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1. WO2020116943 - METHOD FOR PROMOTING PLANT GROWTH ACCORDING TO PANCHROMATIC LED WAVELENGTH CONVERSION

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7   8   9  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

10  

과제 해결 수단

11   12   13   14   15   16   17   18  

발명의 효과

19  

도면의 간단한 설명

20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54  

발명의 실시를 위한 형태

55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7  

도면

1 (R91)   2 (R91)   3 (R91)   4 (R91)   5 (R91)   6 (R91)   7 (R91)   8 (R91)   9 (R91)   10 (R91)   11 (R91)   12 (R91)   13 (R91)   14 (R91)   15 (R91)   16 (R91)  

명세서

발명의 명칭 : 전색체 LED 파장 변환에 따른 식물생장 증진 방법

기술분야

[1]
본 발명은 LED를 활용하여 식물생장등으로 적용하고, 구체적으로는 식물의 광합성에 필수적인 450 nm와 650 nm의 빛을 이용할 뿐 아니라 가시광선 영역의 녹색과 노란색이 보강된 전색체를 발하는 빛을 대상으로 한 작물별 생장에 관한 기술이다. 첫째, 파장의 조합에 따른 식물생장을 빛과 성장 상관관계에 관한 통합적 인공광합성기술이다. 둘째, 작물의 생장이 450 nm의 빛이 전색체 분율에 매우 민감히 반응하며, 이에 따른 생장인자가 결정되는 식물재배 기술이다. 이러한 광원의 파장에 따른 맞춤형 식물생장 등 기술이다.

배경기술

[2]
광합성에 필수적인 태양광의 확보는 친환경 농업기술 개발에 중요하다. 특정 파장의 태양광이 식물의 생장과 농산물 생산에 직접 관련되어 있다. 한 예로서, '에머슨' 원리를 들 수 있다. 이 원리는 "붉은색"의 빛에 해당하는 680nm와 700nm의 파장의 빛들은 각각 광합성 수율을 높이는데 중요한 인자로 알려져있다. 각각의 파장의 빛만을 따로따로 쪼여도 광합성 수율이 증대된다. 이 원리에 입각한 광합성의 효과는 두 파장의 빛을 동시에 쪼여줄 경우에 명확히 나타나며, 각각의 파장의 빛에 의한 광합성 수율의 합보다 수 배 이상의 높은 광합성 수율을 보인다고 알려져있다. 하지만, 이 효과가 알려진 후에도 특정 파장의 빛에 의한 광합성 효율 증대 관련 정량적인 연구결과는 보고되지 않고 있는 실정이다.
[3]
최근, 특정 식물에서 에머슨 효과를 보이는 "붉은색" 파장의 빛 뿐만 아니라 '가시광선' 영역의 특정 파장의 빛에 의해 광합성 효율이 증대됨을 관측하였다. 이러한 특정한 파장에 의한 광합성 효과의 정량적인 자료를 근거로 식물생장등 개발의 필요성이 제기되고 있으나, 현실적으로는 이러한 연구결과를 뒷받침해 줄 만한 특정 파장이 조합된 식물생장등을 손쉽게 구할 수 없을 뿐 아니라, 다량의 공급처를 찾는데에도 한계가 있었다.
[4]
한편, 이러한 식물등 개발의 수요와는 별개로 범국가적으로는 농업생산성 증대를 표방하며 식물생장등 보급의 일환으로 에너지 효율이 높은 청색 LED를 농가에 보급해왔다. 그러나 작물 맞춤형 식물생장등이 아닌 기존의 청색 LED만으로 태양광의 부족분을 채우는 데 만족해야 하는 실정이었다. 이에 몇몇 국내외 LED 업체에서는 광합성에 착안하여 클로로필이 주로 흡수하는 빛인 450 nm와 650 nm 파장을 보완한 2-파장 생장등을 출시하였다(도 1).
[5]
또한, 클로로필 흡수에 입각한 식물생장등의 장파장 650 nm 영역을 보강한 LED 또한 출시되고 있다. 최근에 태양광 스펙트럼을 재현한 LED등이 출시되어 고연색 조명으로 대대적인 홍보가 진행되고 있으며 이를 식물등으로 적용가능하다는 판단으로 시판되고 있다(도 1). 그러나 고연색 LED의 경우 유사 태양광 스펙트럼을 재현한 따름이고, 식물생장의 빛-생장 상관관계가 전혀 고려되지 못한 실정이다. 실제 인공광합성으로 사용되는 식물생장등의 기본요건은 식물의 빛에 대한 감응이 최우선 연구대상이다(도 1).
[6]
인공태양 설계에는 식물의 광합성 중 명반응에 해당하는 빛에 감응하는 클로로필의 흡수스펙트럼이 기준이 된다(도 5). 현재 시판되고 있는 도 1의 식물생장 등기구의 경우 실제 명반응 조건의 빛을 발생시키고 있지 못한 실정이다. 이에 추가하여, 효과적인 인공광합성을 촉진시키기 위해서는 태양광과 식물의 생장에 따른 과학적인 상관관계 확립이 선결되어야 한다. 그러나 실상은 생육결과 실험이 불충분하여 LED 생산업자와 작물을 재배하는 사용자인 농민 사이에 큰 괴리가 있는 실정이다.
[7]
또한, LED의 빛을 분색할 경우 진화할수록 통상적인 LED 조명에서 고급조명으로 분류된다(도 1). 이 분류는 연색지수를 고려하여 결정되며 650 nm 파장이 추가됨에 따라 점진적인 향상을 보이고 있다. 그러나 이러한 연색지수의 향상을 위해서는 고비용의 LED가 사용되어야 하므로 경제적인 비용 또한 고려되어야 한다. 문제의 핵심은 이러한 고비용의 연색성이 높은 LED를 식물생장에 사용한다 하더라도 이에 상응하는 생장 효율을 기대하기는 매우 어려운 현실이다. 즉, 인공태양 빛과 생육조건의 상관관계 규명 없이 식물생장등의 사용은 농업생산 현장에는 받아들일 수 없는 제안이 되고 만다. 즉 매우 비현실적 LED 광원이 되고 만다. 또한, 식물의 종류에 따라 광합성 조건이 달라지므로 면밀한 인공태양의 파장 분석 없이 일괄적으로 식물생장에 적용하기가 어렵다.
[8]
*선행기술문헌
[9]
대한민국 등록특허 10-1184631

