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

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.

뽕나무 계통(품종)별 뽕잎의 rutin 함량 변이(I)

김현복,김선림,석영식,이선호,조유영,권해용,이광길,Kim, Hyun-Bok,Kim, Sun-Lim,Seok, Young-Seek,Lee, Sun-Ho,Jo, You-Young,Kweon, HaeYong,Lee, Kwang-Gill 한국잠사학회 2014 한국잠사곤충학회지 Vol.52 No.1

뽕나무를 포함한 식물유전자원은 수집, 보존 및 이용 방법에 따라 그 자체로 이용하거나 새로운 품종 및 물질 등을 개발하여 막대한 경제적 이익을 창출할 수 있다. 현재 뽕나무 유전자원에 대한 가치와 활용도를 높이기 위해 형태적, 유전적 특성을 분석평가하여 데이터베이스를 구축중에 있으며, 기능성 성분이나 효능에 대한 소비자들의 관심이 높아짐에 따라 기초정보 외에 이들의 항목에 대한 정보를 추가할 필요성이 제기되었다. 따라서 우리나라 620 계통(품종)의 뽕나무 유전자원 중 재배환경 및 재배법이 동일한 219 계통(품종)의 춘기 5개엽기 뽕잎을 채취한 후 동결건조 및 분말로 제조하여 뽕나무 유전자원의 계통별 rutin 함량을 분석하였다. 그 결과, 뽕잎의 rutin 평균 함량은 $0.52{\pm}0.25%$이었으며, 변이계수(CV)는 47.9%로 계통간 변이가 매우 심하게 나타났다. '부영상'의 rutin 함량이 1.37%로 가장 높았으며, '천근십문자', '무전십문자'는 0.06%로 가장 낮았다. 뽕나무 유전자원 중 전체 평균 함량의 2배 이상 되는 rutin 고함유 계통을 9 계통 선발하였다. '부영상', '율본', '당상5호', 'A8', '아자', '성수5', '사원뽕12호', '환엽조생노상', '환십조생'이다. 또한 누에 사육용 뽕품종(16 품종)의 rutin 함량을 비교한 결과, 공시품종 중 '청올뽕'의 함량은 0.69%로 가장 높았으며, '청일뽕'은 0.14%로 가장 낮았다. We analyzed rutin content using mulberry genetic resources. They were grown under the same environment and conditions. Mulberry leaves were collected and then freeze-dried and powdered for rutin test. As a result, mean content of mulberry strains was $0.52{\pm}0.25%$, and the coefficient of variation (CV) was 47.9%. The variation between the strains was greatly severe. Among the tested strains, 'Buyoungsang' was showed the highest content of 1.37%, whereas 'Cheongeunsipmunja' and 'Mujeonsipmunja' were showed the lowest content of 0.06% respectively. The content of rutin of 16 mulberry varieties for silkworm rearing were compared. 'Cheongolppong' was showed the highest content of 0.69%, whereas 'Cheongilppong' was showed the lowest content of 0.14 %. Finally we selected rutin high-containing 9 strains. They are as follows. 'Buyoungsang', 'Yeulbon', 'Dangsang 5', 'A8', 'Aja', 'Seongsu 5', 'Sawonppong 12', 'Hwanyoupjosaengnosang' and 'Hwansipjosaeng' which are more than twice of the overall average content.

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.

흰점박이꽃무지 사육사 및 환경제어 장치 개발

노시영 ( Si-young Rho ),원진호 ( Jin-ho Won ),이현동 ( Hyun-dong Lee ),석영식 ( Young-seek Seok ),이재수 ( Jae-su Lee ),이상규 ( Sang-gyu Lee ),백정현 ( Jeong-hyun Baek ),김밝금 ( Bal-geum Kim ),김태현 ( Tae-hyun Kim ),곽강수 ( Ka 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

