국민소득이 증가함에 따라 더 좋은 품질의 식품에 대한 요구도가 높아지고 이를 위한 콜드체인산업이 주목받고 있다.
특히 신선물류는 일반 공산품과 비교해 유통기한이 매우 짧고 제품별 보관온도가 매우 상이해 취급이 까다로우며 작업생산성이 낮다. 하지만 이러한 특성은 콜드체인물류의 고부가가치성을 뒷받침하고 있다.
콜드체인물류에서 가장 중요한 요소는 온도관리로 이는 필연적으로 에너지를 사용하고 있어 효율화할 수 있는 방안마련이 필요한 상황이다. 이러한 가운데 에너지다소비업종으로 지적받고 있는 콜드체인 물류창고의 에너지효율화 R&D가 본격적으로 추진된다.
한국에너지기술평가원이 2021년 신규로 공고한 ‘정온물류 운송 및 물류센터 에너지효율화 기술개발 및 실증’ 과제는 정온물류 공급사슬에서 에너지관리의 핵심요소인 물류센터 및 물류차량의 에너지효율화 기술을 개발한다.
한국건설생활환경시험연구원(KCL)이 총괄하는 이번 컨소시엄은 4개 세부과제팀으로 구성돼 총 60개월에 걸쳐 6차년으로 연구를 수행할 예정이다. 특히 1, 2차년에 테스트베드를 완공하고 나머지 기간은 실증시험을 통해 각 참여기관의 제품 및 기술을 검증함으로써 현장이 중심이 된 연구결과 실증에 전념할 계획이다.
물류산업 고효율·저소비구조 토대 마련
최근 신선식품 및 HMR식품(가정간편식)산업의 지속적인 성장에 따라 냉동·냉장을 포함한 정온물류서비스 수요가 증가하고 있다. 특히 성장하고 있는 정온물류산업의 기술선진화를 위해서는 현재 해외의존도가 높은 물류설비 및 장비의 국산화가 필수적이다.
이에 따라 에너지효율 향상을 위한 물류활동 기반 맞춤형 콜드체인 물류센터 플랫폼은 물론 에너지효율화 기술과 정온물류 배송차량 효율향상 기술, 청정에너지 연계 AI, IoT, 빅데이터 등 첨단기술을 활용한 에너지효율 통합관리시스템 개발이 요구되는 상황이다.
특히 정부는 성장하는 콜드체인 시장수요에 대응하고 비대면산업 육성, 그린뉴딜 기술발전 등 다양한 산업과제에 맞닥들이고 있다. 이를 해결하기 위해서는 유통산업과 건물·수송부문을 연결하는 국가기간산업인 물류분야를 고효율·저소비 에너지구조로 전환할 수 있는 토대를 시급히 마련할 필요가 있다.
보관·운송부문 에너지효율화
이번 과제의 최종목표는 정온물류 공급사슬에서 보관과 운송부문의 에너지를 효율화할 수 있도록 정온물류창고 및 물류차량에 적용될 수 있는 기술을 개발하고 실증하는 것이다.
우선 정온물류 운송용 적재함을 전력화하고 에너지효율을 향상시킨다. 이를 위해 독립운전이 가능한 냉동·냉장적재함용 전기냉동시스템을 개발하고 냉동·냉장트럭용 적재함을 경량화 및 고강도·고단열할 수 있도록 벽체와 구조성능을 개선한다. 물류용 냉동·냉장적재함과 전기냉동기를 연계한 원격 모니터링 및 스마트제어 기술개발을 통해 적재함 내부 온도제어기능을 최적화한다.
또한 정온물류센터의 온도제어 및 작업설비의 에너지저감 기술도 개발한다. 유체역학 시뮬레이션 기반의 3차원 온도제어를 통해 공간·구조를 최적화하고 냉동시스템 자율 스마트제어를 위한 센서·네트워크를 개선한다. 물류센터에 최적화된 고효율 HVAC 및 스마트 조명시스템 개발이 수반된다.
