폭설 걱정없는 '탄소비닐하우스' 농가효자 기대감

4. 탄소로 만드는 꿈의 비닐하우스 눈앞 장병운 기자l승인2015.07.29l16면

크게

작게

메일

인쇄

신고

   
 

4, 탄소로 만드는 꿈의 비닐하우스 눈앞


#(과거)2014년 12월1일부터 6일까지 많은 눈이 내렸다. 비닐하우스 농사를 짓고 있는 김경인씨는 긴 한숨만 쏟아냈다. 비닐하우스에 쌓인 눈을 치워도 계속 내리는 눈에 비닐하우스는 점차 내려앉기 시작해 농작물까지 모두 포기해야 했다. 하지만 무너진 비닐하우스를 다시 세워야 하는 경제적 부담까지 많은 고통이 있었다.

#(미래)2018년 12월 어느 날 완주의 한 비닐하우스, 이날도 4년전 처럼 폭설이 내렸다. 비닐하우스에 쌓이는 눈을 걱정하지 않아도 된다. 이 농부는 1년전 탄소소재로 만든 열전도율과 발열성을 활용한 제설용 복합재 발열필름과 열풍덕트로 교체해 톡톡히 효과를 보고 있다.

전북도가 대형버스 가스통을 탄소로 만들고 있는 가운데 겨울마다 폭설로 인한 비닐하우스 붕괴 피해를 막기 위해 탄소 비닐하우스 제작에 나섰다.
민선6기 핵심공약인 탄소와 삼락농정을 융합하는 첫 시도이기도 하다. 전북도는 지난 23일 중소기업인 '한국에이씨엠'과 전주대학교 산학협력단이 공동으로 탄소섬유 소재를 이용해 폭설대비용 하이브리드 난방필름 개발 사업에 나섰다 
폭설시 비닐하우스 붕괴로 발생하는 농작물 피해를 줄이기 위해 전북에서 탄소 비닐하우스 연구가 시작된 것이다. 이 사업의 경우 산업부의 공모과제로 선정돼 2017년까지 국비 3억원이 지원된다.
겨울마다 반복되는 폭설 피해를 입고 있는 하우스 농가에게는 희소식이 아닐 수 없다. 탄소비닐하우스는 만들어지는 과정부터 전북이 탄소제품을 만드는 메카로 부각되고 있다는 것을 보여주고 있다.
도내 시설하우스 농가(2014년 기준)는 1만2685호이며 이 가운데 비닐하우스 농가가 대부분인 1만2629호로 면적은 5478ha이다. 지역별로 보면 고창군, 남원시, 부안군, 익산시 등 순이다.
지난해 12월1일부터 6일까지 대설로 인해 도내에서 1ha 27동의 비닐하우스가 피해를 봤다.

△폭설대비용 하이브리드 난방필름=이 연구개발사업은 탄소섬유의 높은 '열전도율'과 '발열성'을 활용해 제설용 복합재 발열필름을 개발하는 것이 주된 목적이다. 이 필름을 비닐하우스 상부에 부착하면 눈을 녹여 흘러내리게 하기 때문에 폭설 피해를 줄일수 있다.
탄소섬유의 발열성을 활용할 경우 기존의 전기를 이용하는 니크롬선에 비해 유지비용도 절감될 것으로 기대하고 있다.
겨울 폭설에 따른 하우스농가 피해를 방지하기 위해 탄소섬유로 직조된 시트 제설 필름을 비닐 하우스 상부에 부착해 내리는 눈을 녹여 흘러가게 해 비닐하우스 위에 눈이 쌓이는 것을 막고 비닐하우스 상부에 쌓인 눈으로 비닐하우스가 내려 앉거나 이로 인한 농작물의 피해를 방지할 수 있다.
이는 기상재해로 인한 농산물 피해가 농가 및 농업인의 소득에 직접적인 타격을 가져올 뿐 아니라 향후 기후변화가 진행됨에 따라 기상재해의 발생빈도는 증가할 것으로 예상돼 필요한 사업이라는 평가다.
매년 겨울철 폭설로 인해 발생하는 비닐하우스 붕괴사고 방지를 위해 지붕에 쌓인 눈을 자동으로 제거해주는 다양한 제설장치가 개발되고 있지만 실용화에 많은 문제점이 있다는 지적을 받고 있다.
특허청에 따르면 비닐하우스 분야 특허출원 중에서 제설장치에 관한 특허출원은 2004년 이후 지속적으로 증가하고 있지만 대부분의 비닐하우스 농가의 제설장치 사용실적은 전무한 실정이다.
국내에는 비닐하우스 제설장치를 전문적으로 생산하는 기업이 없을 뿐 아니라 눈 오는 기간이 길지 않아 설치비용에 비해 활용성이 크게 떨어져 실제 농촌진흥청은 자체 개발한 제설장치를농가에 보급하려 하고 있으나 활용성이 낮아 실패했다.
비닐하우스 붕괴사고로 인한 하우스 철거비용과 설치비용, 작물피해 비용 등을 감안하면 제설장치 설치는 반드시 필요하다. 최근 비닐하우스나 온실 등을 통한 식물공장 형태의 수경재배와 열대성 고수익 작물에 대한 관심과 재배가 증가하는 추세에 있어 설해방지용 탄소제품(고유연 탄소발열매트)를 개발해 폭설에 의한 비닐하우스 재배 농가의 피해를 방지하고 안정적인 영농을 할 수 있도록 필요한 실정이다.
이처럼 폭설에 따른 피해를 줄이기 위해 비닐하우스 상부에 열선과 열전도층을 포함하는 제설용 필름을 부착해 내리는 눈을 녹여 흘러내리게 해 비닐하우스 위에 눈이 쌓이는 것을 방지하고 비닐하우스가 내려 앉거나, 이로 인한 농작물의 피해 및 재산손실을 방지할 수 있도록 열전도성 소재를 이용한 비닐하우스 제설용 발열매트 제설시스템 적용이 시급하다.

