[농수축산신문=이남종 기자]

고유가 시대를 맞아 국가 에너지대책 차원에서 농어업용 에너지 절감을 위한 보온력 향상과 열효율 향상, 더불어 2050탄소중립 선언 등을 계기로 농어업용 신재생에너지 이용기술 개발 보급이 시대적 조류로 다가오고 있다.

한국판 뉴딜에서 농어업 에너지정책은 지속가능한 농어업을 위한 필수요소로 다가오고 있다. 농어업분야 에너지 효율 향상 기술과 신재생에너지 개발·보급 동향을 살펴봤다.  

■ 농어업 에너지효율을 높여라

현재와 같은 고유가에 대응, 난방비를 획기적으로 줄이는 보다 근본적인 방안에 대해 살펴보면 다음과 같이 요약될 수 있다.

첫째, 보온력 향상기술의 개발과 도입이다. 시설원예 난방 에너지를 절감하기 위해 가장 우선적으로 해야 할 것이 바로 시설의 보온성을 향상시키는 것이다. 하우스의 구조는 보온비가 높은 형태로 개선해야하며 보온성이 높은 자재를 개발해 보급하고 보온으로 재배하는 기술 개발이 중요하다.

최근에 개발한 다겹보온커튼, 중앙권취식 소형터널 개폐장치의 설치나 수막재배 기술 등 보온효율이 높은 자재나 장치의 사용이 대표적인 보온력 향상 기술이라 할 수 있다.

두 번째로는 시설재배 온실에서 사용하고 있는 냉난방기기의 에너지 이용효율을 향상시켜 에너지비용을 절감하는 방법이다.

온풍난방기 배기열회수장치, 고효율 난방기 사용, 일사량비례 변온관리장치, 온풍난방기 열교환기 청소 등의 기술이 있다.

세 번째, 대체에너지를 적극 개발, 도입하는 것이다. 신재생에너지 등 대체에너지 활용기술을 적극적으로 개발하는 것이 고유가 시대에 대응하는 또 하나의 방법이라고 할 수 있다.

유류를 대체할 수 있는 에너지는 펠릿보일러, 지열·화력발전 폐열·수열원 이용 히트펌프, 제주도와 같이 독특한 구조의 지하층 공기를 활용하는 지하공기열 등 자연열을 이용하는 방법이다. 그러나 신재생에너지 등 대체에너지를 이용하기 위해서는 초기 투자비가 많이 소요되는 단점이 있어 확대보급을 위해서는 정부차원의 관심과 지원이 요구된다.

네 번째, 지역별로 난방비가 적게 들도록 작물과 작기를 선택하는 것이다. 아주 추운 한 겨울에는 난방비가 많이 들기 때문에 재배를 피하고 조숙작형이나 억제작형을 선택해 저온성 작물이나 내저온성 품종을 최대한 이용하는 것이 난방비를 절감할 수 있는 방법이다.

이와 같이 보온 위주의 재배가 가능하도록 작물이나 재배시기를 결정하는 것이 적지적작의 개념이다. 지역에 따라 난방비 소요가 두 배 정도 차이가 나기 때문에 국가적인 차원에서 난방에너지 소비를 최대한 줄일 수 있는 지역적인 경계선을 설정해 적지적작을 유도하는 것이 무엇보다도 중요하다.

한편 최근 개발되고 있는 에너지효율기술은 △쿨링하우스 △일사량 감응자동변온관리장치 △순환식 수막보온 △LED이용 에너지절감, 생산성향상기술 등을 들 수 있다.

■ 농어업 분야 신재생에너지 활용도를 높여라
 
농어업 분야에 적용되고 있는 신재생에너지는 지열이나 태양에너지를 활용하는 자연 에너지기술과 바이오디젤(식물, 미세조류, 에탄올), 바이오가스(축산) 등을 사용하는 바이오연료, 기타 미생물 연료전지, 풍력 등을 들 수 있다.

# 고체연료 난방기

난방연료로 가장 많은 비중을 차지하는 것이 경유, 중유와 같은 유류다. 이러한 난방연료의 부담을 덜기 위해 기름 대신 고체연료로 온실을 난방 할 수 있는 기술이 개발, 보급되고 있다.

고체연료 난방기는 팜껍질(Palm Kernel Shell)이나 목재펠릿(Wood Pellet)을 컨베이어식으로 연소시키기 때문에 경유난방기처럼 온도를 정밀하게 조절할 수 있고 기존의 경유난방기에 비해 52% 정도 난방비를 절감할 수 있다.

팜껍질은 종려나무 열매 씨앗의 부산물로서 매우 단단하고 발열량이 kg당 4500~5000kcal 정도로 높으며 황 함량이 낮은 저탄소의 친환경 연료다. 인도네시아, 말레이시아 등지에서 연중 생산되며 팜껍질을 가루로 만들어 축산용 사료로 혼합하거나 비료로 사용하는 등 다양하게 활용되고 있다.

