김장철 불량 고춧가루도 AI로 잡아낸다

김치연, AI‧영상기술로 불량 고춧가루 실시간 판별

비파괴‧신속 품질검사로 정확도 98% 달성

김치 원재료 품질관리·식품 안전성 향상 기대

세계김치연구소 연구진이 AI를 활용한 불량 고춧가루 비파괴 판별 기술을 시연하고 있다. ⓒ세계김치연구소

세계김치연구소(소장 장해춘)가 하이퍼스펙트럴 영상(HSI)과 인공지능(AI) 머신러닝을 결합한 불량 고춧가루 비파괴 판별 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 김장철을 앞두고 고춧가루 품질과 위생 관리가 중요한 시점에서 의미 있는 성과로 평가된다.

고추는 김치의 맛과 색을 좌우하는 핵심 원료다. 국내 연간 소비량은 약 20만t에 이른다. 그러나 건조·저장 과정에서 곰팡이 감염이나 부패가 발생할 경우, 이러한 불량 원료가 정상 제품과 함께 유통돼 식품 안전에 위협을 줄 수 있다.

특히 일부 불량 고춧가루는 아플라톡신 등 곰팡이독소를 생성해 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있는 것으로 알려져 있다.

지금까지 사용된 불량 고춧가루 판별법(HPLC, GC-MS, PCR 등)은 정확도는 높지만 시료를 파괴해야 하고 분석에 하루 이상이 걸려 실시간 현장 검수에는 적합하지 않았다.

이에 세계김치연구소 스마트공정연구단은 단파적외선(SWIR, 900~1700nm) 영역의 하이퍼스펙트럴 영상과 AI 머신러닝을 결합한 새로운 비파괴 검사 모델을 구축했다.

연구팀은 112개 파장 정보를 학습한 뒤, 품질 변화를 가장 잘 반영하는 15개 주요 파장대를 추출해 서포트 벡터 회귀(SVR) 및 순환신경망(RNN) 기반 AI 모델에 적용했다. 그 결과, 불량 원료 혼입 여부를 98% 정확도로 예측했다. 예측 오차율은 5% 미만에 불과했다.

해당 기술은 시료 손상 없이 수초 내 검사가 가능해 김치용 원재료의 품질관리뿐 아니라 수입 고추의 위조 판별, 원료 표준화 등 식품 산업 전반에 폭넓게 활용될 것으로 전망된다.

연구책임자인 최지영 박사는 “이번 연구는 AI와 영상기술을 융합해 농식품 품질을 신속하고 정밀하게 판별할 수 있음을 입증한 사례”라며 “향후 다양한 농식품 원료로 적용 대상을 넓혀 국민 먹거리 안전과 신뢰도를 높여 나가겠다”고 말했다.

이번 연구결과는 식품과학 분야 국제학술지 International Journal of Food Properties(IF 3.9) 10월호에 게재됐다.