물질 및 에너지 수지 분석을 통한 시설채소(오이)의 청정에너지 농업 시스템 구축을 위한 기초 연구 Study for Clean Energy Farming System by Mass and Energy Balance Analysis in the Controlled Cultivation of Vegetable Crop (Cucumber)원문보기
본 연구는 바이오가스 생산시설과 연계하는 시설채소 오이의 청정에너지 농업 시스템 구축을 위하여 물질 및 에너지 수지 분석하였으며, 물질 및 에너지 수지 분석을 통해 시설채소 청정에너지 시스템의 도입 방안을 검토하였다. 시설 채소 오이 재배지의 연간 가온용 순에너지요구량 ($E_{YHED}$)을 충족시키는 바이오가스양은 촉성과 반촉성 재배에서 각각 9,482, $2,636Nm^3\;10a^{-1}$ (60% 메탄함량을 기준)이었으며, 바이오가스 생산을 위해서 각각 양돈슬러리 511, $142m^3\;10a^{-1}$가 요구되었다. 해당 양돈슬러리에서 발생하는 질소(N)와 인산 ($P_2O_5$)은 촉성재배에서 1,788, $511kg\;10a^{-1}$, 반촉성 재배에서 497, $142kg\;10a^{-1}$이었으며, 비료성분의 농지환원을 위해서는 촉성 재배의 경우 질소시비 기준 7.5 ha, 반촉성 재배의 경우 질소시비 기준 2.1 ha의 오이재배 면적이 요구되었다. 가온기간 중 촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 ($E_{i,DHED}$)은 최소 7.7, 최대 515.1, 평균 $310.2Mcal\;10a^{-1}\;day^{-1}$을 나타냈으며, 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 ($E_{i,DHED}$)은 최소 5.3, 최대 258.0, 평균 $165.1Mcal\;10a^{-1}\;day^{-1}$을 나타났다. 촉성 및 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 ($E_{i,DHED}$)의 평균치를 기준으로 산출한 바이오가스 생산 시설의 양돈슬러리 유입용량은 각각 3.3, $1.7m^3\;day^{-1}$이었으며, 일일 가온에너지 요구량 ($E_{i,DHED}$)의 최대값을 기준으로 한 유입용량은 각각 5.4, $2.7m^3\;day^{-1}$로 나타났다. 또한 소화액의 처리측면에서 지역특성에 따라 액비이용을 고려한 바이오가스 생산시설 용량설계와 하절기의 잉여 바이오가스 활용 방안의 모색이 필요하였다.
본 연구는 바이오가스 생산시설과 연계하는 시설채소 오이의 청정에너지 농업 시스템 구축을 위하여 물질 및 에너지 수지 분석하였으며, 물질 및 에너지 수지 분석을 통해 시설채소 청정에너지 시스템의 도입 방안을 검토하였다. 시설 채소 오이 재배지의 연간 가온용 순에너지요구량 ($E_{YHED}$)을 충족시키는 바이오가스양은 촉성과 반촉성 재배에서 각각 9,482, $2,636Nm^3\;10a^{-1}$ (60% 메탄함량을 기준)이었으며, 바이오가스 생산을 위해서 각각 양돈슬러리 511, $142m^3\;10a^{-1}$가 요구되었다. 해당 양돈슬러리에서 발생하는 질소(N)와 인산 ($P_2O_5$)은 촉성재배에서 1,788, $511kg\;10a^{-1}$, 반촉성 재배에서 497, $142kg\;10a^{-1}$이었으며, 비료성분의 농지환원을 위해서는 촉성 재배의 경우 질소시비 기준 7.5 ha, 반촉성 재배의 경우 질소시비 기준 2.1 ha의 오이재배 면적이 요구되었다. 가온기간 중 촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 ($E_{i,DHED}$)은 최소 7.7, 최대 515.1, 평균 $310.2Mcal\;10a^{-1}\;day^{-1}$을 나타냈으며, 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 ($E_{i,DHED}$)은 최소 5.3, 최대 258.0, 평균 $165.1Mcal\;10a^{-1}\;day^{-1}$을 나타났다. 촉성 및 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 ($E_{i,DHED}$)의 평균치를 기준으로 산출한 바이오가스 생산 시설의 양돈슬러리 유입용량은 각각 3.3, $1.7m^3\;day^{-1}$이었으며, 일일 가온에너지 요구량 ($E_{i,DHED}$)의 최대값을 기준으로 한 유입용량은 각각 5.4, $2.7m^3\;day^{-1}$로 나타났다. 또한 소화액의 처리측면에서 지역특성에 따라 액비이용을 고려한 바이오가스 생산시설 용량설계와 하절기의 잉여 바이오가스 활용 방안의 모색이 필요하였다.
