더 세분화되고 더 높은 품질을 요구하는 소비자

• 농업기술과 소득수준이 높아짐에 따라 크기나 색깔은 기본이 되고, 당도, 신선도 등 품질의 기준이 세분화
  • 소비자 기호가 당도뿐만 아니라, 당산비, 색택, 균일도, 신선도 등 다양한 품질을 요구하면서 이를 판정할 수 있는 기술도 요구
    • 과거의 소비자들과 달리 채소와 과일의 단맛, 신맛의 비율, 쓴맛의 정도 등 제 맛을 즐길 줄 아는 소비자들이 증가
  • 달걀, 우유 등 낙농제품과 소·돼지고기 등 축산제품은 신선도가 가장 중요한 품질로 부상
• 안전에 대한 관심 증대, 급식과 같은 외식 증가 등으로 품질에서 안전의 중요성은 앞으로도 크게 증가될 전망
  • 소비자들은 사회분위기보다 식품의 안전을 더 중요시 여긴다는 연구결과가 있을 정도
    • 식품불안(39.1%) > 전반적인 사회불안(34.5%) (‘13, 경기개발연구원)

      소득이 높을수록 비용을 더 지불하더라도 직거래, 생협 등을 통해 믿을 수 있는 농산물을 구하겠다는 응답이 대다수

  감칠맛 있게 단 감

  새콤한 레몬

  제대로 매운 고추

  속이 빈 수박

가장 중요한 품질은 안전!

• 최근 선진국을 비롯한 세계에서 식료품 오염으로 인한 식중독 사고가 빈번하면서 소비자들이 매우 민감해짐
  • 중남미로부터의 농산물 수입이 증가하고 있는 미국의 경우 신선 채소와 과일류에서 비롯된 식중독 비율이 증가 추세
    • 멕시코, 칠레, 브라질, 페루, 아르헨티나 등에서 주요 농산물을 수입한 이후 ‘70년대 2% 수준에서 현재 6%대로 크게 증가
  • 인터넷 매체를 통해 중국, 동남아 등의 비위생적인 가축사육, 가짜계란, 가짜고기, 농약과다 처리 등의 행태가 널리 파급

    식품안전에 대한 소비자 인식 조사결과, 평소 먹거리에 불안감을 느끼는 응답자가 39.2%, 수입식품이 불안하다는 응답자가 57.8%에 달함

  수입식품이 불안하다는 응답자가 57.8%에 달함 최근의 식품안전 이슈

  2011년 우리나라에서는 식중독균이 검출된 김치가 판매되었다고 하면 미국, 유럽에서는 식중독으로 크게 곤욕을 치름

  • 유럽의 장출혈성대장균 식중독, 미국의 리스테리아균에 오염된 멜론이 문제가 되었고 2012년에는 일본에서 황산과 염산에 오염된 김, 라면의 벤조피렌이 화제
  • 2013년에는 빙초산처리 북어껍질, 양식 메기에서 말라카이트 그린 검출, 노로 바이러스 등에 이어 2014년에는 미국에서 유해성 식품첨가물이 문제가 되었음
• 국제교역이 활발해지고 신선농산물, 사료, 가공원료 및 식품 등 위험의 종류도 다양화
  • 식품안전을 둘러싼 여건이 대형화, 글로벌화, 다양화되는 추세는 지속 또는 더욱 확대될 전망
    • 내부적으로는 대장균, 살모넬라균 등의 식중독, 국제적으로는 유해 식품첨가물, 가공중 발생되는 위해물질, 이물질 혼입 등이 발생

품질과 안전을 동시에 잡을 기술, 센싱(Sensing)

• 이미 많은 국가와 기업에서는 소비자의 품질에 대한 요구, 안전에 대한 신뢰를 얻기 위해 많은 노력을 기울이고 있음
  • 미국, 일본, 유럽연합, 국제기구(Codex, WHO, FAO) 등에서는 소비자 보호를 위해 모든 식품에 HACCP(해썹) 적용을 권장

