지열에너지는 대규모 재배시설에 적용할 경우 우수한 경제성을 확보할 수 있어 현재까지 대규모 농가를 중심으로 적용돼왔다.
그러나 국내 재배시설 중 중소규모 온실비중이 압도적으로 높기 때문에 경제성을 갖춤과 동시에 중소규모 재배시설에 적합한 지열에너지 시스템을 개발하는 것이 중요하다.
윤영직 한국에너지기술연구원 에너지네트워크연구실 책임연구원은 ‘지열을 활용한 에너지생산·관리 실증모델 구축’에 대해 소개했다.
실제 부하 대응·열거래 실현
국내 시설원예설비의 98%는 중소규모 비닐하우스이며 농가의 주요 에너지원으로 사용되는 농업용 전력은 생산원가 이하로 저렴하게 공급되고 있음에도 농가운영비 중 난방비 비중이 높은 상황이다.
이번 연구는 에너지연과 숙명여대 산학협력단과 함께 진행하는 과제로 에너지연은 열네트워크 구축, 분산형 열원기반 열에너지 거래모델, 스마트 열량시스템 구축 등에 대한 연구를 진행하고 있다.
또한 최적 난방열 공급을 위한 열그리드, 지열에너지, 축열설비 등의 시공·설치를 수행하고 있다. 실증대상은 파프리카온실과 양계장이며 각각 약 6,611m²(2,000평), 330m²(100평) 규모로 두 온실을 열그리드로 연결해 실증을 진행하고 있다.
파프리카온실은 기존 140만kcal/h 용량의 난방유·LPG보일러를 활용해 운영되고 있었으며 연구진은 실제 난방공급열량을 측정해 난방부하를 산정했다. 총 11개의 실시간 측정데이터를 통해 데이터를 축적 및 부하산정에 이용했으며 실증 시 실제 열공급량과 패턴을 기준으로 열공급할 계획이다.
윤영직 박사는 “파프리카는 모종을 땅에 심는 시기대비 가정식(파종)기간에 더 많은 난방이 필요하며 실시간 측정데이터를 기반으로 2년 6개월간의 난방공급 열량패턴 데이터를 확보했다”라며 “파프리카온실 난방에 사용되고 남은 잉여열을 양계장에 공급하는 시스템으로 구성했으며 지열히트펌프, 축열조 기반 최적 난방공급을 위한 다양한 열그리드 시나리오를 산출했다”고 덧붙였다.
실증에 적용된 설비는 50RT급 지열히트펌프 2대, 70톤 축열조 1대 등이며 SCW방식이 적용됐다. 2023년 1월까지 지열히트펌프 난방공급 운전데이터 확보 후 기존 보일러 열원이용 난방공급과 비교해 경제성을 도출할 방침이다. 시운전 데이터에 따르면 난방COP는 4~5 수준으로 파프리카의 최적 생육환경을 조성성능을 측정하기 위해 총 273개 지점에 온·습도센서를 설치했다. 현재까지 약 90% 이상의 온도균일도를 달성해 안정적으로 파프리카가 성장할 수 있는 환경을 조성했다고 평가된다.
지열에너지는 대규모 재배시설에 적용할 경우 우수한 경제성을 확보할 수 있어 현재까지 대규모 농가를 중심으로 적용돼왔다. 
목록
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10