1. 개요 연구목적우리나라식품공전에는 벌꿀이란꿀벌들이꽃꿀을채집하여벌집에저장한것을채밀한것으로, 채밀후일절다른물질을첨가하지않은것 을벌꿀이라고정의하고있다. 이른봄의밀원이없는시기나장마철처럼벌의활동이퇴화되는시기에설탕, 꽃가루등으로조제한인공먹이를벌에공급하면벌은이것을전화하여꿀로만들

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다현 변
4 years ago
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1 1. 개요 연구목적우리나라식품공전에는 벌꿀이란꿀벌들이꽃꿀을채집하여벌집에저장한것을채밀한것으로, 채밀후일절다른물질을첨가하지않은것 을벌꿀이라고정의하고있다. 이른봄의밀원이없는시기나장마철처럼벌의활동이퇴화되는시기에설탕, 꽃가루등으로조제한인공먹이를벌에공급하면벌은이것을전화하여꿀로만들게되는데이렇게생산된사양꿀은벌꿀로서생각되어질수없다. 1) 사양꿀뿐만아니라양을늘리기위해물엿을섞은가짜꿀등이유통되면서소비자들의불신이높아지고있다. 현재전세계적으로사용되고있는탄소동위원소비측정을이용한천연벌꿀의진위여부판별법에는 EA-IRMS법과 LC-IRMS법이있는데, 탄소동위원소비의조작이가능해지면서 EA-IRMS법은효과적이지못하게되었다. 그대안으로만들어진 LC-IRMS법은 HPLC(High Performance Liquid Chromatography) 로꿀에서당을먼저분리한후분리된당에대해탄소동위원소비를측정하는것이다. 이방법은인위적인조작이불가능하여 EA-IRMS법에비해정밀하다. 그러나꿀에서 beet sugar( 무수설탕 ) 을분리해내는것이힘들고, 적용범위가비교적제한적이며경제성의측면에서부담스럽다. 따라서가격의부담이적고적용이용이한새로운꿀의판별법이필요한실정이다. 이러한요구에부응하여천연벌꿀과유사꿀의밀도및점성도차이를이용하여초음파의도달속도를비교하는방법을구상하게되었다. 초음파는음파물성론에기초하여음파와밀도입자크기의상호작용을통해초음파의산란 (scatering), 흡수 (absorption), 1) 정미애 (2008), 밀원을달리한꿀의품질특성, - 1 -

2 감쇠 (atenuation) 를분석함으로써명료하게재료의상태를분석할수있고기술적신뢰도가우수하며실시간응답특성의강점및안정성이높은방법이다. 2) 이에우리는파동역학을주축으로하여초음파를통해천연벌꿀및다양한꿀들의특성을조사, 분석하고이를바탕으로소비시장에무분별하게유통되고있는유사꿀을판별함에목적을두었다. 연구범위 Arduino 초음파센서를이용한실험연구한분야는유체내에서의초음파의전달속도차이에대한연구를진행했으므로파동분야이며유체의여러가지성질 ( 농도, 온도 ) 에따른실험을진행했으므로유체역학분야이기도하다. pulse wave를이용한실험연구한분야는유체내에서의 pulse wave의전달속도차이에대한연구를진행했으므로파동분야이며유체의여러가지성질 ( 농도, 점성도, 온도 ) 에따른실험을진행했으므로유체역학분야이기도하다. 2. 연구수행내용 이론적배경및선행연구 이론적배경가 음파의속도음파의속도는매질의복원력과관성에의해결정된다. 매질이유체중에서도이상기체인경우에는부피탄성률 B가밀도 ρ와절대온도 T에비례하므로, 이상기체속에서의음파의속도 v는다음과같이나타낼수있다. 2) 주영찬 (2013). 초음파를이용한유사휘발유진위판별

