서 론

새꼬막 (Scapharca subcrenata)은 이미패강 (Bivalvia) 돌조개목 (Arcoida) 돌조개과 (Arcidae)에 속하는 이매 퍠류로서 수심 4~6 m 진흙 갯벌에 서식하여 주산지는 남해안 여자만이다 (Shin et al., 2011).

또한 패류 양식 종은 인위적인 먹이 공급 없이 해양에 분포하고 있는 식물성 미세조류와 유기 영양염 등을 이 용하여 광범위하게 양식할 수 있다 (Shin et al., 2011).

우리나라에서 수행된 꼬막에 관한 연구는 꼬막의 양 식 발달과정 및 대부분 생태학적, 생리학적, 생물학적 연구가 주를 이루고 있다 (Bae, 1986; Shin et al., 2002; Chang et al., 2006; Moon et al., 2006; Kim et al., 2009; Moon et al., 2010; Shin et al., 2011; Shin et al., 2015).

우리나라에서 새꼬막 양식 어업의 면허는 2001년부 터 2013년까지 847~972건을 보이다가 2014년 이후 1,000 여건으로 증가하였다 (KOSIS, 2017).

이와 같이 새꼬막의 양식 어업은 점차 증가하고 있으 나, 새꼬막을 양식하고 채취하여 소비자에게 전달되기 위해서는 꼬막을 선별하는 작업은 대부분 수동적으로 이루어지고 있다. 하지만 새꼬막 양식장의 작업자 평균 연령은 65세로 대부분 여성 및 노인이다.

또한 새꼬막의 선별 작업은 작업선에 설치된 선별 장치에서 이루어지고 있으며, 선별 장치가 탑재되는 작 업선은 채취선에 비하여 부족하여 채취선이 먼저 작업 선에 접안하려고 서로 경쟁하고 있는 실정이다.

뿐만 아니라 꼬막 양식장에서 꼬막 생산, 출하과정에 서의 애로사항은 꼬막을 세척하고, 선별하는 과정이 모 두 개별적으로 이루어져서 많은 시간과 인력이 소비되 고 있다.

최근에는 양식 산업에서 인력 소비와 시간을 단축하 기 위하여 양식 기술뿐만 아니라 전자, 통신, 기계의 발달로 양식 시스템을 자동화할 수 있는 장비가 개발되 고 있다. 따라서 본 연구에서는 지금 이루어지고 있는 새꼬막의 선별과정의 현황과 문제점을 파악하여 선별 공정의 간소화 및 자동화에 필요한 요소기술을 개발하 고자 한다.

재료 및 방법

새꼬막 선별과정 및 문제점을 파악하기 위한 현장 조사는 2016년 3월에 전라남도 여수 여자만 해역 (1차 선별 과정)과 중도매상 공장 (2차 선별 과정)에서 이루 어졌다. 새꼬막은 형망어구를 이용하여 Fig. 1의 원형 으로 표시한 곳에서 당일 새벽에 5~6시간 동안 약 8톤 을 채취하였으며, 채취선을 이용하여 선별 작업을 하는 작업선 (연안 선착장에 계류되어 있는 바지선)으로 이 동한 다음 1차 선별 작업을 실시하였다.

1차 선별 과정시에 필요한 인력 및 작업에 걸리는 시간을 측정하였고, 1차 선별 과정 중 작업선에서 양륙 을 할 때 중형 철제 컨테이너의 이송 횟수를 세어 총중 량을 산출하였다.

총중량은 중형 철제 컨테이너로 1회 이송시의 중량 은 소형 플라스틱 상자에 새꼬막을 채우고 이를 용수철 저울로 중량을 측정하였으며 (1상자 당 40 kg), 중형 철제 컨테이너가 1회 이송하는 양은 소형 플라스틱 상 자 4개분을 담으면 중형 철제 컨테이너가 채워져, 중형 스테인레스에 담긴 새꼬막의 총중량은 160 kg이었다.

양륙 시에 꼬막 이외에 채집된 폐그물 및 생물들과 같은 기타 부산물이 포함되어 이를 저울로 중량을 측정 하였다.