△난방비 절감형 비닐하우스 열풍덕트=비닐하우스용 난방용 덕트관형 보일러는 농작물의 생장과 비닐하우스안의 온도를 유지하기 위해 필수적으로 사용하고 있다.
기존의 덕트관의 문제점은 온풍 보일러의 거리가 멀어질 수 록 덕트관의 열전달 효율이 떨어진다는 단점으로 에너지 낭비로 인한 난방비 부담으로 이어지고 있다.
비닐하우스 덕트형 난방은 금속파이프나 PVC계열 플라스틱파이프 등으로 덕트를 제작해 사용하고 있다.
플라스틱 열전도 특성이 거의 없기 때문에 효율이 떨어지고, 금속의 경우 모든 방향에 대한 열전도 특성이 좋기 때문에 외부로 열이 빠져나가면서 열전도 효율이 떨어지는 단점이 있다. 특히 난방구간이 길수록 열전달 효율이 떨어져 난방비가 그 만큼 늘어난다.
현재 비닐하우스 덕트형 난방은 금속파이프나 플라스틱파이프 비닐소재를 기반으로 열전달 효율을 높일 수 있는 구조로 개발해 사용하고 있다. 비닐하우스 농가는 비닐을 이용한 이중덕트와 알루미늄 방열관을 이용한 난방관을 사용하고 있다.
이 때문에 열전도성 탄소복합소내는 경량성과 내산화성, 금속에 준하는 높은 열전도성 등을 이용해 LED와 같은 전자제품의 방열판 용도로 꾸준히 사용량이 증가하고 있다.
농업용 난방기의 시장규모는 업계조사결과 1000억원 정도로 추산되고 있으며, 비닐하우스 난방의 대부분이 지상부 난방으로 전체가온면적의 96.1%를 차지하고, 그중에서도 온풍난방의 비율은 80%이상을 차지하고 있다.
열전도성 탄소복합소재는 열에 대한 이방성 특성으로 열전달 방향 제어를 통한 열전달 효율증가 가능한 장점이 있으며, 대게 플라스틱과 복합소재화해 사용되기 때문에 기존의 플라스틱 파이프 제작 방법인 압사출 방법을 통한 다양한 형상으로 생산이 가능하다는 장점이 있다.

△탄소섬유를 이용한 고효율 지중가온히터=지중가온히터란 식물 뿌리부의 토양온도를 상승시켜 뿌리부분의 보호 및 냉해를 예방하고 활착을 증진시키는 방법이다. 기존 가온방식에 비해 유지비율을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 조기 정식해 작물의 조기수확도 가능하다.
국내 농업의 현실은 인건비 상승, 수입쌀 개방 등으로 특용작물, 시설원예로의 전환기에 있다. 난방비의 경우 겨울철 농산물 생산원가의 40%이상을 차지하고 지상부 난방에 의존 뿌리 생육에 필요한 지중가온에 대한 중요성 인식이 확대되고 있다.
탄소섬유는 좋은 기계적 특성 뿐 아니라 고전도성 소재로 전도성을 필요로 하는 분야에서 활발한 연구개발이 이뤄지고 있는 미래 핵심 소재 산업이다. 그러나 중소기업에 등에서 시제품을 제작하는데 애로사항이 많기 때문에 상용화가 활발히 진행되지 못하고 있다.
이에 따라 시작품 제작 및 분석 등을 수행해 줄 수 있는 사업이 절실한 실정이다. 금속도금 탄소섬유개발을 통한 PTC발열소재내의 구리선의 대체가능, 고전도성 탄소섬유를 적용한 발열소재 개발로 제품이 생산되게 하는 것이 급선무다.
전북도는 농업용을 넘어 건축용 탄소소재 PTC케이블로 확장할 경우 중국 등 세계 건축시장진출도 가능할 것으로 예상하고 있다./장병운기자·argus@


장병운 기자  argus@
<저작권자 © 전라일보, 무단 전재 및 재배포 금지>

장병운 기자의 다른기사 보기

인기기사

기사 댓글
첫번째 댓글을 남겨주세요.
0 / 최대 400byte

숫자를 입력해주세요

욕설등 인신공격성 글은 삭제합니다.
여백
여백
여백
전라일보소개기사제보광고안내불편신고개인정보취급방침청소년보호정책이메일무단수집거부
[55038] 전라북도 전주시 완산구 전라감영로 75  |  대표전화 : 063)232-3132  |  팩스 : 063)284-0705  |  청소년보호책임자 : 유 동 성
Copyright © 2020 전라일보. All rights reserved.