친환경 도시농업교육이 지속가능한 도시의 생태환경 인식에 미치는 영향

정선아 한세대학교 대학원 2022 국내석사

도시화, 산업화가 빠르게 진행되면서 우리는 생각하지 못한 위기를 맞이하게 되었고, 이를 극복하고자 전 세계가 지속가능한 발전과 성장을 하려고 많은 노력을 기울이고 있다. 집중화된 도시에서 도시농업을 즐기는 인구는 점점 증가하고 있으며, 도시농업은 도시와 함께 지속가능한 발전을 하기 위해 사회, 경제, 환경적 측면을 고려하여 함께 성장하여야 한다. 친환경 도시농업교육과 환경교육은 도시의 지속가능한 발전의 큰 틀에서 이루어져야 하며, 개개인의 바른 생태환경 인식은 지속가능한 발전을 위한 기본이 되어야 한다. 이에 본 연구에서는 현재 도시농업 활동을 하는 도시민 중 친환경 도시농업교육을 받은 경우와 받지 않은 경우, 친환경 도시농업교육에 대한 인식, 생태환경 인식에 차이가 있는지 분석하여, 다원적 가치를 가지는 도시농업의 확산을 위해 친환경 도시농업교육과 환경교육의 필요성을 제안한다. 표본선정은 수원시에서 도시농업을 하는 시민을 대상으로 총 120부를 분석자료로 이용하였다. 본 연구에서 회수된 자료를 이용하여, 일반적인 특성에 대한 빈도분석(Frequency Analysis)과 기술통계분석(Descriptive Analysis)을 실시하였다. 추가하여, 도시민에게 친환경적인 도시농업교육을 적용했을 경우 생태환경 인식의 변화를 교차분석(Chi-square test) (p)과 도시농업교육 이수자와 미이수자 간의 차이를 분석하였다. 본 연구의 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 도시농업 활동에 사용하는 비료를 교육이수자는 상품퇴비를 사용하였고 미이수자는 상품퇴비+화학비료를 사용하였다. 농약사용 경험은 교육이수자와 비교하여 미이수자가 상대적으로 많이 사용하였다. 사용 용도는 병해충 방제에 주로 사용하였고, 사용하지 않는 이유는 안전한 먹거리와 환경문제를 고려해서로 나타났다. 둘째, 농작물 소비에서 교육이수자는 가족소비+이웃나눔, 미이수자는 가족소비를 많이 하고 있으며, 가장 받고 싶은 도시농업교육은 병충해 방제와 친환경농법, 작물재배방법 순으로 나타났다. 셋째, 환경문제의 심각성은, 교육이수자는 기후변화를 미이수자는 대기오염을 가장 심각하게 생각하고 있으며, 도시농업이 생활환경에 미치는 가장 큰 영향에 대해서는 집단 모두 토양이 주는 기능 수행으로 인식하고 있다. 넷째, 도시농업 용지량에 대해서, 교육이수자와 미이수자 모두 부족하다고 생각하고 있으며, 도시농업을 지속하기 위하여 필요한 사항으로 교육이수자는 교육프로그램 및 농사정보의 부족, 미이수자는 농자재 제공을 제시하고 있다. 다섯째, 도시농업교육의 필요성에 대하여 교육을 이수한 집단은 교육의 필요성을 높게 인식하고 있다. 친환경 농업 경작 시 사용하는 퇴비는, 이수자 집단은 일부 만들어 사용하고 있고 미이수자 집단은 대부분 기성제품을 사용하고 있다. 비닐멀칭 사용은, 교육 이수한 집단은 사용하지 않았고 미이수자 집단은 조금 하는 것으로 나타났다. 여섯째, 도시농업용 자가퇴비를 만들어 사용한 경험 여부는 교육 이수자 집단이 미이수자 집단에 비해 많이 사용하고 있다. 퇴비 사용량은 교육을 이수한 집단이 미이수자인 집단에 비해 적게 사용하고 있다. 일곱째, 도시농업활동을 하면서 생태환경을 고려하는 정도는 이수자 집단이 미이수 집단에 비해 높은 수준으로 인식하고 있다. 도심 속 생태환경에 미치는 정도는 교육이수자 집단이 미이수자 집단에 비해 많은 것으로 인식하고 있다. 도심 속 환경문제를 해결할 수 있는 정도에 대해 교육 이수자 집단은 미이수자 집단에 비해 해결 가능성을 높게 인식하고 있다. 본 연구는 지속가능한 도시의 발전을 위해 도시농업교육의 필요성을 제안하고, 친환경 도시농업교육이 생태환경 인식의 변화에 영향을 준다는 것을 도시농업교육을 받은자와 도시농업교육을 받지 않은 자를 통해 비교 분석하였다는 데 의의가 있다.

景福宮 地域 街路邊 綠地의 環境改善과 管理에 關한 硏究

곽무순 서울시립대학교 산업대학원 2007 국내석사

경복궁 주변 지역은 국가 문화재와 청와대가 있는 주요지역으로 관광객과 방문객들이 연중 끊이지 않고 있어 가로수와 주변 경관이 수려하면 이곳을 찾아오는 사람들에게 좋은 인상을 주게 될 것이고 경관이 불량하고 관리가 부실하다면 우리나라 고도 서울의 이미지에 좋지 않은 영향을 미칠 것이다. 그러므로 가로수 생육환경을 개선하여 계절별로 아름다운 꽃과 단풍 등으로 가로수와 고궁담장이 조화를 이룰 때 깊은 감명을 받고 많은 사람들이 다시 찾아오는 우리나라의 고궁길이 될 것임이 분명하다. 이곳의 가로수 512주에 대하여 생육실태를 조사한 결과 생육불량이 60건이었다. 환경저해요인은 8건, 1.56%로 수목 피해가 미약하나, 환경저해요인이 증가하는 추세로 가로수에 상당한 피해가 예상되며 단기간에 완전하게 인위적으로 해소하기가 어려우므로 지속적으로 피해를 줄여나가는 완만한 개선대책이 필요하다. 또한 관리 소홀은 52건, 10.01%로 깊은 관심을 가지고 철저한 유지관리를 하여 생육피해를 최소화하여야 한다. 기존의 연구는 자치단체별, 권역별로 표본지의 표준목을 대상으로 생육불량원인과 관리에 대한 포괄적이며 일반적인 개선방안을 제시하였다. 이러한 연구 결과는 특정의 지역의 생육환경개선에 적용할 수 없다. 그러므로 경복궁 주변 지역의 가로수환경 개선과 효율적인 관리에 관한 연구에서는 생육불량 요인을 도로별 수종별 전수 조사를 실시하여 그 원인을 분석하고 이 지역에 대한 정밀한 생육환경 개선과 지속적이고 치밀한 방안을 강구하게 된 것이다. 첫째, 환경저해요인은 생육불량 60건 중 수광상태 불량 2건, 대기오염 피해 2건, 토양환경불량 4건 등 8건으로 전체 생육저해요인의 13.4%를 차지하였다. 경복궁 주변 지역의 가로수는 경복궁 궁내에서도 자라는 수종으로 오래 전부터 광선, 온도, 수분, 토양, 대기오염 등 여러 가지의 환경에 잘 적응하여 왔기 때문에 이러한 환경요인에 대하여 커다란 영향을 주지 못하고 있었다. 그러나 이산화질소의 농도와 가로수 식수대 토양의 알카리화 증가로 가로수의 생육피해가 우려된다. 이산화질소 농도는 경복궁 내 지하주차장과 청와대 주변 주차장이 도로와 인접하여 있고, 자동차의 운행증가와 도로변 무단 주정차가 주원인으로 매년 그 농도가 증가하는 추세다. 2006년 종로구측정소 평균 데이터(서울시, 2006)를 보면 2004년 0.032ppm, 2005년 0.034ppm이며, 2006년 경복궁역 주변조사에서는 삼청동과 효자동주변이 0.060ppm~0.080ppm으로 종로구 다른 장소에서 측정한 값보다 높으며 증가하는 경향을 보였다. 비록 이산화질소가 낮은 농도라도 지속적으로 배출되면 식물에 피해를 줄 수 있다는 연구결과가 있어 이에 대한 농도를 낯추는 대책이 필요하다. 또한 가로수 토양을 조사한 결과 pH가 알카리성으로 나타났다. 서울시 공원녹지의 평균산도가 pH 4.0~5.0인 것과 비교해 볼 때 종로구 삼청로 산도는 pH 7.04로 다른 장소보다 높고 증가하는 추세이며, 식물의 적정산도인 pH 5.5~6.5보다 높아 수목이 피해를 보고 있다고 판단하였다. 이에 대하여 삼청로변에 위치한 국군병원부지로 경복궁내 관광버스주차장을 이전하고, 효자동 사랑방 뒤편 공지로 포토 아일랜드의 관광버스 주차장을 이전시켜 직접적인 자동차 배기가스 배출을 줄이고, 문화재 복원계획과 조화를 이루도록 경복궁 후원인 청와로에 소나무 가로수길과 숲을 조성하고, 또한 삼청로에는 옛 개울이 있던 도로변 양측에 수양버들과 중앙분리대에 소나무를 심고 고유의 야생초화류를 전통 방식으로 새롭게 디자인하여 개울의 이미지도 복원하면서 녹시율도 높이고 시각적으로 볼거리를 제공하면 이산화질소의 농도를 저하시킬 수 있다. 알카리 피해로부터 수목을 보호하기 위해서는 제설용 염화칼슘 등이 뿌려진 장소의 눈이 가로수식수대에 쌓이지 않도록 홍보와 감시를 하고, 토양객토를 하며, 결빙저해용 염분을 지속적으로 제거하기 위하여 관수와 배수시설을 하거나 2~3년 단위로 식수대 토양을 30㎝깊이로 치환하면 좋을 것으로 판단된다. 둘째, 수목의 관리상태는 생육불량 60건 중 병해충방제 피해 25건, 재식거리 불일치 18건, 결주지 미보식 4건, 기타 6건 등 52건으로서 전체의 86.6%로 큰 비중을 차지하였다. 따라서 가로수의 적절한 관리여하에 따라 생육이 양호하느냐 불량한가를 판가름되므로 체계적인 연간 관리계획 수립과 관리목표를 설정하고, 작업의 효율성을 기하여 적합한 시기에 가로수를 관리할 수 있는 치밀한 작업지침 마련하고, 관리자와 작업자에 대한 전문기술교육을 실시하여 가로수 관리기술 향상과 계승이 되도록 하는 구체적인 방안이 요구되었다. 셋째, 이 연구와 관련하여 계속 연구하여야 할 사항은 생육환경과 관련하여 경복궁 담장과 가로수 사이의 바람의 영향, 효자로 버즘나무와 가중나무의 제거와 은행나무의 생육환경 개선 방법과 시기, 은행나무의 열매가 떨어져서 나는 독한 냄새와 통행인의 미끄러지는 피해예방대책 등에 대한 연구가 이번 연구와 연계하여 개선방안이 마련되면 수종별 특색이 있고 고궁길의 전통과 문화가 숨쉬는수준높은 경관을 유지 할 수 있을 것으로 판단된다.

