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문제 정의
- 본 연구는 계란 집하장의 선별기에 부착된 파각란 검출기와 혈란 검출기의 정확도를 산란계 주령과 검출기 레벨 수준에 따라 검증하여 계란등급판정에서 이용가능성을 제시하고 궁극적으로 유통과정에서 고품질의 계란을 소비자에게 제공하기 위해 실시하였다. 총 36,000개의 계란을 산란계 주령별, 검출기의 레벨별로 축산물품질평가사가 매회 1,000개씩을 무작위 추출하여 선별기를 통과시킨 후, 파각 란과 혈란, 그리고 정상란으로 선별된 계란들을 직접 인력 측정하여 정확도를 검사하였다.
- 본 연구는 인라인 집하시설 중 자동검란기기(파각, 혈란) 의 신뢰도를 기기의 레벨 및 산란계의 주령에 따라 검증하여, 집하장 자동검란기기가 축산물품질평가원에서 추진 중인 계란품질공정시스템 도입에 효율적으로 활용될 수 있는지 기초자료를 도출하고자 수행하였다.
제안 방법
- 환기는 터널식 강제환기를 하였으며, 1개 케이지 (600 × 650 × 600 mm)에 평균 8수의 산란계가 입수되었다. 2012년 4월 4일부터 9월 20일까지 36회에 걸쳐 수행하였으며, 3개의 계군(30, 40 및 60주령대)은 각각 30주령대는 10시30분, 40주령대는 9시30분, 60주령대는 12시에 집란을 시작하였다. 선별기 공정의 세척과 중량측정 및 건조 과정을 거친 원란 1,000개가 무작위로 선별되어 파각란검출기와 혈란검출기를 통과한 후 파각란, 혈란 및 비파각 라인으로 선별된 계란을 수거하여 연구에 사용하였다.
- 혈반(blood spot)은 난황이 형성될 때 실핏줄이 터져 난황이나 난백에 유입되거나, 배란 시 난황막상의 혈관이 파괴되어 난관이 혈액과 난황을 취함으로서 발생하고, 혈란 (bloody egg)은 난백전체가 혈액으로 엉긴 상태의 계란을 말한다(11). 동 실험에서는 혈반과 혈란을 구분하여 혈액의 고유한 색을 어느 정도 유지한 경우, 장축의 크기가 3 mm 이상(혈반)과 미만(혈란)으로 구분하여 분류하였다.
- 파각란검출기에서 파각란으로 인식하여 파각라인으로 선별된 파각란 전체를 축산물품질평가원의 축산물품질평가사가 계란등급판정요령 중 투광판정요령을 이용하여 파각검출기의 검출율을 조사하여 파각란검출기의 검출율을 조사하였다. 또한 정상란이라 인식하고 비파각라인으로 선별된 계란의 전체를 동일한 방법으로 검사하여 파각란검출기의 오류율을 조사하였다. 여기에 파각란검출기를 4～7레벨로 조정하여 레벨별 검출비율의 변화도 조사 분석 하였다.
- 파각란검출기에서와 마찬가지로 혈란검출기에서 혈란으로 인식하여 혈란라인으로 선별된 전체를 축산물품질평가원의 축산물품질평가사가 할란검사하여 혈란검출기의 검출율을 조사하였다. 또한 정상란이라 인식하고 정상라인으로 선별된 계란을 축산물품질평가원 계란등급판정방법의 난수 추출프로그램으로 100개를 추출하여 할란한 후 혈반의 유무로 혈란검출기의 오류율을 조사하였다. 또한 혈란검출기도 500～800레벨로 조정하며 레벨별 검출비율의 변화를 조사 분석하였다.
- 또한 정상란이라 인식하고 정상라인으로 선별된 계란을 축산물품질평가원 계란등급판정방법의 난수 추출프로그램으로 100개를 추출하여 할란한 후 혈반의 유무로 혈란검출기의 오류율을 조사하였다. 또한 혈란검출기도 500～800레벨로 조정하며 레벨별 검출비율의 변화를 조사 분석하였다.
- 본 실험에서는 혈반과 혈란을 구분하여 혈액의 고유한 색을 어느 정도 유지한 경우, 장축의 크기가 3 mm 이상과 미만으로 구분하여 분류하였다. Kim 등(21)의 연구에서 혈 반란의 평균 출현율은 59주령 이후에 증가하였고 크기는 60주령에서 가장 크게 나타났다.
- 산란계의 주령 및 레벨에 따른 혈란 라인과 정상란 라인으로 구분하여 혈란 검출율을 비교하였다(Tables 5 및 6). 전체 실험기간중 총 36회에 각각 표본 1,000개를 실험한결과 혈란 검출율은 0.