버려지는 패각의 폐기물을 한 상자당의 중량을 측정 하고 횟수를 곱하여 산출하였으며, 상품으로 양륙되는 중량은 자루당의 중량을 측정하여 자루의 수를 곱하여 계산하였다.

또한 1차 선별 과정 중에 새꼬막의 상품성 비율을 파 악하기 위하여 작업선에서 선별하기 전 원물 (패각 포 함)과 작업선에서 패각 선별을 마친 꼬막 자루를 일부 샘플하여 정상적인 꼬막, 패각, 패각에 뻘만 있는 것, 패각이 손상된 것을 구분하여 개체수로 나타내었다.

한편, 중도매상이 구입하여 공장으로 운반된 1차 선 별된 꼬막의 2차 선별과정 (크기 선별)은 전라남도 여 수시 율촌면 중도매상의 공장 현장에서 실시하였고, 2차 선별 과정 역시 작업에 필요한 인력 및 소요시간을 측정하였다.

크기 선별기에 투입된 총중량을 측정하고, 폐기물로 나오는 총중량, 크기별로 나오는 총중량을 파악하여 꼬막의 상품성 비율을 파악하였다.

여기서, 꼬막의 크기별 선별 작업에 구멍 크기가 다 른 선별판 (17 mm, 23.5 mm)을 사용하였다. 2차 선별 과정은 총 2회 실시하였다.Fig. 2

결과 및 고찰

새꼬막의 선별 공정

새꼬막의 채취부터 패각 선별, 크기 선별 및 포장까지 의 전체 선별과정은 Fig. 3과 같이 총 2가지 과정 (1차 선별, 2차 선별)을 거치게 된다.

1차 선별 과정은 해상 새꼬막 양식장에서 형망을 이 용하여 새꼬막을 채취것을 채취선에서 작업선으로 양륙 (a)하여 30년 전부터 사용해 오던 작업선 위에 설치되어 있는 재래식 패각 선별기로 새꼬막의 패각, 기타 부산물 (고동, 낙지, 그물 등과 같은 쓰레기), 정상 새꼬막을 선 별한다. 여기서, 새꼬막의 패각은 고무 회전판에서 압착 (b)하고 회전 드럼 (c)에서 세척과 동시에 분리하며, 정 상 새꼬막을 선별하기 위한 진동 선별기 (d)에서 분리되 지 않은 패각과 패각이 손상된 새꼬막을 사람의 수작업 으로 선별 (f)한다. 그 후 선별된 정상 새꼬막 (자루 당 20 kg)만을 포장 (e)하여 육상 선별장 (도소매상)으로 운송한다. 여기서, 새꼬막의 패각 및 패각이 손상된 새꼬 막은 폐기물 처리 파쇄기에 넣어 분해하여 육상 (f, g)으 로 옮겨진다 (Fig. 4).

2차 선별 과정은 창고에 2~3일 보관하면서 육상 선별 장에서 주문에 따라 크기별로 선별 및 포장 (규격 포장 과 그물부대 포장/일반시장 판매용)한 후 유통시키고 있 다. 세부적인 처리 과정은 자루에 포장된 새꼬막이 보관 된 창고 (a)에서 작업장 (b)으로 이동하고 크기를 구분하 는 진동 선별기 (c)에 분리한 후 사람의 수작업으로 새꼬 막의 패각 및 패각이 깨진 새꼬막을 다시 선별함과 동시 에 다수의 구멍이 뚫린 철제 판이 장착된 진동 선별기에 서 패각을 재분류 (d)하고, 크기별로 새꼬막을 정상제품 (f, h)과 폐기물 (e, g)로 분리한 후 주문에 따라 새꼬막의 크기와 중량을 다르게 하여 포장 (i)한다 (Fig. 5).Fig. 6

