아두이노 및 3D 프린터를 이용한 MA포장 기체조성장치 개발 (Development of gas diffusion area control device for modified atmosphere package with Arduino and 3D printer)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 23권 / 11호 / 840 ~ 846페이지
· 저자명 : 김진세, 최동수

초록

농산물의 저온 저장 중 호흡속도를 늦추고 곰팡이 증식을 억제하는 효과가 있는 modified atmosphere (MA) 포장은 적정한 기체조성을 위해 필름 투과도와 농산물 포장량 등을 조절하여 사용되어 왔다. 본 연구에서는 포장내부의기체조성을 호흡구 면적 제어를 통해 조절하는 기체조성장치의 제작방법 및 효과를 제시하고자 한다. 3가지 호흡구 면적을 갖는 기밀포장에 질소를 주입하고 일정한 부피로 만든 뒤 5, 10, 15, 20℃에서 산소투과도를 분석하였으며, 저장온도보다는 호흡구 면적이 산소투과도에 영향을 주는 것으로 분석되었다. 호흡구 면적 제어장치는 오픈소스 기반 제어장치인아두이노와 스텝모터, 이산화탄소 센서를 이용하여 구성하였으며, 호흡구 면적 제어를 위한 구동부와 케이스는 3D 캐드및 3D 프린터를 이용하여 제작하였다. 여러 개의 미세천공을 가림막이 가리는 방식으로 이산화탄소 확산을 위한 호흡구면적을 제어하였는데, 60kg 한라봉 MA포장에서 미세천공 크기가 0.4 mm2 보다는 0.1 mm2 일 때 목표한 농도와 근접하게 안정화 되는 것을 확인하였다. 다양한 포장에 적용하기 위해서는 미세천공을 면적을 합산한 호흡구 면적이 커야하며, 이때는 센서 측정 위치를 호흡구 유로와 별개의 위치로 개선할 필요가 있다. 호흡구 면적제어 방식은 기존의 호흡구 개폐 방식보다 전력소모가 적기 때문에 무선 기체조성장치에 적합한 방식으로 판단된다.

영어초록

Modified atmosphere packaging (MAP) is an economical method to extend the shelf life of agricultural products by slowing the respiration rate and inhibiting mold growth. This paper introduces a gas control device for MAP by changing the diffusion area and its effects. The oxygen permeability of three MAPs with a different number of diffusion holes was analyzed at four different storage temperatures, 5, 10, 15, and 20°C. The oxygen permeability was affected more by the diffusion area (number of diffusion holes) than the storage temperature. The gas diffusion area control device was manufactured using Arduino, a step motor, a carbon dioxide sensor, and a case and moving parts made using a 3D printer. The diffusion area was controlled by covering several micro-perforations with a moving screen. The gas composition of 60 kg MAP of a kind of citrus fruit (Dekopon) was effectively maintained in the perforation size of 0.1 mm2 rather than 0.4 mm2. To use a large gas diffusion area, which is the sum of the perforation areas, for various MAP, the sensor position needed to be changed from the air diffusion pathway to a separate position. The diffusion area control method might be suitable for the wireless gas composition device considering the energy efficiency of the diffusion area control method compared to the open/close method.

참고자료

· 없음