여름철 더위를 겨울 난방에 사용하고, 겨울철 추위를 여름 냉방에 사용할 수 있는 고효율 온실 냉난방 기술이 개발됐다.

지하수층 계절간 축열 온실냉난방 시스템

농촌진흥청은 여름철 온실냉방 시 발생하는 열기와 겨울철 온실난방 시 발생하는 냉기를 지하수층에 저장해 뒀다가 다른 계절에 꺼내 온실 냉난방에 쓸 수 있는 ‘지하수층 계절 간 축열 온실냉난방시스템’을 개발했다고 15일 밝혔다.

이번에 개발된 시스템은 히트펌프에서 발생하는 열기와 냉기를 충적대수층이 발달한 하천 주변의 지하수층에 저장해 두고 필요할 때 20~30m 깊이에 설치한 냉·온수관정으로 뽑아 올려 히트펌프의 열원으로 이용하는 기술이다.

지하수층 계절간 축열 시스템 기본개념

여름철 온실냉방 시 히트펌프 응축기에서 배출되는 25~30℃의 온수를 지하수층에 저장한 후 겨울에 이를 뽑아 올려 히트펌프로 온실난방에 이용한다.

반대로 겨울에는 히트펌프 증발기에서 배출되는 7∼12℃의 냉수를 저장한 후 히트펌프를 이용해 온실냉방에 사용하게 된다. 이 시스템은 히트펌프의 효율을 20% 향상시킬 수 있다.

실제 방울토마토를 재배하는 농가에서 실증 시험한 결과, 겨울철 영하 13℃에서도 온실 내부는 평균 15℃를 유지했다.

동시에 면세등유를 사용하는 온수보일러보다 난방비용은 78%, 이산화탄소 배출량은 38% 줄일 수 있었다. 여름철 온실의 냉방도 가능해 방울토마토의 수확량을 25% 증가시켰다.

특히 이 시스템은 기존 지열 시스템보다 설치비를 약 30% 정도 저렴하다.

겨울철 난방이 끝나고 지하수층에 냉열저장이 완료된 봄의 냉수정 온도는 10℃, 여름철 냉방 후 온열저장이 완료된 가을의 온수정은 20℃를 나타냈으며, 저장한 온열의 60%와 냉열의 30%를 각각 회수할 수 있다.

농진청은 이번에 개발한 ‘지하수층 계절 간 축열 온실냉난방시스템’에 대해 특허등록(제10-1715752호)과 기술이전을 완료했으며, 지난 14일 충남 부여의 방울토마토 재배농가에서 현장연시회를 갖고 의견 수렴 후 내년부터 보급할 계획이다.

권진경 농진청 에너지환경공학과 농업연구사는 “이번에 개발된 기술은 시설원예 농가의 냉난방비 부담을 크게 줄여 줄 수 있는 기술”이라며 “앞으로도 농업시설 맞춤형 에너지절감기술 개발과 신재생에너지의 농업적 활용을 확대해 나갈 계획”이라고 말했다.

문의 : 농촌진흥청 에너지환경공학과 063-238-4084