스마트팜 에너지효율 향상과 작물품질 향상에 히트펌프가 효과적인 대안으로 주목받고 있다.전북 부안에 위치한 유러피안 상추 재배농장 ‘ULovs 상추팜’은 최근 오텍캐리어 히트펌프를 도입해 스마트팜 운영환경을 개선하고 있다. 스마트팜은 온·습도와 양액 등 작물생육환경을 자동으로 제어하는 농업시설이다. 이때 상추 등 온도변화에 민감한 작물은 생육단계별 적정온도를 유지하는 것이 상품성과 직결된다.

EHS히트펌프 설치… 재배작물 품질향상 기여

ULovs 상추팜은 보일러 중심의 난방방식으로 연료비 부담이 컸으며 급격한 기온변화에 따라 농장주가 새벽 이른시간에 직접 설비상태와 온도를 확인해야 하는 번거로움이 있었다.

이에 따라 다양한 방안을 고민하던 중 오텍캐리어 히트펌프 도입을 결정하며 냉온수의 원활한 공급을 통해 온도를 일정하게 유지하며 에너지비용과 운영부담을 동시에 줄이고 있다.

ULovs 상추팜에는 총 14대의 오텍캐리어 히트펌프가 적용될 예정으로 현재는 45RT급 EHS 히트펌프제품 2대가 우선공급됐다. EHS는 4개 독립사이클이 인버터방식으로 운전되며 스마트팜에서 요구되는 온도조건에 따라 냉수 또는 온수를 생산할 수 있다. 생산된 냉온수는 축열조와 배관을 통해 작물재배구역에 공급되며 작물이 요구하는 온도조건에 맞춰 물을 순환시켜 하우스 내부온도와 양액온도관리를 안정화한다.

EHS 히트펌프의 독립사이클 운전은 스마트팜에서 중요한 장점으로 작용한다. 실제 부하가 전체 용량에 미치지 않을 경우 4개 사이클이 각각 부분부하운전돼 불필요한 전력사용을 줄일 수 있다. 만약 전체용량 중 일부만 필요한 상황에서는 특정 사이클만 100%로 가동하는 방식이 아닌 각 사이클이 25% 수준으로 분산운전해 효율을 높이는 시스템이다. 이에 따라 일부 사이클에 문제가 발생하더라도 나머지 사이클이 운전을 이어갈 수 있어 설비신뢰성을 향상시킬 수 있다.

특히 오텍캐리어 히트펌프는 자가진단기능을 탑재해 에러가 발생하면 곧바로 원인을 저장하며 정지상태를 확인할 수 있도록 했다. 이후 센서교체 등 사후조치가 신속하게 이뤄질 수 있으며 농장운영자 입장에서는 설비이상을 조기에 파악해 유지보수 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다. 온도관리 중단이 곧 작물품질 저하로 이어질 수 있는 스마트팜환경에서 유지관리 편의성을 한층 강화함으로써 고장으로 인해 작물생육에 미칠 부정적 영향을 조기에 차단하는 조치다.

또한 현장모니터를 통해 운전상태를 확인할 수 있으며 스마트폰 등을 이용한 모바일 원격제어기능을 활용해 설비관리의 용이성을 더욱 높인 것도 특징이다. 이를 통해 온도관리와 가동스케줄을 보다 체계적으로 관리할 수 있다. 기온이 하락하는 겨울철에도 물순환운전 등을 통해 배관과 설비의 동파위험을 미연에 방지할 수 있다. 실증결과 스마트팜 환경에서 성능계수(COP)는 3 이상으로 확인됐으며 초기투자비는 일반설비대비 약 1.8배 높지만 에너지비용절감효과를 고려하면 1년 반에서 2년 안팎으로 충분한 ROI가 나타난다.

