LED 재배를 권합니다 ― 아가베의 빛을 PPFD·DLI로 읽다

2026년 9월 26일, TITANOTA BASE의 UndergrounD AGAVE SEMINAR에서 '아가베에게 빛이란? — 식물 재배용 LED로 자생지의 빛에 다가가려면?'이라는 강의를 했습니다. 이 글은 당일 슬라이드의 흐름에 따라 그림과 출처를 덧붙여 읽을거리로 다시 정리한 것입니다.

결론부터

  • 빛은 'PPFD(순간의 세기)'와 'DLI(하루의 양)'로 측정합니다. 재배 시 DLI의 기준은 자생지의 연평균에 해당하는 42 전후입니다. 환경이 맞으면 70~80을 목표로 하는 방법도 있습니다.
  • 지상에 도달하는 햇빛의 색 배합은 멕시코나 일본이나 거의 같습니다. 일본에 부족한 것은 겨울철 빛의 '양'과 '시간'으로, 일본 도쿄의 12~1월 실외 빛은 아가베 오테로이 자생지의 약 절반밖에 되지 않습니다.
  • 성장은 '물 × 온도 × 빛'의 곱셈입니다. 빛만 늘려도 물과 온도가 부족하면 자라지 않습니다.
  • 우선 조명의 세기(PPFD)와 점등 시간을 기록하고, 포기에 도달하는 DLI를 계산하는 것부터 시작해 보시기 바랍니다. Agave Light라면 조도계(럭스) 값 ÷ 54로 PPFD를 환산할 수 있습니다.

1. 식물에게 빛이란?

빛은 '에너지'이자 '정보'

빛에는 두 가지 역할이 있습니다.

  • 에너지: 광합성은 CO₂와 물로 당을 만드는 반응입니다. 그 동력은 오직 빛뿐입니다. 물과 비료가 있어도 빛이 없으면 몸은 늘어나지 않습니다.
  • 정보: 식물은 빛의 색·양·방향·길이를 광수용체라는 전용 단백질로 읽어냅니다. 적색과 원적색은 피토크롬이, 청색과 UV-A는 크립토크롬과 포토트로핀이, UV-B는 UVR8이 받아들입니다. 식물은 이 정보로 길게 뻗을지 짧고 단단하게 자랄지, 기공을 열지, 언제 쉴지를 결정합니다(Casal 2013).

PPFD: 1초 동안 도달하는 '빛 알갱이'의 수

빛은 광자라는 작은 알갱이의 흐름으로 잎에 도달합니다. 광합성은 광자 1개 단위로 반응이 진행되므로, 식물에게 중요한 것은 빛 에너지의 크기가 아니라 '알갱이의 수'입니다.

PPFD(광합성 광량자속밀도)는 1초 동안 1m²에 도달하는 400~700nm 광자의 수입니다. 단위는 μmol/m²/s입니다. 맑은 날 정오에는 약 2,000입니다. 자외선과 원적색은 이 수에 포함되지 않습니다.

PPFD는 '1초 동안 1m²에 도달하는 광자의 수'. 비에 비유하면 비의 세기
PPFD는 '1초 동안 1m²에 도달하는 광자의 수'. 비에 비유하면 비의 세기

비에 비유하면 PPFD는 '비의 세기(mm/h)'입니다. 그 순간의 세기이므로 시각이나 구름, 조명과의 거리에 따라 시시각각 변합니다.

DLI: 하루 동안 내린 빛의 합계

DLI(일적산광량)는 하루 동안 도달한 광자의 합계입니다. 비로 말하면 '하루 강수량'에 해당하며, 단위는 mol/m²/day입니다.

  • DLI = PPFD × 점등 시간(시간) × 0.0036
  • 예: PPFD 1,270(Agave Light 24W를 40cm 거리에서 사용했을 때의 중심값)으로 8시간 켜면, 1,270 × 8 × 0.0036 = 36.6 mol/m²/day
  • 예: PPFD 890으로 12시간이면, 890 × 12 × 0.0036 = 38.4 mol/m²/day

그래프로 보면 DLI는 'PPFD 시간 변화의 면적'입니다. 태양은 아침저녁에 약하고 정오에 강한 산 모양, LED는 일정한 세기의 직사각형이 됩니다.

DLI는 PPFD가 그리는 산(또는 직사각형)의 면적
DLI는 PPFD가 그리는 산(또는 직사각형)의 면적

DLI가 비슷하더라도 '강하게 짧게'와 '약하게 길게'는 서로 다릅니다. 조명과의 거리와 점등 시간은 둘 다 기록해 두시기를 권합니다.

럭스가 아니라 PPFD로 측정하는 이유

스마트폰 조도계로 측정할 수 있는 럭스는 '사람의 눈에 얼마나 밝게 보이는가'의 척도입니다. 눈의 감도가 높은 녹색~노란색은 크게, 청색과 적색은 작게 셉니다. 반면 식물은 청색과 적색 광자도 잘 이용합니다. 그래서 청색이나 적색이 강한 재배용 조명은 럭스로 재면 실제보다 어둡게 나옵니다. 반대로 녹색은 눈에 밝게 보이므로 크게 나옵니다.

