[스크랩] 농산물 키우는 `친환경 적색 LED` 전기 절감 및 생산량, 품질 향상 효과 2009년 03월 16일(월)

농산물 키우는 '친환경 적색 LED' 전기 절감 및 생산량, 품질 향상 효과 2009년 03월 16일(월)

S&T FOCUS 비닐하우스를 이용한 시설재배 덕에 ‘제철채소’라는 단어가 무색해진 지 오래다. 일조량이 적은 겨울에도 딸기는 탐스러운 붉은 빛깔을 띠고, 깻잎은 특유의 향을 풍긴다. 그러나 이 같은 여름 농산물이 겨울에도 선을 보이기까지, 이를 재배하는 시설 재배지에서는 남다른 수고가 따른다. 과실을 조금이라도 더 통통하게 살찌우고 생산량을 늘리기 위해 비닐하우스에서는 한밤중에도 환한 대낮처럼 불을 켜야 한다. 이 막대한 조명시설과 에너지 비용은 고스란히 농가의 부담이 되고, 결국 소비자가에 반영된다. 그런데 최근 시설재배 농가의 경제적 부담을 줄여주는 획기적인 연구결과가 나왔다. 조명 하나 바꿨을 뿐인데 생산량을 최대 20%까지 늘리고, 전기 사용량을 80%까지 절감할 수 있는 바로 그것. 적색 LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드; 반도체를 활용해 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환되는 장치)다. 적색 LED로 전기료 80% 절감 농업에서는 해가 진 후 인공조명을 이용해 작물의 꽃피는 시기를 조절하고, 생산량을 늘리는 ‘전조재배(電照栽培)’기술이 일반화되어 있다. 이 재배기술에는 흔히 형광등이나 백열등, 나트륨 같은 전구들을 이용하는데, 이들 전구는 전력소모량이 많고, 수명도 짧아 시설재배 농가에게는 적지 않은 부담이다. 잎들깨만 놓고 볼 때 소비전력량이 연간 9천만 킬로와트(kw)로, 34억여 원의 전기료가 농가에서 지출된다. 농촌진흥청 기후변화생태과 홍성창 박사팀은 이 같은 사실에 주목, 2003년부터 대체광원으로 LED를 활용하는 방안을 연구하고 있다. “LED는 식물의 광합성과 생장에 필요한 단색광이며, 전력소모량이 적고, 수명이 반영구적입니다. 게다가 다른 조명기구와 달리, 수은이 들어 있지 않아 친환경적이라 할 수 있죠.” 현재 잎들깨와 국화, 딸기 재배에서 전기조명을 이용해 전조재배를 실시하고 있는 농가는 9천983곳. 2천864헥타르(ha)에 이른다. 해 길이를 연장시키는 전조재배에서 반드시 필요한 것은 적색광. 홍 박사는 이 전조재배에 ‘적색LED’를 적용, 백색광보다 해 길이 연장 효율이 무려 5~6배나 높아지고, 광합성 작용 효율 또한 높아 작물의 생산량과 품질을 10~20% 향상시킬 수 있었다. 전기사용량은 70~80% 절감했다. 따라서 이들 전조재배지를 적색 LED로 대체할 경우 농업용 전기에너지는 연간 약 120억 원 절감하고, 생산량 및 상품성 향상으로 연간 311억 원의 농가소득증대 효과가 있을 것으로, 홍 박사는 예상한다. 또한 전기에너지 절감으로 이산화탄소 배출을 연간 약 14만 톤 줄이고, 농업 부문의 LED 조명산업의 활성화에도 크게 기여할 것으로 기대하고 있다. 원추형 적색 LED 광처리 장치로 실용화 유도 “적색 LED를 잎들깨·국화·딸기·장미·카네이션 재배에 적용할 경우 전기에너지 절감과 함께 생산량을 올릴 수 있고, 시설채소와 시설과수에서는 수량 증대와 품질을 향상할 수 있습니다. 