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202011.09

저장은 제2의 생산, 이제 플라즈마 저장이 대세다

커뮤니케이션팀   
https://fusionnow.kfe.re.kr/post/plasma/1196

플라즈마와 함께 불어온 농산물 저장·유통의 새바람

 

 

 

지난해 수확한 과일을 1년 내 맛볼 수 있는 비결? 바로 ‘저장’의 힘입니다. 농수산물은 수확과 동시에 부패가 시작되는 만큼 신선도 유지는 인류의 오랜 관심사였습니다. 역사적으로 소금이나 식초로 절이거나 땅에 묻는 등 다양한 저장법이 발전해 온 이유입니다. 저장 기술 혁신과 농업 경쟁력 강화를 위해 플라즈마도 출사표를 던졌습니다.

 

그 중심에는 ‘플라즈마 기술 기반 스마트 저장시스템(이하 플라즈마 저장시스템)’을 통해 농산물 저장·유통의 패러다임 전환을 예고한 국가핵융합연구소 플라즈마기술연구센터가 있습니다. 본격적인 농가 보급을 위해 실증이 한창인데요. 제2의 생산이라 불리는 저장은 물론 농가에서 소비자의 식탁을 연결하는 유통에 이르기까지, 새로운 산업 생태계 탄생을 뒷받침하는 플라즈마·바이오융합연구부 김성봉 부장과 함께 혁신 농업의 미래를 소개합니다.

 

 

|습도와 온도의 저장 함수를 바꾼 플라즈마 저장시스템

 

 

‘플라즈마 기술 기반 스마트 저장시스템’이 본격적인 농가 보급을 앞두고 우수한 성적의 세균, 진균 시험 성적표를 받았습니다. 왼쪽 사진은 유기농 양파, 오른쪽은 일반 양파입니다. 각 사진 속 왼쪽의 양파에만 플라즈마 기술을 적용하여, 한 달 동안 보관한 것인데요. 두 대조군의 확연한 차이가 확실히 느껴지죠?

 

“농업과 ICT가 만나 스마트팜으로 진화했듯이 스마트팜에서 생산한 농작물이 플라즈마 스마트저장시스템을 만나면 농업 혁신은 가속화될 전망입니다.”
 
플라즈마·바이오융합연구부 김성봉 부장의 설명에 따르면 농산물 저장은 식량안보와도 직결되는 중요한 키워드입니다. 농축수산물이 고객의 식탁에 오르기까지 신선도를 어떻게 유지하느냐가 관건인데요. 반도체부터 의료 등 첨단 산업에서 활약해온 플라즈마 기술을 이용하면 저장의 패러다임도 바꿀 수 있습니다.

 

 

플라즈마 기술을 이용한 농산물 저장시스템이 농업의 혁신을 예고하고 있다.

 

‘플라즈마 저장시스템’은 플라즈마 3대 핵심요소기술(미생물 살균, 숙성억제, 호흡억제)과 온도, 습도 등의 저장 환경 변수를 통합적으로 제어할 수 있는 스마트 저장시스템입니다. 이뿐만이 아닙니다. 화학약품을 사용하지 않고 플라즈마 기술로 미생물 살균과 농산물의 호흡과 숙성을 억제하는 친환경 기술이죠.

 

특히 숙성과 호흡억제는 지금까지의 저장시스템에서는 볼 수 없었던 독창적 기술입니다. 플라즈마 저장시스템에서도 가장 구현이 어려웠던 기술 중 하나인데요. 농산물의 숙성을 야기하는 주요 물질인 ‘에틸렌’을 선택적으로 흡착하고 이를 플라즈마로 제거하는 플라즈마 촉매 하이브리드 기술을 완성했습니다. 농산물은 살아있기 때문에 호흡을 하고 이는 농산물의 노화를 촉진시키는데요. 플라즈마 장치로 발생시킨 NO(일산화질소) 기체를 농산물에 적용했을 때 농산물의 호흡량이 감소되는 걸 확인했습니다. 여기서 끝이 아닙니다. 살균과 숙성억제, 호흡억제 기능을 각각 모듈화하여 작물에 따라 맞춤형 제어, 모듈별 독립 제어가 가능한 스마트 자동제어시스템을 구현했습니다.

 


플라즈마 저장시스템의 핵심은 부패억제와 숙성억제에 있다.

 

“지금까지 저온 저장창고의 핵심은 온도와 습도조절이었습니다. 하지만, 이 두 변수의 조절만으로는 미생물에 의한 부패, 숙성 및 호흡을 억제하는 데는 한계가 있습니다. 저온에서도 번식하는 곰팡이와 세균이 있기 때문이죠. 에틸렌 역시 제거되지 않고요.”

 

뿐만 아니라 기존 저온저장의 핵심은 겨울잠에 든 동물이 호흡을 최소화하여 생명을 유지하는 것과 마찬가지로 온도를 낮춰 농작물의 호흡을 최소화하는 데 있습니다. 일반적인 저온 저장창고의 내부 온도는 약 5℃ 내외로 냉동기 바로 앞에 적재된 농산물은 냉해를 입기 일쑤였고, 특히 더운 여름철 전기세 부담도 컸습니다. 폭염으로 전기수요가 많을 때는 냉동창고 가동을 포기하는 사례도 왕왕 있었습니다. 숙성과 호흡억제 등 변수 조절이 가능한 플라즈마 저장시스템이 더욱 주목받는 이유입니다.

