LED 조명을 이용한 야생화 키우기(1)

[과천거사]

 지난 토요일(5월15일) LED 조명업체에 의뢰했던 식물재배용 LED 조명 샘플도 완성되었고, 일요일(5월16일)엔 백이동골의 백이님으로부터 야생화 모종도 많이 받아 왔고 해서, 어제 저녁에 서둘러 집에 가서 식물재배용 LED 조명을 목재 스탠드에 장착하여 불을 켜 봤습니다. 시운전을 해 본 겁니다.

아래는 식물재배용 LED 조명장치로 널리 사용되고 있는 225 LED 입니다. 빨강색 LED 칩과 파랑색 LED 칩의 비율을 2.75 대 1 (빨강색 LED 칩 갯수: 165개, 파랑색 LED 칩 갯수: 60개)로 한 식물재배용 LED 조명장치가 미국의 e-BAY에 여러 종류의 제품이 나와 있더군요. 빨강색 : 파랑색의 비율은 2.75 : 1 이 모든 식물에 가장 좋다는 것은 아니며, 작물에 따라선 7 : 3 (즉, 2.33 : 1)이나 8 : 2 (즉, 4 : 1)비율로 섞은 제품도 사용되고 있다고 합니다.  아래 사진은 수작업으로 LED 칩을 만능 보드 (만능 PCB)에 삽입하고, 저항을 연결하고 납땜하여 완성된 225 LED에 불이 들어 오는지 확인하는 모습입니다.  225 LED는 보통 적색 + 청색 LED로 구성되어 빛의 색깔이 붉은 기가 강한 약한 보랏빛입니다. 눈에 좀 거슬리는 색깔이지요. 그래서 보랏빛 색감을 누그러 뜨리기 위해 식물재배용으로 사용하지 않는 녹색 LED칩을 소량 섞어 주었습니다 (적색 : 청색 : 녹색 LED 칩 = 2.5 : 1 : 0.5). 효과가 있을지는... ㅎㅎ

글구 LED 칩 가격을 낮추기 위해 범용 적색 LED 칩 (파장: 670 nm)과 청색 LED 칩 (파장: 470 nm ?)으로 해서 중간 정도의 광속 (광량)을 갖는 칩을 사용했습니다. 식물 재배에 효과가 있다는 적색과 청색의 파장은 각각 660 nm 와 450 nm 입니다. 현재 국내에선 수요가 많질 않아서 국내 LED 업체에서 생산하지 않는다고 하며, 전량 일본이나 대만, 중국에서 수입해서 쓴다고 합니다. 거의 주문 생산 (돈을 미리 주고 생산하는 방식)이라 가격도 비싼 편이구요. 그러나 범용 적색 LED 칩에서 나오는 빛의 분포를 측정해 보면, 중심 파장을 가운데 두고 가우시안 분포 (Gaussian distribution)을 갖기 때문에, 중심 파장이 670 nm 라 해도 660 nm 파장의 빛이 어느 정도 섞여 있기 마련입니다. 또 모든 식물이 꼭 660 nm 적색 파장에만 반응하는 것은 아닐테니까요. 그래서 범용 적색 + 청색 LED 칩을 사용하더라도 어느 정도는 식물 성장에 효과를 줄 것으로 기대됩니다.  

 LED 칩의 빛이 밝아 맨눈으로 바라보면 눈이 부시기 때문에 저렇게 인쇄용지를 덮어서 확인하니 훨씬 눈이 편하더군요.  조도계의 광센서를 LED 칩에 밀착시켜 빛의 세기(조도)를 측정해 보니, 5k~6k 룩스 정도 나왔습니다.

아래 LED 판넬은 광고판 백라이트용으로 나온 건데... 빛이 백색입니다. 우리 눈에는 흰 빛으로 보이지만, 광 스펙트럼을 측정해 보면, 청색 + 노랑색 빛으로 구성되어 있습니다. 그러니까 이 빛을 받는 식물은 청색과 노랑색 빛으로 인식하게 되고, 노랑빛은 식물성장에 별로 기여하지 않는 빛이며, 청색 빛은 줄기나 잎의 성장을 촉진시키는 빛이므로, 이파리 성장엔 도움이 될 수도 있겠습니다. (상추 재배엔 효과가 있을 것 같습니다.) 이번 실험에선 식물재배용 225LED (적색+청색+녹색) 조명의 비교용으로 사용 예정입니다. 광 센서를 백색 LED 칩에 밀착하여 빛의 세기(조도)를 측정해 보니, 15k~18k 룩스 정도 나왔습니다. 사실은 조도계의 광센서를 일정 거리만큼 떨어 뜨린 다음 측정해야 하는데... 이것 해달라, 저것 해달라 부탁드리기가 뭐해서 그냥 이렇게 측정하는 것 바라만 봤습니다. 어차피 정밀한 실험은 아니니 상대치만 확인하기로 했습니다.

