무름 배추 예측 시간 단축(48시간 → 3분), 정확도 96%
농기자재신문 이영우 기자 202. 12. 08
김치산업계의 애로사항이었던 매추무름병의 실시간 분석기술이 개발되어 화제다.
과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 세계김치연구소(소장 장해춘)는 원부재료 품질관리에 어려움을 겪고 있는 김치산업계의 현장 목소리를 반영하여 배추 무름병 등 배추의 병해를 실시간으로 분석할 수 있는 ‘초분광 영상 처리기술’을 개발했다고 밝혔다.
김치산업계의 애로사항 적극 해결
세계김치연구소의 기술 애로사항 수요조사에 참여한 김치제조업체 A회사 대표는 “여름철에 배추를 절이기 전에는 육안으로 멀쩡했던 배추가 절임 후 무름 현상이 나타나 김치를 만들지 못하고 버리는 경우가 발생해 경제적 손실이 크다”라고 토로하면서, 절임 전에 판별하는 방안을 문의했다.
김치의 품질에 영향을 주는 무름병
배추의 조직을 무르게 하는 배추 무름병은 잎, 줄기, 뿌리에 수침상 반점이 생기기 시작해 빠른 속도로 확대되어 포기 전체가 썩게 되는 병해이다. 배추 무름병균의 오염 및 발현 정도가 김치의 품질에 영향을 주기 때문에, 신속하고 정확한 무름병 부패균의 오염 여부를 판별할 수 있는 실시간 모니터링 기술이 요구된다. 무름병 부패균(Pectobacterium carotovum subsp. carotovum)은 배추의 세포 조직에 생존하다가 수확, 운송, 가공단계를 통해 물리적 충격을 받게 되면 세포 조직이 연부화되면서 배추의 부패를 초래하는 대표적인 원인균이다.
분광 특성 기반의 배추 품질 분류 기술 개발
기존의 배추 무름병 분석 방법으로는 무름병균을 배지에서 배양하여 계수하는 방법이 널리 사용됐으나, 복잡한 전처리 과정으로 인해 분석 시간이 최소 48시간 이상 소요됐다. 이에 세계김치연구소 하지형 박사 연구팀은 초분광 영상 처리기술을 이용해 정밀하고 특성화된 분광 정보와 영상 이미지를 취득하여 배추의 무름 현상 발현을 사전에 예측·진단할 수 있는 분광 특성 기반의 배추 품질 분류 기술을 개발했다. 초분광 특성 기반 배추 품질 분류 기술 이란 광범위한 빛의 파장대 영역에서 200개 이상의 분광 밴드 수를 활용하여 배추의 기초자료 수집, 라이브러리 구축, 파장대 추출 및 모니터링 대상체의 생물학적 작용기 정보추정 등을 통해 품질을 정확하게 분류하는 기술을 말한다
기존 48시간에서 3분이내에 신속하게, 정확도는 96%
이번에 개발한 분석법은 최신 머신러닝(Machine Learning) 기법을 활용하여 초분광 이미지 정보를 분석한 것으로, 배추 무름병균을 3분 이내로 신속히 찾아냈다. 분류 예측 정확도는 96% 수준으로 높은 신뢰도를 나타냈다.
장해춘 세계김치연구소 소장은 “육안으로 식별하기 어려운 배추의 품질 상태를 신속하고 정확하게 분석할 수 있는 원천기술을 개발함으로써 배추 무름병으로 인한 김치제조업체의 손실을 막을 수 있을 것”이라며, “앞으로도 김치산업계에 기술적․경제적 파급효과가 큰 원천기술 개발에 집중해 김치산업진흥 선도기관으로 나아가겠다”라고 밝혔다.
세계김치연구소는 본 기술을 활용해 ‘실시간 배추 품질평가 머신비전 시스템’을 개발하여 고품질 배추김치 생산에 도움이 될 수 있도록 상용화할 계획이다. 한편 이번 연구결과는 과학기술 분야 국제 학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Repts)’에 게재됐다.
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