KR20010006689A - 알곡의 품질을 평가하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
수확기 이전의 성장기 동안, 알곡 묘목으로부터 미래에 수확될 복수의 알곡의 품질을 평가하는 방법 및 장치가 제공된다. 이 방법은 소정 파장대의 빛을 알곡 묘목의 성장기 동안의 소정 시기에 성장기의 알곡 묘목의 잎에 조사하여 얻은 알곡의 특정품질에 관련된 흡수도와 수확 후의 동일 알곡으로부터 얻은 특정품질에 기초하여 수확 후의 알곡의 특정 품질을 평가하는 품질변환계수를 설정하는 단계, 및 상기 품질변환계수 및 소정의 시기에 현재 성장중인 알곡 묘목의 잎으로부터 얻은 상기 특정품질에 관련된 흡수도에 기초하여 미래에 수확될 알곡의 품질을 평가하는 단계를 구비한다. 알곡의 품질을 평가하기 위한 측정이 알곡 묘목의 성장기 동안 쉽고 간단하게 수행될 수 있다.
Description
본 발명은 알곡의 품질을 평가하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 수확 후 알곡의 품질을 수확 이전에 알곡의 묘목의 성장동안 평가할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
벼의 경우, 수확하기 이전에 얻은 생물학 데이터로부터 최종 갈색 벼내의 단백질 함량을 측정하는 방법이 공지되어 있다. 예컨대, 순을 완전히 제거하는 시기에 잎사귀의 질소 함량으로부터 갈색 벼의 단백질 함량 비율을 평가하는 방법이 공지되어 있다(일본 식품산업협회의 비파괴검사 심포지엄(1999. 11월)과 야마구찌 농업 실험실의 농산품 처리연구회의 케이스께 요시마쓰의 새순의 근적외선 스펙트럼에 의한 볏잎의 질소 진단방법). 그러나, 이들 공지기술에 따르면, 평가식을 준비하기 위하여 잎사귀를 화학적으로 분석하였으므로, 평가식을 준비하는데 시간이 소요될 수밖에 없었다. 또한, 벼 묘목의 줄기의 잎사귀와 이로부터 수확한 갈색 벼의 상관을 관찰하는 경우, 잎사귀를 줄기에서 잘라내어 화학분석을 하여야 하고, 이 화학분석에 사용된 잎사귀가 없이 벼 묘목으로부터 갈색 벼를 수확해야 하므로, 광합성에 의해 생성된 성분 또는 조직이 부족하게 되는 것을 부정할 수 없다. 잎사귀의 질소 함량 비율로부터 평가식을 준비하는 데에는, 수확한 갈색 벼의 양은 정확도를 떨어뜨리는 원인이 될 것이다.
밀 알곡에서 단백질의 함량을 평가하는 데에는, 수확 30 일 전의 미성숙 알곡내의 단백질 함량 비율에 기초하여 성숙한 알곡의 단백질 함량비를 평가하는 예가 공지되어 있다(The journal of agriculture, Victoria, May 1963). 이 공지문헌은 미성숙 입자의 화학분석을 통한 단백질 함량비에 기초하여 성숙된 입자의 화학분석에 의한 단백질의 함량비를 평가하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에서는, 미성숙 입자로서 사용된 것과 동일한 밀의 줄기를 선택하여 성숙된 입자의 분석에 사용하므로, 평가식을 준비하는데 시간이 소요되며, 성분 또는 조직이 부족하게 되어, 전술한 바와 같이 벼 묘목의 경우와 동일한 원인으로 인해 정확도가 저하되는 원인이 된다. 또한, 밀의 경우에는, 밭에서 묘목이 성장하므로, 논에서 성장하는 벼 묘목과는 달리, 풍화 및 비료에서의 제동 메커니즘이 물에 의해 안정화된다. 이 때문에, 밀 묘목은 일조기간과 축적온도 등의 기후조건이 토양을 통하여 직접 영향받게 되는 상태에 있게 되어, 수확하기 전 소정 기간동안의 생물학적 데이터를 추출한 경우에도, 이후의 환경적인 변화에 의해 성장평가곡선이 급격히 변화될 가능성이 있다. 따라서, 벼의 경우와 비교하여, 성숙된 밀 입자의 단백질 함량을 평가하기는 매우 힘들다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래기술에서의 문제점을 해결하여, 묘목의 성장기 동안, 알곡의 품질평가를 신속하고 정확히 평가하기 위하여, 쉽고 간단한 방법으로 측정을 수행할 수 있는, 알곡의 품질평가 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명은 시간과 노력을 덜어주는 평가식을 제공하는 방법 및 장치를 제공한다. 또한, 밀의 경우 평가곡선이 쉽게 변화함에도 불구하고, 성장평가곡선의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1 은 알곡의 품질을 평가하기 위한 측정곡선을 준비하기 위한 개략도.
도 2 는 본 발명에 따른 측정장치의 주요부를 절취하여 나타낸 측면도.
도 3 은 본 발명에 따른 측정장치의 모드를 나타낸 측면도.
도 4 는 본 발명에 따른 측정장치의 주요부를 나타낸 측단면도.
도 5 는 본 발명에 따른 측정장치의 신호처리를 설명하는 블록도.