럭스는 사람 눈의 감도로 가중치를 둔 값. 청색과 적색은 작게 나온다
럭스는 사람 눈의 감도로 가중치를 둔 값. 청색과 적색은 작게 나온다

식물의 몸은 '공기와 물'로 이루어져 있다

식물의 몸은 건조 중량으로 보면 약 96%가 탄소·산소·수소로 이루어져 있습니다. 탄소는 모두 공기 중의 CO₂에서, 산소와 수소는 CO₂와 물에서 옵니다. 질소·인산·칼륨 등 흙에서 흡수하는 비료 성분은 나머지 4~5%입니다(Epstein 1972. 비율은 식물에 따라 다소 다릅니다).

식물의 몸은 공기와 물로 만들어진다
식물의 몸은 공기와 물로 만들어진다

1640년대, 판 헬몬트는 2.3kg의 버드나무 묘목을 90kg의 흙에 심고 5년 동안 물만 주었습니다. 버드나무는 약 77kg으로 자랐지만, 흙은 57g밖에 줄지 않았습니다. 늘어난 무게는 흙이 아니라 공기와 물로 만들어진 것이었습니다.

광합성은 '빛 에너지를 당으로 바꾸는' 반응

광합성은 다음 두 단계로 진행됩니다.

  1. 명반응: 빛 에너지로 물을 분해하고(이때 산소가 나옵니다), 이를 '화학 에너지 잔돈'(ATP와 NADPH)으로 바꿉니다.
  2. 캘빈 회로: 그 잔돈을 사용해 CO₂를 당으로 조립합니다. 이 단계는 빛을 직접 사용하지 않지만, 명반응이 멈추면 몇 분 만에 연료가 바닥납니다.
광합성의 2단계
광합성의 2단계

비료는 '기계', 공기와 물은 '재료', 빛은 '전기'

식물의 몸을 당을 만드는 공장에 비유하면 이해하기 쉽습니다.

공장 식물 내용
기계 비료(특히 질소) 빛을 받아들이는 엽록소와, CO₂를 당으로 조립하는 효소(루비스코 등). 질소는 이 기계의 부품으로, 엽록소 1분자에 질소가 4개 들어 있으며, 루비스코는 잎 질소의 20~30%를 차지함(Evans 1989)
재료 공기와 물 몸의 90% 이상은 공기 중의 CO₂와 물로 만들어짐. 물은 몸속을 순환하는 운반 역할도 겸함
전기 빛 기계를 움직이는 유일한 동력
  • 도달한 빛 가운데 몸이 되는 것은 몇 % 정도입니다. 이 '전기'가 약해지면 무엇을 더해도 몸은 늘어나지 않습니다.
  • 비료가 적으면 기계가 적고, 빛이 적으면 기계가 움직이지 않습니다.
  • 빛이 부족한 상태에서 질소를 더하면 기계만 늘어나고 움직이지는 않으므로, 색이 짙은 웃자란 포기가 되기 쉽습니다.
  • 물은 비료 성분을 잎으로, 당을 뿌리와 새잎으로 운반합니다. 다만 흡수한 물의 대부분은 증산으로 빠져나가고, 재료가 되는 것은 일부입니다. 아가베는 밤에만 기공을 열기 때문에, 같은 몸을 만드는 데 필요한 물이 일반 식물의 5분의 1에서 10분의 1이면 충분합니다.
  • 아가베는 만든 당을 잎의 섬유와, 중심부에 저장하는 과당 중합체(프럭탄)로 나누어 씁니다. 단단하고 촘촘한 로제트도, 두꺼운 잎도, 톱니(거치)도 모두 당으로 만든 구조입니다.

빛은 정보: 4가지 광수용체

수용체 감지하는 빛 측정하는 것 결정하는 것
피토크롬(phyA~E) 적색 660nm / 원적색 730nm 적색과 원적색의 비율(R:FR). 근처에 다른 식물이 있는지 길게 뻗을지 짧고 단단하게 자랄지(음지 회피 반응), 발아, 개화 시기, 온도 감지
크립토크롬(cry1, cry2) 청색·UV-A(350~500nm) 청색의 양. 낮인지 밤인지 웃자람 억제, 개화, 생체시계 맞추기, 잎의 전개
포토트로핀(phot1, phot2) 청색·UV-A 빛의 방향과 세기 빛 쪽으로 굽기, 엽록체 이동, 기공 열기
UVR8 UV-B(280~315nm) UV-B의 유무와 양 자외선 차단 물질(플라보노이드 등) 합성, 신장 억제, DNA 복구
광수용체가 읽는 파장 범위
광수용체가 읽는 파장 범위

같은 DLI(PPFD)라도 적색이 많은지 청색이 많은지, 아침저녁에 원적색이 섞이는지, 밝은 시간과 어두운 시간이 각각 몇 시간인지에 따라 잎의 길이·두께·색·기공의 움직임이 달라집니다. 수용체가 빛 신호에 따라 유전자의 작동을 전환하기 때문입니다.

