국민들의 소득수준이 향상돼 신선식품에 대한 요구가 증가하고 있는 가운데 코로나19는 콜드체인 필요성을 더욱 부각시키고 있다. ‘농장에서 식탁까지’ 식품의 품질을 유지시키는 것은 물론 엄격한 온도관리가 요구되는 백신 등 의약분야까지 콜드체인산업은 확대되고 있다.
이에 따라 칸kharn은 12월18일 콜드체인산업의 현황과 전망을 주제로 온라인 웹세미나를 개최했다. 세미나에서는 △포스트코로나 시대 콜드체인산업 전망(김종경 한국건설생활환경시험연구원 수석연구원) △홈플러스 신선물류센터 운영사례(박상규 홈플러스 센터장) △콜드체인 실시간 온도체크 모니터링시스템(한경돈 넷매니아 고문) △LNG발전과 냉·온열 이용기술 및 친환경 냉각시스템이란(이동건 티이컴퍼니 대표) △콜드체인용 차세대 냉매 동향(이승환 케무어스 부장) 등의 주제발표가 이뤄졌다.
콜드체인산업 전망
김종경 한국건설생활환경시험연구원(KCL) 수석연구원은 ‘포스트코로나 시대 콜드체인산업 전망’을 통해 코로나19로 인한 콜드체인 물류의 변화 및 KCL의 기술·표준·인증 추진내용을 설명했다.
코로나 19 이후 공급측면에서 일시적인 물량감소가 두드러졌지만 비대면배송분야에서 일반화라는 말이 무색해질 만큼 전면적인 물량확대가 기록되고 있다. 온라인 유통은 이전에도 급성장을 보이고 있었지만 이제는 온·오프라인 구별이 의미가 없어지고 있다.
특히 유통행태에서는 ‘나를 위해 하는 소비’ 형태가 늘어나고 있다. 비싸고 고부가가치 제품을 구매하는 것이 트렌드이며 제품의 신선도, 즉 가치에 중점을 둔 콜드체인의 역할이 중요해지고 있다.
또한 백신을 개발하는 것도 중요하지만 백신의 유통전쟁이 예상된다. 생산된 백신을 얼마나 안전하고 효율적으로 유통시키고 접종했을 때의 효율성, 유용성을 보장할 것이냐가 새로운 관심사로 떠오르고 있다.
코로나19로 개발된 백신은 화이자 –60℃, 모더나 –20℃가 보관조건이다. 또한 앞으로 생겨날 질병들의 백신도 보관·유통온도가 계속 달라질 것이다. 이에 따라 전문적인 시스템을 갖추고 백신을 보관·유통해본 경험이 있는 글로벌 기업들은 새로운 시장에서 큰 성장을 이룰 것이다.
이러한 경험이 없는 우리나라 기업은 아직 지켜보고만 있어야 하는 것이 현실이다. 콜드체인은 식품, 의약 등을 다루기 때문에 인간의 생활과 매우 밀접하게 위치한다.
식품은 물론 백신분야에서도 다양한 문제들이 발생할 것이고 이는 국가적으로 대응해야 하는 이슈다.
KCL이 개발 중인 표준은 ISO TC 122로 △수송포장-소화물 정온수송포장 1편: 일반요건 △수송포장-소화물 정온수송포장 2편: 시험방법 △우수공급망관리에 따른 바이오의약품포장 일반사항 및 시험방법 △GDP 원칙에 따른 비살균 의료기기의 포장시스템을 검증하기 위한 일반 사양 및 시험방법 등이다.
KS표준은 △제1부: 택배서비스용 정온물류용기 일반사항 △제2부: 택배서비스용 정온물류용기 시험방법 △단열포장-온도민감성 의약품의 단열포장 시험방법 등이 있으며 단체표준으로 △식품용 저온물류센터 보관분야 요구사항 △식품 콜드체인 운송서비스 지침 △사물인터넷 기반 콜드체인 실시간 데이터 수집을 위한 프로토콜 등을 개발 완료했다.
