천공하여 유입될 뿐만 아니라 식품의 포장조건이 생존에 유리한 은신처를 제공하기 때문인 이유도 있다. 따라서 대상 해충의 행동, 생태학적 관점에서 식품에 유입되는 원인을 이해하지 못할 경우 생존 개체의 유입 경로를 파악하여 재발방지 전략 구축에 광범위한 노력과 과다한 비

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1 나자현 고려대학교 산학협력단 생명자원연구소 1. 서론 최근 식품 안전성에 대한 국민 의식의 고조로 식품 이물에 대한 관심이 급격히 증가하고 있으며, 이로 인한 식품 기업들의 이물 관리 및 대책 마련, HACCP 인증 등과 같은 위생에 대한 관심이 높아져 식품 제조, 가공, 조리 과정에서 주로 유입되며 인위적인 관리가 가능한 광물성, 식물성 이물 등은 감소하고 있는 추세이나 기후변화, 환경오염 등에 따른 서식환경의 변화로 곤충의 생태, 행동, 분포, 개체수 등의 변화, 식품제조업체의 생산원가절감 전략으로 인한 해외산지에서 식품원료 대량구매, 가공으로 식품의 보관, 운송기간의 증가와 국내 식품 완제품의 창고형매장, 온라인 거래, 택배유통의 증가와 같은 사회 경제적 요인, 특히 식품을 가해하는 저장해충의 환경저항력, 먹이탐색력, 천공성 등 생태, 행동학적 특성이 조합되어 제조 후 유통, 보관 중 곤충이물 발생은 증가하고 있는 추세로 유통, 보관 중 곤충 이물 방지 대책의 중요성은 보다 높아지고 있다. 특히 생존상태의 곤충과 같이 불쾌감이 높은 곤충류 이물의 경우 여론에 노출되어 식품 안전에 대한 국민 불안감을 가중시키고 식품제조업체의 매출감소, 이미지 하락, 비위생적 취급의 우려 등 큰 사회적, 경제적 손실을 초래하고 있다. 식약처에 접수된 식품이물 현황(식약처)을 살펴보면 곤충은 신고된 이물 중 대부분을 차지하는 주요 이물 (10년 51.5%, 11년 50.3%, 12년 37.6%, 13년 35.4%, 14년 36.3%, 15년 37.4%)로 알, 유충, 번데기, 성충 등 살아있는 경우 혹은 이들의 사체, 파편, 허물 및 배설물 등 다양한 상태로 발견된다. 식품에서 곤충이물이 발생하는 단계는 제조단계, 유통단계, 그리고 소비단계로 구분할 수 있다. 발견된 곤충이물이 사체, 파편인 경우에는 모든 단계에서 유입될 가능성이 존재하여 명확한 재발방지 대책을 세우기 어려우나 생존상태로 발견되는 경우에는 제조단계의 열처리 공정 이후의 유통, 소비 단계로 한정되어 재발 방지 대책을 세우기가 용이해진다. 그러나 생존개체가 식품에서 발견되는 원인은 식품을 먹이자원으로 활용하기 위해 포장지를 년 기초연구과제 총서

2 천공하여 유입될 뿐만 아니라 식품의 포장조건이 생존에 유리한 은신처를 제공하기 때문인 이유도 있다. 따라서 대상 해충의 행동, 생태학적 관점에서 식품에 유입되는 원인을 이해하지 못할 경우 생존 개체의 유입 경로를 파악하여 재발방지 전략 구축에 광범위한 노력과 과다한 비용이 소요되고 부정확해질 수밖에 없다. 본 연구에서는 식품의 유통, 보관 중 식품을 먹이자원으로 사용하기 위해 포장지 천공, 물리적 파손 부위를 통해 식품내로 유입되어 식품 내부에서 생육이 가능하거나 식품 포장 구조가 생존에 유리한 은신처로써의 환경을 제공하여 소비 중 생존상태로 발견되는 빈도가 큰 화랑곡나방 유충을 대상으로 행동, 생태학적 특성에 영향을 주는 식품공전에 등재되어 식품으로 안전성이 증명된 약용식물 2차대사물질 기반 천연기피물질을 개발하여 인축에 해가되는 농약이나 화학약재를 사용하지 않는 식품안전성을 확보하며, 제품 포장의 두께를 늘리거나 포장재 증강으로 인한 환경문제, 생산비 증가의 부작용 없이 식품의 유통, 보관 중 오염을 통해 내부로 침입하는 해충을 효과적으로 제어할 방충 포장 소재(박스포장용 핫멜트)를 개발하고자 수행되었다. 2. 연구수행내용 2.1. 저 장 해충의 생태, 행동학 특성을 기반으로 한 해충 침입을 방지하는 식품 포장 소재 개발 대상해충에 대한 방충 효과 확인 - 대상 해충(화랑곡나방)의 생태, 행동학적 특성 분석 화랑곡나방(Indian meal moth)의 경우 전 세계적으로 다양한 종류의 식품 및 저장물에 막대한 피해를 야기하고 특히 유충의 경우 경화된 입술과 강력한 턱으로 포장지를 직접적으로 천공하여 제품으로 유입, 제품을 오염시키는 성향이 가장 커 국내외 식품제조, 가공회사 제품(스넥, 면, 제과 등)들의 곤충이물관련 클레임 중 70~80%를 차지하는 주요 저장해충으로 다른 해충들에 비하여 포장재에 대한 높은 천공력을 가지고 있어 유통, 보관 중 식품으로의 침입을 억제하고 감소시키기 위한 기피물질의 성능시험과 개발된 방충소재의 방충효과 분석을 위한 대상 해충으로 선정하였다. 145

3 그림1. 화랑곡나방 성충, 유충, 알 화랑곡나방은 명나방과(Pyralid) 알락명나방아과(Phycintinae)의 다화성(多化性) 곤충으로 온대지방에서는 년 3-4회 발생하나 국내 유통, 보관, 저장창고 및 식품가공시설에서는 평균적으로 연간 5~6회 세대가 이어지며 연간 지속적으로 개체군이 유지되고 있다(Na et al, 2000). 1) 화랑곡나방의 산란과 부화 화랑곡나방의 우화한 암컷은 18일 간, 특히 우화 후 2-3일 간에 걸쳐 온도조건에 따라 개의 알을 낱개로 낳는다(Silkacek and Miller 1972, Na and Ryoo 1998). 화랑곡나방의 산란수는 환경요인, 먹이종류, 암컷의 크기, 섭취할 수분의 유무, 암컷의 생리적 상태, 환경요인 등 많은 요소에 의존적이므로 산란수에 대한 연구 결과들이 상이하다. 화랑곡나방의 산란 행동과 산란수는 먹이의 향에 의해 영향을 받아 (Deseo, 1976; Phillips and Strand, 1994) 향이 발산되는 먹이의 표면이나 먹이 근처에 많은 양의 알을 산란하며, 종종 한꺼번에 뭉쳐 산란하기도 한다(Arbogast and Mullen 1978). 화랑곡나방의 산란 장소에 대한 적응은 먹이나 동종의 개체에서 발산되는 화학 물질로 생각되어진다. Phillips와 Strand(1994)은 먹이의 향이 나는 곳으로 화랑곡나방이 이동하여 먹이가 있는 장소와 동종의 유충의 분비물이 있는 장소에 더 많은 산란을 한다고 보고하였다. 또한 포장이 되어 접근이 어려운 먹이나 먹이의 향이 약할 때는 먹이 근처에 산란한다(Silhacek et al, 2003). 화랑곡나방은 30 에서 성공적인 번식은 가능하나 최대 산란수는 보이지 않으며 낮의 길이와 24시간 주기리듬이 산란에 영향을 준다(Bell. 1975, 1981). Na와 Ryoo(1998)는 25 에서 최대의 산란수를 보이며 32 에서 산란수가 감소한다고 보고하였다. 화랑곡나방의 부화는 13~35 온도범위에서 가능하며 온도가 상승함에 따라 부화율이 높아지는 경향을 보이나 Na와 Ryoo(1998)는 현미를 기주로 17, 20, 25, 28, 32, 상대습도 70~80%, 광주기(L16:D8) 조건에서 화랑곡나방의 부화율은 각각 36.5, 48.7, 73.8, 73.0, 47.3%로 부화최적온도는 25~28 이며 28 를 정점으로 부화율이 낮아지는 돔형관계를 보여 고온에서 부화가 오히려 저해된다고 보고하였다. 이 후 연구보고에서는 부화 최저온도는 15oC로 보고되고 있으나 환경조건 및 계통에 따라 차이를 보이고 있다(Bell, 1975; Na and Ryoo, 2000) 년 기초연구과제 총서