웃자람은 피토크롬의 판단

트인 곳의 햇빛은 적색(660nm)과 원적색(730nm)의 비(R:FR)가 거의 1.15로 일정합니다. 다른 잎의 그늘에서는 잎이 적색을 흡수하고 원적색을 통과시키기 때문에 이 비가 0.05~0.7로 떨어집니다. 피토크롬은 이를 '옆에 경쟁자가 있다'고 읽고 줄기와 잎자루를 늘립니다. 이것을 음지 회피 반응이라고 합니다(Smith 1982). '석양빛 때문에 웃자란다'는 말이 있는 것은 아침저녁 빛의 R:FR이 약 0.6으로 낮기 때문입니다. 다만 다른 식물의 그늘에 있지 않다면 그것만으로 계속 웃자라지는 않습니다.

트인 곳과 다른 잎의 그늘에서의 R:FR과 음지 회피 반응
트인 곳과 다른 잎의 그늘에서의 R:FR과 음지 회피 반응

실내 웃자람의 가장 큰 원인은 빛이 약한 것입니다(그늘 신호가 없어도 어두우면 식물은 웃자랍니다. Casal 2013). 여기에 더해, 백열등 빛이나 주변 식물·커튼을 거쳐 들어오는 창가의 빛은 원적색 쪽으로 치우쳐 있어, 식물이 이를 '그늘'로 오인하는 일이 겹칩니다. 식물 재배용 LED로 적절한 세기의 빛을 충분한 시간 비추면 웃자라지 않습니다. 원적색이 적은 적색(660nm)은 '트인 곳'이라는 신호입니다.

단단하고 촘촘한 로제트는 청색, UV-B는 '지켜라'라는 신호

  • 크립토크롬은 청색광으로 신장을 억제하고, 잎을 두껍고 짧게 만드는 방향으로 작용합니다.
  • 2025년에는 아가베 교잡종에서도 청색광으로 기공이 열리고 광합성이 높아진다는 것이 확인되었습니다(Sartori 외 2025).
  • 다만 청색을 늘릴수록 좋은 것은 아닙니다. 비율과 광량의 조합에 따라 반응이 달라지고, 종에 따라 감도도 다릅니다.
  • UV-B는 UVR8을 통해 표피에 자외선을 흡수하는 물질을 만들게 하고, 신장을 억제합니다. 강한 빛에서 붉은 기나 블룸(잎 표면의 흰 가루)이 늘어나는 것은 방어의 일부입니다. 양이 적절하면 자외선 차단제가 되고, 지나치면 조직 손상이 됩니다.
  • UV-B와 UV-A·보라색(약 415nm)은 받아들이는 수용체가 다릅니다. 'UV로 톱니가 강해진다'고 한데 묶어 말할 수는 없습니다.

'길이'를 읽다: 생체시계와 CAM

식물에게는 약 24시간 주기의 생체시계가 있어, 매일 '밝아진 시각'을 신호로 시각을 맞춥니다. 그 빛은 피토크롬(적색)과 크립토크롬(청색)이 모두 받아들입니다. CAM 식물에서는 이 시계가 '밤에 기공을 열어 산(말산)을 저장하고, 낮에는 기공을 닫고 당으로 만드는' 리듬을 뒷받침합니다. 빛의 질이 낮과 밤의 대사 동기화에 관여한다는 사실은 다른 CAM 식물(에크메아)에서 밝혀졌습니다(Ceusters 외 2014).

점등 시각을 매일 바꾸거나 밤에 강한 빛이 새어 들어오면, 식물의 시계가 흐트러져 밤의 CO₂ 흡수가 떨어질 가능성이 있습니다. LED를 사용할 때의 원칙은 다음과 같습니다.

  • 점등하는 시각은 실외의 낮과 달라도 상관없습니다. 밤에 켜고 아침에 끄는 방식도 문제없습니다.
  • 매일 같은 길이, 같은 시각에 점등합니다.
  • 어두운 시간은 옆 조명이나 창문에서 새어 드는 빛까지 포함해 설계합니다.

덧붙여, 광수용체에 관한 지식의 대부분은 애기장대나 작물에서 얻은 것입니다. 아가베에서 직접 확인된 것은 청색광에 대한 기공의 반응(2025년)까지입니다. 빛의 질에 대한 반응은 다른 과의 CAM 식물(파인애플과의 Aechmea)에서 확인된 단계입니다.

