한국생물환경조절학회 회칙 외

편집부(편집자) (사)한국생물환경조절학회 2000 생물환경조절학회지 Vol.9 No.4

한국생물환경조절학회 회칙 외

편집부(편집자) (사)한국생물환경조절학회 2002 생물환경조절학회지 Vol.11 No.4

한국생물환경조절학회 회칙 외

편집부(편집자) (사)한국생물환경조절학회 2001 생물환경조절학회지 Vol.10 No.4

자연 환기식 온실의 모델 기반 환기 제어를 위한 미기상 환경 예측 모형

홍세운,이인복 (사) 한국생물환경조절학회 2014 생물환경조절학회지 Vol.23 No.3

Modern commercial greenhouse requires the use of advanced climate control system to improve crop productionand to reduce energy consumption. As an alternative to classical sensor-based control method, this paperintroduces a model-based control method that consists of two models: the predictive model and the evaluation model. As a first step, this paper presents straightforward models to predict the effect of natural ventilation in a greenhouseaccording to meteorological factors, such as outdoor air temperature, soil temperature, solar radiation and mean windspeed, and structural factor, opening rate of roof ventilators. A multiple regression analysis was conducted to developthe predictive models on the basis of data obtained by computational fluid dynamics (CFD) simulations. The outputof the models are air temperature drops due to ventilation at 9 sub-volumes in the greenhouse and individual volumetricventilation rate through 6 roof ventilators, and showed a good agreement with the CFD-computed results. Theresulting predictive models have an advantage of ensuring quick and reasonable predictions and thereby can be usedas a part of a real-time model-based control system for a naturally ventilated greenhouse to predict the implicationsof alternative control operation. 본 연구에서는 모델 기반의 온실 환경 제어에 활용될수 있는 미기상 환경 예측 모형을 개발하고자 하였다. 전산유체역학 시뮬레이션을 활용하여 다양한 기상 조건과 온실의 환기 구조에 따른 온실 내부의 미기상 변화와 환기창에서의 환기량 변화를 모의하고, 다중회귀분석을 통해 수치 모형을 제시하였다. 비정상상태의 환기 작용을 모의한 결과, 환기창 개방후 환기 효과가 완전히 나타나기 까지는 3분 ~ 20분 정도의 시간이 소요될 수 있는 것으로 나타났다. 기존의센서 실측에 기반을 둔 대부분의 환경 조절 제어 시스템의 경우에는 측정값에 따른 피드백에 의해 환경 제어가 동작하므로 온실 내부의 기온이 상승한 이후에 환경제어를 시작하게 되지만, 모델 기반의 환경 조절 제어시스템을 도입하면 이러한 3분~20분 정도의 시간을 사전에 고려하여 적정 환경을 제어할 수 있도록 미리 환기창의 조작이 이루어지게 된다. 작은 규모의 온실에서는 이러한 영향이 미비할 수 있지만, 근래에 증가하고있는 대규모 온실들에 대해서는 온실 내부 작물 재배환경의 균일성과 적정성, 안정성을 확보하고 환경 조절의 경제성을 추구할 수 있는 모델 기반의 환경 조절 시스템이 필수적이다. 본 연구에서 제시된 수치 모형들은 외부의 기온과 풍속, 지면 온도, 일사량 등의 기상 환경과 온실의 천창개폐율에 따라 유도되는 자연 환기의 성능을 온실 내미기상 변화와 환기창을 통한 환기량 값으로 제시하고있으며, 전산유체역학 시뮬레이션 결과와 비교하여 각각58% ~ 92%, 76% ~ 93%의 예측력을 보였다. 미기상의변화는 온실을 9개의 세부 영역으로 구분하여 각 영역에서의 기온 하락 정도로 나타내며, 환기량은 지붕에 형성된 6개의 천창에서의 공기 유출입량을 각각 제시하여준다. 환기 작용에 의한 미기상의 변화는 반드시 환기창에서의 환기량에 의해 예측되지는 않으므로 환기량과 환기의 효과를 구분하여 적용하는 것이 중요할 것이다. 이러한 수치 모형들은 모델 기반 환경 제어 시스템에서가상의 환기창 동작에 따른 환기 성능을 예측하는데 활용될 수 있으며, 전산유체역학 시뮬레이션과 같은 매우복잡한 예측 모델이 비해 상당히 간단한 형태로 이루어져 있어 빠른 계산 시간을 보장한다. 이는 실시간 제어의 관점에서는 복잡한 예측 모델들에 비해 실시간 예측과 제어가 가능하다는 큰 장점을 가져다준다. 본 연구를 통해 개발되고 시도된 결과들은 모델 기반의 온실 복합 환경 제어 시스템을 위한 알고리즘을 개발하는데 활용될 것이다. 또한 이러한 활용은 농업에 IT기술을 접목하여 농가의 노동력 부족을 극복하고 생산성향상과 경쟁력 확보를 도모하는 농업 선진화에 기여할것으로 기대된다.

