톤백 및 와이어철제파렛트 이용에 따른 양파의 수확후관리 효율성 증대와 경제성 평가

톤백은 Fig. 1과 같이 크기는 900×900×1,100 mm(L×W ×H)로 제작하였다. 톤백 제작에 사용된 원단의 재질은 폴리 프로필렌(PP)으로 1,500 denier 14×14/sq.inch이고 중량은 191 g/sq.m이며, 망사 재질은 폴리에틸렌(PE)로 중량은 188 g/sq.m을 사용하였다. 이때 섬유 굴기를 나타내는 단위인 denier는 단위중량 0.05 g을 표준길이 450 m로 뽑는 것을 1 unit이다. 또한 톤백 상부는 지게차의 포크로 사방에서 적입이 가능한 구조인 로프타입으로 제작하였다.

Fig. 1. The drawing of development of ton-bag for bulk harvest. The drawing of new developed rope-type ton bag for bulk handling at harvest of onion (unit: cm).

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와이어철제파렛트는 Fig. 2와 같이 제작하였으며, 규격 은 3가지로 제작하였다. 와이어의 굵기는 6 mm이며 메쉬의 간격은 50×50 mm으로 제작하였다. 와이어철제파렛트의 하부는 사방에서 지게차 작업이 가능한 형태로 제작하였으 면 다단적재와 접철이 가능한 접철식으로 제작하였다. 개 발된 와이어철제파렛트는 구조해석프로그램인 ‘ANSYS’ 프로그램을 이용하여 압력이 가중되었을 때 와이어철제파 렛트의 구조적 변형 가능성을 검토하여 제작하였다.

Fig. 2. The drawing of new developed wire-steel pallet for bulk storage of onion (unit: mm).

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양파의 적정 저장 조건에서 온도는 0℃ 전후 그리고 상대 습도는 70-80%가 적당한 것으로 보고되어 있다(5). 본 실험 에서는 전남 A업체, 경북 B업체, 경남 C업체, 전북 D업체 등 4곳을 실험 저장업체로 선정하였다. 양파 저장실험 중 저온저장고 온도는 저장 후 1개월 이후부터 온도는 0-0.5℃ 를 상대습도는 70-80%를 유지하도록 설정하였으며 동일한 저온저장고에 와이어철제파렛트를 이용한 벌크저장과 관 행 20 kg 그물망을 넣은 철제파렛트를 동시에 적입하여 두 차례(2015년, 2016년)에 걸쳐 각각 감모율을 조사하였 다. 현장 실증실험 조건은 저장기간, 저장물량, 파렛트 크기 그리고 품종 등을 산지별 상황에 따라 조정하여 설정하였 다.

전남 무안군 현경면 소재 밭에서 2014년 11월 3일 정식하 고 2015년 6월 11일 수확한 양파는 ‘카타마루’ 품종이며, 2015년 6월 17일 A업체 산지유통센터에서 적입하였다. A 업체에 사용한 와이어철제파렛트는 1,200×1,000×950 mm 규격으로 평균 483 kg의 양파가 적재되어 저장되었다. 경북 문경시 영순면 소재 밭에서 2014년 11월 1일 정식하고 2015 년 6월 16일 수확한 양파는 ‘뉴마르스’ 품종이며, 2015년 6월 23일 B업체 산지유통센터에서 적입하였다. B업체에 사용한 와이어철제파렛트 규격은 1,100×1,100×1,100 mm 으로 평균 575 kg의 양파가 적재되어 저장되었다. 경남 함 양군 함양읍 소재 밭에서 2014년 11월 2일 정식하고 2015년 6월 8일 수확한 양파는 ‘썬파워’ 품종이며, 2015년 6월 12일 C업체 산지유통센터에서 적입하였다. C업체에서 사용한 와이어철제파렛트는 1,600×1,000×1,300 mm 규격으로 평 균 835 kg의 양파가 적재되어 저장되었다.

2년차 저장실험은 전남의 A업체와 전북의 D업체에서 진행하였다. 전남 무안군 현경면 소재 밭에서 2015년 11월 1일 정식하고 2016년 6월 8일 수확한 양파는 ‘파워볼’ 품종 이며, 2016년 6월 15일 A업체 산지유통센터에서 적입하였 다. A업체에서 사용한 와이어철제파렛트는 1,200×1,000 ×950 mm 규격으로 평균 483 kg/ea의 양파가 적재되어 저장 되었다. 전북 완주군 고산면 소재 밭에서 2015년 11월 2일 정식하고 2016년 6월 12일 수확한 양파는 ‘만다라’ 품종이 며, 2016년 6월 17일 D업체 산지유통센터에서 적입하였다. D업체에서 사용한 와이어철제파렛트는 1,200×1,000×950 mm 규격으로 파렛트당 평균 460 kg의 양파를 적재되어 저장되었다. 각 벌크저장 실험에서 대조구는 동일 품종의 양파를 망으로 수확하여 기존 철제파렛트에 적재하여 동일 한 조건의 창고에 저장하여 감모율을 비교하였다(Table 1).

