과실은 생산 시기가 연중 일정 시간에 편중 되므로 출하기의 분산을 위한 저장의 필요성이 타작물에 비하여 큰 편이다. 또한 국민 생활 수준이 전반적으로 향상됨에 따라 농산물의 소비가 고급화, 다양화되는 추세에 있어서 저장을 통한 고품질 과실의 주년 공급의 필요성도 점차 커지고 있다. 따라서 매년 과실 생산량의 상당량이 저장되고 있다. 한편 우리 나라는 배 재배에 매우 유리한 자연적조건을 갖추고 있어 고품질의 배 생산에 유리하다. 그러나 생산된 과실을 실제 소비 단계에 이르기까지 고품질을 유지하고 손실을 감소시기 위해서는 재배를 통한 고품질 과실의 생산에 대한 관심 못지 않게 과실의 수확 후 관리 및 저장 기술의 향상을 위한 노력과 투자가 있어야 한다.

1. 저장에 관여하는 요인

(1) 온도

과실 내에서 일어나는 여러 가지 생리적 반응은 온도의 변화에 큰 영향을 받으며 일반적으로 온도가 낮을수록 반응 속도가 느려진다. 특히 수확 후 과실의 호흡은 온도의 영향을 심하게 받아 저온에서는 호흡량이 감소하므로 장기간 저장에는 저온 저장이 보편적으로 이용되고 있다. 순수한 물이 얼기 시작하는 온도는 0℃이지만 물에 각종 성분이 녹아 있는 경우에는 얼기 시작하는 온도가 낮아지며 이를 빙점 강하가 한다 과실의 경우 다량의 수분을 함유하나 과즙의 수분에는 무기 염류나 당을 비롯하여 각종 성분이 용해되어 있으므로, 과실의 어는 온도는 빙점 강하 현상에 의해 낮아져서 대략 -2℃에서 얼기 시작하는데, 과실 조직의 결빙에 의해 나타나는 피해를 동해라 한다. 저장 과실이 동해를 입으면 해동 후에 정상 회복이 어렵고, 곧 부패하게 되므로 과실 저장시 저장고 내의 온도는 -2℃ 이하로 내려가지 않도록 특히 유의해야 한다. 한편 빙점 이상의 저온에서도 과실 종류에 따라서는 생리적으로 피해 증상이 나타날 수 있는데, 이를 동해와 구분하여 저온 장해라 한다. 저온장해를 입는 과실은 대체적으로 열대 또는 아열대 산이데 예를 들어, 토마토, 바나나 등은 13℃ 이하에서 저장될 경우 저온 장해를 입는다. 그러나 사과, 배를 비롯한 대부분의 온대산 과실에서는 저온 장해의 피해가 크지 않으므로, 이러한 과실의 저장 시에는 동해를 입지 않을 정도로 온도를 낮출수록 저장에 유리하며 배의 경우에 적정 저장 온도는 -1∼0℃라 할 수 있다.

그림 1. 저장 기간 중 온도에 따른 호흡량의 차이(서양배)
(2) 습도

(가) 수분의 역할

과실의 수분 함량은 90% 이상이며 수분은 과실의 신선도와 밀접한 관련이 있어서, 저장 중 과실 중량의 5% 이상의 수분 감소는 과실의 상품 가치를 크게 감소시킬 뿐만 아니라, 탈수는 스트레스로 작용 함으로써 에틸렌의 생성을 증가 시킨다고 알려져 있다. 특히 배 과실의 경우 수분 함량이 높을 뿐만 아니라 사과와 달리 과피에 왁스층이 발달되어 있지 않아 과피를 통한 수분 증발이 빠르게 일어나므로 수분 손실에 특히 유의해야 한다. 저장 중 수dfs분의 손실을 억제하기 위해서는 저장고 내의 상대 습도를 높여야 하는데, 대개 약 095% RH가 요구되며, 이슬 맺힘의 문제가 없다면 저장고 내의 상대 습도가 높을수록 수분 손실 방지에 유리하다. 저장고 내의 습도를 유지하기 위해서 저장고 바닥에 물을 뿌리는 방법이 소규모의 저온 저장고에서 이용되고 있으나 CA 저장고와 같이 저장기간 동안 밀폐를 유지해야 하는 경우에는 자동 습도 측정 장치 및 가습 장치의 설치가 필수적이다.
(나) 상대 습도와 이슬점