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[10]
본 발명은 인공태양을 발생시킬 목적으로 LED를 활용하고자 하였다. 맞춤형 식물생장등으로 활용하고자 440 내지 460 nm 파장 및 640 내지 660 nm 파장뿐만 아니라 가시광선 영역의 녹색과 노란색이 보강된 전색체를 발하는 빛을 LED 등기구를 신규로 개발하고자 하였다. 최적 광합성 조건을 파장별로 확인하여 작물별로 최적의 식물생장등을 결정하고자 하였다. 농작물의 생장이 450 nm의 빛과 이 빛의 전색체 분율에 매우 민감히 반응함을 확인하고자 하였다. 특정 파장에 따른 맞춤형 식물생장등 기술을 개발하고자 하였다.

과제 해결 수단

[11]
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서,
[12]
본 발명은 300 내지 800 nm 파장(wavelength) 범위를 포함하고,
[13]
440 내지 460 nm 파장 및 640 내지 660 nm 파장에서 피크(peak)를 가지며,
[14]
440 내지 460 nm 파장의 피크에서 강도(intensity)가 1.0 내지 30.0 mW인 전색체(pancromatic) LED 광을 식물에 조사하여 식물의 생장을 증진하는 방법을 제공한다.
[15]
또한, 본 발명은 상기 방법으로 재배된 생장이 증진된 식물을 제공한다.
[16]
또한, 본 발명은 300 내지 800 nm 파장(wavelength) 범위를 포함하고,
[17]
450 nm 파장 및 650 nm 파장에서 피크(peak)를 가지며,
[18]
450 nm 파장의 피크에서 강도(intensity)가 5.0 내지 20.0 mW인 식물 생장용 전색체(pancromatic) LED 램프를 제공한다.