도 6 은 본 발명에 따른 측정장치의 다른 실시형태의 주요부를 나타낸 측단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 흡수도 측정장치
16 : 잎
35 : PC
36 : 화학분석기
본 발명에 따르면, 알곡 묘목의 성장기 동안 소정의 시기에, 성장기의 알곡 묘목의 잎에 빛을 조사하여 얻은 알곡의 특정 품질과 수확 후 알곡의 특정 품질에 관련된 흡수도로부터 수확 후 특정 품질을 평가하기 위한 변환계수를 판정한다. 그 후, 현재 성장기 동안의 소정의 시기에 나중에 수확할 알곡의 품질이 묘목 잎에서 얻은 특정 품질에 관련된 흡수도 및 품질 변환계수로부터 평가될 수 있도록 구성된다. 이와 관련하여, 흡수도가 성장중의 묘목의 잎으로부터 직접 측정되므로, 잎에 피해를 주지 않고, 수확시까지의 성장이 영향을 받지 않게 된다.
또한, 성장기 동안의 복수의 소정 시기에 얻은 흡수도 및 수확 후의 특정 품질로부터 제 2 품질 변환계수를 판정하고, 이 제 2 품질 변환계수 및 현재 성장기의 알곡의 잎으로부터 얻은 복수의 시기에 얻은 흡수도로부터 수확할 알곡의 품질을 평가한다. 이와 관련하여, 묘목의 잎으로부터 얻은 복수의 시기의 흡수도를 고려하여 품질 변환계수를 평가할 수 있으므로, 토양 및 기후 등의 환경에 의한 영향을 받을 수 있는 묘목의 평가 정확도가 향상되게 된다.
특정 품질이 단백질 함량에 관계되는 경우, 다수의 알곡의 품질을 평가할 수 있으며, 벼의 경우에는, 단백질의 함량은 맛과 수율에 관련된 것으로서, 단백질의 함량이 높은 경우에는 수율이 증대되는 반면 맛은 떨어진다. 한편, 단백질의 함량이 적은 경우에는 수율은 떨어지나 맛은 우수한 것으로 알려져 있으므로, 단백질의 함량은 품질 평가에 명확한 파라미터가 된다. 밀 및 보리, 특히 밀의 경우에는, 단백질의 함량은 글루텐(gluten)과 매우 높은 상관성을 갖는 것으로 알려져 있으므로, 단백질의 함량을 알아냄으로써, 밀과 보리의 품질을 평가할 수 있다. 상이한 소정 시기에 측정된 알곡의 품질은 동시에 디스플레이되어, 상이한 소정 시기에 각각 평가된 품질들이 가시적으로 관측되어 그래프화될 수 있다. 이 가시적으로 관측된 상이한 시기에 평가된 품질의 차이는 품질평가에서의 정확도를 나타낸다고 볼 수 있으므로, 특정 묘목에서의 측정을 수행하기 위한 최적의 시기를 실험치로서 알아낼 수 있다.
전술한 본 발명의 목적 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 하기의 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 설명을 통하여 명확히 설명하겠다.
이하, 도 1 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다. 각종 알곡들 중에서 밀의 경우에는, 그 특정 품질은 예컨대 단백질의 함량비에 의해 설명될 수 있다. 특정 파장대의 빛을 예컨대 수확하기 30 일 전의 성장기의 밀의 소정 시기에 밀 묘목의 잎(16)에 조사함으로써 흡수도 측정장치(1)에 의해 얻은 흡수도와, 화학분석기(36)에 의해 얻은 수확 후의 밀 알곡의 단백질 함량비에 기초하여, 단백질의 함량비를 목적변수로 하고 흡수도를 설명변수로 하여 PC(35)에 의해 다중 회귀분석을 수행한다. 즉, 다음과 같다.
N1 = F0 + X1ㆍF1 + X2ㆍF2 + ... + XnㆍFn
여기서, F0~Fn 은 상수, X1~Xn 은 수확기 30 일 전의 밀이 잎의 흡수도이며, N1 은 수확할 밀의 단백질 함량비이다.
상기 관계가 유지된다면, 수확기 30 일 이전의 잎의 흡수도(X)와 흡수도를 측정한 잎의 수확 후의 밀 알곡의 화학분석값인 단백질 함량비(N)는 다음과 같다.
N1 = F0 + X11ㆍF1 + X12ㆍF2 + ... + X1nㆍFn
N2 = F0 + X21ㆍF1 + X22ㆍF2 + ... + X2nㆍFn
...
Nm = F0 + Xm1ㆍF1 + Xm2ㆍF2 + ... + XmnㆍFn
그 결과 값을 다중회귀분석에 대입하여, F0~Fn을 구하면, 다음 수식을 얻을 수 있다.
여기서, F0~Fn 은 상수, X1~Xn 은 수확기 30 일 전의 밀이 잎의 흡수도이며, C 는 보상값이고, N 은 수확할 밀의 단백질 함량비의 평가값이다.
이렇게 하여, 현재 성장기에 있는 밀의 수확 30 일 전의 잎의 흡수도(X)가 측정되게 되면, 수확할 밀의 단백질 함량비(N)를 평가할 수 있게 된다.