환경생태 교육프로그램의 분석 및 구조적 모델 개발

장은옥 단국대학교 일반대학원 2012 국내박사

인간이 삶을 영위하면서 지구 온난화, 오존층의 파괴, 수자원의 고갈, 대기오염이나 토양의 오염 같은 다양한 부분의 환경파괴가 지속되고 있으며, 이것은 국경이나 지역을 넘어 전 세계적으로 공통된 문제로 다루어지고 있다. 이런 현상이 지속될 경우 그 결과는 아무도 예측할 수 없으며, 자연생태계의 파괴와 더불어 인구증가 및 도시화의 가속으로 인한 인간성 상실 역시 매우 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 환경문제는 개개인의 문제가 아닌 인류 공동의 문제이며, 근대산업 문명의 인간중심적 사고방식이 환경문제를 초래한 원인으로 지목되고 있다. 교육 분야에서도 환경생태 중심교육의 필요성이 강조되고 있어 지속적이고 체계적인 환경생태 교육이 매우 중요한 시점에 이르게 되었다. 환경생태 교육이 아동의 성장과정에 미치는 다양한 영향력을 고려하여 자연에 대한 폭 넓은 관심은 인간이 환경과의 바람직한 관계형성에 있어서도 매우 긍정적이며, 자연물을 이용하거나 훼손하여 일방적으로 자연에게서 이로움을 받기 보다는 자연과 더불어 인간이 건강하게 공생할 수 있도록 기반을 만드는 환경생태 교육이야말로 현대를 살아가는 아동들에게 꼭 필요한 교육이라 할 수 있다. 그러나 환경문제를 본질적으로 이해하고 해결하려는 능동적 활동으로 유도할 수 있는 환경생태교육을 위해서는 단편적이거나 단순한 체험위주의 교육에서 벗어나 체계적이고 지속적이며, 자연과 생태 및 사회의 여러 현상에 대한 모든 영역을 포함한 환경교육이 이루어져야 할 것이다. 우선적으로 교육프로그램의 다양성 부족으로 인하여 체계적인 환경생태 교육프로그램의 개발 및 보급이 매우 시급한 실정이다. 현재 우리나라에서 운영되고 있는 환경생태 교육프로그램들은 대부분 단편적이거나 일률적인 소규모의 생태체험위주로 운영되고 있으며, 강사나 시설운영, 교육과정의 개발도 원활하지 못한 상황으로 대부분 연속성이 부족하여 일회성에 그치는 한계점을 가지고 있다. 이에 본 연구자는 국내외의 환경생태 교육 및 프로그램을 비교・분석하여 문제점을 도출하고 교사・학부모・학생을 대상으로 ‘환경생태 교육프로그램’에 대한 설문조사를 시행한 후 이를 종합하여 본 연구의 방향을 설정하였다. 교사 71명, 학부모 114명을 대상으로 ‘환경생태 교육의 필요성’에 대한 질문에서 교사는 그렇다 57.7%, 매우 그렇다 33.8%로 응답하였으며, 학부모는 그렇다 40.4%, 보통이다 28.9%로 응답하였다. 또한 ‘가장 이상적 환경교육 프로그램의 회당 시간’에 대한 질문에서 교사의 경우 1.5~2시간이 50.7%로 가장 많았으며, 학부모의 경우 1.5~2시간 48.2%, 1~1.5시간 31.6%로 응답하였다. 전체 교육 기간에 대한 질문에서는 3~6개월이 50.7%, 6~12개월 21.1%로 응답하였으나 학부모의 경우 1~3개월 36.0%, 3~6개월이 28.1%로 응답하였다. 그 외에도 ‘다양한 프로그램 개발 필요성’에 대한 질문에서 교사는 매우 그렇다 70.4%, 그렇다 19.7%으로 응답하였으며, 학부모는 매우 그렇다 64%, 그렇다 33%로 응답하였다. 위의 설문을 근거하여 본 연구에서는 환경생태 교육프로그램의 교육기간을 15주 기간 동안 주 1회, 1회당 1.5~2시간의 수업으로 구성하였으며, 프로그램의 구조는 ‘학습목표 및 영역 제시’ → ‘문제제기 및 탐색을 통한 학습동기 부여’ → ‘개념 이해 및 수업내용 인지’ → ‘활동’ → ‘개념정리’ → ‘가정과의 연계 및 과제 수행’의 단계로 개발하였다. 개발된 환경생태 교육프로그램의 교육적 효과 및 만족도를 알아보기 위하여 2011년 9월에서 2011년 12월까지의 기간 동안 서울 및 경기도 지역 초등학교의 재학생 중 4~6학년 102명을 대상으로 수업을 진행한 후 만족도 조사를 실시하였다. 학생의 성별은 여자 71명, 남자 31명이었으며, 4학년 45명, 5학년 36명, 6학년 21명으로 구성되었다. ‘수업의 내용에 대한 만족 정도’는 그렇다 62%, 보통이다 21%, 매우 그렇다 19%로 조사되었으며, ‘수업 시간의 적당성’은 그렇다 39%, 매우 그렇다 19%, 보통이다 16%로 응답하였다. ‘수업의 유익성’은 그렇다 74%, 매우 그렇다 23%, 보통이다 5%로 응답하였으며, ‘재참여 요구’에 대한 질문에는 그렇다 41%, 보통이다 36%, 매우 그렇다 21%로 조사되었다. 그 외에도 ‘수업으로 인하여 환경에 대한 새로운 지식과 인식을 가지게 되었는가?’라는 질문에는 그렇다 66%, 매우 그렇다 16%, 보통이다 12%로 대답하여 프로그램에 대한 전반적인 인식이나 평가는 매우 긍정적이라고 응답하였다. 학생 102명 중에서 이 프로그램 이전에 ‘환경생태와 관련된 교육을 받은 적이 있다.’라고 응답한 학생은 37명, ‘환경생태와 관련된 교육을 받은 적이 없다.’라고 응답한 학생은 52명, 나머지 13명은 ‘잘 모르겠다.’고 응답하여 ‘있다’라고 응답한 37명을 대상으로 프로그램의 다른 프로그램과의 차별성에 대한 질문에는 수업내용 35.1%, 수업진행방법 27.0%, 수업활동18.9%, 수업교구 8.1%, 진행교사 8.1%, 기타 2.7%로 응답하였다. 15개의 프로그램 선호도는 ‘누가 이랬어!’가 16.2%로 가장 높았다. 프로그램에 참여한 학생의 학부모 중 47명과 면담하여 설문조사를 하였으며, 13명은 직접 면담하고 34명은 전화로 면담하여 환경생태 교육프로그램 참여 후 학생의 태도변화에 대하여 조사하였다. 그렇다 36.2%, 매우 그렇다 29.8%, 보통이다 23.4%, 그렇지 않다 10.6%로 응답하였으며, 교육에 참여한 교사들 역시 직접면담을 통해 학생들의 태도 변화에 대한 질문에서 학생들의 수업 참여가 매우 적극적이었으며 문제해결능력・발표력・토론 방법 등의 기술 역시 매우 높아졌다고 응답하여 이 프로그램이 매우 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다. 본 연구 결과 환경교육에 있어 체계적으로 구성된 환경생태 교육프로그램을 이용할 경우 보편적인 환경교육에 비해 매우 효과적임을 알 수 있었으며, 전체 15개의 프로그램을 단계에 따라 체계적으로 진행하는 것이 학생들의 태도 및 인식변화에 매우 긍정적임을 알 수 있었다. 학생과 교사간의 친밀성이나 지적 교류, 기술 습득과 더불어 토론이나 발표력 역시 시간(주차)이 흐를수록 더욱 높아져 단편적 프로그램과는 매우 차별화된 효과를 보였으며, 학교에서 진행하기에도 주・시간 등의 조건이 매우 적합하여 사회나 학교의 장소적 제약이 없는 지속적 환경생태 교육프로그램으로서의 가능성을 보여 주었다. 나아가 우리나라 현실에 적합하도록 연구・제시 된 환경생태 교육프로그램이 앞으로 환경생태 교육에 유용하게 활용되어 환경생태 교육의 영역확대 및 활성화를 기대해 본다.

