50. 근적외선 분석기의 조사료 현장분석용 장비의 운영 및 QR Code 출력 관리

조규채,박형수,이상훈,최기준 한국초지조사료학회 2012 한국초지조사료학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.09

근적외선 분광분석법(Near Infra Red Spectroscopy)의 농업 분야 적용

조규채 한국농업기계학회 1998 바이오시스템공학 Vol.23 No.2

49. 근적외선 분광분석기의 검량식 이설 및 검증

조규채,박형수,이상훈,최진혁,최기준 한국초지조사료학회 2012 한국초지조사료학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.09

이탈리안 라이그라스 사일리지의 품질평가를 위한 근적외선분광 (NIRS) 검량식의 이설 및 검증

조규채,박형수,이상훈,최진혁,서성,최기준,Cho, Kyu Chae,Park, Hyung Soo,Lee, Sang Hoon,Choi, Jin Hyeok,Seo, Sung,Choi, Gi Jun 한국축산환경학회 2012 축산시설환경학회지 Vol.18 No.suppl.

This study was evaluated high end research grade Near infrared spectrophotometer (NIRS) to low end popular field grade multiple Near infrared spectrophotometer (NIRS) for rapid analysis at forage quality at sight with 241 samples of Italian ryegrass silage during 3 years collected whole country for evaluate accuracy and precision between instruments. Firstly collected and build database high end research grade NIRS using with Unity Scientific Model 2500X (650 nm~2,500 nm) then trim and fit to low end popular field grade NIRS with Unity Scientific Model 1400 (1,400 nm~2,400 nm) then build and create calibration, transfer calibration with special transfer algorithm. The result between instruments was 0.000%~0.343% differences, rapidly analysis for chemical constituents, NDF, ADF, and crude protein, crude ash and fermentation parameter such as moisture, pH and lactic acid, finally forage quality parameter, TDN, DMI, RFV within 5 minutes at sight and the result equivalent with laboratory data. Nevertheless during 3 years collected samples for build calibration was organic samples that make differentiate by local or yearly bases etc. This strongly suggest population evaluation technique needed and constantly update calibration and maintenance calibration to proper handling database accumulation and spread out by knowledgable control laboratory analysis and reflect calibration update such as powerful control center needed for long lasting usage of forage analysis with NIRS at sight. Especially the agriculture products such as forage will continuously changes that made easily find out the changes and update routinely, if not near future NIRS was worthless due to those changes. Many research related NIRS was shortly study not long term study that made not well using NIRS, so the system needed check simple and instantly using with local language supported signal methods Global Distance (GD) and Neighbour Distance (ND) algorithm. Finally the multiple popular field grades instruments should be the same results not only between research grade instruments but also between multiple popular field grade instruments that needed easily transfer calibration and maintenance between instruments via internet networking techniques. 본 연구는 종래의 실험실 및 연구용 근적외선 분광분석기를 보급형 현장용 다수의 장비를 이용하여 신속하게 현장에서 조사료의 품질 평가의 예측 정확성을 평가하기 위하여 3년간 전국에서 수집된 이탈리안 라이그라스 사일리지 241점을 이용하여 연구용 장비 Unity Model 2500X에 구축된 Database를 활용하여 현장용 보급형 장비 Unity Model 1400에 맞춰 Database를 업데이트 하고 검량선을 작성 한 후 검량선 이설 알고리즘을 사용하여 검량선 이설결과 연연구용 장비와 거의 동일한 수준의 결과로 0.000%~0.343%로의 차이로서 현장에서 신속하게 NDF, ADF 및 조단백, 조회분등의 화학적 성분 및 수분, pH 젖산의 발효품질, 그리고 TDN, RFV의 조사료 품질 평가치를 실험실 수준과 같이 5분내에 동시에 분석 할수 있는 결과를 얻었다. 하지만 3년 동안 얻어진 검량선 작성용 시료는 유기적인 시료이므로 지역적 년도별 차이를 가져올 수 있다. 이는 향후 모집단에 의한 지속적인 검량식의 업데이트 및 Database 관리기법이 실험실 분석 및 이를 이용 검량식을 유지 관리 할수 있는 중앙 Control Center 의해서 관리되어져야 지속적인 현장분석이 가능하다는 것을 강력히 시사한다. 현장분석기라 하더라도 조사료 같은 농산물은 계속 변화하는 성질을 가지고 있으므로 현장분석시 변위를 쉽게 파악하여 이를 신속히 보강 하지 않으면 장기적인 분석이 되지 않는다. 그동안 여러 근적외선 분광법의 연구들이 이루어져 왔지만 현장에서 직접 사용할 수 없었을 뿐 아니라 지속성의 결여로 장비들이 잘 활용되지 않고 있었다. 조사료 같은 농산물 등은 단기적으로 맞지만 불과 1년 정도가 지나면 분석결과가 상당히 신뢰성이 결여되어 활용도가 떨어지는 현실이다. 결론적으로 조사료의 향후 계속적인 시료의 보강과 모집단 분석을 이용한 체계적인 관리 및 시료의 확충방식을 직관적으로 할 수 있는 GD(Global Distance) 및 ND(Neighbour Distance) 기법의 신호등 방식으로 손쉬운 한글화된 운영체재를 사용하게 된다면 향후 효과적인 분석을 수행할 수 있어 이에 대한 여러 기대효과가 예상되어진다. 마지막으로는 동일 목적으로 다수의 장비를 운영할 경우 장비마다 동일한 시료가 동일한 결과가 나올 수 있도록 하는 기법 및 손쉽게 검량식을 작성 할 수 있는 프로그램과 작성된 검량식을 장비에 직접 기존의 컴퓨터 Network에 연결 전송하고 관리하는 Network 기능이 필수적이라 할 수 있겠다.