4 2) 화랑곡나방의 생태, 행동 특성에 미치는 환경 요인 화랑곡나방의 발육과 생존율, 수명은 온도, 습도, 광주기, 먹이에 따라 변이가 크다(Wiliams, 1964; Bell, 1975; Mbata and Osuji, 1983; Subramanyam and Hagstrum, 1993; Johnson et al., 1995; Na and Ryoo, 2000). 유충의 발육속도는 온도와 습도가 상승함에 따라 빨라지며(Johnson et al., 1992; Na and Ryoo, 1998) 유충의 생존율은 32oC, 80% RH에서 가장 높으며 32oC를 전후로 점차 감소하는 모습을 보인다(Abdel-Rahman et al., 1968). 화랑곡나방 유충의 먹이는 화랑곡나방의 생태, 행동, 생리적 특성을 결정하는 하나의 주요인으로 유충 기간 중의 사망률과 발육속도는 제공되는 먹이의 물리, 화학, 생화학적 요인에 따라 달라진다. 화랑곡나방 유충은 먹이가 부드러울수록 먹이를 사용하기 용이하여 발육일수가 짧아진다. Na와 Ryoo(2000)는 건조채소 (파, 양파, 배추, 청경채, 고추, 당근)를 먹이로 17, 20, 25, 28, 32 에서 온도와 먹이 조건이 화랑곡나방 발육일수에 미치는 영향을 조사한 결과 수컷과 암컷의 발육일수는 차이가 없으며 모든 먹이에서 온도가 증가함에 따라 발육일수가 감소하고, 경도가 가장 작고 지방이 많이 함유된 건파(0.5%)에서 다른 재료 ( %)에 비해 발육일수가 짧다고 보고하였다. 화랑곡나방의 발육일수에 대한 변이가 큰 이유는 5단계 유충 령기 동안 각각의 단계별 특정 발육일수를 정의하기 어렵기 때문이다. 더구나 다양한 먹이에서 유충의 변태를 관찰하기 어려우며 변태의 증거를 찾기 위해 유충의 두 폭을 재어 빈도분포를 보는 과정이 발육일수를 연장시키고 치사율을 증가의 원인이 된다. 화랑곡나방의 발육임계온도는 먹이, 사육조건, 광주기, 계통 등의 차이로 인해 범위로 연구자들마다 차이가 있다. Na와 Ryoo(2000)는 온도조건에서 먹이에 따른 발육일수를 조사하여 비선형 회귀모형을 통해 발육임계온도를 조사한 결과 먹이 따른 차이 없이 15.2 에서 발육임계온도가 형성된다고 보고하였다. 화랑곡나방의 한 세대가 완성되는데 필요한 시간은 온도, 먹이, 광주기, 지리적 계통 특성의 복잡한 상호작용으로 결정되며 생활사와 행동학적 특성이 환경 조건과 유전적 조건에 영향을 받는다는 사실은 저장시설의 지정학적 위치와 저장식품의 종류에 따라 화랑곡나방 개체군 동태가 상이한 현상을 보일 수 있음을 암시하는 것이다(Na and Ryoo, 1998, 2000). 온도가 조절되지 않는 저장시설 내에서 화랑곡나방은 추운 달 동안에 휴면을 하다가 보통 발육에 적당한 조건이 만들어지는 봄철에 갑작스럽게 개체군이 증가한다(Mason, 2003). 경우에 따라 휴면을 유기하기에 적당한 저온조건이 안되는 지역에서는 휴면을 하지 않는다(Prevett, 1971). 긴 일장과 온도의 상승은 유충의 휴면을 종결시킨다. Bell(1976b)은 20 의 조건에서 16:8의 광주기를 주면 빠르게 휴면이 종결된다고 보고하였다. 휴면 유발효과는 온도와 실험조건, 지리적 계통의 특성, 특정온도에서의 광주기, 계통의 저온 저항성에 의해 결정되는 것으로 추정된다 (Bell, 1982). 화랑곡나방의 5령 또는 말령 유충들은 섭식을 멈춘 후 휴면에 들어간다. 그러나 저온, 짧은 147

5 일장(日長)의 환경적인 자극이 발육 중 이르게 휴면을 유발한다. 화랑곡나방 유충은 저온 자극으로 인하여 20 이하의 온도에서 휴면을 한다는 보고가 있으나 의무적 휴면을 하지는 않는다(Na and Ryoo, 2000). 화랑곡나방의 우화와 중요한 행동적 특성은 광주기와 밀접한 관계를 가지고 있다. Silhacek 등(2003) 은 창고조건의 모의실험에서 화랑곡나방이 광주기가 끝날 무렵 우화하고 우화한 성충들은 빠르게 벽 근처나 저장물 팔레트의 밑 부분으로 이동하는 것을 관찰하였다. Madrid와 Sinha(1983)는 사계절의 자연적 광주기 조건에서 화랑곡나방의 행동 연구에서 초저녁 시간 동안 성충의 가장 활발한 움직임과 산란을 보이며 성충의 연령이 증가함에 따라 이러한 움직임과 산란이 불규칙해져 특정한 최고점이 없어진다고 보고하였다. 암컷은 우화 후 성 페로몬을 분비하여 수컷을 유인하여 짝짓기를 하며 수컷 역시 짝짓기를 원활하게하기 위해서 페로몬을 분비하며 우화 후 24시간 이내에 짝짓기를 한다(Silhacek et al., 2003). - 해충 기피물질 최적 조성물 개발 1) 연구방법 식품공전에 등재된 안전성이 입증된 약용식물 중 곤충과의 공진화과정에서 곤충의 공격을 차단하기 위해 2차대사물질을 만드는 약용식물을 선정(인진(Artemisia capillaris), 정향(Syzygium aromaticum), 계피 (Cinnamomum cassia))하여 증류수와 95% 프레타놀A(주정)을 혼합한 용매를 사용하여 추출하고 중량대비 60%로 농축시킨 추출물과 각 추출물을 일정 배합비로 혼합한 후보군을 확보하였다(그림 2). 그림 2. 천연방충물질 후보군 확보 년 기초연구과제 총서

6 화랑곡나방 유충에 대한 후보 추출물의 기피효과 시험은 여지확산법을 이용하였으며, 직경 15cm의 여과지를 반으로 자른 후 각 한약재 추출물에 침지시킨 후 24시간 동안 건조시켜 용매를 휘발시키고 난 후 각 추출물이 처리된 여과지와 추출물 무처리 여과지를 직경 15cm의 플라스틱 페트리디시에 투입하였다(각 물질 25반복 : 총 100반복)(그림 3). 그림 3. 화랑곡나방 유충에 대한 후보 추출물의 기피효과 시험준비 화랑곡나방 유충 먹이 0.5g 씩이 투입된 페트리디시에 활력이 우수한 화랑곡나방 4령 유충 20마리씩 접종하였으며, 곤충 접종 후 1, 3, 6, 24, 48시간 간격으로 처리 곤충들의 분포 양상 및 개체수를 조사하였다 (그림 4). 그림 4. 화랑곡나방 유충에 대한 후보 추출물의 기피효과 시험 149

7 2) 연구결과 및 고찰 각 추출물에 대한 화랑곡나방 유충의 기피효과를 조사한 결과는 인진, 정향, 계피, 혼합물 모두 처리시간 경과별로 화랑곡나방 유충에 대한 기피효과를 나타내었으며 특히 혼합물의 경우 각 추출물의 유효성분의 시너지효과를 유발하여 각 추출물에 비해 더 큰 기피효과를 나타내는 것으로 조사되어(df=3.95, F=10.36, P<0.001) 방충소재 개발용 기피물질로 선정하였다(그림 5, 6). 그림 5. 각 후보군에서의 처리시간 별 화랑곡방 유충의 기피효과 년 기초연구과제 총서

8 그림 6. 각 후보군에서의 화랑곡방 유충의 기피효과 방충 포장 소재의 효과 극대화를 위한 인자 탐색 - 식품의 유통, 보관, 소비과정에서 해충의 발생 환경인자 탐색 화랑곡나방의 생태, 행동학적 특성과 식품의 유통, 보관, 소비과정의 환경을 고려할 때 식품의 유통, 보관환경에서 화랑곡나방의 연간 발생의 KEY FACTOR는 광주기와 온도로 판단된다. 그러나 유통, 보관 환경의 대부분은 박스포장 상태로 시설내부에 보관되는 상태로 광주기의 경우 거의 암조건 상태로 파악되고 박스포장 상태로 시설내부에 보관되는 환경에서는 온도에 대한 스트레스가 적어 휴면발생이 거의 일어나지 않으며 다만 온도에 의한 발육기간, 산란수 변화로 개체군 밀도변동이 일어나는 것으로 판단된다. 그러므로 유통, 보관환경에서의 화랑곡나방 발생의 주요인은 온도이며 현재 기후변화(온난화)로 인해 겨울철 야외 평균온도가 영상으로 유지되는 상황에서는 더욱 그러하다. 연간 화랑곡나방 개체군의 발생세대 수와 전체 개체군 밀도에 가장 영향을 많이 주는 생태학적 요인은 첫 번째 세대의 발생시기와 개체수이다. 온난화로 인한 겨울철 평균온도의 증가는 휴면발생을 억제하고 치사율을 감소시켜 첫 세대 개체수를 증가시키며 151

9 발생시기를 앞당긴다. 또한 연간 지속적인 평균온도의 상승, 유지는 화랑곡나방의 발육속도를 증가시켜 발육일수를 단축시키게 된다. 화랑곡나방의 경우를 예로 들면 성충 1마리의 산란수를 200개, 우화율을 0.3(30%)라 할 때 첫 세대의 발생 시점이 늦어져 연간 3세대가 발생한다면 9~10월에 발생하는 마지막 세대의 개체 수는 N(첫 세대 개체수) ( )2가 되며 첫 세대의 발생 시점이 빨라 연간 5세대가 발생한다면 9~10월에 발생하는 마지막 세대의 개체수는 N(첫 세대 개체수) ( )4가 되어 해충 발생가능성은 연간 지속적으로 2배 이상 증가하게 된다. - 식품 포장 박스 내부로 해충의 유입 발생 경로 탐색 1) 연구방법 본 연구에서는 실제 식품 박스 포장 내부로의 화랑곡나방 유충의 유입 발생 경로를 알아보기 위해 라면박스( cm)를 실험용기( cm)에 장착 후 화랑곡나방 유충 200마리를 투입하고 28, RH 60% 조건의 실험실에 3주간 보관한 후 박스외부, 박스내부, 박스 골판지내부, 멀티팩 외부, 내부에서 발견되는 번데기, 탈피각 수를 측정하였다(그림 7). 그림 7. 식품 포장 박스 내부로 해충의 유입 발생 경로 2) 연구결과 및 고찰 실험결과 박스내부에 제품이 들어있는 경우 내부제품(멀티팩외부>내부)>박스내부>골판지내부>박스외부에서 년 기초연구과제 총서