발명의 효과

[19]
본 발명은 전색체(pancromatic) LED 광의 파장분포도의 변형에 의해서 식물을 생장을 촉진 시킬 수 있는 방법으로 식물에게 적합한 최적의 전색체(pancromatic) LED 광을 이용하여 식물 자원의 고부가가치화를 이룰수 있다.

도면의 간단한 설명

[20]
도 1은 기존에 식물생장에 사용되는 LED의 발광 파장을 나타낸 그래프이다: 청색 LED 발광파장, 2-파장 LED 발광파장, 3-파장 LED 발광파장, 고연색 LED 발광파장.
[21]
도 2는 식물의 광합성 중 명반응에 해당하는 빛에 감응하는 클로로필의 흡수스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
[22]
도 3은 식물재배에 사용한 전색체 식물생장 램프인 PLED-1.0 램프의 발광파장을 나타낸 그래프이다.
[23]
도 4는 식물재배에 사용한 전색체 식물생장 램프인 PLED-0.75 램프의 발광파장을 나타낸 그래프이다.
[24]
도 5는 식물재배에 사용한 전색체 식물생장 램프인 PLED-0.5 램프의 발광파장을 나타낸 그래프이다.
[25]
도 6은 식물재배에 사용한 전색체 식물생장 램프인 PLED-0.25 램프의 발광파장을 나타낸 그래프이다.
[26]
도 7은 전색체 식물생장 램프 4종(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25)에 따른 방울토마토의 초장 평균을 나타낸 그래프이다.
[27]
도 8은 전색체 식물생장 램프 4종(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25)에 따른 방울토마토의 평균 분얼수을 나타낸 그래프이다.
[28]
도 9는 전색체 식물생장 램프 4종(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25)에 따른 방울토마토의 생육 상태(종자 파종 후 30일)를 찍은 사진이다.
[29]
도 10은 전색체 식물생장 램프 4종(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25)에 따른 고추의 초장 평균을 나타낸 그래프이다.
[30]
도 11은 전색체 식물생장 램프 4종(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25)에 따른 고추의 엽폭 평균을 나타낸 그래프이다.
[31]
도 12는 전색체 식물생장 램프 4종(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25)에 따른 고추의 엽수 평균을 나타낸 그래프이다.
[32]
도 13은 전색체 식물생장 램프 4종(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25)에 따른 고추의 엽장 평균을 나타낸 그래프이다.
[33]
도 14는 전색체 식물생장 램프 4종(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25)에 따른 고추의 생육 상태를 찍은 사진이다.
[34]
도 15는 전색체 식물생장 램프 4종(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25)에 따른 녹두의 생육 상태(종자 파종 후 30일)를 찍은 사진이다.
[35]
도 16은 전색체 식물생장 램프 4종(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25)에 따른 올콩의 초장 평균(종자 파종 후 20일)을 나타낸 그래프이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[36]
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
[37]
[38]
본 발명자들은 도 2의 클로로필 흡수스펙트럼을 근거로 인공태양의 파장을 설계하였다. 우선, 도 1에서 550 nm와 600 nm의 흡광이 약하기는 하지만 일방적으로 무시할 수는 없는 수치이므로 가능하면 전색체 특성을 보이는 LED를 기본으로 삼았다. 그리고 650 nm 흡광에 비해 450 nm의 흡광이 상대적으로 적으나 에너지로 볼 때 고에너지에 해당하므로, 450 nm의 파장의 변화를 기준으로 식물의 생장 상관관계를 규명하였다. 그 결과 450 nm 빛의 상대적인 세기가 식물생장에 큰 영향을 미친다는 직접적인 결과를 획득하였다. 본 특허에서는 다양한 농작물이 선택되었으며, 이 파장의 영향이 작물의 생장에 큰 요인임을 추가로 규명하였다. 