3 복원력 관성 B T T 선행연구 년도 저자명 주제 연구내용요약 본연구와의차별성 MS-전자코를이용하여특정성분이아닌 2011 전체적인성분홍은정박수지다른밀원에서본논문에서는휘발성의패턴을분석하여이화정이광근기원한꿀의차이를통하여꿀의종류를밀원이다른꿀을노봉수전자코분석판별하고자하였다. 구분하고서로다른 꿀이혼합되었을때 혼합자비율에따른 차이를분석 정미애 백현동 이시경 주영찬 김천제 오재욱 선상원 이원박희동윤 인식황영탁이 길재정의섭이 종대한준영 다양한꿀에 함유된무기물 조성, Hydroxy Methyl Furfural 함량 및꿀 단백질의 전기영동패턴 비교 초음파를 이용한 유사휘발유 진위판별 밀원이다른꿀의특성을조사하기위하여화분함량, 무기물조성, HMF 함량을측정하였으며꿀에존재하는단백질을 SDS-PAGE 로분석하고분자량을조사하여이들을통한꿀의밀원판별가능성조사 정상휘발유와시중의유사휘발유를초음파법을이용하여첫번째에코와두번째에코와의음속차이를이용하여진위를판별할수있는방법에대해연구함. 안정탄소동위원소비율측정, Hydroxy Methyl Furfural 함량측정, 무기물분석, 꿀단백질의 SDS-PAGE pattern 등을분석한결과, 꿀단백질의 SDS-PAGE pattern 을이용하여밀원의종류에따른특이성을찾아냈으나범위의정확성이떨어지고지역차에따른형태학적, 유전학적차이가많아정밀성이떨어진다. 이논문에서착안하여액체내초음파분석을통한진위판별법을고안하게되었다. 본연구에서는초음파를펄스파의형태로사용하여매질에따른음파의속력을비교할수있는장비를제작하여경제성을높이고, 꿀의품질특성을물리적으로실험하여꿀에특화한진위판별법을개발하였다 유응철 윤병수 공영건 불량꿀검사를위한개선된분석방법에대한연구 EA-IRMS 법과 LC-IRMS 법의장점및단점이토의되었으며, 국내에서 LC-IRMS 법은아직분석단계에서여러기술적한계로인한오차를가지고있고, 꿀에서 beet sugar( 무수설탕 ) 을 - 3 -

4 발생되고있는불량벌꿀의제문제에대하여, 충분한기술적검토와검사후벌꿀의공인검사법에이 LC-IRMS 법이도입되어야할것이라고결론지음. 분리해내는것이힘들고적용범위가비교적제한적이라서경제성이떨어지고실시간적인대응에효율적이지못하다. 본연구에서는초음파발생장치를이용한꿀의도달속도차이를이용함으로써보다경제적으로꿀의진위판별을가능케하고꿀뿐아니라다양한방면으로영역을확장할수있다. Table 1 선행연구조사 연구주제의선정 초음파를이용한유사휘발유진위판별 논문발견초음파를이용하여유사휘발유를판별하는방법이기재되어있는논문을발견하였다. 하지만이논문에서는밀도가다른두휘발유에대해서속도차이를통해구별이가능하다고만제시해놓아서이방법을변형, 향상시켜다른유체에적용시켜발전시키고자고민하였고, 토의를통해구체적인내용을수립하였다. 가짜꿀에대한뉴스를접함위와같은고민을하고있던도중가짜꿀이판매되고있다는뉴스와시사프로그램을보고가짜꿀의성분차이나여러물리적특성차이에의한초음파의전달속도차이를이용한꿀의진위판별법에대한연구아이디어를제시하게되었고그에따라이연구주제를선정하게되었다. 연구방법 Arduino 초음파센서를이용한실험 - 4 -

5 Arduino 를이용하여간단한실험을통해꿀의진위판별여부가능 성을파악함으로서저가의기계에간단한실험을통하여꿀의진위 판별이가능한지알아보고자실험을진행하였다. pulse wave를이용한실험고가의초음파실험장치사용보다훨씬저렴하고효율적인 pulse wave 실험장치를직접고안하여실험에사용함으로서기존의꿀판별법보다경제적이고편리하며효율적인꿀진위판별법에대한연구를진행하였다. 연구활동및과정 실험설계가. 꿀의특성분석 성분 함량 수분 16~20% 의수분 탄수화물 포도당 31%, 과당 38%, 자당 1~5%, 맥아당 7%, 다당류 1~2% 단백질 로이신, 히스티닌, 알라닌등 12가지아미노산 유기산 초산, 낙산, 구연산, 포도산, 유산, 인산등 미네랄 칼슘, 염화물, 구리, 철, 마그네슘, 망간, 인, 칼륨, 나트륨등 비타민 비타민 B1, 비타민 B2, 비타민 B3, 나이아신, 비타민 H. 효소 인버타제, 아밀라제, 디아스타제 Table. 2 벌꿀의주요성분과함량 - 5 -