10 발견되는 개체수가 많았다. 또한 제품 유통, 보관 단계나 소비자 보관 중 내부에 제품이 없는 상태로 보관되는 빈 박스의 경우 화랑곡나방 유충의 유입 발생 경로를 탐색하기 위해 빈 박스로 대상으로 동일한 실험을 진행한 결과 박스 내부에 제품이 없어 먹이, 은신처 부족으로 박스 내부보다는 골판지 사이로 이동, 발견되는 경향(골판지내부>박스내부>박스외부)을 보였다(그림 8). 먹이자원의 유무는 생태적 특성에 매우 중요한 변수이다. 부화한 유충은 먹이를 찾아 분산하며 실크를 분비하여 먹이를 철하고 먹으며, 다 자란 유충은 적당한 장소를 찾아 고치를 만들고 그 안에서 번데기가 된다. 갓 부화한 유충은 먹이를 찾아 빠르게 분산하며 직경 mm의 틈새를 통해 먹이가 담긴 용기로 들어갈 수 있다. 침입의 정도는 먹이자원까지의 거리가 멀어지면 감소하나 부화한 장소에서 38cm 떨어진 먹이자원에서도 많은 수의 유충이 발견될 정도로 먼 거리를 이동할 수 있다(Mohandass et al., 2006 a,b). 본 연구결과 식품을 넣은 박스포장의 경우 박스내부로 유입되는 화랑곡나방 유충을 제어하는 방충박스용 포장소재의 개발, 적용이 시급하며 본 연구결과로 개발되는 방충소재(방충 핫멜트)의 적용으로 유통, 보관 단계에서 박스내부로 유입되어 제품으로 전이를 통해 발생되는 화랑곡나방 유충관련 소비자 클레임을 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 판단되며 소비자 구입 후 보관 과정에서 빈 박스 형태로 보관하는 경우 화랑곡나방 유충의 유입으로 인한 소비자 클레임이 발생할 수 있다는 과학적 근거를 제시하여 소비자 보관 시 유의사항을 명시하고, 홍보를 통해 올바른 식품보관법을 제안할 수 있을 것으로 판단된다. 그림 8. 식품 포장 박스 내부로 해충의 유입 발생 경로(좌:제품탑재, 우:제품미탑재) - 식품 박스 포장으로 유입된 해충에 의한 소비자 클레임 발생 영향 탐색 1) 연구방법 화랑곡나방 유충의 포장재질(PE)에 대한 포장지 가해양상 및 침입경로 분석을 위한 천공능력 시험을 위하여 아크릴을 사용한 천공기기를 제작하였다(그림 9). 실험에 사용된 천공기기는 바닥판, 해충이 투입되는 153

11 원이 뚫린 중간판, 공기의 흐름을 가능하게 하기 위하여 핀홀이 있는 덮개판 등으로 구성되어졌으며 각각의 아크릴 판을 상하로 서로 연결, 고정할 수 있도록 하였다. 중간판의 원은 화랑곡나방 유충이 투입되는 곳이며 중간판과 덮개판, 바닥판 사이에 포장재를 삽입하여 화랑곡나방 3령 유충의 포장재 천공능력을 시험하였다. 포장재 아랫면에는 0.05g의 인공사료를 투입하여 천공시 유충이 먹이를 먹어 일정기간 생존할 수 있도록 하였으며, 시험 처리된 천공기기는 7일간 28 Rh 70% 조건의 인큐베이터에 보관하면서 천공여부를 관찰하였다. 그림 9. 천공기기 구조도 2) 연구결과 및 고찰 연구결과 천공기기를 이용한 화랑곡나방 유충의 천공능력 시험 분석 결과 27개의 처리구 중 21개 처리구에서 천공이 발견되어 천공율 77.78%로 조사되었다(그림 10). 또한 포장소재의 처리상태에 따라 유충의 천공능력이 달라지는 현상을 보였는데 평평한 형태의 포장소재에 비하여 주름이 있거나 접혀진 부분의 포장소재에서 천공이 더욱 활발하게 이루어짐을 알 수 있었다. 평평하게 설치된 포장소재에서는 단시간에 천공을 하지 못하였으나, 주름이지거나 접혀진 부분이 있는 포장소재에서는 해충 투입 후 24시간 이내에 천공이 되기 시작하여 48시간 이후에는 처리구의 70% 이상에서 천공이 관찰되었다. 식품 포장 박스로 유입되는 화랑곡나방 유충은 4령(말령) 유충을 제외하고는 성공적인 발육을 위해 먹이가 반드시 필요하다. 따라서 먹이 탐색과정을 발생되고 포장재질을 천공하여 먹이를 확보하려는 행동학적 특성이 강해진다. 현재까지 국내에서 사용되는 모든 연포장의 경우 화랑곡나방 유충의 천공을 방지하기 어려우며 이를 방지하기 위해 포장두께나 재질을 변경하는 경우에는 생산비 증가, 환경오염의 부효과를 감수해야하는 실정이다. 본 연구에서는 화랑곡나방의 발육 단계별 포장지 가해 양상 및 침입 경로 분석을 위하여 식품의 포장에 널리 사용되는 포장재질을 선택하여 화랑곡나방 유충의 천공능력을 시험하였다. 시험에 사용된 화랑곡나방 유충은 3령으로 종령 유충인 4령 유충을 사용할 경우 부적절한 환경(먹이부족, 급격한 환경조건변화, 공간부족 등)이 오면 번데기 단계로 들어가는 특성을 나타내므로 실험에 적절하지 않다고 판단되었다. 본 연구 결과를 통해 년 기초연구과제 총서

12 제품으로의 해충의 유입은 실제제품 포장면의 모서리나 접혀진 부분에서 천공이 발생하여 대부분의 경우 이러한 구멍을 통하여 제품 내부로의 해충 유입 또는 침입이 이루어진다고 판단되었다. 그림 10. 화랑곡나방 유충의 천공능력 시험 2.2. 유 통, 보관, 소비 과정에서 발생하는 해충 침입을 방지할 수 있는 포장 시스템 개발 - 방충물질 담지체 선정 및 유효성분에 대한 다공성 구조체 흡착 (Microcapsulation) (메조기공 실리카 담지체 흡착) 기능성 복합추출물 분말소재를 제조하기 위해서는 심 물질인 기능성 복합추출물의 기능을 유지하고 심 물질의 효과가 효율적으로 작용하기 위한 캡슐이 필요하다. 155

13 그림 11. 메조기공 물질이란 IUPAC의 정의에 따라 2~50nm 범위의 균일한 기공을 갖는 다공성 물질을 말하며 대표적으로 합성되어지는 메조기공 물질은 대부분이 메조기공 실리카이며 이 메조기공 실리카는 고비표면적과 고기공 부피를 가지는 것이 가장 큰 특징이다. Fumed 실리카 입자 (AEROSIL)-메조기공 구조체중 하나인 AEROSIL (Evonik Industry)은 고온의 조건에서 제조된 실리카 입자로써 상업적으로 제조된 실리카 입자 중 꽤 높은 비표면적을 가진 것으로 알려져 있다. 고온의 조건에서 실리콘 테트라클로라이드를 수소와 산소 조건에서 기화시켜 제조하며 그 형태는 비정질의 실리카나노입자들이 서로 회합하여 기공구조를 이루게 된다. 에어로실은 현재 다양한 분야에 상업적으로 이용되고 있으며 대표적인 예로, 토너, 페인트, 방수제 등이 있다. 본 연구에서는 분말소재를 제조하기 위해 다공성물질에 심 물질을 내부로 함침 시켜 마이크로캡슐을 형성하는 함침법을 이용하여 분말 소재를 제조하였다. 메조기공 실리카인 입자와 에탄올에 용해된 방충물질을 일정량 넣고 혼합한 후 고온에서 에탄올을 증발시킨 후 최종적으로 진공건조 함으로써 방충 분말을 제조하는 방법은 그림 12와 같다. 방충물질을 분말소재 함침에 의해 생성된 소재는 고체형태로 안정성이 클 것으로 판단되었다 년 기초연구과제 총서

14 그림 12. 메조기공 실리카 입자인 방충물질을 함침하는 방법 - 최종 방충물질 담지체의 물성 분석 1) 연구방법 방충물질의 함량을 조절하여 10%, 20%, 30%, 40%, 50%가 함침된 방충 분말을 제조 하였다(그림 13). 대표적으로 KP1-10%가 함침된 방충소재 분말의 제조 방법은 다음과 같다. 100g의 방충물질을 200ml의 에탄올에 녹인 용액과 50g의 AEROSIL@200을 섞은 후 용매를 증발 건조하였다. 용매를 증발시킨 방충 분말을 100 에서 진공건조한 후 TGA 등을 이용하여 방충 분말의 열적특성을 분석 하였다. 그림 13. 제조된 방충소재 분말 157

