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Keit 2013-07-이슈5-농식품 위해인자 관리를 위한 it융합 기술동향
 

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    Keit 2013-07-이슈5-농식품 위해인자 관리를 위한 it융합 기술동향 Keit 2013-07-이슈5-농식품 위해인자 관리를 위한 it융합 기술동향 Document Transcript

    • Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 97 SUMMARY 목적 농축산물의 재배(생산)에서부터 유통, 소비 단계까지의 전체 식품공급사슬(Food Supply Chain)에 내재된 잠재적 위험 요인에 대한 사전 검출과 안전성 확보를 위하여 사전 예방적인 위해인자 검출 시스템 개발 및 사용자 중심의 정보 제공 서비스 기술 주요현황 세계적으로 농식품 안전관리가 사후관리에서 사전 예방관리로 패러다임이 변화하고 있음 현재 사회적으로 이슈화되고 있는 다양한 농축산물 관련 위해인자(위해미생물, 독소 등)를 현장에서 측정·분석·관리할 수 있는 기술 개발 시사점 및 정책제안 식품 위해물질 검출기술 연구개발의 선진기술을 구비한 해외 유수 연구기관과의 국제공동연구 추진을 통한 기술격차 축소가 필요함 식품 위해인자 검출 선진화를 위한 지속적인 연구지원이 필요하며 과학적인 연구결과를 활용한 지속적인 제도의 개선이 필요함 식품 안전성 및 위해성 평가기술은 국가 주도적인 장기적인 계획 하에 체계적인 연구개발 지원이 필요함 농식품 위해인자 관리를 위한 IT융합 기술동향 l저자l 한상철 PD / KEIT 신산업IT융합 PD실 김홍찬 선임 / KEIT 신산업IT융합 PD실 이 한 부장 / 현대BS&C 박태정 교수 / 중앙대학교 박 현 부장 / 한국전자통신연구원
    • PD ISSUE REPORT JULY 2013 VOL 13-7KEIT PD Issue Report 한국산업기술평가관리원98 1. 기술의 개요와 개발의 중요성 농식품 위해인자 관리의 개요 및 필요성 경제활동시간의 증가, 주5일제 근무, 핵가족화, 여성의 사회참여기회 확대, 국제 여행의 보편화 등 일련의 사회변화는 외식 기회를 확대시켜 대형음식점의 증가, 식품가공업, 식품유통업 및 외식산업의 발달이라는 푸드시스템에 큰 변화를 가져왔음 즉, 식품의 원료를 구입하여 집에서 가공 조리하여 섭취하는 경우가 점점 줄어드는 대신 가공식품의 비중이 40%로 빠른 속도로 증가하고 있어 산업화 선진사회의 식생활구조로 변화하고 있고 외식산업의 규모도 크게 증가하고 있으며 학교급식 등 단체급식이 보편화되고 있는 실정 이러한 식생활 패턴의 변화는 식품의 안전성 확보에 있어 중요한 문제로 대두되었으며 생산단계에서 뿐만 아니라 식품의 흐름체계 즉 처리, 가공, 유통 및 최종소비단계에 이르기까지 관련 모든 주체들의 위생 및 안전성 관리가 요구되고 있음 이와 같이 농식품에 대한 위생 및 안전성 관리에 대한 요구와 관심이 갈수록 증가하고 있는 상황이지만 최근 발생한 일련의 식품안전사고로 인하여 막대한 경제적 손실 및 사회적 비용을 초래하고 있어 신속하고 효과적인 사전 예방적인 농식품 안전관리시스템 개발이 필요 경제적 손실 및 사회적 이슈 경제적 손실 이상기후 식중독 인한 경제손실 1조 3000억 원 식중독으로 인한 경제족 손실이 1조 3000여 억 원에 달하는 것으로 나타났다. 식중독세균연구회, 국제식품위생학회(IAFP) 한국지부가 30일 보건산업진흥원 대회의실에서 개최한 '제 13차 식중독세균연구회-식품제조환경에 존재하는 식중독균의 위해 평가와 제어'에서 강원대학교 바이오산업공학부 오덕환 [전주=뉴시스] 권철왕 기자 = 최근 전북지역에서 발생하고 있는 집단 식중독 의심 증세는 급식에 납품된 김치일 가능성이 커지고 있다. 4일 전북도교육청 등 관계 기관에 따르면 최근 3일간 식중독 의심 환자가 발생한 전주와 완주 지역 4개 학교는 동일 회사에서 납품된 김치를 급식한 것 최근 큰 폭의 일교차로 인해 식중독 발생 우려가 높아지고있다. 음식점이나 학교 등 집단 급식을 하는 곳은 식중독 예방에 비상이 걸린 상태다. 식품의약품안전처(처장 정승)는 11일 "음식을 가열하지 않고 바로 먹을 경우 식중독균을 완전히 제가하기 어렵기 때문에 충분히 가열해 먹을 것:을 권고하고 있다. 지난해 국내에서 발생한 식중독 원인은 야채류가 가장 많았고 어패류, 복합조리식품, 육류 등이 그 뒤를 이었다. 외국에서도 새싹채소의 장출혈성대장균(독일), 엘론의 리스테리아 급격한 일교차 식중독 위험↑집단급식 비상 전북 집단 식중독, 2~3일 공급된 김치가 원인?대형화 식중독으로 인한 경제적 손실 기타 (0.11%) 의료비용 (26.38%) 생산적손실 (73.51%) 생산적손실 의료비용 기타 ┃그림 5-1 농식품 위해인자관리의 필요성┃