J 농원아카시아꿀 Fig. 1 아카시아꿀 J 농원밤꿀 Fig. 2 밤꿀 포도당 30.30 과당 41.50 자당 2.20 기타당 1.10 총당 75.10 Table. 3 아카시아꿀의당 분표 포도당 32.30 과당 40.50 자당 1.20 기타당 2.80 총당 76.

H 사사양벌꿀 >> 실험에사용된사양벌꿀은사양꿀 90% 잡화꿀 10% 를혼합하여만 든 H 사의사양벌꿀이다. Table. 5 실험에사용한꿀의종류 1) 밀도측정꿀의종류에따른밀도의차이를측정하기위해일정부피의꿀의무게를측정하여밀도를측정한다.

6 J 농원아카시아꿀 Fig. 1 아카시아꿀 J 농원밤꿀 Fig. 2 밤꿀 포도당 과당 자당 2.20 기타당 1.10 총당 Table. 3 아카시아꿀의당 분표 포도당 과당 자당 1.20 기타당 2.80 총당 Table. 4 밤꿀의당분표 >> 백황색으로맛과향이 감미롭다. 아카시아꿀은 미량결정되기도하지만, 잘결정되지않으며개화 지역은국내전지역이고 5 월에개화한다. >> 밤꿀은흙갈색을띠며 쓴맛과독특한향이있다. 결정이잘일어나며, 개화 지역은국내전지역이고 6 월에개화한다. H 사사양벌꿀 >> 실험에사용된사양벌꿀은사양꿀 90% 잡화꿀 10% 를혼합하여만 든 H 사의사양벌꿀이다. Table. 5 실험에사용한꿀의종류 1) 밀도측정꿀의종류에따른밀도의차이를측정하기위해일정부피의꿀의무게를측정하여밀도를측정한다. 2) 점성도측정꿀의종류에따른점성도차이를측정하기위해꿀의종류에따라두가지방법으로측정하였다. 가 ) 접촉각측정점성도와표면장력의관계를유추하여꿀의종류별접촉각의차이를비교하여그정도를점성도와연관시키고자하였다. 나 ) 빗면에흐르는꿀의속도차이일정량의꿀을종류별로아크릴판에올리고경사를두어꿀이아크릴위를일정시간동안진행한정도를파악함으로서점성도를비교 - 6 -

7 하고자하였다. 나. Arduino 초음파센서 Fig. 3 C-SR04 초음파거 리센서 수정전코드 Fig. 4 아두이노초음파센서코드 수정후코드 Arduino는오픈소스를기반으로한단일보드마이크로컨트롤러이다. 복잡한과정들을거치지않고마이크로컨트롤러를간단히동작할수있어전문적인지식이없어도누구나쉽게배우고사용할수있다. 따라서디자인, 학생연구등다양한분야에서폭넓게활용되고있다. 본연구에서는 Fig. 1 의 HC-SR04 초음파거리센서 (2cm~400cm 측정가능 ) 를사용하여거리, 물높이, 밀도, 온도를조작변인으로거리측정및초음파의속도측정을시행한다. ( = 액체속에서의 Fig. 5 Arduino 초음파 센서실험장치요약도 초음파속도 = 공기중에서의초음파속도 = 아두이노센서의측정값 ) - 7 -

1차제작실린더의경우용량이큰관계로시료의낭비가많고, 실린더의전면, 후면의면적이피에조센서의면적보다넓어서음파가통과하지않는시료가상당량존재한다. 따라서이로인한오차를줄이고시료를절약하기위하여실린더를다시제작할필요성을느꼈다.

