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[농기계전문연구실] ③품질안전성계측연구실“스마트폰 이용, 신속진단기술 연구개발”

비파괴 과일당도선별기·매운맛 측정기·짠맛센서 등 개발
현장이용 가능한 고성능 소형화장치로 개발해 나가야

농식품 고부가가치화에 기여하고 있는 국립농업과학원 품질안전성계측연구실 연구원들

◇ 농축산물 품질·안전 판별기술

생활수준이 높아지면서 소비자들의 고품질·안전농식품에 대한 선호도가 높아지고 있다. 소비자의 선호도 변화에 맞추어 농산물도 제값을 받기 위해 여러 품질기준에 의해 등급화 되어 판매되는 것이 보편화되고 있다. 농산물의 주요 품질기준은 크기, 모양, 색깔, 향, 상처 등 외형적인 품질과 맛, 영양가, 신선도 등 내부적인 품질로 구성된다. 품질안전성계측연구실에서는 이러한 품질기준 및 안전성을 측정해 농축산물의 품질 및 안전을 판별할 수 있는 기계를 연구한다.

농산물의 품질에 따른 선별은 망의 구멍 크기나 스프링 저울 등을 이용해 크기나 무게에 따라 선별하는 기계식 선별기술이 많이 사용돼왔다. 최근에는 색깔, 맛, 결함 등 품질 특성이 변화함에 따라, 영상센서나 근적외선 센서 등을 이용해 농산물의 외부품질뿐만 아니라 내부품질까지도 비파괴적인 방법으로 측정해 선별하는 기술을 연구하고 있다.

◇ 비파괴 측정기술 개발보급

농축산물 품질을 비파괴적으로 측정하는 방법으로는 기계시각기술과 근적외선 분광분석법이 있다. 이들 기술은 각각 농축산물의 영상특성을 이용해 형상이나 색, 외부 흠집을 측정하거나, 분자의 진동특성을 이용해 당도와 같은 내부성분 또는 결함을 측정한다. 최근에 개발된 초분광 영상기술은 분광분석기술과 기계시각기술의 장점을 융합한 것으로 대상시료의 전체면적에 대한 위치별 분광분석뿐만 아니라 대상시료에 대한 파장별 영상정보 또한 활용할 수 있다. 품질안전성계측연구실에서는 1980년대에 국내 최초로 반사식 비파괴 과일당도선별기를 개발했다. 과일 비파괴 선별시스템은 현재 전국 산지유통센터에 300여대 이상 보급돼 배, 사과, 복숭아, 감귤 등의 당도나 산도의 품질판정에 활용되고 있다. 또한 고춧가루의 빛 흡수특성을 이용해 캡사이신 함량을 예측하고 함량에 따라 순한 맛에서부터 아주 매운 맛까지 매운맛을 등급화 하는 고춧가루 매운맛 측정기를 개발했다. 최근에는 초분광 영상기술의 장점을 이용해 수입산 쌀이 혼합된 부위를 예측할 수 있는 원산지 판별기술도 개발했다.

◇ 안전성 신속진단기술

농식품 안전성향상을 위한 위해물질 검사분야에서는 바이오센서와 같은 첨단기술을 융합한 신속진단기술을 연구하고 있다. 농식품 위해물질 검사는 신속성과 정확성이 무엇보다 중요하다. 이를 위해 최근에는 혈당센서, 임신진단 키트와 같이 의료분야에서 활발하게 연구되던 바이오센서에 대한 연구가 주목받고 있다. 바이오센서는 생체물질로 이루어진 감지부와 물리적인 신호변환부로 이루어진 장치를 말하며, 특정 유해물질을 잘 구분하며, 반응시간이 빠르고, 감도가 높은 장점이 있다.

품질안전성계측연구실에서는 MEMS 공정을 이용한 소형 임피던스 전극과 살모넬라균에 특이적으로 반응하는 항체를 이용한 임피던스 바이오센서 개발을 시작으로, 수 일 이상 걸리던 식중독균의 검사시간을 수 시간으로 줄이는 나노 형광입자 기반의 나노바이오센서 기술을 개발했다. 최근에는 간편한 종이기반 센서로 농식품의 식중독균 또는 식품독소 오염여부를 십 여분 내에 검사하고 그 결과를 스마트폰을 이용해 확인할 수 있는 신속진단기술을  연구하고 있다. 또한 우리 국민의 짜게 먹는 식습관을 개선해 과도한 나트륨 섭취를 줄이는 데 유용한 짠맛센서를 개발해 3만여 대 이상 보급하기도 했다.

◇ 품질안전성계측기술의 소형화

소득향상, 생활양식의 변화, 수출입 농식품의 교역규모가 확대되면서 소비자의 농식품 품질 및 안전성에 대한 관심은 더욱 높아질 것으로 예상된다. 농식품의 품질안전성계측 기술은 이러한 소비자의 요구에 부응하면서 농식품의 고부가가치화를 통한 농민 소득증대에 기여할 수 있는 핵심기술이라 할 수 있다. 4차산업혁명 시대를 맞아 품질안전성계측 기술은 다양한 최신기술의 융합을 통해 고성능이며 현장이용이 가능한 소형화장치로 발전할 것으로 기대된다.

 

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