비정형 식재료 인식·조리하는 ‘Physical AI’ 기술 구현
김부각 생산성 3.2배 향상… 식품 제조 디지털 전환 기대

AI 기반 식품 제조 로봇 시스템. 사진 = 한국식품연구원

[Cook&Chef = 허세인 기자] 수작업에 의존하던 식품 제조 공정에도 인공지능(AI) 기반 자동화 바람이 본격적으로 불고 있다. 형태가 일정하지 않고 섬세한 작업이 필요한 공정에 AI와 로봇 기술을 접목해 품질 편차를 줄이고 생산성을 끌어올린 사례가 나왔다.

한국식품연구원(원장 백현동)은 최근 비정형 식재료와 복잡한 조리 공정에 적용 가능한 AI 기반 식품 제조 로봇 시스템을 개발했다고 밝혔다. 자동화가 쉽지 않았던 식품 제조 현장에 AI와 정보통신기술(ICT), 로봇 기술을 융합해 공정 자동화와 품질 균일화를 구현했다는 점에서 주목받고 있다.

이번 연구는 특히 손맛과 숙련도에 따라 품질 차이가 발생하기 쉬운 식품 제조 공정을 디지털 기술로 표준화했다는 데 의미가 있다. 연구진은 자동화 난도가 높은 대표 사례로 김부각 튀김 공정을 실증 대상으로 선택했다.

김부각은 얇고 쉽게 부서지는 특성 때문에 기계적 취급이 어려운 식품으로 꼽힌다. 튀김 과정에서도 미세한 온도와 시간 조절, 재료 상태에 따른 섬세한 작업이 필요해 그동안 자동화 적용이 쉽지 않았다.

연구진이 개발한 시스템은 머신비전과 각종 센서를 활용해 원료의 크기와 위치를 인식하고, 불량 여부를 판별한 뒤 최적의 조건으로 조리 공정을 수행한다. 또한 김부각처럼 형태가 일정하지 않은 식재료를 안정적으로 다룰 수 있도록 특수 제작한 로봇 그리퍼와 유탕 공정 기술도 함께 적용됐다.

이를 통해 기존에는 숙련 작업자 경험에 의존하던 조리 과정을 로봇이 재현할 수 있도록 설계했다. 식품의 물리적 특성을 인식하고 이에 맞춰 공정을 수행하는 ‘Physical AI’ 개념이 실제 식품 제조 현장에 적용된 사례라는 평가다.

실제 성과도 확인됐다. 연구 결과 로봇 시스템은 김부각의 색상과 팽창도, 식감 등 주요 품질 평가 항목에서 높은 일관성을 유지했다. 수작업 대비 품질 편차는 감소했고 생산 효율은 크게 향상됐다. 통합 공정 성과 평가에서는 제품 생산성이 기존 대비 약 3.2배 높아졌고, 품질 균일성은 약 1.5배 개선된 것으로 나타났다.

이번 연구 성과는 식품과학 분야 국제학술지인 Food Research International에 게재됐다. 연구진은 향후 해당 기술이 튀김 공정뿐 아니라 정밀한 제어가 필요한 다양한 식품 제조 분야로 확대 적용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

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”라고 밝혔다.

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