식물공장 재배환경에 따른 쑥(Artemisia spp.)의 생리적 반응

김미자 서울시립대학교 일반대학원 2023 국내박사

본 연구는 기후변화에 대한 대응 방안으로 쑥의 생산성 향상과 고품질화 그리고 연중 계획생산을 극대화할 수 있는 식물공장의 적정 재배환경을 탐구하였다. 이를 위해 식물공장의 환경 조건에 따라 쑥 종자의 발아, 생육 및 기능성 물질 함량에 대한 실험을 수행하였다. 쑥 종자는 전남 함평군 ‘함평참쑥’ 재배지에서 채종한 것을 2017년부터 2019년까지 분양받아 실험 과정 기간 동안 실온(25–27℃)과 저온(3℃)에서 보관하며, 한 처리구 당 200립씩 3 반복 처리구로 발아실험을 수행하였다. 쑥 종자는 수과로 길이 1–1.8 mm, 폭 0.5–0.7 mm이며, 천립중은 약 128.4 g의 미립종이다. 쑥 종자에 대한 온도 조건 20℃, 25℃, 30℃ 실험에서 파종 후 8일간의 발아율은 25–30℃에서 유사하였고, 3일간의 발아력은 20℃에서 0%, 25℃에서 33.4%, 30℃에서 93.7%로 나타나 30℃에서 발아 속도가 빠르고 균일한 것으로 나타났다. 또한 저장 종자의 수명은 1년차 97%, 2년차 88%, 3년차 1.4%의 발아율을 보여 3년 이상 저장 종자는 생명력을 잃는 것으로 보였다. 종자 저온처리(vernalization)와 광·암 발아율은 통계적으로 유의성이 없는 것으로 나타나 별도의 처리가 필요하지 않는 것으로 판단된다. 식물공장 재배환경에 따른 쑥의 생육환경은 세 온도 조건 20℃, 25℃, 30℃와 서로 다른 광질의 LED[Red, blue, white, and RB (Red+Blue, ratio 2:1)] 광원, 광합성유효광양자속(photosynthetic photon flux density, PPFD) 3단계로 PPFD(55±3), PPFD(85±3), 그리고 PPFD(140±3) μmol·m–2·s–1 가 되도록 고정하여 재배기간에 동일한 시간으로 조사하였다. 그 결과 쑥의 초장은 전반적으로 30℃에서 가장 높게 나타났으나 줄기가 가늘게 웃자랐으며, 20℃에서는 초장이 매우 낮아 30℃보다 2–3배 이상 차이가 났고, 25℃에서 전반적으로 균일한 생장을 보였다. 따라서, 파종 후 육묘기는 30℃, 본엽이 나오며 성장이 시작할 때부터 25℃가 적합한 온도 조건으로 판단된다. LED 광원에서는 R에서 초장이 가장 높았고 다음으로 B, RB 순서였으며, W에서 가장 낮은 수치를 보였다. 그러나 높은 생육을 보인 R에서잎이 뒤로 휘어지는 상편생장이 발생하여 쑥의 형태가 균일하지 않으므로, R 단독광은 재배에 적합하지 않은 것으로 나타났다. 광량은 PPFD140 μmol·m–2·s–1에서 대부분 높은 결과를 보였으며, 쑥의 생육은 높은 광도에서 가장 좋은 것으로 나타났다. 광합성유효광(Photosynthetically active radiation, PAR) 범위 내에서 광도를 50에서 150 μmol·m–2·s–1까지 증가시켰을 때 쑥의 광합성률은 직선적으로 반응하였으나, 150에서 300 μmol·m–2·s–1까지 증가시켰을 때 광합성률은 1.4배 증가하였다. 반면, 광량 150–300 μmol·m–2·s–1 구간에서는 경제성 분석 결과 두 배의 전력이 소비되어 경제적 효율이 낮은 것으로 나타났다. 그러므로 적정한 광도의 설정은 재배 가능 주수와 재배 일수 감소, 경제성 등 여러 가지 측면에서 모색해야 할 필요가 있다. 쑥의 조직감은 온도처리 20℃에서 평균 201.6 gf로 가장 높았으며, 외부에서 채집한 자생쑥은 200.4 gf로 20℃의 결과와 유사한 차이를 보였다. 조직감은 평균 20–25℃, R의 PPFD140 μmol·m–2·s–1에서 가장 높은 것으로 나타났다. 기능성 물질 유파틸린과 자세오시딘 함량은 온도 25℃에서 높게 나타났으며, 20℃에서 가장 낮았다. 광원에 따라서는 두 물질에서 함량에 차이를 보여, 유파틸린 함량은 B, RB에서 높았으며, 자세오시딘은 유의성 검정을 통해 광원의 영향이 은 것을 확인하였다. DPPH 소거능은 온도 25℃에서 높았으며, 광원은 B에서 타 광원에 비해 약 2배 강한 항산화능이 관찰되었고, W이 가장 낮게 나타났다. 광도는 PPFD140 μmol·m–2·s–1 조건에서 높은 함량이 관찰되었다. 쑥의 잎에 함유된 아미노산 중 함량이 높은 GLUA는 온도와 광도 요인에 독립적으로 영향을 받았고, GLU은 온도와 광원의 상호작용 효과에 유의차를 보였다. 따라서 25℃, PPFD140, B 광원 조건이 GLUA와 GLU 함량 증가에 긍정적 효과를 준 것으로 판단되며, 전반적으로 25℃에서 높은 함량을 보였다. 본 실험의 결과들을 종합하여 볼 때 쑥은 식물공장에서 위에 제시된 적정 온도와 광원 및 경제성을 고려한 광도가 주어지면 실생 재배로 파종부터 수확기까지 30일 소요되어 연중 12회 수확할 수 있어서 대량 생산 재배가 가능할 것으로 판단된다. 또한 쑥을 활용한 소재 및 제품 개발 시 경제적인 바이오매스 원료 확보를 위해 밀폐형 식물공장 시스템은 환경 제어가 가능하여 지속 가능한 대량 생산을 위한 시스템으로 적합할 것으로 판단된다. In this study, as a climate change response measure, an appropriate cultivation environment for plant factories that can maximize productivity, quality, and the annual planned production of Artemisia spp. was explored. To this end, experiments were conducted on the germination, growth, and functional substance content of Artemisia spp. seeds according to the environmental conditions of the plant factory. Artemisia spp. seeds were gathered from the ‘Hampyeong Artemisia’ plantation in Hampyeong–gun, Jeollanam–do from 2017 to 2019, stored at room temperature (25–27℃) and low temperature (3℃) during the experiment period, and germination experiments were conducted with 3 repeated treatments of 200 grains per treatment. Artemisia spp. seeds are achenes with a length of 1–1.8 mm and a width of 0.5–0.7 mm, and are fine seeds with a seed weight of approximately 128.4 g. In the experiment of temperature conditions at 20℃, 25℃, and 30℃ for Artemisia spp. seeds, the germination rate for 8 days after sowing was similar at 25–30℃, and the germinabilities for 3 days was 0% at 20℃, 33.4% at 25℃, and 93.7% at 30℃, showing that the germination rate was fast and uniform at 30℃. In addition, the lifespan of stored seeds was 97% in the first year, 88% in the second year, and 1.4% in the third year, indicating that seeds stored for more than three years appear to lose viability. Seed vernalization and light/dark germination rates showed no statistical significance, so it was judged that separate treatment is not needed. The growth environment of Artemisia spp. according to the plant factory cultivation environment was fixed to be PPFD (55±3), PPFD (85±3), and PPFD (140±3) μmol·m–2·s–1 at three temperature conditions, 20℃, 25℃, and 30℃, LED light source of different light quality [Red, blue, white, and RB (Red+Blue, ratio 2:1)], and three stages of photosynthetic photon flux density (PPFD) and was irradiated at the same time during the cultivation period. As a result, the Artemisia spp. height was shown to be generally the highest at 30℃, but the stems overgrew thin. The plant height was very low at 20℃ with a difference was more than 2–3 times higher than that of 30℃, and overall growth was uniform at 25℃. Therefore, it is judged that 30℃ is a suitable temperature condition for the seedling nursery period after sowing, and 25℃ for the period when foliage leaf comes out and growth begins. In the LED light source, R had the highest plant height, followed by B and RB, showing the lowest value at W. However, in R, which showed high growth, the shape of Artemisia spp. was not uniform due to epiphytic growth in which leaves bend backward, so R light only was found to be unsuitable for cultivation. The light intensity showed high results mostly at PPFD140 μmol·m–2·s–1, and the Artemisia spp. growth was the best at high light intensity. The Artemisia spp. photosynthetic rate responded linearly when the light intensity was increased from 50 to 150 μmol·m–2·s–1 within the photosynthetically active radiation (PAR) range, but when it was increased from 50 to 150 μmol·m–2·s–1, the photosynthetic rate increased 1.4 times. On the other hand, in the light intensity range of 150–300 μmol·m–2·s–1, twice as much power was consumed as a result of economic feasibility analysis, indicating low economic efficiency. Therefore, it is necessary to seek the appropriate light intensity setting from various aspects, such as the number of growable weeks, reduction of the number of cultivation days, and economic feasibility. The texture of cultivated Artemesia spp. was the highest with an average of 201.6 gf at 20℃, and the wild ones showed a similar difference in texture at 20℃ with 200.4 gf. It is believed that the development of glandular trichomes on the leaves increased the texture. The texture was found to be the highest at an average of 20–25℃ and PPFD140 μmol·m–2·s–1 of R. In addition, the contents of functional substances, eupatilin, and jaceosidin, were shown to be high at 25℃ and lowest at 20℃. Depending on the light source, the content of the two substances showed a difference. Eupatilin content was high in B and RB, and jaceosidin was confirmed to be highly influenced by the light source through a significance test. The scavenging effect of DPPH was high at a temperature of 25℃, and approximately twice as strong antioxidant activity was observed at light source B compared to other light sources, and it was shown to be the lowest at W. A high light intensity was observed under the condition of PPFD140 μmol·m–2·s–1. GLUA, which has a high content among the amino acids contained in the leaves of Artemisia spp., was independently affected by temperature and light intensity factors, and GLU showed a significant difference in the interaction effect of temperature and light source. Therefore, it is judged that conditions of 25℃, PPFD140 μmol·m–2·s–1, and light source B had a positive effect on the GLUA and GLU content increase, and in general, had a high content at 25℃, considering the results from this experiment. Cultivation of Artemisia spp. appears possible from seed if provided with the appropriate temperature, light source, and light intensity. Considering the economic feasibility, it will take approximately 30 days from planting until harvest with a harvest cycle of 12 times a year. In order to secure economical biomass raw material when developing materials and products using Artemisia spp., it is judged that the closed–type plant factory system is suitable as a system for sustainable mass production as it can control the environment.