저장고 내의 공기 습도는 일반적으로 상대 습도로 표시된다. 주어진 온도 조건에서 고기가 최대한 함유할 수 있는 수증기의 양은 일정하며, 일정 온도에서 공기가 최대한 수용할 수 있는 수증기의 양에 대하여 현재 공기중에 함유되어 있는 수증기의 양을 백분율(%)로 표시한 수치가 상대 습도이다. 한편 공기의 상대 습도는 온도와 밀접한 관련이 있어서 온도가 저하 될수록 공기가 수용할 수 있는 최대 수증기의 양은 점차 감소하며, 동일한 양의 수증기를 함유하는 공기라 할지라도 더운 공기에 비하여 차가운 공기는 높은 상대 습도를 나타낸다. 온도를 더욱 낮추면 공기의 상대 습도는 100%(포화 습도)에 도달하여 수증기의 응축에 의한 이슬의 형성이 나타나는데, 이슬이 맺히기 시작하는 온도를 이슬점이라 한다.

(다) 온도와 이슬 맺힘

과실의 저장 중 병해의 발생은 저장고 내 습도보다 물과 밀접한 관련이 있으며 병원 미생물의 번식에는 자유수의 존재가 요구되어 과실의 표면에 이슬이 맺힐 경우 병해의 발생이 급격히 증가한다. 이슬 맺힘은 이론적으로는 저장고 내의 상대 습도가 포화 습도에 이를 때 일어나지만, 상대 습도가 높으면 이슬점이 높아지므로 95% 이상의 고습 조건에서는 약간의 온도 변화에 의해서도 쉽게 이슬이 맺히기 시작한다.

그림 15. 이슬 맺힘과 과실의 온도, 기온, 상대습도의 관계

 
그림 16. 서리 형성과 증발비 코일의 온도, 상대습도, 저장고의 온도 관계
상대 습도는 온도에 따라 변화하므로 온도 편차가 심한 증발기 코일이 설치되어 있는 저장고에서는 상대 습도의 변동이 심하여 장기간의 저장 시 과실의 수분 손실이 커진다. 또한 증발기 코일이 온도가 지나치게 낮으면 증발기 코일에 이슬이 맺힌 후 서리가 형성되는데, 이런 경우 저장고 내의 습도는 빠르게 낮아져 과실의 수분 손실을 일으키는 요인이 된다. 따라서 증발기 코일의 온도는 가급적 이슬점 이하로 낮추지 말아야 한다. 이슬 및 서리 방지를 위한 증발기 코일의 온도 조건을 보이는데 예를 들어 0℃에서 저장고 내의 상대 습도를 90%로 유지하려면 증발기 코일의 온도 조건을 보이는데 -1.3℃ 이상을 유지해야 한다. 그러나 페레온 또는 암모니아를 냉매로 이용하는 증발기 코일은 이러한 온도의 유지가 사실상 어렵기 때문에, 정확한 온도 및 습도 유지를 위해서는 글리세롤 등을 냉매로 이용하는 냉각기를 설치하는 것이 유리하다.