그러므로 본 기술은 인공광합성이 고에너지 청색(450 nm)에 매우 민감하며, 이 파장의 세기 조절에 따라 맞춤형 식물 생장이 가능함을 공지한다. 이러한 기술의 개발에 따른 식물생장등의 파장별 설계, 제작 및 농작물 생육 조건 등이 권리의 대상이 된다. 특히 본 발명에서 작물에 적용하는 LED 기술을 전색체 PLED TM (Panchromatic-LED) 이라 칭한다. 이 또한 기술의 범위에 포함된다. 구체적인 실험 내용은 전색체 파장을 LED를 활용하여 발생시키며, 450 nm에서의 빛의 세기를 매개변수로 삼아(PLED-1.0램프, PLED-0.75램프, PLED-0.5램프, PLED-0.25 램프), 작물별(깻잎, 오이, 토마토, 고추, 녹두, 올콩)로 각각 성장실험에 적용하여, 450 nm에서의 최적의 빛의 세기를 확인하였으므로 본 발명을 완성하였다.
[39]
본 발명은 300 내지 800 nm 파장(wavelength) 범위를 포함하고,
[40]
440 내지 460 nm 파장 및 640 내지 660 nm 파장에서 피크(peak)를 가지며,
[41]
440 내지 460 nm 파장의 피크에서 강도(intensity)가 1.0 내지 30.0 mW인 전색체(pancromatic) LED 광을 식물에 조사하여 식물의 생장을 증진하는 방법을 제공한다.
[42]
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 생장은 생체중, 건물중, 엽수, 초장, 측지수, 엽면적, 엽장 및 엽폭으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 증가하는 것일 수 있다.
[43]
상기 식물은 엽채류, 과채류 또는 콩과식물일 수 있고, 깻잎, 오이, 토마토, 고추, 녹두 또는 올콩일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
[44]
[45]
본 발명의 용어 "전색체(pancromatic) LED"는 PLED TM (Panchromatic-LED)로 칭할 수 있다.
[46]
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 440 내지 460 nm 파장 및 640 내지 660 nm 파장에서 피크(peak)를 가지며, 구체적으로는 450 nm 및 650nm에서 최대 피크를 가질 수 있다.
[47]
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 440 내지 460 nm 파장의 피크에서 강도(intensity)는 1.0 내지 30.0 mW일 수 있으며, 보다 바람직하게는 5.0 내지 20.0 mW일 수 있으며, 440 내지 460 nm 파장의 피크의 최적 강도는 식물의 종류에 따라 조절할 수 있다.
[48]
본 발명에서 440 내지 460 nm 파장의 피크에서 강도(intensity)가 20.0 mW이면 PLED-1.0, 15.0 mW 이면 PLED-0.75, 10.0 mW 이면 PLED-0.5, 5.0 mW 이면 PLED-0.25로 기재하여 440 내지 460 nm 파장의 피크에서에서 광의 상대적인 비율로 구분하여 기재하였으며, 강도는 ±0.3이면 유의한 값으로 판단할 수 있다.
[49]
엽채류(깻잎)의 재배의 경우에는 전색체 LED 식물등인 PLED-0.75 램프의 사용이 적절하며, 과채류(오이, 방울토마토, 고추) 재배의 경우에는 PLED-0.5 램프의 사용이 적절하고, 두류(녹두, 올콩)를 식물공장에서 생산하고자 할 때는 PLED-0.25 램프를 이용하는 것이 적합하다.
[50]
또한, 본 발명의 방법으로 재배된 생장이 증진된 식물을 제공한다.
[51]
또한, 본 발명은 300 내지 800 nm 파장(wavelength) 범위를 포함하고,
[52]
450 nm 파장 및 650 nm 파장에서 피크(peak)를 가지며,
[53]
450 nm 파장의 피크에서 강도(intensity)가 5.0 내지 20.0 mW인 식물 생장용 전색체(pancromatic) LED 램프를 제공한다.
[54]
상기 450 nm 파장의 피크의 최적 강도는 식물의 종류에 따라 조절되는 것이며, 엽채류(깻잎)의 재배시에는 15.0 mW이므로 전색체 LED 식물등으로 PLED-0.75 램프를 사용하는 것이 바람직하고, 과채류(오이, 방울토마토, 고추) 재배시에는 10.0 mW이므로 전색체 LED 식물등으로 PLED-0.5 램프를 사용하는 것이 바람직하며, 두류(녹두, 올콩) 재배시에는 5.0 mW이므로 전색체 LED 식물등으로 PLED-0.25 램프를 사용하는 것이 바람직하다.