돌나물속 식물의 생태생리적 특성 및 LED 광조건에 따른 기능성물질 변화

오상임 단국대학교 일반대학원 2021 국내박사

자생식물은 번식력과 환경변화의 적응성이 좋고 기능성 생리활성물질을 가지고 있어 자원 식물로 활용도를 높이고자 관심이 증가하고 있다. 식물을 유용작물로 활용하기 위해서는 식물 고유의 특성과 재배 및 이용 등의 정보가 마련되어야 하나 우리나라 자생식물의 자원 식물에 대한 자생지의 환경, 생리 및 생태, 재배화를 위한 이용기술 등은 아직 미흡하다. 또한, 돌나물과(Crassulaceae)는 자생력이 강하여 생장이 빠르고 phenol성 화합물을 함유하는 것으로 알려져 있으나 속(genus)에 대한 세분화된 연구는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구는 돌나물속(Sedum) 식물 중 자생식물인 가는기린초(S. aizoon), 기린초(S. kamtschaticum), 태백기린초(S. latiovalifolium), 애기기린초(S. middendorffianum), 섬기린초(S. takesimense), 땅채송화(S. oryzifolium), 바위채송화(S. polytrichoides), 돌나물(S. sarmentosum)의 자생지 환경을 알아보고 도입종 다화기린초(S. kamtschaticum var. floriderum ‘Weilhenstephaner Gold’), 푸른세덤(S. rupestre ‘Blue Spruce’), 안젤리나세덤(S. rupestre ‘Angelina’), 스푸리움세덤(S. spurium ‘Tricolor’)과 함께 식물의 형태적 특성에 따른 분류와 부위별 기능성물질의 함량과 활성을 알아보았다. 또한, 기능성 자원 식물인 섬기린초의 시설재배 시 인공광의 최적 조건을 알아보고자 LED 광질과 광도, 광주기에 따른 생육과 기능성 물질 함량 및 활성 변화를 분석하여 천연 기능성 물질로서의 활용 가능성을 알아보았다. 돌나물속 식물 자생종 8종, 도입종 4종의 형태적 특성은 뿌리의 형태가 주근과 부정근이며, 줄기는 직립형과 포복형이었다. 식물의 크기는 7.6±2~31.2±4cm로 땅채송화와 바위채송화가 가장 작고, 가는기린초가 가장 크며, 모두 줄기에 털이 없었다. 잎은 돌나물은 윤생이고 그 외 식물들은 호생으로 엽형은 장타원형, 도피침형, 광난형, 원통형, 선형을 가지고 엽두는 점첨두, 예두, 둔두, 원두의 형태, 엽연은 둔거치, 파상거치, 치아상거치와 전연으로 구분되었다. 잎은 가는기린초의 엽장이 가장 길고 태백기린초가 엽폭이 가장 길었으며, 돌나물과 태백기린초는 연한 녹색, 안젤리나세덤과 스푸리움세덤은 붉은색의 엽색을 가지는 것으로 조사되었다. 화서는 모두 취산화서로 화피는 모두 5장이며, 장타원형, 피침형 화피의 형태를 가지고 개화 시기는 5~8월이었다. 미세형질인 기공은 돌나물속 식물 12종 모두 부등형의 형태였다. 이에 따라 식물을 형태적 특성에 따라 분류하고자 PCA를 분석한 결과, 형태적 특성과 미세형질 특성이 비슷한 식물에 대하여 크게 3그룹으로 나뉘고, 제 1성분인 초장과 제 2성분인 엽장은 각각 25.6%와 21.7%로 제 1-2주성분 축 상에 분류 관계가 나타났으며, 자생종인 가는기린초, 기린초, 애기기린초, 섬기린초와 도입종인 다화기린초, 스푸리움세덤이 같은 집단으로 분류될 수 있을 것으로 판단되었다. 돌나물속 식물은 제주도부터 울릉도까지 우리나라의 전 지역에 분포하고 있으며, 가는기린초는 삼척, 기린초는 정선, 태백기린초와 애기기린초는 태백, 땅채송화는 제주도, 바위채송화는 영동, 돌나물은 영월, 섬기린초는 울릉도에서 분포도가 높았다. 자생지의 기후환경은 연평균 기온 9.2~16.3℃, 연최고 기온 14.8~19.9℃, 연최저 기온 4.3~13.6℃의 범위로 태백기린초와 애기기린초의 자생지 기온은 낮고 땅채송화는 높았으며, 연평균 상대습도는 59.3~70.5%, 강수량의 월 누적 평균은 92.8~129.65mm로 섬 지역에 자생하는 땅채송화와 섬기린초의 강수량이 많은 것으로 조사되었다. 자생지의 광도는 678.5~900.6μmol·m-2·s-1 PPFD로 상대조도는 90% 이상이었다. 토양은 모래와 사질양토의 토성이 대부분이었고 pH 5.1~6.8, EC 0.4~1.4 dS·m-1였다. 또한, 토양 유기물햠랑은 평균 29%, 전질소는 평균 0.3%, 유효인산는 평균 41.7mg·kg-1, 양이온 치환능은 평균 17.5cmol·kg-1였으며, 치환성 양이온 함량은 Ca2+>Mg2+>K+>Na+ 순이었다. 자생지 내 식생은 수목 14과 26종, 초본류 25과 39종이 돌나물속 식물과 함께 서식하고 있었다. 돌나물속 식물의 기능성물질 함량 및 활성은 뿌리, 줄기, 잎 부위별로 분석을 하였으며, 자생종 8종 및 도입종 4종 모두 기능성물질 함량은 다른 부위보다 잎에서 많고 활성 또한 잎에서 우수하였다. 총 안토시아닌 함량은 안젤리나세덤이 0.30mg CGE/g FW로 다른 식물보다 높았으나 태백기린초, 섬기린초, 스푸리움세덤과 차이가 없었으며, 총 플라보노이드 함량은 태백기린초와 섬기린초에서 각각 36.2mg CE/g FW와 36.7 mg CE/g FW로 함량이 높았다. 총 페놀 함량은 섬기린초에서 52.2mg GAE/g FW로 다른 식물보다 함량이 높은 것으로 나타났다. 기능성물질의 활성인 DPPH radical 소거 활성과 ABTS radical 소거 활성 또한 섬기린초가 각각 1.3mg VCE/g FW, 1.4mg VCE/g FW로 활성이 높은 것으로 조사되었다. 이에 따라, 돌나물속 식물은 총 플라보노이드가 관여한 총 페놀이 기능성물질의 활성에 기여하는 것으로 판단되며, 특히, 섬기린초의 잎은 다른 식물보다 천연화합물이 많고 활성이 높아 기능성 소재로서 가치가 클 것으로 판단되었다. 섬기린초를 챔버 내에서 생육 시 blue LED 단색광과 혼합광 처리는 엽수, 엽장 및 엽폭 등 엽생장에 우수하였으며, 섬기린초 잎의 기능성물질 함량과 활성은 LED 처리 전보다 후에 총 플라보노이드 및 총 페놀 함량, DPPH radical 소거 활성이 증가하는 경향을 보였다. 특히, blue LED 단색광 처리의 섬기린초 잎은 총 플라보노이드와 총 페놀 함량이 많았으며 DPPH radical 및 ABTS radical 소거 활성 또한 높은 것으로 조사되었다. 이에 따라 섬기린초는 blue LED 단색광 처리에서 생육과 기능성물질 합성에 효과적인 것으로 판단되었다. 섬기린초의 적정 광도는 blue LED 200μmol·m-2·s-1로 다른 처리보다 엽장 및 엽폭이 크고 엽수도 많아 엽생장에 효과적이었으며, 최대 광화학적 효율이 정상범위(0.78~0.84)에 속하여 새로운 환경에 대한 스트레스가 없이 적응을 잘하는 것으로 판단되었다. 기능성 생리활성물질의 변화는 총 안토시아닌 함량은 LED 처리 전·후의 차이가 없었으나 총 카로티노이드 함량, 총 플라보노이드 함량, 총 페놀 함량은 처리 전보다 각각 약 2배, 2.5배, 2배씩 증가하여 200μmol·m-2·s-1 처리구는 각각 0.66mg/g FW, 71.2mg CE/g FW, 75.8mg GAE/g FW로 기능성물질 함량이 많은 것으로 조사되었다. 기능성물질의 활성인 DPPH radical 소거 활성, ABTS radical 소거 활성은 처리 보다 약 7~8배 증가하여 200μmol·m-2·s-1 처리구가 각각 15.5mg VCE/g FW, 11.5mg VCE/g FW로 높았으며, 환원능인 FRAP value가 4.1mg TE/g FW로 다른 처리보다 높았다. 이를 통해 200μmol·m-2·s-1 하에서 자란 섬기린초의 잎은 free radical 및 금속 이온을 동시에 소거할 수 있는 기능성 식물 소재로 활용 가치가 높을 것으로 판단되었다. 섬기린초의 blue LED에 따른 최적 광주기는 엽장 및 엽폭, 엽수 등 엽생장과 생체중 및 건물중, 엽록소 함량이 높아 생육에 효과적인 16/8hr.가 적합한 것으로 조사되었으며, 처리 기간이 증가할수록 기능성물질 함량 및 활성이 증가하는 경향으로 나타났다. 9주 후의 기능성물질 함량은 총 안토시아닌 0.055mg CGE/g FW, 총 카로티노이드 0.68mg/g FW, 총 플라보노이드 71.2mg CE/g FW, 총 페놀 75.4mg GAE/g FW로 16/8hr.처리구가 가장 많이 함유하는 것으로 조사되었다. 기능성물질의 활성도 처리 기간에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 9주 후에는 16/8hr.처리구가 DPPH radical 소거 활성 14.5mg VCE/g FW, ABTS radical 소거 활성 11.5mg VCE/g FW로 가장 높았고 FRAP value도 4.0mg TE/g FW로 16/8hr.처리구가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한, blue LED 200μmol·m-2·s-1, 16/8hr. 하에서 자란 섬기린초의 잎은 xanthin oxidase 저해 활성 28.5%, tyrosinase 저해 활성 38.2%, elastase 저해 활성 37.8%로 free radical, tyrosinase 변화 및 주름 생성 저해의 활성도 높아 기능성 소재로써 사용이 가능할 것으로 판단되었다. 따라서, 돌나물속 식물은 자생지 환경, 형태적 특성이 다르나 생리활성물질을 함유하고 있어 기능성 소재로서의 가치가 있으며, 특히, 섬기린초의 잎은 다른 식물보다 기능성물질 함량이 높고 활성이 우수하였다. 이에 따라, 섬기린초는 챔버 내에서 광질 blue LED, 광도 200μmol·m-2·s-1, 광주기 16/8hr.는 섬기린초의 엽생장에 효과적이며, 기능성 생리활성을 증진시켜 생육 및 재배에 적합한 광 조건으로 판단되었다. 또한, 최적의 광 조건에서 자란 섬기린초 잎의 유용물질은 항산화 및 항주름 등이 우수하여 천연 기능성 물질로서의 활용이 가능할 것으로 판단되었다. Sedum (Crassulacea) is a large genus of flowering plants that are native in South Korea and have been successfully adapted in various environmental conditions. The Sedum flowering plants have bio-functional physiological active substances and are often used as plant material resources for cosmetic, food and medical uses. With importances of the use of this genus, though, there were not many studies that evaluate morpholoical characteritics of this genus grown in South Korea. To successfully use the Sedum flowering plants as resources, information on chemical morphological and anatomical characteristics associated with geographic distribution and ecology are needed. In this study, physiological, morphological, and anatomical characteristics of eight Sedum flowering plants, including S. aizoon, S. kamtschaticum, S. latiovalifolium, S. middendorffianum, S. takesimense, S. oryzifolium, S. polytrichoides, S. sarmentosum were investigated. And four introduced species, including S. kamtschaticum var. floriderum ‘Weilhenstephaner Gold’, S. rupestre ‘Blue Spruce’, S. rupestre ‘Angelina’, S. spurium ‘Tricolor’ were investigated. This study conducted to determine optimal light-emitting diode (LED) quality of Sedum takesimense, a functional resource plant. In addition, the study examined the potential efficacy for use as a nature bio-functional substance, through analysis of changes of growth, phytochemical contents and activity according to the light intensity and the photoperiod of blue LED. The morphological characteristics of the eight species native plant and the four species introduced plant of Sedum were the main root and adventitious root, and the stems were erect type and decumbent type. The plants were 7.6±2–31.2±4 cm in size, with the smallest S. oryzifolium and S. polytrichoides, the largest S. aizoon, all plants were absence about presence of trichome. Concerning leaf morphological characteristics, the phyllotaxis was vericillate (S. oryzifolium) and arternate (other