본 연구에서는 Microwave를 이용하여 자외선 차단 특성을 지닌 CQDs를 합성하였으며, PET/CQDs 복합필름을 제작하였다. CQDs의 합성을 TEM과 PL로 확인하고, FT-IR, DSC, UV-Vis, OTR을 통해 복합필름의 화학적 구조, 열적 특성, 가스 투과성을 분석하였다. PET/CQDs 복합필름은 365 nm에서의 자외선 흡수로 인해 자외선 차단 효과가 뛰어났으며, 고분자와의 화학적 상호작용이 없어 CQDs 함량이 증가해도 열 안정성이 유지되었다. 자외선 차단 성능은 CQDs 함량에 비례하여 향상되었다. 이는 자외선 차단제를 사용하지 않고도 PET 내부에서 자외선을 효과적으로 차단 할 수 있음을 의미한다. 한편, CQDs의 농도가 증가함에 따라 응집이 발생하여 기체차단성이 향상되지 않은 문제점이 있으며, 분산성을 개선하기 위한 추가 연구가 필요하다.

어린잎 채소에 대한 관심이 증가함에 따라, 재배 중 이산화탄소(CO₂) 처리가 생육 증진과 수확 후 품질 유지에 미치는 효과를 평가하였다. 본 연구에서 어린잎 채소인 '청치마' 상추를 이용하여, 재배 중 CO₂를 가스나 탄산수 형태로 처리하여 생육과 수확 후 저장 중에 포장 내에서 나타나는 품질 변화를 조사하였다. 생육은 어린잎 상추의 CO₂ 처리가 무처리보다 생체중 등이 증가하는 효과가 있었다. CO₂ 처리 방법에 따라서는 탄산수 처리가 가스 처리보다 더 높은 효과를 나타내어서, 탄산수 이용의 가능성을 보여 주었다. 수확 후 CO₂ 처리된 어린잎 채소는 수확 후 포장 내 O₂ 소모와 CO₂ 축적이 증가하였으며, 저장 중에 재배 중 CO₂ 처리가 외관을 비롯하여, SPAD·hue angle 등에서 더 큰 수치 변화를 보여주었다. 수확 후에는 재배 중 CO₂ 처리 방법을 달리 하여도 선도 유지에 효과를 보이지 않은 것으로 나타났다. 본 연구 결과에서 어린잎 채소는 재배 중 CO₂ 처리에 의한 처리로 생체중 등의 생육량을 증가시키나, 저장 시 수확 후 선도 유지에는 효과에 대해서 언급하기 어려웠다. 결과적으로, CO₂ 처리가 일부 생육 증진에는 효과적이었으나, 수확 후 저장 기간 동안 선도 유지에는 도움이 되지 않았다. 따라서 향후 다른 방법을 통하여 생육 향상과 품질 유지를 동시에 할 수 있도록 더 많은 모색이 필요할 것으로 생각된다.

본 논문에서는 물류용기의 유통 환경 적합성, 충격 시험을 통한 완충 특성, 온도 유지 성능 평가를 통해 재활용 소재의 물류용기 적용 가능성을 검토하였다. 또한, 새벽 배송 시장에서 유통 중인 재사용 물류용기와 비교 시험을 수행하였다. 유통환경 적합성 평가는 KS T 5055에 근거하여 압축, 낙하, 수직 랜덤 진동 시험을 수행하였으며, 압축 시험의 경우 KS T ISO 12048 및 KS T ISO 2234를 참고하여 적재 시험으로 수행하였다. 1.5의 적재 계수를 적용해 도출된 하중으로 압축 시험을 수행한 결과, 두 종류의 물류용기 모두 하중을 견디지 못하고 구조가 무너져 내용물인 물과 아이스팩이 파손되었다. 반면, 1.0의 안전 계수를 적용해 계산된 하중을 물류용기에 가했을 때는 물류용기의 형태가 변형되지 않고 그대로 유지되어, 두 물류용기 모두 새벽 배송에 적합한 하중을 견딜 수 있음을 적재 실험을 통해 확인하였다. 낙하 시험과 수직 랜덤 진동 시험에서는 시험 후 두 물류용기 모두 내·외부 및 내용물에 특이사항이 없었기 때문에, 유통 적합성에 문제가 없음을 알 수 있었다. 충격 시험은 수직 방향으로 수행되어 물류용기의 완충 특성을 평가하였다. 제작용기는 상자 단독으로 진행한 충격 시험에 비해 충격 가속도와 충격량이 감소되어 완충 특성이 향상된 것으로 확인되었다. 그러나 유통 중인 재사용 물류용기는 충격 가속도와 충격량이 가장 낮게 측정되어 제작용기보다 우수한 완충 특성을 보였다. 이는 재사용 물류용기의 내장재 두께가 완충 성능에 영향을 미친 것으로 판단된다. 새벽 배송의 주요 제품군은 신선 식품으로, 온도 유지 특성이 매우 중요하다. 온도 유지 평가는 ISTA 7E를 활용하여 수행했으며, 모든 물류용기에서 10시간 이상 10℃ 이하의 내부 온도가 유지되었기 때문에 신선 식품의 새벽 배송을 위한 단열성이 확보된 것을 확인했다. 이처럼 재활용 소재를 적용한 물류용기가 모든 시험에서 성공적인 시험 결과를 보였으며, 기존에 유통 중인 재사용 물류용기와 유사한 성능을 보였기 때문에 새벽 배송 용기로 적용이 가능한 것으로 판단된다. 기존의 새벽 배송 물류용기는 재활용이 어려운 소재로 구성되어 있지만, 재활용 소재를 적용한다면 재활용 소재의 활용과 플라스틱 폐기물량 감소로 환경에 긍정적인 효과를 기대할 수 있다.

