 4/1 (RBL), R660 / B450 / G550 = 5/2/3 (WWL); R660 / B450 / G550 = 1/1/1 (WL) 비율로 혼합하였고, 동일한 광도로 설정하였다 (PPFD = 190 μmol‧m-2‧s-1). 생육조사결과 초장, 엽수는 WL이 가장 적었다. SPAD, 순광합성율, Fv/Fm, LAI, 근권부 생육은 RBL이 가장 높았고 통계적으로 유의하였다. 줄기, 잎, 뿌리의 생체중, 뿌리의 건물중은 세가지 처리구에서 유의한 차이를 보였다. 대조적으로 WL의 칼륨의 함량은 WWL과 RBL 가운데 가장 높았지만, 반면 칼륨과 철의 함량은 RBL이 가장 높았다. 비타민C 함량도 시험구간 유의한 차이를 보였다. 질소와 옥살산 함량은 WL이 가장 높았고, 용해성 고체와 비타민C 함량은 RBL이 가장 높았다. 옥살산, 질소 함량은 WWL에서 감소하는 경향을 보였고, RBL의 옥살산 함량은 WL와 WWL과 차이가 없었다. 모든 처리구에서 Salmonella, E.coli. 는 감염되지 않았다. 결론적으로, RBL이 시금치의 생육에 적합하지만, 적색, 청색과 적정하게 혼합된 녹색광은 시금치의 생육에 긍정적인 영향을 미친다고 판단된다.

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    April 2020
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    Optimization of Cultivation Conditions on Effective Seedlings of Veronica rotunda var. subintegra (Nakai) T.Yamaz.

    산꼬리풀의 효과적인 육묘를 위한 재배조건 최적화

    Sang In Lee, Soo Ho Yeon, Ju Sung Cho, Mi Jin Jeong, and Cheol Hee Lee

    이상인, 연수호, 조주성, 정미진, 이철희

    This study was conducted to identify the optimal conditions for seedling growth in Veronica rotunda var. subintegra (Nakai) T.Yamaz. which a ...

    본 연구는 국내 특산식물이며 관상소재로 개발이 가능한 산꼬리풀의 효과적인 육묘조건을 구명하기 위해 수행되었다. 육묘는 토양 종류와 비료 농도, 차광정도, 추비 농도, 종자의 ...

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    This study was conducted to identify the optimal conditions for seedling growth in Veronica rotunda var. subintegra (Nakai) T.Yamaz. which a endemic plant and can be development as ornamental plants. We sowed V. rotunda var. subintegra (Nakai) T.Yamaz. seeds, and exposed the seedling was different treatment conditions. We varied soil type and fertilizer concentration, shading ratio, additional fertilizer concentration, pretreatment light exposure and collection time of seeds. We found that seedling growth was good in horticultural substrate (with no additional fertilizer), but mixed soils supplemented with fertilizer inhibited growth, regardless of the fertilizer concentration. In the 55% shading treatment, seedling growth was greater than in the non-shading treatment. High concentration addition of fertilizer (Hyponex) promoted plant growth, in terms of both plant length and fresh weight. Exposure of seeds to a red light-source prior to germination had a greater effect on seedling growth than exposure to other light sources. Seedlings exhibited better growth when grown from seed collected in 2018, rather than 2017.


    본 연구는 국내 특산식물이며 관상소재로 개발이 가능한 산꼬리풀의 효과적인 육묘조건을 구명하기 위해 수행되었다. 육묘는 토양 종류와 비료 농도, 차광정도, 추비 농도, 종자의 광원 전처리 및 채종 시기별로 각 요인을 달리하여 수행하였다. 연구 결과, 산꼬리풀은 원예상토에서 생육이 우수하였으며, 혼용토에서는 비료 첨가 시 생육이 억제되었다. 차광은 55% 차광조건에서 무차광에 비해 전체적인 생육이 향상되었다. 고농도(1000mg·L-1)의 Hyponex는 육묘 시 생육을 촉진하였으며, 파종 전 종자에 대한 적색광 조사는 추후 초장과 생체중 향상에 효과적이었다. 채종 시기는 2018년도 종자가 2017년 종자보다 생육이 우수하였다.

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    April 2020
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    Growth Characteristics of Small and Medium Type Watermelon According to Number of Stem Training and Position of Fruit Setting in the Winter Season

    겨울철 줄기유인 수 및 착과 위치에 따른 중ㆍ소과종 수박의 생육 특성

    So-Hui Kim, Gyeong-Lee Choi, Su-Hyun Choi, Mi-Young Lim, and Ho-Jeong Jeong

    김소희, 최경이, 최수현, 임미영, 정호정

    This research was carried out to find the proper number of stem training and position of fruit setting that can be stably ...

    겨울철 재배 시 중∙소과종 수박의 안정적 생산을 위한 적정 줄기유인 수와 착과 위치를 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 줄기유인 수를 위한 ...