전북산 브랜드 쌀의 근적외선 분광스펙트럼과 기계적 식미치간의 상호관계

송영주,송영은,오남기,최영근,조규채,Song, Young-Ju,Song, Young-Eun,Oh, Nam-Ki,Choi, Yeong-Geun,Cho, Kyu-Cha 한국작물학회 2006 한국작물학회지 Vol.51 No.suppl1

쌀의 기계적 식미치 측정용으로 최근 많이 사용되고 있는 도요 미도메타의 미도치를 근적외선 분광분석 기를 이용 신속 간편하게 측정할 수 있는지를 검토하고자 실험 하였던바 그 결과는 다음과 같다. 1. 수집된 브랜드 쌀의 도요 미도치는 최저 62.9, 최고 84.2까지의 비교적 넓은 범위를 보였으며, 샘플의 분포 양상도 정규분포에 가까웠다. 2. MPLS(Modified Partial Least Square) 방식에 의한 검량식 작성시 도요 미도치와 근적외선 스펙트럼 간 결정계수 $(R^2)$는 0.94, 표준오차(SEC)는 0.95정도로 비교적 높은 상관성을 보였다. 3. 검량식 검증 표준오차는 1.64, 검증시 상관정도는 0.81로서 근적외선 분광분석기로 도요 미도치를 비 파괴적으로 손쉽게 측정할 수 있는 가능성을 제시 할 수 있었다. The purpose of this study was to assess whether mechanical sensory score by Toyo Midometer can be substituted by near-infrared spectroscopy (NIRS) method in whole-grain milled rice samples. Toyo values of collected commercial brand rice (n=127) had comparatively wide ranges from 62.9 to 84.2 (Mean=70.5; S.D.=4.0). Calibration equation was developed using 73 samples. Standard error of calibration (SEC) for sensory score equation and $R^2$ were 0.95, and 0.94, respectively, however, percentage of variation in the reference method values (1-VR) which give a true indication of equation performance was slightly lower (1-VR=0.81) than calibration equation. It was demonstrated that, even though NIRS has potential as a rapid tools to predict rice sensory score, the prediction of sensory score in rice by NIRS needs to be further investigation on a large number of sample with different varieties and growing locations.

