효율적인 콜드체인을 위한 정온순환물류 포장 R&D 및 기술의 최신 동향에 대해 공유하며 향후 발전방향을 논의하는 자리가 열렸다.
한국포장학회는 10월31일부터 11월1일까지 여수 디오션리조트에서 제66회 추계학술대회를 개최했다고 밝혔다.
포장학회는 매년 전 포장분야에 걸쳐 학계·연구계·산업계에서 개발한 결과를 발표하며 기술을 전시하는 학술대회를 개최하고 있다.
‘패키징 이노베이션: 지속가능한 미래를 향한 여정’을 주제로 한 이번 학술대회에서는 지속가능한 포장기술과 친환경 콜드체인 패키징 및 소재 등을 공유했으며 연구자간 상호교류의 장을 가졌다.
특히 11월1일에는 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 콜드체인 패키징에 대해 최신 기술과 개발방향을 공유하는 ‘콜드체인 포장 R&D 현황’ 세션이 진행돼 많은 관심을 받았다.
이번 세션에서는 △콜드체인 시뮬레이션 S/W 개발 현황(김한슬 KCL 연구원) △상온 및 신선 순환 물류포장(RTP) 개발 현황(김수현 KPP 기술연구소 수석) △순환물류시스템(RTS) 및 스마트수거함 개발 현황(노태용 로지스올시스템즈 연구원) △정온용 순환물류포장(TCP) 및 Smart RTP 개발 현황(이창형 써모랩코리아 팀장) △순환물류 포장용 PCM 개발 현황(서종철 연세대학교 교수) 등이 발표됐다.
국내 유통환경기반 콜드체인 시뮬레이션 S‧W 개발김한슬 한국건설생활환경시험연구원(KCL) 연구원은 ‘콜드체인 시뮬레이션 S·W개발현황’에 대해 발표했다.
KCL은 2021년부터 국토부가 국토교통과학기술진흥원을 통해 추진하고 있는 ‘온도민감성 화물의 안전과 생활폐기물 감축을 위한 신선물류 포장기술 및 시스템 개발’과제에 주관연구기관으로 참여하고 있다. 2021년 4월1일 시작해 2026년 12월31일 종료되는 사업이다.
과제는 최종적으로 온도민감성 화물 안정성 확보 및 생활폐기물 절감을 위한 신선물류용 순환물류포장기술(RTP) 및 운용시스템(RTS) 개발하는 것을 목표로 삼고 있다. 부가적으로는 표준화 개발 및 제도개선 방향 도출 등이 있다.
연구는 △RTP 및 RTS 요소기술 개발(2021~2023년) △시제품‧테스트배드 구축(2024~2025년) △실증‧상용화(2026년) 등 총 3단계로 구성돼 진행 중이다. 지금까지 운영해왔던 1단계 주요 성과로는 2023년에 달성한 △신선물류용 순환물류 포장 △RTP 및 RTS 시작품의 연계를 위한 조기실증 등이 있다.
김 연구원은 “이번 과제에서 KCL은 콜드체인용 시뮬레이션 소프트웨어를 개발하는 것을 목표로 삼는다”라며 “1단계에선 소프트웨어 개발을 위해 데이터베이스 수집을 수행했으며 2단계인 올해에 들어서는 시뮬레이션을 시제품화하기 위해 환경적응성 평가준비를 하고 있다”고 밝혔다.
KCL이 개발하고 있는 소프트웨어는 시간에 따른 제품 온도변화를 예측하는 프로그램이다. 온도변화 예측을 통해 정확한 냉매를 사용해 낭비되는 냉매를 줄이며 재료비와 물류운영비를 절감할 수 있게 하는 것이 목적이다. 현재 예측을 위한 모델링식을 개발했으며 실제 측정데이터와의 비교를 통해 모델링식의 완성도를 높였다.
김 연구원은 “KCL에서 개발 중인 시뮬레이션 소프트웨어는 실제 측정데이터를 활용했으며 국내 유통환경데이터를 기반으로 했다는 점에서 차별성을 지닌다”라며 “향후 좀 더 다양한 외기조건을 가진 데이터를 확보해 소프트웨어 안정성을 확보해나갈 것”이라고 말했다.
상온‧신선물류용 순환물류포장재 개발 김수연 KPP(한국파렛트풀) 기술연구소 수석은 ‘상온 및 신선 순환물류포장(RTP) 개발현황’에 대해 발표했다.