    HACCP은 생산-제조-유통의 전과정에서 식품위해요소를 분석하고, 위해 요소 제거를 위한 중요관리점을 설정하여 체계적으로 관리하는 시스템

  • 국내에서도 국가적으로는 GAP, HACCP가 기업에서는 식품안전센터 설립, 생산공정 혁신 등 안전관리시스템 마련에 안간힘

    SPC그룹, 농심, 오뚜기, 풀무원 등에서 식품안전센터을 운영하고 있으며 품질과 안전검사 시장의 확대로 3M 등 기업의 투자도 증가

• 세계의 관심이 높아지는 농산물의 안전관리와 품질을 보증하는데 가장 널리 쓰이는 기술이 바로 센싱기술
  • 인간의 오감을 대신하는 것에서 시작하여 현재는 사람의 감각보다 몇 십배～몇 백배까지도 세밀하게 구분
    • 농산물의 크기, 색깔 뿐 아니라 무게, 당도, 축축하고 마른 정도, 단단하고 무른 정도를 구분할 뿐 아니라 구체적으로 수치화

  HACCP 인증

  GAP 인증

  농산물이력추적관리

  GMP 인증

센서와 센싱, 궁금하쥬?

• 인간을 비롯한 동물이 감각을 느끼는 부위를 감각기라고 하며 센서는 바로 이 감각기를 대신하는 장치
  • 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각 등을 감지(感知)할 수 있는 것이 센서(sensor)이고 이를 정리하여 정보로 만드는 일이 센싱

    예를 들면 카메라는 사람의 눈을 대신하는 장치, 보청기는 귀를 대신하는 장치로 시각과 청각 정보를 받아들이는 센서가 있음

  • 과학기술의 발달로 지금은 인간의 감각범위를 넘어 동물의 특수하게 발달한 감각보다도 더 민감한 장치들이 개발
    • 일반 카메라가 크기, 색깔, 물체와의 거리를 알 수 있다면 특수 시각센서는 자외선, x-선, 감마선도 포착하여 정보화

      다양한 파장대역의 광을 쐬어 반사된 광을 분석하면 농산물의 화학 물질 정보를 가시화할 수 있어 맛의 예측도 가능(당도측정의 원리)

• 센서로 측정된 수치는 단순한 숫자에 불과하나 이를 이용하여 컴퓨터를 통해 정보화(센싱)하면 실생활에 이용이 가능
  • 실생활에 이용된 가장 쉬운 예는 핸드폰으로 거리센서, 조도 센서, GPS센서, 가속도센서, 자이로스코프 등 센서기술의 집합
    • 건물에서 전기를 절약하기 위해 설치한 센서등, 어두워지면 자동으로 불이 켜지는 가로등도 모두 센싱기술이 적용

  적외선 열화상

  네비게이션

  휴대폰 중력센서

  센서등

농업에도 이미 많이 쓰이고 있는 센싱 기술

• 센서를 이용한 기술은 이미 농업전반에 많이 쓰이고 있으며 가장 대표적인 예가 재배시설 관리
  • 하우스 내 토양의 수분과 양분 등을 감시하는 수분센서, EC센서, pH(산도) 등과 온도, 습도, CO2센서의 이용은 일반적
    • 널리 보급된 자동화온실은 온도와 습도센서가 수집한 정보를 기초로 천창, 측창을 개폐하여 온습도를 자동 조절
    • 빠르게 보급되고 있는 수경재배에서도 실시간으로 물의 온도, 양분의 보유량(EC), 산도 등을 측정하여 자동으로 공급

      최근 많은 관심을 모으고 있는 스마트온실은 사실 센서기술을 가장 잘 활용한 예를 보여주는 것으로 거의 능동적으로 작물생육을 조절할 정도

  영주 스마트팜 센서

  CO2센서

  크기 선별기

  비파괴선별기

• 품질에 관계되는 분야는 품질 뿐 아니라 노동력도 대폭 줄여주며 농산물을 균일하게 선별해주는 비파괴 선별기가 대표적
  • 비파괴 선별기는 과거 무게, 크기만을 기준으로 했던 품질 선별 방식을 세부적인 특징으로 확대한 일등공신
    • 본래 건축구조물, 기계구조물의 육안으로 확인이 어려운 결함을 찾아 위험을 사전에 예방하거나 정보를 얻는 기술에서 탄생