오텍캐리어의 관계자는 “캐리어 히트펌프는 스마트팜 외에도 △복합시설 △수영장 △병원 △헬스장 △목욕탕 등 냉수와 온수를 함께 사용하는 시설로 적용범위를 넓힐 수 있다”라며 “기존 냉동기나 흡수식 냉온수기대비 높은 COP를 기반으로 냉난방·급탕에 필요한 에너지소비를 줄일 수 있어 전기와 기름을 사용하던 기존설비를 히트펌프기반 냉온수시스템으로 전환하면 에너지절감과 탄소배출 저감효과를 동시에 기대할 수 있다”고 말했다.

특히 농장주 입장에서 생산량 증대와 품질관리 모두가 중요하기 때문에 ULovs 상추팜에 히트펌프를 도입한 것은 탁월한 선택이었다고 평가하고 있었다. 현장탐방 당시 상추는 고온 한낮에도 잎이 누워 있거나 흐물거리는 모습이 아닌 파릇하고 탄탄한 상태를 유지했다.

ULovs 상추팜은 추가로 정부지원사업 신청을 통해 히트펌프 12대를 설치할 예정이다. 추가설치가 완료된다면 총 14대의 히트펌프가 약 1만6,500㎡(5,000평) 규모의 스마트팜 하우스에 냉온수를 공급하며 5~8가지 작물특성에 맞춘 에너지공급체계가 완성될 예정이다.

김한국 ULovs 상추팜 대표는 “초기 운영과정에서 양액관리 등 약간의 시행착오는 있었지만 물 온도가 안정적으로 유지되면서 상추 생육상태가 양호하게 나타났다”라며 “실제 온도 1℃ 차이도 작물상태에 큰 영향을 미치는 만큼 히트펌프를 통한 정밀온도관리가 상품성 확보에 기여하고 있는 것”이라고 말했다.

히트펌프 설계를 담당한 김덕수 세기플랜트 대표는 “히트펌프는 좋은 물을 공급하는 것이 중요하며 부하설계를 통해 ΔT를 맞추는 것이 핵심”이라며 “작물특성에 맞는 냉온수공급체계를 구성해야 스마트팜에서 안정적인 생육환경을 구현할 수 있다”고 말했다.

스마트팜 히트펌프 적용, 정책지원 확대 관건

ULovs 상추팜 사례는 히트펌프가 스마트팜의 에너지비용절감과 작물품질관리에 기여할 수 있음을 보여준다. 다만 개별농가가 단독으로 설비도입을 결정하며 추진하기에는 검토해야 할 요소가 적지 않다. 스마트팜에 히트펌프를 적용하기 위해서는 농가 도입의지뿐만 아니라 △설비검토 △부하설계 △예산지원 등이 함께 이뤄져야 하기 때문이다.

일반적으로 농가가 스마트팜 영농사업을 신청할 경우 농업기술원과 농어촌공사 등 관련기관이 설비적용성을 검토하고 지자체가 정부예산지원을 연계하는 방식으로 사업이 추진된다. 이후 설계사무소와 제조사가 참여해 작물특성과 하우스 규모에 맞는 설비용량과 냉온수공급체계를 구체화하게 된다.

이에 따라 스마트팜에 히트펌프를 적용할 경우 에너지비용 절감과 작물품질 향상효과를 기대할 수 있지만 높은 초기비용은 여전히 히트펌프 도입의 가장 큰 진입장벽으로 작용하고 있다. 특히 규모가 작은 농가일수록 자부담 비용을 이유로 도입을 미루는 경우가 많아 지원사업과 함께 농가부담을 낮출 수 있는 보완책이 시급하다. 이에 대한 대안으로 단순 보조금지원을 넘어 농업분야에 특화된 금융지원과 신청절차 간소화가 병행돼야 한다.

김한국 ULovs 상추팜 대표는 “농가입장에서 가장 현실적인 문제는 초기비용으로 지원이 있어도 자부담이 상당해 규모가 작은 농장일수록 나중에 하자고 미루는 경우가 많다”라며 “농업분야에 맞는 전용 저금리융자제도가 더 체계화되길 바라며 신청기준이나 절차도 현장농가가 실질적으로 이해하며 따라갈 수 있는 수준으로 정비되길 바란다”고 말했다.