수작업 한계 넘은 AI 로봇 시스템, 식품 품질 편차 잡았다

- 다루기 까다로운 비정형 식품 공정 자동화로 ‘손맛’의 변수를 잡다 -

한국식품연구원(원장 백현동, 이하 식품연)은 비정형 식재료와 복잡한 조리 공정으로 자동화가 어려웠던 식품 제조 현장에 적용 가능한 AI 기반 식품 제조 로봇 시스템을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구는 형태가 일정하지 않고 섬세한 작업이 요구되는 식품 제조 공정에 인공지능(AI), 정보통신기술(ICT), 로봇 기술을 접목해 공정 자동화와 품질 균일화를 구현한 사례로 평가된다.

연구진은 자동화 난도가 높은 식품 제조 공정인 김부각 튀김 공정을 실증 대상으로 선정했다. 김부각은 얇고 부서지기 쉬운 특성으로 인해 기계적 취급이 어려워 식품 제조 자동화 분야에서 구현이 쉽지 않은 공정으로 알려져 있다.

개발된 시스템은 머신비전과 센서를 활용해 원료의 크기와 위치를 인식하고, 불량 여부를 판별한 뒤 최적의 조건으로 공정을 수행한다. 또한 특수 제작된 로봇 그리퍼와 유탕 공정을 적용해 작업자의 숙련 기술이 요구되던 조리 과정을 재현하도록 설계됐다.

연구 결과, 로봇 시스템은 김부각의 색상, 팽창도, 식감 등 품질 평가 항목에서 높은 일관성을 보였으며, 수작업 대비 품질 편차 감소와 생산 효율 향상 효과를 확인했다. 통합 공정 성과 평가에서는 제품 생산성이 약 3.2배 향상되고 품질 균일성은 약 1.5배 개선된 것으로 나타났다.

이번 연구 성과는 식품과학 분야 국제학술지 Food Research International에 게재됐으며, 향후 튀김 공정뿐 아니라 정밀한 제어가 요구되는 다양한 식품 제조 분야로의 확장 가능성이 기대된다.

연구를 수행한 식품연 김아나 박사는 “이번 연구는 식품의 물리적 특성을 인지하고 공정을 수행하는 Physical AI 기술의 적용 사례”라며 “식품 제조 공정의 디지털 전환과 생산성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.