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엽산과 비타민 $B_{12}$ 결핍에 의한 호모시스테인혈증 흰쥐의 조직내 비타민 지표간의 상관관계 분석 (A Critical Evaluation of the Correlation Between Biomarkers of Folate and Vitamin $B_{12}$ in Nutritional Homocysteinemia)

  • 민혜선;김미숙
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제42권5호
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    • pp.423-433
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    • 2009
  • 본 연구는 흰쥐를 대상으로 엽산결핍 또는 엽산결핍/비타민 $B_{12}$결핍/0.3% 호모시스틴 식이의 공급을 통해 각각 경미한 호모시스테인혈증과 중위의 호모시스테인혈증을 유도한 후, 혈장, 간 및 뇌 조직내 메티오닌 대사회로 biomarker와 엽산 농도 사이의 상관관계를 분석함으로써 영양성 호모시스테인혈증의 특성을 규명할 목적으로 실시하였다. 6 주령 Sprague-Dawley 숫컷 쥐에게 엽산이 충분한 식이 (FS), 엽산결핍식이 (FD), 또는 동일 식이에 호모시스틴을 첨가한 식이 (FSH and FDH), 엽산결핍/비타민 $B_{12}$ 결핍/호모시스틴 첨가 식이 (FDHCD)를 8주간 공급하였다. 1) FD와 FDH 식이군은 경미한 호모시스테인혈증을 (17.41 ${\pm}$ 1.94 nmol/mL) 나타냈으며, FDHCD 식이군은 중위의 호모시스테인혈증을 (44.13 ${\pm}$ 2.65 nmol/mL) 나타내어 엽산과 비타민 $B_{12}$결핍에 의한 영양성 호모시스테인혈증의 모델로 이용할 수 있었다. 2) FD, FDH, FDHCD 식이군의 간 (p < 0.001)과 뇌조직 (p < 0.01) 내 엽산 농도는 FS, FSH군 보다 유의적으로 낮았으나, FD, FDH, FDHCD 식이군의 간 및 뇌조직의 엽산농도 사이에는 유의적인 차이가 없었다. 이와 대조적으로 혈장 엽산 농도는 FDHCD 식이군 (126.5 ${\pm}$ 9.6 nmol/L)이 FD, FDH 식이군 (21.1 ${\pm}$ 1.4 nmol/L, 22.0 ${\pm}$ 2.2 nmol/L)(p < 0.001) 보다 약 6배 높았으며, 이는 비타민 $B_{12}$ 결핍에 의한"methyl-folate trap"으로 인해 엽산이 효율적으로 조직내 보유되지 못하고 혈류로 나와 소변을 통해 배설되기 때문인 것으로 보인다. 3) FD와 FDH 식이군의 간조직의 SAH 농도는 각각 대조군 보다 44% 및 50%씩 증가되었고 (p < 0.001), 간 SAM 농도는 각각 대조군 보다 72%, 71% 저하되었으며 (p < 0.001), 그 결과 두 군 모두 SAM/SAH 비율이 대조군 보다 약 80% 저하되었다 (p < 0.001). 한편 FDHCD 식 이군의 간 SAH 농도를 대조군과 비교할 때 대조군 보다 107% 증가되었고 (p < 0.001), SAM 농도는 대조군 보다 81% 저하되었으며 (p < 0.001), 그 결과 SAM/SAH 비율이 대조군 보다 약 90% 저하되어 매우 낮은 SAM/SAH 비율을 나타냈다 (p < 0.001). 뇌조직 SAM 농도는 엽산결핍, 비타민 $B_{12}$결핍 및 호모시스틴 급여에 의해 영향을 받지 않고 대조군과 유사한 수준을 보여 뇌조직내 SAM의 항상성을 나타냈으나, FDHCD 식이군의 뇌조직 SAH 농도는 대조군 보다 60% 증가되었으며 (p < 0.05), 그 결과 SAM/SAH 비율은 대조군 보다 약 28% 저하되었다 (p < 0.05). 