Clean energy farming is the agricultural activity to improve an efficiency of agricultural energy use and to replace fossil fuels. This study was carried out to establish the clean energy farming system in the controlled cultivation of vegetable crop (cucumber) adopting the biogas production facilit...
Clean energy farming is the agricultural activity to improve an efficiency of agricultural energy use and to replace fossil fuels. This study was carried out to establish the clean energy farming system in the controlled cultivation of vegetable crop (cucumber) adopting the biogas production facility. In order to design the clean energy farming system, mass and energy balance was analyzed between the controlled cultivation system and the biogas production facility. Net yearly heating energy demands ($E_{YHED}$) of forcing and semi-forcing cultivation types were 48,697 and $13.536Mcal\;10^{-1}$ in the controlled cultivation of vegetable cucumber. To cover these $E_{YHED}$, the pig slurry of 511 and $142m^3\;10a^{-1}$ (biogas volume of 9,482 and $2,636Nm^3\;10a^{-1}$, respectively, as 60% methane content) were needed in forcing and semi-forcing cultivation types. The pig slurry of $511m^3\;10a^{-1}$ caused N 1,788, $P_2O_5$$511kg\;10a^{-1}$ in the forcing cultivation type, and the pig slurry of $142m^3\;10a^{-1}$ caused N 497, $P_2O_5$$142kg\;10a^{-1}$ in the semi-forcing cultivation type. The daily heating energy demand ($E_{i,DHED}$) by the time scale analysis showed the minimum $E_{i,DHED}$ of $7.7Mcal\;10a^{-1}\;day^{-1}$, the maximum $E_{i,DHED}$ of $515.1Mcal\;10a^{-1}\;day^{-1}$, and the mean $E_{i,DHED}$ of 310.2 in the forcing cultivation type. And the minimum $E_{i,DHED}$, the maximum $E_{i,DHED}$, and the mean $E_{i,DHED}$ were 5.3, 258.0, and $165.1Mcal\;10a^{-1}\;day^{-1}$ in the semi-forcing cultivation type, respectively. Input scale of biogas production facility designed from the mean $E_{i,DHED}$ were 3.3 and $1.7m^3\;day^{-1}$ in the forcing and the semi-forcing cultivation type. The maximum $E_{i,DHED}$ gave the input scale of 5.4 and $2.7m^3\;day^{-1}$ in the forcing and the semi-forcing cultivation type.
Clean energy farming is the agricultural activity to improve an efficiency of agricultural energy use and to replace fossil fuels. This study was carried out to establish the clean energy farming system in the controlled cultivation of vegetable crop (cucumber) adopting the biogas production facility. In order to design the clean energy farming system, mass and energy balance was analyzed between the controlled cultivation system and the biogas production facility. Net yearly heating energy demands ($E_{YHED}$) of forcing and semi-forcing cultivation types were 48,697 and $13.536Mcal\;10^{-1}$ in the controlled cultivation of vegetable cucumber. To cover these $E_{YHED}$, the pig slurry of 511 and $142m^3\;10a^{-1}$ (biogas volume of 9,482 and $2,636Nm^3\;10a^{-1}$, respectively, as 60% methane content) were needed in forcing and semi-forcing cultivation types. The pig slurry of $511m^3\;10a^{-1}$ caused N 1,788, $P_2O_5$$511kg\;10a^{-1}$ in the forcing cultivation type, and the pig slurry of $142m^3\;10a^{-1}$ caused N 497, $P_2O_5$$142kg\;10a^{-1}$ in the semi-forcing cultivation type. The daily heating energy demand ($E_{i,DHED}$) by the time scale analysis showed the minimum $E_{i,DHED}$ of $7.7Mcal\;10a^{-1}\;day^{-1}$, the maximum $E_{i,DHED}$ of $515.1Mcal\;10a^{-1}\;day^{-1}$, and the mean $E_{i,DHED}$ of 310.2 in the forcing cultivation type. And the minimum $E_{i,DHED}$, the maximum $E_{i,DHED}$, and the mean $E_{i,DHED}$ were 5.3, 258.0, and $165.1Mcal\;10a^{-1}\;day^{-1}$ in the semi-forcing cultivation type, respectively. Input scale of biogas production facility designed from the mean $E_{i,DHED}$ were 3.3 and $1.7m^3\;day^{-1}$ in the forcing and the semi-forcing cultivation type. The maximum $E_{i,DHED}$ gave the input scale of 5.4 and $2.7m^3\;day^{-1}$ in the forcing and the semi-forcing cultivation type.