2. 아가베와 빛

아가베에게도 빛은 필요하다. CAM 식물의 원리

아가베는 밤에 기공을 열어 CO₂를 받아들이고, 이를 말산이라는 산으로 바꾸어 잎에 저장합니다. 낮에는 기공을 닫은 채 그 산에서 CO₂를 꺼내 빛 에너지로 당을 만듭니다. '밤에 광합성하는' 것이 아니라 '낮의 빛으로, 밤에 저장한 CO₂를 사용하는' 식물입니다. 낮에 빛을 얼마나 받았는지가 그다음 밤에 CO₂를 얼마나 받아들일 수 있는지를 결정합니다. 명기(밝은 시간대)가 끝날 무렵에 기공이 열리는 단계도 있어, 시간대와 식물의 상태에 따라 반응이 달라집니다.

CAM 식물의 낮과 밤
CAM 식물의 낮과 밤

아가베속에서 실제로 측정된 수치

연구 대상 밝혀진 것
Woodhouse 외 1980 A. deserti(자생지) 야간의 산 축적은 잎 표면이 받는 빛이 하루 약 25 mol일 때 최대치의 90%. 사막의 자생지에서도 빛은 충분하지 않았음
Nobel & Valenzuela 1987 A. tequilana 하루 22 mol에서 야간의 산 축적이 최대치의 90%
Niechayev 외 2019 A. americana(4년생) 광포화점은 하루 54 mol. 생산성이 높은 CAM 종은 대체로 30 mol 전후. 시험의 PPFD 상한은 1,250
Sartori 외 2025 아가베 교잡종 청색광으로 기공이 열리고 광합성이 높아짐. C3·C4 식물뿐 아니라 CAM 식물인 아가베에서도 청색광의 효과가 확인됨

아가베는 하루 20~30 mol/m² 이상의 빛에서 '빛이 충분한' 영역에 들어가며, 종이나 포기의 나이에 따라서는 그보다 더 높은 수준까지 이용할 수 있습니다. 다만 오테로이 자체의 최적값을 확인한 연구는 아직 없습니다.

또 한 가지 중요한 점이 있습니다. 논문에서 말하는 '빛이 충분하다'는 '자란다(CO₂를 받아들일 수 있다)'는 의미입니다. 단단하고 촘촘한 로제트를 만드는 것이 목적이라면, 빛이 더 필요하다고 저희는 생각합니다. 그래서 다음 장부터는 오테로이의 유명한 산지의 빛을 기준으로 최적의 광량을 생각해 보겠습니다.

3. 자생지 오악사카의 빛

멕시코 오악사카의 위치와 기후

Agave oteroi는 2019년에 신종으로 기재된 종입니다. 기준 산지는 푸에블라주와 오악사카주의 경계를 흐르는 리오 온도강 유역으로, 해발 975~1,160m입니다(Starr & Davis 2019). 테우아칸·쿠이카틀란 계곡은 시에라 마드레 산맥의 비그늘에 해당하는 반건조 지역으로, 연 강수량은 250~500mm(5~10월에 집중)입니다. 아가베류의 다양성이 세계에서 가장 높은 지역입니다.

항목 값
연평균 DLI 41.8 mol/m²/day
월별 DLI 범위 35~48(겨울에도 35)
낮의 길이 11~13시간(연중)
연평균 기온 약 22℃(계곡 바닥 해발 1,050m로 환산)
겨울 맑은 날 정오의 PPFD 1,640(여름은 2,060)
UV-B 일본 도쿄의 약 2배

빛의 값은 NASA의 위성 데이터(NASA POWER, 2001~2020년 평균)에서 산출했습니다. 위성 값은 가로세로 약 110km 격자의 평균이며, 격자 안에는 해발 4,500m급 산지까지 포함됩니다. 계곡 바닥에 있는 자생지는 이 값보다 밝고 따뜻할 가능성이 있습니다.

NASA POWER 격자와 자생지의 위치
NASA POWER 격자와 자생지의 위치

대략적인 기준으로, 10만 럭스의 햇빛(PPFD 약 1,850)을 6.5시간 받으면 DLI는 약 43이 되어 자생지의 연평균에 이릅니다.

오악사카와 다른 산지의 월별 DLI

6개 지점의 월별 DLI(NASA POWER 2001~2020)
6개 지점의 월별 DLI(NASA POWER 2001~2020)

오악사카는 연중 DLI 35~48입니다. 겨울에도 도쿄의 여름(35~39)과 비슷한 양의 빛을 매일 11~13시간의 낮 동안 받습니다.

월 DLI(mol/m²/day) 낮의 길이
1월 35 11.0시간
4월 48 12.4시간
6월 45 13.1시간
9월 40 12.1시간
12월 35 10.9시간

정오의 최대 PPFD

하지·동지 정오의 최대 PPFD
하지·동지 정오의 최대 PPFD
  • 여름 맑은 날의 정오에는 어느 지점이나 2,000 안팎입니다. 겨울에는 태양의 고도에 따라 결정됩니다.
  • 자생지의 겨울 정오는 실제 날씨 기준 1,430, 맑은 날이면 1,640입니다. 도쿄의 겨울은 880, 맑은 날에도 1,040에 그칩니다.
  • 자생지는 겨울이 건기여서 구름이 적기 때문에, 실제 날씨 기준으로는 여름(1,170)보다 겨울이 더 밝습니다.
  • 값은 1시간 평균이므로 순간 최댓값은 이보다 높습니다.