species), and the shape was oblong, oblanceolate, broad ovate, terete, and linear. The apex was acuminate, acute, obture, and rounded. The margin was divided into two types, serrate (crenate, repand and dentate) and entire. Leaf length was the largest for S. aizoon, and leaf width was the largest for S. latiovalifolium. S. sarmentosum and S. lativalifolium were found to have light green on leaf color, S. rupestre ‘Angelina’ and S. spurium ‘Tricolor’ had reddish leaf color. The type of stomata was anisocytic about all plants. Accordingly, the principal component analysis to classify plants, their morphological characteristics determined that plants are largely divided into three groups, with the length of the stem, which in the first component, showing a classification relationships on the axis of the first and second principal components, respectively, with 25.6% and 21.7%. And the Sedum species could be classified into gropus such as S. aizoon, S. kamtschaticum, S. middendorffianum, S. takesimense, S. kamtschaticum var. floriderum ‘Weilhenstephaner Gold’ and S. spurium ‘Tricolor’. Sedum plants were widely distributed from Jeju Island to Ulleung Island in Korea. S. aizoon was mostly found in Samcheok, while S. kamtschaticum was mostly found in Jeongseon. S. latiovalifolium and S. middendorffianum were mostly distributed in Taebaek, S. takesimense was found in Ulleung, S. oryzifolium was found in Jeju. S. polytrichoides was found in Yeongdong. S. sarmentosum was found in Yeongwol. The Sedum flowering plants used in this study include 14 family, 26 species of trees and shrub, and 24 family, 39 species of herbaceous plants. The climatic condition of these environments were in the range annual average temperature of 9.2 to 16.3℃, annual maximum temperature of 14.8 to 19.9℃, and annual minimum temperature of 4.3 to 13.6℃, with annual average relative humidity of 59.3-70.5% and average annual total precipitation of 92.8-129.65 mm. The light intensity of the native habitat was 678.5–900.6 μmol·m-2·s-1 PPFD with relative illumination of more than 90%. Soil environment was mostly soil with sand and cortical soil with a pH 5.1 to 6.9 and EC 0.4 to 1.4 dS·m-1. In addition, 29% of organic matter, 0.3% of total nitrogen, 41.7 mg·kg-1of P2O5, 17.5 cmol·kg-1, of cation exchange capacity, followed by Ca2+>Mg2+>K+>Na+. The functional substance contents and activities of Sedum were analyzed by root, stem and leaf. All the eight native species and the four introduced species were higher in the functional substance contents in the leaf than in other part and were also better active in the leaf. The total anthocyanins concentration was 0.30 mg CGE/g FW, higher than other plants, but no difference was made from S. latiovalifolium, S. takesimense and S. spurium ‘Tricolor’, and the total flavonoids concentration was higher at 36.2 mg CE/g FW and 36.7 mg CE/g FW respectively in S. latiovalifolium and S. takesimense. The phenolics concentration was found to be 52.2 mg GAE/g FW in S. takesimense, higher than other plants. The DPPH radical scavenging and ABTS radical scavenging, which are the functional substance activities, were also found to be active at 1.3 mg VCE/g FW and 1.4 mg VCE/g FW, respectively. Therefore, this study was judged to the Sedum plants contribute to the total phenolics, which involving the total flavonoids about antioxidant activity. In particular, the leaves of S. takesimense had more natural phytochemical than other plants, so they were judged to be of high value as bio-functional substance. After blue LED (B LED) treatment, there were more leaves than under other treatment, and leaf length and width increased. The functional substance contents of total flavonoids and total phenolics, and the activity of DPPH radical scavenging in S. takesimense leaves increased after light treatment. The contents of functional substance (total flavonoids and total phenolics) and the activities of DPPH radical scavenging and ABTS radical scavenging were hight after B LED treatment than other treatment. Therefore, it is suggested that B LED treatment affects the synthesis of functional substance during growth in chamber. The blue LED 200 μmol·m-2·s-1 light intensity was more effective for leaf growth other treatments and had more leaf length and width. In addition, the maximum quantum yield was considered to be within the normal range (0.78-0.84), making it well adapted without stress to the new environment. The total anthocyanins concentration was unchanged before and after the LED treatments, but the total carotenoids concentration, total flavonoids concentration and total phenolics concentration increased about twice, 2.5 times, and twice, respectively, to 200 μmol·m-2·s-1 treatment at 0.66 mg/g FW, 71.2 mg CE/g FW, 75.8 mg GAE/g FW, respectively. DPPH radical scavenging and ABTS radical scavenging, which is the functional substance activity, have increased by about 7 to 8 times over treatment, with 200 μmol·m-2·s-1 treatment also active at 15.5 mg VCE/g FW and 11.5 mg VCE/g FW respectively. The FRAP value was 4.1 mg TE/g FW higher than other treatments. Accordingly, the leaves of S. takesimense, which grew under 200 μmol·m-2·s-1, were judged to be highly valuable as functional plant materials capable of clearing free radical and metal ions. The optimal photoperiod according to blue LED of S. takesimense was 16/8hr. It was effective for growth due to its leaf growth, including leaf width and length, fresh weight and dry weight, and chlorophyll content. Also, it was shown that the functional substance contents and activities increased as 16/8hr. photoperiod increased. the functional substance contents after 0 weeks was found to contain the highest total antho- cyanins 0.55 mg CGE/g FW, total carotenoid 0.68 mg/g FW, total flavonoids 71.2 mg CE/g FW, total phenolics 75.4 mg GAE/g FW, with the highest content of 16/8hr.. Moreover, the leaves of S. takesimense, which grew under the blue LED 200 μmol·m-2·s-1, 16/8hr. were considered to be highly functional cosmetic, food and medicine ingredients, with 28.5% of xanthin oxidase inhibition activity, 38.2% of tyrosinase inhibition activity, and 37.8% elastase inhibitory activity. As a result, there were morphological variations associated with geographic distribution and ecology in Sedum plants, but all plants contain physiological active substances, which can be valuable as functional materials for cosmetic, food and medical uses. In particular, the leaves of S. takesimense were higher in the functional substance contents and more active than other plants. Furthermore, the useful material of S. takesimense leaf, which grow under optimal light conditions with blue LED, 200μmol·m-2·s-1, 16/8hr. (light/dark), was considered to be of high value as a natural functional substance as it was effective in antioxidant, whitening and wrinkle improvement.