45. 조사료 품질평가를 위한 근적외선분광기의 현장 적용성 평가

박형수,이상훈,김종근,최진혁,조규채,이화영,이호원,임영철 한국초지조사료학회 2011 한국초지조사료학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.06

근적외선 분광분석법을 이용한 한국산과 일본산 녹차제품의 판별

천종은(Jong Un Chun),조규채(Kyu-Chae Cho) 한국차학회 2007 한국차학회지 Vol.13 No.1

국산 녹차제품 55종과 일본산 22종의 시료를 분쇄하여 근적외선 분광광도계(NIR spectroscopy, Model 6500, Foss NIRsystems, USA)로 400~2,500 nm 범위의 스펙트럼을 측정하였다. 스펙트럼을 standard normal variate (SNV)와 detrend로 입도차이에서 오는 산란을 보정하였으며, 획득된 스펙트럼을 파일로 작성하여 각 스펙트럼 영역별 중첩에서 기인하는 오차를 최소화하기 위해서 1차 미분으로 스펙트럼을 처리하여 데이터 분석 및 성분에 대한 검량식을 작성하고 이를 미지의 시료에 적용하여 그 결과를 얻었다. 1. 한국산 녹차 시료(+)는 좌표의 왼쪽에, 일본산 시료(□)는 오른쪽에 치중 분포하여 국내산과 일본산 녹차제품의 판별이 가능하여 보였으며, 일본산 녹차 시료 중에 2제품이 한국산에 포함되었다. 2. Discrimination equation에서, component를 6으로 하였을 때에, 검량식 표준오차(SEC)는 0.196, 검량식 확인 표준오차(SECV)은 2.204, 검정시 상관도(1-VR)은 0.795로 높은 편이었다. 3. Modified partial least square(MPLS)에 의한 검량식 작성시 factor가 10일 때에, 결정계수(R2)는 0.99로서 극히 양호한 검량식을 얻었다. 검량식의 평균은 71.7, 검량식 표준오차(SEC)는 5.28이었다. 4. 검량식 검증 표준오차(SECV)은 6.59, 검증시 상관도(1-VR)는 0.98을 보여 작성시와 거의 비슷하게 매우 높아서 국내산과 일본산 녹차 제품의 판별이 용이하고 정밀하게 수행될 수가 있다고 판단된다. 하게 수행될 수가 있다고 판단된다. Development for discriminating Korean and Japanese green tea products with high accuracy and ease is required to protect the domestic industry of green tea products from illegal distribution of foreign products. Calibration equation was developed using 55 and 22 Korean and Japanese green tea products, respectively. Standard error of calibration (SEC) and percentage of variation in the reference method values (1-VR) in the discrimination equation were 0.196 and 0.795, respectively. However, determination coefficient (R2) and percentage of variation in the reference method values (1-VR) in modified partial least square (MPLS) were 0.99 and 0.98 with 5.28 of standard error of calibration, respectively. A rapid, nondestructive and accurate discrimination in Korean and Japanese green tea products was achieved by NIR spectroscopy using modified partial least square (MPLS) regression method. *교신저자 (E-mail: chunju@sunchon.ac.kr, Tel: 061-750-3212, Fax: 061-750-3208)

전북산 브랜드 쌀의 근적외선 분광스펙트럼과 기계적 식미치간의 상호관계

송영주,송영은,오남기,최영근,조규채 韓國作物學會 2006 Korean journal of crop science Vol.51 No.1S

쌀의 기계적 식미치 측정용으로 최근 많이 사용되고 있는 도요 미도메타의 미도치를 근적외선 분광분석 기를 이용 신속 간편하게 측정할 수 있는지를 검토하고자 실험 하였던바 그 결과는 다음과 같다. 1. 수집된 브랜드 쌀의 도요 미도치는 최저 62.9, 최고 84.2까지의 비교적 넓은 범위를 보였으며, 샘플의 분포 양상도 정규분포에 가까웠다. 2. MPLS(Modified Partial Least Square) 방식에 의한 검량식 작성시 도요 미도치와 근적외선 스펙트럼 간 결정계수 (R2) 는 0.94, 표준오차(SEC)는 0.95정도로 비교적 높은 상관성을 보였다. 3. 검량식 검증 표준오차는 1.64, 검증시 상관정도는 0.81로서 근적외선 분광분석기로 도요 미도치를 비 파괴적으로 손쉽게 측정할 수 있는 가능성을 제시 할 수 있었다. The purpose of this study was to assess whether mechanical sensory score by Toyo Midometer can be substituted by near-infrared spectroscopy (NIRS) method in whole-grain milled rice samples. Toyo values of collected commercial brand rice (n=127) had comparatively wide ranges from 62.9 to 84.2 (Mean=70.5; S.D.=4.0). Calibration equation was developed using 73 samples. Standard error of calibration (SEC) for sensory score equation and R2 were 0.95, and 0.94, respectively, however, percentage of variation in the reference method values (1-VR) which give a true indication of equation performance was slightly lower (1-VR=0.81) than calibration equation. It was demonstrated that, even though NIRS has potential as a rapid tools to predict rice sensory score, the prediction of sensory score in rice by NIRS needs to be further investigation on a large number of sample with different varieties and growing locations.