4. 일본의 빛

항목 일본 도쿄의 값
연간 일조 시간 1,927시간(일본 기상청 평년값)
전천일사량(연평균) 12.7 MJ/m²/day(DLI 약 27에 해당)
연평균 DLI(위성) 28.8(맑은 날 기준 41)
운량 64%(6월은 81%)
1월 4월 6월 8월 12월
DLI(mol/m²/day) 20 35 35 39 17
낮의 길이 9.8시간 12.9시간 14.4시간 13.4시간 9.6시간
정오의 PPFD(실제 날씨 / 맑은 날) — — 1,560 / 2,010 — 880 / 1,040
월평균 기온 / 습도 5℃ / 75% 13℃ / 77% 22℃ / 82% 27℃ / 81% 7℃ / 78%
  • 일본의 여름 DLI는 오악사카와 비슷한 수준입니다. 문제는 10~3월로, 12~1월의 DLI는 17~20에 불과해 오악사카의 절반밖에 되지 않습니다. 낮도 약 2시간 짧고 기온도 낮기 때문에 실외에서 키우기가 어려워집니다.
  • 실내 창가는 유리, 각도, 창에서 안쪽까지의 거리 때문에 빛이 실외의 몇 분의 1에서 절반 수준까지 떨어집니다. 겨울철 실내에서 LED 없이 자생지 수준의 빛을 얻기는 사실상 어렵다고 생각하시기 바랍니다.
  • 일본은 오악사카보다 여름은 덥고 습하며, 겨울은 추운 환경입니다.

5. 아가베로 유명한 나라들의 빛

지점(위도·해발) 연평균 DLI 최소 월 최대 월 여름 정오 PPFD(실제 날씨 / 맑은 날) 겨울 정오 PPFD(실제 날씨 / 맑은 날) 운량
멕시코 오악사카(18.2N·자생지 1,050m) 41.8 35 48 1,170 / 2,060 1,430 / 1,640 48%
일본 도쿄(35.7N·40m) 28.8 17 39 1,560 / 2,010 880 / 1,040 64%
대만 Lize(23.9N·35m) 33.0 24 43 1,690 / 2,080 1,190 / 1,380 62%
태국 방콕(13.8N) 41.0 37 47 1,750 / 2,020 1,710 / 1,750 68%
미국 애리조나(32.2N·1,260m) 42.3 23 61 2,110 / 2,110 1,210 / 1,220 34%
이란 테헤란(35.7N·1,180m) 37.3 17 58 2,010 / 2,020 790 / 1,070 44%

DLI와 운량은 NASA POWER의 2001~2020년 평균, 정오의 PPFD는 같은 NASA POWER의 2025년 시간별 데이터(하지·동지 전후 10일간의 1시간 평균)입니다. 모두 수평면·실외·격자 평균값입니다(빛은 1°×1°, 기상은 0.5°×0.625°). 대만은 Lize(麗澤園藝·장화현 톈웨이향)를 포함하는 격자입니다. 도쿄는 6개 지점 중 연평균이 가장 낮으며, 일본의 아가베 재배는 세계의 산지 가운데 빛이 가장 부족한 곳에서 이루어지고 있습니다.

6개 지점의 기온과 습도
6개 지점의 기온과 습도
지점 1월(기온℃ / 습도%) 7월 연간
오악사카(격자 평균·1,995m) 13 / 72 17 / 78 16 / 73
같은 지점·계곡 바닥 1,050m로 환산 19 / – 23 / – 22 / –
도쿄 5 / 75 26 / 83 16 / 79
대만 Lize 17 / 74 27 / 83 23 / 77
방콕 26 / 64 28 / 81 28 / 74
애리조나 8 / 49 27 / 45 18 / 40
테헤란 3 / 58 31 / 23 17 / 42

기온·습도는 지상 2m의 격자 평균(약 55km×66km)이며, 계곡이나 도시 지역의 국지적인 값이 아닙니다. 해발고도 환산에는 기온감률 0.65℃/100m를 적용했습니다. 자생지는 '빛은 많지만 덥지 않은' 곳으로, 계곡 바닥으로 환산해도 연평균 22℃, 7월 23℃입니다. 일본의 여름(26~27℃·습도 80% 초과)은 자생지보다 덥고 습합니다.

낮의 길이와 PAR·UV-A·UV-B(도쿄=1)
낮의 길이와 PAR·UV-A·UV-B(도쿄=1)
  • 낮의 길이: 위도가 낮을수록 연간 변화가 작아집니다. 오악사카는 11~13시간, 도쿄는 9.6~14.4시간입니다.
  • UV-A: 빛 전체와 거의 같은 비율로 늘어나며, 자생지는 도쿄의 약 1.5배입니다.
  • UV-B: 해발고도와 태양 고도에 따라 크게 늘어나며, 자생지는 도쿄의 약 2배입니다.