    • ISSUE 5 농식품 위해인자 관리를 위한 IT융합 기술동향 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 99 농식품 위해인자 관리의 중요성 식품산업은 원료의 재배에서부터 제조, 유통, 소비 단계까지 매우 복잡한 과정을 거치게 되며 그러한 과정마다 발생할 수 있는 다양한 잠재적 위험요인들이 존재하고, 이러한 잠재적 위험요인들은 각 식품공급사슬(Food Supply Chain) 각 단계에서 확인되고 제어되지 않으면 식품안전을 위협하는 요소로 부각되게 됨 식품공급사슬 전체에 걸쳐 변화하는 위험요인들을 파악하고 제거하기 위해서는 체계적인 식품안전관리시스템이 적용되어야 함 따라서, 농축산물의 재배단계에서부터 유통, 소비단계까지 거치게 되는 과정 전반에 대한 안전관리가 필요하며 효율적인 관리를 위해서 사전 예방적 안전관리시스템 개발과 이를 뒷받침할 수 있는 IT융합 R&D 기술 연구가 절대적으로 필요 식품 위해인자인 위해미생물 검출에 있어 식품 공정에 의한 미생물 검사는 시료에서 검출까지 1~3일 이상 수일 정도 소요되며 검출과정에서 배양에 의한 증균 과정이 약 12~48시간 정도로 대부분의 시간을 차지 최근 농식품 품질제고를 위한 신선유지를 위해 유통과정과 기간을 단축시키는 추세에 있어 농식품의 위해물질 검출시간을 실시간 수준으로 단축시킬 수 있는 IT융합 기술개발이 절실히 요구되고 있음 식품위해인자 검출은 시료전처리 과정만 6~8단계 정도로 복잡하며 숙련된 분석자가 정밀 분석기기를 통해 평가하고 있어 분석자에 따른 재현성 문제로 인하여 결과의 신뢰성이 의심받는 경우도 발생하고 있다. 따라서 전문 분석자의 오차가 문제되고 있는 실정에 생산(재배)/가공(제조)이나 유통현장에서 비전문가에 의한 식품위해인자 검출은 결과에 대한 신뢰성 문제를 발생시킬 수 있음 1) 초고속 실시간 검출 2) 전처리 자동화 3) 다중분석 4) 고 민감도 및 특이도 5) 장비 소형화로 현장 투입 센서를 통한 편리한 전처리 및 검출 짧은 분석 시간 저 비용 " 농식품의 안전한 유통을 위한 위해인자 신속 관리 시스템 " 시료전처리/배양 시간이 총 검출시간의 90% 이상 차지 시료전처리를 위해 숙련된 전문 분석자 필요 유통단계에서 위해인자 검출 및 차단 어려움 신속 정확한 위해인자 검출 시스템 필요 •정량~배양까지 : 10시간 이상 소요 •식중독균 검출 총 소요시간 : 12시간 이상 •관능에 의한 단순 점검으로 실질적인 위해인자 검출이 불가 •객관적/과학적 위해인자 진단/평가 총 소요시간 : 2~10일 소요 •국내 생산 제품 없음, 해외의 고가 및 대형 전처리 장비 •식품단계 ~ 위해인자 검출까지 자동화된 시스템 없음 •수작업 시료전처리 과정으로 인한 결과 재현성 문제 발생 1 2 3 4 ┃그림 5-2 농식품 위해인자관리의 중요성┃
    • PD ISSUE REPORT JULY 2013 VOL 13-7KEIT PD Issue Report 한국산업기술평가관리원100 위해인자 신속관리를 위해서는 기존의 바코드/포장 내용물 단위의 이력추적, 농축산물의 저장 창고나 탑차의 원격 조정 등 선택적 정보수집 및 불충분한 정보량, 현실과 수집 시점 간 시간차에 의한 관리에 따른 정보 왜곡의 문제점을 해결하기 위한 생산부터 최종소비까지 식품공급사슬 전주기상의 빅데이터 기반 실시간 위해인자 관리가 필요 관제서비스 생산 유관기관 연계 위해인자 신속관리 통합 플랫폼 SNS 고객맞춤서비스 유통 안전유통관리 창고/물류센터 ┃그림 5-3 농식품 위해인자관리시스템 개념도┃
    • ISSUE 5 농식품 위해인자 관리를 위한 IT융합 기술동향 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 101 현장에서 검출되는 위해인자 정보(독소, 미생물)의 실시간 제공과 더불어 식품공급사슬 전주기상에서 발생되는 다양한 실시간 정보(예: 생산지 정보(생산자, 도축수량, 생산지, 출하량, 생산시기 등), 유통과정에서의 정보(유통자, 환경, 온도, 습도, 가스, 소비지 유통현황 등), 소비지에서의 정보(실시간 SNS, 웹로그 등) 및 기존 축적된 정보를 이용한 빅 데이터 기반 위해인자 상황인지, 이상 징후 조기 진단, 실시간 추적 등을 통하여 신속한 예방 및 조치가 가능한 하급 생태시스템 개발이 요구 On-Site 식품위해인자 검출시스템 주요 유통단계별 모니터링 추적관리 시스템 식품 위해인자 예측/예방 서비스 식품 위해인자 발생 긴급 알람 서비스 위해인자 실시간 통합관제시스템 사용자 SNS 연계 ┃그림 5-4 농식품 위해인자관리 프로세스┃