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문제 정의
바이오가스 생산시설의 원료는 현재 우리나라에서 주로 활용하고 있는 양돈슬러리를 주원료로 하였으며, 추가적으로 시설채소 작물 재배과정에서 발생하는 작물잔 사를 바이오가스 생산시설의 부원료로 활용하는 체계로 설계하였다. 바이오가스 생산시설에서 생산되는 바이오가스는 직접 시설재배지의 가온용 연료로 활용하고 바이오가스 생산과정에서 발생하는 소화액은 액비로 활용하는 것으로 가정하여 시설채소 작물 청정에너지 농업 시스템의 물질 및 에너지 수지를 파악하고자 하였다.
본 연구는 바이오가스 생산시설과 연계하는 시설채소 오이의 청정에너지 농업 시스템 구축을 위하여 물질 및 에너지 수지 분석하였으며, 물질 및 에너지 수지 분석을 통해 시설채소 청정에너지 시스템의 도입 방안을 검토하였다. 시설 채소 오이 재배지의 연간 가온용 순에너지요구량 (EYHED) 을 충족시키는 바이오가스양은 촉성과 반촉성 재배에서 각각 9,482, 2,636 Nm310a-1 (60% 메탄함량을 기준)이었으며, 바이오가스 생산을 위해서 각각 양돈슬러리 511, 142 m310a-1가 요구되었다.
본 연구에서는 농산 바이오매스의 바이오가스화 기술을 이용하여 농업분야 주요 에너지 수요처인 시설채소 단지와 연계하는 청정에너지 농업 시스템을 구축하고, 이를 위해 촉성 및 반촉성 오이 재배 시설을 대상으로 물질 및 에너지 수지의 분석을 통해 청정에너지 농업 시스템 설계 방안을 검토하였다.
청정에너지 농업 시스템 본 연구는 시설채소 작물인 오이를 대상으로 청정에너지 농업 시스템 구축을 위한 물질 및 에너지 수지를 파악하였다. 청정에너지 생산시설인 바이오가스 시설과 청정에너지 이용시설인 시설채소 작물재배 시설을 중심으로 Fig.
가설 설정
촉성재배는 재배기간 중 동절기 직접가온 기간을 포함하는 재배 유형으로 11월 초순에서 4월 초순 까지 재배하며, 반촉성 재배는 동절기 직접가온 기간을 일부 포함하는 재배 유형으로 1월 초순에서 6월 중순까지 재배하는 것으로 설정하였다. 시설 오이 하우스의 가온은 시설내 온도를 기준으로 하여 시설내 내부온도가 10℃미만시 시설채소 하우스의 가온을 실시하는 것으로 가정하였다.
제안 방법
물질 및 에너지 수지 분석 본 연구에서는 오이 시설재배지 10a를 기준 면적으로 하고, 시설채소 재배 시설에서 요구되는 단위면적당 연간 난방에너지 요구량을 산출하였으며, 농산 부산물의 발생량을 기준으로 하여 질소 (N), 인산 (P2O5), 혐기소화시 전환이 가능한 메탄 생산량 (Nm3 ha-1)을 산출하였다. 작물잔사와 양돈슬러리로부터의 메탄생산량은 식 (1)과 같이 계산하였다.
바이오가스 생산 시설과 작물재배 시설간의 물질수지는 비료성분인 질소 (N), 인산 (P2O5)의 성분량을 기준으로 평가하였으며, 에너지 수지는 바이오가스 생산시설의 경우 메탄 (CH4), 시설채소 가온용 연료는 경유의 열량 (kcal)을 기준으로 평가하였다. 물질 및 에너지 수지 평가를 위한 시설오이의 잔물잔사 발생단위 (Mg ha-1)와 비료성분 및 바이오 가스 단위생산량 (kg ha-1, Nm3 ha-1)은 Shin et al.