따라서 중위의 호모시스테인혈증을 나타낸 실험군에서만 뇌조직의 SAH 농도가 증가되었다. 4) 영양결핍 (엽산 또는 비타민 $B_{12}$)에 의한 호모시스테인혈증의 특성을 조사할 목적으로 혈장, 간 및 뇌 조직내 메티오닌 대사회로 biomarker와 엽산 농도 사이의 상관관계를 조사하였다. 혈장 호모시스테인은 간 엽산과 음의 상관관계 (r = -0.641, p < 0.01)을 보였으나, 뇌 엽산 또는 혈장 엽산과는 유의적인 상관관계를 보이지 않았다. 그러나 이와 대조적으로 FDHCD 식이군을 제외시킨 나머지 네개의 실험군 자료만으로 상관관계를 분석하였을 때 혈장 호모시스테인과 뇌 엽산 (r = -0.321, p < 0.05), 혈장 엽산 (r = -0.581, p < 0.01), 간 엽산 (r = -0.684, p < 0.01) 사이에 모두 유의적인 상관관계를 나타냈다. 혈장 호모시스테인과 간조직의 SAH 및 SAM 농도 사이의 상관관계는 FDHCD군을 제외시킨 나머지 네개의 실험군 자료만으로 상관관계를 분석하였을 때 뇌조직 SAH 농도들 제외한 모든 상관계수가 전체실험군 자료로 분석한 경우보다 높았다. 따라서 엽산결핍/비타민 $B_{12}$결핍으로 인한 호모시스테인혈증 (FDHCD)에서는 혈장 엽산이 엽산결핍군 (FD, FDH)보다 높으면서 동시에 혈장 호모시스테인 농도도 높은 특성을 보였다. 결론적으로, 식이 중 엽산만 결핍된 경우와 엽산결핍과 비타민 $B_{12}$ 결핍을 동반할 경우"methyl-folate trap"으로인해 혈장 엽산과 호모시스테인 농도 패턴에 차이가 있었으며, 메티오닌 대사회로의 biomarker 사이의 상관관계와 혈장 엽산, 뇌 엽산 및 뇌 SAH와 호모시스테인 농도 사이의 상관관계가 차이가 있었다. 또한 엽산 결핍과 비타민 $B_{12}$ 결핍으로 인해 나타나는 뇌 SAH 농도의 증가는 메틸화를 저해시킴으로써 인지능력에 영향을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

어린이 영양지수로 살펴본 유아와 초등학생의 식행동과 비만 사이의 관련성에 있어서 연령의 차이 (Age difference in association between obesity and Nutrition Quotient scores of preschoolers and school children)

  • 배주미;강명희
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제49권6호
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    • pp.447-458
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    • 2016
  • 본 연구에서는 대전지역 만 3세부터 만 11세까지 어린이 222명을 대상으로 3~5세 유아, 6~8세 초등학교 저학년, 그리고 9~11세 초등학교 고학년의 세 연령군으로 나누어 연령별 식행동의 변화가 나타나는지 살펴보고, 식행동과 비만도와의 관련성을 보고자 하였다. 식행동 조사도구로는 최근 개발된 NQ 설문지를 사용하였으며 각 연령별로 NQ 점수와 NQ를 구성하고 있는 '균형', '다양', '절제', '규칙', '실천'의 다섯 영역 점수를 산출하여 비만도에 따라 비교, 분석하였다. 