본 실험에서 양파의 20 kg 관행 그물망 저장방법과 와이 어철제파렛트의 벌크저장방법의 실제적인 감모율을 분석 하였다. 부패율을 포함한 총감모율을 구하는 방법은 아래 와 같다.

$\text{감모율(\%) = }\frac{\text{입고 전 원물무게-저장 후 상품 출하 무게}}{\text{저장저온저장고 입고 전 원물무게}}\text{×100}$

양파의 저장유형별로 감모율의 표본평균 사이에 차이가 존재하는지 확인하기 위해 t-검정을 실시하였다. 가설검정 에 앞서 두 저장유형의 감모율 분산이 동일한지 여부인 동분산 검정을 실시한 후 감모율 평균의 동일성에 대한 t-검정을 SAS의 ‘t-test 프로시저’를 이용하여 수행하였다.

경제성 분석을 위한 투입비용에는 양파 생산지에 소재한 농협 및 농가에서 20 kg 그물망 관행수확 및 벌크수확에 따른 인건비와 투입인원 등에 대한 자료조사가 포함되었 다. 양파재배에서 육묘, 정식, 재배, 자르기 그리고 뽑기까 지의 공정에 소요되는 투입노동시간과 투입비용은 동일하 다고 봤을 때, 그 이후 진행 공정은 담기, 상차, 수송, 하차, 적재 그리고 저장에 대해서 투입노동력 및 투입비용을 조사 항목으로 설정하였다.

관행방법과 벌크장법에 따른 노동시간과 투입비용은 양 파 주산지인 경남, 경북, 전남, 전북지역의 대표적인 산지농 협과 영농조합 및 농가를 방문하여 하루 동안 진행되는 작업 단계별 작업인원, 상하차 비용 그리고 인건비 등을 각 지역별로 농협과 농가 총 40곳을 대상으로 조사ㆍ분석하 였다.

새로 개발한 수확용 톤백은 지게차를 이용하여 사방에서 삽입이 가능하며 로프를 이용하여 한번에 4개 이상씩의 톤백을 이동 할 수 있게 하였다. 또한 기존 사용중인 톤백과 비교하기 위해 KOTITI시험연구원에 2015년 6월 18일에 의뢰하여 인장강도를 조사하였다. 그 결과 기존 톤백의 경 우 길이 방향으로 1,800 N 그리고 폭 방향으로는 2,000 N 인장강도를 나타내었으며, 새로 개발한 톤백은 길이 방향 으로 2,100 N, 폭 방향으로는 2,200 N 으로 인장강도가 더 높은 것으로 확인 되었다(Fig 3).

Fig. 3. Actual use the developed rope type ton bag during loading and carrying with forklift truck.

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양파 저장시 압력이 가중되었을 때 와이어철제파렛트는 구조적 변형 가능성을 조사하기 위해 구조해석프로그램인 ‘ANSYS’ 프로그램이 이용되었다. ‘Young’s Modulus(탄성 계수)’는 하중에 대하여 재료의 반응을 계산할 수 있으며, 인장에 작용하는 강선이 얼마나 늘어나는지, 또는 압축을 받는 기둥이 어떠한 하중 아래서 좌굴될 것인가를 예측할 수 있다(Fig 4).

Fig. 4. The photographic of wire-steel pallet equivalent (von-mises) stress calculated with ‘ANSYS’ program.

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항복강도는 탄성변형이 일어나는 한계응력을 말하는 것 으로 하중을 받아 탄성변형이 발생한 재료가 원상태로 복구 될 수 있는 한계점을 의미한다(6). 와이어철제파렛트 제작 하는데 사용한 철(SS400)의 항복응력은 245 MPa이다. 개발 된 3가지 종류의 와이어철제파렛트의 항복응력은 213.78 MPa, 243.23 MPa 그리고 106.12 MPa로 나타났으며 모두 기준이하로 설계되어 하중이 제거되면 변형된 철제파렛트 는 원상태로 복원된다는 것을 확인할 수 있었다. 총변형량 은 5단 적재할 경우 타입Ⅰ은 3.42톤의 힘이 가해졌을 때 1.4346 mm 변형 그리고 타입 Ⅱ는 3.84톤 하중에 3.1608 mm 변형 가능성 있고, 타입 Ⅲ는 4단 적재 할 경우 5.04톤 하중에 0.8136 mm 변형되며, 압력이 제거되면 3종류의 철 제파렛트는 원상태로 복원된다(Table 2).

165 m² 저온저장고에서 저장 가능물량은 망 포장 후 기존 관행철제파렛트를 이용하면 약 201톤이었으나 와이어철제 파렛트는 약 220-240톤을 저장 할 수 있어 기존 관행철제파 렛트에 비해 약 10% 정도 적재 효율이 높았다(Table 3).