8 Fig. 4 의코드수정내용 >> 측정단위를 cm 단위를 mm 단위로수정하여데이 터수집의정교함을높였다. 다. pulse wave 를이용한초음파장치 Fig. 6 pulse wave 를이용한초음파장치요약도 장치의구성은크게 3가지로구분된다. 실린더, 증폭기, counter 이다. 실린더는전면과후면이피에조센서로되어있다. 전면의피에조센서는송신부로서펄스파를발생시키며수신부인후면의피에서센서에서그펄스파를수신한다. 1차제작실린더의경우용량이큰관계로시료의낭비가많고, 실린더의전면, 후면의면적이피에조센서의면적보다넓어서음파가통과하지않는시료가상당량존재한다. 따라서이로인한오차를줄이고시료를절약하기위하여실린더를다시제작할필요성을느꼈다. 2차제작에서는실린더의용량을대폭줄이고, 피에조센서가전면부, 후면부를모두덮을수있도록제작하였다. 마주보게설계된송신부와수신부는상호신호를주고받으며동작한다. 증폭기에서는이신호가미약하므로약 2만배증폭시킨다. 증폭된신호는 counter로도착하여출발했을때부터의시간을측정한다. 시간측정방법은 counter내에서신호를주고받은횟수 ( 앞으로 counter 측정수치라표기한다 ) 로나타내며그간격은 이다. 따라서 counter측정수치에 을곱하면펄스파가실린더를통과하 - 8 -

는데걸리는시간이되고실린더의전면부와후면부사이의거리는 0.09125m 이므로여기에걸린시간을나누어주면펄스파의진행속 도를구할수있다.

0~50 사이범위에서는그시간이짧아비 교적오차율이크나, 그이후부터는신뢰가능한데이터값이도출 된다. 실험과정가.

질량을전자저울로측정하여각종류별꿀의밀도를구하였다. 2) 점성도측정가 ) 접촉각측정 Fig.

9 는데걸리는시간이되고실린더의전면부와후면부사이의거리는 m 이므로여기에걸린시간을나누어주면펄스파의진행속 도를구할수있다. 이를수식으로나타내면다음과같다. 측정수치 또한 counter 내에는다이얼이존재한다. 이다이얼은 T( 펄스파를 미는시간 ) 을조절한다. 0~50 사이범위에서는그시간이짧아비 교적오차율이크나, 그이후부터는신뢰가능한데이터값이도출 된다. 실험과정가. 꿀의특성분석 1) 밀도측정밤꿀, 아카시아꿀, 가짜밤꿀, 가짜아카시아꿀, 사양꿀, 물엿을메스실린더에 50mL 씩채운후, 질량을전자저울로측정하여각종류별꿀의밀도를구하였다. 2) 점성도측정가 ) 접촉각측정 Fig. 7 접촉각측정 표면장력과관련있는접촉각을측정하여표면장력과관계있는점성도를비교하고자하였다. 교내에있는접촉각측정장치를이용하여꿀을판에한방울떨어뜨려접촉각을측정하여비교하였다. 나 ) 빗면에흐르는꿀의속도차이 - 9 -

10 Fig. 8 빗면에흐르는꿀의속도차이 아크릴판에일정양의방울을꿀의종류에떨어뜨려그속도차이 를비교하여점성도를비교하였다. 나. Arduino 초음파센서 Fig. 9 Arduino 초음파센서 1) 오차측정실험가 ) 일직선상에있는물체의거리측정실험나 ) 수면 ( 깊은 ) 까지의거리측정실험다 ) 수면 ( 얕은 ) 까지의거리측정실험 2) 수면의높이에따른초음파의속도변화실험가 ) 수심에따른초음파의속도변화측정실험실험 을통하여 의초음파센서에서발생한초음파가수면에서반사됨을알게되어위실험을설계하게됨 밀도에따른초음파의속도변화실험가 설탕물 물엿을이용한초음파의속도변화실험

