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스페셜리포트

[인터뷰] 오정석 한국에너지기술연구원 책임연구원

대수층 계간축열 기술 실증의미
新 영농에너지 융복합시스템 플랫폼 구축


농림식품기술기획평가원의 과제인 융복합 저장·관리기술개발은 한국에너지기술연구원(이하 에너지연)이 주관을 맡아 진행한다. 과제 총 책임자인 오정석 에너지연구 책임연구원은 스마트팜·보일러연소·수소냉방시스템 등을 전문으로 연구하고 있다. 이번 과제내용에 대해 오 연구원과 만나 과제의 구체적인 내용 및 진행사항 등을 들어봤다. 

■ 과제참여 배경은
에너지연의 에너지네트워크연구실은 전부터 열병합보일러기반의 지역난방 열에너지네트워크기술을 연구해왔다. 지구온난화에 대응한 냉난방시스템 관련 에너지수요관리 기술에도 관심을 기울이던 참이라 이번 영농-에너지 융복합기술은 에너지연의 전문성과 부합한다고 여겨 참여하게 됐다. 지난 3년간 수행했던 출연연간 융복합 스마트팜 연구개발 경력이 있는 인력들을 주축으로 지원했다. 

■ 지하대수층 계간축열이란
신재생에너지원은 친환경이미지와 함께 기후변화 대응기조에도 부합하지만 지리적 조건 및 에너지생산 간헐성 등을 고려해야 한다. 이번 과제의 핵심은 이러한 단점을 보완하고 신재생에너지원간 장점을 증폭시킬 수 있는 융복합에너지원의 조합이다.

온실 상시운전 및 기저부하에 대응하는 대수층 계간축열기술은 충적층 또는 암반층에 있는 연평균 10∼15℃ 사이의 지하수를 이용하는 기술이다. 하절기와 동절기 지상과의 온도차(약 10~15℃)를 히트펌프로 증폭해 사용한다. 즉 여름에는 상대적으로 시원한 지하수를 취수해 온실냉방에 이용하고 더운 온실과 열교환으로 데워진 지하수를 다시 땅속에 주입해 보관했다가 겨울에 다시 꺼내 온실 난방에 이용하는 것이다. 이번 과제에서는 대수층 계간축열(기저부하 대응)과 함께 하천수 히트펌프기술(피크부하 대응) 및 목재펠릿 보일러기술(비상부하 대응)을 융복합해 사용할 계획이다. 

■ 실증단지 추진 현황은
과제제안 단계부터 실증처를 참여기업으로 섭외해 컨소시움을 구성했다. 실증처는 영산강 유역에 소재한 장미화훼단지로 0.3ha(약 3,300m2)규모의 연동형 온실을 대상으로 계획하고 있다. 또한 대수층 계간축열기술이 해당 실증단지의 지질조건과 부적합할 경우를 대비해 유사한 규모의 농가 3곳과 양해각서(MOU)를 체결해 위험도를 낮췄다.

1차년도 목표는 기술적용 타당성 조사 및 설치설계안 도출이다. 우선 실증처에서는 장미 화훼단지를 중심으로 대수층계간축열기술 및 하천수 재생에너지기술 적용을 위한 지질·수질조사와 기술적용 전 온실상태를 진단할 예정이다. 

이와 병행해 각 협동기관에서는 △수열히트펌프 및 목재펠릿보일러 적용 △온실 상태정보 진단 △작물 생육정보 활용 온실 냉난방시스템 설계안 제시 및 적용 준비 등을 할 예정이다.

■ 각 참여기관의 역할은
이번 과제는 에너지연의 에너지네트워크연구실과 열변환시스템연구실이 주관하고 △한국지질자원연구원 △지엔에스엔지니어링 △센도리 △숙명여대 △전북농업기술원 등 5곳이 참여한다.

주관기관인 에너지연에서는 △융복합 재생에너지 관리 △목재펠릿 보일러 구축 △온실냉난방시스템 개발 △수열히트펌프 제어로직 개발 등을 수행할 계획이다.

한국지질자원연구원에서는 지엔에스엔지니어링과 함께 대수층계간축열 적용을 위한 후보지를 대상으로 지질 및 수질조사를 진행할 예정이다. 계간축열 설비구축은 지엔에스엔지니어링 중심으로 이뤄진다.

센도리에서는 에너지연과 함께 수열에너지적용을 위한 △하천수 설비구축 △수열히트펌프 개발 △통합제어 모니터링 설비 등을 구축할 예정이다.

숙명여대에서는 온실 생육환경 정밀제어를 위한 생육정보 모니터링장치를 개발, 설치할 계획이다. 

전북농업기술원에서는 작물 생육정보를 바탕으로 온실에너지 최적화를 위한 재배환경 및 생산성 향상방안을 제시할 예정이다.

■ 기대효과는
이번 과제는 농가 에너지효율화에 도움을 줄 수 있는 △대수층 계간축열 △목재펠릿보일러 △하천수히트펌프 등 미활용 재생에너지기술을 기반으로 농가보급형 에너지자립모델을 실증하는 것이다.

이는 시설원예 경영비의 약 30∼50%를 차지하는 에너지비용 부담을 낮추고 분산형 에너지자급을 통해 국가단위의 수요처 에너지관리도 가능하게 한다는 것에 의미가 있다. 



대수층 계간축열·바이오설비·수열에너지원의 조합처럼 새로운 영농에너지 융복합시스템 실증플랫폼 구축을 통해 소비자는 아파트 모델하우스같이 본인에게 적합한 플랫폼을 보고 선택할 수 있게 된다. 공급자는 오픈플랫폼 기반의 신기술 개발, 적용이 가능해지고 정책입안자는 미래농업 청사진 제시에 참고할 수 있을 것이다. 

경제적으로는 농가에너지 운영비용을 농업용면세유 사용대비 50% 이상 절감할 수 있어 농가부담이 줄어든다. 기존 농업용 전기와 면세유 사용에 의존해온 형식에서 탈피해 에너지자립화 및 농업부산물을 재활용(펠릿화, 반탄화 연료 등)함으로써 친환경 자원순환영농 구현이 가능하다.

산업적 측면에서 보면 신재생에너지원을 활용해 농업용 전력의존도를 줄임으로써 여름 및 겨울철 전력부하 조절을 통한 전기에너지 수요관리가 가능하게 된다. 

■ 가장 중점을 둔 부분은
여러 기관이 협동하는 것이다 보니 각자 처한 상황과 이해관계에 따라 다양한 현상들이 일어날 수밖에 없다.
이에 과제책임자 입장에서 건강한 조직문화를 위해 실무진의 동기부여, 몰입유인·환경을 조성하는 것이 중요했다. 특정분야에 치우치지 않으면서 시장의 기술흐름 및 이해관계자의 요구에 충실히 응답해야 했고 조직의 이익을 대변하는 기관 책임자들과 신뢰를 이뤄야 했다. 타협안을 도출하기 위해 서로에게 조금씩 양보를 구해야 하는 상황이다. 이를 슬기롭게 대처하는 것에 많은 노력을 기울이고 있다.

어렵게 지출한 나라의 세금을 수십억 단위로 사용하는 입장에서 이번 과제는 많은 부담이 됐다. 이러한 중압감으로 세상에 실질적으로 어떤 도움이 되고 기여할 수 있을지 많이 고민하고 낸 과제인 만큼 잘 실현되길 바란다. 


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