저비용 온실 기계설비

 

저비용 온실 기계설비

우리나라는 약 90%가 그림 1과 같은 단동비닐하우스를 비롯한 관행온실이다. 그러나 그 동안 농작업의 생력화나 환경제어 자동화 등에 대한 연구개발이 외면당하여 대부분의 농작업이나 환경관리가 인력에 의존하고 있기 때문에 가족노동력으로는 경영면적의 제한을 받고 있으며, 이런 온실 모델은 성주군뿐만 아니라 전국에 산재해 있으며 중노동, 스트레스, 하우스병 등으로 21C 농업에 적응할 수 있는 시설이라고 하기에는 많은 문제점을 가지고 있다. 그림 1. 단동비닐 하우스   특히 우리나라 온실의 60∼70%를 차지하고 있는 이동식 단동하우스의 생력화, 쾌적화를 위한 기계설비를 도입하여 현대화할 필요가 있으며 이것은 경영면적의 확대도 가능하여 할 것으로 판단된다.   이런 배경에서 필자의 연구팀은 모노레일 시스템 도입을 전제로 하우스내의 보온덮개의 개폐, 운반, 방제작업은 물론, 피복재세척장치 등을 개발한 바 있다.   한편 그림 2는 일본 기후현 타카야마(高山)의 온실이다. 고산지대인 타카야마시는 타 지역에서는 생산이 어려운 여름철에 저비용의 단동 비닐하우스만으로 고품질의 토마토와 시금치를 생산하여 토쿄 시장에 농산물을 출하하여 많은 수익을 올리고 있다.   우리나라는 기후조건이 전연 다른 강원도와 제주도에 같은 형태의 온실을 도입 설치하고 있다. 경상남도와 전라남도는 에너지면에서 겨울철 시설원예에 아주 적합한 지역이며, 강원도는 여름철에 저비용의 하우스 재배로서 서울에 고품질 농산물을 출하할 수 있는 지역이라고 판단된다. 지금과 같은 고비용 에너지 시대에는 지역을 분할하여 유리한 시설과 작목을 선정하여 시설원예산업을 추진해야 하는 것이 바람직하다고 본다. 그림 2. 여름철만 토마토를 재배하는 일본(高山市)의 단동하우스 1. 고성능 창개폐기 개발   우리나라의 자동화 온실에서 사용되고 있는 창폐기용의 감속기는 대부분 웜기어 감속기로 온실의 자동화 장비 중 잦은 고장과 수명이 짧은 등 가장 많은 불신을 받고 있다. 그림 3. 실용화 개발 고성능 창개폐기   이에 필자 등은 첨단의 차동링기어 유성치차식감속 메카니즘을 이용하는 그림 3과 같은 고성능 창개폐기를 개발하여 보급하였다. 이것은 필자가 농촌진흥청 특정연구개발 과제의 수행과정에서 개발한 것으로 시작기 제작 등 장치개발에 참여한 씨앤엘엔지니어링(주)과 공동으로 실용화 개발에 성공하여 권취식 창개폐기로서 상품화한 것이다. 최근에는 이러한 형식의 개폐기가 일본 등 시설원예 선진국에 수출되고 있다. 2. 비닐 피복재 세척기   최근 생산되는 원예용 비닐은 비닐 두께에 따라 다르지만 수명이 3∼5년에 이르고 광투과율도 우수한 제품이 생산되고 있다. 그러나 비닐의 경우 지역이나 사용기간의 경과에 따라 차이는 있지만 흙먼지 등 이물질이 부착되어 광투과율이 현저하게 떨어지게 된다. 이와 같이 광투과율의 저하로 비닐을 수명기간까지 사용하지 않고 거의 매년 교체하고 있으며, 비닐교체비용은 연동온실의 경우 평당 6,000원, 단동온실은 평당 1,000원으로 생산비에 차지하는 비중이 높고, 폐비닐로 인한 농촌 환경의 오염이 점점 증가되고 있다. 따라서 광투과율을 회복시키는 비닐피복재 세척기를 개발보급하여 비닐의 사용기간을 수명기간 동안 또는 1∼2년 연장 사용할 수 있도록 할 필요가 있다.   또한 많은 시설원예단지에는 농로에 차량 통행량이 많아 비닐에 다량의 먼지가 부착된다. 이런 경우 세척장치를 이용하여 수시로 세척할 경우 먼지 등으로 인한 광투과율의 저하는 줄일 수 있어 비닐교체비용의 절감효과와 광투과율 저하에 따른 농산물의 품질저하를 예방할 수 있을 것이다. 필자의 연구팀은 그림 4와 같은 비닐온실세척장치를 개발하여 실용화 단계에 있다. 그림 4. 비닐피복재 세척 시스템       3. 터널 보온덮개 자동 개폐장치   단동온실은 대부분 무가온 재배를 하기 때문에 보온에 의한 촉성재배가 많다. 