VPD(증기압 부족)이란 무엇이며 계산 방법

• 1. 증산이란?
• 2. Vpd란?
• 3. Vpd가 대마초에 미치는 영향
• 3. a. 기공 개방
• 3. b. Co2 흡수
• 3. c. 증산
• 3. d. 뿌리에서의 영양분 흡수
• 3. e. 식물 스트레스
• 4. Vpd 계산 방법 - vpd 차트
• 5. 성장 단계별 이상적인 vpd
• 5. a. 클론에 적합한 vpd
• 5. b. 생장기(베지) 단계의 이상적 vpd
• 5. c. 개화기 단계의 이상적 vpd
• 6. Vpd 조절 방법
• 6. a. 온도
• 6. b. 습도
• 6. c. 조명 세기
• 7. 증기압 부족 - faq
• 8. 결론

대마초 씨앗을 실내에서 재배할 때는 상대 습도와 온도와 같은 모든 재배 환경을 직접 조절하게 됩니다. 이러한 요소들은 식물이 기본적인 생장 과정을 제대로 수행하는 데 영향을 줄 수 있으며 바로 여기서 VPD가 중요한 역할을 합니다. 증기압 부족은 식물의 생장 성능을 극대화하고 최적의 성장 조건을 제공하기 위해 온도와 습도를 조정하는 데 사용되는 기술입니다.

실내 대마초 재배 시(또는 다른 작물도 마찬가지) 증산률이 재배 공간의 상대 습도에 직접적인 영향을 준다는 오해가 흔히 퍼져있습니다. 사실 그 반대입니다 - 환경 조건을 완전히 통제할 수 있을 때 재배 작물의 증산률도 통제할 수 있습니다. 확실한 건 식물의 증산이 생장에 직접적인 영향을 주고, VPD가 증산률에 직접 영향을 준다는 점입니다. 

이상적인 환경이라면 내부에서 일어나는 어떠한 일에도 상관없이 재배 공간의 온도와 습도를 완벽히 일정하게 유지할 수 있겠지만, 현실은 그렇지 않습니다. 다행히 재배실의 환경을 자동화하여 조절하는 데 도움이 되는 다양한 시스템이 시중에 나와 있습니다. 그렇다면, 증산이란 무엇이고 VPD란 무엇인지, 그리고 이것이 대마초 작물의 성장과 품질에 어떤 영향을 주는지 알아봅시다.

1. 증산이란?

대마초 식물 내부에서 물이 이동하는 속도는 잎 표면의 수분 증발 속도에 의해 결정됩니다. 이 수분 증발이 바로 증산입니다. 증산률에 영향을 미치는 주요 요인은 RH(상대습도), VPD(증기압 부족), 그리고 캐노피 높이에서의 실내 온도(그리고 어느 정도 그 이상)입니다. 물(그리고 그 안에 포함된 모든 영양분)은 뿌리를 통해 먼저 식물 위로 이동하며, 이후 자일렘을 따라 올라갑니다.

자일렘은 식물의 관다발 조직으로, 트라케이드라고 불리는 특화된 물전도 세포로 이루어져 있습니다. 자일렘은 나뭇잎 세포로 물을 운반합니다. 잎에 도달한 물은 기공이라 불리는 잎의 구멍을 통해 점차 증발하게 됩니다. 이 과정은 대마초 식물의 대사에 꼭 필요한 작용으로, 기공이 개방될 때 광합성 부산물(주로 CO2)을 방출하게 됩니다. 뿌리를 통해 섭취한 물의 +97%까지가 증산 또는 '식물이 완전한 물방울을 분출하는' 이슬배출(guttation) 과정을 통해 다시 소실됩니다. 

2. VPD란?

VPD는 증기압 부족을 의미하며, 공기 중에 기체 상태로 존재하는 물의 양을 가리킵니다. 알다시피 대기는 여러 기체(약 78% 질소, 21% 산소, 1% 기타 기체)로 이루어져 있는데, 이 중 '기타'에 해당하는 것이 바로 수증기 즉, vapor pressure입니다.

공기는 일정 온도에서 최대한의 수증기(물이 기체 상태로 존재)만을 보유할 수 있으며, 이 양을 넘어가면 액체(예: 비)로 바뀝니다. 공기가 보유할 수 있는 최대 수증기 양을 SVP(포화 증기압, saturation vapor pressure)라고 합니다. 공기가 뜨거워질수록 SVP는 증가하고, 반대로 기온이 내려가면 SVP가 낮아지면서 공기가 예전만큼 많은 수증기를 품을 수 없게 됩니다. 그래서 예를 들면, 차가운 아침에 이슬이 내리는 이유가 바로 공기가 식으면서 수분을 다 담지 못해서입니다. 

3. VPD가 대마초에 미치는 영향

이 글을 찾았다면 이미 VPD가 실내 재배에 매우 중요하다는 사실을 알고 있을 것입니다. 환경을 직접 제어할 수 있기 때문에 거의 완벽한 조건을 만들어 더 나은 결과를 얻을 수도 있지만, 올바로 활용하지 않으면 오히려 안 좋은 영향을 미칠 수도 있습니다...  그렇다면 VPD가 대마초 식물에 어떻게 영향을 미칠까요?

