본 연구에서는 수종의 작물 중 채소작물인 적치마상추, 청치마상추와 고추냉이, 그리고 약용작물인 인삼을 대상으로 LED 광원, Hertz와 duty 비에 따른 생육 및 생리·생태학적 반응을 알아보고자 하였다.
첫 번째 실험에서는 단색의 적색광, 청색광, 백색광, 원적색광 그리고 적색+청색 혼합광, 적색+청색+백색 혼합광, 적색+원적색 혼합광으로 총 14개의 구배로 구성하였다. 적색+청색 혼합광은 duty비를 각각 100, 95, 90, 85, 80, 75%로 처리하였고 적색+청색+백색 혼합광은 duty비를 각각 100, 85, 70%로 처리하여 실험을 진행하였다.
두 번째 실험에서는 황색광과 적색+청색+백색 혼합광을 추가시켜서 총 16개의 구배로 구성하였다. 적색+청색 혼합광은 hertz를 각각 20, 60, 180, 540, 1620, 4860Hz로 처리하였고 적색+청색+백색 혼합광은 hertz를 각각 60, 180, 540, 1620Hz로 처리하여, 이 실험을 각각 duty비 30, 50, 70%으로 3번의 실험을 진행하였다.
적치마상추의 광원 종류에 따른 결과, 잎의 개수와 크기는 적색+청색 혼합광에서 가장 좋은 생육반응을 보였다. 지상부 길이는 적색+원적색 혼합광에서 가장 길었고, 지상부와 지하부 건중량은 원적색광을 제외한 다른 광에서 무거웠다. 적색+청색 혼합광에서 duty 비에 따른 결과, 잎의 개수와 크기는 duty비가 100%인 조건에서 모두 높았다. 지상부 길이는 85%, 지하부 건중량은 75%을 제외하고 모든 구배에서 높았다. 적색+청색+백색 혼합광에서 duty 비에 따른 결과 잎의 세로길이에서 duty비 100%를 제외한 나머지 모든 생육반응에서 구배 간 차이가 없었다.
청치마상추의 광원 종류에 따른 결과, 잎개수와 크기는 적색+청색 혼합광에서 높았다. 지상부 길이는 적색+원적색 혼합광에서 가장 길었다. 지상부, 지하부건중량은 원적색광에서 가장 가벼웠다. 적색+청색 혼합광에서 duty 비에 따른 결과, 잎의 개수와 크기는 duty비가 100%인 조건에서 모두 동일하게 높았고, 지상부 길이와 지상부, 지하부건중량은 95%인 조건에서 모두 높았다. 적색+청색+백색 혼합광에서 duty 비에 따른 결과 잎의 개수는 85%에서 많았고, 잎의 크기는 85%와 70%에서 가장 넓었다. 지상부 길이와 건중량은 100%를 제외한 나머지 구배가 높았고, 지하부건중량은 구배 간 차이가 없었다.
적치마상추의 엽록소 함량은 광원에 따른 결과 청색광에서 가장 높았다. 적색+청색 혼합광에서 duty비에 따른 결과 90%에서 가장 높았다. 광화학적 효율은 적색+청색+백색 혼합광에서 duty비가 100%일 때 가장 높았다. 청치마상추 엽록소 함량은 광원에 따른 결과 적색+청색+백색 혼합광, 적색, 청색, 백색광에서 높았다. 적색+청색 혼합광에서 duty비에 따른 결과 95%에서 가장 높았다. 광화학적 효율은 광원에 따른 결과에서 청색광일 때 가장 높았다.
적치마상추의 광합성률은 duty비 30%의 광원에 따른 결과 적색+청색+백색 혼합광과 백색광에서 가장 높았다. duty비 50%에서는 청색광이 가장 높았고, 적색+청색 혼합광은 1620Hz, 적색+청색+백색 혼합광은 180과 1620Hz에서 높았다. duty비 70%의 광원에 따른 결과는 적색+청색, 적색+원적색 혼합광, 청색광에서 높았다. 적색+청색+백색 혼합광은 1620Hz에서 높았다.
청치마상추의 광합성률은 duty비 30%의 적색+청색, 적색+청색+백색 혼합광, 적색, 청색, 백색광에서 가장 높았다. duty비 50%의 적색+청색+백색 혼합광, 청색, 백색광에서 높았다. 적색+청색 혼합광 내에서는 4860Hz, 적색+청색+백색 혼합광은 60, 180, 540Hz에서 높았다. duty비 70%의 광원에 따른 결과는 백색광에서 가장 높았고, 적색+청색 혼합광은 20과 60Hz, 적색+청색+백색 혼합광은 60Hz에서 가장 높았다.
고추냉이의 광합성률은 duty비 30%의 광원에 따른 결과 백색광이 가장 높았다. 적색+청색 혼합광은 540Hz, 적색+청색+백색 혼합광은 60, 1620Hz에서 높았다. duty비 50%에서 적색+청색+백색 혼합광이 가장 높았고, 적색+청색 혼합광은 20과 60Hz에서 높았다. duty비 70%에서 적색+청색, 적색+청색+백색 혼합광, 청색, 백색광이 가장 높았다. 적색+청색 혼합광은 180Hz, 적색+청색+백색 혼합광은 540Hz에서 광합성률이 높았다.
