도심 한복판 최첨단 옥상온실…미래 스마트팜 실현

기계연, 서울 도심 한복판에 옥상온실형 스마트 그린빌딩 실증
산자부 에너지수요관리 사업…국내 최초 건물 일체형 옥상 온실
냉난방 에너지 20% 절감…에너지 소비량·탄소배출 저감 기대

서울 성수동 평화빌딩 옥상에 설치된 한국기계연구원의 옥상온실 입구 현판. 이다온 기자

"도시의 공간은 점점 줄고 땅값은 아주 빠르게 오르는 상황에서 건물 통합형 재배는 전 세계적으로 꾸준히 증가하고 있습니다."

한국기계연구원이 '도심 속 건물 일체형 옥상 온실' 기술 실증에 성공했다. 상용건물에 온실을 구축한 사례는 국내 최초다.

이 시설은 도심 한복판에 건물 에너지 사용량을 절감하고, 온실가스를 감축하는 기술로 지어진 건물 일체형 최첨단 옥상온실이다. 공간이 부족한 도시에서 유휴공간인 옥상을 활용한 스마트팜을 구축하는 형태다. 국내 첫 시도지만 이미 독일, 네덜란드, 벨기에, 미국 등 선진국에서는 옥상온실이 꾸준히 증가하는 추세다.

이상민 한국기계연구원 책임연구원이 14일 열린 도시형 스마트팜 연구성과 기자간담회에서 브리핑을 진행하고 있다. 이다온 기자

이상민 책임연구원 연구팀은 세계 최고 수준의 액티브 에너지 교환기술을 개발하고, 서울 성동구 성수동의 건물 옥상 건물에 면적 200㎡ 규모의 옥상 온실을 실증했다. 옥상 온실을 통해 건물의 에너지를 절감하고, 온실가스 방출이 가능한 '미래 도시형 스마트 그린빌딩'을 구축해 실제 상용 실증이 목표다.

건물에서 버려지는 열과 이산화탄소를 온실에 활용해 냉·난방 에너지 20% 절감과 온실가스 30%를 감축, 작물 생산성 20% 증가 등의 효과를 얻을 수 있다. 또 산지와 소비처가 가까워져 수송과 저장 과정에서 발생하는 콜드체인(cold chain) 손실도 감소시킬 수 있다.

연구진은 이를 위해 외부 기상 조건에 따라 냉·난방, LED, 양액 공급 등 시스템을 통합 제어할 수 있는 '맞춤형 스마트팜 솔루션'을 단독 개발했다. 온실 천장에 달린 '광량 센서'를 통해 측정, 광량이 세면 스크린을 쳐 광량을 조절하고 흐린 날에는 광합성을 위해 LED를 통해 빛을 공급한다. LED는 하나의 등으로 파장을 변화시키며 작물의 생산성을 극대화하고 있다.

현재 옥상 온실에는 다품종 소량생산을 목표로 아욱과 작물 '오크라', 서양 가지 에그플랜트(둥근달 가지), 바나나 파프리카(트리벨리·오베디우스) 등 3가지 작물을 키우고 있다. 이다온 기자

현재 옥상온실에는 다품종 소량생산을 목표로 아욱과 작물 '오크라', 서양 가지 에그플랜트(둥근달 가지), 바나나 파프리카(트리벨리·오베디우스) 등 3가지 작물을 키우고 있다. 상대적으로 작은 장소에 고가의 작물을 심어 수익 창출을 하기 위해서다.

연구원은 옥상 온실을 통해 에너지 식량 문제뿐만 아니라 삶의 질, 일자리 창출 등 다양한 사회적 가치도 기대하고 있다. 프랑스 같은 경우 저소득층을 위한 아파트, 노숙자 쉼터 등에 복지를 위해 옥상 온실을 짓고 있다. 우리나라에서도 도시농업을 통해 다양한 사회적 가치를 추구를 위한 목적으로 주민들을 위한 리빙랩으로도 운영되며, 체험, 교육, 치유 등 다목적 복지 공간으로 활용될 계획이다.

평화빌딩 옥상에 설치된 옥상 온실. 이다온 기자

연구원은 서울 강서구 메이필드 호텔에 2차 실증을 계획하고 있다. 면적은 약 650㎡로 내년 또는 내후년 초쯤 착공에 들어갈 예정이다. 호텔에서는 수송 저장과정에서 소비되는 에너지 절감 효과도 기대하고 있다.

연구원은 건물일체형 옥상온실 활용 및 국내 보급·확산을 위해 건축공간연구원, 한국건설기술연구원 등과 협력해 신축·기축건물에 대한 옥상 온실 표준 설계와 건축 기술 개발을 진행하고, 관련 인증과 규정을 마련해 국내 활성화에 나설 계획이다.

외부에서 바라본 옥상 온실 전경. 이다온 기자

이상민 책임연구원은 "기계, 에너지, 건축, 농업 기술이 접목된 건물통합형 옥상온실 기술은 도시농업을 확산시킬 뿐만 아니라 건물 에너지를 절감할 수 있는 진정한 미래 융합기술"이라며 "국내 최초 모델을 서울 도심 건물에 성공적으로 실증해 옥상온실 확산에 기여하겠다"고 말했다.

박상진 원장은 "도심형 스마트팜이 식과 주 그리고 에너지를 같이 해결할 수 있는 좋은 아마 모델이 될 것"이라며 "이 자체가 하나의 산업이 될 수 있고 또 하나의 휴식 공간이 될 것이라 기대한다"고 했다.

이번 연구는 산업통상자원부 에너지수요관리 핵심기술개발사업인 '다중 분산발전 기반의 옥상온실형 스마트 그린빌딩 융복합 시스템 개발 및 실증'의 일환으로 수행됐다.