ICT 기술을 활용한 곤충스마트팩토리팜의 현황과 미래

석영식 한국산업식품공학회 2022 학술대회 및 심포지엄 Vol.2022 No.04

ICT기술을 활용한 곤충스마트팩토리팜의 현황과 미래

석영식 한국산업식품공학회 2022 식품과 기계 Vol.19 No.1

WSN 시스템을 사용한 누에 사육환경 정보에 대한 모니터링 시스템의 구현

석영식,김성완 한국지식정보기술학회 2020 한국지식정보기술학회 논문지 Vol.15 No.5

This study was carried out for the purpose of collecting basic data by monitoring the silkworm breeding environment for the development of an automated silkworm breeding system. Therefore, the silkworm growth characteristics according to the CO2 concentration, the silkworm growing environment according to the temperature change, and the silkworm wet change according to the humidity change were investigated. As a result, silkworms showed low CO2 concentration during the process of transformation from larva to moth during the pupa period. In addition, it shows the characteristic that the concentration of CO2 is particularly high from the 3rd day of the 4th to the 5th, when the feeding activity is active. In addition, when breeding while raising the breeding density, it can be seen that the CO2 environmental control condition is maintained at around 1,000 ppm, so that the silkworm density can be increased while being raised healthy. It was confirmed that breeding temperature management should be kept low as silkworm breeding progresses, and indoor humidity has a close influence on the feeding activity of silkworms. Therefore, the results of this study will be used as basic data for the development of an automated silkworm breeding systems and are expected to contribute to the improvement of farm household income.