- 008%이었다. 실험계 군에는 산란중기사료(서울사료, 인천, 대한민국)를 이용하였고, 일일 3회씩 수당 일평균 110 g을 체인식 급이 방법에 의해 제한급식을 하였다. 물은 니플을 이용한 무제한 자율급수였으며, 점등관리는 일일 14시간이었고, 계사의 온도는 자동온도조절시스템으로 하절기에도 24～30℃를 유지 하였다.
- 또한 정상란이라 인식하고 비파각라인으로 선별된 계란의 전체를 동일한 방법으로 검사하여 파각란검출기의 오류율을 조사하였다. 여기에 파각란검출기를 4～7레벨로 조정하여 레벨별 검출비율의 변화도 조사 분석 하였다.
- 본 연구는 계란 집하장의 선별기에 부착된 파각란 검출기와 혈란 검출기의 정확도를 산란계 주령과 검출기 레벨 수준에 따라 검증하여 계란등급판정에서 이용가능성을 제시하고 궁극적으로 유통과정에서 고품질의 계란을 소비자에게 제공하기 위해 실시하였다. 총 36,000개의 계란을 산란계 주령별, 검출기의 레벨별로 축산물품질평가사가 매회 1,000개씩을 무작위 추출하여 선별기를 통과시킨 후, 파각 란과 혈란, 그리고 정상란으로 선별된 계란들을 직접 인력 측정하여 정확도를 검사하였다. 주령에 따른 파각란검출기의 결과는 주령이 높은 40주령대 이상의 파각란이 30주령대 보다 유의적으로 높았다(p<0.
- 선별기의 패킹시스템 중 파각란 라인(cracked egg line)은 파각란검출기를 통과하면서 파각란으로 선별, 집란된 계란이며, 비파각라인(uncracked egg line)은 파각라인에서 검출된 파각란 이외의 정상란과 미세 파각란이 혼입, 집란된 계란이다. 파각란검출기에서 파각란으로 인식하여 파각라인으로 선별된 파각란 전체를 축산물품질평가원의 축산물품질평가사가 계란등급판정요령 중 투광판정요령을 이용하여 파각검출기의 검출율을 조사하여 파각란검출기의 검출율을 조사하였다. 또한 정상란이라 인식하고 비파각라인으로 선별된 계란의 전체를 동일한 방법으로 검사하여 파각란검출기의 오류율을 조사하였다.
- 파각란검출기에서와 마찬가지로 혈란검출기에서 혈란으로 인식하여 혈란라인으로 선별된 전체를 축산물품질평가원의 축산물품질평가사가 할란검사하여 혈란검출기의 검출율을 조사하였다. 또한 정상란이라 인식하고 정상라인으로 선별된 계란을 축산물품질평가원 계란등급판정방법의 난수 추출프로그램으로 100개를 추출하여 할란한 후 혈반의 유무로 혈란검출기의 오류율을 조사하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 선별기(automatic grader)는 INNOVA 400(Diamond system, Michigan, USA)이며, 집하방식은 인라인으로 파각검출기와 혈란검출기를 포함하여 구성되어 있고 탈부착은 용이하였다. 검출원리는 초음파센서원리 (파각란검출기)와 가시광선의 혈란투과량(혈란검출기)이며, 레벨설정은 파각란검출기가 1～15단계, 혈란검출기는 100～999단계로 조절이 가능하고, 단계별 숫자가 작을수록 민감도가 높아 강선별이 된다. 기기의 처리속도는 시간당 계란 100,000개였다.
- 본 실험은 충남 논산에 위치한 K 산란계 농장에서 갈색산란계 Hy-Line 계통의 3개 계군에서 산란한 계란 36,000개를 대상으로 실시하였다. 해당농장은 무창계사이며, 처음 95,500수를 입수하여 1일 폐사율은 0.
- 본 연구에서 사용된 선별기(automatic grader)는 INNOVA 400(Diamond system, Michigan, USA)이며, 집하방식은 인라인으로 파각검출기와 혈란검출기를 포함하여 구성되어 있고 탈부착은 용이하였다. 검출원리는 초음파센서원리 (파각란검출기)와 가시광선의 혈란투과량(혈란검출기)이며, 레벨설정은 파각란검출기가 1～15단계, 혈란검출기는 100～999단계로 조절이 가능하고, 단계별 숫자가 작을수록 민감도가 높아 강선별이 된다.