실내벽면녹화 식물 색채 유지를 위한 생육환경 관리방안 : 서울시청 에코프라자 벽면녹화를 중심으로

최스란 삼육대학교 대학원 2015 국내석사

본 연구는 도시녹화의 한 종류인 벽면녹화의 식물 생육 환경인 온도, 습도, 광 변화에 따른 식물 엽색의 변화를 분석하여 시간의 경과에 따른 식물 색채 변화를 예상하고 이에 적합한 관리방안을 구축하고자 하였다. 이에 서울시 신청사 에코프라자 벽면녹화를 중심으로 건물 내부의 온·습도, 벽면녹화 식재면에 근접한 온·습도를 높이에 따라 1층과 5층, 총 두 구역을 정하여 조사·분석하였다. 또한 이와 유사한 환경을 삼육대학교 제2과학관에 벽면녹화를 재현하여 설치 후 좀 더 세밀하게 온·습도에 따른 식물의 엽색 변화를 분석하였다. 그 결과는 다음과 같았다. 서울시청 에코프라자 중앙통제실에서 조절하는 내부 온·습도와 벽면녹화 식재면에 근접한 온·습도와의 차이를 보면 내부 온도 22.4℃와 5층 식재면의 온도는 유사하고 1층과는 차이가 있었지만 관엽식물이 생육하기에 무리가 없는 온도라는 것을 확인할 수 있었다. 습도는 겨울(12-2월) 내부 습도 21.6%와 1층 식재면의 차이가 컸는데 내부, 1층 식재면 두 군데 모두 저습하고 여름(6-8월) 습도는 내부 습도 76%와 5층의 차이가 컸는데 내부, 1층, 5층 평균 습도가 67%로 고습한 것을 확인할 수 있었다. 따라서 서울시청 에코프라자 벽면녹화는 열대·아열대 식물이 생육하기에 겨울(12-2월)엔 저습하고 여름(6-8월)엔 고습하여 식물 생육상태 및 엽색에 변화가 있을 것이라 예상할 수 있었다. 삼육대학교 제2과학관 제2과학관 벽면녹화 식재면 온·습도를 분석한 결과 서울시청 에코프라자에서 측정한 온·습도보다 연 평균 온도 22.9℃로 는 약 1℃ 높았다. 그러나 연 평균 습도는 46.2%로 에코프라자 내부보다 2.2% 낮았고 1층 식재면 보다 16.8% 낮았고 5층 식재면 보다 2.1% 높았다. 따라서 삼육대학교 제2과학관 제2과학관 벽면녹화 식재환경은 열대·아열대 식물이 생육하기에 적당한 환경인 것을 확인할 수 있었다. 삼육대학교 제2과학관 벽면녹화 생육환경에 따른 엽색을 분석한 결과, 테이블야자(Collinia elegans Liebm.)는 광도가 낮은 환경에서 엽색의 명도가 낮아졌고 평균 온도가 15℃이하가 되면 엽색의 선명도가 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 산호수(Ardisia pusilla)는 18℃ 환경에서 엽색의 선명도가 떨어지며 명도가 낮아졌고, 아이비(Hedera helix L)는 평균 온도 33℃가 넘는 고온 환경에서 일부 식물이 고사하고 생육이 불량해지고 선명도가 떨어졌다. 스킨답서스(Epipremnum aureum)는 광도가 낮은 환경에서 잎 무늬의 선명도가 떨어졌지만 전체적으로 생육상태가 좋았고, 아글라오네마(Aglaonema ‘Siam Aurora’)는 저온건조한 환경에서 식물 생육상태가 불량해지며 바탕색과 무늬색의 선명도가 떨어지는 것을 알 수 있었다. 피토니아(Fittonia albivenis ‘Pink Star')는 평균 온도 31℃, 습도 62%인 고온다습한 환경에서 생육상태가 불량해지며 엽색의 선명도가 떨어지고 프테리스(Pteris cretica ’Albolineata')는 온도가 23℃인 환경에서 엽색의 선명도가 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 마삭줄(Trachelospermum asiaticum var. Nakai)은 고온다습한 환경에서 생육상태가 불량해지고 일부 고사하며 무늬색의 선명도가 떨어졌다. 베고니아(Begonia rex)는 고온다습한 환경에서 100% 고사율을 보였고, 스킨답서스 라임(Epipremnum aureum ‘Lime')은 온도가 낮고 건조한 환경에서 엽색의 명도가 낮아졌고 전체적으로 엽색의 변화가 컸다. 서울시 신청사 에코플라자와 삼육대학교 제2과학관 벽면녹화 분석결과, 벽면녹화에 식재되어 있는 식물들은 미묘한 온도와 습도의 변화로 식물의 생육상태가 달라지는 것을 볼 수 있었다. 또한 엽색의 선명도가 떨어지거나 결실이 불량하고 개화가 되지 않아 기대한 식물 색채가 발현되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 같은 온도, 습도, 광도에서도 식물에 따라 생리적 반응이 다르고 엽색의 변화가 있는 것을 알 수 있었다. 그러나 엽색 변화에는 각각의 식물에 따른 다양한 요인이 작용하므로 좀 더 많은 식물을 대상으로 계속적인 연구가 이루어져야할 것으로 판단되었다.