11 수면에서반사되는것을막기위해송신부를관으로연결하여수면 을통과하도록한다 물엿의경우관을사용해도데이터수집이불가 하여송신부와수신부를연결하는 자관을사용하여실험을진행하 였다 온도에따른초음파의속도변화실험 온도를 부터 까지 간격으로변화시키며실험하였다 시행착오및극복방안 Arduino 는동작과개발이간단하여전문개발자가아닌디자이 너, 학생들에게다양한목적으로폭넓게사용되고있다. 본연 구에서도이러한 Arduino 의강점을이용하여간단한소스를통 해꿀의판별에응용하려고시도하였다. 그러나초음파센서의 초음파세기가꿀의종류를판별할정도로강하지않아음파 가유체의표면에서반사되는경우가적지않게발생했고, 물 엿과같은점성도가있는액체에서는데이터수집조차힘들었 다. 또한실험과정에서일자관이나 u 자튜브를사용하면서데 이터수집은가능케하였으나초음파의간섭등으로인해오 차가발생하였다. 따라서새로운초음파장치를직접고안하고 자하였다. 다. pulse wave를이용한초음파장치를이용한실험 1) 거리에따른실험실험에사용된실린더의총길이는 91.25mm로, 실린더의밀폐여부와송신부와수신부사이의거리가 pulse wave의속력에어떤영향을미치는지확인하기위하여실린더가완전히밀폐된상태 ( 즉, 송신부와수신부사이의거리 91.25mm) 에서송신부와수신부사이의거리를점점증가시키며실험하였다

12 2) 용량에따른실험실린더의구조상시료를다채울수없었다. 따라서장치사용시시료를채운용량에의한오차가발생하는지여부를확인하고그오차를보정하기위해실린더를채운시료의용량을 24mL, 28mL, 32mL, 36mL, 40mL, 44mL, 48mL 로점점증가시키며실험하였다. 3) 농도에따른실험가 ) 설탕물의농도에따른 pulse wave의속도이론적으로음파의속력은밀도에반비례하므로설탕물의농도가증가할수록속력이감소한다. 설탕물의농도를 5%~30% 로증가시키며 pulse wave의속력을측정함으로써다른실험들을진행하기에앞서장치의정확성을검증하고이론적사실을확인하고자하였다. 나 ) 가짜꿀의혼합비율에따른 pulse wave의속도가장일반적인가짜꿀의형태인아카시아꿀과물엿이혼합된가짜꿀에서아카시아꿀의부피의비율을 10% 에서 100% 까지증가시키며실험하였다. 다 ) 여러가지꿀의농도에따른 pulse wave의속도밤꿀, 사양꿀, 아카시아꿀, 물엿, 가짜밤꿀, 가짜아카시아꿀과물의혼합비율을 5% 에서 65% 까지증가시키며 pulse wave의속도가어떻게변화하는지분석하였다. 65% 이상의농도에서는속도값의차이가점점줄어들어 65% 이상의농도에서는판별이용이하지않다고판단하여실험을중단하였다. 4) 온도에따른실험초음파의경우온도가음파의속도에어떻게영향을미치는지확인하고, 실험실의온도에따라서실험에오차가생기는지여부를

13 알아봄으로써그오차를보정하기위하여실험을진행하였다. 그러나장치의구조상실린더의내부의온도를측정하기가쉽지않았다. 따라서꿀이변성되지않는최고온도인 65 이하인 50 에서시작하여일정시간간격마다데이터를측정하고, 온도가낮아짐에따라 pulse wave의도달속력이어떻게변화하는지분석하였다. 5) Blind Test 한명의연구자가시료를제조하고, 다른연구자는그꿀의종류를모르는상태에서판별실험을진행하였다. 앞서수행한실험들의결과를바탕으로꿀을판별하고, 5번반복하여성공률을알아보고자하였다. 시설활용실적가. Arduino 실험 Arduino 초음파센서와 Arduino 기판의경우학교에있는기자재를활용하였으며코드는오픈소스에서실험에맞게변경하여사용하였다. 관의경우역시학교에있는기자재를사용하였으며 U자관의경우투명튜브를활용하였다. 나. 펄스파실험펄스파실험장치의경우제작에대한구체적인아이디어를구상하여외부의도움을통하여구현하였다. 실험에필요했던기구들 ( 알코올램프, 삼발이, 온도계, 중탕기, 비커, 메스실린더, 유리막대, 스포이드등 ) 은학교의기자재를활용하였다. 꿀의경우직접구매하여사용하였다. 3. 연구결과및향후계획

연구결과 꿀의특성분석 가. 밀도측정 질량 [g] 부피 [ml] 밀도 [g/ml] 사양벌꿀 15.327 11 1.393364 밤꿀 11.771 10 1.1771 아카시아꿀 14.212 10 1.4212 가짜아카시아꿀 14.152 10 1.4152 가짜밤꿀 25.

