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[생활] 드루이드 본부 근황 - 식물용 LED에 관한 TMI
뚜껑 | 2021-05-06 (목) 07:13 | 조회 4,237 | 추천 43 
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빛이 적은 환경에서  방울토마토 퀘스트 를 진행하는 분들이 계세요. 부족한 빛을 보완할 수 있는 식물용 LED에 관한 질문은 오래전부터 올라왔는데, 지나치게 어려운 내용이라 미뤄두었었죠. 마침 입문서를 쓰면서 작성해놓은 내용이 있어서 가져왔습니다. 길고 어렵고 재미없…


들어가며

실외의 정원 가드닝과 달리 실내 가드닝은 유통기한(?)이 있습니다. 꽃꽂이한 꽃이 시간이 지나면 시들 듯, 자연에서 실내로 들어온 식물은 길든 짧든 생존 가능한 시간이 존재합니다. 자연에서처럼 오래 살게 하려면 자연과 같은 환경을 만들어 줘야만 하는 것이죠. 하지만 아무리 자연과 비슷한 환경을 만들어도 100%에 수렴할 수 없어서 우리가 집에서 기르는 식물은 결국에는 죽음으로 향할 수밖에 없습니다.

예를 들어 볼까요. 고무나무의 실내 생존 기한은 1년입니다. 이것은 고무나무가 햇빛을 거의 안 보고 생존해 있을 수 있는 시간입니다. 화훼(원예)업의 발달은 실내 가드닝보다는 주고받는 문화와 궤를 함께합니다. 누군가 가게를 오픈했기에 선물로 보낸다던가. 어느 파티장에 장식할 꽃이 필요하다던가. 유동인구가 많은 쇼핑몰에 녹색 인테리어로 편안함을 준다던가.

대형 쇼핑몰에서 곳곳에 비치된 식물을 본 적 있나요? 그 아이들은 햇빛도 없는 공간에서 어떻게 그렇게 늘 푸른 것일까요. 단지 조명 빛으로 살아가는 걸까요?

사실 그곳의 식물들은, 생존 기한까지만 그곳에 있습니다. 고무나무의 경우 6개월에서 1년 정도만 그곳에서 있고, 빛 부족으로 병들어 가는 시기가 되면 새 식물로 교체됩니다. 그것은 계속 생존할 수 있도록 관리하는 비용보다 교체하는 비용이 저렴하기 때문입니다.

우리가 구매해 오는 대부분 식물도 알고 보면 그런 생존 기한이 있습니다. 그러니 우리 집 식물이 죽어가요_ 우리 집 식물이 이상해요_ 라는 문제가 발생하는 건 어찌 보면 당연한 일입니다.

식물을 살 때 우리는 일정 금액을 지불합니다. 하지만 그때 어느 곳에서도 이 식물은 얼마 이상 살아가요_ 라고 말해주지 않습니다. 보장하는 게 힘들기 때문이에요. 살아가기 좋은 환경을 만들어준다면 몇 년도 살아갈 수 있지만, 그렇지 않다면 생존 기한까지만 살아남을 수 있습니다.

빛의 역할

<모두의 pH> 중

앞에서 오늘의 주제와 동떨어진 얘기를 한 이유는 결국, 햇빛을 이야기하기 위해서입니다. 식물의 생존 기한은 모두 '빛'과 관련이 있습니다. 빛을 보여주면 그만큼 생존 기한이 연장되는 것이죠.

흔히 뿌리를 통해 흡수된 양분이 식물을 생존하게 한다고 생각할 수 있지만, 사실 뿌리로 흡수되는 것은 원료일 뿐입니다. 원료가 잎으로 가서 물과 이산화탄소와 햇빛에 동화되어 만들어지는 양분이 식물을 생존하게 합니다. 다시 말하면 햇빛을 보지 않은 식물은 물로만 버티다가, 기존에 햇빛이 들 때 만들어 놓은 양분이 모두 고갈되면 죽습니다. 그래서 햇빛을 보여주면서 관리하는 것, 그것이 우리가 하는 베란다 가드닝의 처음과 끝입니다.