김종경 수석연구원은 “콜드체인에 대한 인증은 논의가 계속되고 있으며 해외에서는 특히 의약품에 대한 콜드체인 연구가 상당한 진척을 이루고 있다”라며 “CCQI, GDP 등이 대표적이며 우리나라에서도 조만간 이러한 부분에 대한 논의가 진행될 것으로 기대된다”고 밝혔다.
홈플러스 신선물류 운영
박상규 홈플러스 센터장은 ‘홈플러스 신선물류센터 운영사례’ 발표를 통해 홈플러스 신선물류센터에 대한 콜드체인 운영과 전략을 설명했다.
홈플러스의 물류센터 네트워크는 △하이퍼 프래쉬 140개 △익스프레스 430개 △풀필먼트 센터 3개 등 크게 3가지로 나눠진다. 이중 콜드체인의 핵심인 신선물류센터는 안성, 함안에서 운영하고 있다.
함안 신선물류센터가 2005년 먼저 오픈했고 안성은 2012년에 운영을 시작했다. 신선물류센터는 영국의 테스코 스펙을 참고해 만든 선진화된 물류시스템으로 당시 국내에 없던 3온도 물류센터를 구축했다. 콜드체인시스템에 가장 부합하기 위해 10℃ zone, 1℃ zone, -26℃ zone 등 3가지 온도대로 구성됐다.
현재 안성, 함안에서 하루 30만박스까지 배분해 하이퍼마켓 180개 점포까지 대응할 수 있도록 설계됐다.
각 온도대별 입·출구를 별도 구분해 제품별로 적합하게 보관하는데 냉동은 1℃ zone에 입고되지만 20분 내에 바로 냉동존으로 들어가게 했다. 새벽에 각각 존에서 그룹핑된 상품이 최대 40분 내에 교차없이 상차할 수 있다.
콜드체인 개념이 원래 적정온도대를 변동 없이 유지하는 것이 개념이다. 산지에서 점포까지 온도를 유지하기 위한 홈플러스의 콜드체인시스템 특징 중 하나가 저온차량이다.
저온차량은 2005년 함안센터가 오픈할 때 국내 최초로 3온도 구분이 가능한 트레일러를 도입했다. 당시 우리나라는 이러한 3온도 냉동배송 기술력이 없었기 때문에 미국 써모킹 제품을 긴급공수해 적용했다.
당시 1℃, 20℃, -21℃ 상품을 한 개 차량에 원활하게 상차해서 배송함으로써 온도유지와 물류비용을 한번에 해결했으며 현재까지도 운행되고 있다.
신선물류 차량의 이슈는 용차 스펙이 낮다는 것이다. 홈플러스의 저온차량은 고정차 110대이며 40대 차량은 용차를 사용한다. 시중에 있는 용차는 고정차처럼 스펙이 안나오기 때문에 보냉커버를 장착해 온도대를 유지하고 있다.
최근 급증하는 온라인 시장에 대응하기 위해서는 기존 점포를 물류기지로 전환하고 있다. 2019년 계산, 안양, 원천 등 3개 점포를 풀필먼트시스템으로 전환한 바 있다.
AI를 이용한 물류시스템이 고객이 주문한 상품을 인근 물류센터로 자동발주한다. 아직 도입단계에서 진행되고 있으며 시스템을 보완해 공격적인 온라인시장 확장을 할 예정이다.
박상규 센터장은 “3개 풀필먼트 점포에서는 인근 17km 반경의 하루 3,000건 정도의 물량을 소화하고 있다”라며 “2021년에는 스마트 하이브리드 풀필먼트 시스템을 5~10개 점포로 확대할 계획이며 점포당 하루 매출 2억원 매출을 목표로 하고 있다”고 설명했다.