KPP는 ‘온도민감성 화물의 안전과 생활폐기물 감축을 위한 신선물류 포장기술 및 시스템 개발’ 과제 순환물류포장 개발을 담당하고 있다. 2023년까지 진행된 1단계에서 상온물류 및 신선물류 시작품을 제작하는 성과가 있었다.
김 수석은 “현재 대부분의 물류기업에서는 골판지나 지류형태의 박스를 많이 사용하고 있어서 사용 중인 포장재와 함께 사용할 수 있는 방법을 고안해 포장재를 개발했다”라며 “2단계부터는 패키징을 좀 더 고도화해 실증을 진행할 계획이며 현재 조금 앞당겨서 실증을 진행하는 기업들도 있다”고 말했다.
골판지포장재와 함께 사용하는 상온물류 순환물류포장재는 △혼용적재 △Full Flat 접이 △제함기 혼용사용 등을 고려해 제작됐다. 골판지상자와 동일하게 ‘박스 배부름 현상’을 제거해 적재 시 튀어나오지 않게끔 개발했으며 빈 포장재를 50장 이상 쌓아도 평평함을 유지할 수 있도록 고안했다. 또한 제함기에 종이박스와 혼용해 투입해도 문제가 없도록 제작했다.
신선물류용 순환물류포장재는 단열성 및 온도파악이 주요 고려점이다. 온도파악을 위해 신선물류용 포장재에서는 NFC센서가 부착돼 있으며 이를 통해 물류상자를 열지않고 상자 내부온도를 파악할 수 있다. 사용된 단열재는 진공단열재(VIP)로 4mm 얇은 두께와 열전도율 2mW/mK의 고성능을 확보하고 있다.
김 수석은 “신선물류용 포장재의 주요 성과로는 효율적인 온도관리를 위한 IoT솔루션을 탑재했다는 점과 이물질출입 및 냉기유출을 최소화할 수 있는 구조를 개발한 것”이라며 “이외에도 순환물류 특성상 반납을 해야하는 지점을 고려해 리드(Lid) 분실방지를 위한 상호결합 방식을 구현했다”고 말했다.
이어 “실증을 준비하고 있는 상황으로 대게 B2B를 대상으로 진행할 예정”이라며 “현재 마켓컬리 창원물류센터에서 실증 중이며 지자체나 공공기관 중으로는 세종 공공급식지원센터와도 협의 중”이라고 밝혔다.
IoT기반 Smart RTP, 디지털 순환물류체계 구축이창형 써모랩코리아 팀장은 써모랩코리아에서 진행 중인 ‘정온물류 순환물류포장(TCP) 및 Smart RTP 개발 현황’에 대해 발표했다.
써모랩코리아는 친환경 콜드체인분야의 시장주도형 R&D 전문기업으로 2017년 1월 설립했으며 기업맞춤형 솔루션 개발 및 최적화를 제공하고 있다.
2021년 4월부터 국토부가 진행하는 ‘고부가가치 융복합물류·배송인프라 혁신기술개발사업’에 참여하고 있으며 ‘온도민감성 화물의 안전과 생활폐기물 감축을 위한 신선물류 포장기술 및 시스템 개발’을 담당하고 있다.
신선물류 포장재는 수요증가 및 포장재 패러다임의 변화에 따라 △비닐과 스티로폼 박스를 사용한 일회성 반환경 포장재인 1세대 포장 △종이와 친환경재료를 이용한 일회성 포장인 2세대 포장 △친환경 아이스팩 등 100% 재활용 가능한 포장재로의 전환인 3세대 포장 △보냉백 등 회수해 재사용이 가능한 4세대 포장 △IoT기반 디지털화 지속가능 포장재 등으로 발전해 왔다.
스마트 순환물류포장기술(Smart RTP: Smart Reusable Transport Packaging)은 RTP 및 TCP외 회수 및 관리를 위해 패키징에 적용된 IoT기반 기술(H/W) 및 운용시스템(S/W)을 말한다.
Smart RTP의 구성요소에는 △전자종이(E-paper)기술을 적용한 운송정보 관리기술로 편의성 및 개인정보 보안기능을 갖춘 디지털송장(H/W) △패키징 내부에 위치해 내부 환경정보를 실시간으로 제공하는 스마트트래커(H/W) △디지털송장 및 스마트트래커의 동작을 제어하며 환경정보를 모니터링하는 스마트 트래커 운영 어플리케이션(S/W) 등이 있다.