15 2) 연구결과 및 고찰 각 방충물질 함량별 방충 분말의 열적 특성을 TGA를 이용하여 분석한 결과 200 이상의 온도에서 방충물질의 분해가 시작되어 800 이상에서는 방충 기피제가 분해되고 70%의 잔량이 남게 된다(그림 14). 연구결과에서 보는 것처럼 방충 분말내의 방충물질의 분해 개시온도는 200 로 일반적인 포장소재를 제조하는 공정의 온도가 200 이내이며 방충핫멜트 사용 시 150~180 로 용융상태를 유지하여 노즐로 분사 사용하는 것을 감안할 경우 방충분말내의 방충물질 주요성분의 열안정성, 효과지속성은 방충포장 제조공정에서 감소되지 않을 것으로 판단된다. 그림 14. 방충 기피제 함량별 방충소재 분말의 온도별 도입량 변화 - 최종 방충물질 담지체 적용 핫멜트의 생산, 작업상 문제점 도출 및 개선방안 마련 1) 연구방법 메조기공 실리카인 AEROSIL@200 입자와 에탄올에 용해된 방충물질을 일정량 넣고 혼합한 후 고온에서 에탄올을 증발시킨 후 최종적으로 진공건조(분무건조기술)하고 크기별로 분류된 입자의 입자 침착 속도 (particle deposition rate)를 이용하여 방충분말을 일정량 수거하여 입자 크기 및 형태를 SEM을 통해 확인하였다 년 기초연구과제 총서

16 2) 연구결과 및 고찰 크기별로 분류된 입자의 입자 침착 속도(particle deposition rate)를 이용하여 방충분말을 일정량 수거하여 입자 크기 및 형태를 SEM을 통해 확인한 결과 수거된 일정량에 포함된 입자의 크기 분포는 3~30μm로 분석되었으며 평균 크기는 8.36μm로 조사되었다(그림 15). 그림 15. 방충분말의 입자크기분포 및 sem 관찰사진 개발된 방충분말의 핫멜트 적용가능성을 조사하기 위해 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P:헨켈 상품 코드명, 성분조성 Polymer + Tackifier Resin + Stabilizer + Diluents) 생산 공정(안정제, 가소제 투입-> 159

17 점착부여제 투입->열가소성 고분자 투입->140~160 열처리)에 방충분말을 1%투입 하여 Pliot test 한 결과 생산공정상의 열처리 온도에서 방충성분 담지체인 실리카인 입자크기가 커서 장기간 고온에 노출될 경우 탄화할 가능성이 있는 것으로 판단되었다(그림 15). 이러한 결과를 입증하기 위해 방충분말을 여러 번 밀링하는 공정을 거쳐 3μm 정도로 만들어 0.2, 0.3, 0.5%를 핫멜트에 혼합하여 생산한 후 혼합하지 않은 핫멜트와 비교한 결과 방충물질이 소량 혼합되었을 경우 탄화되는 현상은 없었으나 제조 후 용액상태로 보관 시 방충물질이 포함된 처리구의 경우 대조구에 비해 색상의 변화가 빨라지고 침전물이 발생하는 것으로 조사되었다(그림 16) 그림 16. 방충분말 첨가 핫멜트 물성변화 년 기초연구과제 총서

18 이러한 결과는 탄화가 일어나지 않더라도 실제 핫멜트 사용라인이 자동화되어있고 분사노즐을 사용하고 있어 방충분말이 함유된 핫멜트를 가열탱크에 투입 후 고온으로 가열하여 장기간 용융된 상태로 보관할 경우 방충분말 입자나 소량의 탄화물의 침전이 일어나 결국 노즐, 배관에 침착되어 생산 중 트러블이 발생할 우려가 있을 것으로 판단되어 방충 핫멜트 제조를 위해서는 방충물질 생산 시 추출농도를 조정하여 최소한의 용매를 포함하는 액상 방충물질을 생산해야 할 것으로 분석되었다. 위의 방충분말 첨가 핫멜트의 생산, 작업상 문제점 분석을 통해 도출 결론을 토대로 현재 추출된 방충용액의 핫멜트 혼합가능성을 확인한 결과는 그림 17과 같다. 그림 17. 방충용액 첨가 핫멜트 물성변화 연구결과 현재 농축 추출된 방충용액(용매 30% 휘발)을 중량대비 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 1, 2%를 혼합하여 방충 핫멜트를 제조하고 이를 기존의 핫멜트와 고온(180 )에서 용융시킨 상태로 보관하며 상태를 비교한 결과 모든 함량의 방충 핫멜트에서 침전물이 발생하며 함량이 증가될수록 변색되는 속도와 침전물 양이 증가하는 결과를 나타내었다. 이는 방충물질 추출용매가 극성용액(증류수+주정)인데 비하여 핫멜트 성분은 무극성을 나타내어 이에 따른 층분리 현상으로 인한 유효성분의 침전이 발생되는 것으로 분석되어 현재와 같은 용매를 사용하여 농축할 경우 농축 정도를 증가시켜도 극성차이로 인한 층분리 현상이 일어날 수밖에 없어 이를 해결할 수 있는 다른 공정이 추가되어야 할 것으로 판단되었다. 161

19 2.3. 유 통, 보관, 소비 과정에서 발생하는 해충 침입을 방지할 수 있는 포장 시스템 개발 방충 포장 소재의 제작 기술 개발 및 제조공정 표준화 - 핫멜트 Low-material 물성 분석 자료를 기반으로 한 방충물질 혼합 적용 가능성 분석(비중 차이에 의한 층 분리, 고온 공정에서의 열 안정성, 색상, 접착력 등 물성 변화 가능성 분석) 1) 연구방법 - 극성을 지닌 방충물질을 무극성인 핫멜트에 혼합하기 위해 핫멜트의 성분과 제조공정을 분석하여 핫멜트 제조 시 투입가능한 가소제(오일)에 방충물질을 혼합시켜 핫멜트 제조 공정에 투입하였다. 방충물질 추출용매인 증류수, 주정, 방충물질과의 혼합 및 분산균질성을 측정하기 위해 핫멜트 제조 시 투입가능한 오일 후보군 3종(LP350, Nyflex222B, Pripol 1023: 헨켈 제공)을 대상으로 증류수, 주정, 방충물질을 각 오일의 중량 대비 10%을 혼합하여 1200rpm, 1시간 stirring 후 상온에서 24시간 보관하여 층분리 현상을 관찰하였다. - 핫멜트 제조시 투입되는 가소제(오일) 중 극성인 방충물질과의 혼합성이 뛰어난 Pripol 1023에 방충물질을 10%, 20%, 30%를 투입, 혼합한 가소제를 제작하고 후 기존 박스포장 용 핫멜트(TK333P)에 방충물질 혼합 오일 1%를 혼합하여 1, 2, 3%의 방충 핫멜트를 제작하여 기존 핫멜트( 방충물질 미 혼합 오일)과 기본물성, 작업성, 색상, 성능을 비교하였다. 2) 연구결과 및 고찰 극성을 지닌 방충물질을 무극성인 핫멜트에 혼합한 방충 핫멜트를 제작하기 위한 핵심은 방충물질이 핫멜트에 균질하게 분산되는가와 핫멜트를 용융하여 사용 시 사용기간 동안 층분리, 침전 등과 같은 현상으로 인한 방충물질 미 분산, 접착력감소, 탄화, 노즐막힘, 작업시간 증가, 작업트러블 발생 등과 같은 부작용이 없어야 한다. 따라서 본 연구에서는 기존 핫멜트 성분과 제조 공정을 분석하고 핫멜트 제조 시 소량 첨가되는 가소제에 방충물질을 혼합하여 방충 핫멜트를 제작하는 가능성을 분석하였다(그림 18) 년 기초연구과제 총서

20 그림 18. 핫멜트 주요성분 및 제조공정 핫멜트 제조 공정에서 사용되는 가소제는 기능에 따라 종류와 제형이 다양하나 한 가지 공통점은 가소제 투입량이 전체의 1% 이상이 될 경우 핫멜트의 응집력, 접착력 감소나 박스 적용 시 종이이탈, 미끌림 163

21 현상을 유발할 수 있어 1%이하로 투입하여야 한다. 본 연구에서는 여러 가지 가소제 중 극성 방충물질과 혼합가능성이 높은 지방산(친수성기 포함) 계열의 오일류에 주목하여 기존 핫멜트에 각각의 오일 1%를 투입 후 3일간 180 로 보관하며 기존 핫멜트와 비교하여 투입 가능한 오일 후보군 3종(LP350, Nyflex222B, Pripol 1023)을 선발하였다(그림 19). 그림 19. 핫멜트와 가소제의 혼합가능성 분석 선발된 오일 후보군 3종(LP350, Nyflex222B, Pripol 1023)을 대상으로 방충물질 추출 용매인 증류수, 주정과 추출된 방충물질을 각 오일의 중량 대비 10%을 혼합하여 1200rpm, 1시간 stirring 후 상온에서 24 시간 보관하여 층분리 현상을 관찰한 결과 LP350, Nyflex222B에서는 증류수, 주정, 방충물질 모두와 투입 직후부터 층분리 현상이 발생하여 24시간 경과 시 까지 층분리 현상이 유지되었으나 Pripol 1023에서는 혼합 직후부터 층분리 현상 없이 24시간 경과 시 까지 유지되는 결과를 얻었다(그림 20) 년 기초연구과제 총서

22 그림 20. 선 발된 오일 후보군 3종(LP350, Nyflex222B, Pripol 1023)의 방충물질 혼합 가능성 분석 마지막으로 선정된 Pripol 1023 오일과 방충물질을 중량대비 9:1, 8:2, 7:3으로 혼합시킨 방충혼합액을 일반 핫멜트에 중량대비 1%로 혼합하여 제작한 1, 2, 3% 방충 핫멜트와 일반 핫멜트를 3일간 보관하며 기본 물성과 색상, 침전, 탄화 정도를 비교한 결과는 그림 21과 같다. 연구결과 방충 핫멜트의 경우 방충물질의 함량이 증가할수록 보관기간이 늘어남에 따라 색상의 변화가 크고 침전물 발생이 증가하고 내열성이 감소하는 경향을 보이는 것으로 조사되었으며 특히 3% 방충 핫멜트에서는 제조 시 연기가 발생하여 냄새가 강하게 나타나는 것으로 조사되었다. 이는 핫멜트에 혼합되는 이물질이 증가할수록 제조과정 중과 보관사용 시 용융되어 보관되는 시간이 늘어남에 따라 향 발생 현상이 나타나며 보관 사용 시 탄화물 발생 가능성이 증가할 수 있을 것으로 판단되므로 1% 이하의 방충 혼합액을 첨가한 방충 핫멜트 제조가 타당할 것으로 판단된다. 165