발명의 실시를 위한 형태

[55]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
[56]
[57]
<실시예 1> LED 파장 변화에 따른 깻잎의 생육에 미치는 영향 분석
[58]
LED 파장 변화에 따른 깻잎의 엽록소 함량을 측정하였다.
[59]
구체적으로, 전색체 LED 식물등을 총 20개(PLED-1.0 5개, PLED-0.75 5개, PLED-0.5 5개, PLED-0.25 5개)를 깻잎 농장에 설치하여, 2018년 10월 1일부터 8일까지 깻잎의 생육 증진효과를 확인하기 위하여 엽록소는 깻잎 수확 직전에 한 개 잎에서 10 군데를 SPAD 디지털 엽록소 측정기로 측정하였다.
[60]
대조군은 시판 LED 램프를 처리하였으며, 실험군은 LED 식물등을 4종(PLED-1.0 5개, PLED-0.75 5개, PLED-0.5 5개, PLED-0.25 5개)을 지상으로부터 2m 높이에 설치하여 처리하였다.
[61]
그 결과, 하기 표 1에 나타난 바와 같이, 깻잎은 450 nm에서의 강도(intensity)가 높은 전색체 LED 식물등 PLED-0.75, PLED-1.0 램프를 처리하였을 때 엽록소의 함량이 높으므로 생육이 우수함을 확인하였다.
[62]
[63]
[표1]
시판 LED등 PLED-0.25 PLED-0.5 PLED-0.75 PLED-1.0
34.40±0.49a 34.44±0.40a 35.85±0.41ab 37.00±0.38bc 37.91±0.45c