한국생물환경조절학회 회칙 외

편집부(편집자) (사)한국생물환경조절학회 2004 생물환경조절학회지 Vol.13 No.4

저일조 조건에서 몇 가지 친환경농자재가 고추와 토마토의 유묘 생육에 미치는 영향

엄영철(Yeong-Cheol Um),서태철(Tae-Cheol Seo),장윤아(Yoon-Ah Jang),이상규(Sang-Gyu Lee),이준구(Jun-Gu Lee),최장선(Chang-Sun Choi),오상석(Sang-Seok Oh) (사)한국생물환경조절학회 2011 생물환경조절학회지 Vol.20 No.4

저일조 조건에서 고추와 토마토 유묘의 생육에 미치는 몇 가지 친환경농자재의 이용효과를 검토하고자 하였다. 친환경농자재는 미생물제재, 효소제, 아미노산제 3종을 이용하였고 30% 차광조건에서 토마토와 고추를 육묘하였으며, 육묘용 상토 종류에 따른 차이를 보기 위해 일반 원예용(유비)상토와 무비상토를 비교하였다. 토마토와 고추 모두 무비상토에서는 효소제와 아미노산제 처리에 의해 묘의 생육이 양호하였으나, 미생물제재 처리는 대조구와 차이가 없었다. 유비상토에서는 친환경농자재 처리에 의한 생장촉진효과가 나타나지 않았다. 차광처리에 의하여 묘의 건물중은 감소하고, 엽면적은 다소 증가하는 경향을 보였으나, 친환경농자재의 처리에 의한 생육촉진효과는 없었다. 정식 후 토마토 1화방의 개화소요일수 및 착과절위를 조사한 결과, 무비상토의 경우 효소제 및 아미노산제 처리구에서 개화소요일수가 3~4일 적었으나, 착과절위는 차이가 없었다. 다만 차광조건에서 착과절위가 낮아지는 경향을 보였다. 유비상토의 경우는 친환경농자재 처리나 차광유무에 따른 개화소요일수나 착과절위의 차이가 없었다. 고추는 무비상토에서 차광에 관계없이 효소제 및 아미노산제 처리구에서 건물중이 증가하였으나 미생물 제재 처리구에서는 효과가 없었다. 유비상토는 친환경 농자재의 처리효과가 없었다. 따라서 시판되고 있는 효소제와 아미노산제는 무비상토에서 생육촉진효과가 있었으나, 미생물제재 처리는 처리효과가 없었고, 양분이 함유된 상토에서는 친환경농자재의 처리효과가 없었다. 또 차광에 의한 저일조 조건에서 친환경농자재의 혼용처리에 의한 토마토와 고추 유묘의 생육촉진효과는 없었다. The aim of this study was to evaluate the effect of 3 environment- friendly farming materials on the growth of pepper and tomato seedlings under low level of solar radiation. The pepper and tomato seedlings were separately grown on commercial substrate and non-fertilizer substrate under 30% shading condition, respectively. The microbe-, enzyme-, and amino acid-supplements were used for the foliar application to the seedlings. The application of enzyme- and amino acid-supplements significantly enhanced the growth of tomato and pepper seedlings grown on non-fertilizer substrate, while there was no significant effect on the seedlings grown on commercial substrate. The foliar application of enzyme- and amino acid-supplements reduced the days to flowering by 3 to 4 days and lowered the node order of fruit set in tomato plants grown on non-fertilizer substrate. The results showed that the enzyme- and amino acid-supplements could enhance the seedling growth and lower the node order of fruit set under limited nutritional conditions.

