자동제어반 [사진 제공=농촌진흥청]

여름철 더위를 겨울 난방에 사용하고, 겨울철 추위를 여름 냉방에 사용할 수 있는 고효율 온실 냉난방 기술이 개발됐다.

농촌진흥청(청장 라승용)은 여름철 온실냉방 시 발생하는 열기와 겨울철 온실난방 시 발생하는 냉기를 지하수층에 저장해 두었다가 다른 계절에 꺼내 온실 냉난방에 쓸 수 있는 ‘지하수층 계절 간 축열 온실냉난방시스템’을 개발했다.

이번에 개발된 시스템은 히트펌프에서 발생하는 열기와 냉기를 충적대수층이 발달한 하천 주변의 지하수층에 저장해 두고 필요할 때 20∼30m 깊이에 설치한 냉·온수관정으로 뽑아 올려 히트펌프의 열원으로 이용하는 기술이다. 

여름철 온실냉방 시 히트펌프 응축기에서 배출되는 25∼30℃의 온수를 지하수층에 저장한 후 겨울에 이를 뽑아 올려 히트펌프로 온실난방에 이용하고, 겨울에는 반대로 히트펌프 증발기에서 배출되는 7∼12℃의 냉수를 저장한 후 히트펌프를 이용하여 온실냉방에 사용하는 시스템으로써 히트펌프의 효율을 20% 향상시켰다.

실제 방울토마토를 재배하는 농가에서 실증 시험한 결과, 겨울철 영하 13℃에서도 온실 내부는 평균 15℃를 유지했다. 면세등유를 사용하는 온수보일러보다 난방비용은 78%, 이산화탄소 배출량은 38% 줄일 수 있었다. 또한 여름철 온실의 냉방이 가능해 방울토마토의 수확량을 25% 증가시켰다. 

특히 이 시스템은 설치비가 고가인 기존 지열 히트펌프의 지중 열교환기 대신에 20∼30m 길이의 관정만 필요하므로 일반적인 수직밀폐형 및 개방형 지열시스템보다 설치비를 약 30% 정도 줄일 수 있다. 겨울철 난방이 끝나고 지하수층에 냉열저장이 완료된 봄의 냉수정 온도는 10℃, 여름철 냉방 후 온열저장이 완료된 가을의 온수정은 20℃를 나타냈으며, 저장한 온열의 60%와 냉열의 30%를 각각 회수할 수 있다.

농촌진흥청은 이번에 개발한 ‘지하수층 계절 간 축열 온실냉난방시스템’에 대해 특허등록(제10-1715752호)과 기술이전을 완료했으며, 14일 충남 부여의 방울토마토 재배농가에서 현장연시회를 갖고 의견 수렴 후 2019년부터 보급할 계획이다.

농촌진흥청 에너지환경공학과 권진경 농업연구사는 “이번에 개발된 기술은 시설원예 농가의 냉난방비 부담을 크게 줄여 줄 수 있는 기술이다.”며, “앞으로도 농업시설 맞춤형 에너지절감기술 개발과 신재생에너지의 농업적 활용을 확대해 나갈 계획이다.”라고 말했다.

이광조 기자  lgj@youngnong.co.kr

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