딸기의 당도는 딸기의 상품가치 및 가격과 직결되는 중요한 변수이다. 저온숙성을 하면 딸기의 당도가 높아지는 지를 연구하였다. 당도를 확률변수로 하고 딸기 20개를 표본으로 하여 당도를 관측하였다. 저온숙성 전후 대응된 두 표본의 딸기 당도의 분포를 비교해서, ‘저온숙성을 하면 딸기 당도가 향상될 것이다’라는 연구가설을 검정하였다. 저온숙성 전후 당도 차이를 새로운 확률변수로 하여 대응표본 t검정으로 검정한 결과, 유의미한 차이를 보였다(p=0.001). 이번 연구를 통해 저온숙성을 하면 딸기 당도가 향상됨을 알게 되었다.
‘저온숙성을 하면 딸기 당도가 향상된다’라는 연구가설로부터, ‘저온숙성 사전-사후 딸기의 당도 차이 모평균은 0이다’라는 귀무가설을 도출하였다. 이 귀무가설의 대립가설은 ‘저온숙성 전후 딸기의 당도 차이 모평균은 0이 아니다’이다.
가설을 검정하기 위해 당도를 확률변수로 모델링하였다. 당도를 측정하는 측정기의 단위로는 브릭스(Brix)를 사용하였다. 브릭스를 단위로 하는 당도측정기의 척도(scale)유형은 비율척도이다. 브릭스는 과일의 당의 농도를 표현하는 단위로 널리 쓰이며 용액 100 g에 1 g의 당이 포함된 용액을 1 Brix로 표현한다.
딸기는 광합성을 통해 당도를 축적하는데, 저온상태에서 딸기를 숙성시키면, 과육이 단단해지고 당도가 높아지는 것으로 알려져 있다. 따라서 저온숙성을 딸기 당도의 변화를 일으키는 중재(처리, intervention)로 모델링하였다. 그리고 당도 확률분포의 완전확률화를 위해 유전적인 요인만 반영되도록 실험설계를 하였다. 관측하는 딸기의 광합성조건과 생장조건을 같도록 하였고 딸기 품종의 영향을 배제하기 위해 같은 품종의 딸기를 관측하였다. 가설을 대응표본 t검정으로 검정하기 위해서 20개의 딸기, 각각의 저온숙성을 하기 전과 후의 당도를 관측하였다.
상품가치의 관점에서 딸기의 상품가치를 평가하는 속성을 관심있는 결과변수로 하여, 그 결과변수의 원인이 되는 변수를 찾는 능력을 배양하기 위한 실습 루틴을 개발하는 프로젝트의 모집단 생성 모델[1]에 따라 생성한 가상 딸기 데이터셋[2]으로부터 저온숙성 전후의 당도 데이터 각각 20개씩을 추출하였다. Table 1에 저온숙성 사전과 사후의 딸기의 당도 데이터를 정리하였다.
Table 1. Data
| 딸기ID | 사전 당도(Brix) | 사후 당도(Brix) |
|---|---|---|
| 1 | 12.8 | 13.4 |
| 2 | 12.0 | 11.9 |
| 3 | 12.1 | 12.4 |
| 4 | 13.3 | 13.3 |
| 5 | 13.2 | 13.7 |
| 6 | 12.7 | 12.8 |
| 7 | 11.9 | 12.0 |
| 8 | 12.1 | 12.3 |
| 9 | 12.2 | 12.3 |
| 10 | 11.8 | 12.0 |
| 11 | 12.6 | 12.9 |
| 12 | 12.9 | 13.0 |
| 13 | 12.1 | 12.7 |
| 14 | 12.0 | 11.9 |
| 15 | 12.7 | 13.2 |
| 16 | 11.6 | 11.6 |
| 17 | 12.1 | 12.4 |
| 18 | 11.8 | 11.6 |
| 19 | 12.5 | 12.8 |
| 20 | 12.1 | 12.2 |
2차원 산점도를 그려서, 저온숙성 사전과 사후의 딸기의 당도 분포를 탐색하였다.
연구주제: 저온숙성을 하면 딸기 당도가 향상된다.
귀무가설: 저온숙성 사전과 사후 딸기의 당도 차이 모평균은 0이다.
귀무가설이 옳다면, 저온숙성 사전과 사후 딸기의 당도 차이는 t분포로 모델링할 수 있다.
표본을 통해 관측한 검정통계량은 3.78이며, 유의확률은 0.001이다.
만일 유의수준을 0.05로 하면, 유의확률이 유의수준보다 작으므로, 귀무가설을 기각한다.
귀무가설이 기각되었으므로 대립가설을 채택한다.
저온숙성 사전과 사후의 딸기 당도를 대응표본 t검정으로 검정한 결과, 유의미한 차이를 보였다(p=0.001). 기존에 알려져 있던 겨울철 딸기의 당도가 더 높다[3]는 주장에 대해 구체적인 데이터를 분석함으로써, 저온숙성 전후의 당도 차이에 대한 보다 정확한 정보를 제공할 수 있게 되었다. 이를 통해 딸기를 생산하는 생산자와 적정 가격을 지불하고 소비하는 소비자들의 의사결정에 도움이 될 것으로 기대한다.
1. Park GC, Yang YW. 2024. The product value of strawberry. DataLink Forum 2024:p1. https://doi.org/10.12972/DataLink.2024.p1
2. Park GC, Yang YW. 2024. A virtually created strawberry product value dataset for data science learning. DataLink Forum 2024:a1. https://doi.org/10.12972/DataLink.2024.a1
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