근적외선 분광기술 이용 과일의 당도 측정 성능 향상을 위한 과일 크기 별 광원과 센서의 최적 거리 구명 = A Study on the Optimal Distance between Light Source and Sensor by Fruit Size for Improving the Performance of Fruit Sugar Measurement using Near-Infrared Spectroscopy
저자
송두진 ( Doo-jin Song ) ; 천승우 ( Seung-woo Chun ) ; 박수환 ( Soo-hwan Park ) ; 김민지 ( Min-jee Kim ) ; 양하은 ( Ha-eun Yang ) ; 안치국 ( Chi-kook Ahn ) ; 김영태 ( Young Tae Kim ) ; 모창연 ( Changyeun Mo )
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2022
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학술저널
수록면
159-159(1쪽)
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최근 소비자의 과일 품질 요구사항은 외부 품질보다 내부 품질에 초점이 맞춰지고 있다. 농산물산지유통센터(APC)에서는 내부 품질의 규격화를 위해 투과식 분광 분석법을 활용한 비파괴 선별시스템이 운용되고 있다. 하지만, 투과식 방법은 과일 크기에 따라 투과광의 양이 달라지게 된다. 이는 내부 품질 측정에 오차를 발생시킨다. 따라서 본 연구에서는 과일 품질 측정 고도화를 위해 과일의 크기 별 광원과 센서의 최적 거리를 구명하고자 한다. 본 연구에서는 후지 품종의 사과(충주 APC 산) 354개를 사용하였고 사과의 무게에 따라 5수준(Level Ⅰ~Ⅴ)으로 구분하였다. 근적외선 분광분석기(USB4000, ocean optics Inc., USA)를 이용하여 470~1150 nm 파장 범위의 투과 스펙트럼을 획득하였다. 광원은 100W 텅스텐-할로겐 광원을 사용하였다. 광원과 센서의 거리는 사전 실험을 통해 도출한 사과 크기에 영향이 적은 최적의 거리 3수준(광원 125 mm와 센서 75 mm, 광원 135 mm와 센서 75 mm, 광원 135 mm와 센서 80 mm)으로 설정했다. 3수준의 각 거리마다 과일의 투과 스펙트럼과 당도를 측정한 후 분석 프로그램(Unscrambler® X)을 사용하여 PLSR 예측모델을 개발하였다. 훈련 세트와 검증 세트는 7:3의 비율로 구분하였고 R2와 RMSE를 이용하여 당도 예측 성능을 비교 분석하였다. 본 연구 결과, Level Ⅰ, Ⅱ는 광원 135 mm와 센서 75 mm, Level Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ은 광원 125 mm와 센서 75 mm에서 높은 당도 예측 성능을 나타냈다. 이는 사과 크기에 따라 분광 센싱거리를 다르게 조절함으로써 당도 예측성능을 향상시킬 수 있다는 것을 보여준다.
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