그러니 '그늘에서 키우세요'라는 말은 사실 적절치 못한 말입니다. 모든 식물에게는 빛이 필요합니다. '그늘에서 키우세요'라고 하지 말고 '그늘에서도 꽤 오래 생존할 수 있어요' 가 더 정확한 말입니다.

식물이 보는 빛

프리즘을 통해 햇빛을 분리하면 여러 색이 보입니다. 빛에는 많은 색이 섞여 있습니다. 그것이 혼합되어 우리 눈에는 투명하거나 흰색으로 보일 뿐이죠. 이 빛의 구성 중 적색과 청색은 식물들이 광합성을 하게 합니다.

그래서 식물용 LED도 청색과 적색 빛을 기반으로 만들어집니다. 두 색이 섞여서 보라색 빛을 띠는 게 특징이죠.

하지만 다른 집 창문에서 새어 나오는 보라색 빛은 간혹 간섭의 대상이 되기도 합니다. 특히 아파트에서는 민원의 대상이 되기도 하죠.

햇빛처럼 주광색(흰색)으로 빛이 나는 식물용 LED가 등장한 이유일지도 모릅니다.

대신 빛이 흰색을 띠려면 청색과 적색 외에 다른 색(녹색) 빛을 추가로 발생시켜야 합니다.

광합성을 하는 식물의 엽록소는 대부분 녹색입니다. 식물의 잎이 대부분 녹색이기 때문에 (녹색을 반사하기 때문에) 식물용 LED에는 굳이 녹색 빛을 넣을 필요가 없습니다. 넣는다고 해도 식물은 그 빛을 반사하기 때문에 광합성에 활용할 수 없습니다. 그래서 청색과 적색 영역의 중요도가 더 큽니다.

녹색을 넣으면 청색, 적색과 섞여서 빛이 흰색에 가까워지지만(보기에 좋지만), 그만큼 녹색 빛을 내는데 에너지를 사용하기 때문에. 결국은 전력 소비량 대비 광합성 효율은 낮아지는 것이죠. 흰색 식물용 LED를 사용할 때는 이런 구조적 맹점을 이해하고 사용하는 것이 좋습니다.

물론 예외도 있습니다. 식물의 잎이 붉은색이라면, 일반적인 잎과 다르게 붉은색을 반사합니다. 대신 청색과 초록색을 받아들이는 거죠. 이때는 녹색 빛이 포함된 흰색 LED를 사용하는 게 좋습니다.

너무 깊이 파고드는 건 의미가 없습니다. 어려운 빛 파장대, 곡선도, 수학적인 부분들까지 우리가 알 필요는 없습니다. 그건 제품을 개발하는 회사들의 영역이니까요.

대부분 식물의 잎이 녹색인 이유

학교 다닐 때 배운 과학을 더듬어 볼까요. 검은색은 모든 빛을 흡수하고, 흰색은 모든 빛을 반사합니다. 식물의 잎이 녹색인 이유는 그 빛을 반사해서 우리 눈에 들어 오기 때문이죠. 단지 녹색으로 보이는 것뿐입니다.

햇빛은 열을 동반하기 때문에, 모든 빛을 흡수하는 검은색은 열마저 흡수합니다. 반면 모든 빛을 반사하는 흰색은 열마저 반사한다는 의미이기도 합니다.

흑색 비닐 멀칭

식물은 공기 중 온도보다 흙 속 온도가 성장에 더 큰 영향을 끼칩니다. 그래서 근대의 농업에서는 검은색 비닐을 멀칭 하는 것을 쉽게 볼 수 있습니다. 땅의 온도를 올리면 그만큼 작물이 잘 자라기 때문입니다.

흰색 멀칭 / 딸기

하지만 한 여름의 더운 날씨에 검은색 비닐로 멀칭 하면 흙의 온도가 너무 고온이 되어버리는 문제가 발생하기도 합니다. 그래서 작물에 따라서는 흰색 비닐로 멀칭 하는 것도 볼 수 있습니다. 또한 흰색은 빛을 반사하기 때문에, 작물의 잎으로 빛이 되돌아가서 더 많은 광합성을 하도록 해주는 장점도 있습니다.

