대수층 순환식 수막재배로 '물걱정 뚝! 수익은 업'

일반 수막재배, 가뭄 땐 활용 불가능… 지질硏 지하수복원·재사용방법 개발 버려진 빗물 등 모아 지하로 재주입 비순환식보다 경제효과 2.2배 높아

지난해 37년 만에 소양강댐이 역대 최저 수위를 찍는 등 올해까지도 가뭄은 계속되고 있다. 올봄 역시 가뭄에서 벗어날 수 없을 것이라는 전망이 속속 나오는 상황에서 가장 고통받는 곳은 농촌 지역이다. 그중 수막시설재배 농가는 농작물에 줄 지하수가 말라가는 것은 물론 지하수의 열을 하우스 보온에도 이용해야 하기 때문에 이중고를 겪고 있다. 최근 끝나지 않을 것 같은 가뭄사태에서 수막재배시설 농가의 숨통을 트이게 해 줄 '대수층 순환식 수막재배' 방법이 개발됐다. <편집자 주>

▲ 관정주입방식 개념도

▲수막재배(물 커튼 재배)란=이중 하우스 위에 지하수를 뿌려 수막을 형성시켜 하우스 내 열의 유출을 막고 물이 발산하는 열을 하우스 보온에 이용하는 방법이다.

즉, 연중 일정하게 따뜻한 온도의 지하수를 이용해 난방하는 재배 방법이 수막재배다. 겨울철 시설재배 난방용 기름 값 상승 탓에 국내 시설재배 농가에 중요한 재배 방법으로 자리매김하고 있다.

그러나 수막재배의 가장 큰 단점은 지하수 재활용이 안 되는 것이다. 여기에 가뭄 등으로 수자원 관리가 어려운 국내에서는 지하수위가 점점 하강해 수막재배 농가들은 수막재배를 하고 싶어도 더는 할 수 없는 상황에 놓였다. 수막재배 농가는 그 어느 것보다 지하수 재활용 방법을 절실하게 필요로 한다.

▲연구진 고민의 시작=한국지질자원연구원, 국립원예특작과학원, 공주대학교, 한서엔지니어링, 한국건설기술연구원으로 구성된 연구진은 고갈되는 지하수를 복원하고 다시 사용하는 방법이 없을까 고민을 시작했다.

기존 수막재배 시설에서 버려지는 지하수와 빗물에서 그 방법을 모색하기 시작했다. 지하수위 복원기술을 개발해 한 번 쓴 지하수 땅속으로 재주입했다.

또 비닐하우스 때문에 침투되지 못하고 버려지던 빗물도 모아 다시 지하로 주입하는 등의 도전을 시작했다. 한 번 쓴 지하수를 다시 복원해 고갈되어 가는 지하수도 지키고, 수막재배를 해야 하는 시설농가의 이익도 지키는 방법이 개발됐다.

▲연구진의 기술 개발 과정=2011년 11월부터 청주에 실증연구시설을 구축했다.

먼저 수막재배단지의 특성을 분석하려고 지하수 사용량, 지하수위 고갈상태, 하천수위 변화 특성, 농업현장의 의견을 바탕으로 현장 적용에 쉬운 농민들을 위한 기술을 개발하고 실제 현장에 적용했다.

이와 함께 자동으로 운전할 수 있게 하우스 내부와 외부 온도센서와 연동을 할 수 있는 자동화 시스템도 개발해 농가의 일손도 덜었다. 또 시설재배지역에 적합한 통합 물 수지 해석기법도 개발했다.

▲최종 연구 결과인 '대수층 순환식 수막재배 시스템'이란='양수→수막→모래여과→집수→지중가온→여과→주입' 과정을 거쳐 이뤄진다. 양수과정은 재배농가가 기존에 사용하던 지하수 관정을 활용한다.

수막에 사용된 지하수는 모래여과 과정을 거쳐 집수시설을 통해 집수탱크시설로 운반된다. 또 침투되지 못한 빗물도 모래여과 과정을 거쳐 집수탱크시설에 수막수와 함께 저장된다. 이렇게 물이 모인 수막수를 지하열교환관에 통과시켜 손실된 온도를 보완해야 한다.

이 과정이 지중가온 단계다. 저장된 수막수를 지하열 교환관에 통과시켜 지하수와 같은 15℃ 내외 온도를 유지하는 것이다. 이렇게 열을 흡수한 지하수를 하우스 주입탱크 시설에 저장한다.

이 수막수는 주입되기 전 스프링 여과기를 통해 불순물을 제거해 재주입된다. 주입되는 방법은 양수관과 주입관이 별도로 되어 있는 분리주입방식이나, 하나의 관으로 양수와 주입이 가능한 단공주입 방식이 있다.

▲'대수층 순환식 수막재배 시스템'의 성공=연구진은 지난 21일 충북 청주시 상당구 가덕면 상대리 시설농가에 하루 180t 규모의 실증시설을 구축해 연구의 성공을 확인했다.

일단 지역 농민의 만족도가 높다. 지하수 보존과 농업용수 확보 효과 외에 하우스 농가 수익에도 긍정적 영향을 미칠 것으로 보인다.

비순환식 수막시설과의 비용편익을 비교한 결과, 대수층 순환식 수막시설로 딸기를 재배하면 비순환식에 비해 약 2.2배 경제성이 높은 것으로 분석됐다.

초기비용이 소요되긴 하지만 난방비를 대폭 절약할 수 있어 설치 후 약 2.8년 뒤에는 시설 투자비를 회수할 수 있다.

최소망 기자 somangchoi@