[논문]식품 품질관리를 위한 신호탐지이론(SDT) 감각차이식별분석 이론과 생수 품질관리에의 활용

김민아; 심혜민; 이혜성

doi:10.23093/fsi.2019.52.1.20

식품 품질관리를 위한 신호탐지이론(SDT) 감각차이식별분석 이론과 생수 품질관리에의 활용
Food quality management using sensory discrimination method based on signal detection theory and its application to drinking water 원문보기

식품과학과 산업 = Food science and industry, v.52 no.1, 2019년, pp.20 - 31

김민아 (이화여자대학교 식품공학과) , 심혜민 (농심 식품연구소) , 이혜성 (이화여자대학교 식품공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Sensory perception of food/beverage products is one of the most important quality factors to determine consumer acceptability and thus sensory discrimination methodology has been a vital tool for quality management. Signal detection theory(SDT) and Thurstonian modeling provide the most advanced psychometric approach to modeling various discrimination methods. In these theories, perceptual and cognitive decisional factors are considered so that, a fundamental measure of sensory difference (d') can be computed, independent of test methods used. In this paper, sensory discrimination analysis based on SDT and Thurstonian modeling is introduced for more accurate and systematic applications of sensory and hedonic quality management in industry. Ways to realize the statistical power and relative sensitivity of sensory discrimination methods theorized in SDT and Thurstonian modeling in practice, are also discussed by using a case study of the Nongshim quality management program for drinking water in which SDT A-Not A test methodology was further optimized.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 식품 및 음료 제품들의 감각 품질에 대한 차이식별 측정을 가능하게 하는 최신 이론인 신호 탐지 이론과 Thurstonian 모델링을 소개하고, 식품의 감각적 및 기호적 품질관리를 위해 산업체에서 효과적으로 감각 차이식별 분석을 활용할 수 있는 방안을 논의하고자 한다. 또한 생수 제품의 효과적인 품질관리를 위해 최적화된 감각 품질관리 프로그램을 개발하여 운영했던 연구 사례를 소개하고자 한다.
본 논문에서는 식품 및 음료 제품들의 감각 품질에 대한 차이식별 측정을 가능하게 하는 최신 이론인 신호 탐지 이론과 Thurstonian 모델링을 소개하고, 식품의 감각적 및 기호적 품질관리를 위해 산업체에서 효과적으로 감각 차이식별 분석을 활용할 수 있는 방안을 논의하고자 한다. 또한 생수 제품의 효과적인 품질관리를 위해 최적화된 감각 품질관리 프로그램을 개발하여 운영했던 연구 사례를 소개하고자 한다.
본 논문에서는 정신물리학에 익숙하지 않은 식품 분야 전공자들이 감각 측정 이론에 대해서 쉽게 이해할 수 있도록 수학적인 이론의 설명이 아닌 간단한 도식화를 통한 개념적 설명을 제시하고자 한다.
즉, 소비자들은 생수에서 심미적으로 좋지 않은 맛이 느껴진다면 안전성에 문제가 없는 제품이라 하더라도 마시는 물로써 적합하지 않은 제품이라고 간주하기 때문에 보다 예민한 평가방법이 요구된다고 할 수 있다. 생수와 같이 예민하게 감지하기 쉬운 특수한 식품군에 적합한 차이식별 평가방법을 개발하기 위해 실제 산업체에서 신호 탐지 이론을 적용하여 개발한 사례에 대해서 소개하고자 한다.
식품 회사 농심에서는 직접 취수하여 판매하는 생수 제품의 효과적인 생산을 위해 새로운 공장을 설립하면서, 설비, 생산, 유통 및 보관 등 전반에 걸친 품질관리 방법을 수립하던 중 세부적인 관리 측면에서 품질관리를 위해 생수에 최적화된 감각평가를 어떻게 선정할 것인지를 논의해왔다. 기존에는 삼점 검사, 일·이점 검사, 2-AFC, 또는 3-AFC 등의 평가방법으로부터 얻은 결과를 이항분포에 기초하여 통계적인 유의차를 확인하였으나, 이항 통계 분석방법은 기회확률만을 고려할 뿐 평가방법의 예민도 차이를 반영하지 않기 때문에 비교하고자 하는 제품 간의 감각 차이의 수준을 정량화 할 수 없다는 한계가 있었다.