본 연구에서는 식품저장용 저온저장고의 제상 운전에 대한 소비전력 감소를 위해, 유기계 상변화물질을 사용한 축열조를 기반으로 응축 폐열을 축열하고, 이를 제상 열원에 사용할 수 있는 TSD 시스템을 제작하였다. TSD 시스템의 제상 성능을 분석하기 위하여, EHD 시스템과 동일한 외기온도 및 상대습도 조건에서 제상 운전을 수행하였고, 이에 대한 비교 결과 다음과 같다. 1) TSD는 축열조 삽입으로 작동압력과 질량유량이 증가하여 증발량이 많고, 이에 따라 EHD 비해 압축기 토출 온도 기준 119.4℃에서 97℃까지 냉매온도가 감소하였다. 2) 저온저장고 습도를 90%RH 조건으로 유지하고 재냉각 운전을 할 경우, EHD의 제상 소비전력은 14.88 kWh의 결과를 보였고, TSD의 제상 소비전력은 0.58 kWh로 EHD 대비 3.9% 수준으로 제상을 완료하였다. 또한 전체 소비전력은 EHD와 TSD 각각 64.88 kWh와 56.22 kWh로, TSD는 EHD 대비 8.66 kWh 감소하였다. 3) 제상 시점 검출 알고리즘을 적용한 결과, TSD 시스템은 90%RH 및 70%RH 조건에서 제상이 각각 15회, 7회 진행되어 상대습도의 변화에 따른 서리 성장 속도에 맞춰 제상 시점 검출이 가능했다. 4) TSD의 제상 운전이 진행되는 동안 EHD에 비해 전반적으로 낮은 저장고 내부 온도를 보였고, EHD는 낮은 상대습도 조건에서 공급된 제상 열원보다 서리양이 적어 제상 열원이 냉방부하로 작용하여 16.5℃의 가장 높게 상승한 온도 값을 보였다. 사계절이 뚜렷한 국내 기후 특성상, 식품 및 농산물의 저온 저장, 냉동고, 쇼케이스 등에 사용되는 단방향 냉각 시스템에서 응축열은 외기 온도가 낮아질수록 감소하는 경향을 보인다. 따라서, 적정 잠열 축열 온도의 선정 및 PCM 응용시스템의 개발을 통한 보조 열원의 활용과, 디지털 트윈 및 예측 제상운전 기술을 통한 냉각 시스템의 최적 제어 방안에 대한 향후 연구가 필요 할 것으로 판단된다.

Corrugated boards are used for packaging because of their high strength-to-weight ratio, recyclability, and biodegradability. They have an orthotropic sandwich structure with unique characteristics for each direction owing to their flute shape. In this study, the bending behavior was qualitatively analyzed for various variables through an FE-based simulation, and the possibility of an alternative test method for the four-point bending test (FPBT) on a corrugated board was examined through a similarity analysis with the experimental results. The cross-machine direction (CD) bending stiffness through finite element (FE)-based simulation was closely related to the overall thickness of the corrugated board. In AB-flute-double-wall (AB/F-DW), the difference in CD bending stiffness based on the bending direction was approximately 17.2% in the finite element analysis (FEA) simulation and approximately 11.7% in the experiment. However, the differences in the bending behavior (bending force vs. deflection plot) and bending stiffness based on the phase shift between the two flutes constituting BB-flute-double-wall (BB/F-DW) were insignificant. Overall, the CD bending behavior of the target corrugated boards was simulated relatively well through FEA simulation. However, FE-based simulation for the MD bending behavior was not possible due to variability in contact conditions due to non-uniformity in the MD cross-section of the FE-modeled test specimen. The bending behavior FE-based simulation technology of the target corrugated boards developed in a standard state (23℃-rh 50%) through this study will be extended to various environmental conditions and materials through follow-up studies and applied to simulation technology development for stacking durability analysis of multistacked corrugated packages.