치유 환경디자인에서의 정원분석 및 제안

LIU JINMING 삼육대학교 삼육대학원 2023 국내석사

시대의 발전과 도시화의 급속한 발전으로 도시 사람들은 긴박하고 빠른 도시 생활에서 오랫동안 정신적으로 긴장하고 스트레스를 받았다. 빡빡한 시간과 압박의 공간, 나쁜 생활 방식과 식습관, 바쁜 일과 치열한 사회 경쟁 등 일련의 요인으로 현대인의 '문명병'을 형성하여 대부분의 사람들이 아건강 상태에 놓이게 하고 심혈관 질환, 우울증, 불면증 등 각종 만성 질환이 도시에서 성행하고 있다. 또한 2019년 이후 코로나19는 전 세계적으로 발발 및 지속이 인간과 사회 전반에 장기적인 부정적인 영향을 미치고 이러한 현상을 더욱 악화시켰다. 젊은 층은 가장 취약한 계층 중 하나이며 현대 사회 환경의 변화에 따라 이 시대 배경의 젊은이들이 겪는 각종 스트레스는 이전보다 훨씬 높다. 이와 동시에 사람들의 심리와 몸 건강을 증진시킬 수 있는 환경의 일종으로 알려져 있으며, 치유 환경이 주목받고 있다. 1970년대 이후 심리적과 생리적의 연관성에 대한 연구가 심화됨에 따라 자연환경이 인체건강에 미치는 가치가 더욱 이해되었고 일부 학자들은 '치유 환경'에 대한 관련 개념과 이론을 제시하기 시작했다. 1984년 미국 환경심리학자 로저 울리치(Roger Ulrich)는 창밖 경관을 보는 것이 담낭염 환자의 수술 후 회복을 촉진한다는 연구를 통해 '감압 이론(Stress Reduction Approach)'을 제시했다. 이어 미국 심리학자 스티븐 카플란(Stephen Kaplan)부부는 특정 환경적 특징이 정신적 피로와 주의력 회복에 도움이 된다는 사실을 발견하고 '주의력 회복 이론(Attention Restoration Theory)'을 제시했다. 이러한 초기 이론과 연구는 자연 환경과 대중의 건강 사이의 연결에 대한 일련의 이론과 실천적 탐구를 촉진하여 의학지리학, 환경심리학, 생태심리학, 원예학, 조경학 등 다양한 분야를 다루고 있다. 현재 환경이 건강에 어떤 영향을 미치는지에 대한 구체적인 결론은 없으며 인간의 신체적, 정신적 건강에 영향을 미치는 환경 변수는 다양하고 시각에 따라 관점이 다르고 얻은 연구 결과도 다르다. 그러나 기존 이론 중 주의 회복 이론과 감압 이론은 대부분의 학자들이 인정하고 있으며, 이 두 이론은 환경의 치유 효과를 설명하는 데에도 많은 공통점을 가지고 있다. 따라서 이번 치유정원 설계 연구는 주로 주의력 회복 이론을 바탕으로 다른 관련 이론을 종합하여 사람에게 치유 효과가 있는 환경이 갖추어야 할 필요적 특징을 분석하여 매혹성, 멀리성, 자극성, 호환성, 친화성 등 다섯 가지 환경 특성을 정리하였다. 그리고 국내외 치유환경 사례를 통해 다양한 지역의 치유환경 설계의 차이를 더욱 검증하고 분석한다. 마지막으로 삼육대학교 학생기숙사와 교회 옆 작은 공터를 대상으로 주요 사용인군과 욕구를 분석하고 치유환경의 환경특성과 콘셉트를 도입하여 설계탐구 및 제안하였다. 사용자에게 감정을 진정시키고 정신적 스트레스를 완화하며 인간의 신체적, 정신적, 심리적 건강을 촉진할 수 있는 치유 정원을 설계하고 사람들의 삶의 질을 향상시키는 것을 목표로 한다.

