::쓰리지(3G) 농업법인경영컨설팅 :: 홈페이지에 오신것을 환영합니다.

국립농업과학원 농업공학부 수확후관리공학과 유통공학연구실

2020년 초 국내에 전파되기 시작한 코로나19의 기세가 좀처럼 수그러들 줄 모른다. 코로나19 팬데믹 상황으로 비대면 사회로의 전환이 가속화되고, 생활방식에 많은 변화가 일어나고 있다. 비대면 사회로 전환되면서 일반 산업뿐만 아니라 농업에서도 첨단기술의 융합 등 경제 전반의 디지털 전환이 빠르게 이루어지고 있다. 또한 로봇·ICT기술을 활용해 농산물의 저장 및 유통 방향이 스마트화로 나가고 있는 현실이다.

농식품의 수급 불균형, 가격 불안정 및 소비자 불신 등의 문제를 해소하기 위해서 생산시스템과 수확후관리분야인 저장유통 및 소비체계와 연계의 필요성이 높아지고 있다.

유통공학연구실에서는 이와 같은 현시대 디지털 농업 트렌드에 맞추어 빅데이터를 활용한 농산물 저장환경 자동제어, 원거리에서 모니터링 및 제어를 할 수 있는 스마트 저장유통 체계 구축과 새로운 기술을 적용한 스마트 저장기술, 기능성 및 친환경 포장기술 등 농산물을 소비자에게 더욱 신선하게 제공하기 위한 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 또한 4차산업과 연동해 저장유통 과정 중 온도 및 품질변화 등 이력을 감지하고 데이터화하는 기술 개발을 하고 있다.

◇ CA저장시스템과 빅테이터 기반 기술로 스마트 저장유통 체계 구축하다

유통공학연구실에서는 저장고 내 공기의 조성비를 조절해 농산물의 호흡을 지연시켜 농산물의 저장성을 높이는 기술인 CA저장시스템을 개발했다. 현재 전라북도 장수군의 한 영농조합을 시작으로 현재 전국 18개 지역 66대가 보급돼 사과, 왕대추 등을 저장하고 있으며, 농가의 소득을 올리는 핵심기술로 농업 현장에서 관심이 커지고 있다. 또한 지역 농업기술센터를 중심으로 오미자, 양파, 자두 등 다양한 작목을 적용해 농산물의 저장성을 높이는 시험 중에 있다.

외국 기술에 의존하던 CA저장고는 현재 16㎡ 이하의 보급형, 32㎡ 이상의 시설형 그리고 팰릿단위 CA저장시스템 등 농산물 저장품목, 저장규모, 운영방식에 대응해 적용할 수 있도록 국내기술로 개발이 완료된 상태이다.

특히, 저장환경을 실시간으로 측정하고 분석해 농산물의 생리 상태를 예측하고 능동적으로 저장환경을 제어하게 함으로써 저장된 농산물의 품질을 최상의 상태로 유지할 수 있는 DCA 저장기술도 현장 적용을 앞두고 있다. 더욱이, 품질예측시스템을 기반으로 웹서버를 자체적으로 운영하고 있으며, 다년간 축적된 빅데이터를 기반으로 스마트 저장유통 체계 구축에 기반을 다지고 있다.

◇ 김치를 영하에서 얼지 않고 오랫동안 저장하며 발효는 지연하고, 유산균은 풍부하게

김치는 살아있는 유산균을 함유하고 있으며, 세계적으로 면역성이 높은 슈퍼푸드로 알려지면서 코로나19 팬데믹 상황에서 세계인들의 수요가 증가해 2019년도에 비해 작년 2020년에는 수출이 1.4배까지 늘어난 것으로 나타났다.

김치 유산균은 저장이나 유통 중에도 계속 증식하며 발효가 이루어지는데, 지나친 발효로 신김치가 되면 아삭한 식감과 신선한 맛을 잃게 된다. 미주지역이나 유럽으로 선박 수출 시 운송 시간이 23~40일 소요돼 판매 시점에 따라 신맛의 차이가 크게 나타나기 때문에 일정한 맛을 유지할 수 있는 김치 발효 지연 기술이 요구됐다.