    • PD ISSUE REPORT JULY 2013 VOL 13-7KEIT PD Issue Report 한국산업기술평가관리원102 2. 기술 개발과 시장 현황 동향 국내·외 기술동향 및 수준 빅 데이터 기술 -국내 빅 데이터 기술은 최근 관심이 집중되는 분야로 기술 도입단계라 할 수 있으며 학계뿐만 아니라 IT업계에서도 연구와 관심이 증가하고 있는 상황이지만 효과적인 빅 데이터 활용을 위한 인프라 구축 및 지자체와 기업들의 관심이 부족하다는 지적이 나오고 있음 -빅 데이터는 창조경제 구현을 위한 신규 성장 유망분야로 주목받고 있으나 국내의 경우 글로벌 기업에 비해 기술격차가 존재한다. 공공·민간에서는 아이디어 및 데이터는 있으나 빅 데이터 분석 환경 및 활용 경험 등이 부재해 서비스 도입에 어려움을 겪고 있음 -반면, 해외에서는 빅 데이터를 활용한 사례가 지속적으로 나오고 있다. 미국 FBI는 2013년 4월 15일 보스턴 마라톤 행사장 근처 이동통신기지국의 로그기록과 주변 사무실, 주유소, 아웃렛 등의 감시카메라(CCTV), 청중의 휴대폰 카메라 등에서 수집한 10테라바이트 데이터를 분석해 용의자를 찾아냈다. 또한 이미 BMW, 볼보, 포드 등 글로벌 자동차 제조업체들은 최근 2~3년간 빅 데이터 시스템을 발 빠르게 도입해 차량 품질 개선 등에 활용 -중국 정부는 자국 기업이 빅 데이터를 저장·분석하는 인프라 개발에 나설 수 있도록 정부차원의 지원을 시행하고 있다. 중국 정부는 2010년 확정된 12차 5개년 개발계획(2011~2015년)에서 에너지 절약, 환경보호, 바이오산업, 첨단장비 제조, 신재료·에너지, 친환경 자동차와 함께 빅 데이터 관리까지 포함한 차세대 정보기술(IT)을 ‘7대 신흥 전략 산업’으로 지정하여 추진 중 -미국은 국가과학기술정책실을 두고 NSF, NIH, DoD, DAEPA, DoE, USGS 등의 주요 연방정부기관들이 빅 데이터 연구개발에 협력하고 있으며, 빅 데이터 관련 R&D에 연간 2억 달러 이상을 투입하고 있음 -영국은 빅 데이터에 대한 사회 환경과 기반을 잘 갖추고 있으며, 지난해 내각 부처를 포함해서 총 16개 부처에서 부처별 ‘Open Data Strategy’를 발표하여 부처별 빅 데이터와 개인정보 데이터 등의 활용 현황을 공개하고 데이터 접근성 강화와 개방 지침을 마련했음 -IBM, 오라클, EMC, SAP, 테라데이터, SAS 등 대표적인 빅 데이터 기업들은 데이터 분석을 통한 빅 데이터 활용법을 제시하며 비즈니스 인텔리전스(BI)기반 분석과 비즈니스 애널리틱스(BA)에 집중하고 있음 -앞서 언급한 것처럼, 이러한 빅 데이터 기술은 위해인자 정보의 제공 및 식품공급사슬 전주기상에서 발생되는 정보, 유통과정에서의 정보, 소비지에서의 정보 등을 이용한 위해인자 신속관리에 필요한 기술임
    • ISSUE 5 농식품 위해인자 관리를 위한 IT융합 기술동향 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 103 위해인자 검출 기술 -제2차 생명공학 육성기본계획 2단계(2011년 12월)에 식품 위해인자 신속 검출을 위한 식품 안전성 연구가 포함되어 있고 국가 수준에서 연구 중요성 인지하고 있으나, 위해인자 검출에 있어 소요되는 시간과 인력의 90% 이상을 차지하는 시료전처리 과정을 위한 연구는 기술 중요도 인식부족으로 활발하지 못한 실정임 -식품 위해인자 검출을 위한 바이오센서 기술은 빈번한 식중독 사고 해결을 위하여 대학을 포함 관련 부처(식약청, 농진청 등)에서도 활발히 연구되고 있다. 특히 식중독균 검출 관련한 바이오센서는 몇몇 개발 제품이 보고되고 있으나, 시료전처리/검출시간/감도 등과 같은 근본적 문제해결은 미진한 상태임 -해외에서는 최근 바이오센서 관련 항체배열에 따른 감도를 10배 이상 증가 시킬 수 있는 기술로 나노기술(NT)을 이용한 항체 고정화 및 최적화 배열에 많은 연구가 이루어지고 있으며, 마이크로 어레이 및 미세채널 칩 등으로 집중 및 상용화가 가속화되고 있음 -농식품의 시료전처리를 위한 자성입자의 이용은 분리능이나 감도향상을 목적으로 문헌을 통해 보고되고 있고, 미국 Matrix사에서 식품 중 포함된 식중독균을 농축 및 분리할 수 있는 장치를 개발하고 있으나 소수의 식중독균만 대상으로 하고 있고 경제성이 낮은 단점이 있음 -최근 독일엔지니어협회 산하 기술센터(VDI Technologiezentrum) 미래기술컨설팅(ZTC) 연구팀은 세계 8개국 기술예측 조사에서 바이오칩이 진단과 함께 치료 예후 감시에도 중요한 역할을 할 것이라고 예상했으며 덴마크와 남아프리카 보고서는 식품 안전을 높이고 식품이력추적관리를 강화하기 위한 센서 및 정보통신기술 투입을 강조하고 있음 특허 동향 -농식품 안전공급망 구축을 위한 위해인자 신속관리 시스템 기술 분야의 연도별 전체 특허 동향을 살펴보면, 거시적인 관점에서 분석 초기 구간인 1990년대 초반부터 2000년 현재까지 꾸준한 출원활동을 유지하고 있는 것으로 나타나고 있음 -이와 같이 1990년대 초반을 기점으로 출원 성장률이 증가한 것은 주요 시장국의 공통적인 추세로서, 2000년을 기점으로 각국별로 다양한 R&D 사업이 시작되었기 때문으로 분석됨 -다만, 일본의 경우에는 한국, 미국, 유럽과 달리 2000년대 중반을 기점으로 출원 활동이 감소세를 보이고 있는 것으로 나타났으며, 이는 1990년대 시작된 일본의 경제침체 영향에 따른 것으로 보임