또 여름철에 상추·쑥갓·참나물을 재배할 때 연약하게 자라는 것을 방지하고 단단하게 키워 상품성을 높일 수 있는 것으로 나타났어요” 이뿐만이 아니다. 흐리거나 비 오는 날이 계속되어 광(光)이 부족할 경우 또는 하루 해가 짧아 충분한 광을 받지 못할 때 태양광 대신 LED 조명을 비춰 식물의 성장을 증가시키고 품질을 높일 수 있다. 또한 해가 진 후부터 새벽 1시 사이에 LED를 이용해 특정한 광 파장을 식물에 비추면 참외 당도를 높이고, 과실수를 증가시킬 수 있다. 홍 박사팀은 이 같은 적색 LED의 유용성 연구에서 한발 더 나아가, 농가에서 이를 활용할 수 있도록 비닐하우스와 대형 온실형태에 알맞은 ‘농가보급형 원추형 적색 LED 광처리 장치’를 개발했다. 이 장치는 시험연구용으로 자체 제작해 사용하던 막대형태의 LED 광처리 장치를 대신하는 것으로, 1천m2(300평)의 비닐하우스에 막대형태의 LED 광처리 장치가 약 250개가 필요한 데 반해, 새로 개발한 원추형의 장치는 80여 개만으로도 충분하다. 이로써 설치 소요량을 68% 줄이고, 균일한 광처리로 광 효율을 높여 실용화가 가능하게 됐다. 비닐하우스, 과수원 그리고 대형온실과 같은 시설작물 재배형태별로도 이용하도록 천정 부착식, 독립기둥 부착식 등 LED 광처리 장치를 개발했다. 2010년경 농가 보급 계획 LED를 농업에 본격적으로 적용하는 곳은 우리나라가 최초다. 일본에서는 실내에서 상추와 국화재배, 딸기 생육촉진, 과수의 개화조절, 해충의 발생 억제 등에 일부 기초적으로 이용하고 있으며, 최근 네덜란드에서는 파프리카 재배에 이용하고 있다. 미국에서는 실내에서 관상식물 재배 시 장식용 조명을 겸하여 화분식물 등에 적용하는 정도. 홍 박사는 2009년부터는 LED를 농업에 적용하는 실용화 연구를 추진, 전기에너지 절감기술, 시설재배작물의 생산성 및 품질향상 기술을 개발하고, 2010년경에는 본격적으로 농가에 보급할 계획이다. LED 제조기술 발전과 보급확대 등으로 LED 칩의 가격하락폭이 커지면 경제성은 더 높아질 것으로 예상하고 있다. 그러나 LED 장치를 농가에 보급하기 위해서는 LED 이용기술 및 광처리 장치에 대한 국가의 지원 또한 필요하다고 그는 말한다. 농가에 본격 보급되면 농가 소득증대와 우리 농산물의 국제경쟁력 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 홍 박사는 기대한다. “인구의 도시 집중화가 심화되면서 앞으로는 신속하게 먹거리를 공급할 수 있는 새로운 농업시스템이 필요하게 될 겁니다. 이미미국과 일본에서는 마천루농장(빌딩농장)이나 지하식물 생산 공장 등을 건설해 이에 대응하고 있는데요. 이러한 농업 형태에서는 인공광원이 절대적으로 필요한데, 에너지 절감과 식물의 생장을 조절할 수 있는 LED 활용이 필수가 될 것입니다.” 바로 이 미래 시장을 선점하기 위한 기술을 먼저 개발·적용함으로써 우리 농업의 경쟁력을 획기적으로 높이고, 저탄소 녹색성장농업기술 체계로의 전환을 주도해 나가겠다는 것이 연구진의 전략이다.

교육과학기술부 과학기술정보과 저작권자 2009.03.16 ⓒ ScienceTimes

출처 : 황금동백

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