시설재배단지의 에너지 요구량을 충족하기 위해 요구되는 바이오가스의 에너지양 (kcal)으로부터 바이오가스 생산시설의 용량 계획을 수립하였다. 바이오가스 생산시설의 농산 바이오매스 유입용량 (Mg day-1)은 시설채소 단지에서 배출되는 작물잔사와 양돈 슬러리의 성상특성 및 메탄생산퍼 텐셜 (Nm3 kg-1-VSremoved)로 산출하였다. 식 (2)에서 ECCSB 는 시설채소 단지로부터 배출되는 농산부산물 유래 청정에 너지 생산량으로 PCCSB (농산부산물의 메탄생산퍼텐셜)에 메탄의 저위발열량인 8,560 kcal Nm-3를 곱하여 산출하였으며, 식 (3)에서 시설 재배지의 연간 순 가온 에너지 요구량 (EYHED)은 시설재배지 연간 총 가온 에너지 요구량 (ECCS) 에서 농산부산물 유래 청정에너지 생산량 (ECCSB)을 차감하여 산출하였다.
1과 같이 청정에너지 농업 시스템을 설계하였다. 바이오가스 생산시설의 원료는 현재 우리나라에서 주로 활용하고 있는 양돈슬러리를 주원료로 하였으며, 추가적으로 시설채소 작물 재배과정에서 발생하는 작물잔 사를 바이오가스 생산시설의 부원료로 활용하는 체계로 설계하였다. 바이오가스 생산시설에서 생산되는 바이오가스는 직접 시설재배지의 가온용 연료로 활용하고 바이오가스 생산과정에서 발생하는 소화액은 액비로 활용하는 것으로 가정하여 시설채소 작물 청정에너지 농업 시스템의 물질 및 에너지 수지를 파악하고자 하였다.
수원지역의 30년 평균기온을 기초로 연간 일평균기온 10 ℃미만인 날은 11월 1일부터 다음해 4월 6일까지 연간 157일로 나타났으며, 157일간의 시설채소 오이의 촉성 및 반촉성 재배 기간 중 일일 가온에너지 요구량 (Ei, DHED)을 식 (2), (3), (4)를 이용하여 산출하였다 (Fig. 4).
분석 기준 설정 시설채소 작물 청정에너지 시스템의 물질 및 에너지 수지는 국내 수원 지역의 주요 시설채소 작물인 오이를 대상으로 하였다. 시설 오이의 작부체계는 Jeong and Lee (2010)의 시설채소 농가 실태조사 결과에 기초하여 1년 1작기를 기준으로 하였으며, 작형 (Cropping type)에 따라 시설의 가온 에너지에 큰 차이를 나타내는 점을 고려하여 촉성 (Forcing)과 반촉성 (Semi-forcing) 재배, 두 개의 유형을 설정하였다 (Table 1). 촉성재배는 재배기간 중 동절기 직접가온 기간을 포함하는 재배 유형으로 11월 초순에서 4월 초순 까지 재배하며, 반촉성 재배는 동절기 직접가온 기간을 일부 포함하는 재배 유형으로 1월 초순에서 6월 중순까지 재배하는 것으로 설정하였다.
시설재배단지의 에너지 요구량을 충족하기 위해 요구되는 바이오가스의 에너지양 (kcal)으로부터 바이오가스 생산시설의 용량 계획을 수립하였다. 바이오가스 생산시설의 농산 바이오매스 유입용량 (Mg day-1)은 시설채소 단지에서 배출되는 작물잔사와 양돈 슬러리의 성상특성 및 메탄생산퍼 텐셜 (Nm3 kg-1-VSremoved)로 산출하였다.
청정에너지 농업 시스템 본 연구는 시설채소 작물인 오이를 대상으로 청정에너지 농업 시스템 구축을 위한 물질 및 에너지 수지를 파악하였다. 청정에너지 생산시설인 바이오가스 시설과 청정에너지 이용시설인 시설채소 작물재배 시설을 중심으로 Fig. 1과 같이 청정에너지 농업 시스템을 설계하였다. 바이오가스 생산시설의 원료는 현재 우리나라에서 주로 활용하고 있는 양돈슬러리를 주원료로 하였으며, 추가적으로 시설채소 작물 재배과정에서 발생하는 작물잔 사를 바이오가스 생산시설의 부원료로 활용하는 체계로 설계하였다.
