[논문]중심성 분석을 이용한 식품 미세플라스틱의 최근 연구동향

조성용; 변기식

doi:10.5762/kais.2020.21.5.508

중심성 분석을 이용한 식품 미세플라스틱의 최근 연구동향
Research Trends of Microplastic in Food via Centrality Analysis Method 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.5, 2020년, pp.508 - 515

조성용 (국방기술품질원 품질경영본부 전투물자센터) , 변기식 (국방기술품질원 품질경영본부 전투물자센터)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 식품 미세플라스틱에 대한 연구 동향을 파악하고자 최근 10년 동안 발표된 학술 문헌 데이터베이스를 바탕으로 네트워크 중심성 분석을 수행하였다. 연구에 사용된 데이터는 "미세플라스틱"과 "식품" 카테고리로 추출되는 2011 ~ 2020년 사이의 발표 논문을 대상으로 하였다. 분석 방법은 키워드 기반의 빈도수 출현 분석 및 중심성 분석(연결정도 중심성, 근접 중심성, 매개 중심성)을 적용하였다. 분석결과, 전체 키워드 중 "해양(marine)", "오염(pollution)" 키워드의 중심성 척도가 0.3 이상으로 나타났는데, 이는 발표된 논문의 30 % 이상이 미세플라스틱 오염이 생태계에 미치는 영향에 대한 연구로 현재 주로 연구되는 내용임을 확인할 수 있었다. 반면 "유독성(toxicity)", "섭취(ingestion)" 키워드는 중심성 척도가 0.06으로 단 6 %만이 식별되어 생물축적에 기인한 미세플라스틱 또는 식품 내 존재하는 미세플라스틱의 섭취로 인해 인체에 미치는 유해성 연구는 미흡한 것으로 확인하였다. 이번 연구결과가 식품 중 미세플라스틱의 유해성에 대한 연구의 방향성 예측과 더불어 식품 안전 기반 마련을 위한 정책적 의사결정을 위한 기초자료로써 활용되기를 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study examined the research trends of "Microplastic in food" with a scholar databaseusing the centrality analysis method. The data was based on research papers published from 2011 to 2020, sorted by "microplastic" and "food". The centrality analysis methodology(Degree centrality, Closeness centrality, Betweenness centrality) was applied, followed by a keyword-based frequency occurrence analysis. The results suggested that more than 30% of the total keywords were related to "marine" and "pollution". Therefore, research on the effects of microplastic pollution on the ecosystem had mainly been conducted. On the other hand, only 6% of the keywords were related to "toxicity" and "ingestion". Hence,the number of studies on microplastic exposure caused by bioaccumulation or food are still insufficient. These results can be used to provide directions for future research, as well as provide basic data for political decision-making on the environmental hazards of microplastic.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Microplastic Concentration Detection Result for 8 Items[12].
표 Table 1. Collected Journals from "ScienceDirect" DB
표 Table 2. Top 20 Word Frequency Rank from 2011 to 2020
그림 Fig. 2. KeyWard Frequency Trend from 2011 to 2020
표 Table 3. Top 20 Counting Result from 2011 to 2020 (Each Year)
표 Table 4. Top 20 Degree Centrality Result from 2011 to 2020
표 Table 5. Top 20 Closeness Centrality Result from 2011 to 2020
그림 Fig. 3. Network Diagram for major central key-words via NetDraw from 2011 to 2020.
표 Table 6. Top 20 Betweenness Centrality Result from 2011 to 2020

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 식품 미세플라스틱에 대한 최근 10년의 연구동향을 분석하여 식품 내 함유된 미세플라스틱과 같은 화학물질의 안전성에 대한 연구 실태를 확인하고, 이에 더하여 식품 안전 기반 마련을 위한 향후 연구가 필요한 분야를 식별하였다. 이 연구 결과를 기초자료로 하여 후속 연구를 수행한다면 빅데이터를 활용한 네트워크 분석 방법을 통해서 식품 내 미세플라스틱의 유해성에 대한 연구방향성 예측과 더불어 이러한 분석결과가 각 국가의 식품 안전 기반 마련을 위한 정책적 의사결정의 기초자료로써도 활용될 것을 희망한다.
이에 본 연구에서는 식품 안전 연구의 기반을 마련하기 위해 식품 미세플라스틱에 대한 연구 동향을 파악하고자 하였다. 이를 위해 최근 대두되고 있는 빅데이터 분석방법 중 키워드 기반 네트워크 분석방법을 사용하였다.

