식물생장용 LED의 추세

광합성 위주의 LED 조명

단색광을 낼 수 있는 대표적인 광원이 LED(Light Emitting Diode)와 LASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)입니다. 이 중 LED를 사용하는 조명이 식물에 빛을 공급하는 용도로 많이 사용되고 있습니다. 시중에 '식물 생장용'이라고 판매되고 있는 LED 조명을 쉽게 볼 수 있습니다. 식물 전용 LED조명 중 빨간색과 파란색 LED를 가지는 조명은 식물의 흡수 스펙트럼에 맞게 빛의 파장을 맞춘 것입니다. 엄밀하게는 빨간색 빛은 664nm와 647nm의 빛이 충분해야 하고, 파란색은 430nm와 460nm의 빛이 충분해야 합니다. 이 말은 빨간색도 두 가지 빨간색을 가지고, 파란색도 두 가지 파란색을 가져야 가장 광합성에 도움이 되는 식물용 광원이 된다는 뜻입니다. 가장 좋은 방법은 두 가지 빨간색과 두 가지 파란색을 내는 LED를 사용하는 것입니다. 그러나, 실제로 이렇게 만든 LED조명은 잘 보이지 않습니다. 파란색은 엽록소 b의 흡수율이 더 높으므로 여기에 맞추어 약 460nm가 나오게 하고, 빨간색은 엽록소 a의 흡수율이 더 높으므로 약 647nm가 나오게 하는  LED를 사용한 조명이 많은 것 같습니다(예: 링크).

 

광합성 위주의 식물생장용 LED는 스펙트럼에서 460nm와 647nm가 잘 나오는지와 PPFD값이 큰지를 상품의 사양으로 제시합니다. 빨간색과 파란색 위주의 LED를 사용하면 식물이 빛을 거의 흡수하기 때문에 반사하는 빛이 거의 없습니다. 그래서 식물이 거무튀튀하게 보입니다. 빨간색과 파란색이 합쳐지면 자홍색으로 보입니다. 빛이 강하지만 사람의 눈에는 별로 밝아 보이지 않습니다. 이 빛을 오래 보면 눈이 피곤해집니다. 

 

연색성이 높은 식물생장용 LED 조명

식물은 빛을 광합성 뿐만 아니라 발아 촉진, 병충해에 대한 저항 등 다양한 용도로 이용한다는 관점에서 태양광에 가까운 빛을 공급하는 것이 좋다는 의견이 있습니다. 이런 의견이 반영되어 요즘에는 백색 기반의 LED조명이 많이 상품화되고 있습니다. 이런 관점의 LED조명은 빛의 연색성(color rendering)을 강조합니다. 연색성이란 광원을 사물에 비추었을 때 색을 얼마나 충실하게 나타내는가 하는 성질을 말합니다. 기준이 되는 광원은 자연광입니다. 연색성의 정도를 연색지수(CRI: Color Rendering Index)로 나타냅니다(링크, 링크). 연색지수가 낮은 광원을 비추어 사진을 찍으면 원래 색이 풍부하게 나오지 않고 거무튀튀한 사진이 됩니다. 연색지수가 높은 LED를 사용하면 식물의 제 색깔이 잘 나타나기 떄문에 시각적으로도 만족감을 줍니다. 관련된 자료 아래에 링크합니다.

'대세 PPFD' vs '떠오르는 CRI'...식물조명 기능 경쟁

삼성전자, 백색 빛 기반 식물 생장용 LED 라인업 강화

 

식물생장용 LED 조명의 흐름

식물생장용 LED 조명은 대체로 다음과 같은 흐름을 타고 있는 것 같습니다.

 

R, B 위주 --> R, B + white --> 연색성이 좋은 백색

 

처음에 태양광과 식물을 연구하여 R, B 빛의 중요성을 이용했고, 이후 다른 빛도 중요하다고 추가하여 결국 다시 태양광을 재현하려는 방향으로 가고 있다고 볼 수 있습니다. 돌고돌아 다시 시작점으로 온 것 같네요.^^