대상자 NQ 점수는 연령에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 그러나 NQ의 다섯 가지 구성요인으로 본 점수 중 '균형' 요인과 '실천' 요인 점수는 연령별 차이를 보이지 않았으나, '다양' 요인 점수는 3~5세와 6~8세에 비해 9~11세에서 유의적으로 높게 나타난 반면 (p < 0.001), '절제' 요인 점수는 3~5세에 비해 6~8세와 9~11세에서 (p < 0.01), 그리고 '규칙' 요인 점수는 3~5세와 6~8세에 비해 9~11세에서 유의적으로 낮았다 (p < 0.05). 대상자를 정상군과 과체중 비만군의 두 군으로 나누었을 때, 3~5세의 경우, 비만에 따른 NQ 점수 및 구성요인 점수에 차이가 나타나지 않았다. 그러나 6~8세의 경우는 NQ 점수 (p < 0.001) 및 '절제' (p < 0.001), '규칙' (p < 0.001), '실천' (p < 0.05) 점수에서 과체중 비만군의 점수가 정상군보다 낮았으며, 9~11세의 경우는 '절제' 요인 점수에서만 과체중 비만군의 점수가 정상군보다 낮게 나타났다 (p < 0.001). 연령별로 체중과 NQ 점수와의 상관관계를 본 결과 3~5세의 경우, 체중과 NQ 점수 및 구성요인 점수 사이에 상관관계를 보이지 않았으나 6~8세의 경우 체중과 NQ 점수 사이에 유의적인 음의 상관관계 (p < 0.01), 또 체중과 '절제' (p < 0.001), '규칙' (p < 0.001) 및 '실천' (p < 0.05) 점수 사이에 각각 유의적인 음의 상관관계를 보였다. 9~11세의 경우도 체중과 NQ 점수 사이에 음의 상관관계 (p < 0.05)를보였고, 체중과 '다양' (p < 0.05) 및 '절제' (p < 0.001) 점수 사이에 각각 음의 상관관계를 보였다. NQ 설문지 19개 문항의 응답빈도를 다섯 가지 구성요인으로 나누어 정상군과 과체중 비만군의 응답빈도를 비교해 본 결과, 3~5세는 '균형' 요인 중 과일섭취 (p < 0.05), 콩 제품 섭취 (p < 0.05) 및 야식 빈도 (p < 0.05)에서, 6~8세는 '절제' 요인 중 단 음식 섭취 (p < 0.01), 패스트푸드 섭취 (p < 0.001), 라면 섭취 (p < 0.01), 야식빈도 (p < 0.001), 길거리 음식 사먹기 (p < 0.05) 응답빈도, 그리고 '규칙' 요인 중 정해진 식사시간 (p < 0.05), TV와 컴퓨터 게임 사용시간 (p < 0.001)에서 유의적인 차이를 보였다. 9~11세는 '절제' 요인 중 단 음식 섭취 (p < 0.05), 패스트푸드 섭취 (p < 0.001), 야식빈도 (p < 0.01), 길거리 음식 사먹기 (p < 0.01), 그리고 '실천' 요인 중 음식 꼭꼭 씹어 먹기 (p < 0.05)에서 두 군간에 유의적인 차이를 보였다. 본 연구결과, 연령별로 NQ 구성요인 점수에 차이를 보여 나이가 어릴수록 '다양' 요인에 포함된 항목들에 대한 식행동 지도가 필요하고, 초등학교 고학년으로 갈수록 '절제' 요인 및 '규칙' 요인에 포함되는 식행동에 대한 지도와 교육이 중점적으로 시행되어야 함을 알 수 있었다. 또 6~8세의 비만한 어린이에게서 NQ 점수와 '절제', '규칙', '실천' 점수가 낮았고, 9~11세의 경우 '절제' 점수가 낮았으며 특히 두 연령층 모두 '절제' 요인 점수는 3~5세에 비해 현저하게 낮았으므로 초등학교 어린이의 비만 예방을 위해서는 '절제' 요인에 포함된 식행동 항목에 대한 교육을 집중적으로 하는 것이 실효성이 있을 것으로 사료된다. 또 본 연구에서 비만에 따른 식행동의 차이는 6~8세에서 가장 크게 나타나는 등 연령에 따라 다르게 나타났으므로 각 연령에 맞는 어린이 비만예방을 위한 적절한 맞춤형 식행동 지도 및 영양교육이 필요할 것으로 생각된다.

