IT기술의 발달에 따라 다양한 분야가 정보화 되고 있으나, 식품 위생 분야의 정보화 연구는 활발하지 못하다. 그 중 예방차원의 계획적 식품위생관리시스템인 HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Point) 시스템은 여러 식단 정보들의 연관관계로 도출되는 복잡한 업무로 진행되기 때문에 정보화가 쉽지 않아 각종 기록 업무 등이 수작업으로 시행되고 있어, 정보의 정확성을 보장하기 어렵다. 본 논문에서는 HACCP 시스템의 정보 신뢰성 확보와 운영절차의 효율성을 증대시키기 위하여 식재료, 조리법 및 식품군 특성, 식자재 등 정보들 간의 의미를 저장하는 식품 정보 온톨로지를 구축하고, 이를 검증하기 위하여 온톨로지를 기반으로 HACCP 식단을 자동 분류하는 정보화 어플리케이션을 개발하였다. 이러한 식품 정보 온톨로지는 식단분류를 위한 정보의 접근성을 높이고, 정보들 간의 연관관계를 기록함으로써 식품 정보의 효율적인 검색 및 광범위한 활용이 가능하며, 자동화된 정보 관리를 통한 HACCP 운영 정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
IT기술의 발달에 따라 다양한 분야가 정보화 되고 있으나, 식품 위생 분야의 정보화 연구는 활발하지 못하다. 그 중 예방차원의 계획적 식품위생관리시스템인 HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Point) 시스템은 여러 식단 정보들의 연관관계로 도출되는 복잡한 업무로 진행되기 때문에 정보화가 쉽지 않아 각종 기록 업무 등이 수작업으로 시행되고 있어, 정보의 정확성을 보장하기 어렵다. 본 논문에서는 HACCP 시스템의 정보 신뢰성 확보와 운영절차의 효율성을 증대시키기 위하여 식재료, 조리법 및 식품군 특성, 식자재 등 정보들 간의 의미를 저장하는 식품 정보 온톨로지를 구축하고, 이를 검증하기 위하여 온톨로지를 기반으로 HACCP 식단을 자동 분류하는 정보화 어플리케이션을 개발하였다. 이러한 식품 정보 온톨로지는 식단분류를 위한 정보의 접근성을 높이고, 정보들 간의 연관관계를 기록함으로써 식품 정보의 효율적인 검색 및 광범위한 활용이 가능하며, 자동화된 정보 관리를 통한 HACCP 운영 정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
To guarantee the effectiveness of the HACCP(Hazard analysis and critical control points) system, it is necessary to develop of an ontology-based information system that can automatically manage the large amount of HACCP records or information derived from the HACCP operation results. In this paper, ...
To guarantee the effectiveness of the HACCP(Hazard analysis and critical control points) system, it is necessary to develop of an ontology-based information system that can automatically manage the large amount of HACCP records or information derived from the HACCP operation results. In this paper, we construct a food information ontology which represents the relationships between ingredients, recipe, and features of food categories. Moreover, we develop HACCP automation application adopt the ontology to verify the semantic quality of the designed ontology model by performing HACCP processes such as HACCP diet classification. We expect to contribute to develop a food hygiene information and improve the accuracy of the HACCP data through the semantic system.
To guarantee the effectiveness of the HACCP(Hazard analysis and critical control points) system, it is necessary to develop of an ontology-based information system that can automatically manage the large amount of HACCP records or information derived from the HACCP operation results. In this paper, we construct a food information ontology which represents the relationships between ingredients, recipe, and features of food categories. Moreover, we develop HACCP automation application adopt the ontology to verify the semantic quality of the designed ontology model by performing HACCP processes such as HACCP diet classification. We expect to contribute to develop a food hygiene information and improve the accuracy of the HACCP data through the semantic system.
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문제 정의
본 논문에서는 HACCP 시스템 운영의 정보 신뢰성 확보와 운영절차의 효율성을 증대시키기 위하여 식품 정보 온톨로지를 구축하였다. 구현한 식품 정보 온톨로지는 정보의 접근성을 높이고, HACCP 정보 간의 연관관계를 기록함으로써 HACCP 업무의 효율성을 향상시키고 광범위한 활용이 가능하게 하였다.
본 논문에서는 HACCP 시스템에서 활용되는 정보인 식재료, 조리법 및 식품군 특성, 식자재 등 정보들 간의 의미를 저장하는 식품 정보 온톨로지를 구축하고, HACCP 식단 분류를 수행하는 정보화 어플리케이션을 개발한다. 이를 통해서 급식 등의 HACCP 시스템이 운용되어진 후 식단 정보 등이 서버에 정확히 기록되고 이후 HACCP 식품 정보를 지속적으로 누적하여 식품위생 정보화에 기여할 수 있다.