콜드체인 실시간 모니터링
한경돈 넷매니아 고문은 ‘콜드체인 실시간 온도체크 모니터링시스템’을 발표했다.
코로나19가 물류공급망에 커다란 충격을 주고 있다. 이러한 경제적 영향이 언제 안정화될지 알 수는 없기 때문에 탄력적이고 가시적인 통합된 디지털서플라이체인이 필요한 시점이다.
특히 백신도 전 세계 76억명이 접종해야 하는데 이러한 백신은 콜드체인 주요 대상이다. 이를 전 세계적에 공급하려면 콜드체인의 저장, 배송 등에 대한 기반이 구축돼야 한다.
이번 코로나19뿐 아니라 앞으로 전염병은 상시 발생할 수 있다. 여러 요인들이 영향을 주겠지만 콜드체인은 지금까지 형태에서 탄력적이고 디지털화된 형태로 바뀌어야 한다.
콜드체인은 온도에 민감한 제품을 관리하기 때문에 최상의 품질을 위한 온도제어 보관, 운송감시가 필요하다. 특히 인프라, 라스트마일, 데이터 공유 등 모든 프로세스에 대한 데이터공유가 바람직하지만 현재까지는 제대로 된 공유시스템이 갖춰지지 못하고 있다.
지금까지는 대부분 데이터 로거라는 기계를 통해 콜드체인 과정의 온도를 기록한 후 사후 검토를 진행했지만 최근 모바일 IoT 기술을 이용한 실시간 감시로 진화하고 있다.
넷매니아에서 개발한 체크로드는 온도측정 디바이스가 휴대폰과 통신하며 듀얼모드로 전송도 하고 누락된 데이터도 다시 전송한다. 이는 주로 운송에 적용되지만 창고, 병원 등에서도 온도측정에 유용하게 사용할 수 있다.
한경돈 고문은 “넷매니아의 체크로드는 차에 적재될 때부터 디바이스, 온도측정기계 연결되면서 운송 중 데이터가 클라우드에서 관계자들이 데이터를 공유하기 때문에 운송 중 문제가 생기면 문제해결도 논의할 수 있다”라며 “특히 데이터는 운송과정에서 대쉬보드를 통해 관계자들이 전무 확인할 수 있으며 현장에서 운송결과를 PDF로 즉시 전달할 수 있다”고 설명했다.
LNG 활용 친환경 냉·온열시스템
이동건 티이컴퍼니 대표는 ‘LNG발전과 냉·온열 이용기술 및 친환경 냉각시스템이란’ 주제발표를 통해 LNG냉열 이용시스템과 이를 응용한 냉동창고 에너지효율화 방안, 온실가스 저감에 기여할 수 있는 냉매시스템 등에 대해 설명했다.
LNG 냉열은 -162℃의 LNG가 보유하고 있는 저온에너지로 LNG가 기화되기 위해 필요한 기화열량을 말하며 약 200kcal/kg LNG다. 우리나라에서 연간 발생되는 냉열량은 720만Gcal이며 대부분을 바다에 버리고 있는 실정이다.
이러한 냉열을 재활용하기 위해 많은 신기술을 연구를 하고 있지만 크게 실용성 없이 LNG기지 지역 근처에서만 국한돼 일본에서 이용되고 있다. 국내에서는 LNG기지 지역에 국한되지 않고 탱크로리로 운반해 어디에서나 LNG냉열을 이용할 수 있는 기술이 평택의 한국초저온 초저온창고에 적용돼있다. LNG냉열 활용기술을 더욱 발전시켜 LNG발전과 냉·온열 이용 융·복합 시스템에 적용할 수 있다.
운반된 LNG를 열교환기에서 운전에 –40~-60℃의 초저온창고에서 사용하고 가스발전 혹은 연료전지를 구동해 전력을 생산할 수 있다. 또한 여기서 발생한 열에너지는 가스흡수식 냉온수기를 통해 60℃온수 또는 7℃냉수를 생산할 수도 있다.
