광합성 광양자속밀도 기반의 광시뮬레이션 제안 및 실증에 관한 연구

A Study on the Proposal and Verification of Light Simulation Based on Photosynthetic Photon Flux Density

식물 생장에 필요한 광환경(광합성 광양자속밀도)을 정확하게 예측하기 위한 광시뮬레이션 소프트웨어는 존재하지 있지 않다. 이를 위해 기존에 사용되고 있는 조도에 대한 광시뮬레이션을 활용하여, 광합성 광양자속 밀도값을 제안하고자 한다. 제안한 시뮬레이션 결과값과 실측 시험 결과를 비교하면, 평균 -16[㎛ol/s]의 차이가 발생하였다. 시뮬레이션 결과보다 실측된 값이 비율적으로 6∼8% 광합성 광양자속밀도가 높게 나온 것으로 제안된 방법은 충분한 광시뮬레이션이 가능하게 분석되었다. 직접적인 식물성장 효과를 증진 시킬 수 있는 시뮬레이션이 가능하며, 무분별하게 설치된 식물 생장을 위한 광환경을 정확하게 계산할 수 있고, 설치 전 광합성 광양자속밀도, 균제도 등 생육에 영향을 미치는 값도 예측할 수 있다. 본 연구결과로부터 얻어진 광시뮬레이션을 제안하는 경우 스마트팜 분야에서 에너지 절감 측면의 최적 설계안 도출이 가능할 것이다.

This study proposes an optimal light environment simulation method by utilizing existing lighting design software about ilumination, since there is no light simulation software that accurately predicts the light environment, such as PPFD(Photosynthetic photon flux Density) required for plant growth. To solve this problem, a method to calculate the target photosynthetic photon flux density through simulation before installation is proposed. The results of the simulation and actual measurement tests showed a difference of at least -2 [㎛ol/s] and at most -45 [㎛ol/s], and an average difference of -16 [㎛ol/s] occurred. From the results of this study, simulations that can directly enhance plant growth effects are possible. It is possible to accurately calculate the light environment of indiscriminately installed plant growth lights, and to predict values that affect growth, such as photosynthetic photon flux density and uniformity before installation. In the smart farm field, the results of this study are included in the light simulation, it is expected that an optimal design plan with energy saving can be derived.