히트펌프 활용, 겨울과 여름 냉난방비용 대폭절감
시설딸기뿐만 아니라 과채류·화훼류에도 적용가능

딸기 부분냉난방 시스템 개발로 농가의 생산비절감에 앞장서고 있는 문종필 농촌진흥청 농업공학부 연구사

◇ 딸기 부분냉난방 시스템으로 에너지절감을

일계딸기는 주로 겨울을 중심으로 9월부터 5월까지 재배·생산되고 있어 겨울딸기로도 불리고 있으며, 혹한기인 12∼2월에 외기온 저하에 따른 저온피해를 방지하기 위해 난방 및 보온 등을 통한 적극적인 온도관리가 반드시 필요하다. 딸기의 생육적온은 주간에 15∼25℃이며 15℃ 이하의 온도에서는 수정벌의 활동이 어려워 기형과가 발생하기 쉽다. 야간에는 봄가을 10℃ 이상, 겨울에는 5℃ 이상으로 관리할 것을 권장하고 있으며, 온도가 0℃ 이하로 떨어지면 암술부분이 검게 변하게 되고, 5℃ 이하의 저온에서 장시간 노출되면 암술의 수정가능성을 현저하게 떨어뜨리는 것으로 알려져 있다. 딸기온실에 대한 난방방식은 온실내부 공간전체를 난방하고 대부분 유류난방기를 사용하고 있어 겨울철 난방비용이 상당한 부분을 차지하고 있다. 생산비중 난방비에 대한 비중이 큰 것은 딸기의 가격변동에 큰 영향을 끼치며 혹한기인 12∼2월에 생산되는 딸기가격이 3∼5월에 생산되는 딸기에 비해 고가로 판매되고 있는 이유기도 하다. 이러한 문제점으로부터 작물체의 생장부와 같은 온도민감부(관부, 뿌리부)만을 냉난방해 저온 및 고온 스트레스에 의한 생육장애를 크게 줄이고 조기에 생산량을 증대할 수 있는 딸기 부분냉난방 시스템을 개발하게 됐다.

◇ 딸기 부분 냉낭방 시스템

딸기 부분냉난방 시스템은 온수보일러(30kW/10a)를 이용해 난방시 23℃의 온수 및 냉방시 지하수나 히트펌프를 이용해 15℃의 냉수를 만들고 이를 축열(냉)조에 저장한다. 그 다음으로 관부를 냉난방하기 위해 백색의 연질 PE관(관경 16mm)을 재배베드에 길이방향으로 2줄로 설치한다. 이때 PE관은 재배베드에 2줄로 식재돼 있는 딸기묘의 관부(크라운부)에 밀착되게 설치해야 한다. 백색의 연질 PE관을 사용하는 것은 밀착이 용이하고 배관의 태양열 흡수를 적게 해 일정한 수온을 유지하기 위함이다.
겨울딸기의 관부난방효과는 크게 관부(크라운부)의 온도 상승효과와 그로 인한 조기생산량의 증대로 나타난다. 온실 내에서 딸기의 관부온도를 측정해 본 결과 한겨울 야간에 외기온이 –10℃이고 온실 내부를 5℃를 유지할 때 관부 난방처리를 하지 않은 딸기의 관부온도는 5℃였고, 관부난방을 한 딸기의 관부온도가 12℃를 나타내어 7℃의 난방효과를 나타냈다. 관부 난방을 한 겨울딸기는 혹한기 일평균 관부온도가 13~17℃로서 난방처리를 하지 않은 관부의 일평균 온도보다 약 3~5℃ 정도 높아져 혹한기인 12월부터 2월에 발생하는 저온으로 인한 생육저하를 줄일 수 있게 된다. 이와 같이 관부난방은 관부의 온도상승 효과 뿐만 아니라 생육환경개선에 의한 생산량 증대로 이어질 수 있으며, 12월부터 2월까지의 초기수확량을 최대 40%까지 올릴 수 있다. 또한 히트펌프를 이용하게 되면 온수뿐만 아니라 냉수도 만들 수 있어 4월에 정식해서 6월부터 11월까지 수확하는 여름딸기의 부분냉방에도 적용할 수 있다. 여름딸기의 관부냉방효과는 한여름 온실내부의 주간온도가 38℃일 때 냉방처리를 하지 않은 딸기는 관부온도가 34℃였고, 관부냉방을 한 딸기의 관부온도는 27℃를 나타내어 7℃의 냉방효과를 나타냈다. 본래 여름딸기는 비교적 온도가 낮은 대관령, 무주 등의 고랭지 온실에서 주로 고설베드의 수경재배로 이뤄지고 있는데 최근 고랭지에서도 혹서기인 7~8월에는 하절기 온실내부의 실내온도가 35∼40℃ 이상으로 상승하는 경우가 많아 착과불량에 의한 기형과 발생 및 수량감소가 나타나고 있는 실정으로 딸기 부분냉난방 시스템은 냉난방 에너지를 적게 들이고도 딸기의 연중생산 및 생산량증대를 실현하는 최선의 방법이라고 할 수 있다.

◇ 부분냉낭방 기술로 스마트농업 실현

최근 기후변화로 인한 이상기온현상이 빈번하게 발생해 저온 및 고온피해가 크게 증가하고 있고, 난방비용이 총생산비용의 30∼40%를 차지하고 있는 국내의 시설원예산업을 고려한다면 딸기의 관부(크라운부)만을 집중 냉난방 하는 이른바 부분냉난방 기술은 냉난방에너지를 가장 효율적으로 사용하면서 시설딸기농가의 소득을 증대시킬 수 있는 스마트농업 실현의 대표적 기술이라 할 수 있다. 이와 같은 부분냉난방기술이 시설딸기 뿐만 아니라 토마토 등 과채류와 화훼재배에도 활용할 수 있는 응용기술이 개발돼 스마트농법으로서 빠른 시일 내에 실현되기를 기대한다.

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