이동건 대표는 “LNG수소연료전지 혹은 가스발전 시 발생되는 폐·온열을 흡수식 냉온수기를 사용해 –7℃냉수를 생산, 융·복합 냉동·냉장시스템 냉동기의 응축열원으로 사용할 시 냉동기의 압축비를 낮춤으로써 냉동시스템의 성적계수를 향상시켜 40~50%의 종합에너지 절감을 이룰 수 있다”라며 “하지만 저압과 고압의 압축비가 너무 낮으면 팽창이 되지 않아 증발이 되지 않을 수가 있기 때문에 냉매가 증발온도에 이르기 위해 필요한 압력강하가 밑도는 일이 없도록 해야 한다”고 설명했다.
이어 “환경규제에 대응하기 위해 냉동·냉장창고 운영에 사용되는 냉매의 GWP를 낮춰야 할 필요성이 있다”라며 “NH₃, CO₂ 등 자연냉매가 최적의 방안이지만 여건이 어려울 경우 R404A, CO₂ 브라인시스템으로 전체 GWP량을 줄이는 것도 차선책”이라고 강조했다.
콜드체인 차세대 냉매동향
이승환 케무어스 부장은 ‘콜드체인용 차세대 냉매동향’을 주제발표하며 콜드체인 냉매트렌드변화 및 최적냉매 선택방안을 소개했다.
케무어스는 2015년 글로벌 화학기업인 듀폰의 기능성화학사업부가 분사된 기업으로 프레온냉매를 전문적으로 개발, 생산하고 있다.
현재 글로벌 냉매트렌드는 몬트리올 의정서에 의거해 오존층파괴지수(ODP)를 보유한 냉매를 규제하고 있다. 이제 다가오는 규제는 키갈리의정서로 높은 GWP를 가진 냉매를 제한하는 것이다.
냉동·냉장창고분야에서 가장 많이 사용되는 냉매는 R404A로 HFC류 중 GWP 지수가 가장 높기 때문에 이를 먼저 제한해야 하는 실정이다. 이에 따라 미국, 유럽, 일본 등 국가에서는 R404A 냉매규제가 진행 및 검토되고 있다.
콜드체인분야의 냉매를 선정하는 고려요인은 △성능 △안전 △지속가능성 △비용 등 4가지가 대표적이다. 케무어스의 냉매 제품명인 Opteon은 프레온은 유지하면서 4개의 주요 고려요인의 밸런스를 의미하고 있다.
Opteon은 XP, XL 두 개 시리즈로 출시됐다. 북미 아이스하키리그인 NHL는 케무어스와 손잡고 아이스링크를 환경적으로 바꾸겠다는 프로모션을 진행하고 있다. 미국 전역에 깔려있는 4,000여개 링크를 GWP가 낮은 Opteon냉매를 선택했다. 중국 역시 2022년 북경 동계올림픽에서 아이스링크 컬링 대회장에 Opteon를 적용하기로 계획했다.
XL은 GWP가 500 이하로 상당히 낮다. 하지만 약가능성이다보니 신규장비에만 적용이 가능하기 때문에 사용자의 운영형태, 조건 등에 따라 선택이 돼야 한다.
XP는 비가연성 제품이면서 GWP가 낮아 기존설비의 리트로핏으로 사용이 가능하다. XP40(R449A)는 가장 빠르게 채용되는 냉매인데 R22나 R507 등을 대체할 수 있다.
이승환 부장은 “R449A는 환경과 함께 에너지효율이 향상되는 제품으로 에너지효율이 12%까지 향상되는 특징이 있다”라며 “특히 한국에서는 R22 사용하는 사업장이 많은데 R449A는 웬만한 컴프레서는 다 대응이 되고 오일정도만 바꾸면 된다”고 말했다. 이어 “이마트가 이러한 교체에 선두주자가 됐다”고 말했다.