      수박의 경우 두들겨보고 사는 방식이 일반적이나 사실 쉽지 않은 방법으로 특히 속이 빈 이상과는 알기 어려운 단점이 있으나 비파괴는 이를 감지

센싱기술의 정수(精髓), 비파괴검사

• 본래 비파괴기술은 광학, 금속, 음파, 방사선 분야에서 각각 발전하던 기술이 합쳐져 탄생한 것으로 산업 전반에 널리 쓰이고 있음
  • 건축물, 철강자재, 조선, 항공, 발전시설 등에서 사용되는 부품의 육안판별이 불가능한 균열(龜裂)등을 찾아 위험을 없애는 기술
    • 다양한 분야의 과학에서 이러한 결함을 찾는 방법이 연구되어 오다가 모든 기술이 복합적용된 안전검사 장비로 발전
  • 우리나라에는 1960년대 기반산업시설의 대규모 건설 시기에 처음 외국으로부터 도입
    • 우리나라의 정유, 중화학, 자동차, 조선산업이 발전하면서 같이 발전되어 현재는 세계 최정상급의 기술력을 확보
• 비파괴 검사에는 광학, 방사능, 초음파 등 다양한 방법이 이용되는데 대상에 따라 적용방법이 달라짐
  • 광학의 경우, 적외선이나 근적외선을 이용하여 콘크리트의 수명과 강도 등, 초음파는 태아의 초음파 촬영, 금속 내부 결함 등을 검사
    • 방사선의 경우, X-ray촬영이 가장 대표적이며, 그 외에 자성을 띤 입자를 이용한 검사, 침투액을 이용한 검사 등이 있음

  부품의 결함검사

  배 용접부 결함검사

  초음파검사로 찾은 결함

  액체침투검사결과

농산물 품질판정에 이용되고 있는 센싱기술

• 각종 건축이나 금속자재 등의 품질과 결함을 검사하던 기술은 농업에도 활용되기 시작
  • 가장 오래된 육안판별, 그 다음이 중량이었다면 현재는 크기, 색깔, 당도 등을 판정하는 기술이 개발
    • 품질을 검사하고 동시에 선별까지 하는 비파괴 선별기에서부터 현재는 휴대용 당도측정기까지 개발
  • 농업에서 주로 사용되는 비파괴선별기술은 근적외선을 이용한 광학기술과 초음파를 이용하는 두 가지가 대표적
    • 근적외광을 이용한 기술은 사실 인공위성개발 과정에서 탄생한 기술로 빛을 쐬어 반사된 광의 파장을 분석

      1992년 일본의 지구관측위성에 이용된 기술로 자원조사, 해양 상태감시 등에 이용되던 것을 1993년 일본 미쯔이 금속에서 복숭아 당도측정에 이용

      • 사과, 감귤 등의 과일에 이용할 경우 손상없이 정확한 당도를 측정할 수 있다는 이점이 있음
    • 초음파를 이용한 검사기술은 군사용 목적으로 2차대전때 개발되어 어군(魚群)탐지기, 부품결함 검사, 태아검사에 이용 중
      • 농산물 중 겉은 멀쩡한데 속은 일부가 비어 있는 수박 공동과를 찾아내거나 돼지고기, 소고기의 육질등급 판정에 쓰이고 있음

    인공위성 영상

    계란 실금 검사

    수박비파괴 검사

    소 육질등급판정

  농식품 안전과 건강을 위한 센싱기술

  • 품질위의 품질로 소비자들이 가장 민감하게 생각하는 농산물의 안전분야에서도 센싱은 대활약 중
    • 농산물의 재배 중 최적의 생육상태를 유지하도록 하는 온도와 습도센서는 유통과정에서도 중요한 역할
      • 가정의 식재료와 음식의 부패원인 중 가장 큰 것으로 자주 넣었다 꺼냈다 하는 행위는 미생물 오염 등의 위험도 존재
    • 압력센서는 과일, 과채류 등의 단단하기를 조사하여 출하시기가 오래되었는지, 너무 익었는지를 검사하는데 이용
  • 최근에 개발되고 있는 기술 중에서 기대되는 것은 전자공학기술을 이용한 인공 코와 혀
    • 인공 코의 경우는 공기 중의 화학물질을 모아 분석하는데 부패, 발효 여부와 신선도, 유해물질 검출, 미생물로 인한 오염을 탐지