이 팀장은 “써모랩코리아는 R&D를 통해 Smart RTP 요소 기술 개발 및 자체 실증을 완료했다”라며 “TCP 2종의 온도유지 성능과 재사용을 위한 패키지 성능에 대해 Lab 단위 검증을 완료했으며 Smart RTP와 연계한 자체 필드테스트 검증을 진행 중”이라고 개발현황을 설명했다.
이어 “4차년도에는 TCP 사용환경에 적합한 형태로 Smart RTP의 성능을 고도화할 계획”이라며 “Smart RTP 및 발주자 어플에서 의약품 유통품질 관리기준 및 생물학적제제 등 보관 및 수속관리 가이드라인에 따른 운송기록의 저장 및 보관 등 관리기능을 개발하고 있다”고 밝혔다.
향후 써모랩코리아는 핵심요소기술과 시스템을 활용한 상호연결 및 시범사원을 지원할 예정으로 △Smart RTP 연계 기술 개발 △테스트베드를 통한 최종기술점검 및 통합·시스템 안정화를 위한 테스트 및 보완 △실용화를 위한 운영 매뉴얼과 비즈니스 모델 구축 및 전략 수립 등을 진행할 계획이다.
의료용 PCM 상용화⋯ 혼합공정 최적화 연구 필요서종철 연세대학교 교수는 ‘순환물류 포장용 PCM 개발 현황’에 대해 발표했다.
콜드체인은 온도민감 제품을 적정온도로 유지해 포장, 운송, 보관, 유통, 최종배달까지 신선하고 안전하게 전달하는 유통시스템이다. 콜드체인의 주요 기술분야로는 △소재(포장) △모니터링 및 이력추적 △환경제어 △작업표준(운영) 등이 있다. 특히 포장기술은 제품온도를 직접적으로 제어하는 기술로 효과적인 콜드체인 실현을 위해 매우 중요하다.
콜드체인 포장은 제품온도의 안정적인 유지를 위해 △단열층(박스) △PCM(상변화물질: Phase Change Material) 등으로 구성된다. 단열층을 주로 외부에서 내부로의 열 이동을 방지하는 것으로 포장재 내부 온도변화를 최소화하는 역할을 한다. PCM은 물질의 상변화과정(고체↔액체)을 통해 열에너지를 축적하거나 방출해 내부 온도를 특정온도(상변화온도)로 유지하는 역할을 한다.
서 교수는 “물질의 상이 변화하는 과정에서 에너지를 흡수 또는 방출하는 물질인 PCM을 콜드체인시스템에 효과적으로 적용하기 위해서는 높은 잠열과 특정온도에 적합한 PCM이 필요하다”라며 “다양한 유통의 적정온도 중 신선식품을 위한 –2~2°C와 의약품을 위한 2~8°C가 우선 연구대상”이라고 밝혔다.
효과적인 콜드체인을 위한 상변화물질의 요구조건에는 △좁은 온도범위에서 명확하게 동결 및 융해가 이뤄지도록 고정되고 명확한 상전이 온도 △160J/g 이상 높은 융해 잠열 △높은 열효율 및 과냉각 제거 △재사용성 △안전성 △가격 등이 포함된다.
신선식품용 PCM에는 주로 SAP(고흡수성수지)와 물의 혼합체가 고성능 PCM으로 활용됐으나 현재 SAP가 첨가된 PCM은 환경문제로 법적규제를 받아 사용이 어렵다.
서 교수는 “자연 유래 물질 및 개질을 통한 SAP 개발로 친환경 PCM이 개발되고 있으며 생분해 SAP 합성과 PCM으로서의 적용을 위한 연구가 지속적으로 진행돼야 한다”고 강조했다.
의약품 콜드체인은 식품보다 더 다양한 목표온도를 가진 고성능 PCM 개발이 필요하다. 이에 따라 의약품용 PCM은 주로 공융물을 이용해 목표온도에 맞는 PCM을 제조하고 있다. 하지만 공융물은 물보다 낮은 잠열로 인해 산업적 적용이 어려운 특성을 지녔다.
서 교수는 “공융물의 잠열 및 온도지속시간을 증진시키기 위해서는 고분자량의 고분자물질을 공융물에 첨가해야 하지만 잠열 비증가, 침전, 상분리 등의 문제가 발생할 수 있다”라며 “상용화를 위해서는 혼합(분산)공정 최적화를 위한 추가적인 개선연구가 필요하다”고 밝혔다.