이와 같이, 성장기 동안 수확 30 일 이전에 잎의 흡수도의 측정이, 광원과 수광부를 갖는 휴대용 측정장치(1)에 의해 쉽고 간단하게 수행될 수 있다. 이 방법에서는, 측정을 위해 잎을 절단할 필요가 없으므로, 묘목의 성장에 영향을 주지 않게 된다. 수확 후의 밀 입자의 화학분석은 상당한 시간을 요하게 되나, 이 분석법은 잎을 측정하기 위해 잎을 절단하는 등의 외적인 요인에 의해 영향을 받지 않고 완전히 성장된 후 수확한 밀 입자에 대해 수행되므로, 이 화학분석법에 의해 얻은 밀 입자의 단백질 함량비의 신뢰도는 매우 높다. 이러한 조건에서 판정된 품질 변환계수(이하, 측정곡선)은 장소 또는 품졸에 기초하여 구해질 수 있다. 이 측정곡선은 후술할 흡수도 측정장치(1)의 메모리부에 저장된다. 적절한 장소 또는 품종에 맞도록 이 측정곡선을 개조한 후, 수확하기 30 일 이전의 잎사귀의 흡수도를 측정하여, 수확 후의 밀 입자의 단백질 함량을 실제 수확 이전에 평가할 수 있다. 따라서, 수확기의 30 일 이전이 아닌 40 일 이전에 묘목의 잎의 흡수도를 측정함으로써 측정곡선을 얻을 수 있다.
밀의 성장기에 빛의 조사기간과 축적된 온도 등의 기후조건의 영향은 매우 커서, 수확기 이전의 소정의 일정 기간동안의 생물학적 데이터를 얻은 경우에도, 성장평가곡선은 나중의 환경변화에 의해 급격한 변화를 받는다. 따라서, 흡수도 측정은 수확기의 30 내지 40 일 이전에 복수회에 걸쳐 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 2 회의 측정을 통해 흡수도를 구한 경우, 즉, 수확기의 30 일 및 40 일 이전에 측정한 경우에는, 다음의 관계식을 얻을 수 있다.
N1 = F0 + X401ㆍF401 + X402ㆍF402 + ... + X40nㆍF40n
+ X301ㆍF301 + X302ㆍF302 + ... + X30nㆍF30n
여기서, F0~Fn 은 상수, X401~X40n 은 수확기 40 일 전의 밀이 잎의 흡수도이며, X301~X30n 은 수확기 30 일 전의 밀이 잎의 흡수도이며, N1 은 수확할 밀의 단백질 함량비이다.
상기 관계가 유지된다면, 수확기 30 일 이전의 잎의 흡수도(X30)와 수확기 40 일 이전의 잎의 흡수도(X40)와 흡수도를 측정한 잎의 수확 후의 밀 알곡의 화학분석값인 단백질 함량비(N)는 다음과 같다.
N1 = F0 + X4011ㆍF401 + X4012ㆍF402 + ... + X401nㆍF40n
+ X3011ㆍF301 + X3012ㆍF302 + ... + X301nㆍF30n
N2 = F0 + X4021ㆍF401 + X4022ㆍF402 + ... + X402nㆍF40n
+ X3011ㆍF301 + X3012ㆍF302 + ... + X301nㆍF30n
...
Nm = F0 + X40m1ㆍF401 + X40m2ㆍF402 + ... + X40mnㆍF40n
+ X3011ㆍF301 + X3012ㆍF302 + ... + X301nㆍF30n
그 결과 값을 다중회귀분석에 대입하여, F0, F401~F40n 및 F301~F30n 을 구하면, 다음 수식을 얻을 수 있다.
+ X301ㆍF301 + X302ㆍF302 + ... + X30nㆍF30n + C
여기서, F0, F401~F40n 및 F301~F30n 은 상수, X401~X40n 은 수확기 40 일 전의 밀이 잎의 흡수도이며, X301~X30n 은 수확기 30 일 전의 밀이 잎의 흡수도이며, C 는 보상값이고, N 은 수확할 밀의 단백질 함량비의 평가값이다.
이렇게 하여, 현재 성장중인 밀의 수확기 이전 30 일 및 40 일 전에 잎의 흡수도(X)를 평가함으로써, 수확할 밀의 단백질 함량(N)을 평가할 수 있게 된다. 여기서, 소정의 시기를 수확기 이전의 40 일과 30 일 이전으로 하였으나, 이 소정의 시기를 2 회 이상으로 할 수도 있다. 복잡함을 피하면서, 이 소정의 시기를 적절하게 증대시켜 측정곡선을 구하여, 이 측정곡선에 기초하여 잎의 흡수도를 측정하는 경우에는, 평가의 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다.
측정곡선에 의해 판정된 상기 수식 (1) 및 (2) 가 모두 또는 그중 하나가 흡수도 측정장치(1)내에 저장되고, 이 흡수도 측정장치(1)에 저장된 측정곡선에 사용된 설명변수에 따라서, 예컨대 수식 (1)을 저장하여 수확기의 30 일 이전에 밀의 잎의 흡수도를 측정한 경우에는, 수확기의 밀의 품질을 나타내는 단백질 함량비가 연산되어 그 자리에서 디스플레이되게 된다. 또한, 수식 (2)를 저장한 경우하여, 수확기 이전의 30 일 및 40 일 이전에 2 회에 걸쳐 밀의 잎의 흡수도를 측정하거나, 수확기의 30 일 이전에 측정을 수행한 경우에는, 수확기의 밀의 품질을 나타내는 단백질 함량비가 연산되어 그 자리에서 디스플레이되게 된다. 따라서, 생산자측에서는 생산될 밀의 품질을 확인할 수 있으며, 이를 수확 이전에 구매자측에 제시할 수 있게 된다. 이 품질 정보를 확인한 후에는, 구매자측에서 수확 이전에 구매여부를 결정할 수 있게 된다.