      온실, 양계사, 돈사 내부에 발생된 유해가스검출, 과일·채소의 저온저장시 이산화탄소와 산소농도를 측정하고 조절

    • 전자혀는 말 그대로 오미(五味)를 구분하는데 이를 이용한 짠 맛, 매운 맛, 단 맛 등을 구분

      우리나라 사람들이 과다섭취하기 쉬운 나트륨과 서구에서 문제가 되고 있는 당분을 즉석해서 검사하는 휴대용 장비가 개발

    인공코 설명도(KISTI)

    유해가스 검출기기

    휴대용 짠맛센서

    매운맛 측정기

  앞으로 기대되고 있는 하이센싱 기술

  • 현재 가장 기대를 모으고 있는 센싱 기술의 신분야는 바로 바이오센서로 나노, 정보통신, 생명공학기술의 결합으로 탄생
    • 가장 대표적인 것이 의료용으로 쓰이는 혈당센서로 피 한 방울로 혈액 내 포도당 농도를 손쉽게 측정가능
    • 유망시장이라 평가되는 개인 건강관리(personal health care)에 바이오센서는 휴대폰과 함께 가장 핵심적인 역할이 기대
  • 바이오센싱기술과 비파괴 판별기술의 발달은 신선 농산물의 안전성과 품질을 동시에 보장하는 기술이 될 것이라 기대
    • 국내에서는 수입되는 농산물검역이나 재배중에 작물에 발생한 바이러스를 진단하는 칩이 개발 보급 중(2014, 농진청)

      작은 칩 하나가 실험실 하나에서 하는 일을 모두 수행한다하여 칩 위의 실험실(Lab on a Chip)이라고 불리는 바이오센서의 한 종류

    • KISTI에서는 실시간으로 대장균의 종류와 수를 분석할 수 있는 검사용 소형 기기를 개발하여 거의 실용화 단계에 도달(2013)
      • 미국에서는 근적외선 분광분석법으로 농축산물에 묻은 가축 분변을 검출하는데 성공하여 현재 닭고기 생산공정에 적용

        세계적으로도 위해물질이나 유해 미생물을 검출하는 식품안전기술에 대한 연구에 많은 투자가 이루어져 휴대, 이용이 편리한 형태의 제품이 개발

    혈액진단 랩온어칩

    무채혈 혈당센서

    카드형 바이오센서

    안경형 바이오센서

센싱은 모든 과학기술의 정화(精華)

• 센싱기술은 생명, 전자, 음파, 소재공학 등 모든 기술이 집약되어 탄생한 ICT기술의 정수임에도 국민의 관심은 낮은 편
  • 센싱기술은 농업 전반에 쓰이고 있으나 생산자를 제외한 일반 소비자가 그 중요성을 인식하기는 어려운 부문
    • 최근 소비자들이 익숙한 컴퓨터나 휴대폰으로 농산물 정보를 확인하는 비율이 늘면서 센서의 중요성은 더욱 증대
  • 농업에 사용되는 센싱은 농업이 직면한 경지부족, 인력 부족을 타개해나갈 핵심기술이므로 중요도에 대한 재인식이 필요
    • 식량안보를 위해 필수불가결한 기술로 농식품 생산 뿐 아니라 국민 보건 향상, 환경 보존 등 많은 부수적 효과가 있음

불리해지는 농업여건을 고려할 때 오히려 더 많은 투자가 필요

• 농업인구와 농경지가 감소하는데도 비슷한 생산성을 올리기 위해서는 센싱을 비롯한 첨단 농업기술에 대한 투자정책이 요구
  • 스마트온실의 경우와 같이 인력을 줄이고 품질은 높이는 센싱기술의 특성상 농업부문 연구 중요성은 앞으로도 크게 증가 전망
    • IT, NT 등 관련연구의 결과를 농업쪽에 적극적으로 활용하는 국가연구성과의 운영관리체계가 중요
    • 연구투자는 연구인력, 산업인력의 고용을 창출 할 뿐 아니라 기술자체의 활용도, 부가가치를 높이는 효과가 있어 매우 중요