전북지역 산업체급식소 조리종사자의 고용형태에 따른 안전사고 실태 및 안전사고 예방관리에 대한 중요도와 수행도 분석 (Comparative analysis of status of safety accidents and importance-performance analysis (IPA) about precautions of safety accidents by employment type of industry foodservices in Jeonbuk area)

  • 소희;노정옥
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제50권4호
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    • pp.402-414
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    • 2017
  • 본 연구는 전북지역 산업체급식소의 정규직과 비정규직 조리종사자 282명을 대상으로 급식소에서의 안전사고, 안전교육 실태 및 안전사고 예방관리의 중요도 및 수행도를 조사하여 산업체급식소의 안전사고 예방을 위한 효율적인 관리방안을 제시하고자 하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 조사대상자는 정규직 42.2% (119명), 비정규직 57.8% (163명) 이며 96.5%는 여자이었다. 고용형태에 따라서는 연봉수준 (p < 0.001), 직급 (p < 0.001), 평균 연령 (p < 0.001), 급식횟수 (p < 0.001)에서 유의적인 차이를 보였다. 정규직의 66.4%, 비정규직의 53.4%가 안전사고의 경험이 있으며 (p < 0.05), 사고원인은 본인의 부주의 (53.5%)가 가장 큰 원인이었다. 사고처리는 정규직은 회사부담 (71.6%)이 높으며 비정규직은 산재처리 (44.6%)가 높았다. 안전사고는 정규직은 화상 (48.6%), 절단사고 (31.1%)가 높았으며 비정규직은 미끄러짐 (47.8%)과 화상 (44.6%)의 순으로 차이가 있었다. 사고부위는 주로 손과 팔 (63.3%) 이었다. 정규직의 98.3%, 비정규직의 95.1%가 안전사고 예방을 위한 안전교육을 받았으며, 교육은 주로 영양사 (93.4%)가 실시하나 정규직은 산업안전관리공단 (6.8%)과 협회(2.6%)의 교육도 받고 있었다. 교육 빈도는 정규직의 68.4%가 1회, 23.9%가 2회, 7.7%는 3회 이상의 교육을 받았으나 비정규직은 1회 50.3%, 2회 37.4%, 3회 이상 12,2%로 비정규직의 교육 빈도가 유의하게 높았다 (p < 0.05). 교육방법은 주로 강의 (77.2%)로 진행되며, 교육 후 정규직의 37.6%는 별도의 평가가 없으나, 비정규직의 33.5%는 시험, 25.2%는 면담, 12.3%는 실기평가를 실시하고 있었다 (p < 0.05). 교육만족도는 조사대상자의 81.6%가 만족하며 비정규직 (85.2%)이 정규직 (76.9%)보다 더 만족하는 경향을 보였다. 교육 후 정규직의 73.5%, 비정규직의 71.6%만이 실제 작업에 교육내용을 적용하고 있었다. 적용하지 못하는 이유는 업무과중으로 인한 시간부족과 습관적인 작업행태 때문이었다. 