대부분의 식물 잎이 녹색인 것도 이러한 열처리 문제 때문입니다. 잎이 검은색이면 너무 많은 열을 흡수해서 잎이 익어버릴 테고, 잎의 색이 흰색이면 모든 빛을 반사해서 광합성을 할 수가 없습니다. 그래서 적정치인 녹색으로 발달했습니다.

고스트의 발생

식물을 키우다 보면 돌연변이 현상으로 흰색 잎이 발생하기도 합니다. 흔히 '고스트'라고 부르는 이 현상은 희귀하고 예뻐서, 마니아가 있기도 합니다.

하지만 앞서 말했듯 흰색은 모든 빛을 반사하기 때문에, 잎은 광합성을 할 수 없습니다. 고스트 잎이 발생했을 때 그 식물이 오랫동안 살아가려면 녹색을 지닌 다른 잎들도 함께 존재해야 합니다. 즉 고스트 잎이 예쁘다고 다른 녹색의 잎을 모두 제거하는 실수를 하지 말아야 합니다.

고스트는 무늬 잎 식물에서 더 쉽게 발생합니다. 식물은 스스로 생존을 위해서 빛을 받아들이는 양을 조절하려고 합니다. 많은 빛이 있는 곳에서 잘 자라지 못하는 식물은 밀림 속 큰 나무 아래에서 살아가거나 잎의 크기를 작게 만들죠. 하지만 잎이 작으면 증산작용을 제대로 할 수 없습니다. 그래서 잎에 흰색 무늬를 넣어서 받는 빛의 양을 줄이는 방법을 선택하기도 합니다.

단적인 예로, 무늬 잎 식물을 강한 햇빛에 오랫동안 두면 빛을 덜 받기 위해서 흰색 면적(무늬)이 넓어집니다. 반대로 빛이 부족한 곳에 두면 흰색 무늬가 사라지고 잎 전체가 녹색으로 변하기도 하죠.

잎 표면에 은색 옷을 입는 식물도 비슷한 경우입니다. 빛이 많을 때는 빛을 덜 받기 위해 옷의 색깔을 흰색에 가깝게 조절합니다. 반대로 빛이 적으면 녹색 잎으로 돌아갑니다.

광입자

lx(럭스)까지 이야기하려면 너무 복잡하기 때문에, 전문적인 용어보다는 순화된 말과 예시로 설명하겠습니다.

이해하기 쉽게 '태양의 광입자량은 1만이다'라고 하는 게 좋겠습니다. 태양에서 뿜어진 빛 입자가 지구에 도달했을 때의 수치입니다. 가로, 세로 각각 1m인 공간에 들어온 빛 입자량을 새었더니 1만 개다, 라는 것이죠.

이러한 광입자는 지구의 오존을 통과하고, 대기의 구름(습기)을 통과하고, 미세먼지를 통과하고, 굴절되고 하면서 땅에 도달할 때는 충분히 줄어듭니다. 약 1천 개 정도의 광입자량만 지표면에 도달하죠. 즉 자연의 식물들은 대략 1천 개의 광입자량을 받으면서 살아가고 있습니다.

식물마다 다른 광보상점

식물이 광합성을 시작하는 최소한의 빛세기를 광보상점이라고 해요. 예를 들어 인삼의 광입자량은 불과 한자리인 5 정도입니다. 빛이 적은 곳에서도 죽지 않고 잘 살아가죠.

하지만 딸기처럼 광입자량이 45는 되어야 광합성을 시작하는 식물도 있습니다. 그래서 딸기는 빛이 잘 드는 남향의 집이 아니면 실내에서 열매를 보기 어렵습니다.

