“지금 딱 잘 익었습니다”…AI가 김치발효 예측한다

세계김치연구소, 정밀 발효 예측 모델 개발
젖산·자당 등 9개 핵심 성분 분석해
온도별 대사 변화 데이터 구축 성과
소비자 원하는 맞춤형 구축 디딤돌

세계김치연구소는 인공지능을 통해 김치의 핵심 성분을 분석해 발효 단계를 정확히 예측하는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 사진은 기사의 특정 내용과 관계없음. 클립아트코리아

경험과 감각에 의존해왔던 김치 숙성 판단이 인공지능(AI)을 통한 정밀 과학의 영역으로 들어섰다. 세계김치연구소(이하 김치연)는 김치의 핵심 성분을 분석해 발효 단계를 정확히 예측하는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

연구진이 공개한 연구 계획 도식. 세계김치연구소

◆온도와 인공지능으로 비밀 풀이=원태웅 김치연 지능형발효연구단장과 홍영식 전남대 교수 공동연구팀은 외부 미생물의 간섭을 완전히 차단한 ‘노토바이오틱(gnotobiotic·무균)’ 김치 모델을 구축했다. 이는 실험실 환경에서 특정 유산균만을 주입해 발효 과정에서 일어나는 미생물과 대사 물질의 상관관계를 현미경 보듯 정밀하게 관찰하기 위해서다.

연구팀은 김치 유래 유산균 10종을 혼합하거나 개별 접종한 뒤 6℃, 10℃, 15℃ 등 다양한 온도 조건에서 발효 실험을 진행했다. 분석 결과, 15℃에서는 초기 성장은 빠르나 미생물 군집 구조가 급격히 변했다. 반면 6℃와 10℃에서는 유산균이 안정적으로 증식하며 고유한 대사 물질을 만들어냈다.

◆발효 단계 결정하는 ‘9가지 핵심 지표’=이번 연구의 핵심은 인공지능의 머신러닝을 활용해 김치 맛과 숙성도를 결정짓는 9가지 핵심 대사 성분을 찾아낸 것이다.

선별된 성분은 ▲젖산·숙신산(산미) ▲자당·과당·포도당(단맛) ▲글라이신·글루탐산·트레오닌(감칠맛) ▲콜린(영양 성분)이다. 특히 젖산과 자당, 과당은 발효 단계를 구분하는 데 가장 결정적인 역할을 하는 지표로 나타났다.

또한 연구팀은 수많은 유산균 중에서도 ‘류코노스톡 메센테로이데스’와 ‘락토코커스 락티스’ 종이 전체적인 발효 성분 변화를 주도하는 핵심 균주임을 입증했다.

◆품질 안정화·맞춤형 숙성도 구축 기대=그동안 김치 제조 현장에서는 원재료 상태나 계절별 온도 차이로 인해 똑같은 레시피로 만들어도 맛이 달라졌다. 이런 품질 불균형을 해소하는 것이 오랜 과제였다. 이번에 개발된 AI 모델은 기존의 방대한 발효 데이터에서도 높은 예측 정확도를 재현해냈다. 이를 통해 품질 변동을 최소화하고 소비자별로 선호하는 숙성도를 제공할 수 있는 발판이 됐다.

연구진은 “이번 연구는 김치 발효를 주관적인 감각이 아닌 데이터와 분석을 통한 예측의 영역으로 확장한 전환점”이라며 “향후 생명식품공학과 미생물 활용 분야에서 응용할 수 있는 가능성이 크다”고 밝혔다.

한편 연구 결과는 학술지 ‘푸드 케미스트리(Food Chemistry)’ 2026년 1월호에 게재됐다.