    • PD ISSUE REPORT JULY 2013 VOL 13-7KEIT PD Issue Report 한국산업기술평가관리원104 총 출 원 건 수 연 도 별 증 감 율 출원년도 KIPO JPO USPTO EPO 미공개 특허존재 400 350 300 250 200 150 100 50 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 60 50 40 30 20 10 0 70 60 50 40 30 20 10 0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 180% 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 300% 250% 200% 150% 100% 50% 0% -50% -100% 2500% 2000% 1500% 1000% 500% 0% -500% 150% 100% 50% 0% -50% -100% 350% 300% 250% 200% 150% 100% 50% 0% -50% -100% 1977~1990 1991~1995 1996~2000 2001~2005 2006~2012 1977~1990 1991~1995 1996~2000 2001~2005 2006~2012 1977~1990 1991~1995 1996~2000 2001~2005 2006~2012 1977~1990 1991~1995 1996~2000 2001~2005 2006~2012 1977~1990 1991~1995 1996~2000 2001~2005 2006~2012 ┃그림 5-5 위해인자 신속관리 기술 연도별 특허 동향┃
    • ISSUE 5 농식품 위해인자 관리를 위한 IT융합 기술동향 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 105 -농식품 안전공급망 구축을 위한 위해인자 신속관리 시스템 기술 분야의 국가별/출원인/국적별 특허 동향을 살펴보면 미국, 일본, 유럽, 한국 등이 전체 출원규모에서 고르게 나타나고 있으며, 주요 시장국 전반에 대해 내국인이 자국에 출원하는 비율이 높은 것으로 조사되어 내국인이 리드를 하는 현상을 나타내고 있음 -기술적인 측면에서 특허 내용을 살펴보면 병원성 미생물 검출을 위한 선택배지 개발, ATP bioluminescence 검출, ELISA 면역학적 방법, 전기특성을 이용한 방법 등 다양한 검출방법이 개발되고 있음 -분자유전학적 방법으로 PCR(Polymerase Chain Reaction)을 이용한 기술이 검출 및 오염경로 분석에 활용되고 있으며 Real-Time PCR을 이용한 미생물의 정성 및 정량법이 개발되었음 -또한 다양한 식품위해물질을 동시에 진단할 수 있는 마이크로어레이 센서의 개발 및 검출기 소형화를 위한 단백질 칩에 대한 개발 연구가 활발히 진행 중 -Risk/Benefit analysis, Probabilistic Exposure Assessment(확률노출평가)에 근거한 정량 위해평가, 복합노출 위해평가, 민감군 및 극단소비자군 위해평가, 불확실성 분석(Uncertainty Analysis) 등 다양한 각도에서 식품안전성 확보를 위해 지속적으로 안전성·위해성 평가 기술을 개발 중임을 알 수 있음
    • PD ISSUE REPORT JULY 2013 VOL 13-7KEIT PD Issue Report 한국산업기술평가관리원106 ┃표 5-1 유사 기술 현황┃ 출원인 국적 주요 IP시장국(건수,%) 3극 패밀리수 (건) 특허출원 증가율 (최근5년) 미국특허로 본 주력 기술분야한국 미국 일본 유럽 IP시장국 종합 시장 확보 지수 피인용 지수 MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD 일본 0 0 20 (100%) 0 일본 1 -17% 0 0 워격 제어 기술 SANYO ELECTRIC CO LTD 일본 3 (20%) 0 12 (80%) 0 일본 0 -80% 0 0 저장고 모니터링 대한민국 (관리부서: 농촌진흥청) 한국 15 (100%) 0 0 0 한국 0 200% 0 0 유해균, 변질 검출 기술 LG ELECTRONICS INC 한국 10 (72%) 1 (7%) 2 (14%) 1 (7%) 힌국 0 0% 0 0 원격 제어 기술 Ibis Biosciences, Inc. 