보도일시 2020.06.04.(목) 조간(온라인 06.03.(수) 12:00)부터 보도해주시기 바랍니다. 배포일시 2020.06.02.(화) 09:00
국제협력홍보팀 정유승팀장(063-219-9031), 김지수담당(9032) 가공공정연구단 천용기 선임연구원(063-219-9418, ygchun@kfri.re.kr)
3D 저작 모사 시스템 개발
- 인간의 치아 및 저작운동을 모사한 3D 저작 모사 시스템 -
인간이 식품을 섭취하며 느끼는 물리적 특성, 목넘김을 위한 식괴(음식물을 씹어 삼키기 전단계의 덩어리)형성, 치아 형태에 따른 저작기능 변화 등 식품 섭취와 관련된 다양한 물리적 특성 연구를 수행할 3D 저작 모사 시스템을 개발하였다.
□ 한국식품연구원(원장 박동준, 이하 ‘식품(연)’)은 인간의 치아 형태 및 저작 운동을 모사한 3D 저작 모사 시스템을 국내 최초로 개발하였다.
ㅇ식품의 물리적 특성(이하 ‘물성’)은 인간에 의해 인식되며 묘사를 통해 정량화 될 수 있는 감각적인 특성으로서 이는 감각평가나 기기적 측정을 통해 표현될 수 있다. 감각평가의 경우 평가자의 숙련도 및 일관성 유지와 관련된 비용으로 인해 산업적으로 품질 평가 적용에 어려움이 있었다.
ㅇ물성은 일반적으로 식품용 물성 분석기를 사용하여 식품에 가해진 힘을 통해 나타나는 시간(거리)에 따라 변형되는 응답을 기록하여 측정한다. 그러나 이러한 측정 장비에 사용되는 프로브(probe)는 칼날이나 원통형의 단순한 형태를 지니며, 상·하 방향의 제한적인 움직임만을 바탕으로 측정하기 때문에 실제 인간의 저작 환경을 실제에 가깝게 구현하고 있다고 볼 수는 없다.
ㅇ식품(연) 가공공정연구단에서는 이러한 측정의 한계를 극복하고 보다 정확하고 신뢰성 있는 분석이 가능하도록 사람의 치아 형태를 모사한 측정 기구를 개발하고, 이를 기초로 음식물을 씹을 때 움직이는 아래턱의 운동방향과 범위를 적용시킨 3D 저작 모사 시스템을 개발하였다.
□ 3D 저작 모사 시스템을 개발하기 위한 첫 번째 단계로 한국인 표준 치아 크기와 재료 조사를 통해 치아 배열과 동일한 형태의 물성 측정용 기구를 제작하였다.
ㅇ측정기구의 정확성을 알아보기 위하여 식품 시료의 물성을 측정하고, 결과 값을 바탕으로 통계분석을 수행하였다. 시료 농도에 따른 경도 측정 결과 높은 상관관계를 나타내어 치아 형태 물성 측정 기구의 사회성을 확보하였다.
물성 분석용 치아 측정 기구(좌)와 정확성 분석 결과(우)
ㅇ또한 개발한 치아 형태 측정 기구, 기존 단순형 측정 기구의 물성 분석 결과와 사람을 통한 감각평가 사이의 상관관계를 비교분석하였다. 사람의 감각에 영향을 미치는 요소를 고려하여 맛, 향, 조직감 뿐만 아니라 청각에 영향을 미치는 소리를 포함할 수 있는 신선한 사과 시료를 선정하여 사람을 대상으로 한
나타내는 것을 확인할 수 있었다.
사과의 경도 및 아삭한 소리측정 모습(좌)과 얻어진 결과와 관능평가 사이의 연관성 분석 결과(우)
□ 두 번째 단계로 치아 형태 물성 측정 기구 각각의 치아에 가해지는 독립적인 힘(압력)의 측정이 가능하도록 개선하였으며, 사람이 음식물을 씹을 때 나타나는 아래턱의 움직임을 구현할 수 있도록 하였다.
ㅇ고령자에게 흔히 발생하는 결손치 및 만성 치주질환 등은 음식 섭취에 제한을 가져오게 된다. 이러한 고령자들의 치아 환경을 모사하기 위하여 기존의 치아 형태의 측정 기구에 치아마다 작은 압력측정 센서를 장착하여, 각각의 치아에 걸리는 힘을 측정할 수 있도록 개선하였다.
ㅇ저작 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 구현하였다.
개발된 3D 저작 모사 시스템의 움직임 범위를 분석한 결과 기존의 연구 및 조사된 인간의 아래턱 움직임에 가까운 활동 범위의 구현이 가능하였다.
인간의 하악 운동 범위(좌)와 3D 저작 모사 시스템의 운동 범위(우)
□ 전략기술연구본부 최희돈 본부장은 “이번 연구 성과는 사람의 감각 평가보다 높은 신뢰성과 재현성을 가진 식품물성측정법을 적용함으로써 고령자들의 섭취 편이성이 개선된 가공식품 개발에 기여할 수 있으며, 향후 식품의 저작 단계뿐만 아니라 목넘김, 소화 및 흡수에 이르는 전반적인 연구 분야까지 그 범위를 확장 시킬 계기가 될 것이다”라고 하였다. <끝>
2. 뉴스 관련 키워드
□ 키워드: 저작 모사, 치아, 물성, 한국식품연구원, 정부출연연구원
3. 붙임 자료 리스트
□ 붙임1: <사진> 3D 저작 모사 시스템 제작
붙임2: <사진> 3D 저작 모사 시스템의 물성 분석 모습 붙임2: <사진> 연구원 CI등 기타자료
이 자료에 대하여 더욱 자세한 내용을 원하시면 한국식품 연구원 가공공정연구단 천용기 선임기술원(☎063-219-9418), 국제협력홍보팀 정유승팀장(☎ 063-219-9031)에게 연락주시 기 바랍니다.
붙임 1
사진자료
3D 저작 모사 시스템
붙임 2
3D 저작로봇시스템 물성 분석
3D 저작 모사 시스템을 이용한 각 치아별 물리적 특성 분석 모습
붙임 3
연구원 CI 등 기타 자료
