염료감응형 태양전지(dye-sensitized solar cell, DSC)는 가시광선 영역의 일부 빛을 흡수하여 전기를 발생시키는 염료를 사용하는 것으로 온실 피복재로 활용할 경우, 식물 생육에 필요한 파장의 빛은 상당량 투과시키면서 전기에너지도 생산할 수 있는 장점이 있다. 다만 투과된 광질이 광원의 광질과 다르고 가시광선 투과율도 낮아 DSC 피복 하의 광환경이 식물에 미치는 영향을 구명하여 문제점을 파악한 후 식물 재배에 적용해야 한다. DSC가 식물의 형태, 생장, 개화 특성에 미치는 영향을 구명하기 위해 광환경에 민감한 작물인 페튜니아와 콜레우스를 사용하였다. 페튜니아(Petunia ×hybrida) ‘Madness Red’와 콜레우스(Coleus blumei) ‘Highway Rose’는 투명(T, 대조구), 차광(S), DSC(D) 모듈에서 온도 23±2℃를 유지하였고, DSC 모듈은 부족한 광량을 보충하기 위해 청색(B), 녹색(G), B+G, R+B+W의 LED를 05:00부터 20:00까지 15시간 동안 60 μmol·m-2·s-1 PPFD로 보광하였다. 그 결과, 페튜니아와 콜레우스 모두 투명처리구(T, 대조구)에서 전체적으로 양호한 생장반응을 보였다. 다만, DSC를 투과한 광질이 태양광의 광질과 다르고, DSC를 투과하면서 광량도 감소하기 때문에 그러한 점을 고려하면 페튜니아에서는 D+L(B)와 D+L(BG) 처리구에서 대조구 수준의 생장을 보이면서도 개화소요일수는 더 줄어들어 청색광 보광이 페튜니아의 생장 및 개화를 향상시킬 수 있을 것으로 보인다. 그리고 콜레우스의 결과에서도 D+L(RBW), D+L(B), D+L(BG), D+L(W)의 청색광 보광구에서 생장과 엽색 등의 형태적 특성이 향상되었다. 페튜니아와 콜레우스는 청색광 등 LED 보광을 하는 것이 식물의 생장, 개화, 형태적 특성을 향상시킬 수 있을 것으로 보인다. 그리고 염료감응형 태양전지(DSC)를 이용해 전력 생산을 하고, 이 전력으로 LED 보광등을 켜는 데 활용한다면 환경제어에 필요한 에너지를 절감하는 데 효율적인 방안이 될 것으로 생각된다.
Dye-sensitized solar cell (DSC) can be used as a greenhouse glazing material because it is translucent with various colors and produces electricity. However, light quality under DSC is different to that of sunlight and its transmittance of visible light is low. Therefore, we compared the plant shape, growth, and flowering of petunia (Petunia ×hybrida) and coleus (Coleus blumei), a very sensitive plant to light condition, under transparent glass and red-colored DSC. Petunia ‘Madness Red’ and coleus ‘Highway Rose’ were grown in transparent (T, the control), shading (S), and DSC (D) chambers maintained at 23±2℃, and DSC chambers supplementally lighted with light-emitting diodes (LEDs) (D+L) of blue (B), green (G), white (W), B+G, and R+B+W colors for 15 hours from 05:00 to 20:00 with 60 μmol·m-2·s-1 PPFD. As a result, petunia and coleus showed good growth in T treatment generally. However, light quality through DSC is different to sunlight and visible light decreased. So D+L(B) and D+L(BG) treatment seems to increase growth and flowering of petunia, because that treatments showed growth similar level of control and days to flowering decreased. And coleus increased growth and leaf color characteristics in blue light supplemental treatments (D+L(RBW), D+L(B), D+L(BG), and D+L(W)). Supplemental lighting by LEDs with blue wavelength under DSC improved growth, flowering and plant quality such as plant form and flower color. And using DSC to produce electricity and if we can use this electric power to turn on LED lights, it would be an effective way to reduce energy needed to control the environments.
목차
Ⅰ. 서언 1Ⅱ. 재료 및 방법 42.1. 식물재료 및 유리온실 내 환경 조건 42.2. 광 처리 42.3. 생리지수 및 엽록소형광 측정 52.4. 생장 및 개화 특성 조사 52.5. 기공 관찰 62.6. 통계분석 7Ⅲ. 결과 및 고찰 103.1. 광 처리에 따른 페튜니아의 생육 및 형태적 특성 103.1.1. 생장 특성 103.1.2. 개화 특성 153.1.3. 생리지수 및 엽록소형광 측정 193.1.4. 기공 특성 223.2. 광 처리에 따른 콜레우스의 생육 및 형태적 특성 253.2.1. 생장 특성 253.2.2. 엽면적 및 엽색 비율 293.2.3. 생리지수 및 엽록소형광 측정 343.2.4. 기공 특성 37Ⅳ. 결론 40인용문헌 42요약 46Summary 48