식물마다 다른 광포화점

광입자가 많으면(빛이 강하면) 모든 식물은 잘 자랄까요? 그렇지 않습니다. 빛이 아무리 많아도 일정 속도 이상만큼 광합성을 할 수 없습니다. 게다가 일부 식물은 빛이 너무 많으면 광합성을 멈춥니다. 빛이 너무 강하면 스스로 타 죽을 수 있다고 생각합니다. 그래서 일을 멈추는 것이죠. 이 기준점을 광포화점이라고 해요.

예컨대 인삼은 광입자량이 150을 넘으면 오히려 광합성을 하지 않습니다. 인삼 밭에 검은색 차광망이 씌워진 이유입니다.

광입자는 일꾼

식물을 하나의 공장이라고 생각하기로 해요. 인삼 공장에는 140명(광포화점)의 일자리가 있습니다. 이 공장은 5명(광보상점)만 있어도 공장이 가동됩니다. 하지만 일꾼이 5명뿐이라서 빵 생산량이 1시간에 5개밖에 안 됩니다. 인삼은 그만큼 천천히 자라죠.

그런데 어느 날 광입자가 100이나 발생했습니다. 일꾼이 100명이 되니까 빵도 한 시간에 100개씩 만들어집니다. 주가가 상한가인 인삼 공장은 100만큼씩 쑥쑥, 건강하게 성장합니다.

어느 날은 200의 광입자량이 발생합니다. 그런데 인삼 공장의 정원은 140명입니다. 200명 모두가 일할 자리도 없고, 200명이 모두 일한다면 1인당 임금도 줄어듭니다. 일꾼들이 파업을 시작했습니다. 공장이 가동을 멈추었습니다.

이제 인삼은 자라지 않습니다. 파업 기간이 길어지면 인삼 공장은 문을 닫을 수밖에 없습니다. 그렇게 인삼 공장은 폐업을 하게 됩니다.

식물용 LED 선택

위의 이상한 설명(?)을 잘 이해했다면, 우리는 이제 식물용 LED를 선택할 수 있습니다. 왜냐면 제품의 상세 설명 페이지를 이해할 수 있기 때문이죠.

PPFD (µmol/㎡s)

광입자량 (광합성 광량자속밀도)

식물의 광합성 효율을 수치화한 것으로

사람의 눈으로는 판단하기 어렵습니다.

lux (럭스)

사람의 눈으로 알 수 있는 밝음의 정도

햇빛을 제외하면, 일반적인 조명의 밝음(럭스)은

식물의 광합성 효율과 관계가 크지 않습니다.

제품 설명서나 상품설명 페이지를 확인해보세요. 제대로 만든 식물용 LED 제품은 광입자량(PPFD, µmol/㎡s)을 표시하고 있습니다. 제품으로 식물을 비췄을 때, 어느 정도 거리에서 얼마만큼의 광입자가 도달하는지 알려주는 정보죠. 조명 빛의 세기는 거리가 멀 수록 확산되고 흐려집니다. 거리가 멀 수록 가로, 세로 1m 영역 안에 들어오는 광입자량이 적어진다는 의미이기도 합니다.

그러니 제대로 된 광입자량(PPFD) 표시나 정보 없이, 청색이니 적색이니 파장이니 하면서 어떤 그래프로만 현혹하는 제품이 있다면 피하세요.

청색과 적색이라고 해서 모두 같은 건 아닙니다. 우리 눈이 감지하지 못할 뿐 LED는 수없이 깜빡이고 있습니다. 즉 식물이 광합성을 하는 깜빡임 속도와 관련이 없는 단순 적색, 청색 LED로 만드는 제품도 있기 때문에 주의가 필요합니다. 이러한 제품은 형광등보다 못할 수 있습니다.

프로개가 쓰는 제품

너무 많은 분이 물어서 대략적인 소개만 해드리겠습니다. 제품명과 회사는 공개하지 않겠습니다. 편하게 공개하기에는 조금 비싼 데다가 단지 처음 고른 제품을 익숙함이라는 관성에 의해서 계속 쓰고 있을 뿐입니다. 5년 넘게 사용하고 있지만 LED가 하나도 나가지 않았기 때문에 재구매 하며 개수를 늘린 겁니다.