 


|실증 데이터 기반으로 운영 레시피 개발을 목표로 하다.

 

 

“네덜란드가 농업강국으로 주목받는 비결은 시설재배와 함께 선진화된 저장과 유통시스템에 있습니다. 재배지부터 소비자의 식탁에 이르기까지 트럭과 컨테이너로 여러 유통단계를 이동하며 품질을 유지해야 합니다.”

 

플라즈마 저장시스템이 상용화되어 새로운 농산업 생태계가 탄생하면 농가의 부가가치가 향상되고 유통과 수출 경쟁력도 높아질 전망입니다. 지난 7월 17일 플라즈마기술연구센터와 전라북도 완주군 및 전북 테크노파크가 체결한 상호 업무협력 협약(MOU)이 그 신호탄입니다.

 

이번 협약을 통해 세 기관은 스마트 농생명 산업 육성을 위한 플라즈마 활용 기술지원 및 해결방안을 공동연구에 착수하고, 완주군 내 플라즈마-스마트 저장시스템의 실증·운영, 스마트 농생명 산업 정책 협업 및 신규 사업 공동기획 등 다양한 분야에서 상호 긴밀한 협력을 추진하고 있습니다. 플라즈마기술연구센터는 실증이 완료되면 완주군의 사례를 바탕으로 전국에 시범사업으로 보급할 계획입니다.

 

“우리나라 과일과 채소는 외국에서도 맛과 품질을 인정합니다. 농산물마다 생육과 저장의 최적화 조건이 다른 만큼 지속적인 실증을 통해 작물별 유통단계까지 고려한 최적의 저장 레시피도 완성할 계획입니다.”

 

플라즈마 저장시스템의 활약은 이제부터입니다. 김성봉 부장은 작물별 맞춤 레시피가 완성되면 국내뿐만 아니라 수출 길에 오르는 농산물의 품질 경쟁력을 확보할 것으로 기대했습니다. 나아가 관련 기술을 산업체에 이전하여 새로운 농업 유통생태계 탄생을 이끈다는 포부입니다.

 

 

|스마트팜으로 생산한 농작물을 스마트저장창고서 지킨다.

 


 군산 플라즈마기술연구센터에 위치한 4개의 플라즈마 기술 기반 스마트 저장시스템 시범공간(테스트 베드)

 

“2019년 시작한 실증테스트에서 플라즈마 저장시스템의 성능은 확인했습니다. 추가 실증과 모듈, 장비, 시스템 테스트를 마친 2021년이면 본격적으로 상용화에 도전할 계획입니다.”

 

플라즈마기술연구센터는 농장에서 식탁까지 농식품 전주기에 적용하는 플라즈마 기술 개발을 목표로 지난 2014년부터 플라즈마-농식품 융합기술 연구 개발을 적극적으로 추진해 왔는데요. 2012년 말부터 지역 기업들과 바이오넷 포럼을 통해 공감대를 형성하고 전북도의 정책과제를 통해 융합연구의 기반을 다졌습니다. 2014년 1월부터 기관 주요 사업으로 ‘플라즈마 파밍’이란 기치 아래 핵심 요소 기술들을 중심적으로 개발하기 시작해 이제 플랜트팜 시스템, 저장시스템, 푸드 안전 시스템 등이 하나둘 성과가 도출되고 있습니다.

 

“온·습도 등 외부 환경의 영향이 큰 실제 저장창고에서 장시간 안정적인 성능을 구현하는 것은 많은 시행착오가 필요한 고도의 플라즈마 기술입니다. 연구 개발 과정에서 재연성 확보가 어려워서 포기하고 싶은 순간도 있었지만, 누구나 쉽게 성공할 수 없는 기술인만큼 성공만 하면 우리 농촌이 확실한 기술 장벽을 구축할 수 있다고 생각으로 도전을 멈추지 않았습니다.”

 

김성봉 부장은 플라즈마 저장시스템의 재현성 확보만큼 농업 현장과의 소통에도 공을 들였습니다. “물질의 제4의 상태인 플라즈마는 몇 년 사이 일반 대중에 많이 소개되었지만, 아직도 낯설어하는 분들이 많으세요. 농업인들에게 그 특장점과 효용을 설명하고 공감대를 형성하기까지 3년이라는 시간이 걸렸던 것 같습니다.” 그는 농업 현장에 실질적으로 필요한 기술 개발이 목표였기에 농업 현장과 눈높이를 맞추고 소통하기 위해 누구보다 열심히 노력했습니다.

 

플라즈마기술연구센터의 군산 이전과 함께 시작된 연구는 이제 의미 있는 결실을 앞두고 있습니다. 여기에 금상첨화, 군산시 새만금 단지에 위치한 플라즈마기술연구센터는 스마트팜-스마트저장시스템-군산항을 연계하여 농산물 수출의 3단계 시스템을 실현할 최적지입니다. 농산물 생산-저장-유통을 연결하는 플라즈마 저장시스템이 꽃피울 미래 농업의 희망을 기대해주세요.

 


농식품 산업의 고부가가치 실현을 이끄는 플라즈마 연구현장에 많은 응원을 보내주세요.

 

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