미국 0 12 (100%) 0 0 미국 11 200% 12.6 13.25 유해균, 변질 검출 기술 Grain Processing Corporation 미국 0 11 (100%) 0 0 미국 6 -67% 7.9 7 살균 기술 NIPPONDENSO CO LTD 일본 0 0 11 (100%) 0 일본 0 50% 0 0 원격 제어 기술 HITACHI LTD 일본 0 0 10 (100%) 0 일본 0 900% 0 0 정보 서비스 기술 Samsung Electronics Co, Ltd 한국 1 (11%) 4 (45%) 2 (22%) 2 (22%) 힌국 0 600% 0 0 유해균, 변질 검출 기술 ISHII IND CO LTD 일본 1 (14%) 0 6 (86%) 0 일본 0 0% 0 0 유해균, 변질 검출 기술 SWIFT & COMPANY 미국 0 0 6 (100%) 0 일본 5 300% 0 0 살균 기술 The United States of America as represented by the secretary of Agriculture 미국 0 2 (33%) 0 4 (67%) 유럽 0 400% 1 4.5 살균 기술 (주)저울나라 소프트웨어라인 한국 5 (100%) 0 0 0 한국 0 -67% 0 0 정보 서비스 기술 COMPUTER PROCESS CONTROLS, INC. 미국 0 0 0 5 (10%) 유럽 0 -50% 0 0 저장고 모니터링 Newman, Paul Bernard 미국 0 2 (40%) 0 3 (60%) 유럽 1 500% 0 0 원격 제어 기술 WHIRLPOOL CORPORATION 미국 0 2 (40%) 0 3 (60%) 유럽 0 500% 0 0 원격 제어 기술 한국식품연구원 한국 5 (100%) 0 0 0 한국 0 400% 0 0 저장고 모니터링 Technology Licensing Corporation 미국 0 2 (50%) 0 2 (50%) 미국 0 100% 10 11.5 정보 서비스 기술 TOSHIBA CORP 일본 0 0 4 (100%) 0 일본 4 -50% 0 0 원격 제어 기술 NATIONAL AGRICULTURAL RESEARCH ORGANIZATION 일본 0 0 3 (100%) 0 일본 0 100% 0 0 정보 서비스 기술 출원인 분석항목
    • ISSUE 5 농식품 위해인자 관리를 위한 IT융합 기술동향 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 107 국내·외 시장 현황 빅 데이터 기술 -시장조사 전문기업 Wikibon의 발표에 따르면, 2012년 전 세계 빅 데이터 관련 시장규모는 전년 대비 약 59% 성장한 114억 달러로 추산되며, 글로벌 빅 데이터 시장은 향후 5년간 31%에 달하는 연평균 성장률을 기록하며 2017년에는 478억 달러 규모에 육박할 것으로 전망했음 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 단위: 십억 달러 7.2 11.4 18.2 28.0 37.9 43.7 56.3% 59.6% 53.8% 35.4% 15.3% 9.4% 47.8 ┃그림 5-6 전 세계 빅 데이터 시장 규모 현황 및 전망(2011~2017)┃ *출처 : Wikibon (2013. 03. 07) -빅 데이터 분야의 산업 구조적 측면에서 다른 ICT산업과 마찬가지로 크게 하드웨어와 소프트웨어, 서비스 부문으로 구분할 수 있다. 각 세부산업별 비중을 살펴보면 빅 데이터 서비스 부문이 41.5~44%, 하드웨어 부문이 28.9~31% 및 소프트웨어 부문이 25~29.7%의 비중을 차지하고 있다. 이와 같이 빅 데이터 서비스 부문이 가장 높은 비중을 보이는 결과는 빅 데이터의 주요 기술이 구현되어 적용되는 서비스 영역이 전체 빅 데이터 시장에서 매우 중요한 비중을 차지하고 있음을 알려줌 -한국과학기술정보연구원(KISTI)이 2013년 4월에 발표한 ‘KISTI 마켓 리포트’에 따르면 국내 빅 데이터 시장 규모는 단기적으로 2015년 약 2억 6300만 달러에 달해 세계 빅 데이터 시장의 약 1.6% 비중을 점유할 것으로 예측했다. 국내 정보통신기술(ICT)관련 산업에서 빅 데이터 분야가 차지하는 비중은 2013년 0.6%에서 지속적으로 증가해 2020년에는 약 2.6%로 높아질 것으로 예상하고, 주요 해외기업이 빅 데이터 시장을 주도하고 있는 환경에서 국내 기업이 가격 경쟁력 중심으로 지난해 하반기부터 본격적인 제품을 출시할 것으로 예상 -빅 데이터 산업의 경쟁상황을 보면 현재 서비스 영역에서는 구글, 아마존 등 글로벌 인터넷 기업들이 시장을 선도하고 있다. 구글은 2011년 말 ‘Google BigQuery’ 서비스를 시작했는데, 이 서비스는 이용자가 분석을 원하는 데이터를 웹서비스를 통해 업로드하면 상호작용 방식으로 빅 데이터를 분석