새꼬막의 작업처리 인력 및 시간

새꼬막의 1차 선별, 2차 선별 전 과정에 투입되는 인 력 및 노력량을 파악하여 Table 1에 나타내었다. 양식장 에서 새꼬막을 채취하여 채취선에서 부산물을 분리하 고, 새꼬막을 작업선으로 이동하는 인력은 해상 작업선 으로 운송한 다음 1차 패각선별에 투입되는 인력은 4명, 그리고 진동 선별기에서 육안선별과 집결통에서 포장하 는 인력은 6명 등으로 1차 선별에 투입인력은 총 10명이 었다. 당일 조사대상 채취선이 선별 처리한 양은 7,644 kg으로 추정되었고, 이를 선별하는 데 걸리는 시간은 약 2시간 정도였으며, 시간당 처리량은 4,247 kg 정도인 것으로 파악되었다. 또한 중도매상 선별 공장에서 이루 어진 2차 선별 과정은 먼저 새꼬막이 보관되어 있던 창 고에서 꺼내는 작업을 2명이 처리하였고, 이를 이송하여 진동 선별기에 투입하고 (1명), 진동 선별기에서 제품화 할 수 없는 손상된 새꼬막이 나오므로 이때 2명이 육안 으로 선별을 하고, 최종적으로 집결통에서 1명이 포장을 한다. 2차 선별 과정에서 투입된 인력은 총 6명로 파악 되었으며, 창고에서 작업장으로 이송하는 작업은 시간 당 평균 22,392 kg, 새꼬막을 크기별로 선별하는 작업은 시간당 평균 2,213 kg을 처리할 수 있었다.

새꼬막의 패각과 크기 선별 과정에서 발생하는 정상 제품 과 폐기물의 비율

1차 선별의 전 과정에서 발생하는 정상 제품과 폐기 물 (부산물, 패각, 패각이 손상된 새꼬막)의 양을 Fig. 7에 나타내었다. 새꼬막의 양륙량은 총 7,644 kg이었고, 선 별하는 과정에서 정상 제품은 6,024 kg으로 79%로 나타 났으며, 21% (1,620 kg)는 부산물 및 폐기물이었다.

한편, 채취선에 있는 원물 (패각 포함) 30 kg과 작업선 에서 패각 선별 과정을 마친 새꼬막 2자루 (자루당 20 kg)를 대상으로 상품성 여부를 파악하여 Fig. 7에 나타 내었다. Fig. 7(a)는 원물을 분류한 것이고, Fig. 7(b)는 선별과정을 마친 2자루를 분류한 결과를 나타낸 것이다. 원물 중에 정상적인 새꼬막은 414개 (47%) 패각은 282 개 (32%), 패각에 뻘만 있는 것은 169개 (19%), 패각이 손상된 것은 12개 (2%)로 나타났다. 선별이 완료된 2자 루의 새꼬막을 분류한 결과, 정상적인 새꼬막은 각각 1,654개 (82%), 1,763개 (84%), 패각은 각각 134개 (7%), 159개 (7%)로 나타났으며, 패각이 손상된 것은 각각 230개 (11%), 189개 (9%)로 나타났다.

새꼬막의 2차 선별 과정 (1회: 640.6 kg, 2회: 62.1 kg 선별)에서 진동 선별기를 통과시킨 후 상품성 여부를 파악하여 Fig. 8에 나타내었다. Fig. 8에 나타낸 바와 같이 1회에서 처리된 총 640.6 kg의 새꼬막 중 623.3 kg (97%)가 정상이었고, 정상 새꼬막 가운데 17 mm 선별판에는 541.7 kg, 23.5 mm 선별판에는 81.6 kg이 분리되었다. 패각이 깨지는 등의 상처로 인한 폐기물은 17.3 kg (3%)으로 파악되었다. 2회 역시 총 62.1 kg 새꼬 막 중 60.7 kg (98%)가 정상 제품으로 17 mm 선별판에 는 44.1 kg, 23.5 mm 선별판에는 18.0 kg이 분리되었다. 폐기물은 1.4 kg (2%)으로 나타났다.