특히 물류활동을 기반한 정온물류센터의 에너지관리시스템을 개발하고 실증시험을 추진한다. 정온물류센터의 에너지자립 및 전력품질·효율을 향상시킬 수 있는 인공지능(AI) 융·복합 에너지관리시스템을 기반으로 에너지최적화 기법 및 공간설계지침을 개발할 계획이다.
최종적으로 수요기업과 연계가 가능한 스마트 정온물류센터 실증을 통해 과제의 신뢰성을 검증한다는 방침이다.
콜드체인 온도관리 중요성 부각
농·수·축산물을 비롯한 신선식품이나 바이오·의약품 등은 품질 및 성능유지를 위해 생산부터 최종 소비자에게 전달될 때까지 적절한 온도관리가 필수적으로 요구된다.
저온창고나 저온물류센터와 같은 보관장소에서는 일정한 온도관리가 용이한 편이지만 유통을 위해 창고를 벗어난 순간부터는 온도관리에 취약해질 수밖에 없다. 이는 최근 코로나19 유행과 관련한 백신의 초저온유통 이슈를 통해서도 쉽게 이해할 수 있다.
실제로 지난 2월 시작된 아스트라제네카 백신 3,900회분이 운송과정 중 출발 20분 만에 온도이탈로 회차하는 일이 발생했다. 패키징에 냉매와 백신을 실은 후 일정시간 안정화 작업을 거쳐야 했지만 포장작업에서 이러한 SOP(표준운영절차)대로 이뤄지지 않고 진행된 것이다.
이에 따라 국내 시험·인증분야 선도기관인 KCL은 온도관리가 필요한 제품의 운송 시 제품의 신선도 및 품질확보를 위해 유통물류의 출발점인 저온물류센터에서부터 최종 사용자에게 전달될 때까지 각 단계별 온도관리 및 유지를 위한 절차와 최소요건을 규정해 표준화하고 있다. 이를 통해 품질향상 및 품질표준화를 기대할 수 있다.
또한 최근 전자상거래의 확대에 따라 농·수·축산물의 직거래나 웰빙식품 등 신선식품시장이 증가하고 있다. 신선물류 모니터링과 기술의 신뢰성 확보가 시급해짐에 따라 관련업계를 중심으로 단체표준, 국가표준, 국제표준 등 표준화 작업도 활발하게 진행되고 있다.
KCL 총괄, 16개 기관 참여
과제의 핵심 개발내용은 △정온물류운송용 적재함 전력화 및 에너지 효율향상 △정온물류센터 온도제어 및 작업설비의 에너지저감 △물류활동기반 정온물류센터 에너지관리시스템 및 전력품질 효율화 기술개발 등으로 이뤄졌다. 세부 연구개발 주제별로 해당 요소기술들에 대한 기술전문성과 선행연구 실적 및 개발기술의 사업화를 고려해 총 16개 기관으로 산·학·연 컨소시엄을 구성했다.
수행 총괄기관인 KCL은 콜드체인 등 물류분야 표준화 선도 및 국내 최고의 시험인증기관으로서 정온물류세터 토탈에너지솔루션 개발과 표준화, 시험평가를 통한 개발 요소기술들의 사업화를 위한 후방산업을 지원할 예정이다. 전체 6차년도 중 1, 2차년도는 KCL이 파일럿 테스트베드를 만들어 요소기술에 대한 성능검증을 실시한다.
정온물류 운송용 적재함 전력화 기술개발에는 한국철도기술연구원을 중심으로 에이텍엘써모, 한성특장이 참여했으며 정온물류센터 온도제어 및 작업설비의 에너지저감 기술개발은 한양대를 중심으로 대단, 알고리고, 선광엘티아이, 숙명여대, 주원이 맡는다. 에너지자립화 및 전력품질 효율화 기술개발에는 이온을 중심으로 네오피스, 예다종합건축설계가 참여한다.
개발기술의 실증을 위한 수요기관으로 글로벌 물류전문기업인 로지스올(신축)과 국내 식품기업이 집적화된 국가식품클러스터인 한국식품클러스터진흥원(리모델링)이 참여한다.