호접란 순환식 수경재배의 적정배지, 생산방식 및 재배환경 구명

이동수 서울市立大學校 2008 국내박사

산양삼의 재배지역별 생리, 생태적 특성과 성분차이

서세명 서울시립대학교 2010 국내박사

본 연구는 산양삼을 재배하고 있는 총 21 지역(경북지역 13개소, 기타지역 8개소)을 대상으로 재배 지역별 생육과 재배환경을 조사하고, 재배지내에서 생육하는 산양삼의 생리적 특성을 분석하였다. 또한 산양삼의 종자발아특성, 재배특성 및 생태적 특성을 조사하였으며, 지역별 산양삼의 향기, ginsenoside 함량 및 잔류중금속 함량을 조사하였다. 산양삼의 생육특성과 환경과의 관계를 구명하기 위해서 생육환경과 물질생산을 요인으로 한 ordination 분석과 상관분석을 하였다. 이를 통하여 산양삼의 재배지의 환경 및 재배된 산양삼의 특성을 구명하고 산양삼의 재배관리에 대한 기초자료를 얻고자 하였다. 1. 산양삼 재배지의 재배 및 토양 환경 대다수의 재배지역은 북향에서 북서향으로 편향되어 있으며, 경사도는 9°~ 29° 정도로 다양하게 나타나고 있다. 하지만 토성은 사양토 및 양질사토로서 비슷한 경향을 보이고 있다. 산양삼은 대부분 활엽수림에서 재배하지만 일부는 침엽수림에서도 재배하고 있으며, 수고는 9m이상의 3령급 이상의 임분에서 재배하고 있는 것으로 나타났다. 재배지의 토양산도는 pH 4.5~6.0로 산성토양이며, 전질소함량은 0.15%~0.8%, 유효인산함량은 10~68mg/kg 유기물함량 은 2%-9% 범위로 나타났다. 치환성 양이온 함량 중 칼륨은 0.2~0.7 cmol(+)/kg, 마그네슘은 0.7~1.5cmol(+)/kg, 칼슘은 1.2~4.1cmol (+)/kg이며, 나트륨은 0.1~1.9 cmol(+)/kg정도로 다양하게 나타나고 있다. 산양삼 지상부 생육온도는 5℃~30℃범위였으며 근권 온도에 따른 지상부의 휴면 개시 온도는 18~20℃였다. 산양삼 재배지 식생의 종다양성지수는 전국적으로 0.349~0.619와 경북지역의 0.303~0.449로 산양삼 재배지는 인위적인 임지내 관리를 통하여 산림환경를 산양삼의 재배에 유리하도록 조절하였다는 것을 확인할 수 있었다. 2. 산양삼의 생리적 특성 산양삼은 광포화점이 280~700μmolm-2s-1로 재배인삼의 광포화점 인 600~800μmolm-2s-1와 비교할 때 낮은 광포화점을 나타났다. 종자 의 발아율을 높이기 위해서는 저온처리 100일 이상과 kinetin 500~1000mg/kg 처리가 가장 효과적인 것으로 나타났다. 또한 임간 울폐율은 90%가 가장 유리하고, 활엽수림이 침엽수림에 비하여 종자파종재배시 재배에 용이한 것으로 나타났다. 산양삼의 형태에 있어서도 종자파종이 묘삼 식재에 비하여 생장이 빠르고 산양삼 뿌리의 형태 또한 양호한 것으로 나타났다. 3. 산양삼의 성분적 특성 산양삼의 정유성분에 대한 연구를 통해 β-panasinsene, β-selinene의 sesquiterpenes은 산양삼에 나타나는 독특한 정유성분 이었다. 국내 산양삼은 지역간, 연근간의 차이는 있으나 대개 ginsenoside중 Rg1은 949~3654μg/g, Re는 952~3244μg/g, Rb1은 972~2014μg/g, Rc는 1364~2815μg/g, Rb2는 1041~3674μg/g, Rd는 1043~2204μg/g을 나타냈다. 이들 성분함량은 중국 산양삼과 재배 인삼보다 높은 함량을 나타내고 있다. 이러한 연구 결과에 대한 ordination 분석 및 상관분석을 통하여 총생중량과 ginsenoside와는 음의 상관을 보였다. 이는 산양삼의 임지환경이 재배인삼의 생육환경에 비하여 산양삼의 생육을 제한하는 부정적인 면이 있지만 약리성을 높이는 긍적적인 효과도 있는 것으로 판단된다. 결론적으로, 산양삼의 재배환경은 인삼의 재배환경과 유사한 임지환경에서 재배되는 것으로 판단되며, 이러한 환경에서 재배된 산양삼의 생육은 인삼에 비하여 불량하지만 ginsenoside 등 약리 성분의 함량이 높고, 중국 산양삼에 비해서도 약리성분이 뛰어나며, 중금속에 대한 안전성도 높은 것으로 판단된다. 주요어: 산양삼, 재배환경, 산림토양, 종자발아특성, ginsenoside함량, ordination분석. Eight forest ginseng cultivation areas in overall Korea and 13 places in Kyungbuk province had been investigated to identify cultivation environmental conditions, eco-physiological and ingredient characteristics. In this study, germinations rates, cultivations environments, forest ginseng essential oils, ginsenoside and heavy metal contents had been analyzed to provide the basic information for forest ginseng management in Korea. Canonical Correspondence Analysis (CCA Ordination) has been conducted to identify the relationship between forest environments and forest ginseng characteristics. This study tried to analyze the best environments condition for the forest ginseng cultivation in Korea. 1. Cultivation environment and soil Most of forest ginseng cultivation was north or north-west facing. The best cultivation slope showed high variations between 9° and 29°. Cultivation soil texture was silt-clay or sandy clay. Dominant forest stand where forest ginseng has been cultivated was broadleaf forest. Mean tree height and age class were 9m and age group III, respectively. Soil pH ranged from 4.5 to 6.0 and total nitrogen was between 0.15 and 0.8%. Organic matter showed wide range from 2 to 9%. K, Mg, Ca, Na and P contents were 0.2~0.7 cmolc kg-1, 0.7~1.5 cmolc kg-1, 2~4.1 cmolc kg-1, 0.1~1.9 cmolc kg-1 and 10~68mg kg-1, respectively. Air and soil temperatures were 5℃~30℃ and 18~20℃, respectively. Diversity index in the forest ginseng cultivation forest ranged 0.349 from 0.619, overall Korea. In addition, diversity index showed 0.303~0.449 in Kyungbuk province. 2. Physiological characteristics of forest ginseng Agricultural ginseng showed significantly higher light saturation point than that of forest ginseng. Light saturation point of forest ginseng and agricultural ginseng were 280~700μmolm-2s-1 and 600-800μmolm-2s-1 respectively. The best germination rates showed in 100 days cold treatment and 500~1000mg kg-1 Kinetin concentration. The best crown coverage of the forest ginseng was 90% in this study. Broadleaf forest stand showed better direct seeding results than conifer forest. Direct seeding method was better than that of seedling method in terms of growth and root morphology. 3. Ingredient characteristics of forest ginseng This study extracted the β-Panasinsene and β-Selinene essential oils of forest ginseng samples. Even though the contents of ginsenoside showed somewhat variations, Rg1, Re, Rb1, Rc, Rb2 and Rd were 949~3654μg g-1, 952~3244μg g-1, 972~2014μg g-1, 1364~2815μg g-1, 1041~3674μg g-1 and 1043~2204μg g-1, respectively. These values were significantly higher than those of agricultural and Chinese ginseng. The CCA ordination result showed the negative relationship between forest ginseng fresh weight and ginsenoside. The heavy metal contents of forest ginseng were not serious for the consumption. Forest ginseng was safe in terms of the heavy metal contents. In conclusion, forest ginseng showed significantly lower fresh weight than agricultural ginseng. However, it showed higher ginsenoside and other pharmaceutical ingredients. Keywords: cultivation environment, forest ginseng, forest soil, physiological characteristics, ingredient

국제 유기농 인증기관 운영제도를 통해 살펴본 한국 친환경농산물 인증기관의 운영제도 개선책

이경연 단국대학교 대학원 2021 국내석사

국제 유기농 인증기관 운영제도를 통해 살펴본 한국 친환경농산물 인증기관 운영제도 개선책 단국대학교 일반대학원 환경원예·조경학과 환경원예학 전공 이 경 연 지도교수: 손 상 목 한국의 친환경농산물 인증기관은 인증업무 수행과정에서 인증관련 규정을 위반하는 사례가 매년 10여 건 이상 발생하고, 인증취소 농가수도 연간 2,500호 수준으로 발생하고 있으며, 친환경농산물 인증제도에 대한 소비자 신뢰도는 2019년 68.1%로 낮은 수준을 보이고 있다. 이를 개선하기 위해 유기농 국제표준인 ISO 17065와 해외 인증기관 운영사례를 조사하였으며 우리나라 인증기관의 향후 운영제도의 개선책을 찾아보고자 목표하였다. 본 연구에서는 친환경인증기관의 인증 활동에 대한 공정성을 보장하고, 인증 심사원의 역량 강화 및 전문성 향상을 위해 다음과 같이 5가지 대안을 제시하였다. 첫째, 친환경인증기관 운영 방식이 대표자 1인 경영 형태가 아닌 다자간의 협의기구를 통한 경영형태로 전환되어야 한다. 이를 위해 이사회 등의 공식적인 의결기구와 감사기구가 상설 운영되어야 한다. 다자간의 협의와 토론에 의해 인증기관이 보다 합리적으로 운영될 것이다. 둘째, 인증기관의 인증 활동에 대한 신뢰 보장을 위해 다수의 외부 위원으로 구성되는 공정성위원회를 운영하여야 한다. 공정성위원회의 주요 임무는 인증기관의 인증정책과 인증 활동에 대하여 공정성 보장 여부를 검증하고 인증업무와 관련되는 쟁점 사항 등에 대한 의결 활동을 수행한다. 셋째, 인증의 적합성을 조사하고, 승인하는 현행의 2단계 인증 과정을 인증 적합성 검증이 충실하게 이행될 수 있도록 1)인증 적합성 조사, 2)인증조사보고서의 검토, 3)인증의 판정 등 3단계로 확대 개편하며, 각 단계별 임무 수행자는 서로 다른 사람에 의해 수행되어 공정성과 객관성을 보장하여야 한다. 넷째, 인증업무를 수행하는 인증조사관, IR검토관, 인증판정관에 대한 교육을 양성자 교육 및 경력 단계별 전문교육으로 구분하여 운영하고, 교과목을 유기농업에 대한 전문성이 강화되도록 운영하여야 한다. 다섯째, 인증조사관, IR검토관, 인증판정관의 인증 활동에 대한 성과 평가, 부정행위 이력 등을 중앙에서 통합 관리하여 인증기관 내부 승진과 강등 및 타 인증기관으로의 이직 시 인사자료에 활용하도록 한다. 여섯째, 역량이 충분한 인증기관의 인증 활동에 대한 공정성 메커니즘이 보장되고 구현된다면 친환경인증에 대한 소비자의 신뢰를 얻게 되어 한국의 친환경 농업과 인증산업이 한층 건실하게 발전될 수 있을 것으로 기대한다. 주제어: 유기농, 친환경, 인증기관, 공정성위원회, 인증조사관, IR검토관, 인증판정관, 인증 적합성