한국식품구원 연구진이 3D 저작모사 시스템으로 음식물 섭취 관련 실험을 수행하고 있다.[한국식품연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국식품연구원은 인간의 치아 형태 및 저작 운동을 모사한 3D 저작 모사 시스템을 국내 최초로 개발했다고 2일 밝혔다.

식품의 물리적 특성(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.

물성은 일반적으로 식품용 물성 분석기를 사용해 식품에 가해진 힘을 통해 나타나는 시간(거리)에 따라 변형되는 응답을 기록해 측정한다. 그러나 이러한 측정 장비에 사용되는 프로브는 칼날이나 원통형의 단순한 형태를 지니며, 상·하 방향의 제한적인 움직임만을 바탕으로 측정하기 때문에 실제 인간의 저작 환경을 실제에 가깝게 구현하지 못한다.

식품연 가공공정연구단에서는 이같은 측정의 한계를 극복하고 보다 정확하고 신뢰성 있는 분석이 가능하도록 사람의 치아 형태를 모사, 음식물을 씹을 때 움직이는 아래턱의 운동방향과 범위를 적용시킨 3D 저작 모사 시스템을 개발했다.

3D 저작 모사 시스템을 개발하기 위한 첫 번째 단계로 한국인 표준 치아 크기와 재료 조사를 통해 치아 배열과 동일한 형태의 물성 측정용 기구를 제작했다.

연구팀은 식품 시료의 물성을 측정하고, 결과 값을 바탕으로 통계분석을 수행, 치아 형태 물성 측정 기구의 사회성을 확보했다.

또한 개발한 치아 형태 측정 기구, 기존 단순형 측정 기구의 물성 분석 결과와 사람을 통한 감각평가 사이의 상관관계를 비교분석했다. 사람의 감각에 영향을 미치는 요소를 고려해 맛, 향, 조직감 뿐만 아니라 청각에 영향을 미치는 소리를 포함할 수 있는 신선한 사과 시료를 선정하여 사람을 대상으로 한 관능평가와 기기적 분석을 비교하였다. 통계 분석 결과 단순형 측정 기구에 비해 치아 형태의 측정기구가 높은 상관관계를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

두 번째 단계로 치아 형태 물성 측정 기구 각각의 치아에 가해지는 독립적인 힘(압력)의 측정이 가능하도록 개선, 사람이 음식물을 씹을 때 나타나는 아래턱의 움직임을 구현할 수 있도록 하였다.

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

최희돈 식품연 전략기술연구본부장은 “이번 연구 성과는 사람의 감각 평가보다 높은 신뢰성과 재현성을 가진 식품물성측정법을 적용함으로써 고령자들의 섭취 편이성이 개선된 가공식품 개발에 기여할 수 있다”면서 “향후 식품의 저작 단계뿐만 아니라 목넘김, 소화 및 흡수에 이르는 전반적인 연구 분야까지 그 범위를 확장시킬 계기가 될 것”이라고 말했다.

nbgkoo@heraldcorp.com