- 2012년 4월 4일부터 9월 20일까지 36회에 걸쳐 수행하였으며, 3개의 계군(30, 40 및 60주령대)은 각각 30주령대는 10시30분, 40주령대는 9시30분, 60주령대는 12시에 집란을 시작하였다. 선별기 공정의 세척과 중량측정 및 건조 과정을 거친 원란 1,000개가 무작위로 선별되어 파각란검출기와 혈란검출기를 통과한 후 파각란, 혈란 및 비파각 라인으로 선별된 계란을 수거하여 연구에 사용하였다.
- 환기는 터널식 강제환기를 하였으며, 1개 케이지 (600 × 650 × 600 mm)에 평균 8수의 산란계가 입수되었다.
데이터처리
- 1) 프로그램으로 General Linear Model (GLM) procedure를 이용하여 분산분석을 실시하였고, 유의성이 있다고 판정된 처리구의 평균값 간 비교는 Duncan’s multiple range-test를 이용하여 5% 수준에서 검정하였다. 또한 파각란검출기와 인력측정 결과의 차이는 t-test를 이용하여 비교하였다. 결과는 평균값과 표준오차 (standard error of the means)로 보고하였다.
- 실험에서 얻은 모든 자료들의 통계분석은 Statistical Analysis System(SAS release 9.1) 프로그램으로 General Linear Model (GLM) procedure를 이용하여 분산분석을 실시하였고, 유의성이 있다고 판정된 처리구의 평균값 간 비교는 Duncan’s multiple range-test를 이용하여 5% 수준에서 검정하였다.
성능/효과
- 9%로 최저를 나타내고 그 외는 97%를 상회하였다. 검출기의 레벨 수준을 달리하여도 검출기의 기계적 능력은 변함없이 일정한 선별능력을 나타내고 있어 인위적인 수준의 조절로 전체 파각란의 혼입을 조절하는 기능에는 신뢰성을 보인 것으로 판단된다. 즉, 검출기의 레벨은 단지 파각란의 파각정도가 더하고 덜함을 구분하는 감도 조정의 기능으로, 레벨을 달리하여도 파각라인으로 선별된 계란은 97%가 파각란임을 감안할 때 계란 집하공정에서 파각란검출기의 기능은 신뢰할만한 것으로 판단된다.
- 계군의 주령 구분없이 비교한 결과 민감도의 레벨이 높아짐(7→4)에 따라 기기에 의해 파각라인으로 분류되는 파각란 수가 유의적으로 증가하며 반대로 비파각 라인에서 인력측정에 의해 확인되는 파각란 수는 감소하는 것으로 나타났다.
- 파각란 라인으로 선별된 경우 인력측정으로 확인하였을 때 모두 파각란으로 확인되었다. 그러나 비파각라인으로 선별된 것 중에서 인력측정으로 확인한 결과 파각란으로 밝혀진 것이 5～7% 수준으로 나타났다. 특히 40주령대에서 파각란검출기가 인지하기 어려운 구멍파각이 다른 두 주령대에 비해 높은 것을 볼 때(p<0.
- 또한 검출기 레벨이 높아질수록(민감도가 낮아질수록) 파각란 검출율은 떨어졌다. 그러나, 레벨별 차이로 선별한 파각란을 인력으로 확인한 결과 97% 이상의 파각 일치율을 보여 검출기능에 신뢰할 만한 결과를 보였다. 계란 중량별로는 특란, 왕란, 대란 및 중소란의 순서로 파각란 수가 많았다.
- 파각란검출기의 레벨에 따른 파각검출율 비교는 Table 2와 같다. 기계적으로 측정된 파각란과 인력으로 추후 확인된 파각란의 수의 합은 1000개 중 90～95개 사이로 유사함을 알 수 있었다. 계군의 주령 구분없이 비교한 결과 민감도의 레벨이 높아짐(7→4)에 따라 기기에 의해 파각라인으로 분류되는 파각란 수가 유의적으로 증가하며 반대로 비파각 라인에서 인력측정에 의해 확인되는 파각란 수는 감소하는 것으로 나타났다.
- 계란 중량별로는 특란, 왕란, 대란 및 중소란의 순서로 파각란 수가 많았다. 동일방법으로 실시한 혈란 검출기의 혈란 출현율은 0.005%로 미미하여 판단근거로는 부족하나, 검출된 계란을 할란하여 인력 측정한 결과 검출기로 선별된 계란은 모두 혈란이어서 100% 일치율을 보였다. 결론적으로 자동 파각란 검출기와 혈란 검출기는 신뢰할 만한 수준이며 계란등급판정에 이용할 수 있으리라 생각된다.
