【연간기획】 농기계 최신기술

농업분야 생산성을 확대하고 부가가치를 높이는데 있어서 농기계의 중요성은 더욱 강조되고 있다. 특히 스마트팜·ICT융복합·정밀농업 등 첨단기술 확장을 통한 농기계 연구개발이 지속적으로 이뤄지고 있다. 농업 생산작업의 자동화·로봇화기술, 농가경영안정을 위한 에너지절감기술, 농산물 부가가치향상을 위한 수확후 품질관리·가공·유통기계기술, 농업재해 예방관리기술 등 국내 농업기계 연구개발을 전담하고 있는 국립농업과학원 농업공학부의 최신기술을 연간기획으로 살펴본다.

② 나일론 이용 MA포장기술

“호흡속도 조절로 농산물 장기저장”

산소농도 5% 수준유지···PA필름 이용 결로방지·기체투과

월동배추 6개월 장기저장·신선농산물 선박수출 활용기대

◆MA포장이란

농산물의 호흡속도는 저장기한과 연관되어 있다. 호흡속도를 반으로 줄일 경우 저장기한은 2배 연장된다고 보고되어 있다. 저온에 보관하는 것이 호흡속도를 줄이는 대표적인 방법이지만, 최근에는 대기조성까지 조절해 저장기한을 더욱 연장하는 CA(Controlled Atmosphere) 저장과 MA(Modified Atmosphere) 포장이 사용된다. CA는 제어장치를 이용해 일정범위의 기체조성을 유지하는 것을 말하며, MA 포장은 장치 없이 초기에 가스를 주입하거나 기밀포장만으로 내부의 기체조성을 대기조성과 다르게 하는 것을 말한다.

대기중의 산소농도는 20.9%인데, 사람은 산소농도가 16% 이하로 떨어지면 질식할 수 있다. 하지만, 농산물의 경우 종류에 따라 차이가 있으나 일반적으로 산소농도를 2% 정도까지 낮추어도 호흡속도만 느려질 뿐 살아 있는 상태를 유지한다. 산소농도 2% 이하에서는 혐기성 호흡이 시작되기 때문에 너무 낮추면 발효가 진행 되는 문제가 생긴다. 따라서 농산물의 저장을 위해서는 호흡속도에 맞게 포장 필름의 가스 투과도를 잘 조절하여 산소농도 5% 수준에서 균형을 이루게 만드는 것이 중요하다.

◆MA포장 필름의 종류

포장을 위한 투명비닐은 1900년대부터 1960년대까지 식물의 셀룰로오스를 기반으로 만든 셀로판이 대세였으나, 점차 화학공업의 발달로 저렴한 올레핀 계열 필름으로 대체됐다. 올레핀은 지방족 불포화 탄화수소로 CnH2n으로 나타낼 수 있는 탄소 이중결합을 갖는 물질을 통칭한다. 이러한 올레핀 계열 필름에는 PE(Polyethlene), PP(Polyprophlene), PVC(Ployvinyl chloride), PET(Polyethylene terephthalate), PVDC(Polyvinylidene chloride), EVOH(Ethylene-vinyl alcohol), PA(Polyamide) 등이 있다. 농산물 포장에는 방담기능을 추가한 PP필름과 PE필름이 주로 사용된다.

농산물 포장에 사용되기 위해 고려되는 필름의 물리적 성질에는 녹는점, 응력-변형률, 탄성, 수분투과도, 산소투과도, 이산화탄소투과도가 있다. 산소투과도와 이산화탄소 투과도는 농산물의 호흡속도와 연관하여 MA포장의 기체조성에 영향을 준다. 기체투과도가 낮으면 포장내부의 산소농도가 혐기성 호흡을 할 정도로 낮아질 수 있는데, 이러한 것을 보완하기 위해 호흡구를 바늘이나 레이저를 이용해 뚫어주기도 한다.

◆나일론(PA필름)을 이용한 MA포장의 장점

나일론은 PA필름을 처음 개발한 듀폰사의 상품명이다. PA필름은 다른 PE나 PP필름에 비해 녹는점이 높고, 영하의 온도에도 강도가 유지되며, 수분투과도는 높고, 기체차단성은 낮은 특성이 있다. 이러한 이유로 PE등의 필름과 적층해 주로 진공포장이나 냉동포장에 주로 사용됐다. 농진청에서는 2015년부터 MA포장 내부의 상대습도와 관련해 결로를 억제하는 포장기술에 대한 연구를 진행하며, 수분투과도가 PE나 PP에 비해 높은 PA나 PLA(Polylactic acid) 필름의 경우 결로가 거의 발생하지 않는 것을 확인했고 MA포장에도 적합한 것으로 확인했다. 낮은 기체투과도를 보완하기 위한 호흡구 면적에 대해서도 “면적[㎟]=6.11/1000x중량[kg]x호흡속도[mgCO2/Kg·h]”의 비례식으로 호흡구를 천공하면 산소 5% 인근에서 유지가 가능하다.

◆나일론(PA필름)을 이용한 MA포장 효과

딸기수출 팰릿 MA포장모습

농진청에서는 나일론 필름을 이용해 토마토, 파프리카, 딸기에 대한 저장실험 결과 PA필름을 이용할 경우 저장기한 연장효과가 높은 것으로 나타났다. MA포장상태에서 농산물 저장에 가장 문제가 되는 곰팡이 증식억제와 감모율 개선효과가 뚜렷하게 나타났다. 특히 저장고 내부의 온습도 변화를 완화시키는 완충효과가 있어 저장에 따른 중량감소도 크게 줄어들었다.

최근에는 월동배추 장기저장에 대한 기술적용이 추진 중이며, 팰릿 MA포장기술을 통해 딸기나 신선농산물의 항공 및 선박수출에 활용될 것으로 기대를 모으고 있다.

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