시설 오이의 작부체계는 Jeong and Lee (2010)의 시설채소 농가 실태조사 결과에 기초하여 1년 1작기를 기준으로 하였으며, 작형 (Cropping type)에 따라 시설의 가온 에너지에 큰 차이를 나타내는 점을 고려하여 촉성 (Forcing)과 반촉성 (Semi-forcing) 재배, 두 개의 유형을 설정하였다 (Table 1). 촉성재배는 재배기간 중 동절기 직접가온 기간을 포함하는 재배 유형으로 11월 초순에서 4월 초순 까지 재배하며, 반촉성 재배는 동절기 직접가온 기간을 일부 포함하는 재배 유형으로 1월 초순에서 6월 중순까지 재배하는 것으로 설정하였다. 시설 오이 하우스의 가온은 시설내 온도를 기준으로 하여 시설내 내부온도가 10℃미만시 시설채소 하우스의 가온을 실시하는 것으로 가정하였다.
대상 데이터
분석 기준 설정 시설채소 작물 청정에너지 시스템의 물질 및 에너지 수지는 국내 수원 지역의 주요 시설채소 작물인 오이를 대상으로 하였다. 시설 오이의 작부체계는 Jeong and Lee (2010)의 시설채소 농가 실태조사 결과에 기초하여 1년 1작기를 기준으로 하였으며, 작형 (Cropping type)에 따라 시설의 가온 에너지에 큰 차이를 나타내는 점을 고려하여 촉성 (Forcing)과 반촉성 (Semi-forcing) 재배, 두 개의 유형을 설정하였다 (Table 1).
이론/모형
), 시설채소 가온용 연료는 경유의 열량 (kcal)을 기준으로 평가하였다. 물질 및 에너지 수지 평가를 위한 시설오이의 잔물잔사 발생단위 (Mg ha-1)와 비료성분 및 바이오 가스 단위생산량 (kg ha-1, Nm3 ha-1)은 Shin et al. (2011b) 이 보고한 자료에 근거하였으며, 양돈슬러리의 성상과 바이오가스 생산시설의 운전효율은 각각 Yoon et al. (2009, 2011)이 보고한 자료를 근거로 Table 1과 같이 청정에너지 농업시스템의 물질 및 에너지 수지분석 기준을 설정하였다.
성능/효과
가온기간 중 촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 (Ei, DHED) 은 최소 7.7, 최대 515.1, 평균 310.2 Mcal 10a-1 day-1을 나타냈으며, 표준편차는 154.7 Mcal 10a-1 day-1이었다. 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 (Ei, DHED)은 최소 5.
1 ha의 오이재배면적이 요구되었다. 가온기간 중 촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 (Ei,DHED)은 최소 7.7, 최대 515.1, 평균 310.2 Mcal 10a-1 day-1을 나타냈으며, 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 (Ei, DHED)은 최소 5.3, 최대 258.0, 평균 165.1 Mcal 10a-1 day-1을 나타났다. 촉성 및 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 (Ei,DHED)의 평균치를 기준으로 산출한 바이오가스 생산 시설의 양돈슬러리 유입용량은 각각 3.
9 ha의 오이재배 면적이 요구되었다. 따라서 양돈슬러리를 이용하는 바이오가스 생산시설과 시설 채소 오이의 청정에너지 농업 시스템의 구축을 위해서는 해당 가온시설 외에 비료성분의 적정 순환을 위한 충분한 농경지가 확보되어야 하는 것으로 나타났다 (Fig. 2, Fig. 3).
0 kg 10a-1이 발생하였다. 따라서 촉성 재배에서 시설채소 오이 잔사에서 발생하는 비료성분은 시설 오이 재배지에서 요구하는 비료성분량의 질소 (N)는 64.6%, 인산 (P2O5)은 53.7%에 해당하는 것으로 나타났으며, 반촉성 재배에서는 질소 (N)는 80.4%, 인산 (P2O5)은 67.1%를 대체할 수 있는 것으로 나타났다. 시설 채소 오이 재배지 가온을 위한 총에너지 요구량 (ECCS)은 촉성 재배 49.