    • PD ISSUE REPORT JULY 2013 VOL 13-7KEIT PD Issue Report 한국산업기술평가관리원108 위해인자 검출·관리 기술 -국내의 경우 수입이 증가하고 있는 외국 농산물과의 차별화 국내 소비자의 건강 보호를 위하여 보다 과학적이고 객관적인 품질 및 안전성 판정기술 개발에 대한 투자가 진행되고 있다. -또한 위해요소중점관리제도(HACCP), 우수농산물관리제도(GAP), 이력추적관리제도(Traceability) 등 사전 예방적인 안전관리제도 시스템의 구축이 진행되고 있으며, 우리나라의 경우 식품위해인자 제어기술은 고유 기술 개발보다는 선진국의 기술을 도입하여 활용하는 방향으로 전개되고 있음 -해외 선진국의 경우, 생산자 및 제조업체의 식품안전기준 및 법규준수를 위한 규제 및 검사시스템을 구축하여 GAP, HACCP, GMP 등 도입 의무화를 권장하고 있음 -또한, 식품안전 관리행정에 대한 정부 역할의 중요성이 커지고 특정기구를 관리기구로 선정하여 관리 및 감독에 대한 독립성 부여 및 업무 효율화 유도하고 있음 -중국은 선진기술을 흡수하여 응용하는 연구 사례가 많으며 육성된 전문 인력을 바탕으로 이 분야의 산업 기술을 추적할 잠재적 가능성이 높음 -동남아 국가 등에서 수출산업과 연계하여 수출입 식품의 안전성 확보를 위한 기술 개발이 진행되고 있음 -Kalorama Information의 2013년 보고서에 따르면 국외 식품안전관련진단시장(Food Safety Diagnostics Market)은 2012년을 기준으로 14억 달러를 넘었고, 과거 5년 동안 연간 9.9%(CAGR)의 성장을 해왔으며 2015년에는 20억 달러 이상의 규모를 넘어설 것으로 예측 -또한, PCR/항원-항체기반 검출 및 진단과 같은 테스트 시장은 연간 12.6% 이상으로 식품안전 진단시장 중에서 가장 두드러진 성장세를 지속하고 있음 1,005 1,102 Market (millions 달러) 1,216 1,328 1,465 1,630 1,828 2,054 2,315 2,620 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 ┃그림 5-7 Food Safey Diagnostics Market(millions 달러, 2008~2017)┃ *출처 : Kalorama Information, Food Safety Diagnostics, 2013
    • ISSUE 5 농식품 위해인자 관리를 위한 IT융합 기술동향 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 109 -미국의 글로벌 화학회사 듀폰의 B2B 전망보고서에 따르면, 식품 안전 검사 특히 식중독 검출을 위한 분자진단 제품의 도약으로 세계시장을 전망하였음 시장규모 (억 원) 세계 식품 안전 검사 시장 식중독 원인균 검출 시장 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 2010년 2012년 2013년 2014년 2015년 ┃그림 5-8 전 세계 식품 안전 및 식중독 검사 시장 규모 현황 및 전망(2010~2015)┃ *출처 : Wikibon (2013. 03. 07) 3. 주요 이슈 기술의 전략적 중요성 식품위해요소의 오염에 의한 사고로 빚어지는 사회적·경제적 피해를 최소화하기 위하여 기존에 행하여지던 오염원인 분석중심 접근방법에서 사전 위해요소의 검출을 통한 사전예방관리가 더 중요해지고 있음 식품위해물질 검출 및 추적기술의 개발은 생화학, 전기·전자 등 다양한 기반의 IT융합기술이 필요하며, 이에 따라 여러 분야 전문가들의 협력 연구가 필요 자국민의 고유한 식문화 패턴을 고려한 노출평가를 통한 식품의 안전성 평가 및 위해성 평가기술의 전략은 자국민의 건강보호 및 식품산업 경쟁력 확보를 위해 매우 중요 식품 위해인자 제어기술은 식중독을 예방하여 국민을 보호함과 동시에 경제적·사회적 손실을 방지할 수 있는 국가적으로 아주 중요한 분야임
    • PD ISSUE REPORT JULY 2013 VOL 13-7KEIT PD Issue Report 한국산업기술평가관리원110 사물인터넷(IoT)기반 빅 데이터 기술 분야의 주요 관심 이슈 기존 센서 데이터 및 인터넷 연결을 통한 사물(Things)들의 데이터는 빅 데이터 분석을 위한 수용이 미약한 상태이며, 가치 정보 창출, 사용자 전달 등의 연계가 필요함 빅 데이터 수집기술은 데이터를 효과적으로 수집하는 기술로서, 정형 데이터는 오래 전부터 DW(Datawarehouse) 및 BI(Buisiness Intelligence) 솔루션 등을 활용하여 다양한 분석이 이루어져 왔으나, 반정형 데이터와 비정형 데이터는 최근에야 주목을 받기 시작한 분야임 빅 데이터 저장 기술은 거대 자료를 여러 대의 소규모 컴퓨터에 나누어서 저장하는 기술로서, 대량의 자료를 범용의 컴퓨터를 가상으로 묶어 대형 스토리지를 구성하고, 저장된 거대한 데이터를 간편하게 분산 처리하는 역할을 수행하며, 응용에 따라 실시간 데이터 처리가 요구됨 빅 데이터 분석 기술은 데이터의 형태와 범위가 다양해지고 그 규모가 방대해져, 그 중요성은 더욱 부각되고 있다. 