ICT기술을 활용한 곤충스마트팩토리팜의 현황과 미래

석영식(Young-Seek Seok) 한국식품과학회 2022 식품과학과 산업 Vol.55 No.2

최근 곤충산업은 애완곤충, 천적 등 산업에서 사료, 식용, 약용곤충으로 그 활용범위가 확대되면서 곤충 원료의 품질관리에 대한 요구가 커지고 곤충제품의 안전성 확보에 관심이 높아지고 있다. 전세계 곤충산업 시장은 많은 소규모 농가형 기업과 소수의 대기업으로 구성되어 있으며 전통적인 수작업 사육에서 고도로 자동화되고 기술적으로 진보된 플랜트형 사육 등 다양한 기술 수준의 사육형태가 존재한다. 산업규모가 확대되는 과정에서 사육환경의 설계는 온습도, 공기질 조절과 병원체 및 기타 오염 물질의 전파를 방지하는 것은 중요한 성공 요인이 되며 사육에서 부화, 사육, 가공에 이르기까지 생산의 안전성을 유지하기 위해서 통일된 운영시스템 아래 통제된 환경이 필요하다. 따라서 곤충의 생육과 사육환경의 빅데이터화 된 데이터베이스를 기반으로 외부환경 변화에도 안정적인 사육환경 유지가 가능하고 곤충성장에 맞추어 사육환경을 제어하며 노동력 감소와 생산성 향상을 이루기 위한 ICT 기반 곤충 스마트팩토리팜의 설계 및 운용알고리즘을 개발하는 것은 곤충산업 발전의 필수 선결조건이 되고 있다. 특히 유럽 상업용 곤충사육시설은 상당한 투자자의 관심을 받아 곤충 회사가 대규모 생산시설로 건설하고 있는데 이는 EU가 2017년 7월 물고기양식 사료원료로 곤충 단백질의 사용을 승인한 후 가능해졌으며 이를 기반으로 곤충산업의 식용, 의료 등 다른 분야도 첨단기술을 접목하는 현상이 가속화되었다. 외국 곤충산업은 주로 전세계 식품 생산량의 30%에 이르는 소비 전 폐기물이라고 불리는 식품회사의 생산과잉 원료 등을 업사이클링을 통해 재활용생태계를 형성하는데 반해 우리나라는 가정 및 가게에서 발생하는 음식물폐기물 또는 농산물 가공부산물을 주로 이용한다는 점에서 사료 수집과 영양성분 유지, 위생 등 지속가능한 산업생태계를 이루는 데 어려움을 겪고 있다. 또한, 각 곤충 종은 고유하고 특정사육기술을 요구하고 있다는 점을 감안할 때 곤충사육자는 각기 다른 종별 접근 방식을 채택해야 하는데 대부분의 곤충기업은 여전히 소규모로 운영되며 특히 농가형 기업의 경우 지식과 경험이 도제식으로 전승되는 경우가 많아 표준화되고 규격화된 사육기술이 유지되기 어려운 반면, 일부 곤충 기업은 대규모 사육시설에 스마트 통합 제어시스템을 도입하여 먹이주기, 물주기, 취급, 수확, 청소 시스템, 가공, 품질관리, 포장 및 보관과 같은 곤충 생산과 관련된 요소가 최적화된 사육 환경과 사육프로세스로 표준화되어가는 모습을 보이고 있으며 심지어 일부 유럽기업은 AI기술로 구동되는 완전 자율 모듈식 곤충시스템으로 사육 유지관리를 하고 있는 사례도 등장하기 시작하였다. 향후 전세계 곤충산업은 공급업체로부터 알이나 작은 유충을 구입하고 곤충을 성숙시키기까지 애벌레의 비육 즉 생산원료에 중점을 두는 시스템과 알을 낳고 수확하고 유충의 초기 전처리에 이르기까지 전체 생산 과정을 다루는 시스템, 곤충 유충 생산의 모든 단계와 제분, 지방 제거 및 단백질 또는 지방 분획 등 추가 가공 단계를 다루는 대규모 생산시스템 등으로 점점 세분화할 것으로 본다. 우리나라에서도 인공지능 및 ICT 첨단기술을 활용한 곤충스마트팩토리팜 연구 및 개발 등이 가속화되고 있어 곤충이 기존 사료, 식품 뿐만 아니라 천연플라스틱 또는 천연성형소재 등 2차산업의 탄소제로 소재로 활용할 수 있도록 특정 종 육종과정 단축이나 기능성 강화를 위한 사육제어가 가능하도록 곧 곤충 스마트팩토리팜 한국형 맞춤사육시스템이 등장할 수 있을 것으로 보이며, 특히 곤충 제품의 지속 가능성을 높이기 위해 사료 및 자원 사용에 대한 통합 소프트웨어 접근 방식을 개발하는 것에 중점을 두고 진행되고 있다. In the insect industry, as the scope of application of insects is expanded from pet insects and natural enemies to feed, edible and medicinal insects, the demand for quality control of insect raw materials is increasing, and interest in securing the safety of insect products is increasing. In the process of expanding the industrial scale, controlling the temperature and humidity and air quality in the insect breeding room and preventing the spread of pathogens and other pollutants are important success factors. It requires a controlled environment under the operating system. European commercial insect breeding facilities have attracted considerable investor interest, and insect companies are building large-scale production facilities, which became possible after the EU approved the use of insect protein as feedstock for fish farming in July 2017. Other fields, such as food and medicine, have also accelerated the application of cutting-edge technology. In the future, the global insect industry will purchase eggs or small larvae from suppliers and a system that focuses on the larval fattening, i.e., production raw material, until the insects mature, and a system that handles the entire production process from egg laying, harvesting, and initial pre-treatment of larvae. , increasingly subdivided into large-scale production systems that cover all stages of insect larvae production and further processing steps such as milling, fat removal and protein or fat fractionation. In Korea, research and development of insect smart factory farms using artificial intelligence and ICT is accelerating, so insects can be used as carbon-free materials in secondary industries such as natural plastics or natural molding materials as well as existing feed and food. A Korean-style customized breeding system for shortening the breeding period or enhancing functionality is expected to be developed soon.

노지재배에 적응한 아열대산 뽕나무의 특성과 양잠에서의 응용

석영식 ( Young Seek Seok ),박상조 ( Sang Jo Park ),안신헌 ( Sin Hun An ),한상미 ( Sang Mi Han ),여주홍 ( Joo Hong Yeo ),한명세 ( Myung Sae Han ) 한국잠사학회 2005 한국잠사곤충학회지 Vol.47 No.2

뽕나무 계통별 오디의 rutin 함량 및 품종변이

김현복,서상덕,구희연,석영식 한국응용곤충학회 2013 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.10

