스마트 조명 제어로 온실 에너지 비용 최대 33% 절감

조지아 대학교 연구진 연구에 따르면 온실용 신규 인터넷 연결 조명 시스템이 농가 전기요금을 크게 줄일 수 있습니다.

예측 조명 제어 시스템으로 햇빛 예측해 필요할 때만 조명 가동

플랜츠(Plants)지에 최근 게재된 연구에서 예측 조명 제어 시스템이 햇빛을 예측해 필요할 때만 조명을 가동함으로써 식물 조명을 최적화할 수 있음을 보였습니다. 데이터에 따르면 농가는 조명 최적화로 온실 전기비용을 최대 33% 줄일 수 있습니다.

보조 조명의 비효율성 문제 해결

비나 흐린 날엔 햇빛 부족분을 보조 조명으로 보충합니다. 효과적이지만 이 조명들은 비싸고 비효율적이며 막대한 전기를 소비합니다. 2017년 미 에너지부 보고서에 따르면 원예 조명이 연간 6억 달러어치 전력을 소비합니다.

"LED 조명 출시로 이전엔 불가능했던 수준으로 온실 조명 제어가 가능해졌습니다." 조지아대 농업환경과학대학 마크 반 이어셀(Marc Van Iersel) 교수가 말했습니다. "당시 조명 자체 최적화 연구는 많았지만 조명 시스템 스마트 제어 연구는 거의 없었습니다."

"조명 전기비가 온실 운영비의 10~30%를 차지합니다. 이 비용을 줄이면 온실 효율과 지속가능성에 즉각적 영향을 줄 수 있어 연구를 시작했습니다." 반 이어셀 교수가 말했습니다.

센서·알고리즘 결합으로 햇빛 예측·조명 최적화

전기공학 석사 시린 아파즐리(Shirin Afazli)가 현재 기상 조건 측정 센서를 이용한 제어 시스템을 만들었고, 박사과정 사한드 모샤라피안(Sahand Mosharafian)과 자바드 모하마드푸르 벨니(Javad Mohammadpour Velni) 부교수가 연구실에서 빛 예측 알고리즘을 개발했습니다. 결합된 시스템이 미래 햇빛량을 예측해 온실 내부 조명을 최적화하고 식물에 적정 광량을 공급합니다.

봄철 33% 절감, 겨울철 4% 절감… 변동 전기요금 고려 시 더 큰 절감 기대

온실은 주로 겨울·봄에 쓰이니 팀은 두 재배 계절 모두 테스트했습니다. 두 실험 모두 식물 생육 유지하며 비용 절감됐으나 새 시스템은 봄에 더 큰 영향 미쳤습니다. 봄 33% 비용 절감, 겨울 4% 절감. 해가 뜰 때 가장 큰 절감 효과가 나기 때문입니다. 겨울엔 낮이 짧아 조명이 더 자주 켜져야 합니다.

연구진에 따르면 실제 비용 절감은 더 클 수 있습니다. 실험은 고정 전기요금 가정했지만 실제 농가는 변동 요금제 적용받습니다. 팀은 이미 변동 요금 고려하도록 시스템을 프로그래밍했고 더 높은 절감률 보여줄 후속 연구 발표 예정입니다. 지구 인구 지속 증가로 더 적은 자원으로 더 많은 식량 생산법 모색이 점점 중요해집니다.