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표제지 1

목차 5

제1장 서론 15

1. 김치 제조업체 현황 16

1) 김치 제조업체 수 및 종사자 수 현황 16

2) 김치 생산ㆍ판매 현황 18

3) 김치 제조업체 경영실태 20

4) 김치 제조업체의 시장 집중도 21

2. 김치 제조공정 자동화의 필요성 23

1) 김치제조공정 23

2) 김치 제조공정별 시설 ㆍ 설비의 자동화 수준 24

3) 김치 제조공정 자동화 기술 도입 시 고려사항 25

참고문헌 27

제2장 김치 제조공정 자동화 기술 29

1. 원료 입고 및 전처리 30

1) 원료입고(파렛타이저) 30

2) 절단 33

3) 배추심 제거 35

2. 절임 37

1) 고정식 염수절임 37

2) 연속식 염수절임 38

3) 연속식 건염절임 38

4) 가압절임 39

5) 기타 속성절임 40

3. 세척 42

1) 수작업 세척과 버블 세척 42

2) 와류 세척 42

3) 초음파 세척 43

4) 기타 세척 44

4. 탈수 45

1) 자연탈수 45

2) 가압탈수 45

3) 원심탈수 46

5. 양념 속넣기 자동화 47

1) 양념 원료계량 및 투입장치 47

2) 양념 원료 배합장치 52

3) 양념 속넣기 자동화 장치 54

6. 포장 59

1) 병포장 59

2) 캔실링 62

3) 유연포장 64

7. 이물 검출 67

1) 식품 이물검사 방법 67

2) 맛김치 이물 검출 개발 현황 69

3) 제언 74

참고문헌 75

제3장 김치 제조공정의 스마트화 기술(김치 제조공정 제어를 위한 기반 기술) 79

1. 김치 원부재료 품질특성 데이터 구축 80

1) 월별 배추의 품질특성 80

2) 월별 무의 품질특성 81

2. 계절별 배추와 김치의 특성비교를 통한 품질 예측 82

1) 계절별 배추의 품질특성과 예측방법 82

2) 지역별 김치의 품질특성과 AI 기술을 활용한 예측모델 개발 83

3. 양념 품질 지표와 품질관리 방안 84

1) 김치 양념의 품질 지표 84

2) 김치 양념의 품질관리 방안 85

4. 이미지 기반의 예측 모델 개발 87

1) RGB 이미지 기반의 배추 특성 예측 모델 87

2) 초분광 이미지 기반 배추 병해 예측 모델 90

3) 초분광 이미지 기반품질 예측 모델 95

5. 생산품질관리 정보시스템 개발 99

1) 제조산업의 생산품질관리 시스템 강화 99

2) 세계김치연구소 보유 요소기술 105

참고문헌 108

제4장 김치산업 연관 기술 111

1. 배추 장기저장 기술개발 112

1) 배추 장기저장 기술 112

2) 배추 장기저장 최적 시스템 구성요소 116

2. 친환경 처리기술 개발 118

1) 염수 재활용 118

2) 김치 가공부산물 감량 처리 기술 127

참고문헌 135

제5장 미래형 김치 제조공점의 청사진 137

1. 글로벌 시장으로 나아가는 김치 138

2. 김치 생산공정의 자동화: 과거와 현재, 그리고 미래 140

3. 김치산업 세계화를 위한 도전과제 142

참고문헌 143

[부록 1] 김치 생산공정 자동화 기술 특허 현황 146

[부록 2] 식품 이물 검출 기술 152

[부록 3] 자주 묻는 질문 코너 166

판권기 170

표목차 9

[표 1-1] 김치 제조업체 수 및 종업원 수 비중 17

[표 1-2] 김치 제조업체의 종사상 지위별 종사자 수 및 비중 18

[표 1-3] 김치 제조업체의 김치 생산량 및 생산액 추이 19

[표 1-4] 시 ㆍ도별 김치 생산 및 판매 현황(2023년 기준) 19

[표 1-5] 김치 제조업체 경영현황 추이(10인 이상) 20

[표 1-6] 김치 제조업체의 시장 집중도 21

[표 1-7] 주요 김치 제조업체별 국내 판매액 추이 22

[표 2-1] 양념 원료의 분류 및 공급/이송 방법 49

[표 2-2] 배추김치 양념 속넣기 방식 및 방법 55

[표 2-3] 국내 금속검출기 관련 생산업체 예시 68

[표 2-4] 국내 X-선 검출기 관련 생산업체 예시 69

[표 2-5] 이물 검사 기술 및 특징 71

[표 3-1] 김치 양념의 세부 품질 지표 84

[표 3-2] 김치 앙념의 세부 품질관리 방안 86

[표 3-3] 김치 원부재료 품질 관리지표 96

[표 3-4] MES 도입에 따른 생산품질관리 운영의 순기능 102

[표 3-5] 배추 절임공정 주요관리점 실시간 모니터링 장치 기능 규격 105

[표 4-1] 배추 저장 방법 및 특징 115