Rutin은 GABA(γ-aminobutyric acid)와 더불어 콜레스테롤 저하, 혈당상승 억 제, 고혈압 치료, 동맥경화 및 중풍 예방 등 다양한 기능성을 나타내는 생리활성물 질로서 인식되고 있다. 기능성 및 천연색소 자원으로서 유망시 되고 있는 오디를 뽕 나무 계통별로 수확하여 rutin 분석을 실시하고 계통간 특성을 살펴봄으로써 품종 육종 효율을 높임은 물론 오디의 기능성 및 이용성을 증대시키고자 하였다. 그 결과 를 요약하면 다음과 같다. 1. 공시계통의 평균함량은 0.14 ± 0.050% DW이었으며, ‘사방소’는 0.29% DW로 가장 높은 함량을 나타낸 반면, ‘심설’은 가장 낮은 함량인 0.05% DW를 나타냈다. 2. 생육시기에 따른 rutin 함량의 경시적(經時的)인 변화를 살펴본 결과, ‘암뢰상’, ‘청노상’, ‘강선’, ‘만생백피노상’ 및 ‘사방소’ 5계통 모두 수확시기가 이른 것의 오디에서 함량이 높았다. 3. Rutin 고함유 계통에 대한 오디로서의 이용가능성을 검토하기 위해 ‘사방소’, ‘휘카스’, ‘강선’, ‘중호상’, ‘만생백피노상’ 및 ‘팔청시평’ 6계통의 과실적 특성을 조사한 결과, ‘휘카스’, ‘강선’ 및 ‘팔청시평’ 3계통은 수량, 과중, 당도 등 과실적 특성도 양호한 성적을 나타냈으므로 금후 오디생산과 기능성을 동시에 고려한 품종선택시 활용할 가치가 있는 우수계통으로 선발하였다. 4. 건조방법 및 저장방법이 식물체의 rutin 함량에 영향을 미치므로 오디 건조 및 저장시 지나친 고온과 저온을 피해야 하며, 식품으로 가공시에도 이 점에 주의하여 생리활성물질인 rutin의 섭취량을 늘리도록 하여야 할 것이다.

Effect of hot press time on the structure characteristics and mechanical properties of silk non-woven fabric

김예은,배유정,석영식,엄인철 한국잠사학회 2022 International Journal of Industrial Entomology Vol.44 No.1

In this research, the silk web was hot-pressed for various times, the effect of press time on the structure and mechanical properties of silk non-woven fabric was also investigated. The yellowing appeared in the silk non-woven fabric and became more apparent as press time was increased. The crystallinity of silk was decreased by the hot press treatment and it did not change significantly with an increase of hot press time. The porosity of silk non-woven fabric was constantly decreased until 120 s and it did not change much after that. The thickness of silk non-woven fabric was significantly decreased by a press time of 10 s and slightly decreased with a further increase of hot press time. The hot press treatment increased the maximum stress and elongation of silk non-woven fabrics. The press time had a significant impact on the mechanical properties of silk non-woven fabric, with 90 s being the optimum condition for the best work of rupture of silk non-woven fabric.

채취지역별 '청일뽕'의 뽕잎 및 뽕가지의 항산화능 비교

김현복,고성혁,석영식,Kim, Hyun-Bok,Koh, Seong-Hyouk,Seok, Young-Seek 한국잠사학회 2006 한국잠사곤충학회지 Vol.48 No.2