산업체급식소의 정규직과 비정규직 조리종사원의 안전사고 예방관리에 대한 정규직과 비정규직의 중요도는 각각 4.26점, 4.15점이며 수행도는 정규직 3.96점, 비정규직 3.94점이었다. 독립표본 t-test로 분석한 결과, 21개의 항목 중 '튀김요리 시 물이 튀지 않게 하며 화상에 주의한다'에서 정규직 (4.43점)이 비정규직 (4.24점)보다 중요도가 유의적으로 높았으나 (p < 0.05), 수행도는 모든 항목에서 정규직과 비정규직간 유의적인 차이는 없었다. 대응표본 t-test 분석결과, 정규직의 중요도와 수행도간의 유의적인 차이를 보였다 (p < 0.001). 전체 21개 항목의 중요도와 수행도간에 유의적인 차이를 보였다. IPA분석결과, 중요도와 수행도가 높은 A영역 (Doing great)에서 '작업장 바닥의 물, 기름을 청소', '작업장과 통로의 물건 정리', '작업 시 미끄럼방지 안전화 착용', '사용하지 않는 호스는 감아서 정리', '화재위험 있는 전열기 코드 뽑기', '튀김요리 시 화상에 주의하며 조리'는 정규직과 비정규직 모두 해당되었으며, 이외 '물기 있는 손으로 전기시설 관리하지 않기'는 정규직에만 해당되었으며 '야채절단기 사용 시전용방망이 사용', '안전하게 칼 관리'는 비정규직에만 포함되었다. 중요도가 높으나 수행도가 낮은 B영역 (Focus here)에서 '출근 후 환기와 가스누출 확인', '콘센트 안전관리'는 정규직과 비정규직 모두 해당되었으며 이외에 '영양사에게 건강상태 보고' 및 '중량물 취급 시 올바른 자세로 작업'은 정규직에만 '가스차단기 작동확인'은 비정규직에만 포함되었다. 중요도는 낮으나 수행도가 높은 C영역(Overdone)에서 '기계설비 잠금장치 확인'은 정규직과 비정규직 모두에 해당되었으며 이외에 '야채절단기 사용 시 전용방망이 사용', '안전하게 칼 관리'는 정규직에 포함되었으며 '물기 있는 손으로 전기시설 관리하지 않기', '전기기구 연결 확인', '영양사에게 건강상태 보고' 및 '중량물 취급 시 올바른 자세로 작업'은 비정규직에 포함되었다. 중요도와 수행도가 낮은 D영역 (Low priority)에 'MSDS관리', '화학물질 위험표시 인지', '화학물질 취급 전 보호 장갑 등의 장비 착용', '작업 전 스트레칭 실시' 및 '보조도구를 이용하여 안전하게 작업대 높이 조정'이 정규직과 비정규직에 포함되었으며 이외에 정규직에 '전기기구 연결 확인', '가스차단기 작동확인'이 추가되었다. 본 연구결과를 종합하면, 전북지역 산업체급식소에서의 안전교육 실시는 잘 진행되고 있으나 아직도 교육을 받지 못하는 비정규직이 있으므로 이에 대한 경영주 및 영양사의 인식전환이 필요하겠다. 또한 조리종사원들의 안전사고 예방관리에 대한 중요도 인식은 고용형태 간 유의적인 차이 없이 높은 수준이었으나 교육 후 업무과중의 이유로 실제 적용하는 어려움이 있는 점을 볼 때 효율적인 업무관리 및 안전사고 예방을 위한 철저한 감독이 요구된다. 특히, 화학물질에 대한 이해 및 MSDS관리에 대한 조리종사원들의 낮은 중요도 인식과 수행도는 향후 안전교육에서 중요하게 다루어야 하겠다. 향후 정규직과 비정규직 구분에 따른 지원의 차이를 줄이고 소속감을 높여 조리종사원의 책임감과 안전의식을 높여 보다 안전한 급식소환경이 될 수 있는 방안이 요구된다.

