[스크랩] 식물 성장과 빛의 조건

식물은 얼마 정도의 빛이 비치는 조건에서 잘 자라는 걸까.

 

식물이 자라기 위해서는 대략 30~150 µmolm^-2s^-1 정도의 빛이 필요하다.

 

물론 이보다 더 센 빛이 비치면 식물은 더 잘 자라겠으나, 최소한 30µmolm^-2s^-1은 되어야

만족하게 성장하고, 150µmolm^-2s^-1 이상에서는 더 잘 자라기는 하겠으나, 여기에 드는 전기

에너지(요금)에 따른 효율성은 떨어지기 시작한다는 뜻이다.

 

지금 재배상의 위치에 따른 빛의 세기를 표현하는 방법은 다음과 같다.

 

여기서 c 점, x, y, z 점의 위치는 아래 (그림 1)에서와 같이 표시된다.

 

아래(그림 1) 설명. 만일 재배상(빛을 받는 면)의 면적이 크지 않고 그 모양이 직사각형

이라면 여기서 재배상의 각 위치에 따른 빛의 세기를 측정, 표시하는 방법은 아래와 같다.

 

아래 그림은 재배상을 위에서 본 그림으로, c(재배상의 한 가운데 지점), x(가로의 끝부분),

y(세로의 끝부분), z(대각선 축의 끝부분) 점의 조명의 밝기를 나타내 주면, x’는 x와, y’는

y와, z’는 z 지점과 밝기가 같아 재배상 전체의 빛의 세기를 나타낼 수 있게 된다.

 

(그림 1 )

 

*(자료 1) 본 재배상에서의 위치별 µmolm^-2s^-1 측정치

 

 

위치             µmolm^-2s^-1         lx            W/m2

 

       c                  92.3           1905           15.67

       x                  46.07          964.2           6.94

       y                  74.9           1542           12.98

       z                  38.46          796             6.49

 

 

몰(mol)이란, PPFD(Photosynthetic Photon Flux Density:광합성광양자밀도)를 나타내는

단위를 말하는 것으로, 식물의 성장은 이 “광합성광양자속 밀도” 의 값에 비례한다.

 

참고로 말할 것 같으면 토마토와 수박은 최소한 36PPFD (마이크로몰: µmolm^-2s^-1)에서,

양상추는 18µmolm^-2s^-1 , 오이는 24, 복숭아, 포도 5, 인삼은 6µmolm^-2s^-1 정도에서 성장을

시작한다고 보면 된다. 그래서 이 점을 <광보상점>이라고 하는데, 물론 식물을 키우려면

이보다는 더 센 빛을 비춰줘야 함은 당연한 일이다.

 

이때, 참고로 측정해 본 빛의 밝기(Photometric, 인간의 시각으로 본 밝기:단위는Lx: 럭스

라고 읽는다) 는 c점에서 2080 Lx 였고, Radiometric (가시광선을 포함한 전체 전자기파

에너지: m² 당의 W 로 나타냄)는 5.22W/m² 였으니까, 여기서 1 µmolm^-2s^-1 에 해당하는

lx는 22.6에 해당되고, Radiometric(가시광선을 포함한 전자파의 총 에너지, 태양광의 세기

등을 표현할 때 사용, 단위는 W/m²로 표시하고 1m² 당 내려쪼이는 광에너지를 나타냄)로는

5.22W/m²(91.82 µmolm^-2s^-1 일 때)가 된다는 뜻이다.

 

이 측정치는 광원에서 식물이 자라는 바닥, 즉 재배상 바닥까지의 거리가 약 25 cm 일 때

이 바닥에서 측정한 값이다.

 

이와 같이, LED를 광원으로 사용한 본 재배기에서 1층당 전력소모량은 18.2W인데 비해

만일 식물재배 등으로 형광등을 사용했을 경우, 1층당 18W 형광등 2개씩을 사용해야 하고

이때의 소비전력은 대략 1층당 약 42W(18W 형광등 1개당 소비전력은 약 21W)의 전력을

소비하여, LED 보다는 약 2.3배의 전력을 소모한다는 것을 알 수 있다.

 

뿐만 아니라, 18W 형광등 2개가 약 25cm 의 거리에서 방출하는 광양자량은 대략 54.5

µmolm^-2s^-1 로, LED를 썼을 때의 60% 밖에 안된다.

 

이 말은 LED 조명이 형광등 보다 전력소모는 2.3 분지 1로 줄면서(42W 대 18.2W) 효율

은 약 1.6배(54.5µmolm^-2s^-1 대 91.82µmolm^-2s^-1)의 효율을 나타낸다는 뜻이다.

 

즉 LED와 형광등의 같은 전력비에 따른 효율은 2.3*1.6 에서 3.68이 되므로, LED 쪽이

형광등보다 3.68배 효율이 높다는 것을 알 수 있다.

 

물론 형광등은 사람의 시각적 감도에서는 LED 조명보다는 밝다. 그러나, PPFD 의 값에서

는 LED 보다 훨씬 못하다는 이야기다.

 

이것은, 형광등은 74Lux 의 밝기 일때 1µmolm^-2s^-1의 광양자를 방출하나, LED 는 20 Lux

일때 대략 1µmolm^-2s^-1 의 광양자를 방출하기 때문이다.

 

이러한 맥락에서, 직접 측정한 값에서도 형광등은 54.5 µmolm^-2s^-1 일때, 3785 Lux 로 측정

이 되었음을 보면 알 수 있다. 즉 형광등은 사람의 눈에는 밝게 보이나, 식물에게는 그렇지

않다는 뜻이다.

 

출처 : KAST 제품 실험 본문 中

출처 : 아이디어농업

글쓴이 : 지피지기 원글보기

메모 :