제안 방법

하지만 단순히 키워드의 출현빈도 만을 가지고 계량화한 정량 분석은 네트워크 분석 시 하나의 기준점으로의 역할이 가능할 수 있으나 키워드의 양적 속성만 확인 할 수 있기에 다른 키워드 간의 관계성을 확인하기 위해서는 별도의 분석이 필요하다. 따라서 네트워크 분석방법 중 중심성(degree centrality) 분석을 통해 키워드 간 관계성을 확인하였다.
또한 중심성 분석 결과를 토대로 네트워크의 시각화 및 구조화는 “Ucinet" 프로그램의 패키지 프로그램인 ”NetDraw"를 이용하여 구현하였다.
앞서 분석한 연결정도 중심성, 근접 중심성, 매개 중심성 분석 결과를 종합하여 관련 키워드에 대한 네트워크를 "UciNet" 프로그램을 통해서 시각화 및 구조화 하였다.

대상 데이터

식품 미세플라스틱에 대한 학술 문헌을 추출하기 위해 학술 데이터베이스에서 다음과 같이 “미세플라스틱(microplastic)”과 "식품(food)" 키워드를 “and” 조건으로 검색하였고, 범위는 최근 10년 간 발표된 논문을 대상으로 하였다.
식품 미세플라스틱에 대한 학술 문헌을 추출하기 위해 학술 데이터베이스에서 다음과 같이 “미세플라스틱(microplastic)”과 "식품(food)" 키워드를 “and” 조건으로 검색하였고, 범위는 최근 10년 간 발표된 논문을 대상으로 하였다. 추출결과 총 652건의 논문정보를 획득하였으며, 각 연도별로 획득한 논문의 수는 Table 1과 같다.

이론/모형

데이터베이스를 구성한 후 핵심 키워드 추출 시에는 "KrKwic" 분석 도구[18]를 사용하였으며, 중심성 분석은 네트워크 키워드 분석에서 널리 사용되는 "UciNet"[19] 프로그램을 사용하였다.
이에 본 연구에서는 식품 안전 연구의 기반을 마련하기 위해 식품 미세플라스틱에 대한 연구 동향을 파악하고자 하였다. 이를 위해 최근 대두되고 있는 빅데이터 분석방법 중 키워드 기반 네트워크 분석방법을 사용하였다. 이 분석기법은 사회과학 분야 뿐만 아니라 자연과학, 공학 등 여러 학문에 걸쳐 적용되고 있다[13-15].

성능/효과

가장 많이 식별된 키워드는 “미세플라스틱(microplastic)”이었으며, “플라스틱(plastic)”, “오염(pollution)”, "해양쓰레기(ma- rine debris)", "어류(fish)" 순으로 확인되었다.
같은 기간 키워드 빈출 횟수가 많이 낮았던 “오염(contamination)”의 경우에는 연결정도 중심성이 크게 증가한 것을 확인할 수 있었으며, 이 외에도 정량분석 시 상위 20종에서는 확인할 수 없었던 “평가(assessment)”, “식품(food)”, “축적(accumulation)”, “모니터링(monitoring)”이 근접 중심성이 높은 상위 20종 내에 새롭게 포함되었다.
따라서 식품 미세플라스틱 관련 연구의 중심은 연결정도 중심성 분석과 마찬가지로 “해양”, “물”의 환경오염실태 영향 연구인 것으로 확인할 수 있었고, “식품”, “평가”, “섭취” 중심성은 다소 낮게 나타나 관련 연구의 중심은 아닌 것으로 확인하였다.
전 세계적으로 식품 포장재의 재료 구성 비율은 판지 31 %, 경질 플라스틱 24 %, 연질 플라스틱 20 %, 금속 14 %, 유리 6 %로 플라스틱의 구성 비율이 무려 44 %에 이르는 것으로 조사되었으며 특히 금속과 유리 비중은 감소하는 반면 가볍고 가공성이 우수한 플라스틱 포장재 비중은 증가하는 추세이다[10]. 따라서 플라스틱을 활용한 가공식품 제조 분야에서도 미세플라스틱에 대한 관심이 높아지는 추세이며 관련 연구도 활발하게 진행되고 있는 것을 확인할 수 있었다. Laura M.
또한 “오염(contamination)”, “축적(accumu- lation)”, “평가(assessment)”, “모니터링(monitoring)”이 상위 20종 키워드에 포함되었고 이전 분석에서는 볼 수 없었던 “화학약품(chemicals)”, “홍합(mussel)”, “폴리에틸렌(polyethylene)”과 같은 새로운 키워드가 상위 20종 내에 새롭게 포함된 것으로 나타났다.
반면에 “해변(beach)", “Fourier 변환 분광기(FTIR: Fourier transform infrared spectroscopy” 등의 키워드는 중심성이 다소 떨어지는 것으로 나타났다.
분석결과 매개 중심성이 가장 높은 키워드는 “미세플라스틱(microplastic)”과 “플라스틱(plastic)”, “오염(pollution)”, “물(water)”, “어류(fish)” 순으로 확인되었다.
분석결과 연결정도 중심성이 높은 상위 5개 키워드는 “플라스틱(plastic)”, “미세플라스틱(micro- plastic)”, “해양(marine)", "오염(pollution)", "물(water)" 순으로 식별되었다.
이를 통해 식품 미세플라스틱 관련 연구 중 영향력이 높은 연구분야는 “해양”과 “물”의 환경오염 실태 영향 연구인 것을확인할 수 있었다.
또한 “폴리스티렌(polystyrene)”, “섭취(ingestion)”, “어류(fish)”은 타 연구 분야와의 연결정도는 낮았으나 최소 2개 이상의 노드를 가진 하위그룹의 연구 분야로 식별되었다. 이를 통해 해당 연구 분야가 네트워크 안에서 타 연구와의 연결 역할을 하는 매개 중심성을 가진 연구라는 것을 확인했다.
흥미롭게도 “해양(marine)", "물(water)" 키워드가 정량분석 결과에 비해 연결정도 중심성이 다소 높게나타났으며 ”식품(food)”, “건강(health)”, “폐수(wastewater)” 키워드 또한 상위 20종에 새롭게 포함되었다.