특히 웹에서 엄청나게 빠른 속도로 생성되는 웹 페이지(Web Page) 콘텐츠와 웹 로그(Web Log), 소셜 네트워크 서비스의 텍스트 정보와 영상과 같은 비정형 데이터(Unstructured Data)를 분석하기 위한 다양한 방법론이 등장해 데이터 마이닝의 포괄 범위는 확장되고 있다. 특히, 웹 데이터의 속성은 반정형 혹은 비정형이고 링크구조를 형성하고 있기 때문에 별도의 분석기법이 필요함 특히, 농식품에 대한 안전관리시스템은 원산지 및 생산현장과 식품공급사슬에서 최종 소비자에게 전달되기 전 주요 거점에서 내재된 식품위해인자의 신속한 검출을 통한 사전예방과 최종 소비자에게 전달된 이후 확산방지 및 조기차단 등을 위한 사후조치 등이 함께 이루어져야 함 식품공급사슬상에서 검출되는 식품위해인자의 정보와 유통단계에서 수집될 수 있는 환경정보 등이 실시간 기반의 유기적인 정보공유가 이루어질 수 있어야 하고, 또한 식품 안전관리를 위한 효과적인 사전예방과 사후조치를 위해서는 직접 검출된 위해정보 뿐만 아니라 주변 환경, 날씨, 실시간 SNS 및 국내·외 식품안전정보 등 간접적인 정보들을 수집·분석하여 신속한 상황인지 및 이상 징후에 대한 유통추적이 가능하여야 1차적인 경제적 손실뿐만 아니라 2차적인 사회적 비용을 줄일 수 있고 안전한 먹거리 환경을 조성할 수 있어야 함 따라서, 식품공급사슬상에서 바이오센서 등을 통한 유기적인 사물인터넷(IoT)기반의 직접정보와 다양한 사회·환경적인 간접정보 등을 취합·분석·조치할 수 있는 빅 데이터(Big Data)기반 실시간 위해인자 관리 기술이 중요한 이슈로 대두되고 있음
    • ISSUE 5 농식품 위해인자 관리를 위한 IT융합 기술동향 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 111 농식품 위해인자관리 기술 분야의 주요 관심 이슈 식품의 화학적·생물학적 위해요소 검출 및 추적 기술 -식중독 미생물 검출을 위한 선택배지 개발 기술 -이화학적·분자생물학적·면역학적 원리를 이용한 검출 방법 및 동정 기술 -식품 위해인자 검출용 바이오센서 개발 및 센서 제작 공정 기술 -나노기술을 이용한 위해물질 검출한계 극소화 기술 -식품 위해인자 추적 기술 식품에 존재하는 위해요소를 분석하고 인체에 미치는 영향을 평가하는 기술 -식품 위해인자 모니터링 기술 -단일/복합노출 평가 기술 -분석/평가 기술의 표준화 및 산업화 기술 -미생물 위해평가(MRA) 기술(병원성 식중독균 동정 기술 포함) -화학인자 위해평가(CRA) 기술(독소 정제 기술 포함) 식품의 생물학적·화학적 위해인자를 저감시키거나 외부로부터의 오염을 방지하는 기술 -단일기술간의 융·복합에 의한 Hurdle Technology -위생관리시스템인 HACCP, GAP 수립 등 위생관리기술 -위해요소 예측기술 -유통관리 기술 기술적 파급 효과 비전문가 수준에서 식품 위해미생물 검출에 따른 효과적인 식품 품질관리가 가능해지며 생산·유통 현장에서 식중독균 조기 검출에 따른 1조 원 규모의 사회·경제적 직·간접 손실 감소를 기대 2006년 기준 세계 유기식품 시장 유통 규모가 37조 원에 육박하며 안전성 확보 방안 필요성 증가로 인해 식중독균 오염이 심각한 유기 식품의 테스트 시장 진입이 가능 식중독 관련 바이오센서 기술은 전 세계적으로 개발초기 단계이기 때문에 원천기술 확보에 따른 세계시장 선점 가능성을 높일 수 있음 식품 위해미생물·독소 관련 바이오센서 제품은 의료진단 분야의 제품보다 상대적으로 공인 허가가 용이하여 초기 시장진출이 유리하며 확보한 know-how, 원천기술을 이용하여 의료지단, 환경 및 국방관련 바이오센서 시장으로도 효과적으로 진입할 수 있음
    • PD ISSUE REPORT JULY 2013 VOL 13-7KEIT PD Issue Report 한국산업기술평가관리원112 내구성이 향상된 소형 고집적형 바이오센서 제작 및 실용화 기술 보유로 기계 및 IT와의 융합기술(Convergence Technology) 구현 가능 식품 안전성 및 위해성평가 기술발달로 인한 식품산업의 가공기술 개발, 유해물질 저감화 기술, 분석기술 등 전반적인 식품관련 산업계 기술 발달을 유도할 수 있음 식품위해인자 제어기술은 식품에 존재하는 다양한 위해물질을 저감하거나 제어하는 기술로서 다양한 물리적·화학적 기술이 사용되므로 기기설계 및 개발, 성능평가 등 기술과의 융합에 의한 기술개발이 가능 사회적 파급효과 안전한 식품 보급으로 국민건강증진 및 안전한 먹거리 안정공급 및 소비촉진이 가능하고, 또한 식품 안전성 및 위해성평가 기술개발로 인한 식품안전성 확보를 통해 국민건강 보호 및 증진에 기여할 수 있음 식품위해인자 제어기술은 최종적으로 안전한 식품 생산을 보장할 수 있는 산업적으로 활용이 가능한 기술로서 우선적으로 국민의 건강을 수호할 수 있을 것으로 기대됨 경제적 파급 효과 식품 위해물질 오염의 조기진단 및 확산방지를 통하여 경제적·사회적 손실을 예방할 수 있음 안전성 향상으로 인한 국내 농·축산물의 고품질화가 가능하고 이를 통하여 수익 또한 증대할 수 있음 식품 안전성 및 위해성평가 기술개발이 촉진됨에 따라 식품산업계의 국제무역마찰 방지 등 산업계 경쟁력 증진에 기여할 수 있음 식품위해인자 제어기술은 안전한 식품 생산이 가장 큰 목적으로 식품유래질병을 예방하여 사회구성원의 경제적 지출을 방지할 수 있음