산지별 특징은 다음과 같습니다.

  • 대만 Lize: 빛의 양은 도쿄보다 10~20% 많은 정도(33.0 대 28.8)이지만, 겨울철 감소 폭이 작고(최소 월 24) 1월에도 17℃입니다. 생산지가 대만에 있는 이유로는 빛보다 '겨울 기온'의 영향이 더 크다고 볼 수 있습니다.
  • 태국 방콕: 연중 37~47로 가장 안정적이며, 항상 덥고 낮과 밤의 기온 차가 작은 지역입니다. 겨울 정오의 PPFD도 1,700으로 떨어지지 않습니다. 스콜이 잦은 지역입니다.
  • 애리조나·테헤란: 습도가 20~50%로 낮고 기온 차가 큰 지역입니다. 여름의 빛은 자생지보다 강하고(월 58~61), 겨울에는 도쿄 수준으로 떨어집니다. 강한 빛을 받아도 열기와 습기가 차지 않는 것은 습도가 낮기 때문이며, 일본에서 같은 빛을 비추려면 습도와 통풍을 함께 설계해야 합니다.
  • 오악사카: 빛은 많은데도 덥지 않습니다. 격자 평균은 연 16℃(해발 1,995m의 산지 포함)이지만, 계곡 바닥 1,050m로 환산하면 연 약 22℃, 가장 따뜻한 4~5월에도 약 26℃·습도 60% 이하입니다. 일본의 여름(26~27℃·습도 80% 초과)은 자생지의 가장 따뜻한 시기보다 습하고, 밤에도 기온이 내려가지 않습니다. 자생지에서는 아가베가 밤에 CO₂를 흡수하기 쉬운 15℃ 안팎에 가까운 밤이 이어집니다.

6. 각국의 스펙트럼: 색은 세계 공통

지상에 도달하는 햇빛의 가시광 영역 분포 형태는 나라가 달라도 거의 같습니다. 차이가 나는 것은 '양·UV·산란·시간대'의 4가지입니다.

  1. UV(특히 UV-B)는 해발고도와 태양 고도에 따라 늘어난다: 맑은 날 UV-B는 해발 1,000m마다 +18±2%, UV-A는 +9%, 전천일사량은 +8% 늘어납니다(Blumthaler 외 1997). 자생지(해발 약 1,000m·북위 18°)는 일본 도쿄(40m·북위 36°)보다 UV-B가 많습니다.
  2. 직달광과 산란광의 비율: 습도·구름·에어로졸이 많을수록 산란광이 늘어납니다. 일본·대만·태국은 그림자가 옅은 빛, 애리조나·오악사카·이란은 그림자가 짙은 직달광입니다. 같은 PPFD라도 아래쪽 잎이나 중심부에 빛이 닿는 방식이 다릅니다.
  3. 적색과 원적색의 비(R:FR)는 나라에 따라 달라지지 않는다: 트인 곳의 낮에는 약 1.15로, 위도·계절·날씨와 관계없이 거의 일정합니다. 아침저녁에는 약 0.6, 식물의 그늘에서는 0.05~0.7입니다. 이 비를 바꾸는 것은 '시간대와 주변 식물'입니다.
  4. 시간대: 태양이 낮을수록 빛이 대기를 길게 통과하므로, 청색이 산란으로 줄어들고 붉은 기가 늘어납니다. 아침저녁의 색 변화는 세계 공통입니다.
6개 지점의 맑은 날 정오 스펙트럼(모델 계산)
6개 지점의 맑은 날 정오 스펙트럼(모델 계산)

맑은 날 정오의 햇빛을 모델로 계산하면, 광자의 비율은 청색 27~28%·녹색 35%·적색 36~37%로, 자생지·도쿄·대만·애리조나에서 거의 같았습니다(SPCTRAL2 모델. 입력값은 해발고도·수증기량·에어로졸·오존이며, 실측값이 아닙니다). R:FR도 1.1~1.2로, 나라에 따른 차이는 거의 없습니다. 차이가 나는 것은 UV-B(자생지는 도쿄의 약 2배)와 빛 전체의 양입니다.

하지 정오 청색 녹색 적색 R:FR
오악사카 27.7% 35.4% 36.2% 1.14
도쿄 27.3% 35.4% 36.6% 1.16
대만·Lize 27.5% 35.4% 36.4% 1.18
애리조나 28.2% 35.3% 35.8% 1.09

LED로 재현해야 할 것은 '나라별 색'이 아니라 '양과 시간'입니다. 색은 어떤 모습의 포기로 키우고 싶은지, 그 목적에 따라 정합니다.