가설 설정

이 이론에서는 평가자가 지각할 수 있는 자극, 즉 ‘신호’(signal)가 없을 때에도 인간의 신경계는 계속적으로 활동하고 있기 때문에 ‘배경 잡음‘(background noise)이 존재함을 전제한다.

제안 방법

생수 품질 평가를 위해, 이와 같은 리마인더 디자인을 활용한 형태로써, 평가 제품을 검사하기 전에 기준 제품을 두 번 맛보게 하는 듀얼 리마인더 A-부A (DR A-Not A; dual reminder A-Not A) 평가 방법을 새로이 개발하였고(Fig. 5(c)), 강제선택법 (forced-choice) 중 통계적 파워가 높은 평가방법 중의 하나인 3-AFC와 평가 수행력을 비교함으로써 두 평가법 간의 효용성을 확인하였다(Moon 등, 2016).
위와 같은 연구결과를 토대로 농심에서는 정기적인 품질관리 운영모델로 목적에 맞게 개발된 감각 차이식별 검사방법인 DR A-Not A를 생수 모니터링 평가방법으로 채택하였다. 지속적인 평가를 통해 제품 품질의 차이를 분석하여 수치화 할 수 있다는 점과 규격으로 정한 품질관리 수준(action standard) d'을 통해 적합, 부적합을 판단할 수 있어 유용하게 활용하고 있다.

이론/모형

신호 탐지 이론 및 Thurstonian 모델링은 평가 요원이 평가를 수행할 때 사용하는 인지적 결정 전략(cognitive decision strategy)을 중요하게 고려하여 분석한다. 따라서 각 차이식별 평가방법마다 고유의 심리측정 함수를 포함한 분석 모델(psychometric function)을 연구하여 사용한다. 다양한 감각 차이식별 평가방법들 간에 연구된 심리측정 함수를 비교해보면, 이점 비교검사(2-AFC; 2-Alternative Forced Choice)와 3-AFC가 일·이점 검사와 삼점 검사보다 정답률이 높다.
또한 식품의 감각적인 특성은 매우 복합적이기 때문에 안정적인 차이식별 결과를 얻기 위해서는 무엇을 평가하는지에 대한 평가 기준, 즉 제품 감각 품질 비교를 위한 평가 축의 안정화가 요구된다. 이를 위해 최근에 많은 연구가 이루어지면서도 산업적으로도 많이 활용되고 있는 리마인더(reminder) 시료를 제공하는 감각 차이식별 방법론(Kim 등, 2015a Shin 등, 2016; Jeong 등, 2016)을 생수 품질관리 평가에 적용할 수 있도록 연구를 진행하였다.

성능/효과

5(c)), 강제선택법 (forced-choice) 중 통계적 파워가 높은 평가방법 중의 하나인 3-AFC와 평가 수행력을 비교함으로써 두 평가법 간의 효용성을 확인하였다(Moon 등, 2016). 비교 연구 결과, 평가 요원들은 DR A-Not A를 수행하는 동안 자연스럽게 기준 제품에 대하여 노출되기 때문에 추가적인 친숙화 과정 없이도 효율적인 beta-인지전략을 활용하는 것과, 최적화된 시료 순서로 구성되어 있기 때문에 평가의 실효적 파워를 높임으로써 3-AFC에 상응하는 평가 수행력을 나타냄을 확인하였다.
즉 같은 시료에 대해서 동일한 평가자들을 활용해서 평가를 수행하였을 때, 상대적으로 일·이점 검사와 삼점 검사보다 2-AFC와 3-AFC를 사용했을 때 더 높은 정답률을 얻을 수 있다.