일부 대학생의 커피섭취량에 따른 커피섭취행동, 식습관 및 식사 영양소 섭취 (Coffee consumption behaviors, dietary habits, and dietary nutrient intakes according to coffee intake amount among university students)

  • 김선효
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제50권3호
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    • pp.270-283
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    • 2017
  • 본 연구는 충남 공주시 K대학교의 남녀 대학생 300명을 대상으로 설문조사 및 식사조사를 통해 커피 섭취 수준에 따른 커피섭취행동, 식습관, 식사 영양소 섭취량과의 관계를 분석하였다. 설문조사는 자기기입식으로 응답되었으며, 식사조사는 주중 2일간 식사기록법으로 이루어졌다. 최근 1년간 1일 커피 섭취 수준 및 대상자 분포를 고려해 조사대상자를 커피를 섭취하지 않은 무섭취군 (non coffee group, NCG), 1일 1~2잔을 섭취한 저섭취군 (low coffee group, LCG), 1일 3잔을 섭취한 고섭취군 (high coffee group, HCG)으로 나누었다. 그 결과, 조사대상자는 남자 47.3%, 여자 52.7%로 비슷하였으며, 평균 만나이는 남자 $21.2{\pm}2.12$세, 여자 $20.1{\pm}1.4$세이었다. 1일커피섭취수준에 따라 거주형태는 LCG에서 자취 비율이 높았으며, 자가나 기숙사/하숙 비율이 낮았다 (p < 0.05). 그러나 1일 커피 섭취 수준에 따른 최근 1년간 잠시간의 충분한 정도나 하루 운동시간의 차이가 없었다. 1일 커피 섭취 수준에 따라 커피섭취횟수는 HCG가 LCG보다 유의적으로 많았다 (p < 0.001). 주로 마신 커피 종류는 블랙 원두추출 커피가 LCG 25.2%, HCG 42.7%로 가장 많았으며, 1일 커피 섭취 수준에 따라 HCG는 LCG보다 블랙 원두추출 커피, 우유나 설탕을 넣은 원두추출 커피를 마시는 비율이 높았다 (p < 0.05). 커피를 주로 마시는 시간은 LCG와 HCG 모두 주로 18~24시 이전이었으며, 장소는 카페가 가장 많았다. 커피 섭취군의 최근 1년간 커피나 동반간식 선택시 두군 모두 '열량과 관계없이 좋아하는 것을 고른다'는 비율이 각각 80% 정도로 많았다. 식사대신 동반간식을 섭취한 횟수는 LCG와 HCG 모두 '없다'가 75% 이상을 차지했으나, HCG가 LCG보다 주 1~2회나 주 3~4회를 섭취하는 비율이 높았다 (p < 0.05). 조사대상자는 아침 결식율과 패스트푸드 섭취율이 높았고, 1일 3회 이상 채소반찬 (김치제외)을 섭취하는 횟수는 주 1~2회 이하가 33.0%이었으며, 과일 섭취 횟수는 주 1~2회 이하가 68.7%이어서 채소와 과일 섭취 횟수가 매우 낮았다. 1일 커피 섭취 수준에 따라 아침식사일수 및 과일 섭취 횟수가 차이가 없었으며, 1일 3회 분량 이상 채소반찬 (김치제외) 섭취 횟수는 전반적으로 LCG와 NCG가 HCG보다 높았다 (p < 0.05). 전체대상자에서 탄산음료 및 단음료 섭취 횟수는 주 3~4회 이상이 각각 30.3%, 40.0%로 나타나 많았으며, 섭취 횟수 분포로 볼 때 LCG와 HCG가 NCG보다 많았다 (p < 0.01). 1일 1컵 정도의 우유 섭취 횟수는 1일 1회 이상이 5.0% 뿐이어서 매우 낮았으며, 1일 커피 섭취 수준에 따른 차이가 없었다. 음주 횟수는 월 3~5일 이상이 50.7%로 나타나 많았으며, LCG와 HCG가 NCG보다 많았다 (p < 0.01). 