국민 삶의 증진에 따라 맛좋고 안전한 식품에 대한 요구가 늘고 있다. 또한 갈수록 열악해지고 있는 농촌경제의 활성화를 위해서는 고부가가치 상품개발이 시급한 상황이다.
이러한 문제해결을 위해 콜드체인이 주목받고 있다. 콜드체인은 농식품의 생산부터 저장, 운송 등 유통 전과정을 가장 최적의 온도로 유지시키는 일련의 과정이다.
눈높이가 올라간 식생활에 대한 욕구충족은 물론 농장에서 갓 수확한 상태를 소비자의 손에 들어갈 때까지 유지함으로써 좀더 좋은 가격과 수익성을 보장할 수 있기 때문이다.
국내 최대 R&D기관인 농림축산식품부 산하 농촌진흥청은 콜드체인 발전로드맵을 수립해 농업과 공학적 기술을동시에 성장시키고 있다. 농업공학부에서 진행하고 있는 콜드체인 관련분야 연구성과 및 방향을 알아본다.
검증된 콜드체인기술 적용 ‘시급’
농식품시장이 개방됨에 따라 우리 농산물의 글로벌 경쟁력 제고는 피할수 없는 숙제로 남아있다. 이에 따라 농림축산식품부는 선도유지 및 유통기간 연장기술을 50대 육성기술로 선정했으며 농진청은 이와 관련된 연구개발에 박차를 가하고 있다.
특히 국내 저장유통 공학기술의 조기 선진화를 위해 선진국에서 상용화된 기술을 국내 농업여건에 맞도록 개선하는 현장중심의 실용화 연구가 중점 추진돼야 한다. 농축산물의 수출경쟁력 및 수급안정화를 위한 근본적인 대책을 위해서는 세계 저장유통산업을 주도해 나갈 차세대 저장유통 공학기술 개발에 연구역량을 집중해야 한다.
또한 1990년대부터 국내에 보급된 저온저장고산업은 고속성장을 거둬 과채류의 연중공급이 가능할 정도로 보급됐으나 기존 저온저장시스템은 정점에 이르러 저장유통산업을 주도할 새로운 기술을 성장시켜야 하는 상황이다.
이러한 농식품 글로벌 경쟁력 강화를 위해 선진국에서 이미 검증하고 사용하고 있는 대표적 기술이 CA(Controlled Atmosphere)저장과 MA(Modified Atmosphere)포장이다.
농축산물의 원형을 유지하고 장기저장하기 위해 더 낮은 온도로 기체환경을 정밀 조절하는 기술이 발전하고 있다. 냉동기 개발 이전에는 건조저장, 염장저장, 발효저장 등이 있었고 1990년대부터 저온저장이 이뤄지고 있다. 해외에서는 CA저장·MA포장이 2000년대부터 보급되고 있다. 앞으로는 과냉각저장, 급속냉동저장 등의 연구개발이 진행될 전망이다.
이는 농축산물의 선도유지 및 장기저장을 위해 기체환경을 더욱 정밀하게 조절할 수 있는 인공지능형 환경조절기술로 이어진다. 빙온(±0.5℃)에서의 온도조절이나 작물별로 적합한 습도를 유지시키는 방법, 단순 온·습도를 넘어 산소, CO₂, 에틸렌 등 기체를 복합적으로 조절하는 방법 등이다.
특히 안전한 농산물 소비가 증가함에 따라 농산물의 안전·신선도 상태를 표시해주는 센서 등 포장기술 개발 및 최종 소비지까지 신선도를 유지하도록 콜드체인 기반의 예냉, 저장, 포장, 수송 등 패키지 유통기술 요구도 증가하고 있다.
영하의 온도에서 농축산물이 얼지 않은 상태로 장기 저장할 수 있는 과냉각 저장기술과 신진대사를 멈췄다가 재생시켜 세포의 원형을 그대로 유지 및 복원시키는 급속 냉해동 기술도 개발될 전망이다.
저장 중 품질변화 최소화 ‘CA저장’
CA(기체조절)저장이란 저장고 안의 온·습도 및 산소와 CO₂의 농도를 정밀하게 제어해 농산물의 호흡을 지연시켜 품질변화를 최소화하는 저장기술이다. CA저장은 저장기간이 9~12개월로 일반 저온저장의 저장기간 6개월보다 길며 저장한 농산물의 품질도 훨씬 우수하다.
상업적 규모의 CA저장고는 1940년대 유럽과 미국에서 최초로 활용되기 시작했으며 1970년대 이후 보급이 확대됐다. 한국수확후관리협회에 따르면 2015년을 기준으로 사과의 CA저장 이용률은 유럽 80~90%, 미국 60~70%, 일본 50% 수준이다.
설치비용은 CA저장고가 3.3m²당 1,000만원이다. 일반 저온저장고가 200만~250만원인 것을 감안하면 설치비용은 높지만 CA저장은 장기저장이 가능하고 사과의 품질·상품성을 오래 유지할 수 있어 고가로 판매할 수 있어 오히려 경제적이다.
농진청은 2016년 외산보다 구조 및 작동이 간단하고 사용이 편리한 한국형 CA저장고를 개발했다. 한국형 CA저장고는 기밀저장고, 질소발생기, 센서, 제어장치로 구성돼 있으며 질소발생기만으로 저장고 안의 산소와 CO₂의 농도를 정밀하게 제어할 수 있다는 것이 특징이다.