[64]
<실시예 2> LED 파장 변화에 따른 오이의 수확량에 미치는 영향 분석
[65]
LED 파장 변화에 따른 오이의 수확량(갯수)을 측정하였다.
[66]
구체적으로, 전색체 LED 식물등을 총 90개(PLED-1.0 25개, PLED-0.75 25개, PLED-0.5 15개, PLED-0.25 25개)를 오이 농장에 설치하여, 2017년 12월 25일부터 2018년 2월 25일까지 오이의 수확량을 측정하였다. 오이는 매일 5개의 그루에서 전체 오이를 수확하여 갯수를 측정하였다.
[67]
대조군은 시판 LED 램프와 백열등을 순차적으로 처리하였으며, 실험군은 LED 식물등을 4종(PLED-1.0 5개, PLED-0.75 5개, PLED-0.5 5개, PLED-0.25 5개)을 지상으로부터 1.2m 높이에 설치하여 처리하였다.
[68]
그 결과, 하기 표 2에 나타난 바와 같이 전색체 LED 식물등을 설치하여 재배하는 경우에 시판 LED 램프를 처리한 것에 비하여 오이의 수확량이 증가하였다.
[69]
또한, 오이수확시 식물등을 설치하지 않는 구와 식물등 설치구에서 수확한 오이의 갯수와 각 처리구를 비교하였다. 하기 표 3에 나타난 바와 같이 전색체 LED 식물등의 종류에 따라 증산효과가 다름을 확인하였고, 특히 PLED-0.5 램프를 설치하는 경우에는 20%의 증산효과가 나타났다.
[70]
[71]
[표2]
   PLED-0.75(25개) PLED-0.25(25개) PLED-1.0(25개) PLED-0.5(15개) Total 대조구
(개) (개)
12월 25일 22 17 15 20 15 20 15 16 140 120
12월 26일 15 19 15 12 15 22 10 16 124 70
12월 27일 21 23 15 20 21 28 13 14 155 153
12월 28일 18 25 13 26 10 12 11 11 126 117
12월 29일 22 24 11 18 8 10 5 11 109 64
12월 30일 19 25 13 14 7 6 7 7 98 84
12월 31일 13 17 8 6 6 8 7 8 73 56
01월 01일 9 14 7 6 8 8 8 12 72 59
01월 02일 15 9 6 15 9 10 12 13 89 92
01월 03일 14 14 17 10 14 13 12 11 105 119
01월 04일 10 13 12 13 11 9 6 7 81 81
01월 05일 13 17 7 12 18 16 17 8 108 120
01월 06일 12 16 9 7 22 19 13 17 115 102
01월 07일 15 17 10 15 21 25 14 19 136 114
01월 08일 14 21 20 18 24 22 19 20 158 153
01월 09일 22 24 17 17 13 8 9 14 124 106
01월 10일 12 15 20 20 18 21 9 15 130 84
01월 11일 15 16 7 13 11 10 9 12 93 89
01월 12일 13 18 14 18 5 14 4 13 99 97
01월 13일 19 15 16 18 10 20 6 14 118 74
01월 14일 24 24 17 22 16 21 11 12 147 125
01월 15일 20 30 15 19 18 14 15 15 146 120
01월 16일 23 25 15 16 14 19 11 9 132 107
01월 17일 14 23 21 17 16 12 12 11 126 106
01월 18일 24 30 16 14 13 10 9 8 124 93
01월 19일 17 12 10 14 5 11 6 8 83 117
01월 20일 18 18 7 15 12 18 11 12 111 137
01월 21일 12 12 14 14 15 13 16 12 108 109
01월 22일 12 14 13 12 22 25 9   107 89
01월 23일 13 12 20 22 24 13 8 11 123 73
01월 24일 12 16 10 11 12 9 10 14 94 66
01월 25일 13 6 6 6 6 18 7 7 69 87
01월 26일 18 19 9 17 13 27 12 19 134 132
01월 27일 11 13 17 19 12 18 8 13 111 125
01월 28일 15 19 15 20 25 16 13 17 140 137
01월 29일 23 29 21 20 14 25 13 14 159 114
01월 30일 21 26 17 25 20 16 8 10 143 68
01월 31일 23 25 18 19 18 16 7 9 135 108
02월 01일 15 15 8 11 12 15 4 13 93 125
02월 02일 12 15 14 18 18 18 11 13 119 102
02월 03일 12 21 19 15 16 12 12 8 115 130
02월 04일 20 13 5 9 11 9 9 4 80 112
02월 05일 10 14 12 13 13 7 8 10 87 91
02월 06일 13 14 14 16 17 20 8 12 114 114
02월 07일 14 20 13 19 21 20 9 19 135 116
02월 08일 21 23 18 25 21 30 13 19 170 104
02월 09일 18 30 25 27 28 26 18 19 191 136
02월 10일 26 27 30 22 23 19 14 21 182 147
02월 11일 28 32 12 22 19 25 19 16 173 173
02월 12일 28 26 24 28 18 26 14 13 177 167
02월 13일 22 28 20 22 22 27 15 20 176 132
02월 14일 28 32 29 20 23 23 11 18 184 141
02월 15일 27 28 21 28 25 20 16 13 178 89
02월 16일 20 27 13 23 10 9 5 5 112 82
02월 17일 11 14 7 7 7 8 4 12 70 90
02월 18일 19 12 5 10 9 12 4 7 78 68
02월 19일 12 19 8 10 7 17 8 9 90 127
02월 20일 11 15 13 15 16 15 7 14 106 131
02월 21일 19 15 12 11 11 21 7 11 107 67
02월 22일 18 24 14 17 15 12 15 10 125 150
02월 23일 24 22 18 23 20 27 9 17 160 128
02월 24일 21 27 26 27 24 27 17 15 184 134
02월 25일 20 22 17 25 18 25 16 21 164 128
소 계 1095 1247 910 1063 965 1072 665 798
Total 2342  1973  2037  1463  7815 6851

[72]
[표3]
PLED-0.75 PLED-0.25 PLED-1.0 PLED-0.5
control 실험군 control 실험군 control 실험군 control 실험군
1095 1247 910 1063 965 1072 665 798
13.9 % 증산 16.8 % 증산 11.1 % 증산 20 % 증산

