최근 이상기상으로 전 세계가 폭염, 집중호우, 가뭄, 화재들이 빈번하게 발생하고 있으며 이로 인하여 전 산업분야에 막대한 손실을 발생시키고 있다. 온실가스에 의한 지구온난화가 그 주요 원인이며 온실가스 배출량을 줄이기 위해 우리나라를 비롯한 세계 130개가 넘는 국가가 탄소중립목표를 선언했다. 탄소중립은 인간의 활동에 의한 온실가스 배출량을 최대한 줄이고, 남은 온실가스는 흡수(산림 등), 제거(이산화탄소 포집, 저장, 활용 기술)해서 실질적인 탄소배출을 0으로 만드는 개념으로 탄소 제로라고도 한다.
그렇다면 탄소중립은 농업 부문에 어떤 의미를 가질까? 우리나라 농축산부문에서 배출되는 온실가스양이 3% 정도로 얼마 되지 않는다는 이유로 탄소중립 정책을 추진하는데 회의적인 시각도 있다. 하지만 농업 부문은 기후 의존성이 매우 높은 산업으로 부정적인 기후변화 영향이 매우 큰 산업이다. 따라서 탄소중립을 다른 산업에 맡기기보다 비록 적은 양이지만 주도적으로 탄소중립을 추진해야 한다. 또한 통계청이 발표한 ‘2022년 농가구입가격지수’에 따르면 전기요금 등 지난해 영농광열비는 전년 대비 66.9%나 올랐다고 한다. 한국전력의 늘어나는 적자를 조금이라도 해소하고 원가보다 크게 낮은 요금수준에서 불가피한 조치라고 판단된다. 뿐만아니라 인상된 전기요금은 기후변화에 의한 저온 및 고온일수 증가로 냉난방 비용이 증가되고 있는 농가 및 농산업체에는 커다란 생산비 부담으로 다가올 것이다.
탄소중립이라는 목표를 실현하고 에너지 가격 상승에 따른 현실적인 문제를 극복하기 위해서 국립농업과학원 에너지융복합연구실에서는 겨울철 온실 보온효과 극대화 및 작물 재배환경 개선을 위하여 에어로겔을 이용한 고기능성 다겹보온커튼을 개발하여 상용화 하였다. 에어로겔은 매우 가벼우면서도 보온성이 우수한 고밀도 단열소재이다. PE폼, 화학솜 등을 다겹으로 조합하여 사용하는 기존 다겹보온커튼의 경우, PE폼 파손, 화학솜에 수분 유입 및 공기층 감소 등에 따른 보온력 저하가 단점이었다. 이에 반해, ‘에어로겔 다겹보온커튼’은 온실 보온력 저하와 결로발생 등의 단점이 개선되고, 시설재배에 필요한 최적 환경을 조성할 수 있다. 에어로겔 다겹보온커튼에 관한 기술가치평가를 실시한 결과, 시설원예 농가의 직접적인 기술편익은 2031년까지 약 1,427백만원이고, 온실가스 저감량은 205,709 tCO2으로 정부의 탄소중립에도 크게 기여할것으로 기대된다.
더불어, 태양광‧열(PVT)과 지열을 이용한 온실 냉난방 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 태양광에 의한 전기에너지 및 태양열을 동시에 생산할 수 있는 PVT를 온실 면적의 10% 부지에 설치하여 지열과 복합열원으로 사용할 수 있고 같은 면적에서 전기에너지와 열에너지를 동시에 생산할 수 있어 태양에너지 이용 효율을 전기 16%, 열에너지 57%로 전체 73%까지 이용할 수 있다. 또한 태양광·열(PVT)에 의한 연간 전기 생산으로 기존 지열 시스템 대비 에너지 절감률을 20%까지 증대시킬 수 있으며 면세등유 대비 난방비용을 78% 절감할 수 있었다. 지열 시스템의 장기간 사용에 의한 열원량 부족을 해소할 수 있고 계절별 발생하는 태양열을 대수층 또는 지층에 저장함으로써 충분한 열원 확보가 가능하여 기존 지열 시스템의 설치용량을 30%까지 축소할 수 있다. 뿐만아니라 태양광과 태양열을 복합적으로 사용할 수 있어 농업 분야의 신재생에너지 이용 확대 및 탄소중립을 실현할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
최근 우리나라 시설농업은 대형화, 디지털 및 스마트화됨에 따라 에너지 비용은 더욱 증가할 것으로 예상된다. 또한, 기후변화에 따른 고온일수 증가로 냉방에 대한 중요성이 더욱 커지고 있으며 이에 따른 소요 비용도 증대되고 있는 실정이다. 신선농산물의 지속적인 생산 및 축사와 같은 폐쇄된 공간에서의 냉난방 및 환경관리기술 개발 요구도 증대됨에 따라 농업시설 전반에 걸친 통합적인 환경제어는 매우 중요한 과제로 대두되고 있다. 이에 국립농업과학원 에너지융복합연구실에서는 기후변화 대응 및 지속가능한 시설농업의 경쟁력 확보를 위해 에너지 이용 효율 향상, 수소 및 태양에너지 등 신재생에너지의 농업적 이용 확대에 모든 역량을 집중하고 있다.