- 이는 파각란이 전혀 혼입되지 않은 완전한 계란만 선별하게 되면 농장 및 집하장의 경제적 손실이 너무 크므로 어느 정도의 수준조절이 가능하도록 제작되었기 때문이다. 따라서 검출기의 레벨 수준이 더욱 높아지면 검출율은 증가할 것이며, 인력측정과의 차이도 거의 없어질 것으로 판단된다. 그러나 파각란검출기를 사용하는 집하장의 기계관리및 계군의 주령과 사양관리 방법, 그리고 집하된 계란의 난각상태, 운송상태 등에 따라 검출기의 수준은 다를 수있음도 실제 현장에서는 고려해야 한다고 판단된다.
- Kim 등(21)의 연구에서 혈 반란의 평균 출현율은 59주령 이후에 증가하였고 크기는 60주령에서 가장 크게 나타났다. 따라서 등급란에 주로 사용하는 주령대인 25에서 50주령까지에서의 혈반란의 출현율은 그리 높지 않다고 할 수 있으며 동 실험에서도 거의 출현되지 않았다.
- 계군의 주령 구분없이 비교한 결과 민감도의 레벨이 높아짐(7→4)에 따라 기기에 의해 파각라인으로 분류되는 파각란 수가 유의적으로 증가하며 반대로 비파각 라인에서 인력측정에 의해 확인되는 파각란 수는 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 레벨 4의 경우 레벨 7에 비해 두배 이상의 높은 파각란 검출율을 보이고 있으며, 총 파각란수 95개 중 42개를 기기가 선별하고 54개의 파각란이 기기가 선별하지 못하여 비파각 라인에 혼입되어 있었다.
- 05). 또한 검출기 레벨이 높아질수록(민감도가 낮아질수록) 파각란 검출율은 떨어졌다. 그러나, 레벨별 차이로 선별한 파각란을 인력으로 확인한 결과 97% 이상의 파각 일치율을 보여 검출기능에 신뢰할 만한 결과를 보였다.
- 결론적으로 자동 파각란 검출기와 혈란 검출기는 신뢰할 만한 수준이며 계란등급판정에 이용할 수 있으리라 생각된다. 또한 현재 계란등급판정에서 파 각율 허용범위는 1등급이 9%이하임을 감안할 때, 만일 파 각란 검출기 4레벨을 통과한 계란이라면 소비자에게 도달할 때 파각란이 5.5% 이내로 관리되게 되어 보다 좋은 품질의 계란을 소비자에게 제공할 수 있다고 판단된다.
- 실험주령에 따른 파각란 검출율 비교는 Table 1과 같다. 레벨에 구분 없이 각 주령의 파각란 수를 비교한 결과 파각란 라인으로 선별된 군의 경우 60주령대가 30 및 40주령대에 비해 유의적으로 높은 파각란 수를 보였고, 비파각라인으로 선별된 군을 인력측정하여 확인한 경우 40주령대와 60주령대의 차이는 없이 30주령대 계군에 비해 파각란 수가 많았다. 파각란 라인으로 선별된 경우 인력측정으로 확인하였을 때 모두 파각란으로 확인되었다.
- 3%로 모두 1등급 허용범 위에 포함된다. 본 실험결과 만일 검출기를 거치지 않고 바로 시장에 출하되었을 경우 9-9.5%의 파각란을 가지게되므로, 자동 파각란검출기를 통과시킨 후 샘플링 검사를 통한 인력 측정이 병행할 경우보다 좋은 품질의 계란을 소비자에게 제공할 수 있다고 판단된다.
- 그러나 파각란검출기를 사용하는 집하장의 기계관리및 계군의 주령과 사양관리 방법, 그리고 집하된 계란의 난각상태, 운송상태 등에 따라 검출기의 수준은 다를 수있음도 실제 현장에서는 고려해야 한다고 판단된다. 본 실험을 진행한 농장의 경우 기기의 레벨이 7인 경우에도 1등급란의 허용 파각율 수준(9%)을 넘어서지 아니하여 본 농장의 실험계군 계란의 파각란 검출율 수준은 우수함을 보였다.
- 본 연구결과 기계의 레벨 별 수준이 내려감(4→7)에 따라 기기로 인한 파각란 검출율은 감소하였고, 정상란으로 인식하여 비파각란 라인으로 선별된 계란의 파각여부에 대한 인력조사결과는 기계의 검출율과는 유의적으로 차이가 있는 것으로 나타났다(Fig. 1).