[73]
<실시예 3> LED 파장 변화에 따른 방울토마토의 생육에 미치는 영향 분석
[74]
LED 파장 변화에 따른 방울토마토의 초장 및 측지수를 측정하였다. 초장은 이식 첫날부터 지상부 길이 측정을 매 2일 간격으로 측정하였고 측지수는 이식 후 7일후부터 매 2일 간격으로 측지수를 세었다.
[75]
구체적으로, 전색체 LED 식물등 총 4종을(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25), 시판 LED램프, 퀀텀테이프로 파장 조절을 시도했던 Q2R 램프((주)지엘비젼)를 각각 실험실의 실험용 box에 설치하여, 2018년 9월 20일부터 2018년 10월 24일까지 방울토마토의 초장을 측정하여 평균 초장을 cm 단위로 나타내었고, 측지수는 조사하여 평균 측지수로 나타내었다.
[76]
그 결과, 전색체 LED 식물등을 설치하여 재배하는 경우에 시판 LED 램프와 Q2R 램프를 처리한 것에 비하여 평균 초장이 훨씬 길었고(도 6 및 도 8), 평균 측지수도 많았으며(도 7 및 도 8), 특히 전색체 LED 식물등으로 PLED-0.5 램프를 사용한 것이 방울토마토의 생육이 가장 우수한 것을 확인하였다(도 9).
[77]
[78]
<실시예 4> LED 파장 변화에 따른 고추의 생육에 미치는 영향 분석
[79]
LED 파장 변화에 따른 고추의 초장, 엽폭, 엽수 및 엽장을 측정하였다.
[80]
구체적으로, 전색체 LED 식물등 총 4종을(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25), 시판 LED 램프, 퀀텀테이프로 파장 조절을 시도했던 Q2R 램프를 각각 실험실의 실험용 box에 설치하여, 2018년 10월 1일부터 2018년 10월 28일까지 고추의 초장, 엽폭, 엽수, 엽장을 특정하여 그 값의 평균을 분석하였다.
[81]
그 결과, 전색체 LED 식물등을 설치하여 재배하는 경우에 시판 LED 램프를 처리한 것에 비하여 평균 초장이 훨씬 길었고(도 10 및 도 14), 엽폭의 평균도 길었으며(도 11 및 도 14), 엽수의 평균도 많았으며(도 12 및 도 14), 엽장의 평균도 높은것을(도 13 및 도 14) 확인하였다. 특히 전색체 LED 식물등으로 PLED-0.5램프를 사용한 것이 고추의 생육이 가장 우수한 것을 확인하였다.
[82]
[83]
<실시예 5> LED 파장 변화에 따른 녹두의 생육에 미치는 영향 분석
[84]
LED 파장 변화에 따른 녹두의 초장 및 생체중을 측정하였다. 초장은 매 2일 간격으로 지상부 길이를 측정하였고 생체중은 파종 후 30일 각 POT별 5주 모두 수확하여 무게를 측정하였다.
[85]
구체적으로, 전색체 LED 식물등 총 4종을(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25), 시판 LED 램프, Q2R을 각각 실험실의 실험용 box에 설치하여, 2018년 9월 18일부터 2018년 10월 28일까지 녹두의 초장 및 생체중의 평균을 조사하였다.
[86]
그 결과, 하기 표 4에 나타난 바와 같이, 전색체 LED 식물등을 설치하여 재배하는 경우에 시판 LED 램프나 백열등을 처리한 것에 비하여 평균 초장이 훨씬 길었고(도 15), 하기 표 5에 나타난 바와 같이 생체중도 전색체 LED 식물등을 이용해야 높은 것을 확인하였다.
[87]
[88]
[표4]
LED등 PLED 0.75 PLED 0.25 PLED 0.5 PLED 1.0 Q2R
9월18일 3.58 4.13 3.58 3.50 3.90 3.50
9월24일 7.30 10.23 9.55 10.05 10.73 8.20
9월30일 10.78 14.88 15.43 1528 16.65 12.08
10월4일 12.83 19.55 19.75 19.90 22.70 13.63
10월8일 15.30 23.50 24.55 23.77 25.80 16.39
10월12일 17.20 25.58 27.65 27.77 28.18 18.68
10월16일 19.58 26.48 29.55 29.80 30.48 20.18
10월20일 20.45 28.25 33.88 33.47 32.68 20.83
10월24일 21.63 28.53 26.10 34.70 33.15 21.88
10월28일 22.45 28.65 37.23 34.87 33.35 22.75