커피섭취군에서 1일 평균 커피로 섭취한 열량은 LCG $0.88{\pm}5.62$ kcal/일, HCG $7.07{\pm}16.93$ kcal/일이어서 미미한 수준이었다. 이는 본 조사에서 커피섭취자의 대부분이 블랙 커피를 마셨기 때문이다. 남녀 전체에서 단백질, 비타민 A, 비타민 B1, 니아신, 인, 아연, 남자에서 엽산과 철의 1일 섭취량은 권장섭취량이나 충분섭취량을 거의 충족하여 양호하였다. 그러나 남녀 전체에서 에너지의 1일 섭취량은 에너지필요추정량의 72% 미만으로 낮았고, 비타민 C 및 칼슘의 1일 평균 섭취량은 평균필요량보다 낮았으며, 비타민 D의 1일 섭취량은 충분섭취량의 24~34% 수준으로 낮았다. 여자에서는 엽산 및 철의 1일 평균 섭취량은 평균필요량보다 낮았다. 비타민 $B_2$의 1일 섭취량은 커피 섭취 수준에 따라 남녀의 일부 군에서 평균필요량보다 낮았다. 그리고 1일 커피 섭취 수준에 따라 1일 단백질 섭취량 및 니아신 섭취량은 LCG와 HCG가 NCG보다 유의적으로 높았으며, 비타민 A 섭취량은 HCG가 NCG보다 유의적으로 높았을 뿐 (p < 0.05), 다른 영양소에서는 차이가 없었다. 이상에서 조사대상자의 커피 섭취율은 높으나 주로 블랙 커피를 섭취하고 있어 커피로 섭취한 열량이 낮았으며, 1일 커피 섭취 수준이 식사 영양소 섭취량에 거의 영향을 미치지 않았다. 아침 결식율이 높고 채소, 과일, 우유 섭취 횟수가 부족한 결과 에너지, 비타민 D, 비타민 C, 칼슘 등의 섭취가 저조하였다. 커피 섭취 수준이 높을 때 단음료나 알코올 섭취도 많은 경향이어서 수분 섭취가 바람직하지 않을 것으로 여겨졌다. 따라서 조사대상자의 영양 섭취를 향상시키고 커피 섭취를 포함한 바른 수분 섭취 습관을 갖도록 돕는 교육이 실시되고, 사각지대에 놓이기 쉬운 대학생의 영양에 대한 사회적 관심과 지원이 이루어질 필요가 있다고 하겠다. 그리고 현재의 대학생을 비롯한 대부분의 연령군에서 커피 섭취율이 높으며 커피의 영양조성이 당류, 지질 위주로 편중되어 있는 점을 고려할 때, 커피 섭취가 식생활 패턴과 영양 섭취에 미치는 영향을 심층적으로 연구하고, 이 결과를 산학관 분야에 걸쳐 건강한 식생활을 뒷받침하는 자료로 활용함으로써 사회 변화에 맞춘 건강한 식생활을 지원하는 것이 필요하다고 생각한다.

Hierarchical Attention Network를 이용한 복합 장애 발생 예측 시스템 개발 (Development of a complex failure prediction system using Hierarchical Attention Network)

  • 박영찬;안상준;김민태;김우주
    • 지능정보연구
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    • 제26권4호
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    • pp.127-148
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    • 2020
  • 데이터 센터는 컴퓨터 시스템과 관련 구성요소를 수용하기 위한 물리적 환경시설로, 빅데이터, 인공지능 스마트 공장, 웨어러블, 스마트 홈 등 차세대 핵심 산업의 필수 기반기술이다. 특히, 클라우드 컴퓨팅의 성장으로 데이터 센터 인프라의 비례적 확장은 불가피하다. 이러한 데이터 센터 설비의 상태를 모니터링하는 것은 시스템을 유지, 관리하고 장애를 예방하기 위한 방법이다. 설비를 구성하는 일부 요소에 장애가 발생하는 경우 해당 장비뿐 아니라 연결된 다른 장비에도 영향을 미칠 수 있으며, 막대한 손해를 초래할 수 있다. 특히, IT 시설은 상호의존성에 의해 불규칙하고 원인을 알기 어렵다. 