가 요구되는 것으로 나타났다 (Table 3). 또한 시설채소 오이 재배지의 가온에너지를 충당하기 위한 양돈슬러리에서 질소 (N)와 인산 (P2O5)은 촉성재배에서 1,788, 511 kg 10a-1, 반촉성 재배에서 497, 142 kg 10a-1이었으며, 양돈슬러리에서 발생하는 비료성분의 농지환원을 위해서는 촉성 재배의경우 질소시비 기준 7.5, 인산시비 기준 31.2 ha의 오이재배면적이 요구되었으며, 반촉성 재배의 경우 질소시비 기준 2.1, 인산시비 기준 0.9 ha의 오이재배 면적이 요구되었다. 따라서 양돈슬러리를 이용하는 바이오가스 생산시설과 시설 채소 오이의 청정에너지 농업 시스템의 구축을 위해서는 해당 가온시설 외에 비료성분의 적정 순환을 위한 충분한 농경지가 확보되어야 하는 것으로 나타났다 (Fig.
7 Mcal 10a-1 day-1이었다. 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 (Ei, DHED)은 최소 5.3, 최대 258.0, 평균 165.1 Mcal 10a-1 day-1을 나타냈으며, 표준편차는 77.6 Mcal 10a-1 day-1이었다. 촉성 및 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 (Ei, DHED)의 평균치를 활용 하여 바이오가스 시설의 양돈슬러리 유입용량을 산출하는 경우 각각 3.
시설 오이 재배지의 연간 가온용 순에너지요구량 (EYHED) 을 충족시키는 바이오가스양은 60% 메탄함량을 기준으로할 때, 촉성과 반촉성 재배에서 각각 9,482, 2,636 Nm310a-1이었으며, 이에 해당하는 바이오가스 생산을 위해서는 촉성과 반촉성 재배에서 각각 양돈슬러리 511, 142 m310a-1가 요구되는 것으로 나타났다 (Table 3). 또한 시설채소 오이 재배지의 가온에너지를 충당하기 위한 양돈슬러리에서 질소 (N)와 인산 (P2O5)은 촉성재배에서 1,788, 511 kg 10a-1, 반촉성 재배에서 497, 142 kg 10a-1이었으며, 양돈슬러리에서 발생하는 비료성분의 농지환원을 위해서는 촉성 재배의경우 질소시비 기준 7.
1%를 대체할 수 있는 것으로 나타났다. 시설 채소 오이 재배지 가온을 위한 총에너지 요구량 (ECCS)은 촉성 재배 49.233 Mcal 10a-1, 반촉성 재배 14,206 Mcal 10a-1로 산출되었다. 시설채소 오이 잔사에서 생산할 수 있는 메탄 (CH4)의 양 (PCCSB)은 촉성과 반촉성 재배에서 62.
본 연구는 바이오가스 생산시설과 연계하는 시설채소 오이의 청정에너지 농업 시스템 구축을 위하여 물질 및 에너지 수지 분석하였으며, 물질 및 에너지 수지 분석을 통해 시설채소 청정에너지 시스템의 도입 방안을 검토하였다. 시설 채소 오이 재배지의 연간 가온용 순에너지요구량 (EYHED) 을 충족시키는 바이오가스양은 촉성과 반촉성 재배에서 각각 9,482, 2,636 Nm310a-1 (60% 메탄함량을 기준)이었으며, 바이오가스 생산을 위해서 각각 양돈슬러리 511, 142 m310a-1가 요구되었다. 해당 양돈슬러리에서 발생하는 질소 (N)와 인산 (P2O5)은 촉성재배에서 1,788, 511 kg 10a-1, 반촉성 재배에서 497, 142 kg 10a-1이었으며, 비료성분의 농지환원을 위해서는 촉성 재배의 경우 질소시비 기준 7.
233 Mcal 10a-1, 반촉성 재배 14,206 Mcal 10a-1로 산출되었다. 시설채소 오이 잔사에서 생산할 수 있는 메탄 (CH4)의 양 (PCCSB)은 촉성과 반촉성 재배에서 62.6, 78.3 Nm310a-1이었으며, 이를 가온용 열에너지로 전환하는 경우 각각 535.9, 669.8 Mcal 10a-1로 나타나 연간 요구되는 시설채소 오이 재배지의 가온용 열에너지양 (ECCS)의 1.1%와 4.7%를 차지하는 것으로 나타났다.
