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특별기획

식량안보 확보 핵심 ‘스마트팜’…신재생E 기반 E자립 실현 기대

에너지硏, 스마트팜 E자립 R&D 수행 활발
E소비 증대 농업부문 탄소중립 달성 애로해결



농업은 기존 유목생활을 하던 인류가 고정적인 터전을 잡고 생활할 수 있는 기반을 마련하게 된 계기가 됐으며 생존을 위해 가장 중요한 산업으로 자리매김하고 있다. 

농업은 현재까지 인력과 자연환경에 의존해온 산업이었다. 그러나 기후변화에 따라 가뭄, 폭우 등과 함께 온도환경의 변화로 작물생산의 안정성이 낮아지고 있다. 

이에 따라 자연환경의 변화에도 안정적으로 농산물을 생산하기 위한 방안으로 시설하우스, 스마트팜 등이 확산되고 있으며 농업의 선진화가 진행됨에 따라 농업부문에서 소비되는 냉난방에너지가 증가하고 있다. 

특히 우크라이나-러시아 전쟁으로 인해 식량 등 자원의 무기화가 진행되면서 식량안보 확보가 국가 주요과제로 부상하고 있다. 스마트팜, 시설하우스 등을 통한 식량자급률 제고가 시급해지면서 농업부문 에너지소비량은 지속 증가할 전망이다. 

현재는 단순히 농업부문 에너지소비량 증가에 대응하기 위한 방안을 마련해야 할 뿐만 아니라 이를 탄소중립에 기여할 수 있는 방향으로 접근해야 한다. 또한 에너지안보가 대두됨에 따라 작물생산에 필요한 에너지를 최소화해야 한다. 

이에 따라 정부는 2050년까지 농식품분야 온실가스 배출량 38% 감축을 목표로 설정하고 ‘농업·농촌 탄소중립 및 기후변화 적응’ 기술을 핵심추진과제로 적극 추진하고 있다. 

한국에너지기술연구원은 10월18일 ‘에너지자립형 스마트팜’을 주제로 지식공유워크숍을 개최해 스마트팜 에너지자립을 위한 다양한 연구성과를 공유하고 협업방안을 모색하는 자리를 마련했다. 

신재생E 통한 효율화·자립과제 동시달성
농업부문 신재생에너지를 통한 에너지자립을 위해서는 △에너지부하저감 핵심요소기술 △재생에너지 기반 핵심요소 및 융복합시스템기술 △지능형 에너지제어관리기술 등 다양한 기술 확보가 우선돼야 한다. 

국내 재배시설 중 85%는 단독형 온실로 겨울철 난방을 위한 에너지를 유류계에 의존하고 있다. 시설원예분야에서만 연간 100만톤의 온실가스가 배출되고 있는 것으로 집계된다. 농업부문에서 사용되는 에너지가 주로 열에너지임을 감안해 태양열, 지열, 연료전지, 축열(냉) 등 신재생열에너지를 효율적으로 활용하는 기술이 연구되고 있다.

신재생에너지를 통해 시설원예 에너지를 줄일 수 있을 것으로 기대되지만 초기투자비용이 높은 것이 한계로 지적된다. 또한 신규 시설에는 원활하게 적용할 수 있으나 총 5만6,000ha에 달하는 기존시설에 신재생에너지를 적용하기 위해서는 공간적인 제약도 고려해야 한다. 이에 따라 시설규모에 따른 최적 설비용량을 도출하는 연구가 진행되고 있으며 고효율 에너지생산이 가능한 고체산화물연료전지(SOFC) 활용 콤팩트설비 구축에 대한 연구도 이뤄지고 있다.

특히 신재생에너지원간 융복합을 통한 안정적 에너지생산, 소비 효율화 및 잉여에너지거래가 가능한 농업 특성 반영 그리드시스템도 구축되고 있다. 

이와 함께 최근 급성장하고 있는 식물공장형 스마트팜의 조명을 외부에 설치함으로써 냉방부하를 저감하면서 자연광을 활용해 조명부하도 감소시키는 방안이 연구되고 있다. 이에 따라 운송으로 인한 온실가스 배출을 최소화할 수 있는 스마트팜이 구축될 것으로 기대된다. 

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