지중열 교환장치를 설치하다

[송대정(경농23-회장)]

오늘은 비닐하우스의 보온과 가온에 대해 민감해 지기 시작하는 계절 늦가을에 에너지 절약을 위한 지중열 저장 및 이용에 대한 이야기를 해 볼까 합니다 .

첨단 시설에서는 지중열을 이용한 히트펌프 등 지중열 교환기를 쓰지만, 적정기술에 해당하는 이 시설은 현재 여러 농업시설에서도 사용하는 현실기술이기도 합니다.

몸이 기억하고 있었습니다.

한때 산림기사로 산림토목현장의 소장을 맡아 일을 진행하는 동안

깨우쳤던(사수도 없었기에) 굴착기를 잡아 보았는데 몸이 기억하고 있었습니다.

그리고 잠깐동안 영업용 굴착기를 했었는데 손 놓은지 10년이 더 지났거든요.

10년만에 잡아본 굴착기 몸이 기억하고 있었습니다.

골재 안 건드리고 조심조심 굴착해야 합니다.

어제는 24학번 동네후배가 딸기 비닐하우스를 짓고 있었는데 지중열 저장에 대해 궁금해 하길래 같이 의논하고 머리맞대어 그림을 그리다가 시작을 했었습니다.

이렇게 설치되고 끝에 송기팬과 배기팬이 설치되며, 호스에는 펌프가 설치될 예정입니다.

비닐하우스의 내부 가장자리는 겨울에 가장 추운 곳입니다.

이곳에 외부의 차가운 냉기를 차단하는 시설은 시설원예학에도 언급된 정도로 중요한 시설물이지만,

실제 현장에서 적용된 것을 보지는 못했는데 일본의 교재에선 열차단막을 설치하기도 한다죠?

딸기작물은 저온성이라 그 정도는 필요없기도 하지만 고설배드를 이용한 수경재배에선

작물의 위치가 높아 열차단막이 측창부위에 있어야 하는데 그러한 시설은 측면이불이나 측면보온스크린이 있어 향후 설치가 가능하기에 어제는 시설공사에서 할 수 있는 일만 했었습니다.

저 공사는 시설내부 바깥쪽에 깊이 70cm정도의 골을 파고 PE유공관을 매설하여 지중의 열을 이용하기 위한 시설입니다.

혹시 내부에 지하수위가 높아 물이 찰 경우를 대비해서 15MM정도의 지온관을 같이 삽입하였고, 다시 덮어 다지고 바닥면을 고르는 작업이었습니다.

경남 진주지역의 경우 동결심도는 자료에 나온것보다 휠씬 높아 대략 20cm도 되지 않고 전국 대부분 50cm 정도 아래엔 얼지 않는 정도가 될듯 합니다.

그리고 비닐하우스 내부라서 보온하지 않을 경우에도 표면이상 얼지 않을 것 같네요.

저 위치의 70cm 아래에 매설된 유공관엔 공기가 유통되는 빈공간이거나 물이차는 정도가 예상되는데 둘다 이용가능합니다.

먼저 물이 차지 않는다면 양쪽 끝단에 송기팬과 배기판을 설치하면 땅속의 열을 이용할 수 있으며, 물이 가득한 경우에는 지온관을 통해 땅속의 온도를 이용할 수 있습니다.

물은 열을 저장하는 좋은 매개체이며, 여름에는 지하수의 낮은 온도를 이용하고, 겨울엔 상대적으로 따뜻한 온도를 이용하게 됩니다.

대략 이런 원리이며, 대형 온실에서도 쓰는 방법입니다.

이러한 시설을 고도화시킨 지중열교환기이죠. (연암대학교의 스마트팜 요소기술/스마트팜 가온,냉방시스템의 지중열교환기편에서 인용하지만 구체적인 그림은 인용을 허용하지 않아 개념만 전달합니다)

이 지중열교환기를 응용한 것이고, 실제 농업현장에서 간혹 설치된 것이 보이기도 하며 제가 고안해 낸 방식은 아닙니다.

원리는 지중의 온도는 여름과 겨울에도 대략 15도 전후의 온도를 유지합니다.

겨울에는 상대적으로 따뜻하고 여름엔 매우 시원한 온도인데 이 온도를 지상의 시설내부와 교환하면 겨울과 여름에 작물이 재배가능한 수준으로 유지할 수 있는 것이 이 기술의 핵심원리입니다. 엄청 간단하죠?ㅎㅎ

앞으로 텃밭에 소형 비닐하우스를 짓는다면 이러한 시설을 좀더 촘촘하게 만들어 지중열(15도 안팍의 온도)을 이용하면 겨울과 여름에 유용하게 쓰일 것입니다.