23 년기초연구과제총서 그림 21. 방충핫멜트와일반핫멜트의물성비교

24 그 외의 핫멜트 작업성에 영향을 주는 작업조건 중 가사시간(OPEN TIME)과 압착시간(SET TIME)의 경우 1% 방충 핫멜트까지는 일반 핫멜트와 비슷한 값을 보이나 2, 3% 방충핫멜트의 경우 가사시간(OPEN TIME)과 압착시간(SET TIME)이 증가하는 것으로 조사되었다(그림 22). 그림 22. 방충 핫멜트와 일반 핫멜트의 작업조건 비교 개발된 식품 포장 소재를 이용한 식품 포장 시스템 개발 - 방충 포장 소재를 이용한 포장 완제품의 생산 작업성, 경제성, 물성 분석 및 최종 포장 완제품에서 기피물질 이취 평가 1) 연구방법 - 기존 사용 중인 핫멜트에 방충 기능이 첨가된 방충 핫멜트를 사용할 경우 자칫 핫멜트 자체의 물성과 작업성에 영향을 줄 수 있다. 본 연구에서는 핫멜트를 이용한 박스포장 공정을 분석하고 일반 핫멜트를 이용하는 포장공정에서 발생가능한 문제점 도출하여 방충 핫멜트 사용으로 인한 새로운 문제점 발생 가능성을 도출하였다. - 핫멜트를 이용한 박스포장 공정에서 방충 핫멜트를 사용 시 발생할 수 있는 침전, 탄화로 인한 문제점 발생가능성을 최소화하기 위해 방충물질을 혼합한 오일과의 혼합성이 기존의 핫멜트(TK-333P) 보다 뛰어난 새로운 성분의 핫멜트(Exp.0314)를 대상으로 핫멜트(Exp.0314)에 Pripol 1023 오일과 방충물질을 중량대비 9:1로 혼합시킨 방충혼합액을 중량대비 1, 2%로 혼합하여 1시간 교반 후 1, 2% 방충 핫멜트를 제작하고 기본 핫멜트와 각 농도처리 핫멜트의 점도, 연화점, 색상, 내열성, 가사시간, 압착시간, 경과시간에 따른 상분리, 침전현상을 조사하였다(그림 23). 167

25 그림 23. 방 충물질 혼합 오일과의 혼합성이 뛰어난 핫멜트(Exp.0314)를 이용한 방충 핫멜트 제조 2) 연구결과 및 고찰 방충 핫멜트를 사용한 박스포장의 현장 적용 가능성을 분석하기 위해서는 기존의 박스 포장 설비에서 일반 핫멜트 사용 시 발생하는 문제점 이외에 방충 핫멜트 사용으로 새로운 문제점이 발생되거나 일반 핫멜트 사용 시 발생되는 기존의 문제점이 발생되는 빈도가 증가되는가에 대한 평가가 이루어져야한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 박스 포장 설비와 일반 핫멜트를 이용한 박스포장 공정을 분석하고 현 공정상 발생하는 문제점을 도출하여 방충 핫멜트 사용 시 일반 핫멜트 사용 시 발생하는 문제점의 발생 빈도 증가와 새로운 문제점 발생가능성을 조사하였다. 핫멜트를 이용한 박스 포장 설비는 그림 24와 같다. 핫멜트를 이용한 박스 포장 설비의 주요 구성 장치는 핫멜트를 투입하여 용융하고 이를 보관하는 호퍼와 융융된 핫멜트를 이동시키는 배관, 완제품 박스에 용융된 핫멜트를 분사하는 노즐로 구성된다 년 기초연구과제 총서

26 그림 24. 핫멜트 포장 설비 현재의 핫멜트 박스 포장 설비에서 작업상 문제가 가장 많이 일어나는 현상은 150 이상으로 핫멜트를 용융시켜 보관, 이동, 분사해야하므로 일정기간 고온에 노출, 유지될 경우 발생되는 탄화현상 유발과 이로 인해 발생되는 탄화물로 인하여 설비 내 배관, 노즐이 막히게 되어 작업상 트러블이 발생하는 현상이다. 작업상 트러블이 발생될 경우 전체 제품 생산 속도가 감소되어 생산효율이 감소되며 박스 포장의 불량률이 증가할 수밖에 없어 방충 핫멜트 적용 가능성 분석 시 가장 중요하게 점검해야하는 항목이다. 그 밖의 문제점은 고온 작업으로 인한 냄새, 유독가스, 화상 위험과 호퍼, 호스 오염, 건과 모듈의 손상, 고온 용융을 위한 긴 가열시간, 높은 에너지 소비율, 고온 용융 시 에너지 소비를 줄이고 탄화물 발생을 줄이기 위한 핫멜트 소량 투입 설비 구조 상 주기적인 핫멜트 보충의 번거로움 등이 있다(그림 25). 169

27 그림 25. 핫멜트 박스포장 공정에서의 문제점 현재의 설비를 그대로 이용하여 방충 핫멜트 사용 시 위와 같은 설비상의 문제점 이외의 새로운 문제점이 발생할 가능성은 낮으나 일반 핫멜트에 비해 불순물로 볼 수 있는 방충물질이 1~2% 증가된 방충 핫멜트를 사용 시 기존의 문제점 중 탄화나 침전으로 인한 노즐, 배관 막힘의 문제가 발생할 가능성은 증가할 수 있는 것으로 판단된다(그림 26) 년 기초연구과제 총서

28 그림 26. 핫멜트 포장 설비에서의 탄화, 침전, 막힘 현상 핫멜트 박스포장 공정에서 방충 핫멜트를 사용 시 혼합된 방충오일 혼합액내 방충물질로 인하여 핫멜트 박스포장 공정에서 발생할 수 있는 침전, 탄화로 인한 문제점 발생가능성을 최소화하기 위해 기존의 핫멜트 (TK-333P)보다 방충물질 혼합오일과의 혼합성이 뛰어난 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 점도, 연화점, 색상, 내열성, 가사시간, 압착시간 분석 결과는 표 1과 같다. 171

29 표 1. 핫 멜트(Exp.0314)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 점도, 연화점, 색상, 내열성, 가사 시간, 압착시간 비교 표 1에서 보는 것과 같이 방충혼합액을 1, 2% 혼합한 방충 핫멜트의 경우 기존 핫멜트에 비해 점도가 소폭 감소하는 것으로 나타나나 한계범위 내에서의 변동으로 적용 시 문제점은 없는 것으로 나타났다. 연화점의 경우 큰 차이를 보이지 않으며 초기 색상의 경우 방충혼합액의 색상으로 인하여 혼합액의 양이 증가할수록 어두워지는 양상을 보였다. 그 밖의 내열성, 가사시간, 압착시간의 경우 농도별 방충혼합액을 처리한 방충 핫멜트와 기존 핫멜트 간의 차이는 관찰되지 않았다. 방충 핫멜트 사용으로 핫멜트 박스 포장 설비에서 작업상 문제가 가장 큰 문제인 탄화현상 유발과 이로 인해 발생되는 탄화물로 설비 내 배관, 노즐 막힘 현상으로 인한 작업상 트러블 발생 빈도 증가 가능성을 분석하기 위해 180 온도에서 용융된 상태로 4일간 보관하면서 기존 핫멜트와 1, 2% 방충 핫멜트의 색상변화, 침전, 탄화물 생성 상태를 비교하였다(그림 27) 년 기초연구과제 총서

30 그림 27. 기 존 핫멜트와 1, 2% 방충 핫멜트의 시간 경과별 색상변화, 침전, 탄화물 생성 상태 비교 그림 27과 같이 Aging Test 초기에는 방충혼합액의 양이 증가할수록 색상이 짙어지는 현상이 관찰되었으나 방충물질의 침전이나 상분리 현상은 일어나지 않았으나 시간이 경과될수록 기존 핫멜트보다 방충 핫멜트에서 색상이 더 짙어지는 현상이 관찰되었다. 이는 방충혼합액의 탄화현상에 의한 것으로 판단되나 탄화로 인한 침전물이나 상분리 현상을 관찰되지 않아 개발된 방충 핫멜트를 기존 핫멜트 박스 포장 설비에서 사용 시 탄화현상 유발과 이로 인해 발생되는 탄화물로 설비 내 배관, 노즐 막힘 현상으로 인한 작업상 트러블 발생 빈도는 증가할 가능성이 낮은 것으로 판단되었다. 그러나 방충 핫멜트 제작 시 핫멜트 중량대비 2%의 방충혼합액을 혼합하는 경우 보다 1%의 방충 혼합액을 혼합하는 것이 작업상 트러블 발생 가능성을 낮게 유지할 수 있을 것으로 판단되므로 방충혼합액 제조 시 오일에 혼합하는 방충물질의 비율을 증가시켜 방충혼합액을 만들고 이를 1% 정도로 핫멜트에 혼합하여 방충 핫멜트를 제작하는 것이 타당할 것으로 판단된다. 180 온도에서 용융된 상태로 4일간 보관하면서 기존 핫멜트와 1, 2% 방충혼합액 처리 방충 핫멜트의 점도변화를 관찰한 결과는 그림 28과 같다. 173

