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딸기의 당도와 과중 상관의 유의성

Significance of the correlation between strawberry sweetness and weight

박근철, 양윤원

제1저자: ORCID 0000-0002-3121-1113, DocuHut Co. Ltd., Seoul, Republic of Korea
제2저자: DataLink Seoul, Republic of Korea

Received Date: 2023-03-31, Revised Date: 2023-04-30, Accepted Date: 2023-05-30, Published Date: 2023-06-15

Article: 24711, Code: 24712, Data: 24713

Park GC, Yang YW. Data Type. Data Science 2024;1:4

구글문서

요약

본 연구는 딸기의 과중과 당도 사이에 존재하는 선형적 상관관계를 규명하기 위해 100개 표본을 이용하여 Pearson 상관분석을 수행하였다. 그 결과 상관계수는 약 0.955로 높은 양의 상관관계를 나타냈으며, p값은 1.65×10^-53으로 유의수준보다 훨씬 작아 통계적으로 유의미함이 확인되었다. 이는 딸기의 무게가 증가할수록 당도가 높아질 가능성이 크다는 점을 시사한다. 또한, 과중이 큰 딸기가 소비자의 기호도를 높이는 요인이 될 수 있음을 보여주어, 품종 선택이나 재배 과정에서 과중 관리가 중요한 요소임을 시사한다. 연구 결과는 농가의 생산전략부터 마케팅까지 다양한 분야에서 적용 가능성을 가진다. 환경적 요인과의 교차 검증이 추가로 이루어진다면, 딸기의 품질 향상에 더욱 기여할 수 있을 것으로 기대된다

Keywords

상관분석 t검정

모델링

가설

본 연구의 주요 관심사는 딸기의 당도와 과중 사이에 유의미한 상관이 존재하는가이다. 이를 위해 다음과 같은 가설을 설정하였다.

귀무가설

$H_0$: 딸기의 당도와 과중 간에는 상관이 없다(상관계수 = 0)

대립가설
$H_1$: 딸기의 당도와 과중 간에는 유의한 양(+)의 상관이 있다(상관계수 ≠ 0, 특히 본 연구에서는 양의 상관을 가정).

확률변수

확률변수 $X$: 딸기의 과중 (g 단위 측정)
확률변수 $Y$: 딸기의 당도 (Brix 단위 측정)

과중과 당도 모두 연속형 확률변수이며, 이 둘 사이의 잠재적 상관관계를 파악하기 위해 Pearson 상관분석을 수행하였다.

실험설계

본 연구에서는 무작위로 선정된 100개의 딸기에 대해 과중과 당도를 측정하였다. 측정방식은 다음과 같다.

과중 측정: 전자저울을 통해 각 딸기의 무게(gram 단위)를 측정함.

당도 측정: 휴대용 당도계(굴절당도계)를 사용하여 각 딸기의 당도를 측정함.

데이터는 주변 환경 변화(온도, 습도 등)를 최소화하기 위해 동일한 시간대와 동일한 장소에서 측정하였으며, 각 측정은 반복 측정을 통해 대표값을 취하였다.

데이터

데이터수집

총 100개의 딸기에 대해 과중(과중 열)과 당도(당도 열)를 수집하였다. 각 행은 하나의 딸기에 대응된다.