기존의 연소방식을 개선한 고체연료 난방기는 무한궤도 형태의 컨베이어 연소방식으로 연료의 공급량을 정밀하게 조절해 불꽃을 적절히 제어할 수 있다. 팜껍질의 타고 남은 재는 공급된 양의 6∼8% 정도로 적게 발생되며 알칼리성이므로 산성토양의 개량 등에 활용 가능할 것으로 보고 있다. 목재펠릿도 가격이 좀 더 안정되고 공급이 원활해진다면 친환경적인 난방연료로 활용할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

# 수평형 지열히트펌프 시스템

지열히트펌프 시스템이란 지하에 열교환기를 매설, 이 열교환기에 물 또는 다른 열매체를 돌려 지중의 토양(또는 물)으로부터 히트펌프의 냉매 순환과정에 열을 흡수하거나 열을 방출해 냉방과 난방을 할 수 있는 시스템이다.

수평형 지열히트펌프 시스템은 지하 3m 내외의 땅속에 파이프를 깔아 넣고 물을 순환시켜 지열을 흡수하고 온실 등 농어업용 시설의 냉방과 난방을 하는 기술이 적용된다.

이를 이용해 겨울철에는 5~15도의 지중열을 흡수, 히트펌프를 이용해 40~50도로 온도를 높여 난방을 하게 된다. 또한 여름철에는 시설내부의 열을 흡수해 지중으로 방출, 냉방을 할 수 있다.   

난방 성능은 전력 사용량의 3~4배이며 냉방 성능은 에어컨의 1.2배를 보인다.

시설원예분야 난방비 절감 효과는 78%로, 경유 대비 난방 비용은 연간 10a당 약 1120만 원이 절감된다. 

여름철 냉방의 경우 공기열원 히트펌프는 30도 이상인 공기 중으로 열을 배출하고 지열히트펌프는 20도 이하인 지중으로 열을 배출하게 된다.

# 바이오 연료

바이오디젤은 주로 유지(油脂) 계 작물, 즉 유채나 해바라기, 콩, 팜, 아주까리, 참깨, 들깨, 올리브 등을 주 원료로 한다. 바이오에탄올은 1세대의 경우 전분질계(옥수수나 보리, 밀, 고구마 감자, 카사바 등)와 당질계(사타수수, 사탕무, 야콘 등) 작물을 이용하며, 2세대 바이오 에탄올은 셀룰로오스 계(억새, 갈대 등)와 농업부산물(옥수수대, 볏짚 등)을 원료작물로 한다.

바이오디젤 생산을 위한 미세조류 대량생산기술도 비중을 높이고 있다. 바이오디젤 생산을 위한 소요면적을 볼 때 미세조류 1을 기준으로 오일팜은 10배, 유채는 50배가 더 필요해 단위면적당 생산량을 극대화 할 수 있는 기술이다.

바이오매스는 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성되는 식물체, 균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물유기체를 뜻한다.

바이오매스는 순환자원이며 저장성과 대체성이 높고 지구온난화에 중립적인 자원이라는 장점이 있다. 반면 낮은 발열량과 원료의 산재성, 계절변동성, 넓은 토지필요성과 원료의 안정적 공급에 한계가 있다는 단점을 동시에 가지고 있다.

바이오가스의 경우 혐기소화에서 생성되는 메탄, 이산화탄소, 황화수소, 수소, 수증기 등을 성분으로 하는 혼합 개체를 말한다.

가축분뇨 등 유기성 폐기물의 바이오가스화는 기후온난화 방지와 온실가스 저감, 화석연료 대체라는 환경, 에너지 정책과 동반해 EU, 일본 등지에서 널리 보급되고 있다.

우리나라는 바이오가스를 에너지 이용효율이 낮은 전력생산에 국한해 사용하고 있다. 따라서 바이오가스의 석유에너지 직접 대체와 저장성 연료 활용을 위한 정제 압축전략 기술 확보가 필요한 것으로 지적되고 있다.

# 기타 신재생에너지

기타 신재생에너지로는 지하공기를 이용한 냉난방시스템과 유기오염물질을 포함하는 축산분뇨 등 미생물이 이용할 수 있는 물질을 대상으로 하는 미생물 연료전지를 들 수 있다. 

문종필 농진청 농업공학부 연구관은 “농어업에너지 효율화를 위해 신재생에너지 보급을 확대하고 현장 여건에 따른 에너지절감 기술의 패키지화가 필요하다”며 “식물생장모델과 결합한 최적의 복합환경제어 기술과 한국형 농어업에너지 시스템의 최적화 모델 개발이 과제로 대두되고 있다”고 말했다.

문 연구관은 “녹색성장의 본격화로 신재생에너지 등 관련 기반기술의 빠른 발전이 기대된다”며 “과학적 에너지설계와 기술경영으로 한국형 농업·농촌의 새로운 미래와 그린뉴딜을 완성해 나가야 한다”고 밝혔다.