과제참여기관인 로지스올의 신규 물류센터 구축현장에 실증사업이 진행될 예정이다. 특히 기술적용을 빠르게 확산시키기 위한 파급력이 필요한 관계로 민·관이 함께 참여한다. 익산의 국가식품클러스터에 위치한 저온물류창고 리모델링을 통해 제어에 특화된 스마트솔루션을 적용할 계획이다.
국내 산업용 냉동기 선두기업인 LG전자는 외부 기술협력기관으로 유기적인 기술협업 및 효과적인 연구수행과 시너지창출을 기대하고 있다. 특히 대부분 해외제품을 사용하고 있는 정온물류센터의 냉동기를 국산화하는 발판을 마련하는 의미도 있다. 산업현장에서는 신뢰성이 가장 중요한 적용기준임을 감안해 LG전자의 냉동기 제품을 적용할 계획이다.
통합시스템 구축을 목표로 하는 이번 과제는 제어를 위한 조명, 냉동기, 기타설비 등이 포함되는 것을 전제로 한다. 양방향 제어를 위해서는 각 설비들이 통신 프로토콜을 열어줘야 하는데 기존 해외기업들은 이러한 협조를 구하기 어려울 것이라는 우려도 한몫했다.
정온물류기술 고도화 기대
이번 과제는 정온물류센터 주요설비의 국산화 및 에너지효율화, 재생에너지 연계 정온물류센터용 AI융복합 에너지관리시스템 등 기술개발을 포함하고 있다.
특히 국내 대표모델로서 에너지저감형 스마트 정온물류센터 실증을 통한 산업계 보급확산과 정온물류기술의 고도화 및 선진화가 기대된다.
콜드체인 시장수요 대응과 함께 비대면산업 육성과 그린뉴딜 기술발전 등 산업적 수요와 정책적 니즈에 대응해 국가물류비 절감 등 물류산업 전반의 경쟁력제고는 물론 국가전력망 부하저감에 기여할 방침이다.
특히 물류산업은 생산과 소비를 연결하는 국가 기간산업으로 산업·건물·수송분야가 교차하는 공급망의 접점이다. 국가공급망 허브를 담당하는 물류센터를 중심으로 △온실가스 감축계획 △에너지기본계획 △국가물류기본계획 등 국가정책 이행 및 산업계 보급의 실효성 확보에 도움이 될 것으로 전망된다.
물건 중심 엄격한 온도관리 필수
물류창고의 에너지관리라는 측면에서 일반적으로 빌딩에 적용하는 BEMS와 동일한 솔루션으로 여겨질 수 있다. 이 두 시스템은 에너지를 최적화한다는 점에서 공통점을 갖고 있지만 제어를 위한 주체가 다르다는 차이가 있다.
BEMS는 사람을 중심이지만 물류창고는 물건이 중심이다. 사람은 조금 덥거나 추워도 참을 수 있지만 물건은 적정온도를 벗어나면 변질되기 때문에 제어의 엄격도로 따지면 물류창고가 월등히 높다. 제어대상도 콜드체인은 냉동기, 조명, 전기 등 설비에 초점이 맞춰져 있다.
최근 물류센터에서 화재가 발생해 참사가 벌어졌다. 콘센트 과부하로 인한 전기적 원인이 지목되고 있어 대책마련이 요구되는 상황이다. 이번 과제에 포함된 스마트 배전반을 적용하게 되면 전기계통의 문제가 발생 시 모니터링을 통한 알람을 받을 수 있다.
특정설비에 부하가 걸리게 되면 AI 알고리즘을 통해 이상상태를 감지한다. 특히 화재가 발생하게 되면 전류의 흐름이 달라지기 때문에 그 즉시 전력을 차단하고 화재를 차단할 수 있다. 물론 이론과 실제가 다르기 때문에 실증이 중심이 되는 이번 과제가 더욱 중요해지는 이유다.