후속연구

대표적으로 “어류”와 ”식품"은 ”플라스틱“, ”미세플라스틱“과 강한 연결성을 보여주고 있는 반면에 ”유독성", "섭취"와는 연결성을 보이지 않는 것을 볼 수 있는데, 이는 미세플라스틱의 식품 내 함유량에 대한 정량적 연구가 미세플라스틱 섭취에 따른 인체 내 유해성 연구로는 이어지지 않는 것을 의미한다. 따라서 향후에는 식품 내 미세플라스틱 함유량에 대한 정량적 연구가 현재보다 더욱 활성화 될 필요가 있고 또한 생물축적에 기인한 미세플라스틱 및 가공식품 내 존재하는 미세플라스틱의 섭취로 인해 인체에 미치는 유해성을 밝히는심화 연구로까지 이어지는 것이 필요하다.
본 연구에서는 식품 미세플라스틱에 대한 최근 10년의 연구동향을 분석하여 식품 내 함유된 미세플라스틱과 같은 화학물질의 안전성에 대한 연구 실태를 확인하고, 이에 더하여 식품 안전 기반 마련을 위한 향후 연구가 필요한 분야를 식별하였다. 이 연구 결과를 기초자료로 하여 후속 연구를 수행한다면 빅데이터를 활용한 네트워크 분석 방법을 통해서 식품 내 미세플라스틱의 유해성에 대한 연구방향성 예측과 더불어 이러한 분석결과가 각 국가의 식품 안전 기반 마련을 위한 정책적 의사결정의 기초자료로써도 활용될 것을 희망한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미세플라스틱이란 무엇인가?	플라스틱은 그 크기에 따라 “나노플라스틱(nano- plastic)”부터 “메가플라스틱(megaplastic)”까지 총 5가지 단계로 분류할 수 있는데 이 중 미세플라스틱은 지름 5 mm이하의 미세한 크기의 합성 고분자 화합물로 정의된다[5]. 이러한 미세플라스틱은 그 크기가 매우 작아 여러 가지 파생되는 문제의 원인으로 알려져 있다.
	플라스틱은 크기에 따라 어떻게 분류할 수 있는가?	플라스틱은 그 크기에 따라 “나노플라스틱(nano- plastic)”부터 “메가플라스틱(megaplastic)”까지 총 5가지 단계로 분류할 수 있는데 이 중 미세플라스틱은 지름 5 mm이하의 미세한 크기의 합성 고분자 화합물로 정의된다[5]. 이러한 미세플라스틱은 그 크기가 매우 작아 여러 가지 파생되는 문제의 원인으로 알려져 있다.