14 연구결과 꿀의특성분석 가. 밀도측정 질량 [g] 부피 [ml] 밀도 [g/ml] 사양벌꿀 밤꿀 아카시아꿀 가짜아카시아꿀 가짜밤꿀 물엿 Table. 6 여러가지종류의꿀의밀도 나. 점성도측정 1) 접촉각측정 Fig. 10 접촉각측정 꿀의점성도와표면장력이밀접한관련이있을것같아접촉각실험을진행하였지만, 꿀의높은점성도와많은기포발생량때문에데이터수집이어려웠다

Arduino 초음파센서의오차계산 >> Arduino 초음파센서의신뢰도를알아내기위해오차측정 실험을진행하였고, 오차는 3% 미만으로비교적작게나타났다. 나. 물높이에따른초음파의속도변화실험 실험 2.

15 2) 빗면에흐르는꿀의속도차이에의한점성도유추 Fig. 11 속도차이비교 Table. 7 꿀의종류에따른하강속도차이 접촉각실험을진행하던중데이터수집이어려워여러가지종류의꿀들을기울어진빗면에한두방울씩떨어뜨려도달하는속도차이를비교하였다. 그결과, 다음과같은속도차이를보였다. Arduino 초음파센서를이용한실험 가. Arduino 초음파센서의오차계산 실험 1. Arduino 초음파센서의오차계산 >> Arduino 초음파센서의신뢰도를알아내기위해오차측정 실험을진행하였고, 오차는 3% 미만으로비교적작게나타났다. 나. 물높이에따른초음파의속도변화실험 실험 2. 물높이에따른초음파의속도변화실험 >> Arduino 초음파센서의송신부에서발생한초음파는진행중 수면과만났을때반사하여물이담긴용기바닥까지도달하지 못함을실험도중에발견하였다. 이러한문제점을해결하기위하 여초음파센서의송신부에관을끼워실험을수행하였다. 관을 끼워용기바닥까지진행하여들어온초음파의데이터만이수집 될수있었으나일정한경향성을나타내지못했다. 관을사용하였 지만, 정상파나회절등초음파의진행에방해가되는요소가있 기때문으로예상된다

16 다. 밀도에따른초음파의속도변화실험 실험 3. 밀도에따른초음파의속도변화실험 >> 설탕물의농도를변화시켜실험을진행하였지만, 초음파의속 도에일정한경향성을찾을수없었다. 물엿의경우에는측정범 위를넘어서거나오차가너무커서데이터값을수집할수없었 다. 따라서초음파가송신부에원활하게도달할수있도록 U 자 관을이용한실험을고안하고설계하여진행하였다. 라. U 자관을이용한초음파의속도변화실험 실험 4. 물과물엿에서의초음파속도변화실험 >> 물엿에서의데이터수집을위해 U 자관실험을진행하였다. 계 획한대로데이터수집은가능하였으나앞서진행한실험들과같 이일정한추세를발견할수없었다. 마. 온도변화에따른초음파의속도변화실험 실험 5. 물과물엿에서의초음파속도변화실험 >> 온도는 35 부터 60 까지 5 간격으로변화시켜실험을진행 하였다. 그러나단열이제대로이루어지지않는실험환경에서 실린더를열고닫는것만으로온도차가발생했다. 또한실험온 도에도달한시료를상온의실린더에넣자마자빠르게전도가일 어나시료가식어버리는경우가많았다. 따라서정밀한실험을 진행할수없었고, 경향성또한나타나지않았다

