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'사람이 음식 씹는 것처럼'… 3D 식품특성 분석기 국내 최초 개발

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파이낸셜뉴스

한국식품연구원 가공공정연구단 연구자가 '3D 저작 모사 시스템'을 이용해 식품의 물리적 특성을 조사하고 있다. 식품연구원 제공

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[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 사림이 음식물을 삼키기 쉽게 씹는 것을 그대로 모방한 식품용 물리적 특성 분석 기계를 국내 최초로 개발했다. 연구진은 이 분석 기계를 통해 고령자들이 먹기 편한 가공식품을 개발하는데 도움이 될 것으로 보인다.

한국식품연구원은 가공공정연구단이 인간의 치아 형태와 음식물을 씹는 운동을 똑같이 모방한 '3D 저작 모사 시스템'을 만들었다고 밝혔다.

식품의 물리적 특성은 인간에 의해 인식되며 묘사를 통해 정량화 될 수 있는 감각적인 특성이다. 이는 감각평가나 기기적 측정을 통해 표현될 수 있다. 감각평가의 경우 평가자의 숙련도 및 일관성 유지와 관련된 비용으로 인해 산업적으로 품질 평가 적용에 어려움이 있었다.

연구진이 새로운 측정기구를 개발해 기존 측정의 한계를 극복하고 보다 정확하고 신뢰성 있는 분석이 가능하게 됐다.

사람의 치아 형태를 똑같이 만들고 이를 기초로 음식물을 씹을 때 움직이는 아래턱의 운동방향과 범위를 적용시킨 3D 저작 모사 시스템을 개발한 것이다.

3D 저작 모사 시스템을 개발하기 위한 첫 번째 단계로 한국인 표준 치아 크기와 재료 조사를 조사했다. 이를통해 치아 배열과 동일한 형태의 물성 측정용 기구를 제작한 것이다.

연구진은 측정기구의 정확성을 알아보기 위해 식품 시료의 물성을 측정하고, 결과 값을 바탕으로 통계분석을 진행했다. 시료 농도에 따른 경도 측정 결과 높은 상관관계를 나타내 치아 형태 물성 측정 기구의 사회성을 확보했다.

또한 개발한 치아 형태 측정 기구와 기존 측정 기구의 물리적 특성을 분석한 뒤 사람을 통한 감각평가 사이의 상관관계를 비교했다. 사람의 감각에 영향을 미치는 요소를 고려해 맛, 향, 조직감 뿐만 아니라 청각에 영향을 미치는 소리를 포함할 수 있는 신선한 사과 시료를 선정해 사람을 대상으로 한 관능평가와 기기적 분석을 비교했다.

통계 분석 결과 단순형 측정 기구에 비해 치아 형태의 측정기구가 높은 상관관계를 나타내는 것을 확인했다.

두 번째 단계로 치아 형태 물성 측정 기구 각각의 치아에 가해지는 독립적인 힘(압력)의 측정이 가능하도록 개선했다. 사람이 음식물을 씹을 때 나타나는 아래턱의 움직임을 구현한 것이다.

고령자에게 흔히 발생하는 결손치 및 만성 치주질환 등은 음식 섭취에 제한을 가져온다. 고령자들의 치아 환경을 모사하기 위해 기존 치아 형태의 측정 기구에 치아마다 작은 압력측정 센서를 장착, 각각의 치아에 걸리는 힘을 측정할 수 있도록 개선했다.

저작 모사 시스템의 아래턱이 상·하, 좌·우, 전·후의 6방향으로 움직임이 가능하도록 하악 운동 장치를 개발하고 개선된 치아 형태의 측정 기구를 장착하여 3D 저작 모사 시스템을 구현했다. 개발된 3D 저작 모사 시스템의 움직임 범위를 분석한 결과 기존의 연구 및 조사된 인간의 아래턱 움직임에 가까운 활동 범위의 구현이 가능했다.

전략기술연구본부 최희돈 본부장은 "이번 연구 결과로 신뢰도 높은 식품물성측정법을 적용해 고령자들의 섭취 편이성이 개선된 가공식품 개발에 기여할 수 있을 것"이라고 전망했다. 또한 최 본부장은 "향후 식품의 저작 단계뿐만 아니라 목넘김, 소화 및 흡수에 이르는 전반적인 연구 분야까지 그 범위를 확장시킬 계기가 될 것"라고 말했다.

monarch@fnnews.com 김만기 기자

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