기공 개방

VPD가 높아지면 식물의 기공이 점점 더 작아져 수분 손실을 줄이게 됩니다. 이렇게 하면 과도한 증산으로 인한 탈수는 방지할 수 있지만 광합성 속도가 느려질 수도 있습니다.

CO2 흡수

기공이 작아질수록 CO2 흡수량이 줄어듭니다. 반면 VPD가 낮아지고 기공이 열리면 CO2 흡수량이 많아집니다. 이 과정을 통해 CO2를 조절해 적절한 광합성을 유도할 수 있습니다.

증산

물은 고농도에서 저농도로 확산되는 특성이 있기 때문에, VPD가 증가할수록 잎과 공기 사이의 증기압 차이로 인해 증산이 더 빨리 일어납니다. 

뿌리에서의 영양분 흡수

추가로, VPD와 증산이 증가하면 뿌리의 영양분 흡수도 더 활발해집니다.

식물 스트레스

반면, VPD가 높아질수록 뿌리부터 잎까지 식물 전체에 더 큰 힘이 가해지기 때문에 스트레스가 증가하게 됩니다. 즉, VPD를 잘못 맞추면 오히려 피해를 볼 수 있습니다. VPD는 매우 강력한 도구이므로 식물 성장 단계마다 알맞게 조절해야 합니다. 수확량을 높이고 있다고 생각할 수 있지만, 실제로는 그렇지 않을 수도 있습니다.

4. VPD 계산 방법 - VPD 차트

재배 공간의 VPD 계산은 간단합니다. 온도, 상대습도, 해당 온도에서의 포화 증기압(SVP)만 알면 됩니다. 아래는 온도와 SVP의 관계를 나타내는 VPD 차트입니다.

필요한 정보를 모았다면, 아래 공식에 대입합니다:

VPD= ((100-RH) ÷ 100) * SVP

예시로, 재배실 온도가 26°C라면 표에서 26°C의 SVP는 3361. 이제 포화 증기압 값을 알았다면 상대 습도(예시: 65%)만 있으면 계산만 하면 됩니다.

VPD= ((100-65) ÷ 100) * SVP

VPD= (35/100) * 3361

VPD= 0.35 * 3361 

VPD= 1176.35 파스칼

이제 파스칼 단위 값을 얻었으니 킬로파스칼로 바꿔야 합니다. 아주 간단하게 1000으로 나누면 되니:

1176.35 파스칼 ÷ 1000 ≈ 1.18 kPa

5. 성장 단계별 이상적인 VPD

이제 VPD 계산 방법과 식물에 미치는 영향을 알았다면, 이상적인 VPD도 알아야겠죠. 일반적으로 이상적인 VPD는 0.5-1.4kPa (5-14 hPa)입니다. 대마초 식물은 여러 성장 단계를 거치므로 각 단계에 맞는 VPD를 맞추는 것이 완벽한 생장 조건을 만들기 위해 중요합니다.

전체 재배실에 적용하기 전, 조건을 미리 테스트해보길 강력히 권장합니다. 이 VPD 차트는 최대 28 °C까지의 온도에 맞도록 수정되어 있습니다. 완전한 VPD 차트는 온라인에서 확인할 수 있습니다.

이 차트에서 연분홍은 비이상적, 진분홍은 번식/초기 생장에 최적, 연두색은 후기 생장/초기 꽃, 주황색은 중/후기 개화에 최적입니다.

클론에 적합한 VPD

클론은 아직 뿌리가 잘 발달되지 않은 아기 식물이기 때문에 스트레스에 매우 약합니다. 따라서 습도를 높이고 VPD는 0.5 - 0.7 kPa로 낮은 쪽에 맞추는 것이 좋습니다.

생장기(베지) 단계의 이상적 VPD

생장기에 들어서면 식물이 더 크고 튼튼해지므로, 습도를 살짝 낮춰 VPD를 올릴 수 있습니다. 이렇게 하면 물과 영양분 흡수를 증가시킬 수 있지만, 너무 높이면 기공이 닫혀 오히려 CO2 흡수가 줄어들 수 있으니 주의하세요. 생장기에는 CO2가 매우 중요합니다.

이렇게 하는 이유는 식물 구조의 주요 성분을 만드는 데 CO2가 필요하기 때문입니다. 따라서 생장기 이상적 VPD는 0.7 - 1.0kPa입니다.

개화기 단계의 이상적 VPD

개화기에 들어서면 식물이 충분히 강해져 더 높은 VPD도 견딜 수 있지만, 꽃은 민감하므로 높은 습도는 피하면서 VPD를 올려야 합니다. 개화기 이상적 VPD는 1.0-1.4kPa입니다.

