잎채소 수경재배용 양액냉각기 개발
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잎채소 수경재배용 양액냉각기 개발
  • 이혁희 국장
  • 승인 2020.11.04 14:23
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농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부
에너지환경공학과 권진경 연구사
농업회사법인 주식회사아름 한승진 대표이사

대부분의 시설원예 작물의 생육적온은 20~30℃로 고온에 노출되면 증산장해, 뿌리 생장 및 흡수장해, 광합성장해 등 고온장해가 발생한다. 고온생리장해는 시설원예 농가의 안정적 생산에 커다란 장애요인으로 꼽혀왔다. 이에 농촌진흥청에서는 현장 중심의 농업연구개발 체계인 리빙랩 과제 중 하나로 ‘잎채소 수경재배용 양액냉각기’를 개발했다. 월간원예가 연구·개발을 담당한 농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부 에너지환경공학과 권진경 연구사와 리빙랩 협업농장으로 참여한 농업회사법인 주식회사 아름 한승진 대표이사를 만났다.
 

 

양액온도, 뿌리와 용존산소량에 영향 미쳐


기후변화에 따른 여름일수가 증가, 폭염 빈발로 인한 고온 피해로 많은 시설원예 농가에서 어려움을 호소한다. 특히, 상추 등 대다수의 엽채류는 생육적온이 15~20℃인 저온성 작물로 30℃ 이상에서는 발아 및 잎의 분화정지, 뿌리의 양분흡수 저하가 발생해 여름 재배가 매우 어렵다.
 

이에 농촌진흥청에서는 여름철, 고온에서 생육이 멈추는 잎채소를 안정적으로 재배하기 위해 저온의 양액을 온실에 공급하는 ‘잎채소 수경재배용 양액냉각기’를 개발했다. 연구·개발을 담당한 농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부 에너지환경공학과 권진경 연구사는 엽채류 재배 시 뿌리 부분 온도의 중요성에 대해 강조한다.


“상추와 로메인상추 등을 비롯한 엽채류 대부분은 호냉성입니다. 토마토나 파프리카보다 온도가 10℃ 가까이 낮은 환경에서 자라는 것이 좋습니다. 뿌리 끝의 생장점 세포 분열을 안정적으로 하기 위한 적절한 온도가 있습니다. 엽채류의 경우 25℃가 최대입니다. 지상부쪽 환경이 좋지 않더라도 뿌리쪽에서 초세를 유지하고 있으면 영양분을 받아들여 성장할 수 있습니다.”

 

용존산소량은 작물의 뿌리호흡에 영향을 미친다. 수온을 낮춰주는 것은 용존산소량을 높여주는 방법 중 하나다. 양액의 온도가 낮으면 양액에 포함된 산소의 농도가 높아진다.

 

농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부 에너지환경공학과 권진경 연구사가 ‘잎채소 수경재배용 양액냉각기’에 대해 설명하고 있다.
농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부 에너지환경공학과 권진경 연구사가 ‘잎채소 수경재배용 양액냉각기’에 대해 설명하고 있다.

 

“수온이 5℃ 상승하면 용존산소량이 1ppm씩 떨어집니다. 25℃물과 20℃물을 비교했을 때 용존산소량 차이는 엄청납니다. 수온을 낮춰주면 용존산소량이 증가해 뿌리가 더욱 건강해집니다. 부수적으로 세균의 활력도 떨어지는 효과를 불러옵니다.”


리빙랩 과제 협업농장으로 참여한 농업회사법인 아름의 한승진 대표이사가 낮은 온도의 양액을 공급하는 것이 엽채류 생육에 미치는 영향에 대해 설명한다. 실제로 ‘잎채소 수경재배용 양액냉각기’를 적용한 후 재배·출하한 상추는 올여름, 유통업계로부터 뛰어나다는 평가를 받았다.

 

효율적인 양액냉각기술로 설치비 50% 낮춰


이번에 개발한 시스템은 대용량의 양액탱크 전체를 냉각하는 기존방식과 다르다. 온실에 양액을 공급하는 소형탱크를 설치하고 우선 냉각한 후 순차적으로 대용량 양액탱크를 냉각하는 방식이다. 작은 냉각기로 양액온도를 정밀하게 제어할 수 있다. 삼방밸브 출구 온도를 기준으로 소형탱크 및 양액탱크의 급수량을 조절한다. 소형탱크의 양액온도를 우선적으로 유지하고, 잉여 냉각양액은 양액탱크로 이동되기 때문에 효율적이다.


“소형탱크, 양액탱크, 냉각기를 삼방밸브로 연결하고 삼방밸브의 출구 온도를 센싱, 자동으로 물양을 조절해 양액 온도를 제어합니다. 앞서 리빙랩 협업농장에서 설치한 에어컨 시스템을 가동하더라도 여름에는 26~27℃까지 물 온도가 올라갑니다. 우리는 물 온도를 20℃ 정도에 맞춰 공급했습니다. 올해 여름, 탱크의 물 온도는 18~20℃ 정도로 유지했으며, 베드로 물을 공급하는 양액온도는 20~25℃ 정도로 유지했습니다.”

 

리빙랩 협업농장 농업회사법인 주식회사아름 외부에 설치된 냉각칠러와 15t 규모의 소형탱크
리빙랩 협업농장 농업회사법인 주식회사아름 외부에 설치된 냉각칠러와 15t 규모의 소형탱크

 

권진경 연구사는 리빙랩에서 앞서 설치한 에어컨 시스템에 추가적으로 설비를 더해 ‘잎채소 수경재배용 양액냉각기’를 완성했다고 설명했다.


농가에서 난방을 위해 많이 사용하는 히트펌프에서 냉각기능을 살리고 난방 기능을 빼버리면 칠러 역할 수행이 가능하다. 농가에서 기존에 보유한 기기를 변환해 운용할 수 있는 것이다. 


“이 시스템은 설치비가 기존 양액탱크 전체에 적용되던 냉각기 설치의 50% 수준입니다. 비용에 대한 농가의 부담도 덜어낼 수 있을 것으로 전망됩니다.”

 

리빙랩 협업농장 농업회사법인 주식회사 '아름'

 

‘잎채소 수경재배용 양액냉각기’ 연구·개발에 참여한 리빙랩 협업농장 농업회사법인 주식회사아름은 우수한 채소 종자와 영농 기술을 농가에 보급해왔다. 자체적으로 동남아 및 중국 등 해외 종자시장을 개척하기 위해 특화된 채소종자 육종 사업에 심혈을 기울이고 있으며 미얀마와 중국 등 해외종자시장에 진출하는 쾌거를 거두기도 했다.


올해 4월부터 김제시에 무빙관리시스템을 적용해 19834㎡(6000평) 규모의 유리온실을 운영하고 있다. 200t(톤) 규모의 빗물저수조 물을 농업용수로 활용, 퇴수한 양액을 수거해 필터링한 후 리사이클링하며 환경보호에도 앞장서고 있다. 그린 크리스피, 그린 오크, 레드 오크 등 3가지 품종을 한 번에 맛볼 수 있는 샐러드 ‘살라트리오’를 개발해 대형마트에 유통하고 있다. 살라트리오는 살라프라워라는 이름으로 일본에 수출되기도 했다. 

 

 

 

[농업 현장과 함께하는 월간원예]


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