오이, 토마토와 같은 유인성 작물은 유인하기 전까지, 참외, 수박 등 포복성 작물은 보온이 필요없을 때까지 그림 5와 같이 온실 내부에 터널을 설치하여 보온덮개를 일출시 걷어주고 일몰시 덮어주는 방식으로 재배한다. 그림 5. 단동온실의 보온덮개   보온덮개의 개폐작업은 인력으로 하는데, 보통 길이 100m, 폭 5m(150평) 1동의 온실에서 보온덮개를 걷는데 걸리는 시간은 5∼8분, 덮는데 걸리는 시간은 10∼15분 정도가 소요되어 10동 1,500평의 온실을 경영하는 농가의 경우 개폐에 소요되는 시간이 아침에 1.5시간 정도 저녁에 2시간 정도로 약 3.5시간이나 되며 대개 5개월 정도 지속되는 작업이다. 또한 이 작업은 작업시간의 빠르고 늦음에 따라 아침에 걷을 때는 광합성에 많은 영향을 주고 저녁에 덮을 때는 터널내 온도에 영향을 주기 때문에 농민에게는 정신적 스트레스가 대단히 큰 작업이다. 따라서 지금까지 이에 대한 기계화, 자동화의 요구는 대단히 크다.   그림 6은 단동온실의 아치골조파이프의 상부에 길이방향으로 모노레일을 설치하고 이 레일을 주행하는 무빙헤드에 지퍼형의 슬라이딩탭롤러를 부착하여 보온덮개를 개폐하는 방법으로 필자 등 연구팀에 의하여 개발하여 (주)파루에 의하여 보급을 준비 중에 있는 것이다. 그림 6. 모노레일을 이용한 지퍼형 보온덮개 개폐장치   여기에 사용한 모노레일은 그림 7과 같이 단동하우스의 중앙 부분 가로대에 원터치로 걸 수 있는 걸이 볼트를 이용하여 C형강의 레일을 설치하도록 구성한 것이다. 모노레일은 30cm 간격으로 걸이 볼트용 구멍이 가공되어 있어 현장여건에 맞추어 60cm 간격으로 걸이 볼트로 레일을 설치하고, 하우스 앞 뒤쪽 맨 끝에는 이탈 방지용 스토퍼를 취부하였다. 한편 C형강의 모노레일 중앙부에 레일의 길이 방향으로 ＋전원을 공급하는 동판의 파워라인 설치하고 C형강은 -극으로 하여 전원을 공급하였다.   모노레일은 온실내의 각종 운반과 농약살포 등에도 이용할 수 있는 다목적 장치로서 앞으로 많은 보급이 될 것으로 전망하며, 아주 유효한 장치라고 평가되고 있다. 그림 7. 모노레일 4. 단동하우스 골조파이프 설치 및 철거 시스템   단동온실은 대체로 1인치(25.4mm×1.5t, 1.2t 또는 22.2mm×1.5t, 1.2t)  아연도금파이프를 적당하게 아취형으로 밴딩하여 별도의 기초 없이 주로 토양에 바로 꽂는 형태로 시공되며, 폭은 4∼6m, 높이는 2∼3m 전후, 온실길이는 포장의 전 길이에 맞추어 대체로 100m에 이르고 있다. 아취형 골격자재의 설치간격은 0.6∼1m로 하고, 파이프의 타설깊이는 시공초기에 0.3m 정도가 일반적이다.   아취형 골조파이프는 별도의 독립기초와 같은 기초석을 사용하지 않으므로 시공당시에는 온실의 높이가 비교적 일정하지만 재배기간이 경과함에 따라 부분적인 침하가 발생하여 골격파이프의 높낮이는 점점 더 불규칙하게 된다.   벼농사의 후작으로 시설재배를 하고 있는 단동온실은 벼농사를 위하여 매년 온실 골조파이프를 철거했다가 다시 설치한다. 최근에는 계속하여 시설재배를 하는 경우도 있지만 연작장해 방지를 위하여 3년에 1회는 벼농사를 하게 된다. 벼 재배를 위하여 파이프를 철거했다가 다시 설치하는 경우는 철거와 설치에 대단히 많은 인력을 필요로 하기 때문에 토양의 연작장해 방지를 위해 담수 재배하는 벼 재배가 여러모로 장점이 있지만 엄두를 못내는 경우가 허다한 실정이다.   이에 저자의 연구팀은 농촌진흥청에서 연구비를 받아 대양공업(주)와 공동으로 그림 8과 같은 단동하우스 골조파이프 설치 및 철거 시스템을 개발하여 생산 준비를 하고 있다. 이것은 100본의 골조파이프를 스크류 탑재피딩장치에 탑재하고 파이프 1본씩 피딩하여 지면에 유압시스템으로 타설하는 구조로 되어 있다. 그림 31  단동온실 골조파이프 설치철거 시스템