6. VPD 조절 방법

VPD를 조절하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 아래와 같이 환경 요소를 바꿔서 조절할 수 있습니다:

• 온도
• 습도
• 또는 조명 세기

쉽게 할 수 있는 몇 가지 방법을 소개합니다!

온도

VPD 올리기: 히터 사용 또는 에어컨 사용 감소로 공기가 더워지면서 수증기 포화량이 증가해 VPD가 올라갑니다.

VPD 내리기: 에어컨을 틀면 공기가 식어 수증기 보유량이 줄어들어 VPD가 내려갑니다.

습도

VPD 올리기: 가습기 사용 시 대기 중 수증기가 늘어나 VPD가 낮아집니다.

VPD 내리기: 제습기를 사용하면 대기 중 수분이 줄어들어 VPD가 증가합니다.

조명 세기

VPD 올리기: 조명 높이거나 추가하면 잎 온도가 올라 VPD가 증가합니다.

VPD 내리기: 조명을 높이거나 일부 제거하면 잎 온도가 낮아져 VPD가 감소합니다.

7. 증기압 부족 - FAQ

이로써 VPD와 식물에 미치는 모든 내용을 정리했습니다. 하지만 아무리 주제를 깊이 다뤄도 재배자라면 늘 궁금한 것이 생기기 마련이죠. 그래서 가장 자주 묻는 질문을 빠르게 짚어보고 마무리하겠습니다.

VPD와 상대습도는 어떻게 다르죠?

VPD는 식물과 공기 사이의 증기압 차이입니다. 반면, 상대습도는 공기가 보유하고 있는 수증기량이 얼마만큼인지를 비율로 나타냅니다.

홈그로워도 VPD를 신경 써야 할까요?

결과적으로 어떤 목표를 갖고 있느냐에 달려 있습니다. 작물의 품질과 수확량 극대화를 원한다면, VPD를 신경 써야 합니다. 단순히 건강만 챙기고 싶은 취미 재배라면 굳이 환경을 까다롭게 맞출 필요는 없을 수도 있습니다. 참고로, VPD는 꽤 고급 단계의 관리 요소입니다. 그로잉 입문 단계라면 온도와 습도 등 기본 스펙부터 맞추세요.

내 재배실의 최적 VPD는 얼마인가요?

재배하는 식물(품종)에 따라 차이가 있으나, 대체로 대마초는 생장기에는 0.5~0.9kPa, 생애 후반에는 1.2~1.6kPa가 적당합니다.

온도와 상대습도 이외에 VPD에 영향을 주는 요소가 있나요?

네, 있습니다. 고도, 기압, 그리고 비료의 종류/양 등도 VPD에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 재배실 구축 시 복합적인 요소를 고려해야 합니다.

VPD 측정 방법이 있나요?

네, 있습니다. 시중에 다양한 VPD 측정기가 출시되어 있어 실시간으로 재배 공간의 VPD 데이터를 확인하고 조절할 수 있습니다. 가정용 중에서는 Bluelab Guardian Monitor가 가장 인기 있습니다. 이 장치는 온도, 습도, VPD를 동시에 실시간 측정해줘 전체 환경을 한눈에 파악할 수 있습니다.

VPD가 잘못되면 식물에 어떤 문제가 생기나요?

재배실의 VPD가 너무 낮으면 주변 환경 과포화로 인해 영양분 결핍이 생길 수 있습니다. 반대로 VPD가 너무 높으면 탈수와 영양분 흡수 불량이 발생합니다. 이는 모두 성장 저하와 수확량 감소로 이어지니 VPD를 항상 주시해야 최적의 생장 환경을 유지할 수 있습니다.

VPD는 얼마나 자주 측정해야 하나요?

최소 주 1회 이상 재배실의 VPD를 체크하는 것이 좋습니다. 환경 모니터링은 균일하고 높은 품질의 수확을 위해 매우 중요합니다. 단, VPD보다 먼저 점검해야 할 주요 환경 요소(온도, 습도 등)가 많으니 우선순위를 정하세요. 주요 환경이 맞춰지면 VPD도 적정선에 들어올 확률이 높습니다.

8. 결론

증기압 부족은 전문가 전용 기술로 보일 수 있지만, 적절한 장비만 있으면 누구라도 실천할 수 있습니다. 이는 식물 성장에 완벽한 조건을 제공하는 최고의 방법이자, 더 건강한 식물과 더 많은 수확량을 기대할 수 있는 길입니다.

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외부 참고자료

1. Plant responses to rising vapor pressure deficit. - Grossiord, C. & Buckley, T.N. & Cernusak, L.A. & Novick, K.A. & Poulter, B. & Siegwolf, R.T.W & Sperry, J. & McDowell, N. (2020). 
2. An ecological study of vapor pressure deficit. - Huffaker, & Barton, Carl. (2021). 
3. Prediction of Vapor Pressure Deficit in Greenhouse Environment.  - Shamshiri, Redmond. (2014). 
4. Relative humidity or vapor pressure deficit. Ecology. - Anderson, D.B.. (1936).