- 실험된 계란 36,000개중 특란(60～68 g) 57%, 왕란(68 g 이상) 20%, 대란(52～60 g) 19%, 중소란(52 g 미만) 0.6%로 구분되었으며, 각 레벨에서 중량별 파각란 수는 유의적 차이가 있었다(p<0.05).
- 05)은 동계군이 실험중 질병에 의한 불균형한 사료섭취가 있었기 때문으로 생각된다. 실험주령에 따른 총 파각란 검출율은 30주령대 7.48%, 40주령대 9.68%, 60주령대 11%로 유의적으로 증가함을 보였다. De Ketelaere 등(17)은 주령이 높아지면 난각 강도가 감소한다고 보고하여, 주령이 증가할수록 파각란 수가 증가한 본 연구결과와 일치함을 보였다.
- 산란계의 주령 및 레벨에 따른 혈란 라인과 정상란 라인으로 구분하여 혈란 검출율을 비교하였다(Tables 5 및 6). 전체 실험기간중 총 36회에 각각 표본 1,000개를 실험한결과 혈란 검출율은 0.005%로 미미하였고, 인력측정 또한3 mm 미만이 0.005% 검출되었다. 혈란검출기로 검출된 혈란라인의 계란을 할란한 결과 모두 혈란이었다.
- 주령에 따른 파각란검출기의 결과는 주령이 높은 40주령대 이상의 파각란이 30주령대 보다 유의적으로 높았다(p<0.05).
- 검출기의 레벨 수준을 달리하여도 검출기의 기계적 능력은 변함없이 일정한 선별능력을 나타내고 있어 인위적인 수준의 조절로 전체 파각란의 혼입을 조절하는 기능에는 신뢰성을 보인 것으로 판단된다. 즉, 검출기의 레벨은 단지 파각란의 파각정도가 더하고 덜함을 구분하는 감도 조정의 기능으로, 레벨을 달리하여도 파각라인으로 선별된 계란은 97%가 파각란임을 감안할 때 계란 집하공정에서 파각란검출기의 기능은 신뢰할만한 것으로 판단된다.
- 이는 단순히 생산량이 많은 중량에서 파 각이 많이 발생한 것이며, 특란과 대란은 생산농가와 소비자 모두 선호하는 중량이다. 특란은 총파각란 수가 51～56개로 검출레벨별 일정하나, 레벨 4에서 레벨 7로 조정할수록 파각라인의 파각란 수가 검출이 감소하였고, 비파각라인의 파각란 수는 증가하였다. 이 결과는 중량 구별 없이 레벨별 실험과 동일한 결과이다.
- 파각라인 내에서 기계측정과 추후 인력측정으로 확인한 파각란의 수는 유의적으로 다르게 나타나 파각란 검출기와 인력측정은 동일한 정확도를 갖지 않는 것으로 확인되었다 (Table 4). 기계의 레벨을 낮추게 되면 파각 정도에 대한 기계의 민감도가 저하되므로 현재 파각란의 혼입율을 조절하는 용도로 이용되고 있다.
후속연구
- 005%로 미미하여 판단근거로는 부족하나, 검출된 계란을 할란하여 인력 측정한 결과 검출기로 선별된 계란은 모두 혈란이어서 100% 일치율을 보였다. 결론적으로 자동 파각란 검출기와 혈란 검출기는 신뢰할 만한 수준이며 계란등급판정에 이용할 수 있으리라 생각된다. 또한 현재 계란등급판정에서 파 각율 허용범위는 1등급이 9%이하임을 감안할 때, 만일 파 각란 검출기 4레벨을 통과한 계란이라면 소비자에게 도달할 때 파각란이 5.
- 그러나 30,000수 미만의 사육가구 수는 산란계 총 1,535가구 중 61%, 10,000수 미만은 19%로 소규모 농가가 차지하는 비중이 높아 생산비 면에서 경쟁력이 미약한 실정이다(1). 국내 양계산업의 국제적 경쟁력을 증대시키려면 첫째, 효율적 생산체계의 확립를 통한 저원가의 대량생산 능력을 갖추어야 하고, 둘째, 아직도 개선이 미흡한 양계산물의 품질을 국제적으로 향상시켜야 할 것이다(2).
- 파각의 형태 중 구멍모양의 파각은 시료 1,000개 중 8개 정도로 거의 자동 파각란검출기가 검출하지 못하였는데, 이는 측정 시 음향진동반응이 계란 중앙부의 90도 지점인 첨부와 둔부에서는 신호가 미약하여 구멍파각이 주로 발생하는 이 부위에서는 측정에 어려움이 있다고 판단되며(5), 추후 이에 대한 검출기 및 검출방법을 보완해야 한다고 사료된다.
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