친환경 대체에너지 지열로 온실의 난방과 냉방을 한번에 해결한다
슬린키+스파이럴 복합 열교환시스템
본 시스템은 땅속이 겨울철에는 따뜻하고 여름철에는 시원한 특성을 갖는 원리를 이용한 것으로서 아무리 추운 겨울철에도 대략 땅속 30cm 밑으로만 내려가도 얼지 않고, 땅속 3～5m 깊이에서는 지온이 가장 낮은 시기에도 그 온도가 11～13℃ 정도를 유지 하며, 또 지온이 가장 높은 시기에도 18～20℃를 넘지 않는 특성을 갖는다. 이러한 온도분포는 태양이 존재하는 한 언제나 한결같은 지속가능한 에너지이며 이를 본 시스템의 열원으로 적용한 것이다.
개발한 시스템은 땅속에서 열을 획득하는「열교환시스템」과 이 열을 이용하여 냉방과 난방을 하는「히트펌프」, 그리고 냉난방이 필요한 온실의 공간을 최소화하는「보온터널 온실」로 구성되어 있다.
먼저 열교환시스템은 땅속 3m깊이에 열교환파이프를 매설하고 열매체유(물+부동액)를 순환시키면 따뜻한 지온으로 인하여 순환 열매체유의 온도는 올라가게 되며, 이를 히트펌프의 증발기와 연결하여(냉방의 경우 응축기) 순환 냉매에 에너지를 전달하고 열매체유는 다시 식어져 땅속으로 내려가게 되는 순환시스템으로 되어 있다.
그리고 히트펌프는 지열을 받아 순환냉매의 상이 변화되면서 잠열을 이용하여 온수나 냉수를 만들어 난방과 냉방을 하게 된다.
개발된 시스템의 주요 특징으로는 땅속 지열을 끌어올리는 열교환시스템은 컴퓨터 시뮬레이션(Fluent 5.4)을 통하여 슬린키+스파이럴 복합형으로서 최적화 하였으며 낮 동안에는 일사량으로 인하여 온실의 온도가 고온상태가 되면 그 잉여열을 땅속으로 순환시켜 땅속에 다시 저장할 수 있는 시스템인「온도 보상회로」를 세계 최초로 개발 부착하여 효율을 향상시켰다.
또한 온실 내 냉난방 공간을 자동으로 최소화하여 냉난방 부하를 줄일 수 있도록 보온터널자동개폐장치를 개발 설치하였다.
개발된 시스템은 냉난방 부하량에 따라 땅속에 매설되는 면적, 히트펌프의 크기만 차이가 있을 뿐 단동, 연동 등 어떤크기 어떤온실이던지 설치가 가능하며, 설치시에는 먼저 땅속에 열교환시스템을 매설하고 그 위에 온실을 신축하면 설치가 간단하게 되므로 온실 신축시에 설치하는 것이 유리하다.
또한 지금까지는 농업용 시설의 냉방에 적절한 방법이 없었으나 본 시스템은 냉방과 난방을 겸할 수 있기 때문에 본 시스템의 설치로 냉방이 가능해 졌다. 이 시스템을 난방에만 이용해도 기존의 온풍난방기에 비해 연간 들어가는 기름값을 81.2% 절감할 수 있다. 다만 본 지열시스템은 초기 투자비가 많이 들어가기 때문에 그 비용까지 다 고려하면 연간 12% 정도의 비용절감이 가능하며 특히, 연간 927시간 이상 난방이 필요한 작목에 더욱 적절하다.
본 시스템은 계절에 따라 변화가 적은 지속가능한 지열에너지를 이용하며 땅속에 매설되는 열교환시스템의 수명이 40～50년으로 반영구적이고, 냉방, 난방, 온수 등 다양한 형태로 이용이 가능하며 무엇보다 경제성까지 확보할 수 있어 난방비 부담의 가중으로 경영이 악화되고 있는 시설재배농가에 또 다른 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다. 본 시스템은 금년에 원예연구소와 함께 현장실증시험을 거친 후 2006년부터 본격 보급할 계획이다.
농촌진흥청 개요
농촌 진흥에 관한 실험 연구, 계몽, 기술 보급 등의 업무를 담당하는 농림축산식품부 산하 기관이다. 1962년 농촌진흥법에 의거 설치 이후, 농업과학기술에 관한 연구 및 개발, 연구개발된 농업과학기술의 농가 보급, 비료·농약·농기계 등 농업자재의 품질관리, 전문농업인 육성과 농촌생활개선 지도 등에 관한 업무를 수행하고 있다. 1970년대의 녹색혁명을 통한 식량자급, 1980년대는 백색혁명 등으로 국민의 먹거리 문제를 해결하였으며, 현재는 고부가가치 생명산업으로 농업을 발전시키기 위해 많은 성과를 거두고 있다.
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