가을 황금들판에 벼가 소비자 식탁에 오르기까지 수확후 도정이라는 가공을 거치며 겉껍질인 왕겨 속껍질인 미강이 순차적으로 제거되어 하얀색 쌀로 탈바꿈하는 공정을 거친다. 벼 도정 가공은 산업화 이전에 물레방아 디딜방아 등 많은 시간, 소량처리, 저품질 처리 있었으나, 산업화 이후에 현미기, 정미기, 석발기 등으로 대량처리, 고품질 처리가 가능해졌다.
가공기계화는 얻을 수 있는 이점이 편하고 쉬운 가공, 농산물의 안전한 소비와 부가가치 향상으로 산지 농업인의 경제적 소득향상을 기대할 수 있다. 그러나 농산물의 종류가 많아 각각의 특성에 맞게 가공방법을 달리해야 하며 많은 기계화 기술이 필요하다. 우리 연구실은 수확후 가공 기계화 기술 개발 업무를 수행하고 있으며 주요한 개발 기술에 대해 소개하고자 한다.
우리나라 산업화, 경제성장에 따른 다양한 음식의 소비 증가로 쌀 소비는 지속적으로 감소하고 재고는 증가되어, 전통적인 쌀 소비인 떡류, 막걸리, 한과 등에서 소비 다양화를 통해 해소하고자 다양한 용도 사용 가능하고 저비용 제분이 가능한 쌀제분 기계화 기술이 요구되었다.
기존의 쌀 제분은 전통적인 쌀 소비 방법에 적합한 습식으로 제분비용(700kg/원)이 고가로 밀가루의 제분비용(300원/kg)에 대응하기에는 경제적 부담이 컸다. 따라서 저비용으로 분쇄가 가능한 기술을 연차별로 소형, 중형, 중대형까지 개발하였다. 개발한 분쇄장치는 임펠러방식의 소형이 60 kg/시간(제분비용 370원), 기류식의 중형 및 중대형은 세퍼리이터 분급 및 백필터방식의 가루수집 일체형으로 중형이 100 kg/시간(320원), 중대형이 200kg/시간(230원)이다.
소핵과류의 부가가치를 향상하기위해 매실과 대추의 가공 기계화 기술을 개발하였다. 매실은 기능성분이 많아 과거에서 지금까지 식생활에 이용하고 있다. 그러나 최근 2011년부터 2020년까지 평균 41,000톤 생산에 가공은 3,300톤으로 약 8% 정도로 매우 낮으며 대부분 음료, 즙청, 주스 형태이며 이는 가공량의 45.8%를 차지하고 있다. 매실의 부가가치 향상을 위해 생과((’21, 1,700∼2,000원/kg) 판매에서 가공품(매실 장아찌(’22, 8,000(원/kg) 판매로 전환이 필요하다.
매실 절임가공품 생산을 위해서는 수작업에 의존하는 매실 씨 제거 및 과육 절단 작업에 어려움을 해결하고자 전과정 가공 기계화 기술을 개발하였다. 이 기술은 매실 공급부터 씨 제거, 과육절단, 세척, 탈수, 계량투입 모든 과정이 자동으로 이뤄진다.
다만 자세정렬은 인력에 의존하고 있어 해결해할 과제이다. 매실 씨 제거 과육절단장치는 4조식 씨를 밀어내고 과육을 절단한다. 세척 장치는 절단과육을 공기방울와류식 세척과 노즐물분사 헹굼으로 깨끗하게 한다. 탈수장치는 메시벨트로 이송하는 절단매실에 에어나이프 공기분사로 탈수를 한다. 계량공급장치는 투입무게를 설정하면 자동 이송하면서 절단매실과 절임 부재료가 계량충진 되어 배출한다. 이 기술은 작업성능이 1시간당 144kg/시간 으로 인력작업 8.8kg/시간 대비 93.8% 노력 절감이 가능하고 비용도 700원/kg 으로 인력 1,589원/kg 대비 56% 절감이 가능하다.
마늘, 양파를 한번에 대량으로 예건할수 있는 차압식 예냉장치를 현장실증하였다. 마늘과 양파는 5∼6월 수확해 저장하는데 저장 전 반드시 비닐하우스, 창고, 수확한 논밭 등에서 예건을 한다. 그러나 비닐하우스 바닥에 깔거나 창고에 쌓아서 송풍하는 건조는 많은 면적이 필요해 한 번에 대량 예건이 어렵다. 또한, 논과 밭에서 펼쳐 놓고 예건할 땐 소나기, 장마 등 날씨의 영향을 받아 날씨 상관없이 활용할 수 있는 예건 장치가 필요하다.
