아열대과일 농가 난방비 절감을 위한 태양열 활용 계간축열 열공급시스템 기술 확보

2050년 농업분야 탄소중립 실현에 기여 가능하고, 현재 난방용 에너지원으로 주로 사용되는 등유의 사용량을 50% 수준으로 감축하기 위한 국가적 목표에 부합하는 친환경 난방솔루션 개발을 위해 신재생에너지인 태양열을 이용한 고효율 난방열 공급 에너지설비 기술개발에 국내 연구진이 박차를 가하고 있다.

한국에너지기술연구원(원장 김종남, 이하 ‘에너지연’)은 농림축산식품부 지원 실증연구사업의 주관연구기관으로 수행하고 있는 「태양열을 활용한 에너지 생산·저장·관리 실증모델 구축사업」을 통해 아열대 과일(한라봉, 천혜향, 레드향) 첫 수확과 함께 난방설비 실증운전을 성공적으로 진행 중이라고 밝혔다.

이 사업은 농림축산식품부 지원사업인 「농업에너지 자립형 산업모델 기술개발사업」으로 2020년 4월에 착수되어 2023년 6월까지 49억원(국비 37억원)을 투입하는 연구개발사업으로 한라봉, 천혜향, 레드향을 재배하는 약 1,000평 정도 규모의 포항시 흥해읍 소재 아열대과일 재배농장을 대상으로 실증 연구사업을 진행하고 있다.

이번 사업은 에너지연이 주관하고 있으며, 경상북도 농업기술원과 태양열 전문기업인 세한에너지㈜와 ㈜에스앤지에너지, 대전대학교 등이 컨소시엄을 구성해 참여하고 있다. 컨소시엄은 4월 14일 금요일 오후 1시 30분에 농림축산식품부, 포항시, 농장주 등 사업 관계자를 초빙해 실증설비 준공식을 개최한다고 밝혔다. 실증설비는 태양열집열기 200 m2, 장⋅단기열저장 450 m3, 히트펌프 125 RT, 얕은 지중축열 500 m3 규모로 구성됐다.

그동안 연구진은 실증연구 대상 원예시설에 대한 주변 지질학적 특성조사, 재배환경 분석, 시스템 개념 기본구상, 시뮬레이션 기반 시스템 성능평가를 거쳐 실증설비 시스템을 구축했고, 시스템의 성능분석과 운영의 완성도를 높이기 위한 노력과 함께 실증 운전을 진행하고 있다.

연구진이 개발하고 실증 중인 태양열을 활용한 열공급시스템 기술은 여름철과 같은 비난방기에 태양열집열기에서 생산된 열을 계간축열 시스템에 저장했다가 난방기에 활용하는 시스템 기술이 적용됐다. 또한 복합열원 히트펌프 시스템과도 연계가 가능하며, 얕은 지중축열과 버퍼조의 활용기술도 적용했다.

연구진은 실증 시설원예 현장 집열설비의 집열효율 성능을 ISO 12494에서 제시한 평가법으로 분석한 결과 단일 집열기에 대한 KS인증시험의 성능과 현장에 설치된 후의 집열설비 성능을 비교해 적정한 범위에 있음을 확인했다. 또한 남은 실증기간 동안 계간조의 축열 및 방열 운전 성능, 복합열원히트펌프의 계절난방 성능, 태양열 시스템 고장진단 정확도 등을 면밀히 분석해 최상의 시스템으로 검증을 완수할 예정이다.

한편, 실증연구사업의 주관기관인 에너지연은 이번 연구를 통해서 아열대 작물 재배를 위한 난방비용 절감과 최상의 생육환경 조성 등을 위한 기술을 실증함으로써 친환경 아열대 작물재배를 위한 새로운 패러다임에 대한 사례 제시가 가능할 것으로 기대하고 있다.

농장주는(한치용, 한상훈 공동대표) “기존 등유보일러를 태양열 계간축열식 열공급시스템으로 대체해 난방비를 절감하고 작물의 생장 촉진으로 수확량이 높아져 농가 경영에 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있으며 아열대작물 재배기술 보급에도 노력하겠다.”고 밝혔다.

총괄연구책임자인 이경호 박사는 “포항 온실에 적용한 태양열 활용 계간축열 열공급시스템 기술의 구축과 운영이 순조롭게 이루어지고 있으며, 이번 실증연구에서 개발한 모델이 향후 시설원예 농가에 보급되어 농업분야에서도 탄소중립을 실현하는데 기여될 수 있도록 지속적으로 기술개발에 앞장서겠다.”고 밝혔다.