Journal of Bio-Environment Control ISSN:1229-4675(Print) 2765-3641(Online) 생물환경조절학회지

겨울철 온실에서의 일사량 부족은 온실 토마토(Solanum lycopersicum L.)의 수량과 품질을 제한한다. 보광은 자연광의 한계를 보완할 수 있으나, 복합 사용에 적합한 최적 스펙트럼에 대한 경험적 근거는 여전히 부족하다. 본 연구는 약광기 온실에서 스펙트럼이 조정된 세 종류의 LED 보광이 토마토의 광합성, 수량 및 과실 품질에 미치는 영향을 조사하였다. 정식 60일 후, 온실에 광합성 광양자 속밀도(PPFD) 400 ± 25 µmol m^-2 s^-1의 발광다이오드(LED)를 조사하였으며(full-스펙트럼 LED 및 특정 full-스펙트럼 LED[청색 및 녹색 파장]), 청색 영역의 파장 피크를 엽록소 a 흡수에 맞춘 백색 스펙트럼을 사용하였고, 대조구는 보광 없이 재배하였다. 보광 처리시 대조군 대비 평균 수량이 26% 증가하였으며, 파장 변환 전스펙트럼 백색광에서는 총 과실 수량이 58% 증가하였다. 또한 보광은 순광합성속도를 향상시켰고, 과실 당도를 5% 이상 증가시켰다. 리코펜 함량과 ABTS 라디칼 소거 활성은 대조군에서 높았으며, pH와 적정산도는 대조되는 경향을 보였다. 전반적으로, 본 연구 결과는 보광의 파장 피크를 광합성 색소 흡수 파장에 맞추는 것이 토마토 수량을 향상시킴을 시사한다. 그러나 수량의 증가는 주요 파이토케미컬 성분의 감소를 수반하며, 이는 온실 생산 시스템 최적화에서 중요한 상충 관계를 강조한다.

본 연구는 인공광 이용형 식물공장 환경에서 접목 후 토마토 접목묘 생산에 적합한 저면관수 빈도를 규명하고자 수행되었다. 관수 빈도는 1일 2회, 1일 1회, 2일 1회의 세 수준으로 설정하였다. 일일 수분흡수량은 재배 초기에는 처리 간 차이가 없었으나, 접목 후 4－9일 구간에서 1일 1회 관수가 가장 높은 값을 보였고, 이후 시기에는 1일 2회 관수와 유사하게 유지되었다. 반면 2일 1회 관수는 전 기간 동안 일관되게 낮은 수분흡수량을 나타냈다. 누적 수분흡수량 역시 1일 2회와 1일 1회 관수에서 유사한 증가 양상을 보였으며, 2일 1회 관수는 두 처리보다 낮은 수준이었다. 생육 특성에서는 2일 1회 관수에서 초장, 엽수, 생체중 및 건물중이 전반적으로 저하되었다. 1일 2회 관수는 생육이 가장 우수하였으나, 수분·양액 사용량이 가장 많아 자원 효율성이 낮았다. 반면 1일 1회 관수는 대부분의 생육지표가 1일 2회 관수와 유사한 수준을 유지하면서도 수분 사용량을 크게 줄여, 생육 안정성과 자원 이용 효율 간의 균형을 달성한 관수 수준으로 평가되었다. 또한 접목 후 초기 단계에서는 과도하게 잦은 관수가 배지 내 공기－수분 균형을 저해하여 뿌리 활착에 불리하게 작용할 수 있음을 확인하였다. 본 연구 결과는 인공광형 식물공장에서 접목 후 토마토 접목묘를 안정적이고 효율적으로 생산하기 위한 기본 관수 전략으로 1일 1회 저면관수가 적합함을 제시하며, 이는 향후 자동 관수 제어 기술 개발과 다양한 품종 및 트레이 규격에 대한 연구의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