17 pulse wave 실험장치를이용한실험 가. 거리에따른펄스파의속도변화실험 거리 [mm] 속도 [m/s] Table. 8 거리에따른펄스파의속도 Table 1. 거리에따른속도변화 실험 1. 거리에따른펄스파의속도변화실험 >> 처음으로진위여부판별에펄스파실험장치를이용하고자 공기중에서실험을진행함으로서직접고안한장치의정확도를 검증하는실험을하였다. 그방법으로신호를보내는송신부와 받는수신부의거리에따른펄스파의속도를측정하는실험을 진행하였는데, 100~105mm 거리부터일정한속도를보였다. 실험 장치의실린더를개방했을때부터일정한속도를보였기때문에 이실험기기의신뢰성을확인할수있었고, 추후의실험들을 진행할수있었다. 나. 용량에따른펄스파의속도 용량 [ml] 속도 [m/s] Fig. 13 용량에따른펄스파의속도 Table. 9 용량에따른펄스파의속도

18 실험 2. 용량에따른펄스파의속도변화실험 >> 용량이달라짐에따라데이터변화가있을수있을거라 판단하여용량의변화에따른펄스파속도를측정함으로서 데이터수집에가장용이한용량을찾고자용량을조작변인 으로설정하여실험을진행하였다. 실린더의최대용량인 48ml 의절반인 24ml 를넘어서면서일정한값을가졌는데, 그 중측량이편한 40ml 를추후실험에사용할용량으로설정하 였다. 다. 농도에따른초음파의속도변화실험 Fig. 14 아카시아꿀의농도에따른 펄스파의속도 Fig. 15 여러가지종류의꿀들의종 류에따른농도 속도그래프

19 실험 3. 물과물엿에서의초음파속도변화실험 >> Fig 14. 과비교해보았을때그래프개형에차이가난다. 이는물엿과물의밀도차이에기인한것으로유추가능하다. 그러나본연구의목적인천연벌꿀의진위여부판별을위해 가짜꿀과천연벌꿀을비교해보았을때는개형이나데이터 값에서차이를보여가능성을보였다. >> 25% 이내의범위에서는데이터값의차이가확연하나, 농 도가증가함에따라값의차이가작아지면서구분이힘들었 다. 따라서구별에가장적합한농도가 25% 이하임을알았다. >> 또한, 밤꿀과아카시아꿀등은그래프개형에확연한차 이를확인할수있어쉽게구분이가능하였다. 하지만아카시 아꿀과사양벌꿀은그차이가미소하여구분이쉽지않았 다. 라. 온도에따른펄스파의속도변화실험 Fig. 16 온도에따른펄스파의속도 실험 4. 온도에따른펄스파의속도변화실험 >> 온도의변화에따른펄스파의속도변화를파악하기위해 실험을진행하였다. 꿀의변성범위가 6~70 이기때문에꿀이 변성되지않는온도범위내에서실험을진행하였는데, 온도에 따른펄스파의속도변화는크지않았다. 따라서데이터가주 위온도에따라영향을거의받지않아시간및장소에구애 받지않고측정이가능하여일정시간이나장소가아니더라도

20 데이터를신뢰할수있었다. 마. blind test 실험 5. blind test >> 그래프의개형으로알수있듯이아카시아꿀과밤꿀은 개형에명확한차이를보여 100% 의판별성공률을보였다. 하 지만나머지두가지종류의꿀은비슷한개형으로구분이어 려워각각 80%, 60% 의성공률을보였다. 시사점 본연구에서는꿀의진위를판별하기위해초음파장치를고안하 고시현하였으며밤꿀과아카시아꿀과각각에물엿을섞은가짜 아카시아꿀에대해서높은확률로판별이가능함을확인했다. 실 린더의길이를인장시키거나초음파의세기를증폭시키는등더정 밀하게꿀을판별할수있도록장치를수정한다면앞서실험한종 류의꿀뿐아니라더다양한종류의꿀을정밀하게구별할수있 을것이다. 또한다른초음파기계에비해아주경제적이고별도로 성분들을분리해낼필요가없기때문에여러가지다른종류의유 체들의구분에도광범위하게사용될것으로기대한다. 2. 홍보및사후활용 연구성과홍보 논문집게시위와같은보고서를바탕으로논문형식으로제작하여여러논문집이나관련프로그램에응모하여이연구를게시하여홍보하고자하며, 과학교육학회에논문을투고하여물리교육에활용될수있도록하고자한다