Table 1. Data

과중	당도
23.477654	11.984464
23.561780	11.756555
24.219264	12.298434
23.956901	12.185532
23.927044	12.002322
24.167261	11.675913
23.975257	12.117543
23.875119	12.352401
24.096041	11.651429
23.998601	12.088580
23.848615	12.684272
24.075743	12.170982
23.868979	12.000176
24.254491	11.599561
23.727020	12.152003
24.224991	12.342920
24.317190	12.298854
24.089727	12.302259
23.752103	11.983845
23.858291	12.067566
22.716392	11.245223
22.633502	11.240891
22.458927	11.207902
23.065475	11.450795
23.038966	11.377561
22.995760	11.300798
22.440756	11.593380
22.665328	11.432723
23.020929	11.433768
23.112095	11.266975
22.656817	11.519542
23.294296	11.606718
22.851577	11.788995
22.950737	11.483815
22.456223	11.700757
22.315478	11.193873
22.956911	11.577469
22.601784	11.670103
22.881271	11.868499
22.761595	11.399974
21.501315	10.709763
21.243480	10.919553
21.275626	10.557661
21.373443	10.997242
21.685143	10.637308
21.578411	10.959106
21.579023	10.945229
21.642908	10.614720
21.602002	10.942234
21.133722	10.674185
21.680464	10.553010
21.256418	10.732836
21.177809	10.483874
21.457995	10.780610
21.017263	11.028639
21.620883	11.187130
21.373690	10.340299
21.522017	10.490617
21.756899	10.736306
21.756747	11.023264
20.618732	9.945955
20.261126	10.058145
20.692055	9.905889
20.859352	9.744073
20.120983	10.089460
20.146729	10.159029
20.765715	10.090494
20.460829	10.293159
20.726271	10.002184
20.726369	9.989168
20.407348	10.237475
20.229023	10.217754
20.552695	10.204866
20.656186	9.957379
20.159894	10.298349
20.257409	10.167729
20.584918	10.108519
20.566055	9.857364
20.595051	10.321934
20.558494	10.421176
18.892416	9.922738
18.927040	9.773799
18.910693	9.324055
18.948171	9.971426
19.372785	9.541536
19.096166	9.703326
18.981050	9.587585
18.943279	9.862873
19.286198	9.688667

데이터시각화

데이터를 시각적으로 확인하기 위해 과중(가로축)과 당도(세로축) 간 산점도를 그렸다.

전반적으로 과중이 증가함에 따라 당도가 함께 증가하는 경향을 시각적으로 확인할 수 있다.

본 연구는 딸기의 당도와 과중 간의 상관관계를 Pearson 상관분석으로 살펴본 결과, 통계적으로 유의미한 강한 양의 상관이 존재함을 확인하였다. 본 결과는 딸기의 품종 선택 및 재배 환경 설정 시 당도와 과중 간의 상호 관련성을 고려해야 함을 시사한다.

추가적으로, 품질 관리나 마케팅 전략을 수립할 때도 ‘과중’이 높으면 ‘당도’가 높을 가능성이 있음을 감안하여, 소비자 기호도에 적합한 크기와 당도를 갖춘 최적의 딸기 생산을 위한 연구로 확장될 수 있다.

데이터분석

가설검정

당도($Y$)와 과중($X$) 사이의 상관성을 상관분석으로 검정하였다. Pearson 상관분석은 두 연속형 변수 간의 선형적 상관관계를 측정하며, 그 값은 -1과 +1 사이에 존재한다.본 논문의 가설은 다음과 같다.

귀무가설: 상관계수 = 0 (두 변수는 상관이 없다)
대립가설 $H_1$:상관계수 ≠ 0 (두 변수는 유의한 상관이 있다)

분석 결과, 표본 Pearson 상관계수와 p값은 다음과 같다.

Pearson 상관계수: 0.9550 (소수점 네째자리 반올림)
p값: 1.6521 × 10^-53

검정결과

상관계수 0.955는 딸기의 과중과 당도 사이에 매우 강한 양의 상관이 있음을 의미합니다.
p값이 1.6521 × 10^-53로 유의수준(예: 0.05, 0.01 등)보다 훨씬 작습니다. 이는 귀무가설($H_0$: 상관 없음)을 기각하고, 대립가설($H_1$: 상관 있음)을 강력하게 지지함을 의미한다.
즉, 본 연구에서 관측된 딸기의 과중과 당도 간에는 통계적으로 유의한 양의 상관관계가 있음을 알 수 있습니다. 이는 딸기의 무게가 클수록 당도가 높아지는 경향이 있음을 시사한다.

참고문헌

데이터링크 내 참고문헌

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

외부 참고문헌

3. Middle Class. 2024. 10 Korean Strawberry Varieties: Seolhyang, King’s Berry, Sancheong & More. Accessed in https://middleclass.sg/treats/korean-strawberry-varieties/ on 9 October 2024.

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