참고문헌 (21)

International Energy Agency, The Future of Petrochemicals: Towards More Sustainable Plastics and Fertilisers, 2018.
Derraik, J. G, The pollution of the marine environment by plastic debris: a review. Marine pollution bulletin, Vol 44, No. 9, pp. 842-852, 2002. DOI: https://doi.org/10.1016/s0025-326x(02)00220-5

상세보기
Book, U. Y, Emerging issues in our global environment. United Nations Environment Programme, Nairobi, 2011.
Boucher, J., & Friot, D, Primary microplastics in the oceans: a global evaluation of sources, Gland, Switzerland: IUCN, pp. 2017-002, 2017. DOI: https://doi.org/10.2305/iucn.ch.2017.01.en
Kershaw, P. J., & Rochman, C. M, Sources, fate and effects of microplastics in the marine environment: part 2 of a global assessment. Reports and studies-IMO /FAO/ Unesco-IOC/WMO/IAEA/UN/UNEP Joint Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Enviro- nmental Protection (GESAMP) eng, No. 93, 2015.
Setala, O., Fleming-Lehtinen, V., & Lehtiniemi, M, Ingestion and transfer of microplastics in the planktonic food web. Environmental pollution, No. 185, pp. 77-83, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2013.10.013

상세보기
Farrell, P., & Nelson, K, Trophic level transfer of microplastic: Mytilus edulis (L.) to Carcinus maenas (L.). Environmental pollution, No. 177, pp. 1-3, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2013.01.046

상세보기
Romeo, T., Pietro, B., Peda, C., Consoli, P., Andaloro, F., & Fossi, M. C, First evidence of presence of plastic debris in stomach of large pelagic fish in the Mediterranean Sea. Marine pollution bulletin, Vol. 95, No. 1, pp.358-361, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2015.04.048

상세보기
Van Cauwenberghe, L., & Janssen, C. R, Microplastics in bivalves cultured for human consumption. Environmental pollution, No. 193, pp. 65-70, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2014.06.010

상세보기
Hernandez, L. M., Xu, E. G., Larsson, H. C., Tahara, R., Maisuria, V. B., & Tufenkji, N, Plastic teabags release billions of microparticles and nanoparticles into tea. Environmental science & technology, Vol. 53, No. 21, pp. 12300-12310, 2019. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.9b02540

상세보기
B. J. LEE, "Food Packaging Material Trends", Prospectives of industrial chemistry. Vol. 22, No. 1, pp. 38-45, 2019.
Cox, K. D., Covernton, G. A., Davies, H. L., Dower, J. F., Juanes, F., & Dudas, S. E, Human consumption of microplastics. Environmental science & technology, Vol. 53, No. 12, pp. 7068-7074, 2019. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.9b01517

상세보기
D. Jeong, O. Kwon, Y. Kwon, "Network Analysis of Green Technology using Keyword of Green Field", Journal of the Korea Contents Association, Vol. 12, No. 11, pp. 511-518, 2012. DOI: https://doi.org/10.5392/jkca.2012.12.11.511

원문보기 상세보기
J. W. Park, J. H. Seo, D. H. Lee, K. I. Na, S. Y. Cho, M. J. Bae, "Evaluation of Results in Pesticide Residues on Incongruity Commercial Agricultural Commodities using Network Analysis Method", Journal of Food Hygiene and Safety, Vol. 33, No. 1, pp. 23-30, 2018. DOI: https://doi.org/10.13103/jfhs.2018.33.1.23

원문보기 상세보기
J. Choi, H. Kim, N. Im, "Keyword Network Analysis for Technology Forecasting", Journal of Intelligence and Information Systems, Vol. 17, No. 4, pp. 227-240, 2011. DOI: https://doi.org/10.13088/jiis.2011.17.4.227
K. S. Byun., J. S. Lim. & J. W. Park, Evaluation of Results in Recent Flexible Solar Cell research trends via Network Analysis method. Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 19, No. 6, pp. 600-613, 2018. DOI: https://doi.org/10.5762/KAIS.2018.19.6.600
http://sciencedirect.com
H. W. Park, Understanding and Applying KrKwic Program for Content Analysis of Korean Language: For news on regional innovation provided by Daum.net. Journal of the Korean Data Analysis Society, Vol. 6, No. 5, pp. 1377-1387, 2004. G704-000930.2004.6.5.005
S. P. Borgatti, M.G. Everett, L. C. Freeman, Ucinet for windows: Software for Social Network Analysis, Analytic Technologies (Harvard, MA) (http://www.analytictech.com)
L. C. Freeman, Centrality in social networks conceptual classification, Social Networks, Vol. 1, No. 3, pp. 215-239, 1979. DOI: https://doi.org/10.1016/0378-8733(78)90021-7
S. S. Lee, Social Network Analysis Methods, Non-hyung Press, 2013.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증