난공정 김부각 공정에 Physical AI 적용
생산성 3.2배·품질 균일성 1.5배 향상

[농축환경신문] 한국식품연구원(원장 백현동, 이하 식품연)이 정형화되지 않은 식재료와 복잡한 조리 공정으로 인해 자동화가 어려웠던 식품 제조 현장을 혁신하기 위해 ‘AI 로봇 시스템’을 개발했다.

이번 연구는 특정 제품의 단순 자동화를 넘어 물리적 특성이 까다로운 식품 제조 공정을 데이터 기반 지능형 로봇 기술로 해결했다는 점에서 의미가 크다.

식품 제조 공정은 원료의 형태가 일정하지 않고 조리 과정이 섬세해 그동안 작업자의 숙련도에 크게 의존해 왔다. 식품연은 로봇 자동화 기술의 확장 가능성을 검증하기 위해 난도가 높은 공정 중 하나인 ‘김부각 튀김’을 실증 대상으로 선정했다.

얇고 쉽게 부서지는 김부각은 기계적 처리가 어려워 자동화가 사실상 불가능한 영역으로 여겨져 왔으나, 이번 성공으로 튀김·조리·정밀 이송 등 다양한 식품 공정으로 기술 확장이 가능할 것으로 기대된다.

이번에 개발된 시스템은 단순 반복 동작을 수행하는 기존 로봇과 달리, 식품의 물리적 상태를 실시간으로 인지하고 대응하는 ‘Physical AI’ 기술을 핵심으로 한다. 머신비전과 센서를 활용해 원료의 크기와 상태를 분석하고 불량품을 선별한 뒤, 최적의 파지 조건을 설정해 정상품만을 이송하는 방식이다.

이어 파지 로봇이 반제품을 파손 없이 유탕 공정 로봇으로 전달하면, 해당 로봇이 숙련공의 동작을 정밀하게 재현해 좌우 흔들기 공정을 수행함으로써 열전달 효율을 높였다.

연구진이 로봇 공정과 수작업을 비교 분석한 결과, 로봇 시스템은 김부각의 색상, 팽창도, 식감 등 주요 품질 항목에서 수작업 대비 높은 일관성과 유사도를 보인 것으로 나타났다.

이는 기존 주관적 감각에 의존하던 튀김 공정의 변수를 기술적으로 통제함으로써 품질 편차를 줄였다는 점에서 의미가 있다. 결과적으로 이번 연구는 AI, 정보통신(ICT), 로봇 기술을 결합해 식품 제조 공정의 자동화와 지능화를 구현하고, 품질 균일화와 생산성 향상을 동시에 달성했다.

실제 통합 공정 성과 평가 결과, 해당 로봇 시스템 적용 시 생산성은 약 3.2배 향상됐으며 품질 균일성은 약 1.5배 개선된 것으로 나타났다. 이번 연구 성과는 식품과학 분야 국제 학술지 ‘Food Research International’에 게재되며 학술적 가치를 인정받았다.

식품연은 이번 기술이 김부각과 같은 난공정뿐 아니라 다양한 식품 제조 공정 전반으로 확산돼 식품산업의 디지털 전환을 가속화할 것으로 기대하고 있다.

식품연 김아나 박사는 “이번 성과는 로봇이 식품의 물리적 특성을 이해하고 조리하는 Physical AI의 실질적인 적용 사례”라며 “김부각 공정에서 검증된 이 기술은 고정밀 식품 제조 전반의 디지털 전환을 이끄는 핵심 동력이 될 것”이라고 밝혔다.

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