농진청이 진행한 현장실증 연구에서는 일반 저온저장고에 비해 사과품질이 우수한 것으로 확인됐다. 2015년 10월 수확한 사과 5톤을 8개월간 CA저장한 결과 상품성을 좌우하는 사과의 무게 감소율이 CA저장 사과가 3.3%로, 일반 저온저장 사과의 6.9%보다 절반 이하로 낮았다.
한국형 CA저장고 설치비용은 3.3m²당 약 300만원 정도로 외국산 CA저장고의 1,000만원에 비해 매우 저렴하다. 특히 질소발생기 1대로 여러 대의 CA저장고를 가동시킬 수 있어 3대를 설치할 경우 설치비용이 233만원으로 내려가 일반 저온저장고와 비슷한 수준까지 낮출 수 있다.
운송 중 신선도 유지 ‘MA포장’
MA(가스치환)포장이란 농산물이 포장될 때 내부의 기체조성을 농산물이 변질되지 않도록 인위적으로 구성해 저장성을 향상시키는 기술을 말한다.
육류의 경우 붉은색 색상이 검게 변하지 않도록 높은 산소농도로 포장하며 농산물의 경우 호흡속도를 늦춰 저장기간이 길어지도록 낮은 산소농도로 포장한다.
최근에는 MA포장 내부의 습도까지 조절하는 MH(Modified Humidity)포장도 연구되고 있으며 해외에서도 포장 내부습도를 90~95%정도로 유지하는 기술을 개발 중이다. LDPE나 PP와 같이 수분투과도가 낮은 필름을 사용할 경우 일정한 온도에서 MA포장 내부의 습도는 포화습도와 가깝게 유지된다.
저장고 온도변화에 의해 농산물 표면에 이슬이 맺힐 경우 곰팡이나 유해 미생물 증식에 의해 농산물이 변질되기 쉽다. 농산물의 저장 중 습도는 농산물 표면에 결로가 생기지 않는 조건에서 포화습도에 가깝게 유지되는 것이 이상적이며 그 목표값을 대략 90~95%로 설정해 연구되고 있다.
독일에서는 버섯 소포장 트레이를 이중으로 하고 사이에 조해성이 있는 소금을 넣어 MA포장 내부 상대습도를 유지하는 연구를 진행했다. 네덜란드의 팰릿 CA저장기술인 Palliflex를 사용해 저장기간을 연장하고 있다.
농진청은 오는 12월5일 MA포장을 이용해 인도네시아에 딸기를 수출한 농가에서 현장설명회를 개최할 계획이다.
지난 3월 선박수출을 위한 2℃ 팰릿 MA저장실험을 진행했고 곰팡이 억제, 경도향상 등 선도유지효과를 확인했다. 또한 수출환경 모니터링 및 28℃ 유통 예비실험도 성공적으로 완료해 4월 딸기 20팰릿(10톤)을 수출하는 쾌거를 올렸다.
이번 사례로 유통 중 후숙기간을 고려해 열매가 완전히 익기 전에 미리 수확해야 하는 필요성을 줄일 수 있을 것으로 보인다. 특히 동남아시아지역에서 생산되는 딸기는 무르고 당도가 낮은데도 고급식품으로 여겨지기 때문에 한국의 맛 좋은 딸기가 수출된다면 높은 경쟁력을 보유한 신시장을 개척할 수 있어 기대된다.
향후 연구개발 방향
저장유통연구에도 융복합이 중요하다. 신선농산물의 저장기간을 늘리기 위한 과냉각 저장이나 CA저장, MA포장을 복합한 저장기술의 개발, 비파괴 품질검사와 저장을 복합해 생리감응을 분석하며 저장하는 기술 등의 연구가 필요하다.
국립농업과학원 농업공학부에서는 기체조성 저장과 과냉각 저장의 융복합을 위해 지난 10월 패킹하우스 내부에 온도편차가 0.3℃ 이내인 항온저장고 설치했다. 향후 과냉각과 기체조성을 복합적으로 처리하는 연구를 수행할 계획이다.
MA포장을 개량하기 위해서는 MA포장 내부의 기체조성을 유지해주는 장치 개발도 필요하다. 이러한 장치를 소포장에 적용하기에는 경제성이 없어 팰릿 크기의 대형 포장에 적용할 필요가 있다.
기존에는 저장온도별 농산물의 호흡속도를 고려해 호흡구를 천공했는데 MA포장에 부착해 기체조성을 유지시켜주는 센서형 MA 기체조성 장치가 개발된다면 유통 중 저장온도가 바뀌었을 때 발생하는 문제를 해결할 수 있을 전망이다.
생산·소비자 욕구충족 기대
정부는 CA저장고 보급을 현재 1.0% 미만에서 2020년까지 10%까지 끌어올린다는 계획이다. 또한 농산물의 수확 후 손실을 10~30%에서 5~15% 수준으로 경감시켜 수입 농산물 증가에 대응할 수 있도록 국내 농산물 경쟁력을 강화한다는 입장이다.
이러한 정책에 핵심적인 역할을 수행하고 있는 농진청은 ICT융합 스마트유통 및 차세대 냉해동 기술개발로 핵심기술을 선점하고 산지에서 식탁까지 신선하고 안전한 농식품 콜드체인기술 개발에 주력할 방침이다.
이를 통해 안전하고 안심할 수 있는 기능성 웰빙 등 소비자니즈에 부응하는 농산물 생산하고 농식품의 신선도·안전성 관리체계 강화로 국민의 삶의 질 향상과 건강수명의 연장에 기여할 것으로 기대된다.
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