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편집부(편집자) (사)한국생물환경조절학회 2003 생물환경조절학회지 Vol.12 No.4

상토 조제과정에서 혼합된 질소 시비 수준 차이가 고추 플러그 묘 생장과 상토 및 식물체 무기염 농도 변화에 미치는 영향

오상세(Sang Se Oh),김윤섭(Yun-Seob Kim),박명선(Myong Sun Park),김현철(Hyun Cheul Kim),최종명(Jong Myung Choi) (사)한국생물환경조절학회 2018 생물환경조절학회지 Vol.27 No.2

상토에 기비로 혼합된 질소 시비수준 차이가 ‘녹광’ 고추의 플러그 묘 생장에 미치는 영향을 구명하기 위해 본 연구를 수행하였다. 코이어더스트, 피트모스 그리고 펄라이트를 용적기준 35, 35 및 30%로 혼합한 상토를 조제할 때 질소를 0, 100, 250, 500, 750, 1,000 및 1,500mg·L<SUP>-1</SUP>로 농도를 조절하여 첨가하였고, 질소를 제외한 필수원소는 모든 처리에서 동일한 농도로 조절하였다. 비료를 포함한 상토를 50-cell 트레이에 충진한 후 종자를 파종하였다. 파종 후 매주 pH와 EC 측정, 파종 0, 3 및 7 주 후 상토의 다량원소 농도 분석, 그리고 파종 7주 후에 지상부 생장 조사와 식물체 무기원소 함량을 분석하였다. 파종 전 상토의 pH는 질소수준별 차이가 크지 않았지만 육묘기간이 길어질수록 처리간 차이가 커지는 경향이었다. 상토의 EC는 파종 전 질소 시비수준별 뚜렷한 차이를 보였지만, 파종 4주 이후부터 처리간 차이가 적어졌고, 7주 후에는 모든 처리에서 유사한 수준으로 측정되었다. 상토 추출용액의 NH₄-N 및 NO₃-N 농도는 EC와 유사한 경향을 보이며 낮아졌고, 다량원소농도 역시 파종 3주 이후에 감소폭이 더 커졌다. 파종 후 7주 후 조사한 고추 유묘의 지상부 생장은 500 및 750mg·L<SUP>-1</SUP> 처리구에서 우수하였으며, 1,000mg·L<SUP>-1</SUP> 이상의 처리구에서는 질소 무시비구와 비슷한 수준으로 생장이 저조하였다. 파종 7주 후 분석한 식물체내 N 함량은 질소 시비수준이 높아질수록 직선적으로 증가하였으며, 지상부 생장이 우수하였던 500 및 750mg·L<SUP>-1</SUP> 시비구가 각각 5.13 및 5.31%로 분석되었다. 이상의 결과를 고려하였을 때 고추의 유묘 생장을 위해서는 기비로서의 질소시비수준을 500 또는 750mg·L<SUP>-1</SUP>으로 조절하는 것이 바람직하며, 건물중에 기초한 N 함량이 5.1~5.3% 수준으로 시비농도를 조절하는 것이 바람직하다고 판단하였다. Investigation of the optimum levels of pre-plant nitrogen for raising of hot pepper (cv. Nokkwang) plug seedlings was the objective of this research. To achieve this, the pre-plant nitrogen levels were varied to 0, 100, 250, 500, 750, 1,000, and 1,500 mg·L-1 and the other essential nutrients were controlled to equal concentrations in all treatments. All the fertilizers were added during the formulation of the mixed medium of coir dust, peatmoss, and perlite with the ratio of 35, 35, and 30% (v/v/v). The root medium containing pre-plant fertilizer was packed into 50-cell plug trays and seeds were sown. The measurement of pH and EC in every week, soil solution analysis for nutrients in week 0, 3, and 7 and growth measurements as well as tissue analysis for nutrient contents in week 7 were conducted. The pHs measured before seed sowing did not show significant differences, but the differences among treatments became significant as seedlings grow bigger. The soil solution ECs were significantly different among treatments in week 0 and these differences were diminished by degrees after week 3, resulting in no significant differences among treatments in week 7. The trends in changes of NH₄-N, NO₃-N, and other the macro-element concentrations in soil solution of root media were similar to those of ECs. The treatments of 500 and 750 mg·L-1 N were more effective than other treatments on seedling growth. The seedling growths in the treatments containing higher N than 1,000 mg·L<SUP>-1</SUP> and control were severely suppressed. The elevated pre-plant N concentrations in the root medium resulted in the increase of tissue N contents. The treatments of 500 and 750 mg·L<SUP>-1</SUP> N shown the highest seedling growths had 5.13% and 5.31%, respectively, in tissue N contents based on the dry weight of above ground tissue at week 7. The results of this study indicated that the optimum level of pre-plant N is 500 to 750 mg·L<SUP>-1</SUP> for the raising of hot pepper plug seedlings.

