식품 유통과정서 종종 화랑곡나비가 침투하거나 부주의 및 충격 등 훼손으로 인한 소비자 불만이 폭주하는 가운데 외부에서 실시간으로 포장지 상태를 검사할 수 있는 기술이 개발돼 비상한 관심을 끌고 있다.

한국식품연구원(원장 박용곤) 최성욱 박사 연구팀은 식품 포장지 내부의 습도, 가스 및 온도 등 포장지 훼손 없이 외부에서 식품의 변질여부를 비파괴적인 방법으로 검사할 수 있는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

현행 식품 포장지 결함검사는 생산과 제조단계에서는 버블테스트, 압력변화테스트, 형광물질테스트 등 다양한 방법으로 접합력과 미세구멍(핀홀) 형성유무를 검사해 포장불량을 검출할 수 있지만 유통과 소비 전 단계에서 식품 포장재 훼손에 따른 식품 품질 또는 안전수준 변화를 확인할 수 있는 방법은 없었다.

연구팀이 개발한 기술은 식품 포장지 내부 습도변화를 인식할 수 있는 센서태그를 위치시키고 포장지 외부에서 센서태그 신호를 읽어내는 방법을 통해 메세 핀홀 발생에 따른 포장체 내부의 기체조성 변화를 실시간으로 파악, 제품 품질 또는 안전 수준의 변화여부를 예측할 수 있다.

연구팀은 이를 위해 포장지를 투과할 수 있는 테라헤르츠파 기술과 테라헤르츠파의 전자기장 증강현상을 이용한 센서 제작기술을 적용했다.

테라헤르츠파는 전파와 광의 경계영역 사이에 존재하는 30~3000μm 파장대역으로, 전파의 성질을 가지고 있어 플라스틱, 종이, 비닐류 등에 대해 투과성이 높다. 기존 테라헤르츠파의 감도가 낮은 단점을 보완하기 위해 도파모드 공진(Guided Mode Resonance)효과를 이용해 미량의 물 분자까지 검출할 수 있는 센서를 개발했고 센서에 고유번호를 부여하기 위해 테라헤르츠파에서만 인식할 수 있는 보이지 않는 바코드(Invisible Barcode)를 부여, 위조가 불가능하면서 추적이 가능한 센서태그를 개발했다.

소시지, 돈육 등 식품에 활용되고 있는 진공포장과 가스치환 포장에 이 센서테그와 판독기술을 적용할 경우 30마이크로미터 이상의 미세구멍이 발생하면 최대 1분 이내 포장지 훼손유무를 판단할 수 있다는 것이 연구팀 설명이다.

이와 유사한 기술로 RFID를 이용한 비파괴 습도센서가 있지만 제조단가가 수십원에 달해 적용에 한계가 있었다. 반면 이번 센서태그는 금속을 전혀 사용하지 않고 고분자와 세라믹 재질만 사용해 비용을 원 단위로 줄인 것이 특징이다.

연구결과는 국내외 특허출원 10편 및 미국 등 국내외 특허등록 5편으로 원천기술을 확보한 상태며, Sensors & Actuators 등 3편의 논문에 게재됐다.