가설 설정
이 때 분류에 사용된 월간식단표는 실제로 학교에서 사용되고 있는 월간 식단표이다. 해당 월간 식단표들은 영양사가 최초 식단을 구성할 때 대부분 일반식단으로 분류되는 식단을 사용하여 식단표를 구성하였기 때문에 배식 불가나 PHF로 분류되는 식단이 발생하지 않기 때문에서 분류 어플리케이션의 정확성을 확인하기 위해 일부러 깍두기의 경우 배식불가로 분류되도록 가정하였다.
제안 방법
HACCP 식품 정보 온톨로지는 RDF/XML을 기반으로 하였으며, JAVA의 XMLHttpRequest API와 DOM API를 활용하여 구축되었다. RDF/XML은 주어, 술어, 목적어를 가진 간단한 구조를 가졌으며,데이터의 가독성이 우수한 장점이 있다.
날짜별 식단명과, 그에 따른 식재료는 NEIS 파일 업로드를 통해 자동으로 획득 한 정보이며, 이러한 정보에 식단의 조리법, PHF 여부, 조리법, 타입 정보를 입력하여 식단 조리 정보를 완성한다. 각 정보는 사용자의 선택여부만을 입력하도록 하여 최대한 조작법이 쉽도록 설계하였다.
구현한 식품 정보 온톨로지는 정보의 접근성을 높이고, HACCP 정보 간의 연관관계를 기록함으로써 HACCP 업무의 효율성을 향상시키고 광범위한 활용이 가능하게 하였다. 또한 HACCP 식단 분류 업무에 적용하여 식품 정보 온톨로지를 검증하고, 식단 분류의 신뢰성을 높였다. 앞으로 온톨로지를 자동으로 확장, 활용할 수 있는 시맨틱 웹이 연구되어 식품 위생 관리의 자동화가 가능한 HACCP 시스템으로의 적용이 가능하도록 할 것이다.
본 장에서는 식품 정보들의 관계를 표현하여 HACCP 시스템 운영 시에 사용되는 정보의 효율적인 검색 및 활용이 가능하게 하기 위한 온톨로지를 구축하기 위하여 필요한 각 요소들을 분석한다. 또한 인스턴스를 정의하고, 인스턴스간의 관계를 정의하는 것으로 식품 정보 온톨로지를 설계한다.
본 장에서는 식품 정보들의 관계를 표현하여 HACCP 시스템 운영 시에 사용되는 정보의 효율적인 검색 및 활용이 가능하게 하기 위한 온톨로지를 구축하기 위하여 필요한 각 요소들을 분석한다. 또한 인스턴스를 정의하고, 인스턴스간의 관계를 정의하는 것으로 식품 정보 온톨로지를 설계한다.
온톨로지를 활용하여 HACCP 식단 자동 분류 시스템을 개발 후 HACCP 시스템에서 수행되는 ‘식단분류’ 단계를 시행하였다.
이를 위해 식품의약품안전처의 HACCP 관리 매뉴얼[1]과 교육부의 학교급식 위생관리 지침서[2]를 분석하여 식품 정보들의 관계를 표현하고, 활용할 수 있도록 하기 위한 식품 조리 정보를 주요 개념과 하위에 포함시키도록 요소를 구성한다.
온톨로지를 활용하여 HACCP 식단 자동 분류 시스템을 개발 후 HACCP 시스템에서 수행되는 ‘식단분류’ 단계를 시행하였다. 이를 위해 앞서 설계한 온톨로지에서 정보들을 획득, 추론하고 분석하여 식단을 분류하였다. 이러한 식단 분류의 결과는 그림8을 통해 확인 할 수 있다.
따라서 해당 식단 분류 문항을 그대로 온톨로지의 요소로 활용할 수는 없다. 이에 위 문항들을 분해하여 표 2와 같이 식단을 분류하기 위한 요소들을 추출하였다.
조리자의 업무 수행을 자동화하기 위한 어플리케이션은 그림 2와 같이 최소한의 조작을 통해 HACCP 업무를 수행하면서, 동시에 식품 정보 온톨로지를 구축할 수 있도록 하였다.
성능/효과
본 논문에서는 HACCP 시스템 운영의 정보 신뢰성 확보와 운영절차의 효율성을 증대시키기 위하여 식품 정보 온톨로지를 구축하였다. 구현한 식품 정보 온톨로지는 정보의 접근성을 높이고, HACCP 정보 간의 연관관계를 기록함으로써 HACCP 업무의 효율성을 향상시키고 광범위한 활용이 가능하게 하였다. 또한 HACCP 식단 분류 업무에 적용하여 식품 정보 온톨로지를 검증하고, 식단 분류의 신뢰성을 높였다.
그림 7은 W3C에서 제공하는 RDF 유효성 검증 웹 어플리케이션[9]을 통해 온톨로지의 유효성을 검증한 결과이다. 상단에 온톨로지가 유효하다는 검사 결과가 출력되었고, 하단에 해당 온톨로지를 트리플형태로 출력되었다. 출력된 트리플에는 subject로 식단명인 깍두기와, 식재료인 새우젓, 소금 등이 출력되며, predicate로 각 요소의 관계인 diet_name, diet_cook, diet_phf 등이 출력된다.