상기 측정곡선의 판정을 위해, 단백질 함량비를 구하는 방법을 선형분석을 이용한 예로써 설명하였으나, 비선형 분석법에 의해서도 가능하다. 또한, 화학분석값 및 관련 흡수도의 상관성에 기초하여 측정곡선을 판정하는 방법으로서, 케모메트릭스 기법을 이용할 수도 있다. 또한, 단백질 함량비에 기초하여 품질을 평가하였으나, 녹말, 수분 및 칼륨의 함량 등의 알곡의 판정을 위한 팩터 또는 맛 또는 향기 등의 지각 팩터의 역할을 하는 알곡의 다른 성분함량을 품질 팩터로 할 수도 있다. 특히, 전술한 단백질 함량비는 밀의 품질을 평가하는 중요한 성분값으로 알려져 있으므로, 밀의 경우에 이를 품질 팩터로서 이용하는 것은 수확할 밀의 품질을 보장할 수 있게 된다. 벼의 경우에는, 단백질의 함량비가 높을수록 수율이 증대되나 맛을 떨어지며, 함량비가 낮을수록 수율이 감소되나 맛은 향상된다. 따라서, 쌀과 밀의 경우에는 단백질의 함량비가 중요한 성분 팩터이다.
전술한 바와 같이 복수의 흡수도를 측정하기 위해서는, 개개의 흡수도에 대응되는 파장이 측정되어야 한다. 파장대로는, 근적외선 영역이나 가시광선 영역의 복수개의 파장대가 사용될 수 있다. 이 복수개의 파장을 발생시키기 위하여, 파장에 따라서 복수개의 협대역 광학 필터를 사용하는 방법이나, 회절격자를 이용하여 수 나노미터(10-9미터) 간격으로 빛을 조사하는 방법이나, 협대역 필터를 이용하지 않고 수광 센서측에 특수한 배열을 갖는 센서 어레이를 이용하여 복수 종류의 파장으로부터 적절한 파장을 선택하여 복수개의 흡수도를 측정하는 방법이 있다.
수확기 이전에 가능한 한 조기에 품질을 평가해야 하며, 알곡 묘목의 경우에는 잎사귀의 질소 함량이 수확기 이전 30 내지 40 일 이전에 안정하게 점차 감소되는 경향이 있고, 또한 이 시기는 비료를 뿌리는 시기(추가로 퇴비공급 및 이삭에 거름주기)에 비하여 변화가 덜 하기 때문에, 이를 고려하여, 전술한 소정의 시기를 수확 이전의 40 일 또는 30 일 이전으로 하였다. 이 시기에 품질을 평가하는 경우, 매우 정확한 품질평가를 할 수 있다. 알곡 묘목에 최종으로 비료를 뿌리는 시기에는, 벼의 경우에는 수확기의 40 일 이전에 비료 뿌리기가 완료되고, 밀의 경우에는 수확기의 30 일 이전에 비료 뿌리기가 완료되는 것이 보통이다. 따라서, 평가를 위해 선택된 시기는 비료공급이 완료되고, 묘목의 잎사귀의 질소함량이 비료에 의한 영향을 직접 받지 않는 시기가 된다. 만약 흡수도를 바로(즉, 수확기와 수확기 이전 30 일 사이) 측정한다면, 평가시기가 너무 늦으며, 밭에서 얻어낼 수 있는 정보로서는, 생산자측과 구매자측에서 모두 쓸모없는 것이 된다.
이하, 도 2 내지 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 휴대용 흡수도 측정장치(1)에 대해 설명하기로 한다. 도 2 및 4 는 휴대용 측정장치(1)의 주요부를 절취하여 나타낸 단면도이다. 도 2 및 3 에 나타낸 바와 같이, 상부에 위치한 본체(13)에 광원부(2)를 구비하며 이 본체의 하부에는 광량 검출장치(11)인 광다이오드(미도시)를 구비하도록 구성된다. 광원부(2)는 그 원주에 상이한 피크 파장을 갖는 복수개의 발광 다이오드(3, 4, 이하 LED)를 구비하며, 이 다이오드에는 상이한 통과대역 파장을 갖는 협대역 필터가 각각 제공된다. 바람직한 파장대는 500 ㎚ 내지 1100 ㎚ 이며, 이들 파장대 중에서 목적 성분과 관련된 소정의 특정 파장대의 것이 선택된다. LED(3, 4)의 각각으로부터 발산된 빛은 협대역 필터(14, 15)에 의해 특정 파장의 광으로 바뀐 다음 빛을 반사시키는 확산 반사판(5)에 입사되게 된다. 또한, 블록(6)은 LED(3, 4)로부터의 빛이 이 확산 반사판(3, 4)에 실질적으로 동일한 각도로 입사되도록 구성된다.
확산 반사판(5)으로부터 반사된 광은 블록(6)의 중심에 제공된 반사광로(8)에 진입하게 되고, 이 반사광로(8)의 방사측(9)에 제공된 확산 전송판(10)에 입사되게 된다. 이 확산 전송판(10)은 반사광로(8)의 광축에 수직으로 제공되며, 원형의 프로스트 유리 또는 유백색 유리로 형성된다. 이 확산 전송판(10)은 방사측(9) 또는 측정 잎(16) 측에 또는 이들 모두의 상부에 프로스트 표면을 갖는다. 또한, 개구부(7)와 반사광로(8)는 예컨대 고형 알루미늄으로 형성되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 내면은 얼룩 효과를 갖도록 처리되어, 플론 코팅을 이용함으로써 저비용으로 동일한 효과를 손쉽게 얻을 수도 있다.