Mulberry leaves contain many natural components and are considerable resource for natural antiokidants. The antioxidant effect of 'Cheongilppong' collected from Chuncheon, Suwon and Wanju regions were investigated with minilum L-100 device and ARAW-KIT (anti-radical ability of water-soluble substance), in comparison to the ascorbic acid. The measurement parts were mulberry leaves collected from different areas and some kinds of mulberry branches. We obtained that even if samples were same variety, antioxidant capacity of those showed different results according to collected regions. Also, antioxidant effect of mulberry leaves were higher than that of branches. The order of antioxidant effect in Spring was Chuncheon > Suwon > Wanju. The antioxidant effect of mulberry leaves collected from Chuncheon, Suwon and Wanju regions of just before the coloration stage with anthocyanin in fruits were 3627.5 nmol, 2620.0 nmol 1360.7 nmol (ascorbic acid equivalents), respectively. In Autumn, the antioxidant effect and hardness quality of mulberry leaves were increased gradually until just before fallen leaves stage. Therefore, we concluded that being the most suitable period for collecting mulberry leaves as a antiokidant resource is from the latter part of May to the first ten days of June. 최근 건강기능식품에 대한 소비자들의 관심이 높아지고 있으며, 특히 항산화식품 소재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구는 항산화능이 우수한 뽕잎을 항산화식품 소재로 이용할 경우 보다 우수한 뽕잎을 선발하여 이용하는데 도움이 되도록 하기 위해 동일품종, 동일 재배조건의 청일뽕에 대한 채취지역별 항산화능을 비교하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 청일뽕에 대한 춘기 뽕잎의 채취지역별 항산화능을 비교한 결과, 춘천 > 수원 > 완주 순으로 지역간 항산화능의 차이가 있는 것으로 나타났다. 3개 지역 모두 5개 엽기 기준 4주 후(5월 하순${\sim}$6월 초순)의 항산화능이 각각 3627.5 nmol, 2620.0 nmol, 1360.7 nmol로 높았다. 또한 이 시기뽕잎의 수량도 어린잎에 비해 4배 이상 증가하므로 춘기 뽕잎을 이용할 경우 항산화능과 수량을 동시에 고려하여 5월 하순에 뽕잎을 채취하는 것이 바람직한 것으로 판단하였다. 2. 하벌 후 새로 나온 가지에서 자란 추기 뽕잎의 경우 춘기보다 높은 항산화능을 나타냈으며, 시기가 경과함에 따라 뽕잎의 항산화능도 점차 증가하는 경향을 나타냈다. 그러나 추기의 뽕잎을 이용하기 위해서는 뽕잎이 경화되기 전인 8월 하순${\sim}$9월 초순 전에 채취하도록 한다. 3. 뽕잎의 항산화능은 품종, 시기, 지역 및 생육조건이 동일한 경우일지라도 수확 후 보존 방법, 이상 기후에 의해 엽질이 저하된 경우 급격하게 떨어지므로 뽕나무 재배시 뽕잎의 질을 향상시킬 수 있는 방법으로 재배 관리하여야하며, 뽕잎 수확 후 저장, 가공하는 과정에서도 관리를 철저히 하도록 해야 한다. 4. 뽕가지의 항산화능은 춘기, 추기 모두 뽕잎에 비해 상당히 낮은 항산화능을 보였으나, 항산화식품 소재로서 뽕가지를 이용할 경우 5월 하순${\sim}$6월 초순의 신소지를 이용하거나 껍질을 분리하여 이용하도록 한다.

횡성군 일대에서 채취한 야생뽕의 형태학적 특성 및 오디의 효능

김현복,박광준,석영식,김선림,성규병,남학우,문재유 한국잠사학회 2002 한국잠사곤충학회지 Vol.44 No.1

우리나라의 논둑, 밭둑 및 야산에서 자라고 있는 뽕나무 자원의 육종소재화 및 생리활성물질 이용 효율을 높이고자 횡성군 일대의 뽕나무와 오디를 지역별.그루별로 채취하여 뽕나무의 형태적 특성을 조사하였으며, 냉동건조시킨 야생오디의 추출물 및 분획물을 조제하여 고지혈증을 유발시킨 흰쥐에 투여함으로써 지질대사 및 간장기능에 미치는 영향을 살펴보았다. 1. 강원도 횡성군 일대에서 채취한 야생종(12점) 뽕나무의 엽선, 엽형, 엽각, 거치의 형태적 관찰 결과, 산상형(Morus bombycis) 백상형(Morus alba) 계통이 혼재함을 알 수 있었으나. 공시개체 중 노상형 계통은 존재하지 않았다. 2. 야생종 뽕나무의 오디 당도는 5.1~22.7 Brix %로서 지역별.그루별 차가 심하였다. 수집된 개체 중 6개체는 16Brix % 이상이었다. 3. 냉동건조시킨 야생오디 3kg으로부터 얻은 85% MeOH 추출물의 수율은 60.2%(1,805g)이었으며, MeOH 추출물로부터 얻은 Hexane, BuOH 및 Water 분획물의 수율은 각각 2.8%(50 g), 4.6%(82 g) 및 92.3%(1,666g)이었다. 4. 야생오디의 추출물 및 분획물 투언가 흰쥐의 지질대사 및 간장 효소에 미치는 영향을 분석한 결과, 콜레스테롤을 투여하여 고지혈증을 유발시킨 대조군의 체중 증가량은 정상군보다 12% 높았으나 MeOH 추출물과 물 분획물 투여군의 체중은 각각 6%, 3%만이 증가하였다. 총콜레스테롤, HDL-콜레스테롤/총콜레스테롤비 및 중성지질함량을 측정한 결과, MeOH 추출물과 물 분획물 투여군은 총콜레스테롤과 중성지질 함량을 감소시켰는데, 총콜레스테롤 함량은 각각 정상군의 71%, 70% 수준으로, 중성지질 함량은 각각 정상 군의 92%, 90% 수준까지 회복되었다. 또한 물 분획물 투여군은 GPT, GOT 및 LDH 활성에 있어서 각각 정상군 수준으로 회복되었다. We conducted this study to investigate the morphological characteristics and physiological effects of mulberry leaves and fruits with wild varieties. Morphologically sampling materials were showed Morus bombycis type and Morus alba type characteristics. Water contents of mulberry fruits were higher than that of mulberry leaves. Sugar degree of sampling materials was 5.1∼22.7 Brix %. The yield of 85% MeOH extract from freezing dried Mulberry Fruits was 60.2% and Hexane, BuOH and H$_2$O fraction from MeOH extract were 2.8%, 4.6%, 92.3% respectively. In the cholesterol-induced hyperlipidemia rats administered with subfraction of mulberry fruit extract, total cholesterol and serum triglyceride were decreased in the MeOH extract group and H$_2$O soluble fraction group. Also H$_2$O soluble fraction group decreased GPT, GOT and LDH level. Therefore, the above results suggested that mulberry fruit with wild varieties can help to maintain normal liver functions and to protect hyperlipidemia.