유통공학연구실에서는 영하에서도 얼지 않고 오랫동안 발효를 지연하고 유산균은 풍부하게 하는 과냉각 저장 기술을 개발했다. 액체가 어는점 이하에서 얼지 않는 현상을 물리학에서 과냉각(supercooling)현상이라고 하는데, 이러한 어는점 이하의 온도에서 얼지 않고 저장할 경우, 김치 등 식품의 저장기간을 연장할 수 있다. 하지만, 과냉각 상태에서 설정온도 전후로 크게 변화가 생기는 온도진동이 있으면, 얼어버리는 문제가 발생하기 때문에 항온상태를 유지하는 것이 필수적이다. 직접냉각방식 다목적 냉장고 내부에 전도체를 배치해 온도진동을 완화하는 기술을 개발하였으며 전기 사용량도 제상이 필요한 공기순환방식에 비해 적은 것으로 나타났다. 온도진동 완화 기술을 적용하기 전 온도 변화폭이 5℃ 였으나, 기술 적용 후 0.2℃ 로 온도 변화폭을 크게 개선할 수 있었다.

이러한 직냉식 과냉각 냉장고를 온도 –2.5℃로 설정해 김치를 저장할 경우, 1℃에서 저장했을 경우 대비 산도 0.6%의 잘 익은 상태에 도달하는 기간을 3주에서 12주로 4배 연장할 수 있었다. 수출김치의 1차 발효를 선박 수출 중에 하고 현지에 도착해 과냉각 상태로 저장한다면 유산균이 풍부하고 맛있는 상태로 오랜 기간 판매가 가능해 수출에 많은 기여를 할 것으로 본다.

과냉각 냉장고는 가정 및 업소에서 김치 저장에 활용할 수 있으며, 축산물의 저장기간 연장, 약용작물 종자 발아 억제 및 저장도 가능하므로 다양한 농업 분야에 활용도가 높을 것으로 본다.

◇ 친환경 포장재 및 포장기술 개발

유통공학연구실은 친환경 포장 기술을 기반으로 포장재로 인한 환경오염과 인체에 해가 되지 않는 포장으로 유통 및 저장기간을 연장하는 기술을 개발하고 있다. 농산물은 저장유통 중 곰팡이가 발생해 상품성을 잃고 종종 수출 시 클레임이 발생하는 경우가 있다. 곰팡이의 발생을 억제하기 위해 항균성 물질이 포함된 포장재를 사용하기도 한다.

연구실에서는 인체에 해가 되지 않으면서 곰팡이 발생을 억제하는 방법으로 향균작용이 있는 천연오일을 이용한 포장재를 개발하고 있다. 이 기술의 핵심은 항곰팡이 효능을 보이는 천연오일이 일시에 방출되는 되는 것을 막고 유통기간 내에 서서히 방출되도록 하는 것인데 이를 해결하고자 나노 에멀젼 처리 기술이 적용됐다.

이 기술이 적용돼 개발된 나노 입자 에멀젼 패드를 저장유통 중 곰팡이에 의해 경제적으로 피해가 큰 딸기와 감귤류에 적용하기 위해 생산업체와 협업체계를 구축하고 있으며, 또한 업체에서 생산된 친환경 나노 에멀젼 패드를 채소, 과수분야 등 여러 응용분야에 조속한 산업화가 가능하도록 중점을 두고 추진해 나갈 계획이다.

국내외 포장산업은 환경적인 측면에서 소비자와 가장 밀접한 관련이 있는 산업으로 지속가능한 포장(sustainable packaging)에 대한 연구와 규제가 증가하고 있으며, 유해 폐기물 발생량이 많은 국내 포장 산업 구조의 트렌드를 지속 가능한 패키징 및 친환경 포장의 자원순환형 구조로의 전환이 산업적으로 요구되고 있다.

수출용 농산물 포장재의 처리과정 중에 발생하는 환경 문제로 인해 국내 생산 및 수출 농산물의 재활용 및 친환경(생분해성) 포장재 사용이 필요하며, 수출 농산물 품목별 수송단계에서의 품질저하를 최소화하기 위한 기술이 수출 농산물의 품목별 특성에 적합하도록 개발돼야 한다.

연구실에서는 수출용 농산물의 친환경 포장재 고급화 연구 기술 개발로 수출용 배의 유통 중 손상을 최소화하고 수출국들의 친환경 정책 및 소비경향을 반영하기 위해 친환경 소재를 이용한 3개 배 포장용 기능성 PLA(Poly Lactic Acid) 트레이 및 재활용성이 높은 소재인 PET(polyethylene terephthalate) 발포폼 난좌를 개발하였으며, 기존 포장시스템 내 배의 품질변화와 기능성 친환경 포장재에 의한 배의 품질변화 비교평가를 통해 포장 성능의 우수함을 확인했다.

출처 : 한국농기계신문(http://www.kamnews.co.kr)