가장 맛있게 익은 김치, AI가 정밀 예측

세계김치연구소, 경험·감각 의존했던 김치 발효단계 판단 AI 개발

김치는 한국의 전통 발효식품이다. 세계김치연구소 제공

인공지능(AI)으로 김치 핵심 성분 9가지를 분석해 김치 발효 단계를 정밀하게 예측하는 기술이 개발됐다. 그동안 경험과 감각에 의존해 발생하던 품질 불균형 문제를 해소할 것으로 기대된다.

세계김치연구소(김치연)는 AI로 김치 발효 단계를 정밀 예측하는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 연구결과는 지난달 7일(현지시간) 국제학술지 '푸드 케미스트리'에 공개됐다.

김치 발효는 유산균 활동에 따라 산, 당, 아미노산 조성이 복합적으로 변하면서 맛과 향이 형성된다. 실제 제조 현장에서는 원재료 특성, 발효 온도, 미생물 구성 등이 매번 달라진다.

기존에는 발효 진행 정도를 경험과 감각에 의존해서 판단하다 보니 외관상 차이가 없더라도 맛이 급변하는 구간에서 적정 숙성 시점을 놓치기 쉬웠다. 신맛과 단맛의 편차 등 품질 불균형이 발생하는 원인으로 지목된다.

원태웅 김치연 지능형발효연구단장은 홍영식 전남대 교수팀과 공동연구를 통해 외부 미생물 영향을 배제한 무균 김치 기반의 통제 발효 모델을 구축했다. 유산균을 인위적으로 접종해 미생물 조성 변화와 발효 특성을 정밀하게 분석하도록 설계했다.

연구팀은 유산균 10종을 동일 비율로 혼합하거나 한 종류만 접종한 무균 김치를 6℃·10℃·15℃ 조건에서 발효하고 온도와 유산균 종류에 따른 발효 특성을 비교·분석했다.

실험 결과 사람의 감각만으로 구분이 어려운 구간에서도 발효 단계를 구분하는 성분 조합이 규명됐다. 연구팀은 AI 분석을 통해 발효 단계 예측에 필요한 9가지 핵심 성분을 선별하고 발효 단계를 예측하는 모델을 개발했다.

산류(젖산, 숙신산), 당류(자당, 과당, 포도당), 아미노산류(글라이신, 글루탐산, 트레오닌), 콜린 함량이 김치의 산미, 단맛, 감칠맛과 밀접하게 연관된 것으로 확인됐다. 콜린은 신경전달물질인 아세틸콜린의 원료로 뇌 기능, 세포막 구조 형성, 지방 대사에 필수적인 수용성 영양소다. 젖산과 자당, 과당은 발효 단계 구분에 가장 큰 영향을 미치는 핵심 지표로 나타났다.

유산균 중에서는 류코노스톡 메센테로이데스(학명 Leuconostoc mesenteroides)와 락토코커스 락티스(학명 Lactococcus lactis) 종이 발효 성분 변화를 주도하는 핵심으로 확인됐다.

개발된 AI 모델은 기존에 공개된 김치 발효 데이터에서도 분류 성능을 재현해 제조 현장 적용 가능성이 입증됐다. 김치 발효 단계를 주관적인 감각이 아닌 정량 지표로 판단할 수 있는 도구가 생겼다는 뜻이다.

이번 연구결과는 김치 발효 불균형으로 인한 품질 변동을 최소화하고 소비자별로 선호하는 숙성도의 김치를 안정적으로 제공하는 데 기여할 전망이다.

원 단장은 "김치 발효를 경험과 감각의 영역에서 측정과 AI 분석을 통한 예측의 영역으로 확장한 중요한 전환점"이라며 "발효식품의 품질을 일정하게 유지하고 공정을 정밀하게 관리할 수 있는 기술로 발전시켜 K-푸드의 신뢰성과 글로벌 경쟁력 강화에 기여하겠다"고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.147886

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]