시설원예는 작물 생육에 적합한 환경을 조성해 재배하는 방식으로 온도, 습도와 광 환경을 조절하기 위해 많은 에너지가 든다. 특히 경영비의 20% 이상을 차지해 농가에 부담이 되는 겨울철 난방비는 농가 소득 감소의 주요 원인 중 하나로 손꼽힌다. 이에 에너지를 효율적으로 소비하기 위한 과학적인 모니터링이 필요한 상황이다.
이번에 개발한 젬스는 에너지 측정 장비, 화면 표시 장치(디스플레이), 통신장비 등으로 구성돼 있다. 전기는 전력측정기, 기름은 기름탱크 수위 감지기(센서)를 이용해 소비량을 측정한다. 연중 에너지를 점검(모니터링)할 수 있어 난방뿐만 아니라 냉방 에너지 측정에도 활용할 수 있다.
점검(모니터링)한 에너지 소비량은 웹 서버에 저장된 후 다양한 그래프로 정리돼 농업인에 제공된다. 농업인들은 농가 현장에 설치된 모니터, 개인용 컴퓨터, 휴대전화 등으로 온실 에너지 소비 현황을 확인할 수 있다. 화면도 단순하게 구성해 누구나 직관적으로 이해할 수 있게 했다.
젬스가 제공하는 정보는 설비별 당일 실시간 누적 에너지 사용량, 월별 전체 에너지 사용량 , 이번 달 설비별 누적 소비량 비율, 어제 동 시간 대비 에너지 사용률과 에너지 과다‧과소 소비 시 경보, 다른 농가 대비 사용량 비교, 하루 최저기온과 에너지 소비량 정보(데이터) 등이다.
농촌진흥청은 이와 함께 인공지능 기술을 활용해 ‘에너지 소비량 추이 예측 모델’, ‘외기온 변화에 따른 에너지 소비량 예측 모델’, ‘난방 설정 온도 변화에 따른 에너지 소비량 예측 모델’ 등 에너지 소비량 예측 모형(모델) 3종을 개발했다.
이 모형을 활용하면 환경변화에 따른 에너지 소비량을 예측하고 농가가 효율적인 에너지 소비와 관리를 할 수 있다. 현재는 개발자가 직접 예측값을 구해 농가에 알려주고 있으나 앞으로는 농업인이 직접 설정 조건을 입력해 예측값을 계산할 수 있도록 할 계획이다.
농촌진흥청은 토마토 농가 3곳, 딸기 농가 3곳, 국립농업과학원 딸기 온실 1곳에 젬스를 설치해 실증 시험을 거쳤다.
담양과 양평 딸기 농가를 대상으로 겨울 2개월 동안(2024년 12월~2025년 1월)의 제곱미터당 에너지 소비량, 딸기 1kg 생산 시 에너지 소비량 등을 비교한 결과, 농가가 보온과 난방 설비 구성, 운영 방안 등을 조정하면 에너지 소비를 줄일 수 있음을 확인했다.
담양의 딸기 농가는 젬스가 제공하는 ‘하루 최저기온과 에너지 소비량 데이터’를 보고 기상청에서 기온이 낮을 것으로 예보한 날에는 난방 온도를 1도(℃) 정도 낮게 설정해 소비량을 작년보다 10% 정도 절감했다.
실제 담양의 딸기 농가는 “전기와 기름 소비량을 한눈에 쉽게 볼 수 있어서 편리했다.”라며, “앞으로 젬스 사용 농가가 많아져 다른 농가와 에너지 소비량을 비교할 수 있다면 에너지 절감 방안을 찾는 데 크게 도움이 될 것이다.”라고 높이 평가했다.
젬스 설치비용은 난방기, 양액기, 주 전기 등 3가지 소비량을 측정할 때를 기준으로 농가당 6~700만 원 정도로 예상된다.
정부 지원을 받으면 300만 원 정도로 예상돼 난방비(12∼3월) 약 800만 원 기준으로 10% 절감하면 4년 이내 설치비용 회수가 가능할 것으로 예상된다.
농촌진흥청은 지난해 젬스 관련 기술 특허를 출원했으며, 올해 2월 산업체에 기술이전 했다. 이를 통해 제품 생산과 상용화를 추진할 계획이다. 또한, 농림축산식품부 ‘스마트팜 아이시티(ICT) 융복합확산사업’에 젬스가 포함될 수 있도록 정책 부서와 지속 협의할 예정이다.
농촌진흥청 국립농업과학원 이승돈 원장은 “그동안은 주로 생산량을 높이기 위한 온실 환경관리가 이뤄졌으나 생산량이 많더라도 에너지 소비량이 많으면 실제 농가 소득은 줄어들 수밖에 없다.”라며, “젬스가 보급된다면 농가 경영비 절감은 물론 지속 가능한 농업 실현에 크게 도움이 될 것이다. 앞으로 현장이 필요로 하는 기능을 추가하고 활용도를 높여나가겠다.”라고 말했다.
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