한편 관행철제파렛트는 트럭적재에 따른 규격을 전혀 고려하지 않았기 때문에 5톤 차량 기준으로 적재효율이 약 45%였으며 새로 개발된 와이어철제파렛트는 차량 적재 효율이 약 85%로 나타났다(7). 와이어철팔렛트의 장점은 사용하지 않을 경우 접어서 다단 적재해서 보관할 수 있어 보관 공간 확보에 보다 효율적이라 생각된다(Fig 5).

Fig. 5. The description of the developed wire-steel pallet assembled and hinged forms, respectively.

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국내 대표적인 양파 저장업체인 경북의 B업체에서 일반 적인 양파 전용 그물망을 이용한 관행 저장과 개발된 와이 어철제파렛트를 이용한 벌크 저장시 8개월간 저장 전후를 비교한 모습은 Fig. 6과 같다. 관행 그물망 저장시 12.1% 그리고 벌크 저장시 감모율은 11.5%로 감모율의 유의적 차이는 없었다. 이 결과는 한국농촌경제연구원에서 조사한 평균 양파 감모율 16.1%에 비해 낮은 감모율을 보였다(8). 양파 감모율은 재배환경, 품종, 저장 전처리 등에 따라 차이 가 있으며 저장업체별 자체기술이 다르기 때문이라고 사료 된다.

Fig. 6. Appearance and condition of bulk stored onion with the wire-steel pallet and layering of bulk in cold packing house.

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전남지역 대표적인 양파 저장업체인 A업체에서 2015년 과 2016년 두 해에 걸쳐 저장한 양파의 감모율을 조사한 결과 2015년산 양파의 8개월 저장 후 그물망 저장과 벌크 저장 후 감모율이 각각 18.4%와 18.7%이었다. 2016년산 양파의 4개월 저장 후 감모율은 관행 저장은 4.9% 그리고 벌크 저장은 4.7%로 저장유형에 따른 감모율은 유의적 차 이가 없었다. 전북의 D업체도 2016년도에 4개월간 저온저 장 후 감모율 차이를 비교한 결과 관행과 벌크 저장시 5.0% 와 5.1%로 유의적 차이가 없었다. 그러나 경남의 C업체에 서 벌크 저장과 관행 저장의 평균 차이인 3.7%는 유의적인 차이가 있는 것으로 나타나 벌크저장의 감모율이 더 높은 것으로 조사되었다. 이는 기존 저온저장고의 냉기순환이 와이어철제파렛트의 내부까지 냉기가 제대로 전달되지 못 하여 부패 발생이 증가한 것으로 판단된다(Table 4). 따라서 양파를 1,000 kg 이상의 많은 양을 한꺼번에 저장할 경우 기존 저온저장고에서 1,000 kg 용량의 벌크 저장방식은 맞 지 않으며, 기존 저온저장고에 와이어철제파렛트를 이용해 양파를 저장할 경우는 저장물량이 500 kg 내외의 용량이 적합하였다.

양파 수확시 소요되는 노동투입 시간을 비교한 결과 그 물망 수확보다 톤백을 이용한 수확이 50.1%의 투입시간 절감 효과가 있는 것으로 분석되었다(Table 5). 상차 작업에 서는 관행망 수확은 밭에서 도로까지 꺼내기 작업이 필요하 지만 톤백 수확시 꺼내기 작업이 필요가 없기 때문이다. 특히 담기작업 이후 망 꺼내기 및 상차작업은 관행망 수확 시 53.7시간이 투입되는 반면 톤백을 이용하여 수확하면 5.1시간만 투입되어 90.5%의 노동시간 절감 효과가 있었다. 또한 수확비용은 톤백 수확이 관행 망 수확 대비 46.1%의 투입비용을 절감시킬 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 연 간 고정비와 연간 유동비를 모두 합한 총비용을 분석한 결과 양파의 수확(담기)에서 저온저장고 저장시까지 관행 망 저장은 톤당 163,811원 그리고 벌크저장은 톤당 116,714 원의 비용이 투입됬다. 톤백을 이용한 수확 및 와이어철제 파렛트 벌크저장을 적용하면 기존 관행망 저장보다 28.8% 의 비용을 절감할 수 있었다(Table 6). 기존 연구에서 벌크 철제파렛트 적용은 관행망 작업보다 투입비용을 24.5% 절 감하는 것으로 보고되어 있다(9).

톤백 수확의 투입비용 추정에 따르면 관행망 수확 대비 톤백 수확 비중을 늘려갈수록 투입비용이 절감되는 것을 알 수 있다. 국내 양파 생산량의 벌크톤백 수확 비중을 연간 30% 적용 시에는 관행망 수확보다 투입비용을 183억 원 (8.6%) 절감시킬 수 있는 것으로 분석되었다(Table 7).