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    This research was carried out to find the proper number of stem training and position of fruit setting that can be stably produced for the cultivation in small and medium types of watermelon during winter. The treatments for the number of stem training were 2-, 3-, 4-stems, respectively. Growth characteristics (plant height, stem diameter, no. of node, etc.) by number of stem training were higher in 2-stem than in 3-4-stem. However, Fruit characteristics such as weight, length, width were high in the 4-stem. There is no significant difference between the soluble solids and fruit setting rate depending on the stem training. The position of fruit setting were three points: 2nd, 3rd, 4th female flower positions. The fruit setting is one fruit per plant. The average fruit setting nodes of 2nd, 3rd and 4th female flowers were 11.5, 15.8 and 23.1 nodes, respectively. The 4th female flower was 0.8 kg heavier than 2nd female flower because of its increased weight as position of fruit setting was higher. However, the soluble solids decreased as the position of fruit setting increased, with the second female flower being 1.3°Bx higher than the 4th female flower. The Fruit setting rate was no significant difference. Considering the growth and fruit characteristics, it is believed that the small and medium-sized watermelon in winter will have a high quality production of watermelon when the stem training is 3-stem and the position of fruit setting is 3rd female flower. However, it is thought that additional studies are needed to stabilize the income of watermelon-growing farms, such as planting distance and adhesion of small and medium-sized varieties.


    겨울철 재배 시 중∙소과종 수박의 안정적 생산을 위한 적정 줄기유인 수와 착과 위치를 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 줄기유인 수를 위한 시험은 아들줄기를 각각 2, 3, 4줄기로 달리하여 유인하였다. 줄기유인 수에 따른 초장, 경경, 마디수 등 생육특성은 3, 4줄기보다 2줄기에서 높은 결과를 보였다. 그러나 과중, 과고, 과폭 등 과실특성은 4줄기에서 높게 나타났다. 당도와 착과율은 줄기유인 수에 따라 유의한 차이가 없었다. 착과 위치를 위한 시험의 착과 위치는 2, 3, 4번째 암꽃으로 달리하였다. 착과 위치에 따른 암꽃의 평균 착과마디는 각각 11.5, 15.8, 23.1마디였다. 착과 위치가 높아질수록 과중이 증가하여 2번째 암꽃에 비해 4번째 암꽃이 0.8kg 무거웠다. 그러나 당도는 착과 위치가 증가할수록 감소하여, 2번째 암꽃이 4번째 암꽃에 비해 1.3°Bx 높았다. 생육과 과실 특성을 종합적으로 고려하였을 때, 겨울철 중∙소과종 수박의 줄기유인 수는 3줄기, 착과 위치는 3번째 암꽃이 고품질의 수박의 생산을 위해 적합할 것으로 판단된다. 그러나 추후에 재식거리, 중∙소과종 품종의 다착과 등 수박 재배 농가의 소득 안정을 위한 다양한 연구가 필요하다고 생각된다.

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    April 2020
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    Corrosion and Strength Changes of Agricultural Steel Pipes Elapsed 20 Years under the Greenhouse Environment

    온실 환경 하에서 20년 경과된 농업용 강관의 부식 및 강도변화

    Sang-Woon Nam, Hee-Ryong Ryu, Man-Kwon Choi, and Hyun-Ho Shin

    남상운, 류희룡, 최만권, 신현호

    In order to increase the durability of the pipe framed greenhouse, galvanized steel pipes with four corrosion protection treatments were installed in ...

    파이프 골조 온실의 내구성 증대를 위하여 4가지의 부식방지 처리를 한 파이프를 실험온실 내부에 설치하여 20년경과 후 표면부식 상태와 강도 변화 실험을 실시하였다 ...

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    In order to increase the durability of the pipe framed greenhouse, galvanized steel pipes with four corrosion protection treatments were installed in the greenhouse. After 20 years, experiments on surface corrosion and strength change were conducted. Control (untreated) pipes exposed in the atmosphere showed a 1.3% reduction in strength, but little difference from other treatments. The strength of heavy protective coating pipes buried in the ground decreased by 0.6%, showing little change, but untreated pipes decreased by 15.7%. And antirust paint and asphalt coating pipes decreased by 4.2~4.4%. Pipes exposed in the atmosphere did not show severe corrosion in all samples. There was no change in heavy protective coating pipes, and no rust was found in antirust painting pipes either and there was only slight discoloration. Asphalt coating pipes discolored black and some rust was found, and untreated pipes were rusted by 20~30% of the surface. However, untreated pipes buried in the ground were completely rusted, and asphalt coating pipes were rusted by 80~90% of the surface. Antirust painting pipes were rusted by 20~30%, and heavy protective coating pipes did not change almost. The heavy protective coating treatment showed a clear corrosion protection effect even in the parts buried in the ground, and the antirust painting treatment also showed some corrosion protection effect. Therefore, it is judged to be applicable to the field of pipe framed greenhouses.