횡성군 일대에서 채취한 야생뽕의 형태학적 특성 및 오디의 효능

김현복,박광준,석영식,김선림,성규병,남학우,문재유 한국잠사학회 2002 한국잠사곤충학회지 Vol.43 No.2

우리나라의 논둑, 밭둑 및 야산에서 자라고 있는 뽕나무 자원의 육종소재화 및 생리활성물질 이용 효율을 높이고자 횡성군 일대의 뽕나무와 오디를 지역별·그루별로 채취하여 뽕나무의 형태적 특성을 조사하였으며, 냉동건조시킨 야생오디의 추출물 및 분획물을 조제하여 고지혈증을 유발시킨 흰쥐에 투여함으로써 지질대사 및 간장기능에 미치는 영향을 살펴보았다. 1. 강원도 횡성군 일대에서 채취한 야생종(12점) 뽕나무의 엽선, 엽형, 엽각, 거치의 형태적 관찰 결과, 산상형(Morus bombycis)과 백상형(Morus alba) 계통이 혼재함을 알 수 있었으나 공시개체 중 노상형 계통은 존재하지 않았다. 2. 야생종 뽕나무의 오디 당도는 5.1∼22.7 Brix %로서 지역별·그루별 차가 심하였다. 수집된 개체 중 6개체는 16 Brix % 이상이었다. 3. 냉동건조시킨 야생오디 3㎏으로부터 얻은 85% MeOH 추출물의 수율은 60.2%(1.805g이었으며 MeOH 추출물로부터 얻은 Hexane, BuOH 및 Water 분획물의 수율은 각각 2.8%(50 g), 4.6%(82 g) 및 92.3%(1,666g)이었다. 4. 야생오디의 추출물 및 분획물 투여가 흰쥐의 지질대사 및 간장 효소에 미치는 영향을 분석한 결과, 콜레스테롤을 투여하여 고지혈증을 유발시킨 대조군의 체중 증가량은 정상군보다 12% 높았으나 MeOH 추출물과 물 분획물 투여군의 체중은 각각 6%, 3%만이 증가하였다. 총콜레스테롤, HDL-콜레스테롤/총콜레스테롤비 및 중성지질함량을 측정한 결과, MeOH 추출물과 물 분획물 투여군은 총콜레스테롤과 중성지질 함량을 감소시켰는데, 총콜레스테롤 함량은 각각 정상군의 71%, 70% 수준으로, 중성지질 함량은 각각 정상군의 92%, 90% 수준까지 회복되었다. 또한 물 분획물 투여군은 GPT, GOT 및 LDH 활성에 있어서 각각 정상군 수준으로 회복되었다. We conducted this study to investigate the morphological characteristics and physiological effects of mulberry leaves and fruits with wild varieties. Morphologically sampling materials were showed Morus bombycis type and Morus alba type characteristics. Water contents of mulberry fruits were higher than that of mulberry leaves. Sugar degree of sampling materials was 501~22.7 Brix %. The yield of 85% MeOH extract from freezing dried Mulberry Fruits was 60.2% and Hexane, BuOH and H(2)O fraction from MeOH extract were 2.8%, 4.6%, 92.3% respectively. In the cholesterolinduced hyperlipidemia rats administered with subfraction of mulberry fruit extract, total cholesterol and serum triglyceride were decreased in th MeOH extract group and H(2)O soluble fraction group. Also H(2)O soluble fraction group decreased GPT, GOT and SDH level. Therefore, the above results suggested that mulberry fruit with wild varieties can help to maintain normal liver functions and to protect hyperlipidemia.