식물등의 PPFD란 무엇일까?

식물등의 PPFD란 무엇일까?

논문을 통해 나름대로 알아본 PPFD에 대한 이야기

 

참고한 논문

LED 광원의 광질과 PPFD 변화에 따른 식물성장에 관한 연구 = A Study on Plant Growth depending on PPFD Modification and Light Quality of LED Light Source

http://www.riss.kr/search/detail/DetailView.do?p_mat_type=be54d9b8bc7cdb09&control_no=cb07483a583da1b2ffe0bdc3ef48d419&outLink=K

여러 실험 진행 내용도있고, 내가 궁금했던점을 많이 풀어 줄 수 있던 논문이다. 

정확한 내용은 논문을 참고해주시면 되고,

야매로 풀어쓰는 과정에서 제가 틀린 부분이 있을 수 있으니 뭔가 이상한걸? 이라고 느끼신다면

다른 정보도 최대한 찾아보셔서 맞는 정보를 확인하시기 바랍니다. (댓글 등으로 알려주시면 더 좋습니다.)

 

광합성유효광량자속밀도 (PPFD:Photosynthetic Photon Flux Density) 란 무엇인가?

식물에게는 광합성에 유효한 빛의 파장이 존재한다.

이 파장의 영역에서 1 제곱미터의 면적에 1초 동안 내리쬐는 광량자의 양을 나타내는 일종의 단위이다.

광량자속밀도의 단위

식물등을 또는 식물에 필요한 빛의 양을 기재하는것을 보면 PPFD를 기재하는걸 종종 볼 수 있는데

식물은 빛 에 포함된 광양자 하나를 받아들여 하나의 광합성을 하기 때문에,

이 수치가 높음을 나타낸다는건 그만큼 식물이 광합성을 하는데 필요한 빛을 충분히 쏘아주고 있는지를 어느정도 나타내 준다고 볼 수 있다.

 

그럼 PPFD가 무조건 높으면 장땡인가?

그건 아니라고 볼 수 있다. 식물에 필요한 파장은 여러가지가 있다.

[LED 광원의 광질과 PPFD 변화에 따른 식물성장에 관한 연구] - 표1.1

예를 들어 660nm의 파장의 적색광만을 강하게 쪼여준다고 하자. 

이 파장대는 유효 파장대 이므로 강한 광량일수록 PPFD의 수치도 높아진다고 생각 할 수 있다.

하지만, 위 표를 보았을때 이것이 충분한지를 생각하면,

결코 수치가 높다고해서 충분하다고 생각이 들지는 않을 것이다.

 

그럼 식물등의 PPFD등의 사양은 어떻게 따져보아야 할까?

여러가지 의견이 있겠지만 내가 생각해본 중요한 요소를 꼽아보자면

1. 어떤 스펙트럼을 가지고 있는가?

2. 위치와 거리에 따라서 식물에게 충분한 PPFD를 보유하고 있는가?

3. 소비전력대비 어느정도의 PPFD수치를 보여주는가?

 

정도로 생각해 볼 수 있겠다.

3번의 경우 삼성 LED가 비싸면서도 잘 팔리는 이유다. 효율이 좋을수록 발열 및 사이즈의 관리가 유리해지기 때문이다.

 

일반 LED등으로 식물등 대신 쓰면 안될까?

나는 된다고 본다. 

필립스 식물등의 스펙트럼

사람들이 제일 많이 쓴다고 생각되는 필립스 식물등의 스펙트럼이다.

http://www.eden-led.com/news_show.php?id=11

싸게 쓴다는 장수램프 전구색 집중형의 경우

연색성이 80정도이므로 3000k CRI83과 비슷한 스펙트럼을 갖을 것으로 볼 수 있다.

그 밑의 4000k CRI83을 보면 왠지 필립스랑 큰 차이가 없어보인다.

필립스는 5000k CRI90 이다. 

 

https://blog.naver.com/professionaldog/222567539492

식물 성장 LED에 관한 TMI 2

유명한 블로거인 프로개님의 블로그에 필립스가 해체된걸 보면 딱히 색이 다른 LED가 섞인거 같아 보이지도 않는다.

내 생각이지만, 아마 비슷한 5000k의 연색성(CRI) 90정도되는 15~16W의 전구가 있다면 효과에 큰 차이가 없을거다.

물론 LED등의 구조인 반사판, 확산판(앞에달려서 빛의 확산을 돕지만 그만큼 집중되지 않아 PPFD가 떨어질것이다)에

따라서 효과가 달라질 것은 염두에 두어야 하겠다.

 

프로개님의 블로그에서는 일반 전구 18W는 밝기는 좋으나 결과가 좋지 않다고 나왓는데, 

똑같은 실험환경도 아닌것으로 보인다.(나무로 둘러진 부분이 8군데밖에없음)

또한,모든 재질은 반타블랙으로 칠해진 것이 아닌이상 반사되기 마련이다. (미약한 효과겠지만)

 

기타 결론들 (주관적일 수 있음)

1. 동일 스펙트럼이 아니면 같은 W(전력)에서 PPFD 차이가 날 수 있다. (논문 참조)

2. 적>청>녹 순으로 소비전력당 PPFD의 효율이 높다. (PPFD/W)

3. 2번을 생각하면 전구색에 가까울수록 PPFD가 높을것으로 보임. 

4. 주광(6500k-청색강조)+전구색(3000k-적색강조) 섞어서 사용하면 좋지않을까?

서로 보완되면서 증가한 개수만큼 PPFD도 높아질테니..

* 3번의 경우 자의적인 해석을 했던 것인데,

다른 해외의 최신?(2020) 논문에서 상반된 내용을 보았습니다.

Phosphor-converted, LED의 인광물질과 관련된 지식이 필요한 부분 같습니다. 

 

나는 왜 이런걸 조사했나..?

식물등 하나 알아보겠다고 별걸 다 궁금해 하다보니 여기까지 와버렸다.

고작 작물용 식물 몇개 키우면서 괜히 쓸데없이 많이 알아본거 같다.

내가 이해한 부분을 최대한 쉽게 풀어쓰려고 했는데, 읽으신 분들에게 도움이 되었으면 하는 바람이다.