본 연구의 목표는 방울토마토 재배에서 고온 피해 저감에 있어 일반적으로 사용되는 두 가지 차광재료인 55% 흑색 차광막과 다겹보온커튼(열 스크린)의 효과를 비교하는 것이다. 이러한 차광 처리가 여름철 고온 스트레스 하에서 방울토마토의 광합성, 엽록소 형광, 생리적 특성 및 수량에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과 두 차광자재 간의 광 투과율에 유의미한 차이가 있었고, 다겹보온커튼은 온실에서 낮은 광 투과율로 인해 장시간 저조도 환경을 유발하였다. 다겹보온커튼 내에서 재배된 방울토마토의 광합성 효율과 식물 활력 지수(PI__ABS, Fv/Fm)는 감소하였다. 생장 측정 결과, 다겹보온커튼 처리로 인한 낮은 광도는 식물 초장을 짧게 하고 화방 출현을 지연시켜 전반적인 생장이 저하되었다. 이러한 광도 부족으로 인해 다겹보온커튼에서 생육한 토마토는 차광막 처리에 비해 수량이 감소하였다. 두 차광 조건에서 재배된 방울토마토의 당도를 제외하고는 차광 처리 간에 과실 품질에 유의미한 차이는 없었다. 이러한 결과는 다겹보온커튼으로 인한 장기간의 저조도 환경이 토마토 광합성과 생장에 부정적인 영향을 미쳐 궁극적으로 수확량 감소로 이어짐을 시사한다. 따라서 고온 환경에서 방울토마토를 재배할 때는 다겹보온커튼보다 열 피해를 줄이면서 광합성에 필요한 적절한 양의 빛 투과율을 제공하는 55% 차광막을 사용하는 것이 효과적이다.

농업 분야 컴퓨터 비전(Computer Vision) 기술 확산으로 고품질 학습 데이터 확보가 필수적이나, 기존의 수동 데이터 구축 방식은 많은 시간과 비용이 소요되는 한계가 있다. 이에 본 연구는 최신 멀티모달 파운데이션 모델인 SAM3(Segment Anything Model 3)를 기반으로 반자동 어노테이션 시스템을 개발하였다. 제안 시스템은 (1) 텍스트 프롬프트 기반 객체 인식, (2) SAM3 기반 정밀 마스크 생성 및 학습 가능한 폴리곤 좌표 변환, (3) 사용자 검증의 3단계로 구성되며 GUI로 구현되었다. 600장 이미지 평가 결과, SAM3는 92.9%의 매칭률과 0.790의 평균 정밀도(mAP)를 달성하였으며, 데이터셋 구축 시간을 수동 작업 대비 96~98% 단축시켰다. 이는 SAM+CLIP, Grounding DINO+SAM 등 기존 파운데이션 모델 대비 정확도와 효율성 모든 면에서 월등한 성능이다. 본 연구는 파운데이션 모델의 제로샷 성능을 활용해 농업 데이터 레이블링 효율을 개선하고 관련 AI 연구 가속화에 기여할 것으로 기대된다.