개구(7), 반사광로(8) 및 확산 반사판(5)을 둘러싼 공간에서 반사와 확산을 반복함으로써, 반사광로(8)로부터 빛이 나오게 되어, 확산전송판(10)을 통과한 다음 광량 검출장치(11)에 수광되게 된다. 확산전송판(10)과 광량 검출장치(11) 사이에는 샘플 잎을 공간을 두고 삽입하여 고정시킬 수 있는 환형으로 된 스페이서(12)가 고정되어 형성된다.
또한, 광원부의 원주위에는 캡(13)이 형성되어, 이 캡(13)으로부터 연장된 아암(17)이 축(18)에 의해 지지되게 된다. 이 캡(18)을 지지하고 있는 축(18)은 코일 스프링(19)을 지니고 있어, 캡(13)이 지속적으로 위쪽으로 지향하도록 한다. 즉, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 측정할 잎(16)을 삽입하고 캡(13)을 닫으면 측정준비가 완료되게 된다. 측정시에, 캡(13)이 닫히게 되면, 캡(13) 아래의 누름단추(20)가 반대편의 마이크로 스위치(21)를 누르게 된다. 캡(13)의 눌림이 검출되면, 측정(빛의 조사 및 광량의 측정)이 수행되게 된다. 또한, 반발재로된 환형 스페이서(12)에 의해 확산전송판(10)이 둘러 싸이도록 하여, 캡(13)이 눌리게 되면 이 스페이서(12)가 샘플 잎에 압력을 가하게 되어 외광을 차단하는 효과를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 도 5 를 참조하여 측정장치(1)에 대해 설명하기로 한다. 광원부(2) 및 광량 검출장치(11)로 구성된 측정부에서 측정되는 샘플 잎(16)을 통해 전송된 빛의 양은 광량 검출장치(11)에서 아날로그 신호로 변환된 다음, 아날로그 보드(22)로 전달된다. 수광부(2)에는 LED(3, 4)의 발광제어장치(23)가 제공된다. 아날로그 보드(22)에서는 아날로그 신호를 디지털 신호로 A/D 변환하거나 또는 전압을 주파수로 V/F 변환이 수행된다. I/O 보드(24)를 통하여 변환된 신호가 동작/제어장치의 역할을 하는 CPU 보드(25)에 입력되게 된다. I/O 보드(24)에는 측정결과, 연산결과 또는 작동명령을 디스플레이하기 위한 액정 디스플레이 장치(26), 작동을 위한 입력부(27), 외부장치와의 데이터 입출력을 위한 RS232C 의 접속부(28), 스위치 등이 제공된다. CPU 보드(25) 및 I/O 보드(24)에는 전원을 공급받기 위한 전원 보드(29)가 접속되어 있다. 또한, CPU 보드(25)에는 프린터 I/F 보드(30)를 통하여 프린터(31)가 접속되어 있다. 또한, 이 CPU 보드(25)에는 ROM(33) 및 RAM(34)이 접속되어 있다. ROM(33)은 장소 또는 품종에 기초하여 복수개의 측정곡선은 전술한 수식 (1) 또는 (2)의 형태로 저장한다. 또한, ROM(33)은 흡수도 측정장치(1)에서 흡수도를 측정함으로써 단백질 함량비로써 품질의 연산을 수행하는, 흡수도의 측정 내지 연산 및 디스플레이를 위한 일련의 프로그램을 저장한다.
샘플 잎(16)의 전송된 광을 측정하는 것에 대해서 설명하였으나, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 확산반산판의 중심에 개구(94)를 형성하하여, 이 확산반사판(5)의 개구측에 광원(3, 4)으로부터의 직사광의 유입을 방지하기 위한 차광부재(92)를 중심에 위치한 개구부(94)에 형성하고, 반사광량 수광수단(90)을 이 개구(94)와 정렬되도록 배치할 수도 있다. 이 반사광량 수광수단(90)을 아날로그 보드(22)에 접속되도로 하여, 광량검출수단(11)과 함께 전송광량과 수광량을 검출하도록 할 수도 있다.
이하, 이러한 구성을 갖는 흡수도 측정장치(1)의 기능에 대해 설명하도록 한다. 샘플 잎(16)을 흡수도 측정장치(1)에 삽입하고 캡(13)을 닫으면, 스위치(21)로부터 신호가 CPU 보드(25)에 전달되고, 이 CPU 보드(25)로부터 발광제어장치(23)에 신호가 전달되게 되어, 전달된 신호가 발광제어장치(23)로부터 광원으로 보내지게 된다. 따라서, 광원(2)내의 LED(3)과 LED(4)에 의해 교대로 빛이 샘플 잎(16)에 조사되게 된다. 이 LED(3, 4)로부터 발출된 광은 협대역 필터(14, 15)에 의해 근적외선대 및 가시광선대의 특정 파장대의 빛으로 변환되며, 이 빛은 확산 및 전송판(10)으로부터 광량검출장치(11)에 도달되게 되므로, 샘플 잎(16)은 결집구(integration-sphere)를 사용한 것과 동일한 정도로 균일한 광을 수신하게 된다.
샘플 잎(16)이 조사되게 되면, 전송된 광 또는 반사된 광은 광량검출장치(11) 및 LED(3, 4)에 각각 수광되며, 수광된 광은 A/D 변환을 받기 위해 아날로그 보드(22)에 전달되게 된다. 아날로그 보드(22)에서는, A/D 변환이 수행되어, 그 결과가 I/O 보드(24)를 통하여 CPU 보드(25)에 입력되게 된다. CPU 보드(25)에는 ㆍ플 잎(16)의 전송광 또는 반사광으로부터 빛의 전송도 또는 흡수도를 연산하여 그 결과를 RAM(34)에 저장한다.
