연동비닐하우스 에너지 절감 패키지 기술 개발
과제구분 iPET 수행시기 전반기
연구과제 및 세부과제명 연구분야 수행기간 과제책임자 및 세부책임자
  원예재배 및 시설환경개선 기술개발 채소 ’06~ 원예연구과 심상연
   연동비닐하우스 에너지 절감 패키지 기술 개발 채소 ’15~’17 원예연구과 심상연
색인용어   에너지절감, 연동비닐하우스, 국화, 토마토, 지중저수열
 
□ 연구 목표
국내 시설원예 농업은 상당한 자본과 기술 투입이 요구될 뿐 아니라 농가 경영비 중 광열비 비중이 20∼40%를 차지할 정도로 에너지 다소비 산업으로 변모하고 있다(RDA, 2008). 시설원예는 1990년대 초 정부의 시설현대화 정책으로 빠른 증가세를 이어와 2005년 생산액 기준으로 노지재배를 추월하였다. 시설원예 면적 중 가온재배 면적은 2013년 기준 채소 13,980ha, 화훼 2,197ha로 전체의 27.4%, 86.1%를 차지하고 있으며, 최근 10년간 시설원예 전체 면적이 4.6% 증가하는 동안 가온재배 면적은 30.8% 증가하는 등 꾸준한 증가세를 유지해 왔다. 시설원예의 난방에너지의 소비구조는 유류가 전체의 84.8%로 대부분을 차지하여 편향된 소비구조로 국제유가의 변동성에 취약한 구조이며, 지열을 포함한 신재생에너지의 비중은 0.88%로 미미한 수준인 반면 에너지 단가가 낮은 농사용 전력의 사용면적이 연간 20%씩 급속히 증가하고 있는 실정이다(MAFRA, 2014a, b).
국내에서 시설원예 에너지절감과 관련한 기술은 히트펌프, 펠릿난방기와 같은 난방비 절감형 냉난방기 이용기술, 기능성 피복재 등의 보온력 향상기술, 온도민감부 국소가온, 변온관리, 일몰 후 가온 등 에너지절감형 온도관리기술 등으로 분류할 수 있다. 난방에너지 절감형 공조기 이용기술로 히트펌프를 농업시설용 냉방기로 활용하기 위한 적용성 평가 연구(Gracia 등, 1988; Willits와 Gurjer, 2004)가 수행되었으며, 국내에서 원예시설에 적용하기 위한 지열원 히트펌프 개발(Kang 등, 2007; Ryou 등, 2008)과 시설원예용 고효율 공기열원 히트펌프 개발(Kwon 등, 2013)과 관련한 연구가 수행되었다. 일본에서는 히트펌프의 초기투자비 부담 경감과 엄한기 안정적 시설 난방을 위해 공기열원 히트펌프와 중유난방기를 병용하는 하이브리드 히트펌프 시스템의 개발 및 현장적용 연구(Kawashima 등, 2008; Tong 등, 2011)가 수행되었으며 네폰, 히타치 등의 공조기 업체에서 농업용 하이브리드 히트펌프 시스템을 시판 중에 있다.
원예시설의 보온성 향상기술의 개발 및 현장적용 연구과 관련하여 시설 피복재의 재료에 따른 열적, 물리적 특성과 보온성능을 분석한 연구(Briassoulis 등, 1997a; Briassoulis 등, 1997b)가 수행되었으며 단동 비닐온실에서 내외부 다겹보온커튼 및 일반 보온커튼의 설치조건에 따른 온실 내부의 온도유지 능력과 작물의 수확량을 분석한 연구(Kwon 등, 2004)와 가온재배 온실의 대부분을 차지하고 있는 연동 비닐온실에 적용하기 위한 자동 수평예인권취식 다겹보온커튼 시스템의 개발과 난방연료 절감 및 수확량 개선 분석 연구(Lee 등, 2003)가 수행되었다.
이상과 같이 다양한 기능을 기반으로 한 시설원예 냉난방 관련 에너지절감기술이 개발되어 왔으나 에너지절감효과를 극대화하기 위해서는 고효율 냉난방 공조기의 적용과 함께 보온성 향상, 열분배 등 에너지절감 관련 기술이 복합적으로 적용될 필요가 있다. 유리온실에 재배되는 고부가가치 농산물은 비교적 높은 온도로 관리되는 경우가 많으므로 저비용, 안정 생산을 위해서는 지금까지 개발된 시설원예 냉난방 관련 에너지절감기술의 복합적 활용과 적용효과에 대한 분석이 요구된다. 또한 농림축산식품부에서는 농가의 경영비 부담 경감을 위해 지열원, 공기열원, 폐열원 히트펌프 등의 농업용 히트펌프와 다겹보온커튼, 열회수환기장치 등 원예시설에 복합적으로 적용될 수 있는 다양한 에너지절감시설에 대한 설치비 지원 사업을 수행 중에 있다(MAFRA, 2016c).
본 연구에서는 연동형비닐하우스를 대상으로 적합한 에너지절감패키지기술 모델의 제시와 현장적용성 평가를 목표로 하였으며, 지중저수열시스템, 다겹보온커튼을 조합한 난방패키지시스템을 구성하여 토마토와 국화를 대상으로 시설내 온도와 습도, 에너지절감 효과, 작물생육 등을 분석하였다. 또한 현장에서의 활용성 증대와 에너지절감기술의 확산을 위해서는 농림축산식품부의 에너지절감기술 보급사업과 연계한 시설 및 작목 맞춤형 냉난방 패키지 기술의 개발과 보급을 위한 정책반영이 요구되고 있다.
 
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