6 Mcal 10a-1 day-1이었다. 촉성 및 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 (Ei, DHED)의 평균치를 활용 하여 바이오가스 시설의 양돈슬러리 유입용량을 산출하는 경우 각각 3.3, 1.7 m3 day-1이었으며, 일일 가온에너지 요구량 (Ei, DHED)의 최대값을 기준으로 바이오가스 시설의 유입용량을 설계하는 경우 각각 5.4, 2.7 m3 day-1로 나타났다 (Table 4). 시설채소 재배단지의 경우 동절기만 가온에너지를 요구하면서 외기기온에 따라 큰 일편차를 가지는 특성이 있다.
1 Mcal 10a-1 day-1을 나타났다. 촉성 및 반촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 (Ei,DHED)의 평균치를 기준으로 산출한 바이오가스 생산 시설의 양돈슬러리 유입용량은 각각 3.3, 1.7 m3 day-1이었으며, 일일 가온에너지 요구량 (Ei,DHED)의 최대값을 기준으로 한 유입용량은 각각 5.4, 2.7 m3 day-1로나타났다. 또한 소화액의 처리측면에서 지역특성에 따라 액비이용을 고려한 바이오가스 생산시설 용량설계와 하절기의 잉여 바이오가스 활용 방안의 모색이 필요하였다.
시설 채소 오이 재배지의 연간 가온용 순에너지요구량 (EYHED) 을 충족시키는 바이오가스양은 촉성과 반촉성 재배에서 각각 9,482, 2,636 Nm310a-1 (60% 메탄함량을 기준)이었으며, 바이오가스 생산을 위해서 각각 양돈슬러리 511, 142 m310a-1가 요구되었다. 해당 양돈슬러리에서 발생하는 질소 (N)와 인산 (P2O5)은 촉성재배에서 1,788, 511 kg 10a-1, 반촉성 재배에서 497, 142 kg 10a-1이었으며, 비료성분의 농지환원을 위해서는 촉성 재배의 경우 질소시비 기준 7.5 ha, 반촉성 재배의 경우 질소시비 기준 2.1 ha의 오이재배면적이 요구되었다. 가온기간 중 촉성 재배에서 일일 가온에너지 요구량 (Ei,DHED)은 최소 7.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라 농업의 에너지 의존성이 증가하는 이유?
농업기계화, 시설원예작물 재배면적 증가 등으로 우리나라 농업의 에너지 의존성이 증가하여, 농림어업 분야의 에너지 소비량은 1981년 75만 8,000 TOE에서 2008년 286만 TOE로 3.8배 증가하였으며, 면세유 기준 농업용 유류 사용량은 1990년 64만 9,399 톤에서 2008년에 197만 5,412 톤으로 3배가 증가한 것으로 보고 (Kim et al.
국제 유가 상승으로 인한 농가 경영비 절감 방안은 무엇이 있는가?
, 2010)되고 있다. 근래 지구온난화로 인한 기후변화에 대응하여 농업분야에서도 이산화탄소 배출 감축을 위해 노력하고 있는 가운데, 국제 유가 상승으로 인한 농가 경영비 절감 방안으로 청정에너지 농업에 대한 관심이 증가하고 있다. 청정에너지 농업은 지구온난화에 대비하고, 농업의 친환경성과 지속가능성을 높이는데 있어 에너지 이용 측면을 강조하는 개념으로 농업용 에너지 이용의 효율성을 향상시키고, 신재생에너지로 대체･이용하는 농업이다.
농산 바이오매스의 바이오가스화 시설의 국내 실정은 어떠한가?
따라서 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리하여 얻어지는 바이오메탄은 직접적인 화석연료의 대체가 가능하며, 분리된 이산화탄소는 시설채소 작물의 생육 증대를 위한 탄소원으로 재이용이 가능하다. 그러나 청정에너지 생산 개념을 가지는 바이오가스 생산 시설은 2010년 기준 11기에 불과하며 (Ministry of Environment, 2011), 대부분 연구･실증 시설로서 청정에너지원으로서의 활용 사례는 극히 미흡한 상황이다. 또한 우리나라에서는 청정에너지 농업 시스템과 관련하여 바이오가스 생산시설의 기술 조사 및 경영성과 사례분석에 관한 연구결과가 보고 (Yoon et al., 2009; Park and Han, 2011)되고 있으나 기술적인 부분에서의 접근은 극히 미흡한 실정이다.
참고문헌 (14)
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