31 그림 28. 방충혼합액 첨가량에 따른 핫멜트의 점도변화율(%) 방충혼합액을 1, 2% 혼합한 방충 핫멜트의 경우 기존 핫멜트에 비해 초기에는 점도의 차이가 없는 것으로 조사되었으나 그림에서 보는 것과 같이 180 온도에서 용융된 상태로 4일간 보관 후 점도는 방충혼합액 첨가량이 증가할수록 점도가 크게 증가하는 것으로 조사되었다. 실제 현장에서의 박스포장 작업의 경우 1 일 최소 5~6회의 핫멜트 보충작업이 진행될 정도로 180 온도에서 장기간 핫멜트의 보관이 일어나지 않아 초기 점도 변화 결과가 중요하나 전반적인 작업안정성을 볼 때 1%의 방충혼합액을 처리한 방충 핫멜트가 적합한 것으로 판단된다. 기존 핫멜트와 1, 2% 방충혼합액 처리 방충 핫멜트의 -20~60 조건에서의 접착력 비교 결과는 그림 29와 같다. 그림 29. 방충혼합액 첨가 방충핫멜트와 기존 핫멜트의 접착력비교 년 기초연구과제 총서

32 그림과 같이 -20~60 온도별 조건에서 기존 핫멜트와 1, 2% 방충혼합액 처리 방충 핫멜트의 내한, 내열 접착력은 유사한 것으로 조사되어 방충 핫멜트로 박스포장 후 접착력 감소로 인한 포장불량 발생가능성은 기존 핫멜트 사용 시 포장불량 발생가능성에 비해 증가되지 않을 것으로 판단된다. 그 이외의 방충혼합액을 1, 2% 혼합한 방충 핫멜트의 경우 기존 핫멜트에 비해 고온 용융 시 연기 발생이 약간 증가하여 방충물질의 향이 나는 것으로 조사되었으나 크게 포장접착 후 응고된 상태에서의 방충물질 향이나 다른 이취발생은 없는 것으로 조사되었다. 대상해충에 대한 방충 효과 확인 - 대상 해충에 대한 방충소재 방충 효과 검증, 방충 포장 소재의 성능 평가 1) 연구방법 - 대상해충으로 선정된 화랑곡나방 유충에 대한 방충 핫멜트를 이용한 방충포장의 방충 효과 검증을 위해 기존 사용 중 인 핫멜트(TK-333P)와 방충물질 혼합오일과의 혼합성이 뛰어난 핫멜트(Exp.0314) 두 종류에 Pripol 1023과 방충용액을 9;1, 8:2로 혼합한 방충혼합액을 핫멜트 중량대비 1% 함량으로 용융된 핫멜트에 첨가, 1시간 교반하여 방충 핫멜트를 제조한 후 최종 물성과 작업성을 비교하여 방충 효과 검증에 사용할 최종 방충 핫멜트를 선정하였다(그림 30). 그림 30. 방충효과 검증을 위한 최종 방충 핫멜트 제조 175

33 - 대상해충으로 선정된 화랑곡나방 유충에 대한 방충 핫멜트를 이용한 방충포장의 방충 효과 검증을 위해 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 방충물질 혼합액 1%, 2% 함량의 방충 핫멜트를 제조하고 이를 180 로 용융하여 소박스 포장(23ⅹ12ⅹ11cm)에 6~8g을 도포하여 접착 포장 후 실험용기 (52ⅹ70.5ⅹ43.5cm)에 0, 1, 2% 방충핫멜트 포장 소박스를 각각 5개씩 총 15개를 혼합하여 장착 후 화랑곡나방 4령 유충 200마리를 투입하여 28, RH 60% 조건의 실험실에 1주간 보관한 후 박스외부, 박스내부, 박스 골판지내부에서 발견되는 번데기, 탈피각 수를 측정하였다(그림 31). 측정된 데이터는 SAS PROGRAM을 이용하여 유의수준 95, 99%에서 T-TEST, ANOVA로 통계 처리하였다. 그림 31. 방충 핫멜트를 이용한 소박스 포장 방충효과 실험 년 기초연구과제 총서

34 2) 연구결과 및 고찰 기존 사용 중 인 핫멜트(TK-333P)와 방충물질 혼합오일과의 혼합성이 뛰어난 핫멜트(Exp.0314) 두 종류에 Pripol 1023과 방충용액을 9;1, 8:2로 혼합한 방충혼합액을 핫멜트 중량대비 1%를 첨가하여 방충 핫멜트를 제조하여 최종 물성과 작업성을 비교한 결과는 표 2, 3과 같다. 표 2. 핫 멜트(TK-333P)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 점도, 연화점, 색상, 내열성, 가사 시간, 압착시간 비교 표 3. 핫 멜트(Exp.0314)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 점도, 연화점, 색상, 내열성, 가사 시간, 압착시간 비교 177

35 연구결과 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P)을 이용한 방충 핫멜트의 경우 기존 핫멜트에 비해 내열성이 감소되고 색상이 진해지는 것 이외에 다른 물성의 변화는 허용범위 내로 측정되었으며 개량된 핫멜트 (Exp.0314)를 이용한 방충 핫멜트의 경우 압착시간이 조금 길어져는 것 이외에 다른 물성의 변화는 허용범위 내로 측정되었다. 본 연구결과를 통해 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용한 방충 핫멜트가 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P)을 이용한 방충 핫멜트보다 물성 변화가 적고 작업안전성이 좋은 것으로 판단되나 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용한 방충 핫멜트를 생산현장 적용 시 압착시간의 제어가 필요할 것으로 판단된다. 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P)와 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용한 방충 핫멜트를 180 온도에서 용융된 상태로 3일간 보관하면서 색상변화, 침전, 탄화물 생성 상태를 비교한 결과는 그림 32, 33과 같다. 그림 32. 핫 멜트(TK-333P)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 시간 경과별 색상변화, 침전, 탄 화물 생성 상태 비교 년 기초연구과제 총서

36 그림 33. 핫 멜트(Exp.0314)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 시간 경과별 색상변화, 침전, 탄 화물 생성 상태 비교 연구결과 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P)을 이용한 방충 핫멜트의 경우 혼합초기에는 방충물질의 함량차이로 인한 색상의 진하기 이외의 상분리, 침전현상이 발생되지 않으나 180 용융상태로 3일 경과 후 방충물질의 침전과 상분리 현상이 관찰되었다. 반면 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용한 방충 핫멜트의 경우 혼합초기에는 방충물질의 함량차이로 인한 색상의 진하기 이외의 상분리, 침전현상이 발생되지 않으나 180 용융상태로 3일 경과 후 방충물질의 탄화, 변색으로 인한 색상변화는 증가하나 침전과 상분리 현상은 관찰되지 않았다. 기존 사용 중인 라면 박스에 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P)와 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용한 방충 핫멜트를 처리하여 비교한 초기 접착력 결과는 그림 34, 35와 같다. 179

37 그림 34. 핫멜트(TK-333P)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 초기 접착력 비교 그림 35. 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 초기 접착력 비교 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P)을 이용한 방충 핫멜트와 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 제조된 방충 핫멜트를 현재 사용 중인 라면 박스에 도포하여 -20, 50 의 조건에 보관 후 접착력의 변화를 비교한 결과 모든 실험구에서 처리 후 초기 내한, 내열 접착력의 차이는 없는 것으로 측정되었다 년 기초연구과제 총서

38 기존 사용 중인 라면 박스와 코팅된 박스에 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P)와 개량된 핫멜트(Exp.0314) 를 이용한 방충 핫멜트를 처리하여 상온과 40 조건에 2주, 4주 보관 후 접착력의 저장 안정성을 비교한 결과는 그림 36, 37과 같다. 그림 36. 핫멜트(TK-333P)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 접착력 저장안정성 비교 그림 37. 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 접착력 저장안정성 비교 181

39 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P)을 이용한 방충 핫멜트와 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 제조된 방충 핫멜트를 현재 사용 중인 라면 박스와 코팅된 박스에 도포하여 상온과, 40 의 조건에 2주, 4주 보관 후 접착력 저장안정성의 변화를 비교한 결과 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P)을 이용한 방충 핫멜트의 경우 코팅 박스에 적용 시 상온과 40 조건에서 2주 보관시부터 접착력이 약해지는 것으로 측정되었다. 반면 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용한 방충 핫멜트의 경우 라면박스와 코팅된 박스 모두 모든 조건에서 접착력의 약화 현상이 관찰되지 않아 접착력의 저장안전성이 확인되었다. 기존 사용 중인 핫멜트(TK-333P)을 이용한 방충 핫멜트와 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 제조된 방충 핫멜트의 물성변화와 작업성 변화를 비교한 연구결과를 종합할 때 개량된 핫멜트(Exp.0314) 를 이용하여 제조된 방충 핫멜트가 현장 적용가능성이 큰 것으로 파악되어 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 제조된 방충 핫멜트를 현장적용 시 필요한 용융상태에서의 시간 경과별 점도 변화를 측정한 결과는 그림 38과 같다. 그림 38. 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 제작한 방충 핫멜트의 시간별 점도변화율(%) 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 제조된 방충 핫멜트는 180 용융상태로 3일 경과함에 따라 초기 점도 대비 12~20% 점도 증가를 보이나 적용가능 변화율 한계 내로 측정되어 현장 적용이 가능한 것으로 판단되었다. 대상해충으로 선정된 화랑곡나방 유충에 대한 방충물질 혼합액 1%, 2% 함량의 방충 핫멜트와 기존 핫멜트 포장 소박스를 이용한 방충 효과 검증 실험 결과는 다음과 같다 년 기초연구과제 총서