(3) 호흡량

과실은 수확 전 생육 기간 동안에는 모체의 뿌리를 통하여 흡수된 수분과 각종 무기 염류를 비롯하여 잎에서 광합성 작용에 의해 합성된 탄수화물을 공급받다 체내에 축적하는 반면, 수확 후에는 생육 기간 중에 체내에 축적한 저장 양분을 소모 함으로써 생명의 유지에 필요한 에너지를 공급받는다. 이때 에너지의 공급은 호흡 작용에 의한 탄수화물의 분해 과정을 통하여 이루어지게 된다. 따라서 과실 저장의 기본적 원리는 호흡을 최소화하여 과실 내 저장 양분이 소모를 줄이는데 있으며 과실의 수확 시기, 저장 온도, 저장 기간 등에 따라 과실의 호흡량에 차이가 있다. 특히 온도는 과실의 호흡과 밀접한 관련이 있는데, 0∼30℃의 범위 내에서는 온도를 10℃ 낮출 때마다 호흡은 대략 절반씩 감소한다. 과실은 일반적으로 호흡량이 변화 양상에 따라 급등형과 비급등형의 과실로 분류된다.

급등형의 대표적 과실은 사과, 배, 토마토, 바나나, 감, 복숭아, 아보카도 등이며, 비급등형 과실에는 감귤, 포도, 오렌지 레몬, 오이, 딸기 등이 있다. 과실의 발달 과정에서 낙화 후 과실 생장 초기 단계에는 호흡량이 매우 높다가 점차 감소하는 경향을 보인다.

비급등형 과실에서 과실의 생육기 및 성숙, 노화 기간 중에 호흡의 감소경향이 지속적으로 유지되는 반면, 급등형 과실에서는 생리적 성숙이 완료되고 후숙이 개시될 무렵 호흡의 급등 현상을 보인다. 급등형 과실의 경우 호흡은 생리적 성숙 기간 동안 호흡이 최소점에 이르게 되며 이때가 저장용 과실의 수확 적기에 해당된다.

그림 17. 급등형 및 비급등형 과실의 호흡 변화와 발육 단계의 구분
(4) 에틸렌

(가) 에틸렌의 생성과 작용

급등형 과실에서 호흡의 증가는 에틸렌 생성량의 증가와 함께 일어나며, 호흡의 급등 현상은 과실에서 발생되는 에틸렌에 의해 발생된다. 비급등형 과실의 경우 과실의 발달 기간 중 스트레스, 상처, 병해 등과 같은 외부로 부터의 특별한 자극이 없는 한 호흡의 증가가 나타나지 않을 뿐만 아니라 에틸렌 생성의 증가도 관찰되지 않는다.
에틸렌(C2H4)은 기체상의 물질로서 모든 종류의 식물 조직은 미량의 에틸렌을 생성하는 능력이 있으며, 식물의 노화 또는 과실의 성숙을 촉진 시키는 작용으로 인해 노화 호르몬 또는 성숙 호르몬으로 알려져 있다. 급등형 과실에 있어서 과실의 에틸렌 생성 능력을 인위적으로 억제 하거나 과실에서 생성되는 에틸렌을 효율적으로 제거할 경우 과실의 성숙이 불가능 해지거나 매우 지연된다. 급등형 과실의 발달 과정에서 에틸렌의 생성 곡선은 급등 전기, 급등기, 급등 후기로 구분된다.

그림 18. 급등형과 비급등형 과실의 호흡량 및 에틸렌 생성량의 변화
급등 전기(preclimacteric)에는 에틸렌의 생성량이 매우 적어서 과실 조직내 에틸렌의 농도는 0.01∼0.1ppm 의 수준을 유지하는 반면, 일단 급등기에 접어들면 에틸렌 생성량은 크게 증가하여 사과 과실의 경우 조직내 에틸렌의 농도는 100∼2,000ppm의 수준에 이르기도 한다. 과실이 일단 에틸렌 생성 급등기에 접어들게 되면 후숙 또는 노화의 인위적 조절이 어려워 저장에 불리해진다. 그러나 급등 전기에 생성되는 에틸렌의 양은 매우 적을 뿐만 아니라 비교적 에틸렌 생성 또는 작용의 인위적 통제가 용이한 편이다. 따라서 저장용 과실의 수확 및 저장의 개시는 대개 에틸렌 생성이 증가가 나타나기 이전인 급등 전기에 이루어지며, 과실의 저장 중에는 에틸렌의 생성량을 낮춤으로써 과실이 저장 기간을 연장 시키게 된다.