7. LED 재배를 권합니다

일본 겨울의 빛 부족을 메운다

일본 도쿄의 12~1월 실외 DLI는 17~20으로, 자생지(35~48)의 약 절반입니다. 창가에서는 더 떨어집니다. 자생지 수준의 빛과 11~13시간의 낮을 실내에서 만들 수 있는 현실적인 수단은 LED입니다.

일본 겨울의 빛과 LED 1개를 8시간 켰을 때의 비교
일본 겨울의 빛과 LED 1개를 8시간 켰을 때의 비교

다만 빛만으로 모든 것이 해결되지는 않습니다. 일본의 여름에는 빛보다 온도와 바람이, 겨울에는 빛과 온도가 주된 요인이 됩니다. 빛을 늘리기 전에 뿌리가 활동하고 있는지, 잎이 뜨거워지지 않았는지 확인하시기 바랍니다.

거리와 점등 시간 조견표(Agave Light 24W)

중심부 DLI(mol/m²/day) 6시간 8시간 10시간 12시간
30cm(PPFD 1,790) 38.7 51.6 64.4 77.3
40cm(PPFD 1,270) 27.4 36.6 45.7 54.9
전기 요금/월 약 130엔 약 180엔 약 220엔 약 270엔

굵은 글씨는 오악사카의 연평균 DLI(41.8)를 넘는 조합입니다.

  • 30cm라면 8시간 정도만 비춰도 오악사카의 광량을 넘습니다.
  • 점등 시간을 자생지의 낮 길이(11~13시간)에 맞춘다면 40cm에서 사용하는 것을 권합니다.
  • 재배 선반의 높이와 전기 요금에 맞춰 선택하시기 바랍니다.

값은 공표된 중심부 PPFD로 계산했습니다. 전기 요금은 1kWh당 31엔, 30일 기준으로 계산했습니다.

이 조견표는 Agave Light 24W의 값입니다. 더 강한 빛이 필요하거나 거리를 두고 사용하고 싶은 경우에는 Agave Light 32W도 있습니다.

성장 = 물 × 온도 × 빛(Nobel의 환경 생산성 지수)

아가베 연구의 일인자인 Nobel은 아가베가 얼마나 자랄지를 '물 지수 × 온도 지수 × 빛 지수'의 곱셈으로 예측할 수 있음을 보여 주었습니다(Nobel 1984). 각 지수는 0~1의 값이며, 1은 '그 요인이 성장을 제한하지 않는' 상태입니다.

환경 생산성 지수(EPI)의 세 가지 지수
환경 생산성 지수(EPI)의 세 가지 지수
  • 덧셈이 아니라 곱셈입니다. 빛이 1이라도 용토가 말라 물이 0.2라면, 전체는 0.2 × 1 × 1 = 0.2가 됩니다.
  • 자생지의 A. deserti에서는 월별로 새잎이 나오는 양이 이 지수와 잘 일치했습니다(r²=0.93, 강한 상관).
상황 물 온도 빛 지수
겨울 창가(난방 있음) 0.8 0.8 0.4 0.26
겨울 실내+LED 0.8 0.8 1.0 0.64
여름 실외(도쿄) 0.9 0.6 1.0 0.54
발근 전 포기+강한 LED 0.2 0.8 1.0 0.16

표의 수치는 개념을 설명하기 위한 가상의 값이며, 오테로이에서 측정한 것이 아닙니다.

'조명을 바꿨는데도 자라지 않는' 경우의 대부분은 빛만 올리고 물과 온도의 지수는 낮은 채로 남아 있는 상태입니다. 재배 현장에서는 흔히 '빛·물·바람'이라고 하지만, 연구에서는 '빛·물·온도'에 주목합니다. 아가베를 키우는 방이 어두울 때 밤 온도에 눈을 돌려 보는 것도 하나의 접근법입니다.

설치를 정하는 순서

  1. 뿌리 환경: 조명을 본격적으로 비추는 것은 뿌리가 충분히 내린 뒤에 합니다.
  2. 잎 위치에서 PPFD를 측정한다: 생장점 부근의 값을 측정합니다(Agave Light라면 조도계(럭스) 값 ÷ 54로 구해도 괜찮습니다).
  3. 점등 시간과 DLI: 자생지의 낮(11~13시간)을 하나의 기준으로 삼습니다. 거리를 가깝게 하고 시간을 짧게 하는 것도 한 가지 방법입니다.
  4. 잎 온도와 새잎을 본다: 잎이 하얗게 변하는지, 손상되는지, 새잎이 잘 전개되는지 확인합니다.
  5. 하나씩 바꾼다: 빛·물·비료를 동시에 바꾸지 않습니다.

잘 자라지 않을 때는 뿌리가 활동하고 있는지, 이전 환경과의 차이가 너무 크지 않은지, 잎이 뜨거워지지 않았는지(광보호 작용이 일어나고 있을 뿐이라면 장해가 아닙니다. 잎이 뜨겁다면 서큘레이터로 열을 빼 줍니다), 수분과 온도가 맞는지 확인하시기 바랍니다.