또한 Object로 식단명인 깍두기, 조리법인 절이기, PHF여부인 false 등이 저장된 것을 볼 수 있다. 이를 통해 작성한 온톨로지가 유효하며, 활용할 수 있는 온톨로지임을 검증하였다.
이와 같이 온톨로지 기반으로 계층화된 RDF 문서에서 HACCP의 주요 업무인 자동적인 식단 분류가 가능함을 알 수 있다.
후속연구
또한 HACCP 식단 분류 업무에 적용하여 식품 정보 온톨로지를 검증하고, 식단 분류의 신뢰성을 높였다. 앞으로 온톨로지를 자동으로 확장, 활용할 수 있는 시맨틱 웹이 연구되어 식품 위생 관리의 자동화가 가능한 HACCP 시스템으로의 적용이 가능하도록 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
HACCP 시스템의 경우 정보화 및 자동화가 쉽게 이루어지지 않는 이유는 무엇입니까?
IT기술의 발달에 따라 다양한 분야가 정보화 되고 있으나, 식품 위생 분야의 정보화 연구는 활발하지 못하다. 그 중 예방차원의 식품위생관리시스템인 HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Point)[1,2] 시스템은 식품의 제조, 가공, 보존, 유통(급식) 중에 발생할 수 있는 각종 정보들의 연관관계로 도출되는 복잡한 시스템 운영이 필요하므로 시스템의 정보화나 자동화가 쉽게 이루어지지 않고 있다[3-5]. 실효성이 보장되는 HACCP 시스템 운용이 가능하려면 대용량의 HACCP 운영 기록이나 식품정보를 자동으로 관리할 수 있는 온톨로지 기반의 정보화 시스템 개발이 필요하다.
급식실무에서 식품 정보의 온톨로지가 매우 유용한 이유는 무엇입니까?
이와 같은 사람이 직접 수행해야하는 복잡한 HACCP 업무를 자동화하기 위해서는 HACCP 정보를 사람이 이해하고 있는 개념적 정보로 컴퓨터 시스템이 표현하여야 한다. 즉, 급식이 이루어지기 위해서 필요한 식단명, 식품재료의 종류, 각 재료들의 조리법, 위험요소 분류 등의 복잡한 정보들을 하나의 계층화된 형태로 구성한 온톨로지를 제공함으로써 정확하고 즉각적인 HACCP 식품 정보의 활용이 가능하게 한다. 따라서 HACCP 시스템의 식품 정보를 구축하고 여러 학교 등의 급식 현장에서의 정보 공유와 재활용이 용이한 식품 정보의 온톨로지는 매우 유용할 수 있다.
온톨로지는 무엇입니까?
온톨로지는 컴퓨터 시스템이 실세계의 생물, 사물, 사건, 사실 등과 같은 정보를 이해하고 활용할 수 있도록 정보 간의 의미와 연관 관계를 기술하는 정보 관리 기법이다[6,7]. HACCP 시스템의 운영 현장에서 급식 실무자는 배식할 음식들과 각 식재료의 구성, 조리법, 배식방법 등을 인지하고 위험요소 등을 분류하며, 급식 업무를 순서에 따라 진행하여야 한다.
Guidebook for School Meals Hygienics. http://www.moe.go.kr/web/100066/ko/board/view.do?bbsId318&boardSeq2189 (accessed Jun, 17, 2016). 2010.
A.R.Lee, "The School Foodservice Securement Facilities and Perceptions of Barriers to Implementation of HACCP System in School Foodservice in Seoul Area", The Korean Journal of Food and Nutrition, vol. 26, no. 3, pp. 578-590, 2013.
S.Y.Hyun, K.A.Cha, W.K.Hong, "Design of Communication Middleware for HACCP Automation System using Lightweight Devices", Journal of the Korea Industrial Information Systems Research, vol. 20, no. 4, pp. 11-23, 2015.
K.A.Cha, S.D.Yeo, W.K.Hong, "Development of X ML based HACCP Diet Automatic Classification System", Journal of Korea Multimedia Society, vol. 19, no. 1, pp. 86-95, 2016.
B.M.Lee, "Food Ontology Model for a Healthcare Service", Journal of the Korea Industrial Information Systems Research, vol. 17, no. 6, pp. 31-40, 2012.
O.H.Kwon, J. Park, K. Yeom, "Ontology Model Management Framework for Supporting Mobile Situation-aware Service Development", Journal of Korean Institute of Next Generation Computing, vol. 7, no. 6, pp. 13-25, 2011.
J.K.Ryu and et. al., "Recommendation using Service Ontology based Context Awareness Modeling", Journal of Korea Contents Association, vol. 11, no. 2, pp. 22-30, 2011.
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