곤충산업은 ‘17년 ‘곤충산업 육성 및 지원에 관한 법률’이 제정된 이래 갈색거저리, 흰점박이꽃무지, 쌍별 귀뚜라미 및 장수풍뎅이 등 4종이 일반 식품원료로 등록이 된 이후 곤충사육농가 및 기업수는 ‘15년 724개 소에서 ’18년 2,318개소로 확대되었고, 곤충 판매액은 ‘15년 162억 원에서 ’18년 375억 원으로 매년 꾸준히 증가하고 있다. 그리고 곤충 사육시설은 비닐하우스 기반의 가건물에서 샌드위치패널 또는 콘크리트 형태의 현대화 시설로 변하고 있다. 하지만, 흰점박이꽃무지의 대량사육을 위해서는 생육특성 및 생리에 맞는 최적 환경요소를 제공해야 한다. 흰점박이꽃무지 유충의 사육 최적 환경조건으로 온도는 25~27℃이며, 발효톱밥의 습도는 60~65% 수준으로 유지해야 한다. 이러한 환경 요건을 충족시키기 위한 사육사에 대한 연구를 수행하였으며, 그 결과로 흰점박이꽃무지 유충의 생육에 접합한 사육사를 개발하였다. 사육사의 크기는 생육 및 기타 실험을 위하여 L4×W2.6×H2.7m로 제작하였으며, 외벽은 열전도율 0.020W/m·K 이하인 폴리우레탄폼 단열재로 사육사를 제작하여 외부 환경과의 단열이 되도록 하였으며, 사육사 내부는 물세척이 가능하도록 배수로를 설치하고 알루미늄 판으로 마감하였다. 내부 구조는 흰점박이꽃무지가 외부환경에 민감하게 반응하는 특성을 고려하여 사육사 하단에 공조실을 두어 온풍과 냉풍이 사육실내부에 직접적으로 미치는 영향을 줄이도록 설계되었으며, 사육사 내에는 내벽을 두어 생육실과 공조시스템 조절을 위한 계기반을 설치한 전실로 구분하였다. 사육사 내 온도는 냉·난방기를 통하여 조절이 가능하며, 습도는 히터 동작을 통한 냉동기 작동으로 조절하였다. 이러한 장치를 구동한 사육사의 성능으로 평균온도 25.0℃, 평균습도 65.7%를 유지하여 흰점박이꽃무지 유충의 생육에 적합한 환경을 제공할 수 있었다.

곤충 스마트팜 체계 구축에 관한 기초 연구

노시영 ( Si Young Rho ),이재수 ( Jae Su Lee ),김국환 ( Gook Hwan Kim ),이현동 ( Hyun Dong Lee ),김성현 ( Seong Hyun Kim ),석영식 ( Young Seek Seok ),한길수 ( Kil Su Han ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

곤충 스마트팜의 발전 및 체계 구축을 위하여 단계별 곤충 스마트팜 구축이 필요하다. 1세대 곤충 스마트팜에서는 환경 정보 수집 및 제어, 생육 기초 데이터 수집에 목적을 두고 있는 단계 이다. 곤충 생육에 필요한 환경 요소를 제어 장치를 통하여 최적의 생육 환경을 조성하고 차후 심층적인 분석을 위한 생육기초 데이터 수집을 하는 단계이다. 2세대 곤충 스마트팜에서는 1세대에서 수집된 생육 기초 데이터를 기반으로 생육과정을 분석하여 최적의 생산량 확보를 위한 방안을 제시하며 영상 분석을 통해 병해충 정보를 분석하여 감염에 취약한 곤충 사육 환경에 도움이 될 것이다. 3세대에서는 곤충 산업 확장 및 안정화를 위한 곤충 산업 유통망을 구축하여 연간 필요 수량을 분석하고 곤충 판매 단가를 예측하여 곤충 농가의 수익 향상 뿐만 아니라 소비자와 유통인이 원하는 안전한 곤충생산이력 및 품질 유지를 위한 실시간 유통정보 등이 중요한 요소가 될 것이다. 이러한 곤충 스마트팜에 대한 사육 시스템 구성은 환경 정보, 생육 정보, 외부 환경 정보로 구성되어 있으며 환경 정보는 온습도 센서, 토양 센서, 조도 센서 등 생육에 필요한 환경 센서 정보를 수집 및 제어하여 곤충 사육의 최적의 환경 구성에 목적을 두고 있다. 생육 정보는 곤충의 사육단계 별 무게 정보, 영상 생체정보 등을 수집하여 생육 상태 및 병충해 감염을 확인하여 적절한 사육 상태를 점검하고 병충해에 대한 조기 진단에 목적을 두고 있다. 외부 환경 정보는 사육장 외부 온습도, 조도, 강우량 등을 측정하여 내부 환경 정보와 비교를 통해 적절한 환경 제어에 목적을 두고 있으며 계절별 곤충 사육 분석 및 연간 생산량 분석 등의 곤충 스마트팜 고도화의 중요 자료로 활용된다.