새꼬막의 패각 및 크기 선별 공정의 문제점

채취선에서 작업선으로 공급된 새꼬막 중 패각은 다 수의 긴 환봉 (丸棒, 직경 15 mm, 길이 약 3~4 m)을 길이방향으로 약 16~17 mm 간격으로 원주형태로 연결 시킨 직경 1 m 정도의 원통을 배출방향으로 경사지게 설치하고 회전시켜 새꼬막을 통과시키면 원통의 경사도 에 의하여 배출구로 새꼬막이 이동하면서 원형봉 사이 로 패각을 외부로 배출시켜 패각을 분리하고 있다.

그러나 이 과정에서는 패각 가운데 단패각 (패각이 한쪽만 있는 것)만 선별이 가능하다 (Fig. 9(a)).

이 회전 드럼에 의해서 새꼬막이 수백회의 회전을 하 고, 회전하는 과정에서 새꼬막과 새꼬막, 새꼬막과 환봉 에 부딪히면서 발생하는 극도의 스트레스가 생장력을 떨어뜨리는 원인이 되고, 정상 제품의 새꼬막 패각에 붙어 있는 잔털이 벗겨지기도 하며 패각의 파손도 발생 한다. 양패각 (패각이 양쪽으로 붙어있는 것)은 이 장치 로 선별이 불가능하므로 Fig. 9(b)와 같이 서로 교차 배 열시켜 설치된 두 열의 고무판을 회전시키고, 그 사이로 새꼬막을 통과시켜 양패각을 두 쪽으로 분리시킬 수 있 는 장치인 파쇄기를 사용하고 있다.

이 과정에서 정상품인 새꼬막의 파손이 발생하고 파 손된 패각이 새꼬막의 살에 박히기도 한다. 또한 정상 새꼬막의 패각 외부에 붙어있는 잔털이 벗겨져 상품성 을 현저히 저하시킨다. 이와 같은 두 공정을 거쳐도 분리 되지 않은 패각은 사람의 육안으로 재차 선별을 하고 있다. 1차 선별이 끝난 제품에서도 불량품이 약 20%나 되어 2차 선별 과정에서 불량품을 또 분리해야 하는 어 려움이 따르고 있다. 뿐만 아니라, 1차 선별이 투입되는 인력은 지속적으로 불량품을 육안으로 선별해야 하기 때문에 약 2시간 동안 허리를 숙이며 작업을 수행하여야 하는 고충이 따른다.

2차 선별 과정에서도 진동 선별기에서 크기 선별과 육안으로 불량품을 선별을 하고 있다. 크기 선별은 서로 다른 크기의 다수의 구멍이 뚫린 여러 장의 긴 철제 판을 준비하여 1차 선별된 새꼬막의 주가 되는 크기에 해당되 는 크기의 구멍을 가진 긴 판을 진동체 위에 경사지게 설치하고 입구에 새꼬막을 투입하면 진동하는 경사판을 통하여 배출구로 진행하면서 구멍의 크기에 따라 새꼬 막이 구멍으로 빠져 하부로 떨어지고, 구멍보다 큰 새꼬 막은 구멍으로 빠지지 않고 배출구로 배출된다. 선별 원리는 곡식이나 모래 등을 일정 크기의 망 위에 올려놓 고 흔들어 구멍으로 빠지지 않는 큰 이물질 등을 선별 해내는 원리와 같다.

이러한 진동 선별은 새꼬막의 크기에 따라 구멍 크기 가 다른 선별판을 바꾸어 사용하여야 하는 불편이 있고, 선별 중 진동으로 인하여 정상 새꼬막이 파손되기도 하 고 패각에 붙어 있는 잔털이 제거되어 새꼬막의 품질을 저하시키는 원인이 되고 있다. 이것으로 선별판 등의 교체가 필요 없는 간단한 조작으로 선별 크기를 조정할 수 있는 크기 선별기 개발이 필요하다.

현재에는 새꼬막의 패각 및 크기 선별을 하는 과정은 크게 2가지로 나뉘고, 많은 인력과 시간이 소요되며, 정 상 새꼬막의 신선도 유지에도 어려움이 따르고 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 꼬막의 패 각 및 크기 선별의 작업 과정을 간소화한 자동화 시스템 의 개발이 필요한 실정이다.