근적외선 분광분석법을 적용한 리기다소나무와 잣나무간 수종구분기술

양상윤,박용건,정현우,김현빈,최인규,권오경,조규채,여환명 한국목재공학회 2016 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.-

근적외선 분광법을 이용한 이탈리안 라이그라스 사일리지의 품질 평가

박형수,이상훈,최기춘,임영철,김종근,조규채,최기준 한국초지조사료학회 2012 한국초지조사료학회지 Vol.32 No.3

본 연구는 근적외선분광법의 현장 이용성 및 이탈리안 라이그라스 원물 사일리지의 신속한 품질평가를 위한 근적외선 검량식을 개발하기 위하여 전국에서 이탈리안 라이그라스 사일리지 약 450여 점을 수집하였다. 각각의 시료는 근적외선 분광기를 이용하여 스펙트럼을 측정한 후 측정된 스펙트럼과 실험실 분석값 간에 상관관계를 이용한 다변량회귀분석법을 통하여 검량식을 유도한 다음 각 성분별로 예측 정확성을 평가하였다. 이탈리안 라이그라스 원물 사일리지의 수분 함량에 대한 검량식 개발 결과는 검량식 작성시 표준오차(SEC)가 0.94%(R²=0.99)로 매우 우수한 정확성을 보였으며 개발된 검량식의 상호검증(SECV) 결과는 1.27%(R²=0.98)로 나타났다. ADF, NDF 및 조단백질 함량 평가를 위해 개발된 검량식의 상호검증(SECV) 결과는 각각 1.26% (R²=0.88), 2.0% (R²=0.84) 및 0.96% (R²=0.93)으로 나타났으며 조회분함량 평가에 대한 검량식 개발 결과는 다소 낮은 정확성(SECV 0.72%, R²=0.62)을 나타내었다. 사일리지의 발효품질의 주요 평가항목인 pH와 젖산함량 평가에 대한 검량식 개발결과(SEC)는 각각 0.41 (R²=0.85), 0.18% (R²=0.92)로 나타났으며 개발된 검량식의 상호검증결과(SECV)는 각각 0.56 (R²=0.78), 0.31%(0.81)로 나타났다. Near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) has become increasingly used as a rapid and accurate method of evaluating some chemical compositions in forages. This study was carried out to explore the accuracy of near infrared spectroscopy (NIRS) for the prediction of chemical parameters of Italian ryegrass silages. A population of 267 Italian ryegrass silages representing a wide range in chemical parameters and fermentative characteristics was used in this investigation. Samples of silage were scanned at 2 nm intervals over the wavelength range 680~2,500 ㎚ and the optical data recorded as log 1/Reflectance (㏒ 1/R) and scanned in intact fresh condition. The spectral data were regressed against a range of chemical parameters using partial least squares (PLS) multivariate analysis in conjunction with spectral math treatments to reduced the effect of extraneous noise. The optimum calibrations were selected on the basis of the highest coefficients of determination in cross validation (R²) and the lowest standard error of cross validation (SECV). The results of this study showed that NIRS predicted the chemical parameters with very high degree of accuracy. The R2 and SECV were 0.98 (SECV 1.27%) for moisture, 0.88 (SECV 1.26%) for ADF, 0.84 (SECV 2.0%), 0.93 (SECV 0.96%) for CP and 0.78 (SECV 0.56), 0.81 (SECV 0.31%), 0.88 (SECV 1.26%) and 0.82 (SECV 4.46) for pH, lactic acid, TDN and RFV on a dry matter (%), respectively. Results of this experiment showed the possibility of NIRS method to predict the chemical composition and fermentation quality of Italian ryegrass silages as routine analysis method in feeding value evaluation and for farmer advice.