녹색성장 이끌 국내 원예산업의 미래

신성장동력 에너지 절감 정책과 그 현장


최근의 우리나라 농업은 고유가, 농자재 및 사료비 상승 등으로 많은 어려움을 겪고 있으며, 이렇게 어려운 상황 속에서 우리 농산물이 가격경쟁력을 갖추기 위해서는 연간 248만 kL에 달하는 농업부분의 석유에너지 소비를 최소화 하는 것이 중요한 과제로 대두되고 있다.
농업시설은 계절에 관계없이 최적의 온·습도 환경을 유지해야 하며 이를 위해 필요한 것이 열에너지인데, 지금까지 열에너지의 공급원으로 사용되고 있는 석유·석탄 등은 머지않아 고갈될 에너지 자원이며, 전량을 수입에 의존하고 있는 우리나라의 실정을 감안한다면 장기적인 안목으로 대체가능한 에너지시스템을 구축하는 것이 시급한 과제다.
이런 상황이 신·재생에너지의 보급을 확대해야 하는 당위성을 말해주는 것이며, 농업에서도 인프라 구축 차원에서 보급기술의 개발을 서둘러야 한다.
최근 정부에서도 국가 에너지비중을 석유를 포함한 화석에너지에서 신·재생 에너지를 포함한 친환경에너지 분야로 전환하는 것을 골자로 하는 ‘국가에너지기본계획’을 수립해 추진 중에 있으며, 신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법, 신·재생에너지 개발·보급 정책과 해외자원개발 시스템 혁신방안 등을 제시하며 국제흐름에 맞춰 박차를 가하고 있다.
신·재생에너지는 넓은 의미로 대체에너지를 뜻하며 태양열·태양광발전·바이오매스·풍력·소수력·지열·해양에너지·폐기물에너지 등 8개 분야의 재생에너지와 연료전지·석탄액화가스화·수소에너지 등 3개 분야의 신에너지로 구분된다. 이들 11개 분야의 신·재생에너지들은 대부분 초기투자비용이 높지만 무공해이며 재생이 가능하기 때문에 중·장기적인 관점에서는 충분한 경제성을 가질 수 있다.
현재 농촌진흥청 국립농업과학원에서는 농업분야에 적용 가능한 에너지 절감 기술 및 신·재생에너지기술을 개발하고 농업현장에 적용하기 위해 태양열·지열 등 자연에너지를 이용한 농업시설 난방에너지 절감 기술, 농림부산물의 에너지화 기술 및 바이오에너지의 농업기계 적용 기술 등을 개발 보급하고 있다.
특히, 최근에는 지중 3m 깊이에 파이프를 매설해 지열을 냉난방으로 이용할 수 있는 수평형 지열히트펌프 시스템의 개발로 난방비를 60~80%까지 절감이 가능하게 됐고 2008년 지식경제부 추경예산에 반영돼 시범보급이 이뤄지고 있다.
또한 농업시설에서 환기시 발생하는 열손실을 줄이기 위해 외부로 버려지는 공기를 열교환시켜 실내로 공급하는 농업용 열 회수형 환기장치를 개발했고, 버섯재배사에 적용한 결과 약 50% 에너지절감이 가능하며, 상품성이 향상돼 농가소득도 30% 가량 증가한 것으로 조사되고 있다.
최근 농업부문의 신·재생에너지 연구 개발 분야는 태양열·태양광·지열·풍력 등의 자연에너지와 농림부산물·음식쓰레기·축산분뇨·메탄가스 등의 바이오에너지, 연료전지·미세조류 등의 신에너지 등으로 크게 3개 분야로 나눌 수 있다.
특히 올해부터는 농촌진흥청의 R&D시스템이 15대 과제 체계로 전환됨에 따라 신·재생에너지 연구실에서는 에너지관련 기관, 대학, 농림수산식품부, 도농업기술원, 시군농업기술센터, 에너지 전문기업, 기술수요자인 농업인과 긴밀한 협력체계를 구축하면서 현장중심의 연구를 확대해 수행할 계획이다.
우선 2009년도에 추진할 연구과제는 농업시설의 에너지 진단 및 컨설팅 시스템 개발, 온실내 잉여태양에너지를 이용한 온실난방기술 개발과 수자원을 이용한 시설원예 난방시스템이다.
또한 정부와 농진청은 온실내 잉여 태양에너지를 이용한 온실난방기술 개발과제에서는 겨울철 낮 동안에 온실내부로 들어온 태양에너지의 양을 분석하고, 낮 동안에 남아도는 태양에너지를 축열해 난방이 필요한 밤 동안에 이용할 수 있는 기술을 개발할 계획이다. 이를 통해 원예시설의 난방에너지를 약 30% 이상 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
수자원을 이용한 시설원예 난방시스템 개발과제에서는 농진청은 수자원연구원과 공동으로 하천수에 포함된 열을 이용해 대단위 원예시설의 난방을 할 수 있는 시스템을 개발할 계획이다. 이 연구가 완료되면 원예시설의 난방에너지를 약 80% 정도 절감할 수 있을 것으로 기대되며, 대단위의 난방에너지 최소화 원예시설 단지를 조성할 수 있는 기반이 구축될 것으로 전망된다.
또한 현재까지 개발된 기술의 실용화 기반을 구축하기 위해 정부와 농진청은 노력하고 있으며 단기적으로는 현장 실증연구을 통해 보급을 확대하고, 중·장기적으로는 이들의 융합기술을 개발하는 역할을 충실히 수행함으로써 저탄소 녹색성장의 기반을 마련하고 농업의 국제경쟁력을 확보하는데 주력할 방침이다.