이 제품은 국내 중소기업에서 만들었습니다. 투광성 LED를 사용하는 것이 특징이죠. 빛 소자의 모양이 일반 LED와는 조금 다릅니다.  어쩌다 이끼 키우기 편 에서도 노출된 적이 있습니다.

이 식물용 LED는 소비전력 60W 짜리이며, 2M 거리일 때 50의 광입자량 성능을 보여줍니다. 즉 2M 높이에 설치하면 빛이 넓게 퍼져서 바닥에 있는 식물들에게 광입자량 50으로 비추는 것이죠. 하지만 저는 그보다는 조금 더 가까운 약 1M 거리에서 비추기 때문에 실제는 광입자 200 정도로 사용합니다. 가까울수록 광입자(일꾼)는 많아지니까요. 대신 그만큼 비출 수 있는 영역도 좁아집니다. 이렇다 보니 많은 식물을 한꺼번에 비추려면 여러 대를 설치해야 합니다.

소비전력 140W 식물용 LED

식물 LED가 광입자를 뿜어내는 능력은 전기를 소비하는 양에 비례합니다. 특별히 어느 제품이 더 좋은 것이 아니다, 라는 말은 그런 의미입니다. 올바르게 제작되는 제품이라면 대부분 W(와트)에 따라 성능이 비슷한 수준입니다. 높은 W(와트)일수록 제품 가격이 비싸고, 전기를 많이 소비하고, 무겁고, 식물의 광합성에 더 도움이 됩니다.

최종적인 선택은 키우고자 하는 식물의 광보상점을 알아내서 그보다 웃도는 광입자량을 발생하는 LED를 고르면 됩니다.

타이머 스위치는 선택이 아닌 필수

식물 LED를 사용할 때는 스위치 타이머도 함께 사용하는 게 좋습니다. 직접 스위치를 끄고 켜게 되면 식물이 빛을 받는 시간이 일정하지 않아서 스트레스를 받게 됩니다. 식물도 일정한 시간에 잠을 자고 일정한 시간에 일어나야 잘 자랍니다. 그러니 스위치 타이머를 별도로 설치해서 매일매일 규칙적으로 LED가 켜지고 꺼지도록 하세요.

만약 햇빛이 오후 한 시쯤에만 잠깐 들어오는 집에 살고 있다면 아침 7시부터 낮 12시까지 켜지고, 12시부터는 3시까지는 꺼졌다가, 다시 3시부터 5시까지는 다시 켜지도록 해 놓으면 됩니다. 매일매일 반복 되도록이요. 온종일 빛이 들지 않는 환경이라면 아침 6시부터 저녁 6시까지(12시간) 켜지도록 설정하세요.

타이머 스위치는 아날로그보다는 디지털 제품을 권장합니다. 설정을 다양하게 할 수 있고, 패턴도 수십 가지로 설정할 수 있습니다. 아날로그는 째깍째깍 초침 소리가 나서 거슬릴 수 있습니다. 아날로그는 높은 습도에서 정확도가 떨어지는 문제도 있습니다.

유의 사항

열 방출을 위한 방열판

전기를 사용하는 LED는 빛뿐만 아니라 열기도 내뿜습니다. 그래서 너무 가까이서 비추면 식물의 잎이 열 피해를 받게 됩니다. 최소한의 거리(50cm)를 유지하세요.

PPFD기준

토마토의 광보상점 약 35 입니다.

광포화점은 약 850입니다.


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의견이다름니… 2021.05.06 21:43
항상 잘보고 있습니다.
식물 소식 말고도 현무, 백호 소식도 가끔 올려주시면 좋겠습니다.
추천
부탁해바람아 2021.05.07 11:03
대단하십니다
정말 좋은 지식을 선물해주셔서 고맙습니다
추천
최세 2021.05.08 03:14
으앙 김줄스처럼 유트부 해주세요 ㅋㅋㅋㅋ
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