[표 4-2] 절임 염수 사용 횟수에 따른 미생물수의 변화 119

[표 4-3] 김치 가공부산물의 일반 성분 129

[표 4-4] 김치 가공부산물의 보관 중 미생물 수 변화 129

[표 4-5] 사료표준분석법 및 비료의 품질검사방법에 따른 김치 가공부산물의 위해요소 분석 결과 130

[표 4-6] 음식물류폐기물 감량방식 종류 및 감량방식별 정의 130

[표 4-7] 김치 가공부산물 파쇄ㆍ탈수 처리시스템의 장비 사양 및 구성 요소 132

[표 4-8] 김치 가공부산물 파쇄ㆍ탈수 처리시스템 도입에 따른 김치 제조업체의 부산물 발생량 및 처리비용 변화 134

그림목차 10

[그림 1-1] 김치 제조 공정 단계 24

[그림 1-2] 김치 제조업체의 제조공정별 시설ㆍ설비 자동화 수준(5점 척도 기준) 25

[그림 2-1] 장기 저장(그물망) 배추 품질저하 31

[그림 2-2] 원료 투입(디팔렛타이저) 및 상자반전기 32

[그림 2-3] 상자 운반용 로봇 핸드 도면 33

[그림 2-4] 배추 이절기(좌: 삼진기계제작소, 우: (주)명성) 33

[그림 2-5] 야채수직절단기(좌: 대덕종합기계, 우: 회전식 고속절단기(맛김치용)) 34

[그림 2-6] 회전식 맛김치 절단장치 35

[그림 2-7] 배추심 제거기(좌: 명성, 우: 김치제조업체 현장 협동 로봇 배추심 제거기) 35

[그림 2-8] 배추심 제거기(좌: 직압식 맛김치 절단장치, 우: 배추가공방법) 36

[그림 2-9] 고정식 염수절임 37

[그림 2-10] 연속식 염수절임 38

[그림 2-11] 소금분사형 김치절임 (좌: 도면, 우: 설치사진, A업체) 39

[그림 2-12] 가압절임 설비 39

[그림 2-13] 마이크로파와 열풍을 활용한 절임 40

[그림 2-14] 과열수증기를 이용한 배추류 속성 절임방법 41

[그림 2-15] 세척공정(좌: 수작업 세척, 우: 버블세척) 42

[그림 2-16] 와류세척 43

[그림 2-17] 초음파 세척기 원리 43

[그림 2-18] 자연탈수 공정 45

[그림 2-19] 가압탈수 설비 46

[그림 2-20] 원심탈수(좌: 배치식, 우: 연속식) 46

[그림 2-21] 김치 양념 제조 과정 47

[그림 2-22] 김치 양념 제조 공정 48

[그림 2-23] 성상별 양념 원료 이송 및 공급 방법(세계김치연구소, (주)정광) 50

[그림 2-24] 양념 원료 투입 댐퍼 개폐 방식 51

[그림 2-25] 양념 원료 공급/이송 장치 도입 사례(A사, B사) 51

[그림 2-26] 양념 혼합 반전장치((주)라이스코리아) 52

[그림 2-27] 양념 혼합 장치, 양념 혼합 공정(주)대덕종합기계 53

[그림 2-28] 양념 혼합 장치(김지연), 식품용 양념의 정량공급장치((주)아산이엔지) 53

[그림 2-29] 다용도분쇄기, 양념분쇄기((주)김치라인) 54

[그림 2-30] 포기김치 양념 속넣기 혼합 자동화 장치(한국생산성 본부), 양념 혼합 장치((주)김치라인) 55

[그림 2-31] (좌) 김치 제조 장치(한국과학기술원, (주)씨제이제일제당), (우) 배추김치 제조장치((주)태산엔지니어링) 56

[그림 2-32] 양념 속넣기 공정 기계화 방법 56

[그림 2-33] 양념 속넣기 공정 최적화 방안 57

[그림 2-34] 양념 속넣기 공정 자동화 사례 58

[그림 2-35] 해외에서 판매되고 있는 수출 김치(PET 용기) 59

[그림 2-36] 수출용 PET 용기 60

[그림 2-37] 김치 계량/충진기 종류 61

[그림 2-38] 김치 캡핑기 종류 61

[그림 2-39] 김치 포장 공정 62

[그림 2-40] 김치 캔 제품 63

[그림 2-41] 캔시머 종류 63

[그림 2-42] 합성수지필름 비닐 및 파우치 김치 포장 예시 64

[그림 2-43] 계량(수작업, 반자동) 및 충진 공정 65

[그림 2-44] 결속공정 생산설비 65

[그림 2-45] 파우치 포장기 66

[그림 2-46] 세척 공정 예시 70

[그림 2-47] 이물 검출 수작업 공정 예시 70

[그림 2-48] 이물 종류 예시 71

[그림 2-49] 데이터 수집부터 학습까지 방법 예시 72

[그림 2-50] 광학 시스템 및 이물 검출 영상 예시 72

[그림 2-51] 데이터 학습부터 검출까지 방법 예시 73

[그림 2-52] 식품 이물 검출 시스템 예시 73

[그림 3-1] 월별 배추의 품질특성(좌: 수분함량, 우: 유리당 함량) 81

[그림 3-2] 월별 무의 품질특성(좌: 수분함량, 우: 유리당 함량) 81