■수평형 지열히트펌프 이용 온실 냉·난방 기술의 원리 및 특징은 지하 3m 내외의 땅속에 PE파이프를 설치해 물을 순환시킴으로써 지열을 흡수하거나 농업시설 내부의 열을 지중으로 방출시켜 농업시설의 온도를 조절하는 기술로 겨울철에는 5~15℃의 지중열을 흡수, 히트펌프를 이용해 40~50℃로 높여 난방하고 여름철에는 시설내부의 열을 흡수해 지중으로 방출함으로서 냉방효과를 얻게 된다.
식물조직배양연구소 프랜토피아(대표 서은정)는 지난 2007년 농진청에서 개발한 수평형 지열히트펌프를 종자배양소 및 화훼양육 시설에 설치해 상당한 연료 절감 효과를 보고 있다.
프랜토피아의 성문경 이사는 지난해의 경우 겨울기간 동안만 유류와 전기료 포함해 2,000만원 이상 쓰던 것을 지열히트펌프를 사용해 80% 가량의 절감효과를 얻었다며 장기적으로 보면 땅 속에서 유전이라도 발견한 듯한 기분이라며 설비에 대해 대단히 만족한다고 말하고 있다.

■태양발전이나 수소에너지는 미래의 대안은 아니라는 것이 전문가들의 전망이다. 수소에너지나 태양열에너지는 그것대로 효용가치가 있고 바이오에너지는 생존에 필수적이다. 석유고갈 후에 식량, 에너지, 산업자원 등 다양한 용도로 쓰이며 동시에 온실가스를 회수하는 방법이기 때문이다.
특히 축산분뇨나 생활하수를 이용해 온실가스도 줄이면서 에너지를 회수하는 것은 인간의 생존에 자원순환형의 길이므로 빠른 시간내에 실용화돼야 할 것이다.
바이오에너지에 쓰이는 농작물에는 목질계(목재, 폐재)와 포플러, 버드나무, 아카시아 등 고성장 수종와 유기계 폐기물, 농산폐기물, 임산폐기물, 축 산폐기물, 산업폐기물, 도시 쓰레기 등 이상과 같이 바이오매스와 유기계폐기물은 거의 모든 부분을 직접 또는 변환해 연료화 할 수가 있다
또한 에너지식물인 초본식물, 수생식물, 해조, 조류, 광합성 세균을 비롯해 사탕무, 콩, 옥수수, 밀 등은 동. 식물의 먹이와 바이오 연료로 사용하고 있다.
그 밖에 분뇨를 조류로 전환하는 방식이 있는데 이는 분뇨 중의 질소량의 100~300배 정도의 탄산가스를 회수하면서 바이오에너지원으로 사용할 biomass를 얻는 방식이다. 이는 온실가스를 회수하고 물 오염을 없애는 동시에 물오염 문제와 온실가스문제 해양오염문제 기후변화 문제 등을 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
축산분뇨는 현재 온실가스의 20% 정도를 배출하고 있어 이를 회수하는 것만으로도 온실가스의 40% 이상을 감축할 수 있고 여기서 생기는 biomass는 바이오가스나 바이오디젤 등을 다양한 분야에 쓸 수 있다.
가정용, 산업용, 난방과 온수가 필요한 모든 곳에 설치가 가능한 펠렛보일러는 식물이나 톱밥 등을 활용해 등유대비 50%이상의 에너지를 절감할 수 있고 심야전기 대비 20%이상의 절약이 가능하다.
바이오매스 보일러 제조업체인 넥스트에너지코리아의 이준선 대표는 “에너지 문제가 세계 공동의 과제가 된 현재 다양한 형태의 에너지 개발에 전 세계가 촉각을 곤두세우고 있는데 넥스트에너지코리아에서는 특히 태양에너지와 심야전력에너지 펠렛보일러 연구 개발에 심혈을 기울이고 있다”고 밝혔다.

/한동직 기자

출처 : 원예산업신문

작성 : 신재생에너지연구실 / 에너지환경공학과
/ 농업공학부 / 국립농업과학원 / 신재생에너지연구실