총설(總說) : 뽕나무 유전자원의 항산화능 비교

김현복 ( Hyun Bok Kim ),석영식 ( Young Seek Seok ),서상덕 ( Sang Deok Seo ),성규병 ( Gyoo Byung Sung ),김성국 ( Sung Kuk Kim ),조유영 ( You Young Jo ),권해용 ( Haeyong Kweon ),이광길 ( Kwang Gill Lee ) 한국잠사학회 2015 한국잠사곤충학회지 Vol.53 No.2

Much attention has been focused on the activity of the natural antioxidants present in fruits and vegetables, because potentially these components may reduce the level of oxidative stress. Especially, mulberry leaves containing many natural components are considerable resource for natural antioxidants. The antioxidant capacity of mulberry leaves was investigated with minilum L-100 device and ARAW-KIT (anti-radical ability of water-soluble substance), in comparison to the ascorbic acid. The antioxidant capacity of 16 varieties was 3303.4 nmol at opening stage of five leaves in spring. The highest stage of antioxidant capacity (3708.0 nmol) and yield rate was just before the coloration stage with anthocyanin in fruits, whereas the lowest stage was middle of June (2231.6 nmol) and about two months growing stage after summer pruning (2064.6 nmol). But after summer pruning, the antioxidant capacity of mulberry leaves increased gradually until just before fallen leaves stage. Even if samples were same variety, antioxidant effect of those showed different results according to collected regions. Also, antioxidant effect of mulberry leaves were higher than that of branches. The antioxidant capacity of yield-type mulberry leaves and fruits (Morus alba L., M. bombycis Koidz, and M. Lhou (Ser.) Koidz) collected from In-je, Won-ju and Yang-yang regions, Kang-won province, Korea, was investigated. The results indicated that total antioxidant capacity of yield-type mulberry leaves was 2711.2 nmol. In the antioxidant capacity analysis of Jeollabuk-Do genetic resources, autumn’s mulberry leaves showed higher antioxidant capacity than that of spring’s it. To investigate the effect of tea on antioxidative capacity, five kinds of tea(coffee mix, green tea added brown rice, mulberry leaf tea, Polygonatum odoratum tea and black tea added lemon) were selected and analyzed. Their’s antioxidative capacity were 2,531.01 nmol, 1,867.42 nmol, 1,053.72 nmol, 292.71 nmol and 188.91 nmol, respectively. The antioxidative capacity of drinking water soaked with mulberry leaf showed 891.96 nmol.

과립형 꿀가루의 제조 특성

김현복(Hyun-bok Kim),석영식(Young Seek Seok),이지혜(Ji Hae Lee),주완택(Wan Taek Ju) 한국양봉학회 2019 韓國養蜂學會誌 Vol.34 No.3

식품첨가제용 뽕잎 농축액의 제조 및 특성평가

김현복 ( Hyun Bok Kim ),석영식 ( Young Seek Seok ) 한국잠사학회 2013 한국잠사곤충학회지 Vol.51 No.2

Study on extraction and concentration of mulberry leaf were performed to increase utilization as new source of food additives. We analyzed extraction method in EtOH, sugar and hot water solution. The desirable method was 70% alcoholic extraction. Color of concentrate was comparatively stable in 70% alcoholic extraction solution and sugar solution. But hot water extraction was showed color change with brown. By filtering of concentrate in 70% alcoholic extraction and sugar extraction, we removed a deposits. Also, we investigated characteristics of the concentrate from mulberry leaf.

Manufacturing Properties of Soda with Mulberry Fruit

Hyun Bok Kim(김현복),Young Seek Seok(석영식),Wan Taek Ju(주완택) 한국약용작물학회 2020 한국약용작물학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.1