 225 LED 의 만능 보드 크기가 목재 스탠드의 틀 안에 들어가질 않아서 귀퉁이를 잘라냈습니다. 한 밤중에 톱질하는데 소리 때문에 신경이 쓰이더군요. ^^  판넬 뒷면은 LED 칩을 색깔별로 전기 배선이랑 저항으로 연결하는라 가느다란 전기줄이 거미줄처럼 어지럽습니다. 잘못해서 이 위에 금속 조각이 떨어지기라도 하면 전기 쇼트가 일어나서 부품이 맛이 갈 수도 있기에 방수용 실리콘으로 넓게 발랐습니다. 빨강과 녹색 LED 칩에 직렬로 연결된 저항에서 열이 제법 나고 있는데... 요 실리콘은 방열특성이 안 좋기 때문에 썩 좋은 방법은 아니지만 달리 방도가 없기에 이렇게 했습니다. 제작 수량이 많으면 이 만능 보드 대신 전용 보드를 설계하여 제작하면 이와같은 문제는 해결할 수 있습니다.

목재 스탠드를 2단으로 해서 윗 부분엔 225 LED, 중간 부분에 백색 LED 조명을 설치했습니다. 백색 LED 판넬에는 0.45W급 백색 LED 칩이 80개 연결되어 있습니다. (0.45W x 80 개 = 36W)

LED 스탠드 조립을 완성하고 불을 켜 봤습니다. 정상적으로 불이 들어 왔습니다. 소비전력을 측정해 보니, 225 LED가 40W 이며, 백색 80 LED가 30W 입니다. 30~40W 백열등 2개 정도 켜 놓은 것과 비슷합니다. 실험 기간동안 전기값 좀 나오겠네요. ^^

위에서 내려다 본 모습입니다. 붉은 색 : 파랑색 : 녹색의 비율이 2.5 : 1 : 0.5 비율이라서 그런지 보랏빛이 아닌 핑크빛이네요. *^^* 색감이 나쁘지 않습니다. 꽃의 성장에 효과가 있을지는...

백이님으로부터 구한 야생화 모종을 LED 스탠드에 설치했습니다. 맨 윗 부분은 자연광만 받는 넘들, 그 다음엔 자연광과 함께 225 LED (적색+청색+녹색) 조명을 받는 넘들, 맨 아랫 부분은 자연광+백색 80 LED 조명(보광용)을 받는 넘들로 구성됐습니다.  

 맨 위부분 자연광만 받는 넘들입니다. 나중에 LED 조명의 효과를 판단하기 위해서 가장 싱싱한 넘으로 골랐습니다.

- (뒷 쪽) 아프리카 데이지, 스카렛 세이지, 꽃범의 꼬리, (앞 쪽) 화초 양귀비, 백일홍, 이렇게 5종류의 야생화에 대해 LED 조명 효과를 실험해 보려고 합니다. 첨엔 꽃을 1 품종으로 고정하고 화분 갯수를 그룹별로 각 4~5개 배치하려고 했으나 다량의 모종을 구하지 못해 이렇게 하기로 했습니다. 선옹초는 화분이 부족해서 깡통에 담았고, 자연광만 쏘여 키우기로 했습니다.  225 LED 조명에서 열이 발생해서 윗 부분의 아크릴 판재를 손으로 만지니 따뜻합니다. 아무래도 이 곳엔 온도 효과가 있을 듯 하여 화분을 올려 놓기가 뭐 합니다.

225 LED 조명을 받는 넘들입니다. 실험용 5품종에 덤으로 펜지 화분을 이 곳에 놔두었습니다. 

자연광에 보광용으로 백색 LED 조명을 받는 그룹입니다. 실험용 5품종 외에 덤으로 홑꽃 채송화 화분을 이 곳에 두었습니다.

자연광만 받는 그룹의 화분을 다른 곳으로 옮겼습니다.

자, 이렇게 해서 식물재배용 LED 조명장치 셋팅과 실험용 야생화 화분배치를 마쳤구요, 오늘부터 1일 2~4시간 정도 인공 조명을 쪼여 줬을 때, 야생화 성장에 영향을 주는지 평가해 보려고 합니다. *^^*

앞으로 중간 중간 소식을 올리겠습니다.

[花사랑]

거사님의 LED 시험 재배 결과가 자못 궁금해 집니다. 거사님께서 일취월장 하신 느낌. ㅋㅋ 집안이 온통 꽃 밭이군요. 형수님께서 타박하진 않으십니까? 벌써부터 거사님의 실험 결과가 마구 마구 기대가 됩니다요. 설악산 나들이는 잘 댕기 오셨나요? ^^

[과천거사]

집사람은 그냥 지켜만 보고 있는데.. 최근에 백합이 꽃도 피고 예쁘고 하니까 조금 관심을 갖고 지켜 보고 있답니다. 야생화 모종을 작은 화분에 옮겨 심을 때, 흙대신 퇴비를 사용했더니 뿌리가 죄 상했어요. 몇넘은 이미 사망하고.... 그래서 야생화 vs. LED 조명효과는 실험을 계속 진행하기가 어렵게 됐습니다. 그래서 상추 씨앗을 사다가 LED 조명실험을 다시 시작할까 말까... 생각 중입니다.

[샤인]

이거 재미있겠는데요.. 배워보고 싶네요.. 좋은 결과나오시길 바랍니다.

[맑은돌]

거사님께선 항상 한치의 오차없이 정렬을 해 주시는 군요.^^ 올려주실 일지들 기대하겠습니다.

[과천거사]

야생화 모종 몇 넘은 이미 사망해서... 상추 씨앗을 사다가 다시 실험을 해야할 것 같습니다. ㅠㅠ

[시암]

멋진 결과 기대합니다. 짝짝짝!!!!