입력부(27)에는 흡수도 측정장치(1)의 전원을 스위칭시키기 위한 전원 스위치(27a), 전송광의 측정을 인에이블하기 위한 측정 스위치(27b), ROM(33)에 저장된 측정곡선(수식) 또는 RAM(34)에 저장된 전송광 데이터 또는 흡수도, 연산결과 또는 샘플 개수를 독출하는 스위칭 기능을 갖는 독출 스위치(27c), 전송광의 측정시간을 설정하는 시간설정 스위치(27d 내지 27f) 및 디스플레이된 수식 및 값을 선택하는 선택 스위치(27h)가 형성된다. 입력부(27)에는 수확 후의 품질을 평가하기 위하여 전송광 측정을 위한 품질 평가 모드와, 측정곡선을 준비하기 위하여 전송광의 양을 측정하는 측정준비모드를 갖는다. 이들 모드 간의 스위칭은 측정 스위치를 1 회 누름으로써 품질평가모드로 스위칭되며 소정의 시간(예컨대, 3 초) 동안 측정 스위치(27b)를 지속적으로 누르고 있음으로써 측정곡선 준비모드로 스위칭된다. 독출 스위치(27c)를 누름으로써, ROM(33)내에 저장된 측정곡선(수식), RAM(34)내에 저장된 연산결과 및 흡수도 데이터, 및 샘플 개수 등의 항목이 스크롤되어 디스플레이된다. 선택 스위치(27h)는 좌측 또는 우측 화살표를 이용하여 디스플레이된 적절한 데이터 항목들을 스크롤하여 이들 중에서 필요한 데이터 및 수식을 선택할 수 있도록 한다. 선택 후, 독출 스위치(27c)를 다시 누르게 되면, 선택된 데이터 또는 수식이 원하는 대로 디스플레이 또는 설정되게 된다.
액정 디스플레이 부(26)는 측정 샘플번호로서 "RO01", 샘플개수로서 "n=100", 측정시기를 나타내는 소정 시기로서 "30 일 또는 40 일 이전", 각각의 소정 시기에 평가된 단백질 함량으로서 "13.8", 및 잎사귀내의 질소 함량으로서 "4.3N" 등의 각종 항목을 디스플레이한다. 현재 사용되는 측정곡선의 종류를 나타내는 값 "1"을 추가로 디스플레이함으로써, 이로부터 사용된 측정곡선 수식이 샘플 잎(16)에 적합한지의 여부를 조작자가 손쉽게 확인할 수 있다. 소정의 시기는 입력부(27)에 수확하기 35 일 이전으로 설정되고, 마찬가지로 35 일을 나타내는 표시를 추가할 수도 있다. "40 일" 의 칼럼에는, 수확하기 40 일 이전에 측정된 샘플 잎(16)으로부터 얻은 흡수도에 기초하여 연산된 품질평가값이 디스플레이된다. "30 일" 의 칼럼에는, 수확하기 30 일 이전에 측정된 샘플 잎(16)으로부터 얻은 흡수도에 기초하여 연산된 품질평가값이 디스플레이되거나 또는 수확하기 30 일 및 40 일 이전의 흡수도 양자에 기초하여 얻은 품질평가값이 디스플레이될 수도 있다. 또한, 전술한 바와 같이, "35 일" 이라는 항목이 제공될 수도 있다. 샘플의 개수는, 측정곡선을 준비하기 위해 측정이 수행되는 경우, 측정곡선을 준비하기 위해 측정된 샘플들의 개수가 디스플레이되며, 품질의 평가를 위해 측정이 수행되는 경우, 품질평가를 위해 측정된 샘플들의 개수가 디스플레이된다.
측정곡선이 준비되지 않은 상태에서는, 전술한 바와 같이, 예컨대 하나의 장소 또는 하나의 품종으로부터 복수의 100 개의 샘플을 수확기 30 일 이전에 추출해낸 샘플들의 흡수도를 측정하여 RAM(34)에 저장한다. 이렇게 구한 흡수도는 측정곡선을 준비하기 위해 도 1 에 나타낸 바와 같은 처리를 받는다. 즉, 흡수도를 측정한 30 일 이후에, 밀의 경우, 샘플 잎(16)의 흡수도를 측정한 각각의 밀 묘목으로부터 성숙된 밀의 입자는 화학분석(36)을 받게 되며, 각 샘플의 흡수도에 대해서 단백질 함량비가 측정된다. 화학분석값으로부터 얻은 단백질 함량비는 키보드를 통해 PC(35)에 입력되며, 기존에 저장되어 있던 100 개 샘플의 흡수도도 측정장치91)의 접속부(28)를 통하여 PC(35)에 입력되게 된다. 이후의 절차는 전술한 수식(1)을 준비하는데 사용된 것과 동일하며, 단백질 함량비와 흡수도 사이의 상관성을 유지함으로써 회귀분석법에 의해 판정된 상수를 갖는 측정곡선을 구한다. 이렇게 준비한 측정곡선은 피드백되어 흡수도 측정장치(1)의 ROM(33)내에 저장되게 된다.