40 그림 39에서와 같이 방충물질 혼합액 처리 농도가 증가함에 따라 소포장박스 외부에서 발견되는 화랑곡나방 유충, 번데기 개체수는 유의한 차이를 보이지 않았으나 내부에서 발견되는 화랑곡나방 유충, 번데기 개체수(df=2,59 F=9.42, P=0.0003)와 박스 골판지 틈새 에서 발견되는 화랑곡나방 유충, 번데기 개체수는 유의한 차이를 보였다(df=2,59 F=60.82, P<0.0001). 또한 박스포장 외부, 내부, 골판지 틈새에서 발견되는 화랑곡나방 유충, 번데기 총 개체수의 경우에도 방충물질 혼합액 처리 농도가 증가함에 따라 유의하게 감소되는 것으로 조사되었다(df=2,14 F=93.10, P<0.0001) 그림 39. 농도별 방충물질 혼합액 처리 방충 핫멜트 소박스 포장에서 발견되는 해충 개체수 화랑곡나방 유충의 경우 4령 유충이 번데기로 용화되는 시점에 어둡고 물리적으로 보호가 되는 장소로 이동하는 생태학적 특성을 지녀 제품이 박스포장 상태로 유통, 보관 중 주변의 화랑곡나방 유충이 박스내부, 골판지 박스로 이동, 제품에 전이되어 소비자 사용 중 살아있는 유충이 발견되는 클레임을 유발한다. 본 연구 결과에서도 이와 같은 경향을 보여 박스 전체에서 발견되는 개체수 중 골판지 틈새에서 발견되는 개체수가 거의 대부분이며 방충 핫멜트 포장에서의 방충 효과도 골판지 틈새로 이동하는 유충의 생태학적 특성에 영향을 주어 골판지 틈새에서 발견되는 개체수가 더 크게 감소되는 경향을 보이며 그림에서와 같이 박스 전체 발견되는 개체수 분포와 골판지 틈새에서 발견되는 분포양상이 유사하게 조사되었다(그림 40). 183

41 그림 40. 농 도별 방충물질 혼합액 처리 방충 핫멜트 소박스 포장 전체, 골판지 틈새에서 발견되 는 해충 개체수 분포 - 실제 생태계 환경조건하에서의 주요 저장해충의 먹이탐색, 천공 등 실험을 통한 최종 포장 완제품의 방충 성능 평가 1) 연구방법 대상해충으로 선정된 화랑곡나방 유충에 대한 방충 핫멜트를 이용한 최종포장 완제품의 방충성능 평가를 위해 개량된 핫멜트(Exp.0314)를 이용하여 방충물질 혼합액 1%, 2% 함량의 방충 핫멜트를 제조하고 이를 180 로 용융하여 현장적용 제품박스(31.5ⅹ38ⅹ26cm)에 6~8g을 도포하여 접착 포장 후 실험용기 (52ⅹ70.5ⅹ43.5cm)에 0%와 1%, 1%와 2%, 0%와 2% 방충핫멜트 포장 박스를 각각 1개씩(4반복, 1%와2% 는 8반복)을 장착 후 화랑곡나방 4령 유충 100마리를 투입하여 28, RH 60% 조건의 실험실에 1주간 보관한 후 박스외부, 박스내부, 박스 골판지내부에서 발견되는 번데기, 탈피각 수를 측정하였다(그림 41). 측정된 데이터는 SAS PROGRAM을 이용하여 유의수준 95, 99%에서 T-TEST, ANOVA로 통계 처리하였다 년 기초연구과제 총서

42 그림 41. 방충 핫멜트를 이용한 최종 완제품 포장 대박스 방충 효과 실험 2) 연구결과 및 고찰 대상해충으로 선정된 화랑곡나방 유충에 대한 방충물질 혼합액 1%, 2% 함량의 방충 핫멜트 완제품 포장 대박스와 기존 핫멜트 완제품 포장 대박스를 이용하여 방충 핫멜트의 방충 효과 검증 실험 결과는 다음과 같다. 앞에서 수행한 소포장 박스와 달리 실제 사용되는 대포장 박스의 경우 접합부위 사이의 틈새가 넓고 화랑곡나방 유충의 은신처로 사용될 수 있는 공간이 많기 때문에 소박스 실험에서와 유사한 결과를 도출할 수 있어야 실제 현장에 적용될 수 있으므로 실제 생태계 환경조건하에서의 현장 실험하기 전에 필수적으로 185

43 수행해야하는 단계로 본 연구결과가 소박스 실험에서의 연구결과와 유사할 경우 현장 적용 실험을 진행할 것이다. 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트와 기존 핫멜트를 이용하여 포장한 대포장 박스를 각 1개씩 혼합 적재하여 화랑곡나방 유충에 대한 방충 효과를 검증한 결과는 그림 42와 같다. 그림 % 방충 혼합액 방충 핫멜트와 기존 핫멜트를 이용한 최종 완제품 포장 대박스 방충 효과 비교 연구결과 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트와 기존 핫멜트를 사용한 대포장박스 외부에서 발견되는 화랑곡나방 유충, 번데기 개체수는 없었으며 박스 내부에서 발견되는 개체수의 경우에는 기존 핫멜트 사용 포장에서만 0.5±0.5마리가 발견되어 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(df=6, t=1.00 P=0.3559). 그러나 골판지 틈새에서 발견된 개체수는 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 포장에서 25± 마리, 기존 핫멜트 포장에서 33.5±1.8484마리가 발견되어 통계적으로 유의한 차이를 보였다(f=6, t=3.09 P=0.0215). 전체 박스에서 발견되는 화랑곡나방 유충, 번데기 개체수의 경우 골판지 박스 틈새에서 발견된 개체수와 거의 유사하게 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 포장에서 25±2.0412마리, 기존 핫멜트 포장에서 34±2.2730마리가 발견되어 통계적으로 유의한 차이를 보였다(f=6, t=2.95 P=0.0257). 본 연구결과 소박스 포장 실험과 유사하게 거의 대부분의 화랑곡나방 유충이 골판지 박스 틈새로 이동하는 경향을 보이며 방충 핫멜트가 골판지 박스로 이동하는 화랑곡나방 유충의 생태학적 특성에 영향을 주어 방충효과가 나타나는 것으로 조사되었다 년 기초연구과제 총서

44 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트와 기존 핫멜트를 이용하여 포장한 대포장 박스를 각 1개씩 혼합 적재하여 화랑곡나방 유충에 대한 방충 효과를 검증한 결과는 그림 43과 같다. 그림 % 방충 혼합액 방충 핫멜트와 기존 핫멜트를 이용한 최종 완제품 포장 대박스 방충 효과 비교 연구결과 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트와 기존 핫멜트를 사용한 대포장박스 외부에서 발견되는 화랑곡나방 유충, 번데기 개체수는 없었으며 박스 내부에서 발견되는 개체수의 경우에는 기존 핫멜트 사용 포장에서만 0.25±0.25마리가 발견되어 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(df=6, t=1.00 P=0.3559). 그러나 골판지 틈새에서 발견된 개체수는 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 포장에서 22.25±3.1192마리, 기존 핫멜트 포장에서 35.75±1.7017마리가 발견되어 통계적으로 유의한 차이를 보였다(f=6, t=3.80 P=0.009). 전체 박스에서 발견되는 화랑곡나방 유충, 번데기 개체수의 경우 골판지 박스 틈새에서 발견된 개체수와 거의 유사하게 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 포장에서 22.25± 마리, 기존 핫멜트 포장에서 36±8.2765마리가 발견되어 통계적으로 유의한 차이를 보였다(f=6, t=3.78 P=0.0092). 본 연구결과 소박스 포장 실험과 유사하게 거의 대부분의 화랑곡나방 유충이 골판지 박스 틈새로 이동하는 경향을 보이며 방충 핫멜트가 골판지 박스로 이동하는 화랑곡나방 유충의 생태학적 특성에 영향을 주어 방충효과가 나타나는 것으로 조사되었으며 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트와 기존 핫멜트를 비교한 실험에서 보다 골판지 틈새로 이동하는 화랑곡나방 유충의 생태학적 특성에 더 큰 영향을 주는 것으로 판단되어 1, 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 포장 박스간의 방충효과 비교 실험을 동일하게 수행하였다. 187

45 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트와 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트를 이용하여 포장한 대포장 박스를 각 1개씩 혼합 적재하여 화랑곡나방 유충에 대한 방충 효과를 검증한 결과는 그림 45과 같다. 그림 % 방충 혼합액 방충 핫멜트와 기존 핫멜트를 이용한 최종 완제품 포장 대박스 방충 효과 비교 연구결과 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트와 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트를 이용하여 포장한 대포장 박스 외부에서 발견되는 화랑곡나방 유충, 번데기 개체수는 1, 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 포장 모두에서 0.125±0.125마리로 통계적으로 유의한 차이가 없었으며(f=14, t=0.00 P=1.000) 박스 내부에서 발견되는 개체수의 경우에는 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 사용 포장에서 0.25±0.1637마리, 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 사용 포장에서 0.125±0.125마리가 발견되어 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(df=14, t=0.61 P=0.5536). 그러나 골판지 틈새에서 발견된 개체수는 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 포장에서 35.5±1.9272마리, 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 포장에서 ±2.0349마리가 발견되어 통계적으로 유의한 차이를 보였다(f=14, t=4.24 P=0.008). 전체 박스에서 발견되는 화랑곡나방 유충, 번데기 개체수의 경우 골판지 박스 틈새에서 발견된 개체수와 거의 유사하게 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 포장에서 ±2.5834마리, 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 포장에서 ±2.7313마리가 발견되어 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (f=14, t=4.51 P=0.0005). 본 연구결과 방충 혼합액의 첨가량이 증가할수록 방충 핫멜트가 골판지 박스로 이동하는 화랑곡나방 유충의 생태학적 특성에 영향을 주는 경향이 크게 나타나 방충효과가 증가하는 것으로 조사되었으며 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트로 포장된 박스를 회피하여 방충물질의 농도가 낮거나 없는 장소로 회피하는 것으로 조사되었다. 이는 화랑곡나방 유충은 화학적 물질을 감지하여 먹이 탐색이 년 기초연구과제 총서