그림 19. 저장 과실과 비저장 과실의 에틸렌 생성 비교
(나) 에틸렌의 영향

급등형 과실 뿐만 아니라 비 급등형 과실을 포함하여 모든 종류의 고등 식물의 조직은 에틸렌을 지속적으로 생성하는 능력을 가지고 있는데, 대부분의 과실에서 에틸렌 생성량은 대략 0.02㎕/kg/hr 이상으로서 과실 조직내 에틸렌 농도는 약 0.05ppm 이상이 유지된다. 한편 식물 조직은 0.01ppm 정도의 낮은 에틸렌 농도에도 반응하며, 특히 과실류의 경우 밀폐된 공간에서 장기간 저장이 이루어질 때 에틸렌의 축적에 의해 생리적으로 여러 가지 영향 또는 피해를 입을 수 있다. 예를 들어 0.01㎕/kg/hr 의 에틸렌 생성 속도를 가지고 있는 작물을 작물 부피의 3배가 되는 저장고에 밀폐하면 24시간 만에 저장고 내의 에틸렌 농도는 0.12ppm에 이르게 되는데, 실제로 과실의 저온 또는 CA저장의 경우 저장고는 장기간 밀폐 상태가 유지 되므로 저장고 내 에틸렌의 농도는 수백 또는 수천 ppm에 가지 이를 수 있다. 또한 대부분의 과실은 상처 또는 병해, 충해를 입거나 부적절한 환경적 조건으로 인해 스트레스가 가해졌을 경우 에틸렌의 생성이 증가하며 이러한 과실은 주위의 건전한 과실에 영향을 미칠 수 있다. 그러나 과실이 에틸렌에 반응하는 정도는 과실의 종류에 따라 서로 다르다. 에틸렌 생성량이 매우 높은 사과의 경우 저온 조건에서 에틸렌의 영향을 쉽게 받지 않는 반면, 에틸렌의 생성은 미약하다 할지라도 배의 경우는 에틸렌에 민감하게 반응하며, 특히 참다래는 에틸렌에 매우 민감하게 반응하는 대표적 과실에 속한다. 에틸렌은 식물이 노화를 촉진 시키는 호로몬 으로서 엽록소 분해 효소, 세포벽 분해 효소 등의 활성화를 일으킴으로써 황화 현상과 함께 과육의 연화 또는 과실, 잎 등의 탈리 촉진 등을 부른다. 작물의 저장 중에 발생될 수 있는 여러 가지 생리적 장해, 즉, 저온 장해 또는 CO2 장해 등의 피해 증상은 에틸렌에 의해 더욱 심화될 뿐만 아니라, 노화의 촉진으로 병해에 대한 저항성을 약화 시킴으로써 병발을 증가시키기도 한다.

(5) 품종

과실의 에틸렌 생성 능력은 과실의 종류 및 품종에 따라 매우 다양하며, 급등형 과실에 속하는 배의 경우에도 품종에 따라 에틸렌 생성 능력은 현격한 차이를 보인다. 행수, 장십랑등은 전형적인 급등형 과실에 속하는 반면, 이십세기, 신고등은 에틸렌 생성이 미약할 뿐만 아니라 호흡의 변화 양상에 있어서 급등형 보다는 비급등형 과실에 가까운 특성을 보인다. 한편 배에서 조생종인 품종은 중생종 또는 만생종 품종에 비하여 에틸렌 생성량이 높은데, 일반적으로 에틸렌 생성량이 높은 품종은 저장성이 낮은 경향이 있다.

표 7. 에틸렌 생성정도에 다른 배 품종의 분류
배의 저장성은 품종에 따라 큰 차이를 보이므로 배의 저장시에는 우선 저장에 적합한 품종이 선택되어야 하는데, 장기 저장에는 조생종보다 만생종 품종이 유리하며, 품종에 따른 저장한계 기간을 초과하여 저장할 경우 과육의 갈변 및 연화 등이 심하게 나타나 상품가치가 떨어진다.

표 8. 배의 품종별 저장가능 기간