스마트팜은 고부가가치 시설작물을 사계절 내내 안정적으로 생산할 수 있다는 점에서 식량안보 확보수단으로 급부상하고 있다. 그러나 계절적 특성이 두드러지는 우리나라의 경우 하절기, 동절기 작물생육에 적합한 환경을 조성하기 위한 에너지사용량이 높아 신재생에너지를 통한 에너지자립이라는 과제를 가지고 있다.
이러한 상황에서 지난 9월1일 준공된 ‘여주 푸르메 소셜팜’이 신재생 융복합에너지를 활용한 친환경 스마트팜으로 주목받고 있다.
여주 푸르메 소셜팜은 △친환경 △자립 그리고 희망 △지속가능한 일터 △혁신공간 등 주요 사업목표를 중심으로 추진됐다. 여주시, 푸르메재단, 한국지역난방공사를 비롯해 SK하이닉스, 한국장애인고용공단 등 여러 기관의 협력을 통해 자금을 조달했다.
특히 전국 최초 스마트팜 기반 발달장애인 청년을 위한 일터로 높은 생산성을 거둘 수 있는 첨단 스마트팜과 미래 농업과 사회복지의 대안의 결합으로 탄생했다.
여주 푸르메 소셜팜은 포용적 공동체인 케어팜과 지역이 함께하는 공간으로 마련됐다. 장애청년들이 여주 푸르메 소셜팜의 자연친화적인 환경에서 심리적 안정감을 느껴 업무효율이 증대될 것으로 기대된다.
농업과 ICT기술의 결합을 통한 스마트팜사업을 통해 2023년까지 중증장애인 67명을 고용해 안정적인 일자리를 제공할 방침이다.
시설은 △베이커리 카페 ‘무이숲’이 있는 카페동 △대강당, 프로그램실, 구내식당으로 구성된 교육문화동 △표고버섯을 재배하는 버섯팜 △방울토마토가 재배되고 있는 첨단 유리온실 등으로 이뤄졌다.
이러한 여주 푸르메 소셜팜의 사회적 가치, 역할과 함께 주목되는 점은 신재생에너지가 적용된 친환경 스마트팜이라는 것이다.
80% E자립, 스마트팜 선도 기대
1만3,200m² 부지에 건설된 여주 푸르메 소셜팜은 온실에서 사용되는 에너지의 80%를 신재생에너지를 통해 공급하고 있다. 여주 푸르메소셜팜에 적용된 신재생융복합시스템은 에너지자립형 스마트팜의 선도모델로 현재 식량안보로 주목받고 있는 스마트팜 확산에 긍정적인 역할을 수행할 것으로 기대된다.
여주 푸르메 소셜팜의 신재생융복합시스템 적용은 ‘태양열·지열 융복합 에너지생산·저장·관리 기술개발’ 과제를 통해 이뤄졌으며 한국에너지기술연구원 주관으로 장한기술과 경북대가 참여했다.
에너지연의 경우 진천 친환경에너지타운의 탱크축열, 지중축열과 태양열 계간축열 기반 신재생에너지 융복합시스템 실증을 수행한 경험을 가지고 있다.
또한 냉난방에너지공급 기계설비 전문기업인 장한기술은 지중축열과 태양열집열기와 태양광·열(PVT)을 동시에 활용하는 복합 태양열시스템에 대한 차별성을 갖추고 있다.
계간축열 기반 E원간 융복합 실현
여주 푸르메 소셜팜의 주요 신재생에너지설비는 △태양열집열기 △PVT △지열시스템 △계간축열조(STES+BTES) △NTES(Night Thermal Energy Storage) 등이다.
태양열집열기, PVT를 통해 생산된 신재생열에너지는 온실에서 사용하는 열의 52.3%를 충당하고 있으며 PVT를 통해 생산된 전력으로 전력부하의 25.3%를 대응하고 있다.
우리나라의 기후특성상 계절간 신재생에너지설비를 통한 에너지생산과 소비가 상이하다. 특히 태양열집열기를 통한 열생산은 하절기 가장 활발하게 이뤄지나 기온이 높아 소비하기 어려우며 동절기에는 난방을 필요로 하나 하절기대비 생산되는 열이 적다.
이를 대응하기 위해 계간축열이 도입됐으며 계간축열을 통해 봄부터 가을까지 생산되는 열을 저장해 열생산에 취약한 겨울철에 활용할 수 있게 시스템이 구성됐다.
계간축열조는 비용은 높지만 피트축열 지중축열 대수층축열 등 타 계간축열방식대비 안정성이 우수한 탱크축열방식과 비교적 비용이 저렴한 지중축열방식 등 2가지가 복합 적용됐다. 또한 지중축열방식에 활용되는 지열시스템의 일부를 하절기 냉방공급으로 활용해 냉방과 난방을 모두 공급할 수 있다는 특징을 가지고 있다.
푸르메 소셜팜에 설치된 태양열집열기의 규모는 462m²로 이를 통해 생산된 열 289MWh 중 190MWh는 계간축열조에 저장되고 나머지 99MWh는 2만8,500m³ 규모 BTES에 저장된다.
주차장 지붕 등에 설치된 PVT는 총 233m²로 여기서 생산된 69MWh의 열은 BTES에 저장된다.
계간축열조, BTES에 저장된 열은 다시 히트펌프를 통해 NTES에 저장된다. 또한 지열시스템을 통해 생산된 227MWh열도 히트펌프를 거쳐 NTES에 저장된다. NTES는 야간에 열을 저장해 익일 난방 및 급탕에 사용된다. 이는 갑작스러운 열손실, 시스템 정지 등에 대비하기 위한 설비로 안정적인 시설운영을 가능케 한다.
계간축열을 통해 하절기 고온으로 인한 토마토 생장저하를 예방하고 작업자에게 쾌적한 작업환경을 제공하기 위해 냉방을 가동하며 겨울철 생육환경 조성을 위해 계간축열조에 저장된 열을 활용해 난방이 이뤄진다.
특히 푸르메 소셜팜 운영을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 융복합에너지시스템의 고도화와 확산을 위한 방안 마련에 기여할 것으로 기대된다.
목록