인삼의 광합성률은 duty비 30%의 적색+청색 혼합광에서 20Hz일 때 가장 높았다. duty비 50%의 적색+청색 혼합광은 60Hz에서 가장 높았다. duty비 70%의 적색+청색 혼합광과 적색+청색+백색 혼합광은 60Hz에서 높았다.
인삼의 증산률은 duty비 30%의 적색+청색 혼합광에서 20Hz일 때 가장 높았다. duty비 50%는 백색광에서 가장 높았다. duty비 70%은 청색광과 백색광에서 높았고 적색+청색 혼합광의 20Hz와 540Hz, 적색+청색+청색 혼합광의 60Hz에서 가장 높았다.
인삼의 수분이용효율은 duty비 30%의 적색+청색 혼합광에서 180Hz일 때 가장 높았다. duty비 50%의 적색+청색 혼합광은 60Hz에서 가장 높았다. duty비 70%은 황색광에서 높았고 적색+청색 혼합광과 적색+청색+청색 혼합광의 1620Hz에서 가장 높았다.

In order to investigate optimum light source, duty ratio and hertz on the growth and ecophysiological response of variable crops(red leaf lettuce, blue leaf lettuce, wasabi, ginseng), This study was conducted by regulating LED light source and quality in plant factory.
The growth of leaf of red lettuce was the highest in red+blue mixed LEDs among other treatments. Shoot length was the longest under red+far-red mixed LEDs and dry weight of the root and shoot were the heaviest under all light treatment except in far-red LED. Shoot length of red leaf lettuce was highest in 90% duty ratio. Leaf number were more in 85%-100% duty ratio than in 75% and 80% duty ratio and leaf size was highest in 100% duty ratio under the mixed LEDs of red+blue. Shoot length of red leaf lettuce was highest in 70% duty ratio and leaf length was higher in 85% and 70% duty ratio under the mixed LEDs of red+blue+white. The others showed no significant difference in duty ratio.
Blue leaf lettuce’s leaf number and shoot length were high under all light treatments except in far-red LED. Each leaf size was longest under red+blue LEDs, white LED, respectively. Shoot dry weight was heaviest under red LED. Leaf number and shoot length of blue leaf lettuce showed no significant difference in LED light treatment. Leaf size was higher in 100% and 95% duty ratio. Dry weight of shoot and root were highest in 95%. Blue leaf lettuce’s leaf number, shoot length and dry weight were highest in 85% duty ratio. Leaf size was higher in 85% and 70% duty ratio than in 100% duty ratio.
Red leaf lettuce''s chlorophyll content was the most under blue LED. And that was the most in 90% duty ratio under the mixed light of red+blue. Photochemical Efficiency of PSII was the highest in 100% duty ratio under red+blue+white mixed LEDs. Blue leaf lettuce''s chlorophyll content was many under red, blue, white, red+blue+white mixed LEDs. For red+blue mixed LEDs, that was most 95% duty ratio. Photochemical Efficiency of PSII was highest under blue LED.
Photosynthetic rate of red leaf lettuce was high under white LED and red+blue+white mixed LEDs in 30% duty ratio. In case of 50% duty ratio, that was the highest under blue LED among light sources, in 1620Hz under red+blue mixed LEDs, in 180 and 1620Hz under red+blue+white mixed LEDs. that was high under blue LED, red+blue and red+far-red mixed LEDs among light sources. that was the highest in 1620Hz under red+blue+white mixed LEDs.
Photosynthetic rate of blue leaf lettuce was high red, blue, white LED, red+blue and red+blue+white mix LEDs in 30% duty ratio. In case of 50% duty ratio, that was high under blue and white LED, red+blue+white mixed LEDs among light source. And that was the highest in 4860Hz under red+blue mixed LEDs, in 60, 180, 540Hz under red+blue+white mixed LEDs. As a result of different light sources in 70% duty ratio, Photosynthetic rate was the highest under white LED. And that was high in 20, 60Hz under red+blue mixed LEDs, in 60Hz under red+blue+white mixed LEDs.
Photosynthetic rate of wasabi was the highest under white LED among light sources in 30% duty ratio. And that was high in 540Hz under red+blue mixed LEDs, in 60, 1620Hz under red+blue+white mixed LEDs. In case of 50% duty ratio, as a result of different light source, that was the highest under red+blue+white mixed LEDs. And that was high in 20, 60Hz under red+blue mixed LEDs. In case of 70% duty ratio, that was high under blue, white LED and red+blue, red+blue+white LEDs among light sources. And that was high in 180Hz under red+blue mixed LEDs, in 540Hz under red+blue+white mixed LEDs.
Photosynthetic rate of ginseng was the highest in 20Hz under red+blue mixed LEDs in 30% duty ratio. But that was the highest in 60Hz under red+blue mixed LEDs in 50% duty ratio and red+blue, red+blue+white mixed LEDs in 70% duty ratio.
Transpiration rate of ginseng was the highest in 20Hz under red+blue mixed LEDs in 30% duty ratio. That was the highest in white LED in 50% duty ratio. In 70% duty ratio, that was highest in blue and white LED, in 20, 540Hz under red+blue mixed LEDs, in 60Hz under red+blue+white mixed LEDs.
Water use efficiency of ginseng was the highest in 180Hz under red+blue mixed LEDs in 30% duty ratio. that was the highest in 60Hz under red+blue mixed LEDs in 50% duty ratio. In 70% duty ratio, that was highest in yellow LED, in 1620Hz under red+blue and red+blue+white mixed LEDs.