망고 ‘Irwin’의 유통과정 중 과실 품질 유지를 위한 수확 후 처리 방법을 구명하기 위해 수행되었다. 무처리, 온수 침지, MAP(Modified Atmosphere Packaging), MAP + EA(Ethylene Absorber)의 4가지 처리를 하였고, 이후 처리된 과실들을 상온 저장(20°C), 저온 저장(7°C) 후 상온 저장의 두 가지 조건으로 저장하고 기체 조성 변화, 과실 품질 변화, 병반 면적률을 조사하였다. 상온 환경에서 저장된 MAP 처리들은 무처리나 온수 침지 처리와 비교했을 때 높은 상대습도를 형성하였다. MAP 내부 대기는 일반 대기와 비교했을 때 저산소, 고이산화탄소의 대기가 형성되었다. MAP 내부에 EA 투입은 에틸렌 발생 억제에 효과적이었다. 과실 품질 변화는 감모율에서 유의한 차이가 나타났다. MAP 처리를 한 실험군들의 경우 1% 미만의 감모율을 보이며 감모가 거의 발생하지 않았다. 이는 MAP 내부의 높은 상대습도가 원인으로 보인다. 감모율을 제외한 다른 품질 지표들에선 통계적 유의차가 거의 나타나지 않았는데, 이는 완숙 망고를 사용하였기 때문으로 판단된다. 병반 면적률은 온수 침지가 가장 낮은 병반 발생율을 보였다. 저온 저장 후 상온 저장의 MAP 처리들은 상온 저장의 MAP 처리들과 비슷하게 MAP 내부는 높은 상대습도를 형성하였고, 저산소, 고이산화탄소의 대기가 형성되었다. 저온 환경에서 상온 환경으로 이동될 때, 내부 에틸렌 농도는 급격히 증가하였으나, MAP + EA는 비교적 낮은 에틸렌 농도를 보였다. 과실 품질 부분에서 가장 주목할만한 부분은 감모율이었다. 저온 환경에서 상온 환경으로 이동될 때 무처리나 온수 침지 처리의 경우 감모율이 급증하였으나, MAP 처리를 한 실험군들은 1% 미만의 감모율을 보였다. 병반 면적률 또한 저온 환경에서 상온 환경으로 이동된 뒤 급격하게 증가했으나, 온수 침지의 경우 2% 미만의 가장 낮은 병반 면적률을 보였다. MAP 처리를 한 실험군들 중에선 EA가 포함된 실험군이 비교적 병반이 적게 나타났다. 종합적으로, MAP 처리는 감모율 억제에 효과적이며, MAP 내부에 EA를 포함하는 것은 내부 에틸렌 농도 증가 억제에 도움이 된다. 온수 침지는 병반 억제에는 효과적이나, 높은 감모율을 동반한다. 따라서 온수 침지와 MAP 두 가지 수확 후 관리 기술을 복합 적용하는 것이 국내에서 생산된 완숙 망고 품질 유지에 있어서 가장 유리할 것으로 사료된다.

참당귀 묘의 재배는 오랜 육묘 기간이 소요되어 농가의 주요 애로 기술로 지적되고 있다. 이를 해소하기 위한 대안으로 플러그 묘 육성이 시도되었으나, 다양한 제약 요인으로 인해 연구 수준에 머무르고 있으며 실제 현장 적용은 이루어지지 않고 있다. 일부 농가에서는 플러그 묘 이용 시 참당귀의 주요 성분인 Decursin 함량이 감소하여 품질 저하가 발생한다는 문제를 제기하기도 하였다. 본 연구는 플러그 트레이 규격별로 육성한 참당귀 묘를 대상으로 정식 후 생육 특성과 주요 성분 함량을 분석하여 참당귀 묘 육성의 기초 자료로 활용하고자 수행되었다. 처리는 관행 방식으로 생산된 참당귀 묘를 대조구로 하고, 채소용 50공 플러그 셀트레이 및 임업용 트레이를 처리구로 설정하였으며, 육묘 기간은 선행연구결과에 따라 80일로 하였다. 묘의 생육은 트레이 규격이 클수록 양호하였으며, 정식 후에도 동일한 경향으로 셀 부피가 큰 트레이에서 생체중과 건물중이 무거웠다. 특히 셀 부피가 큰 임업용 대형 트레이에서 육성된 묘는 수학 시 관행묘에 비해 건물중이 약 1.8배 무거웠다. 주요 성분인 Decursin, Decursin angelate, Nodakenin 함량은 육묘 방식에 따른 유의한 차이를 보이지 않았다. 이상의 결과를 종합하면, 플러그묘 활용은 육묘기간을 단축과 토지 이용 효율 측면에서 유리하며, 특히 셀 부피가 큰 트레이를 이용할 경우 묘의 품질과 정식 후 생육에서 유리할 것으로 판단된다.