환경요인을 이용한 다층 퍼셉트론 기반 온실 내 기온 및 상대습도 예측

최하영,문태원,정대호,손정익 (사) 한국생물환경조절학회 2019 생물환경조절학회지 Vol.28 No.2

Temperature and relative humidity are important factors in crop cultivation and should be properly controlled for improving crop yield and quality. In order to control the environment accurately, we need to predict how the environment will change in the future. The objective of this study was to predict air temperature and relative humidity at a future time by using a multilayer perceptron (MLP). The data required to train MLP was collected every 10 min from Oct. 1, 2016 to Feb. 28, 2018 in an eight-span greenhouse (1,032 m2) cultivating mango (Mangifera indica cv. Irwin). The inputs for the MLP were greenhouse inside and outside environment data, and set-up and operating values of environment control devices. By using these data, the MLP was trained to predict the air temperature and relative humidity at a future time of 10 to 120 min. Considering typical four seasons in Korea, three-day data of the each season were compared as test data. The MLP was optimized with four hidden layers and 128 nodes for air temperature (R2 = 0.988) and with four hidden layers and 64 nodes for relative humidity (R2 = 0.990). Due to the characteristics of MLP, the accuracy decreased as the prediction time became longer. However, air temperature and relative humidity were properly predicted regardless of the environmental changes varied from season to season. For specific data such as spray irrigation, however, the numbers of trained data were too small, resulting in poor predictive accuracy. In this study, air temperature and relative humidity were appropriately predicted through optimization of MLP, but were limited to the experimental greenhouse. Therefore, it is necessary to collect more data from greenhouses at various places and modify the structure of neural network for generalization. 온도와 상대습도는 작물 재배에 있어서 중요한 요소로써, 수량과 품질의 증대를 위해서는 적절히 제어 되어야한다. 그리고 정확한 환경 제어를 위해서는 환경이 어떻게 변화할지 예측할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 현시점의 환경 데이터를 이용한 다층 퍼셉트론(multilayer perceptrons, MLP)을 기반으로 미래 시점의 기온 및 상대습도를 예측하는 것이다. MLP 학습에 필요한 데이터는 어윈 망고(Mangifera indica cv. Irwin)을 재배하는 8 연동 온실(1,032m2)에서 2016년 10월 1일부터 2018년 2 월 28일까지 10분 간격으로 수집되었다. MLP는 온실내부 환경 데이터, 온실 외 기상 데이터, 온실 내 장치의 설정 및 작동 값을 사용하여 10~120분 후 기온 및상대습도를 예측하기 위한 학습을 진행하였다. 사계절이뚜렷한 우리나라의 계절에 따른 예측 정확도를 분석하기위해서 테스트 데이터로 계절별로 3일간의 데이터를 사용했다. MLP는 기온의 경우 은닉층이 4개, 노드 수가128개일 때(R2 = 0.988), 상대습도는 은닉층 4개, 노드수 64개에서 가장 높은 정확도를 보였다(R2 = 0.990). MLP 특성상 예측 시점이 멀어질수록 정확도는 감소하였지만, 계절에 따른 환경 변화에 무관하게 기온과 상대습도를 적절히 예측하였다. 그러나 온실 내 환경 제어 요소 중 분무 관수처럼 특이적인 데이터의 경우, 학습 데이터 수가 적기 때문에 예측 정확도가 낮았다. 본 연구에서는 MLP의 최적화를 통해서 기온 및 상대습도를 적절히예측하였지만 실험에 사용된 온실에만 국한되었다. 따라서 보다 일반화를 위해서 다양한 장소의 온실 데이터 이용과 이에 따른 신경망 구조의 변형이 필요하다.