    • ISSUE 5 농식품 위해인자 관리를 위한 IT융합 기술동향 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 113 4. 시사점 및 정책제안 기술 향상·확보·추격을 위한 정부 또는 민간의 역할 및 전략 -식품 위해물질 검출 기술 연구개발의 선진기술을 구비한 해외 유수 연구기관과의 국제공동연구 추진을 통한 기술격차 축소가 필요함 -기초기반기술 개발에 막대한 비용과 시간이 소요되므로 단기간의 연구 성과를 기대하기보다는 장기적인 투자를 통한 원천기술 확보와 제품 제작을 위한 산업화 지원이 필요함 -WHO, Codex 등 최근 국제동향이 식품 중 유해물질 위해성 평가 시 확정적 접근법(Deterministic Approach)에서 자국의 식문화패턴을 반영한 확률적 접근법(Probabilistic Approach)로 변동되고 있으므로 국제식품 무역마찰을 대비하여 확률노출평가에 근거한 위해성 평가자료 마련이 시급함 -위해요소 저감에 대한 기반기술은 상업적인 활용이 아직까지는 어려워 민간에서 추진하기 어렵기 때문에 정부에서 주도적으로 추진하는 것이 바람직함 -국민의 건강 수호를 위한 안전한 식품을 생산하기 위한 기술이므로 국가적인 당위성이 있으며, 다양한 식품안전 관련 기반기술로서 향후 다양한 식품에 적용이 가능하기 때문에 국가적인 과학발전을 위하여 정부차원의 주도가 필요함 정부의 정책적 지원 사항 -식품 위해인자 검출 선진화를 위한 지속적인 연구지원이 필요하며 과학적인 연구결과를 활용한 지속적인 제도의 개선이 필요함 -식품 안전성 및 위해성 평가기술의 국제경쟁력 확보를 위해서는 전문 인력의 확충, 분석법 개발, 최신 장비 확보, 응용통계기법, 독성평가, 위해요소 저감화 기술 개발 등 다양한 분야의 요소기술 개발이 필요함 기타 제언 사항 -식품 안전성 및 위해성 평가기술은 국가 주도적으로 장기적인 계획 아래 체계적으로 접근하여야 목적을 달성할 수 있고, 특히 식품 안전성 평가기술은 다양한 요소기술의 융·복합에 의한 응용 기술적 성격이 강하므로 다양한 요소기술 개발이 동시에 진행될 수 있어야 함 -안전한 식품을 원하는 소비자의 요구가 그 어느 때 보다도 높은 것이 현재의 상황이므로, 안전한 식품 공급을 보장하는 것이 국가의 임무이기 때문에 국가의 적극적인 개입 및 투자를 통하여 안전한 식품 생산기반을 확립하는 것이 필요함
    • PD ISSUE REPORT JULY 2013 VOL 13-7KEIT PD Issue Report 한국산업기술평가관리원114 [참고문헌] 1. “식품안전시스템 구축 동향과 전망”, 서울대학교 농업생명과학정보원(2010), 농림수산식품기술기획평가원 동향리포트 2. “Big Data, IoT, API : New technologies protected by older security”, Intel, 2013.04. 3. “빅 데이터 상용 솔루션 동향과 시사점”, 손진승, 최규현, 주간기술동향, 2013.04. 4. “2013년 글로벌 빅 데이터 시장, 전년 대비 61% 성장 기대”, 주간인터넷동향, 2013.04. 5. “중점과학기술동향 : 식품자원 활용 및 관리기술”, 국가과학기술지식정보서비스 (http://www.ntis.go.kr) [국내·외 주요 기술개발 현황] 연구기관명 프로젝트명 개요 연구기간 한국생명공학연구원 식중독 유발인자 신속검출 원천기술 및 통합 모듈시스템 개발 (공공복지안전연구사업) 단체 급식 식중독 유해인자의 현장 신속 검출 기술 (라만, PCR, 전기화학법) 개발 2012.10 ~ 2017.07 이화여자 대학교 식중독균 다중검출 센서 집적화 미세유체칩 개발 (공공복지안전연구사업) 단체 급식 식중독 유해인자의 현장 신속 검출 기술 (랩온어칩) 개발 2012.10 ~ 2017.07 국민대학교 식중독균인 쉬겔라의 (신속)검출, 모니터링, 정량위험분석 및 저해기술 개발 (일반연구자사업) 신속·정확한 쉬겔라 식중독균의 검출 기술 개발 2010.09 ~ 2013.08 서강대학교 식품안전성 향상을 위한 식중독균의 위해인자 검출, 추적, 평가 및 제어 기반 기술 개발 분자세포 생물학적 유전체 기반 식중독 위해인자 검출 기술 개발 2009.09 ~ 2014.08 국립농업 과학원 다종 식중독균 검출용 신속 간이 진단키트 연구 식중독균의 간이 진단키트를 활용하여 신속하고 정확하게 개발 2012.01 ~ 2013.12