[그림 3-3] 계절별 배추의 품질특성 예측모델 82

[그림 3-4] 지역별 김치의 품질특성 예측모델 83

[그림 3-5] 줄기외곽선 자동 detection 및 딥러닝을 통한 줄기접선 검출 및 두께측정 88

[그림 3-6] RGB-D 이미지 기반의 농산물 중량 및 부피 예측에 대한 기존 문헌 예시 89

[그림 3-7] RGB-D 이미지 및 머신러닝 기법 기반의 배추의 중량 및 부피 예측 모델 개요 89

[그림 3-8] PET병 성형공정 90

[그림 3-9] 초분광 영상 센싱 작동 원리 91

[그림 3-10] 초분광 영상 기술을 이용한 배추무름병 조기 진단법 연구 개요도 93

[그림 3-11] 무름병 감염 배추의 초분광 영상 데이터 분석 94

[그림 3-12] 초분광 영상 기술을 이용한 무름병감염 배추 조각 실시간 선별 94

[그림 3-13] 김치 품질에 영향을 줄 수 있는 생산공정 주요 단계 95

[그림 3-14] 품질 지표 분류 모델 프로세스 96

[그림 3-15] 배추 염도에 따른 초분광 영상 데이터 및 시각화 이미지 98

[그림 3-16] 세계김치연구소 연구원들이 초분광 장비를 통해 김치 데이터 분석 98

[그림 3-17] MES(Manufacturing Execution System) 개요도 100

[그림 3-18] MES 기반 생산품질관리 체계화 101

[그림 3-19] MES의 3계층 구조 개요도 102

[그림 3-20] 제조업체에 최적화된 Smart MES 솔루션 104

[그림 3-21] 전주기형 김치 MES 104

[그림 3-22] 배추 절임공정 주요관리점 실시간 모니터링 장치 105

[그림 3-23] 모니터링 센서 네트워크 구조도 106

[그림 3-24] 살균ㆍ세척공정 주요관리점 실시간 모니터링 장치 107

[그림 3-25] 살균세척공정 MES 체계도 108

[그림 4-1] 저장고 내 설치된 광촉매 플라즈마 장치 113

[그림 4-2] 중앙흡입형 차압예냉시스템 114

[그림 4-3] 저온저장고 Lay-out 설계 도면(50평), 세계김치연구소 117

[그림 4-4] CFD 적용 배추 다단계 입고 시뮬레이션 결과, 세계김치연구소, 강원대학교 117

[그림 4-5] 구조토 여과 121

[그림 4-6] 글래스펄 여과 121

[그림 4-7] 고도산화공정(AOP) 원리 및 모식도 122

[그림 4-8] 용존 오존 부상(DOF) 장치의 구성도 123

[그림 4-9] 한외 여과 방식을 이용한 염수 재활용 장치 125

[그림 4-10] 규조토 여과 방식을 이용한 염수 재활용 장치 125

[그림 4-11] 여과를 위한 규조토 프리코팅 단계 126

[그림 4-12] 글래스펄 여과 방식을 이용한 염수 재활용 장치 126

[그림 4-13] 김치 제조업체의 김치 가공부산물 수집과 처리 과정 127

[그림 4-14] 김치 제조업체에서 배출하는 김치 가공부산물 형태 128

[그림 4-15] 탈수 방식 기반 김치 가공부산물 처리 장비 131

[그림 4-16] 세계김치연구소에서 개발한 '김치 가공부산물 파쇄ㆍ탈수 처리시스템' 133

[그림 5-1] 글로벌 김치시장 현황(2022년) 138

[그림 5-2] 글로벌 김치시장 전망 139

[그림 5-3] 김치 제조업체 공정별 자동화 수준(2023년) 140

[그림 5-4] 차세대 지능형 김치공장 조감도 142

[그림 6-1] 그레이 및 컬러 이미지에서 픽셀 강도 및 색상 값 배열 153

[그림 6-2] 다중 스펙트럼 형광 이미지 시스템 개략도 154

[그림 6-3] 레이저의 출력 측정을 위한 장치 개략도(좌) 및 레이저 이물 검사 시스템(우) 155

[그림 6-4] 초음파 검사 장치 구성도 156

[그림 6-5] 자기장 유도(좌) 및 와전류에 의한 자기장(우) 156

[그림 6-6] X-ray 이미지 예시 158

[그림 6-7] X-ray 장비 예시 158

[그림 6-8] NIR 파장 대역 159

[그림 6-9] SVM 알고리즘을 활용한 이물의 이미지 분류 161

[그림 6-10] SWIR 영상 예시 161

[그림 6-11] HALO 작동 원리 예시 162

[그림 6-12] Optimum 선별기기 예시 163

[그림 6-13] Buhler Sortex F 선별기기 예시 163

[그림 6-14] 포도에서 이물 선별 예시 164

[그림 6-15] 복합검사장비 예시 164

[그림 6-16] FSCAN-6280D X-ray 검출기 예시 165

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