후속연구

따라서 산업 환경 및 소비자의 요구 변화로 인하여 제품 성분(또는 공정)을 변화시켰을 때에는, 소비자의 입장에서 소비자가 지각하는 감각적 및 기호적 품질을 이해하고, 소비자가 허용할 수 있는 기준에서 맛 품질이 변화되었는지 연구·검토할 수 있는 단계가 필수적으로 요구된다.
예를 들어, 품질이 균일하지 못한 신선식품과 품질이 균일하게 조절되는 가공식품에 대해서는 감각적 특성에 대한 품질관리에 다른 기준을 적용해야 한다. 따라서 제품 특성의 차이와 소비자가 인지하는 제품의 감각적 품질 기준을 고려하여 식품 및 음료 제품의 감각 품질의 차이를 측정하는 것이 중요하며, 다양한 제품 군에 대해서 차별적인 품질관리 방안을 마련하고 활용하는 것이 식품 산업에서 성공적인 품질관리 프로그램을 운영하는데 중요한 과제가 될 것이다.
이처럼 식품 군에 맞게 최적화된 차이식별 평가방법의 적용은 결과 신뢰도를 제고하므로 기업으로 하여금 잘못된 결과를 도출할 가능성을 줄여준다. 따라서, 기업들이 품질관리를 과학적이고 체계적으로 운영하기 위해서는 제품 특성에 맞게 최적화된 감각 차이식별 검사방법을 개발하고 적용할 수 있어야 할 것이다.
소비자들은 기존 제품과 원가 절감 제품 간의 감각 차이를 감지할 수도 있고, 감지하지 못할 수도 있다. 후자의 경우, 즉 두 제품 간의 감각 차이가 매우 미미하여 소비자들이 그 차이를 감지하지 못한다면, 원가 절감 제품의 출시가 가능할 것이다. 그렇다면, 전자의 경우는 새로이 개발된 제품으로의 출시가 불가능한 것인가? 소비자들이 두제품의 감각 차이를 감지하는 경우에는 “그 차이가 소비자가 허용할 수 있는 정도의 차이인가” 와의 비교가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	식품에 대한 기호도를 결정 짓는 중요한 요소는 무엇인가?	소비자가 식품을 섭취할 때 지각하는 식품의 감각적 특성과 이로 인한 즐거움과 쾌감(pleasantness) 은 소비자의 식품에 대한 기호도(hedonic, liking, acceptability)를 결정 짓는 가장 중요한 요소이며, 이러한 소비자가 지각하는 식품의 감각적 및 기호적 품질은 소비자의 식품 선택을 결정 짓는 가장 중요한 품질 요소 중 하나이다. 따라서, 최근 식품 업계는 식품의 감각적 품질(‘맛 품질’)은 유지하면서더 건강하고 지속 가능하며 비용 측면에서도 보다 효율적으로 제품을 생산하기 위해, 원료 배합률을 달리하거나 가공 공정을 변경하는 데에 많은 노력을 기울이고 있다.
	신호 탐지 이론은 무엇인가?	신호 탐지 이론은 자극에 대한 탐지율이 평가자의 예민도(sensitivity)와 평가기준(decision criteria) 에 의해 결정된다는 이론으로, 예민도와 평가기준을 분리하여 개념화하기 때문에 평가기준에 의한 영향을 배제하고 예민도 만을 측정할 수 있다. 이이론에서는 평가자가 지각할 수 있는 자극, 즉 ‘신호’(signal)가 없을 때에도 인간의 신경계는 계속적 으로 활동하고 있기 때문에 ‘배경 잡음‘(background noise)이 존재함을 전제한다.
	신호 탐지 이론에서 전제하고 있는 것은 무엇인가?	신호 탐지 이론은 자극에 대한 탐지율이 평가자의 예민도(sensitivity)와 평가기준(decision criteria) 에 의해 결정된다는 이론으로, 예민도와 평가기준을 분리하여 개념화하기 때문에 평가기준에 의한 영향을 배제하고 예민도 만을 측정할 수 있다. 이이론에서는 평가자가 지각할 수 있는 자극, 즉 ‘신호’(signal)가 없을 때에도 인간의 신경계는 계속적 으로 활동하고 있기 때문에 ‘배경 잡음‘(background noise)이 존재함을 전제한다. ‘배경 잡음‘ 수준은 시간이 지남에 따라 무작위로 변화하지만 일반적으로 평균값을 중심으로 정상 분포를 나타낸다(Fig.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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