    파이프 골조 온실의 내구성 증대를 위하여 4가지의 부식방지 처리를 한 파이프를 실험온실 내부에 설치하여 20년경과 후 표면부식 상태와 강도 변화 실험을 실시하였다. 대기 중에 노출된 지상부위에서 무처리 파이프는 강도가 1.3%정도 줄었지만 다른 처리와의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위에서 중방식 처리한 파이프의 강도는 0.6%정도 줄어 거의 변화가 없었으나 무처리는 15.7% 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 방청 페인트나 아스팔트 도포는 4.2~4.4%정도 감소하는 것으로 나타났다. 지상부위는 모든 시료에서 심한 부식상태를 보이지 않았다. 중방식 처리는 변화가 없었고, 방청페인트 처리도 녹은 발견되지 않고 약간의 변색만 있었다. 아스팔트 도포는 검게 변색되고 약간의 녹이 발견되었으며, 무처리는 표면의 20~30%정도가 녹슨 것으로 나타났다. 지하 매설부위 무처리 파이프의 경우에는 전체가 완전히 녹슬어 있었고, 아스팔트 도포한 파이프도 표면의 80~90%가 녹슬어 있었다. 방청페인트 처리는 20~30%정도 녹슬어 있었고, 중방식 처리는 거의 변화가 없었다. 중방식 처리는 지하 매설부위에서도 확실한 부식 방지 효과를 보이는 것을 확인할 수 있었고, 방청페인트 처리도 어느 정도 부식 방지 효과를 나타내고 있으므로 현장에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

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    April 2020
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    Selection of Optimal Varieties Suitable for Indoor Cultivation Considering the Growth and Functional Content of Agastache Species

    배초향의 생장과 기능성 물질 함량을 고려한 실내재배 적합 최적 품종 선정

    Jong Won Do, Seung Won Noh, Gwon Jeong Bok, Hyun Joo Lee, Jong Won Lee, and Jong Seok Park

    도종원, 노승원, 복권정, 이현주, 이종원, 박종석

    The objective of this study was to select the right species among Agastache in the family Lamiaceae as the result of growth ...

    본 연구는 Agastache 속 여러 종에서 국내 자생지 환경요건에 적합하면서 생육 및 기능성 물질 함량면에서 가장 최적의 종을 선정하고자 하였다. 첫째, 11종의 ...

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    The objective of this study was to select the right species among Agastache in the family Lamiaceae as the result of growth analysis and functional substance analysis. Among 22 species of Agastache, five species (Agastache cana, Agastache foeniculum, Agastache rugosa ‘Spike Blue’, Agastache rugosa ‘Spike Snow’, Agastache rupestris) were selected by referring to United States Department of Agriculture (USDA)’s plant hardiness zone area and Korea’s one based on USDAs. These plants were cultured at 24 ± 1°C and 18 ± 1°C (day and night temperatures, respectively) and 65 ~ 75% relative humidity in a hydroponic culture system for 4 weeks. In terms of growth analysis experiment, stem length, root length, leaf width, leaf area, leaf number, SPAD value, and fresh and dry weights of shoots and roots were measured. The results showed that A. rugosa SS and A. rugosa SB have a higher overall balance value than other species. When compared functional substance value (rosmarinic acid, tilianin, and acacetin) of five species, A. rugosa SS and A. rugosa SB are significantly higher than other species in Agastache. It seems to be directly proportional to the growth analysis results. When considering the growth and functional substance part comprehensively, A. rugosa SS and A. rugosa SB are the most optimal high-value species among Agastache.


    본 연구는 Agastache 속 여러 종에서 국내 자생지 환경요건에 적합하면서 생육 및 기능성 물질 함량면에서 가장 최적의 종을 선정하고자 하였다. 첫째, 11종의 배초향(Agastache)속 종자를 구입하여 미국 농무성(USDA) 식물 내한성 지도(plant hardiness zone map) 및 국내 식물 내한성 지도를 참고하여 11종에서 생육 및 기능성 분석을 할 5종을 선정하였다. 둘째, 배초향(Agastache) 속 5개 품종인 A. cana, A. foeniculum, A. rugosa ‘Spike Blue’, A. rugosa ‘Spike Snow’, A. rupestris에 대해 초장, 엽장, 엽폭, 엽면적, 엽수, SPAD, 지상부 생체중 및 건물중, 지하부 생체중 및 건물중 등의 생육 분석을 실시하였다. 생육 분석 결과, A. rugosa SB 및 A. rugosa SS 종에서 전체적으로 균형 있게 높은 수치를 나타냄을 알 수 있어, 생육 부문에서는 A. rugosa 계통의 품종이 다른 품종에 비해서 유리하다고 볼 수 있다. 셋째, rosmarinic acid, tilianin, acacetin 성분에 대해 단위 중량당 함량 및 식물체 1중당 함량 등의 기능성물질 함량 분석을 실시하였다. 기능성 물질 분석 결과, A. rugosa 계통 종에서 기능성 물질 및 항산화물질 함량이 유의적으로 높았으며, 이는 생육 결과값과 정비례적인 연계성이 크다고 보여진다. 따라서, 배초향(Agastache)속 종에 대한 생육과 기능성 부분을 종합적으로 고려할 때, A. rugosa SS 및 A. rugosa SB 등 A. rugosa 계통이 가장 최적의 고부가가치 작물로 적합할 것이라고 판단된다.

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    April 2020