냉난방에 에너지까지 잡는 온실 시스템, 세계 최초 개발
냉난방에 에너지까지 잡는 온실 시스템, 세계 최초 개발
기계연, 삼중발전 적용 기술 시스템 개발…난방비 40% 절감, 수확량 20% 증가
  • 이정민 기자
  • 승인 2017.09.05 12:23
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시설원예 가스히트펌프 시스템.사진=기계연구원 제공

[굿모닝충청 이정민 기자] 가스엔진으로 온실 냉난방을, 이에 따른 탄산가스로 식물에 비료까지 주는 다재다능한 온실시스템이 개발됐다.

한국기계연구원은 세계 최초로 ‘Tri-Gen(삼중발전)’ 시스템을 적용한 스마트 온실 에너지 통합 시스템을 개발했다고 5일 밝혔다.

삼중발전은 가스히트펌프를 난방, 탄산시비, 냉방(혹은 발전) 3개 용도에 활용한다는 의미로, 연구원은 이 기술을 국내 농가에 실증하는 데까지 성공했다.
 
지금까지 국내 시설원예 농가는 난방기, 냉방기, 탄산시비 장치, 제습기 등 온실이 필요로 하는 에너지 장치를 개별적으로 설치해야 했다. 또 농장주가 자신의 경험에 따라 시설들을 따로 제어했기 때문에 에너지 효율은 떨어지는데다 손실되는 양까지 적지 않았다.

그런데, 가스히트펌프를 온실에 적용하면, 온실의 냉난방을 공급함과 동시에 배기가스를 이용하여 탄산가스를 공급할 수 있다.

온실이 필요로하는 에너지를 하나의 장치로 모두 생산할 수 있는 장점이 있고, 통합 제어로 에너지 손실을 줄여 에너지 효율도 높일 수 있다.
 
기계연 환경기계연구본부 청정연료발전연구실 이상민 실장 연구팀은 이 점을 착안했다.

이에 따라 가스히트펌프를 시설원예 농가에 적용한 결과 기존 유류 난방 대비 겨울철 난방비를 40% 이상 크게 절감하는 효과를 얻었다.

여름철 고온으로 작물 재배가 어렵던 온실에서 온·습도 관리를 통하여 작물의 수확 기간을 연장하는 데에도 성공했다.
 

ICT 기술을 활용한 원격 제어 시스템.사진=기계연구원 제공

특히 가스히트펌프를 이용해 온실 온·습도와 이산화탄소 농도를 자동으로 제어하는 시스템을 운용하는 과정에서 탄산가스 시비 모델을 개발, 작물 생산량을 20%이상 끌어올렸다.

지금까지 탄산가스 시비는 농장주의 경험에 의존해 이뤄졌지만, 과학적 분석을 통해 최적의 조건과 방법을 찾아낸 것이다.
 
탄산시비를 위해서는 엔진에서 발생하는 배기가스 중 작물에 해로운 질소산화물(NOx)3)과 일산화탄소(CO), 에틸렌(C2H4) 등을 제거해야 한다.

연구팀은 독자적인 엔진 및 제어기술, 후처리 장치로 상용 가스히트펌프 대비 유해 배출물을 90% 이상 절감시켰고, 1년 이상의 현장 시험을 통해 안정성을 검증했다고 밝혔다.

이 기술은 내년부터 시작될 농진청 신기술시범사업 등을 통해 실제 농가에 보급될 전망이다.
 
기계연 이상민 청정연료발전연구실장은 “유류 연료 및 전기 기반의 국내 시설원예 농가 에너지 체계를 청정한 가스 연료 기반으로 바꿀 수 있는 고효율 에너지 통합기술”이라며 “농업 분야의 온실가스 배출량 뿐 아니라 미세먼지의 주범인 이산화질소를 크게 줄임으로써 국가적인 에너지 안보와 국민 건강 증진에 기여할 수 있는 기술”이라고 말했다.


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