본 연구는 쌀단백질로부터 열 변성 및 HMC를 첨가하여 하이드로겔을 제조하기 위해서 최적 가열시간 및 단백질 농도를 확립하였고, 이들의 유변학적 특성을 조사하였다. 열적 유도를 통한 쌀단백질 유래 하이드로겔은 비교적 높은 농도인 20%에서 제조 가능하며, 가열시간이 증가할수록 오히려 겔 경도를 감소시켰다. 또한, 쌀단백질의 용해도를 증가시키기 위한 물리적 방법인 초음파 처리는 우수한 겔 경도와 탄력성을 보유하였고, 비교적 낮은 농도(15%)에서의 쌀단백질 유래 겔은 HMC와의 결착을 통해 형성되었다. 이는 추후 새로운 식물성 기반 단백질과 다당류가 결합된 식용 복합 필름을 제조하는데 있어 기초연구자료로 활용될 수 있다. 다만, 친환경 포장 소재로의 활용도를 증진시키기 위해서는 식물성 단백질 기반 하이드로겔 형성 메커니즘에 대한 후속 연구가 필요하다.

Agricultural mechanization is urgently required due to a shortage of labor and rising labor costs due to a decrease in population in rural areas. Ton bags or wire mesh pallets are used when harvesting onion machines, but there is a lack of research on how logistics materials such as ton bags or wire mesh pallets affect the quality of onions stored. Therefore, in this study, the quality change of onions contained in ton bags and wire mesh pallets was examined during storage in low-temperature and dehumidifying low-temperature storage. On day 190 of storage, the germination rate of onions stored using ton bags in cold storage was approximately 2.5 times higher than that of onions stored using wire mesh pallets and about 4 times higher than that of onions stored using wire mesh pallets in dehumidifying cold storage. On day 231, all onions stored were examined for decay, and the decay rates of onions in ton bags and wire mesh pallets stored in cold storage were 11.69%, 7.29%, respectively, and the decay rates of onions in wire mesh pallets stored in dehumidifying cold storage were 4.43%. As a result of the experiment, the quality of onions in the wire mesh pallet was better than that of onions in the existing ton bag, and it was more effective in maintaining the quality of onions when stored in a dehumidifying storage than when stored in a cold storage.

In current scenario of supply chains, the palletized unit-load (PUL) is a major form of storage and distribution for packaged products. The packaging materials used for the unitization of PUL products are mainly corrugated packages and the stability of the unit-load is primarily related to the compressive strength of the corrugated package. Studies dealing with the interaction between the pallet and stacked packages have been conducted since long time; however, the results of studies dealing with the stability and stress distribution of PUL according to the pallet stacking pattern (PSP) are insufficient. In this study, the stability and design factors of PUL were analyzed through a stress analysis using block, alternate-row, and pinwheel PSP as targets. As a result of the experiment and finite element analysis (FEA), the stress acting on the bottom-surface of the lowest-layer packages was mainly concentrated near the four vertical edges in the block PSP. However, in the alternate-row and pinwheel PSP, where the upper and lower corrugated packages were interlocked, the stress distribution tendency toward the vertical panels appeared owing to the distribution of the stacking load. In addition, the maximum stress reduction and stress distribution effects of shrink-wrap packaging were also the most significant in the block PSP. Considering only the stability and strength of the PUL of the corrugated packages, a mixed pattern of blocks in the lower layer and interlock PSP in the upper part is considered effective.

본 연구에서는 PBAT, PBAT/PLA, PBAT/PLA-ZnO 0.5%, PBAT/PLA-ZnO 2.0%의 총 4종의 PBAT 기반 친환경 항균 복합필름을 제조하고 이화학적, 기계적 및 산소차단 특성과 항균성 평가 및 식품의 품질 지속효과 분석을 통해 식품포장소재로서 적용 가능성을 조사하였다. 제조된 복합필름의 SEM 분석을 통해 ZnO의 혼입이 PBAT와 PLA 계면의 결합과 혼화성을 개선시킴을 확인하였으며 FTIR 분석 결과 PBAT/PLA 복합필름 고유의 화학적 구조에 변화가 없음을 확인하였다. 또한, PBAT/PLA 복합필름의 경우 기계적 특성과 산소차단성 모두 PBAT 대비 감소한 반면, ZnO를 첨가한 PBAT/PLA-ZnO 복합필름의 연신율과 산소차단성은 증가하였다. 특히, PBAT/PLA-ZnO 2.0% 필름의 경우 538.0%의 연신율을 나타내어 522.7%의 PBAT와 유사한 수준으로 회복하였으며, 산소투과도는 26.92 mm*cc/m²*day로 확인되어 PBAT 대비 약 60% 산소차단성이 향상되었다. 또한, PBAT/PLA-ZnO 0.5% 및 2.0% 복합필름은 E. coli에 대하여 99.9% 이상의 우수한 항균성을 보였으며 식빵에 적용한 간이 저장성 평가에서 LDPE 및 PBAT/PLA 파우치와 비교해 뚜렷한 품질 유지 효과를 나타내었다.