데이터 센터 내 장애를 예측하는 선행연구에서는, 장치들이 혼재된 상황임을 가정하지 않고 단일 서버를 단일 상태로 보고 장애를 예측했다. 이에 본 연구에서는, 서버 내부에서 발생하는 장애(Outage A)와 서버 외부에서 발생하는 장애(Outage B)로 데이터 센터 장애를 구분하고, 서버 내에서 발생하는 복합적인 장애 분석에 중점을 두었다. 서버 외부 장애는 전력, 냉각, 사용자 실수 등인데, 이와 같은 장애는 데이터 센터 설비 구축 초기 단계에서 예방이 가능했기 때문에 다양한 솔루션이 개발되고 있는 상황이다. 반면 서버 내 발생하는 장애는 원인 규명이 어려워 아직까지 적절한 예방이 이뤄지지 못하고 있다. 특히 서버 장애가 단일적으로 발생하지 않고, 다른 서버 장애의 원인이 되기도 하고, 다른 서버부터 장애의 원인이 되는 무언가를 받기도 하는 이유다. 즉, 기존 연구들은 서버들 간 영향을 주지 않는 단일 서버인 상태로 가정하고 장애를 분석했다면, 본 연구에서는 서버들 간 영향을 준다고 가정하고 장애 발생 상태를 분석했다. 데이터 센터 내 복합 장애 상황을 정의하기 위해, 데이터 센터 내 존재하는 각 장비별로 장애가 발생한 장애 이력 데이터를 활용했다. 본 연구에서 고려되는 장애는 Network Node Down, Server Down, Windows Activation Services Down, Database Management System Service Down으로 크게 4가지이다. 각 장비별로 발생되는 장애들을 시간 순으로 정렬하고, 특정 장비에서 장애가 발생하였을 때, 발생 시점으로부터 5분 내 특정 장비에서 장애가 발생하였다면 이를 동시에 장애가 발생하였다고 정의하였다. 이렇게 동시에 장애가 발생한 장비들에 대해서 Sequence를 구성한 후, 구성한 Sequence 내에서 동시에 자주 발생하는 장비 5개를 선정하였고, 선정된 장비들이 동시에 장애가 발생된 경우를 시각화를 통해 확인하였다. 장애 분석을 위해 수집된 서버 리소스 정보는 시계열 단위이며 흐름성을 가진다는 점에서 이전 상태를 통해 다음 상태를 예측할 수 있는 딥러닝 알고리즘인 LSTM(Long Short-term Memory)을 사용했다. 또한 단일 서버와 달리 복합장애는 서버별로 장애 발생에 끼치는 수준이 다르다는 점을 감안하여 Hierarchical Attention Network 딥러닝 모델 구조를 활용했다. 본 알고리즘은 장애에 끼치는 영향이 클 수록 해당 서버에 가중치를 주어 예측 정확도를 높이는 방법이다. 연구는 장애유형을 정의하고 분석 대상을 선정하는 것으로 시작하여, 첫 번째 실험에서는 동일한 수집 데이터에 대해 단일 서버 상태와 복합 서버 상태로 가정하고 비교분석하였다. 두 번째 실험은 서버의 임계치를 각각 최적화 하여 복합 서버 상태일 때의 예측 정확도를 향상시켰다. 단일 서버와 다중 서버로 각각 가정한 첫 번째 실험에서 단일 서버로 가정한 경우 실제 장애가 발생했음에도 불구하고 5개 서버 중 3개의 서버에서는 장애가 발생하지 않은것으로 예측했다. 그러나 다중 서버로 가정했을때에는 5개 서버 모두 장애가 발생한 것으로 예측했다. 실험 결과 서버 간 영향이 있을 것이라고 추측한 가설이 입증된 것이다. 연구결과 단일 서버로 가정했을 때 보다 다중 서버로 가정했을 때 예측 성능이 우수함을 확인했다. 특히 서버별 영향이 다를것으로 가정하고 Hierarchical Attention Network 알고리즘을 적용한 것이 분석 효과를 향상시키는 역할을 했다. 또한 각 서버마다 다른 임계치를 적용함으로써 예측 정확도를 향상시킬 수 있었다. 본 연구는 원인 규명이 어려운 장애를 과거 데이터를 통해 예측 가능하게 함을 보였고, 데이터 센터의 서버 내에서 발생하는 장애를 예측할 수 있는 모델을 제시했다. 본 연구결과를 활용하여 장애 발생을 사전에 방지할 수 있을 것으로 기대된다.