그 후, 품질의 평가를 위해, 수확기 30 일 이전의 현재 성장중인 샘플 잎(16)의 흡수도를 흡수도 측정장치(1)에 의해 측정하여 RAM(34)내에 저장한다. RAM(34)내에 저장된 흡수도를 측정곡선인 흡수도 측정장치(1)의 ROM(33)내에 저장된 수식(1)에 적용하게 되면, 수확 후의 단백질 함량비가 연산되어 액정 디스플레이 장치(26)에 예컨대 "13.8P" 으로 디스플레이되게 된다. 통상, 1 개의 샘플에 대해 복수개의 흡수도가 저장된다. 본 실시형태에서는, 광원(3, 4) 각각으로부터 흡수도를 측정하였으며, 샘플 개수와 일렬로 나란히 저장시켰다. 광원의 개수를 증대시키거나 필터(14, 15)를 교환할 수 있도록 함으로써, 1 개의 샘플에 대한 흡수도의 개수를 증대시킬 수도 있다. 이 경우에는, 잎사귀의 질소함량을 연산하기 위한 측정곡선이 ROM(33)에 일단 저장되면, RAM(34)내에 저장되어 있던 흡수도에 기초하여 잎사귀의 질소함량을 연산할 수 있으며, 액정 디스플레이 장치(26)가 단백질 함량비를 디스플레이하는 것에 추가하여 예컨대 "4.3N" 과 같이 디스플레이할 수 있게 된다.
샘플 잎(16)의 흡수도 측정을 수확기 30 일 및 40 일 이전에 2 회에 걸쳐 측정하려면, 다음과 같은 경우가 발생된다. 측정곡선이 아직 준비되지 않은 상태에는, 하나의 장소 또는 하나의 품종마다, 수확기 40 일 이전에 예커대 100 개의 샘플의 흡수도를 측정하여 RAM(34)에 저장해야 한다. 묘목의 성장이 진행됨에 따라, 수확기 30 일 이전의 복수개의 샘플의 흡수도를 수확기 40 일 이전에 한 것과 동일한 방식으로 측정하여 RAM(34)에 저장해야 한다. 수확기 30 일 이전에 흡수도를 측정한 날로부터 30 일 이후에는, 흡수도 측정을 받은 샘플 잎(16)의 각각의 묘목이 성장된 후에 얻은 밀 입자는 각 샘플의 흡수도에 대해 화학분석(36)을 받아야 하며, 각각의 단백질 함량비를 측정해야 한다. 이렇게 구한 화학분석값인 단백질 함량비는 키보드를 통해 PC(35)에 입력되게 되며, 이미 저장되어 있는 수확기 30 일 및 40 일 이전의 100 개의 샘플의 흡수도가 측정장치(1)의 접속부(28)를 통하여 PC(35)에 입력되게 된다. 이하, 전술한 수식(2)을 준비하는 절차와 동일한 절차에 따라 단백질 함량비와 흡수도 사이의 상관성을 유지함으로써, 회귀분석법에 의해 상수를 판정하여 측정곡선을 준비한다. 이렇게 준비된 측정곡선은 피드백되어 흡수도 측정장치(1)의 ROM(33)내에 저장되게 된다.
품질평가를 위해, 수확기 이전 30 일 및 40 일 이전의 현재 성장기의 샘플 잎(16)의 흡수도를 흡수도 측정장치(1)로써 측정하여 RAM(34)내에 저장한다. RAM(34)내에 저장된 흡수도를 측정곡선인 흡수도 측정장치(1)의 ROM(33)내에 저장된 수식(2)에 적용하게 되면, 수확 후의 단백질 함량비가 연산되어 액정 디스플레이 장치(26)에 예컨대 "13.8P" 으로 디스플레이되게 된다. 여기서 구한 값은 수확기 30 및 40 일 이전의 흡수도 각각에 대한 단백질 함량비를 연산하여 평균하여 얻은 값이 아니다. 이 값에서, 2 시기의 흡수도의 변화는 측정곡선인 수식(2)을 준비하는 과정에서 다중 회귀분석법에 의해 판정된 상수를 고려하였으므로, 측정곡선이 환경변화에 의한 성장변화에 대처할 수 있다.
액정 디스플레이 장치(26)에서, "30 일" 및 "40 일" 의 항목을모두 제공하여고, 추가적으로 측정곡선을 ROM(33)내에 30 일에 대한 수식(1)과 30 일 및 40 일에 대한 수식(2)과 40 일에 대한 수식(3)으로서 저장할 수도 있다. 이렇게 하여, 액정 디스플레이 장치(26)가 수확기 40 일 이전에 측정한 단백질 함량비의 평가값을 "40 일" 으로서 디스플레이하고, 또한, 수확기 30 일 이전에 측정한 단백질 함량비의 평가값을 "30 일" 으로서 디스플레이 할 수 있게 되어, 30 일 및 40 일 이전의 각각의 평가값에서의 단백질 함량비의 변화를 가시적으로 확인할 수 있게 된다. 또한, 수식(2)으로부터 30 일 및 40 일 이전의 흡수도로부터 수확기의 단백질 함량비를 평가할 수 있게 된다.
이와 동시에, 측정곡선이 준비되거나, 수확 후의 품질이 평가되게 되면, 성장기의 묘목의 잎으로부터 샘플 잎(16)이 지정되게 되며, 이 잎이 변질되지 않고 측정되는 방식으로 측정장치에 삽입되게 된다. 이 샘플 잎은 측정을 위해 묘목으로부터 절취되지 않으므로, 묘목의 성장이 영향을 받지 않는다. 전송광량과 이 전송광량으로부터 평가된 품질의 상관성은 측정곡선을 준비한 후로 변화하지 않으므로, 고정확도의 품질평가가 가능하게 된다.