21 사후활용 연구활용방안이방법을꿀뿐만아니라가짜식용유, 가짜참기름, 가짜위스키와같이구분하기어렵지만성분이다른액체를간편하게판별하는데활용할수있을것이다. 3. 참고문헌 프로폴리스라이프 (2014). 내몸을살리는천연건강식품벌꿀화분로열젤리. 서울 : 산수야. 유응철 (2010). 불량꿀검사를위한개선된분석방법에관한연구. 양봉학회지, 25(1), 홍은정 (2011). 다른밀원에서기원한꿀의전자코분석. 한국축산식품학회지, 31(2), 정미애 (2011). 다양한꿀에함유된무기물조성, Hydroxy Methyl Furfural 함량및꿀단백질의전기영동패턴비교. 한국축산식품학회지, 31(2), 주영찬 (2013). 초음파를이용한유사휘발유진위판별. 정미애 (2008). 밀원을달리한다양한꿀의품질특성. 한국축산식품학회지, 28(3),

22 # 부록 ( 실험에관련된각종데이터정리 ) 초음파센서를이용한실험 가. Arduino 초음파센서의오차계산 실제길이 (mm) 측정값 평균 오차 (%) Table 1. 일직선상에있는물체의 거리측정 실제길이 (mm) 측정값 평균 오차 (%) Table 2. 수면 ( 깊은 ) 까지의거리측 정 실제길이 (mm) 측정값 평균 오차 (%) Table 3. 수면 ( 얕은 ) 까지의거리측 정

23 나. 물높이에따른초음파의속도변화실험 거리 (mm) 지면 관사용 관사용X( 수면 ) 측정값 평균 Table 4. 수심 2cm 거리 (mm) 지면 관사용 관사용X( 수면 ) 측정값 평균 Table 5. 수심 7.9cm - 1 -

24 거리 (mm) 지면 관사용 관사용X( 수면 ) 측정값 평균 Table 5. 수심 13.9cm 다. 밀도에따른초음파의속도변화실험 1) 설탕물을이용한초음파의속도변화실험 거리 (mm) 지면 관사용 관사용X( 수면 ) 측정값 평균 Table 6. 5% 설탕물 200mL - 2 -

25 거리 (mm) 지면 관사용 관사용X( 수면 ) 측정값 평균 Table 7. 10% 설탕물 200mL 2) 물엿을이용한초음파의속도변화실험 거리 (mm) 지면 관사용 관사용X( 수면 ) out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange 측정값 out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange out of lange Table 8. 물엿 200mL 라. U 자관을이용한초음파의속도변화실험 물 물엿 물 물엿 측정값 측정값 평균 Table 9. 물, 물엿 200mL - 3 -

26 마. 온도변화에따른초음파의속도변화실험 측정값 평균 Table

27 실험장치를이용한실험 가. 거리에따른펄스파의속도변화실험 거리 [mm] 속도 [m/s] Table 1. 거리에따른속도변화 나. 농도에따른초음파의속도변화실험 Fig 4. 설탕물의농도에따른펄스파의 속도 다. 온도에따른펄스파의속도변화실험 측정값 온도 [ ] 속도 [m/s] Table 3. 온도에따른펄스파의속도 - 5 -

28 라. blind test Fig 4. 블라인드테스트결과 - 6 -

13 차시 : 양봉산물의생산과이용 - 벌꿀 1. 벌꿀 ( 蜂密, honey) 이란? 꿀벌이수집하여꿀주머니에모아온꽃꿀을벌집에옮겨수분을증발농축시키고효소와산을첨가한후, 밀납으로밀개하여저장한것을말한다 ( 식품공전 ). 학자에따라벌꿀의정의는다소다르며, 필립 (Phillips,

13 차시 : 양봉산물의생산과이용 - 벌꿀 1. 벌꿀 ( 蜂密, honey) 이란? 꿀벌이수집하여꿀주머니에모아온꽃꿀을벌집에옮겨수분을증발농축시키고효소와산을첨가한후, 밀납으로밀개하여저장한것을말한다 ( 식품공전 ). 학자에따라벌꿀의정의는다소다르며, 필립 (Phillips, 1930) 은 꿀벌이여러식물의꿀샘에서수집한향기롭고점조성의단물질로, 꿀벌에의하여그들의식량으로전화