사용 예: 조사 시간과 거리

실제로 사용하고 계신 분들의 5가지 사용법을 DLI 면적(PPFD × 시간 × 0.0036)으로 비교했습니다. 5개 그래프 모두 세로축 눈금을 맞추었습니다.

Agave Light 사용 예별 DLI(24W·32W의 30cm는 공표값, 32W의 13cm·20cm는 실측한 중심부 값)
Agave Light 사용 예별 DLI(24W·32W의 30cm는 공표값, 32W의 13cm·20cm는 실측한 중심부 값)
사용법 중심부 PPFD DLI(mol/m²/day)
24W·30cm·7시간 1,790 45.1
24W·30cm·12시간 1,790 77.3
32W·30cm·10시간 2,348 84.5
32W·20cm·7시간 4,123(실측) 103.9
32W·13cm·7시간 5,510(실측) 138.8

비교 기준은 오악사카의 연평균 41.8, 쾌청한 날의 49.8입니다. 사용자 중에는 DLI 70~80으로 키우는 사례도 있습니다.

빛이 강할수록 잎 온도와 새잎의 백화·갈변을 확인하시기 바랍니다. 강한 빛을 비출 때는 조금씩 가까이하면서 한계를 찾습니다. 갑자기 가까이하면 잎이 탈 수 있습니다.

이 값들을 각국의 월별 DLI 그래프에 겹치면 다음과 같습니다. LED는 계절과 관계없이 같은 값입니다.

각국의 월별 DLI와 Agave Light 사용 예의 DLI
각국의 월별 DLI와 Agave Light 사용 예의 DLI

Agave Light는 햇빛과 같은 계수로 럭스를 환산할 수 있다

Agave Light의 스펙트럼을 실측해 햇빛과 비교해 보니, 형태는 다르지만(LED에는 피크가 있습니다) 청색·녹색·적색 광자의 비율은 거의 같았습니다.

햇빛과 Agave Light의 스펙트럼, 색별 광자 비율
햇빛과 Agave Light의 스펙트럼, 색별 광자 비율
색 햇빛 Agave Light
청색(400~500nm) 27.6% 27.7%
녹색(500~600nm) 35.3% 34.9%
적색(600~700nm) 36.4% 37.4%

Agave Light는 아가베를 컴팩트하게 키우는 것을 목표로 청색·보라색 스펙트럼에 피크를 두고, 광합성에 이용되기 쉬운 적색에도 피크를 두었습니다. 그러면서도 빛 전체의 청색·녹색·적색 비율은 햇빛과 거의 같아지도록 설계했습니다.

그래서 눈의 감도로 가중치를 둔 럭스와의 비도 햇빛과 같아져, PPFD ≒ 럭스 ÷ 54로 환산할 수 있습니다(실측으로는 53). 예를 들어 10만 럭스라면 PPFD는 약 1,850입니다. 다만 이 환산은 스펙트럼이 햇빛에 가까운 조명에만 쓸 수 있습니다. 적색이나 청색이 강한 조명은 계수가 크게 다릅니다.

오늘의 결론

  1. 빛을 재는 지표로 PPFD와 DLI를 사용합시다: 재배 시 DLI의 기준은 42 정도입니다. 환경이 맞는다면 70~80도 목표로 해 보시기 바랍니다.
  2. 성장 = 물 × 온도 × 빛: 물·온도·빛 중 어느 하나라도 부족하면 잘 자라지 않습니다. '온도'라는 관점도 의식해 보시기 바랍니다.
  3. 재배 환경을 기록해 봅시다: 빛의 세기(PPFD)와 조사 시간을 기록하고, 포기에 어느 정도의 DLI가 닿고 있는지 계산해 보시기 바랍니다. Agave Light라면 럭스 ÷ 54로 계산할 수 있습니다.

우선 자신의 포기가 놓인 위치의 광량과 점등 시간을 하나 기록하는 것부터 시작해 보시기 바랍니다.

아직 모르는 것

  • 오테로이의 광포화점(현재는 근연종의 값을 빌려 쓰고 있습니다)
  • 오테로이의 최적 야간 온도
  • 붉은 기·블룸·톱니(거치)와 빛의 색이나 양의 관계

이러한 점들은 키우는 분들의 기록이 모일수록 밝혀질 것입니다.

이 글에서 사용한 조명

  • Agave Light 24W: 한 포기를 30~40cm 거리에서 비추는 용도에 적합합니다. 30cm 바로 아래 중심부의 PPFD 1,790(공표값)
  • Agave Light 32W: 더 강한 빛이 필요한 선반이나 거리를 두고 싶은 경우에 적합합니다. 30cm 바로 아래 중심부의 PPFD 2,348(공표값)

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그림은 모두 AgaveLives가 공개 데이터와 자사 측정을 바탕으로 작성한 것이며, 사진은 자사에서 촬영했습니다.