서산 농업기술센터에서는 고안, 제작한 이 장치를 안전 사용 및 기능 개선을 하여 영농현장에서 실증하였다. 이 장치의 특징은 송풍기, 팰릿, 비닐, 차광막으로 구성돼 구조가 간단하며, 포장이나 하우스 안에 손쉽게 설치할 수 있고 설치와 해체, 보관이 매우 간편하다. 사용은 송풍기 뒤쪽 땅바닥에 비닐과 팰릿을 깔고 마늘이나 양파를 쌓은 다음, 비닐과 차광막으로 옆과 위를 감싸 밀폐하고, 송풍기 반대쪽은 열어둬는 방식으로 매우 편리하다. 이용효과는 좁은 바닥면적 26㎡에서 마늘 10톤(약 0.66ha 생산량), 양파 10톤(약 0.17ha 생산량)을 대량으로 예건할 수 있다.
최근 곤충과 양잠 산업 육성 종합계획 에 따라 산업규모를 2025년까지 1,400억원(고용규모 9,000명) 까지 확대하는 목표를 세우고 추진 중에 있다. 국내의 양잠 생산물은 과거 의류산업 중심의 고치 생산에서 고부가가치의 기능성 건강보조 식품 및 약용 소재 산업으로 변화하고 있다. 하지만 양잠 산물의 고부가에도 불구하고 생산은 인력중심의 전통방식을 고수하고 있어 고역작업을 벗어나지 못하고 있다. 따라서 영농현장의 애로해결 및 산업기반 구축을 위해 사육 중 발생하는 사육부산물(사료잔류물 및 배설물)을 자동으로 치울 수 있는 시스템을 개발했다.
이 시스템은 누에 사육 부산물 처리 장치, 이송용 수평 벨트 컨베이어 및 경사 컨베이어로 구성하여 부산물을 운반용 차량 또는 트랙터 등에 바로 실어 처리가 가능하다. 작업성능은 1시간당 120㎡으로 인력작업 30㎡에 대비 75.0% 노력 절감이 가능하고 비용도 746원/㎡으로 인력 1,825원/㎡에 대비 59.1% 절감이 가능하다. 개발한 기술은 누에 주산지(2023. 6., 영덕) 농가에서 실증시험과 현장평가를 수행하였으며, 2024년부터 영농현장에 시범 보급을 추진할 계획이다.
식량의 공급과 수요의 조절을 위해 논 콩의 재배 지원 정책 및 재배 규모화가 추진되며, 콩의 생산기계화는 일시에 많은 양을 수확하여 후속작업인 수확후 처리의 기계화가 필요하였다. 개발한 콩 수확후처리 일관 기계화는 풍선 → 요동정선 → 석발 → 크기 선별 기술이다. 이 기술의 특성은 한번 투입하여 풍선, 정선, 석발, 선별 작업후 배출까지 가능하고, 단위 기종별 분리가 가능하여 필요시 작업순서를 바꿀 수 있다.
또한 승강기 버킷은 폭이 넓고 저속 운전으로 하여 콩이 받는 충격을 저감하도록 하였다. 작업성능은 진행 공정을 통하여 풍선율 99.75, 진동정선율 99.87, 석발률 99.99이며, 선별은 3등급으로 하였다. 이 기술은 영농현장 여건에 맞는 시간당 처리규모가 3종류(1,000kg, 1,500kg, 2,000kg)로 제작 설치 가능하다.
농식품가공기계연구실은 이외에도 생대추의 씨를 제거하고 얇게 절단하는 대추 씨 제거장치, 잡곡( 조, 기장, 수수) 정선, 도정, 석발, 선별 일관기계 장치 개발, 깨짐등 손상이 적어 고품질 건조가 가능한 콩 건조기 등 다양한 가공기계화 기술을 개발하였다.
앞으로 농식품가공기계연구실은 IcT 기술을 접목한 스마트 안전농산물 가공 기술, 곡물의 가공품질향상 등 산지처리 기계 기술 개발, 농산물의 부가가치 향상을 위한 가공 기계 및 알고리즘 개발, 농축산물 처리 공정의 최적화 기술 개발 등으로 영농현장의 애로기술해결, 안전하고 고품질의 농산물 가공기계화 기술을 개발 연구를 추진할 계획이다.