측정곡선을 준비하는 과정에서, 수확하기 30 내지 40 일 이전의 잎사귀 정보와 수확 후의 품질값 정보가, 묘목을 손상하지 않고서도 묘목의 동일한 줄기로부터 얻어질 수 있으므로, 측정곡선의 준비와 측정곡선이 준비된 후의 품질평가의 경우에 고정확도가 보장된다.
측정곡선의 준비가 완료되면, 측정결과를 그 자리에서 확인할 수 있으므로, 화학분석 등의 복잡한 절차가 필요없이 품질평가를 수행할 수 있게 된다. 현장에서 값을 확인할 수 있으므로, 그 자리에서 제 3 자에게 정보를 제공할 수 있다. 또한, 출력장치(1)가 제공되면, 이 값을 제 3 자에게 용이하게 제공할 수 있다. 따라서, 구매자측에서 판단의 정확성이 고조되며, 생산자가 품질에 확신을 줄 수 있으므로, 구매자가 주저하지 않고 구매할 수 있게 된다.
바람직한 실시형태를 통하여 본 발명을 설명하였으나, 설명한 용어들은 설명을 위한 것이지, 이에 제한되는 의미로 사용된 것은 아니다. 따라서, 첨부된 청구범위에 기재된 사항에서 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 각종의 변형이 가능한 것으로 이해되어야 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 방법 및 장치에 따르면, 묘목의 성장기 동안, 알곡의 품질평가를 신속하고 정확히 평가할 수 있으며, 쉽고 간단한 방법으로 알곡의 품질을 평가할 수 있게 된다.
Claims (8)
- 수확기 이전의 성장기 동안, 알곡 묘목으로부터 미래에 수확될 복수의 알곡의 품질을 평가하는 방법에 있어서,소정 파장대의 빛을 알곡 묘목의 성장기 동안의 소정 시기에 성장기의 알곡 묘목의 잎에 조사하여 얻은 알곡의 특정품질에 관련된 흡수도와 수확 후의 동일 알곡으로부터 얻은 특정품질에 기초하여 수확 후의 알곡의 특정 품질을 평가하는 품질변환계수를 설정하는 단계, 및상기 품질변환계수 및 소정의 시기에 현재 성장중인 알곡 묘목의 잎으로부터 얻은 상기 특정품질에 관련된 흡수도에 기초하여 미래에 수확될 알곡의 품질을 평가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 품질변환계수는 상기 묘목 알곡의 성장기 동안 복수의 소정 시기에 각각의 흡수도로부터 구해지며, 상기 특정품질은 수확 후의 동일한 알곡으로부터 구해지며, 수확할 알곡의 품질은 상기 품질변환계수 및 상기 복수의 소정 시기에 현재 성장중인 알곡 묘목의 잎으로부터 얻어낸 상기 특정품질에 관련된 상기 각각의 흡수도에 기초하여 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 특정품질은 단백질 함량에 관련된 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 상이한 소정 시기에 평가된 알곡의 품질은 동시에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 수확기 이전의 성장기 동안, 알곡 묘목으로부터 미래에 수확될 복수의 알곡의 품질을 평가하는 장치에 있어서,소정의 파장대의 빛을 알곡 묘목의 잎에 조사하기 위한 광원수단,상기 광원수단으로부터 현재 성장중인 알곡 묘목의 잎에 빛을 조사하여 얻어낸 전송광 및 반사광 중의 적어도 하나의 광을 수광하는 수광수단,수확 후의 알곡의 특정 품질을 평가하기 위한 품질변환계수를 저장하기 위한 저장수단,상기 품질변환계수 및 소정의 시기에 현재 성장중의 알곡 묘목의 잎으로부터 상기 수광수단에 의해 얻어낸 수광량으로부터 변환된 흡수도로부터 알곡의 품질을 연산하기 위한 연산수단 및상기 연산수단에 의한 연산결과를 가시적으로 디스플레이하기 위한 디스플레이 수단을 구비하며,상기 품질변환계수는 알곡 묘목의 성장기 동안의 소정 시기에 성장중인 알곡 묘목의 잎에 빛을 조사하여 얻어낸 흡수도로부터 연산되며, 상기 특정품질은 수확 후 동일한 알곡으로부터 얻어 낸 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 저장수단은 수확 후 알곡의 특정품질을 평가하기 위하여, 성장중인 복수의 소정 시기에 알곡 묘목의 잎에 빛을 조사하여 얻어낸 흡수도로부터 연산된 품질변환계수를 저장하며, 상기 특정품질은 수확 후 동일한 알곡으로부터 얻어 낸 것이며, 상기 저장수단은 복수의 소정의 시기에 현재 성장기의 알곡 묘목의 잎에 빛을 조사하여 얻어낸 각각의 수광량 또는 이 수광량으로부터 변환된 각각의 흡수도를 추가로 저장하며,상기 연산장치는 복수의 소정의 시기에 현재 성장기의 알곡의 묘목의 잎으로부터의 수광량을 흡수도로 변환하여, 이 변환된 흡수도와 상기 품질변환계수에 기초하여 장래에 수확될 알곡의 품질을 연산하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 특정품질은 단백질 함량에 관련된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 디스플레이 수단은 상이한 소정의 시기에 평가된 알곡의 품질을 동시에 디스플레이하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
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