꼬막의 선별 공정 자동화 시스템 요소기술

현재 사용되고 있는 새꼬막 선별 과정 및 문제점을 고려하여 개발한 꼬막의 자동화 선별 시스템 요소기술 의 3D 모델을 Fig. 10에 나타내었다. 꼬막 자동화 선별 시스템은 ① 꼬막 정량투입 컨베이어, ② 가변롤러를 이용한 패각선별 장치, ③ 수류를 이용한 패각선별 장 치, ④ 육안선별용 이송컨베이어 및 ⑤ 가변롤러를 이용 한 크기 선별 장치로 구성된다. 동작원리는 양식장에서 채취된 꼬막은 정량투입 컨베이어에 의해 가변롤러를 이용한 패각선별 장치로 투입된다. 투입된 꼬막은 가변 롤러를 이용한 패각 선별 장치에서 죽은 꼬막 중 패각이 한쪽만 떨어져 있는 단패만 분리되어 제거된다. 단패각 이 제거된 꼬막은 수류를 이용한 패각 선별 장치로 투입 되어 죽은 꼬막 중에서 패각이 양쪽 모두 붙어서 열려 있는 양패각을 분리하여 제거한다. 수류를 이용한 패각 선별 장치에서 분리되어 배출되는 활꼬막은 육안선별용 이송컨베이어로 이송되는 과정에서 가변롤러 선별 장치 와 수류선별 장치에서 선별할 수 없는 부산물을 사람의 육안으로 선별한다. 선별이 완료된 활꼬막은 가변롤러 를 이용한 크기 선별 장치로 투입되어 소, 중, 대 등의 크기 군으로 선별된다. 이와 같이 꼬막 자동화 선별 시스 템이 보급화되면 작업 인력과 시간이 절약되고, 작업 처리 과정이 줄어들어 꼬막의 신선도를 증가시킬 수 있 을 것이다. 본 연구에서는 현재 이루어지고 있는 새꼬막 의 선별과정 현황 및 문제점을 파악하여 꼬막의 선별 공정의 간소화 및 자동화에 필요한 요소기술 개발하였 다. 추후에는 개발된 꼬막의 자동화 선별 시스템의 성능 평가를 실시하여 이전의 선별 과정과의 차이점 및 작업 향상 정도를 파악할 필요가 있다.

결 론

본 연구에서는 현재 이루어지고 있는 새꼬막의 선별 과정 및 문제점을 파악하여 새꼬막의 선별 공정의 간소 화 및 자동화에 필요한 요소기술 개발을 하고자 한다. 새꼬막의 채취부터 패각 선별, 크기 선별 및 포장까지의 전체 선총 2가지 과정 (1차 선별, 2차 선별)을 거치게 된다. 1차 선별 과정은 회전판에서 압착하고 회전 드럼 에서 세척과 동시에 패각을 분리하고, 분리되지 않은 패각은 전동 선별기에서 수작업으로 선별하여 정상 새 꼬막을 포장하여 도소매상으로 운송한다. 2차 선별 과정 은 창고에 2~3일 보관하면서 육상 선별장에서 주문에 따라 크기별로 선별 및 포장 (규격 포장과 그물부대 포 장/일반시장 판매용)한 후 유통시키고 있다. 1차 선별에 투입인력은 총 10명이었고, 시간당 처리량은 4,247 kg 정도이었다. 2차 선별 과정에서 투입된 인력은 총 6명로 파악되었으며, 창고에서 작업장으로 이송하는 작업은 시간당 평균 22,392 kg, 새꼬막을 크기별로 선별하는 작업은 시간당 평균 2,213 kg을 처리할 수 있었다. 현재 이루어지고 있는 새꼬막의 선별 작업은 작업 인력과 처 리 시간이 많이 소요되고, 신선도 유지에 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 꼬막의 세척과 선별 과정을 일체형으로 제작한 자동화 선별 시스템은 작업 인력과 처리비용을 감소시키고, 선별처리속도를 높여 작업시간을 단축시켜 꼬막의 신선도를 향상시킬 수 있 을 것이다.