친환경 유기 농자재의 고추 탄저병(Colletotrichum acutatum) 병원균의 생장 억제 효과

곽영기(Young-Ki Kwak),김일섭(Il-Seop Kim),조명철(Myeong-Cheoul Cho),이성찬(Seong-Chan Lee),김수(Su Kim) (사)한국생물환경조절학회 2012 생물환경조절학회지 Vol.21 No.2

친환경 유기농자재를 이용하여 고추 탄저병균의 포자 발아, 균사생장 억제효과를 기내에서 조사하였다. 그 결과 균사생장 억제효과 기내검정. 탄저병의 균사생장 억제 효과는 Bacillus subtilis를 주성분으로 하는 제제가 100%의 억제효과를 보였으며, 그 외의 제제는 20~40%의 범위에서 억제효과를 나타내었다. 포자발아억제효과는 유황 수화제 2종(‘BTB’, ‘황스타’)이 각각 100%, 95.1%, ‘고려역’(95.0%), ‘보르스타’(99.0%), ‘지하부대 KM’(96.1%) 순으로 나타났다. 균사생장 억제와 포자 발아억제, 부착기 형성억제 결과를 고려하여 고추 탄저병 방제에 적용 가능한 친환경 방제제는 Bacillus subtilis, Panibacillus polymyxa 혼용제(‘고려역’)가 가장 효과적인 것으로 판단되었으며, 예방을 전제로 한 방제의 경우 유황 수화제, 보르도액을 주성분으로 하는 제제가 적용 가능할 것으로 생각된다. 본 연구에서 선택된 제제는 고추 포장에서 탄저병 방제효과가 최종적으로 인정되면 차후 고추 탄저병 방제에 이용될 것으로 사료된다. Inhibition effects on spore germination and mycelia growth for pepper anthracnose fungi (Collectricum acutatum) were investigated in vitro using eco-friendly agricultural materials as well as ecofriendly pesticides. The inhibition effect on mycelia growth of anthracnose fungi is the highest when the anthracnose mycelia were treated with a pesticide (commercial name: Koreayeok) that contains a mixture of Bacillus subtilis and Panibacillus polymyxa, resulting in 100% inhibition of the mycelia growth. Meanwhile, the range of 20~40% inhibition effects on the growth of anthracnose mycelia was observed with other commercial agricultural materials. The significant inhibition effects on spore formation of anthracnose fungus were shown in vitro with two water dispersible pesticides containing sulfur [BTB (100%) and SulfurStar (95.1%)], Koreayeok (95.0%), Borstar (99.0%) containing Bordeaux mixture, and Jihabudea-KM containing Psedomonas spp. (96.1%), respectively. Taken from these in vitro results of inhibiting of the spore germination and mycelia growth together, Koreayeok is the most effective on control of pepper anthracnose disease in vitro. In addition, two water dispersible pesticides containing sulfur (BTB and SulfurStar) and Borstar (99.0%) containing Bordeaux mixture are also significantly applicable to prevent pepper plants from anthracnose disease in vitro. It remains to be determined whether the selected eco-friendly agricultural materials in effective control of anthracnose in vitro can be used to control pepper anthracnose in field.