46 이루어지고 4령 유충의 경우 번데기로 용화되기 위해 어둡고 물리적 보호가 가능한 틈새로 이동하는 생태학적 특성에 착안하여 먹이탐색 및 은신처 탐색을 위한 포장 접촉 시 회피를 유발시키는 미세한 CHEMICAL BALANCE를 장기간 지속적으로 유지시켜 화랑곡나방 유충의 생태, 생리에 영향을 주는 천연물질(곤충과 식물의 공진화 산물인 2차 대사물질) 농축액을 방충물질로 사용하여 화랑곡나방 유충이 자신이 가지고 있는 일정량의 에너지를 처한 환경에 맞추어 생식과 생존에 분배하여 세대를 유지하는 에너지 분배 최적과정 중 생존에 필요한 에너지 소모를 과다하게 유발시키는 환경을 조성하여 지금의 환경에 머물며 생존 시 생식에 필요한 에너지가 적어지는 기작을 만들어 다음세대를 유지하기 위해 지금의 환경을 회피하게 되는 방충물질의 작용기작 때문인 것으로 판단된다. 현재까지의 연구결과를 종합할 때 계피, 인진, 회향을 조합하여 2차 대사산물을 추출, 농축한 천연 방충물질을 가소제로 분류되는 오일(Pripol 1023)에 중량대비 20%를 혼합하여 혼합 방충액을 만들어 핫멜트(Exp.0314)에 중량대비 1%를 첨가한 방충 핫멜트를 제조하여 완제품 박스포장에 사용할 경우 완제품 박스포장의 유통, 보관 환경에서 유입되는 화랑곡나방 유충을 효과적으로 억제할 것으로 판단된다. 본 연구결과를 토대로 실제로 생산되는 완제품을 대상으로 방충 핫멜트를 적용하여 장기간 일반 생태계에서의 방충 핫멜트 사용 전, 후의 소비자 해충 클레임 발생 데이터를 수집하여 방충 핫멜트의 방충효과를 분석할 계획을 농심과 수립하였다(그림 46). 그림 46. 방충 접착제 특허출원 및 방충 핫멜트 현장 적용 계획 189

47 - GC를 통한 방충물질 적용 소재의 유효성분 방출 거동 분석 및 QC 시스템 구축 : 적정 방충물질 함유여부, 기간별 안정성, 효과 지속성 분석 1) 연구방법 방충물질의 농도별 적정 함유량을 측정하기 위해 각각 기존 핫멜트, 1% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트, 2% 방충 혼합액을 투입한 방충 핫멜트 1g을 30ml vial에 넣고 n-hexane 14ml 투입하여 Sonication 2hr 후 48시간동안 Stirring 한 후 샘플 Hexane 상등액 1ml 회수하여 Gas chromatography(agilent 7890A GC)로 방충물질의 지표성분인 trans-cinnamaldehyde의 검출여부를 측정하였다(그림 47). 그림 47. 방충 접착제 방충물질 함량 확인을 통한 QC 시스템 년 기초연구과제 총서

48 2) 연구결과 GC를 이용한 방충 핫멜트 내부의 방충물질 지표성분 검출량은 그림 48과 같다. 그림 48. 방충물질 처리 농도별 방충물질 지표성분 검출량 연구결과 방충 핫멜트에 함유되어 있는 방충물질의 지표성분 trans-cinnamaldehyde는 방충물질의 함량이 증가함에 따라 높게 측정되는 결과를 보였으며 방충물질이 함유되지 않은 기존 핫멜트의 경우 검출되지 않아 방충물질 함량측정을 위해 지표성분으로 사용할 수 있음을 보여준다. 단 지표성분을 이용한 QC 시스템의 신뢰성을 위해서는 장기간 여러 번의 측정을 통한 데이터를 수집하여 방충물질 함량별 최고, 최저, 평균 검출량을 도출하여 허용기준치를 작성해야 할 것이다. 방충 핫멜트를 이용한 완제품 포장 박스의 유통, 보관 중 방충효과 극대화를 위해서는 적정량의 방충물질이 방충 핫멜트에 투입되어 있어야 한다. 그러나 방충 핫멜트를 상용화하기 위해 대량생산 공정 시 적정량의 방충물질이 투입되지 않거나 투입되더라도 균일한 191

49 분산이 되지 않아 일부 방충물질이 함유되지 않은 핫멜트가 제조될 수 있다. 이러한 현상이 발생될 경우 방충 핫멜트가 방충효과를 보이지 않을 수 있으며 방충 핫멜트가 방충효과가 없는 것으로 인식될 수 있어 사용자의 신뢰도를 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 방충 핫멜트의 현장적용 시 방충 핫멜트에 적정량의 방충물질이 함유되어 있는가에 대한 QC 시스템이 반드시 필요하다. 또한 방충 핫멜트를 사용한 완제품 포장은 일반적인 자연환경에 노출되어 유통기간 동안 유통, 보관됨에 따라 시간경과에 따른 방충효과의 감소가 야기 될 수 있으며 대량 생산된 방충 핫멜트를 포장에 적용 전까지 보관할 경우에도 시간에 따른 방충효과의 감소 가능성이 존재한다. 따라서 방충 핫멜트와 방충 핫멜트를 적용한 포장 완제품에서 방충물질의 기간별 안정성과 효과지속성을 분석하기 위해서도 QC 시스템이 필요하며 향후 현장적용 시 방충 핫멜트와 포장 후 경과시간에 따른 지속적인 성분함량 변화량 데이터를 수집하여 QC 시스템을 완성해야할 것이다. 4. 요약 본 과제를 통해 수행된 연구결과를 종합할 때 계피, 인진, 회향을 조합하여 2차 대사산물을 추출, 농축한 천연 방충물질의 경우 대상해충인 화랑곡나방 유충의 생태, 행동학적 특성에 지속적으로 가장 큰 영향을 주는 것로 조사되었다. 피, 인진, 회향을 조합하여 2차 대사산물을 추출, 농축한 천연 방충물질의 경우 추출용매( 증류수, 주정)의 특성상 극성을 가지므로 무극성인 핫멜트에 혼합하기 위해 친수성 작용기가 많은 지방산을 이용하여 균일한 혼합을 유도한 결과 가소제로 분류되는 오일(Pripol 1023)에 중량대비 20%를 혼합하여 혼합 방충액을 만들어 핫멜트(Exp.0314)에 중량대비 1%를 첨가한 방충 핫멜트를 제조할 경우 방충물질과 기존 핫멜트 간의 층분리, 침전현상이 일어나지 않고 균질혼합이 가능하며 기존 핫멜트의 기본물성, 작업성에 영향을 줄 수 있는 변화가 일어나지 않았다. 제작된 방충 핫멜트를 완제품 박스포장에 사용할 경우 완제품 박스포장의 유통, 보관 환경에서 유입되는 화랑곡나방 유충을 효과적으로 억제하는 것을 소포장박스와 현재 사용 중인 대포장 박스를 이용한 가혹테스트를 통해 규명하였다. 본 연구결과를 토대로 실제로 생산되는 완제품을 대상으로 본 연구를 통해 개발된 방충 핫멜트를 적용하여 장기간 일반 생태계에서의 방충 핫멜트 사용 전, 후의 소비자 해충 클레임 발생 데이터를 수집하여 방충 핫멜트의 방충효과를 분석할 계획을 농심과 수립하였다 년 기초연구과제 총서

50 5. 참고문헌 식약처 이물발생 신고 및 조사 현황(2011~2016 보도자료). Abdel-Rahman, H.A., A.C. Hodson. and C.M. Christensen Development of Plodia interpunctella Hübner (Lepidoptera, Phycitidae) on different varieties of corn at row levels of moisture. Journal of Stored Products Research 4, Arbogast, R.T., Mullen, M.A., Spatial distribution of eggs by ovipositing Indianmeal moths, Plodia interpunctella (Hűbner) (Lepidoptera: Pyralidae). Researches on Population Ecology 19, Bell, C.H., Effects of temperature and humidity on development of four pyralid moth pests of stored products. Journal of Stored Products Research 11, Bell, C.H., 1976b. Factors influencing the duration and termination of diapause in the Indian meal moth Plodia interpunctella. Physiological Entomology 1, Bell, C.H., The influence of light cycle and circadian rhythm on oviposition in five pyralid moth pests of stored products. Physiological Entomology 6, Bell, C.H., Observations on the intensity of diapause and cold tolerance in larvae from 12 populations and 2 reciprocal crosses of the Indian meal moth Plodia interpunctella. Physiological Entomology 7, Deseo, K.V., The oviposition of the Indian meal moth (Plodia interpunctella Hbn., Lep., Phycticidae) influenced by olfactory stimuli and antennectomy. Symposium of the Biological Society of Hungary 16, Johnson, J.A., Wofford, P.L., Whitehand, L.C., Effect of diet and temperature on development rates, survival and reproduction of the Indianmeal moth (Lepidoptera: Pyralidae). Journal of Economic Entomology 85, Johnson, J.A., Wofford, P.L., Gill, R.F., Developmental thresholds and degree-day accumulations of Indianmeal moth (Lepidoptera: Pyralidae) on dried fruits and nuts. Journal of Economic Entomology 88, Madrid, F.J., Sinha, R.N., Movement and oviposition of Ephestia cautella and Plodia interpunctella (Lepidoptera: Pyralidae) of different ages in response to seasonal light changes. Canadian Journal of Zoology 61,

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