1. 과 업 명 : 스마트팜 대표작물의 생장 및 생산량 예측 수치해석모델 개발 연구

2. 과업의 배경 및 필요성

○ 농업 생산성이 높은 스마트팜의 확산은 우리나라 농업농촌의 지속가능한 발전에 기여하고, 농식품의 수출경쟁력을 강화에 큰 역할을 담당할 수 있음

○ 그러나 온실 난방연료는 화석에너지 난방비는 전체 경영비의 30%~40%로 가장 비중이 크며, 따라서 국제유가의 변동에 따라 농가의 부담이 커짐(전체 경영비의 최고 60%)

○신재생에너지시스템은 자연을 파괴하지 않는 친환경적인 방법으로 에너지를 생산 할 수 있기 때문에 초기투자비만 회수되면 지속적인 수익이 발생함. 또한, 신재생에너지발전은 소규모로 개인이 시작 할 수 있어 농민들에게 기초소득이나 기본소득의 역할을 할 수 있음

○ 연료전지 발전은 수소와 전기의 화학반응을 통해 전기와 열을 생산하는 고효율발전시스템임. 기존 발전기와 달리 연료의 연소를 통한 에너지변환과정을 거치지 않고, 바로 전기를 생산하므로 에너지 손실이 적어 발전효율이 높고 친환경적임

○ 연료전지는 저공해・친환경 에너지생산 시스템으로 전기(20%~45%) 및 열(30%~60%) 활용 시 에너지 이용률이 95%에 달함. 이러한 연료전지 시스템은 소규모 설치장소, 전기와 열의 동시생산으로 에너지 이용효율 크게 향상시킬 수 있음

○ 또한, 연료전지 발전과정에서 발생한 CO2를 포집하여 스마트팜에 시비할 경우 작물생산량이 증가하여 농가경영개선에 크게 기여할 수 있음

○농어촌연구원은 대단위 스마트팜의 다양한 작물에 연료전지를 도입해 발전사업과 배열활용, CO2 시비를 할 경우 최적의 연료전지 설치용량 및 적용효과에 대해 시뮬레이션 모델을 활용해 조사하려 함

○하지만 온실의 재배환경(온도, 습도, CO2 농도 등)에 따른 다양한 스마트팜 작물에 대한 모델이 없어 작물별 생장 및 생산량 예측모델이 필요함

○따라서 본 연구는 재배환경에 따른 다양한 스마트팜 작물의 생장 및 생산량 예측모델을 수치해석모델로 개발하는 연구임

○개발된 수치해석모델은 온실 시뮬레이션 해석 도구인 ESP-r에 Subroutine으로 포함되어 스마트팜 에너지밸런스 확보 및 생산량 예측을 통한 경제성평가에 활용될 예정임

3. 과업의 목적

○ 작물별 생장 수치해석모델 개발로 스마트팜 시뮬레이션 에너지밸런스를 확보

○ 생산량 예측 수치해석모델 개발로 연료전지 최적 설치용량산정 및 경제성평가

4. 과업기간 : 계약일~2022.10.30.

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