[89]
[표5]
LED등 PLED 0.75 PLED 0.25 PLED 0.5 PLED 1.0 Q2R
지상부 0.7137 2.0114 2.6668 1.8815 2.6978 0.7982
지하부 0.0116 0.0577 0.0599 0.0353 0.0690 0.0159

[90]
<실시예 5> LED 파장 변화에 따른 올콩의 생육에 미치는 영향 분석
[91]
LED 파장 변화에 따른 올콩의 초장 및 생체중을 측정하였다. 올콩의 초장은 파종후 7일 후부터 매일 지상부 길이를 측정하였고 생체중은 파종후 20일 후 POT별 식물전체의 무게를 측정하였다.
[92]
구체적으로, 전색체 LED 식물등 총 4종을(PLED-1.0, PLED-0.75, PLED-0.5, PLED-0.25), 시판 LED램프, 퀀텀테이프로 파장 조절을 시도했던 Q2R 램프를 각각 실험실의 실험용 box에 설치하여, 2018년 9월 14일부터 2018년 10월 17일까지 올콩의 초장을 조사하였다.
[93]
그 결과, 전색체 LED 식물등을 설치하여 재배하는 경우에 시판 LED 램프나 Q2R 램프를 처리한 것에 비하여 평균 초장이 훨씬 길었고, 특히 전색체 LED 식물등으로 PLED-0.25 램프를 사용한 것이 올콩의 생육이 가장 우수한 것을 확인하였다(도 16).

청구범위

[청구항 1]
300 내지 800 nm 파장(wavelength) 범위를 포함하고, 440 내지 460 nm 파장 및 640 내지 660 nm 파장에서 피크(peak)를 가지며, 440 내지 460 nm 파장의 피크에서 강도(intensity)가 1.0 내지 30.0 mW인 전색체(pancromatic) LED 광을 식물에 조사하여 식물의 생장을 증진하는 방법.
[청구항 2]
제 1항에 있어서, 상기 생장은 건물중, 엽수, 초장, 측지수, 엽면적, 엽장 및 엽폭으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 증가하는 것인 전색체(pancromatic) LED 광을 식물에 조사하여 식물의 생장을 증진하는 방법.
[청구항 3]
제 1항에 있어서, 상기 식물은 엽채류, 과채류 또는 콩과식물인 것인 전색체(pancromatic) LED 광을 식물에 조사하여 식물의 생장을 증진하는 방법.
[청구항 4]
제 1항에 있어서, 상기 440 내지 460 nm 파장에서 피크의 최적 강도는 식물의 종류에 따라 조절되는 것인 전색체(pancromatic) LED 광을 식물에 조사하여 식물의 생장을 증진하는 방법.
[청구항 5]
제 1항의 방법으로 재배된 생장이 증진된 식물.
[청구항 6]
300 내지 800 nm 파장(wavelength) 범위를 포함하고, 450 nm 파장 및 650 nm 파장에서 피크(peak)를 가지며, 450 nm 파장의 피크에서 강도(intensity)가 5.0 내지 20.0 mW인 식물 생장용 전색체(pancromatic) LED 램프.
[청구항 7]
제 6항에 있어서, 상기 450 nm 파장의 피크에서 최적 강도는 식물의 종류에 따라 조절되는 것인 식물 생장용 전색체(pancromatic) LED 램프.

도면

[도1]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도2]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도3]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도4]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도5]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도6]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도7]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도8]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도9]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도10]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도11]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도12]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도13]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도14]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도15]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020] 

[도16]   [규칙 제91조에 의한 정정15.01.2020]