한국환경농학회지제 28 권제 3 호 (2009) Korean Journal of Environmental Agriculture Vol. 28, No. 3, pp. 301-309 자료 친환경농업해충방제용제제의현황과전망, 그리고산업화의중요성 김인선 1)* 김익수 2) 1) 전남대학교농업생명과학대학응용생물공학부, 2) 전남대학교농업생명과학대학식물생명공학부 (2009 년 9 월 18 일접수, 2009 년 9 월 25 일수리 ) Status and Future Prospects of Pest Control Agents in Environmentally-friendly Agriculture, and Importance of their Commercialization In Seon Kim 1)* and Iksoo Kim 2) ( 1) Division of Applied Bioscience and Biotechnology, 2) Division of Plant Biotechnology, College of Agriculture and Life Sciences, Chonnam National University, Gwangju 500-757, Korea) ABSTRACT: The use of bioactive materials derived from microorganisms and plants has played a role in pest management in environmentally-friendly agriculture (EFA) system. In Korea, a number of agricultural agents for the control of insect pests have been registered officially as biopesticides and marketed widely. owever, most of the biopesticides has a limitation in the resource availability of bioactive materials, which has been one of main problems related to the commercialization of agricultural agents. Plant materials and microbial metabolites are the best sources as starting components to commercialize natural-occurring agricultural agents for pest management. The lack of modernized system for the standardization and quality control of the starting materials, however, has also received as a main problem related to the commercialization of agricultural agents. Considered that EFA business has kept growing bigger and bigger with global economic status, the commercialization of agricultural agents is necessary to meet the required number of agricultural agents officially available in EFA. This study describes the status and future prospects of pest control agents in EFA. A number of main issues hindered in the commercialization of agricultural agents are discussed in order to present a promising approach to successful commercialization. Key Words: biopesticide, environmentally-friendly agriculture, pesticide 서론 20세기후반부터깨끗하고안전한농산물을선호하는국민적욕구가증가하고있다. 이에우리나라농업도병해충방제를위해화학합성농자재보다도생물이나천연자원을활용하는친환경농업을범국가적으로실천하고있다. 하지만, 우리나라친환경농업에서는농작물의생산에있어서필수적으로요구되는병해충방제용자재의산업화가미비한실정이다. 친환경농업에서사용되고있는병해충방제용농자재는크게미생물의기능을활용하는미생물농약과미생물이나천연식물에서유래된대사물질을활용하는생화학농약이있으며우리나라에서는이들을 생물농약 이라고명한다. 생물농약은인공적으로합성하지않고자연적 ( 생물적 ) 으 * 연락저자 : Tel: +82-62-530-2131 Fax: +82-62-530-2139 E-mail: mindzero@chonnam.ac.kr 로발생하는천연소재를이용하여생산되었다는점이합성농약과크게다르지만, 기능적인면에서, 그리고화학적및생물학적작용면에서합성농약과크게다를바없다. 이것은현재사용되고있는합성농약의다수가생물농약이나생화학농약에함유된유효성분 (active ingredient) 과동일하거나화학적가공을통해산업화된것이때문이다. 대표적인예로서 pyrethrin 화합물계열, nicotine 화합물계열, rotenone 화합물계열, neem 화합물계열, 미생물단백질화합물계열등이있다 1-5). 생물농약에비해합성농약이갖는큰장점중하나는원료공급이원활하고적용범위와방제효율성이높다는것이다. 합성농약의이러한장점은병해충방제용유효성분이산업화과정을통해제품화될수있는데서비롯되었다. 본논문에서는농업해충방제용제제로사용되고있는친환경농자재의현황과전망을알아보고, 이의활용성을높이기위해필요한산업화의중요성을살펴보고자한다. 본논문에서언급하는해충방제용농자재는농약으로분류되어등록된생물농약과생물농약후보제제, 그리고농가현장에서병 301
302 김인선 김익수 해충방제용으로널리사용되고있는기타농자재도포함됨을미리밝혀둔다. 또한, 배타적논란을초래하지않기위해살충기작에대한과학적인이론이정확하게알려져있는농자재를대표적인논의대상으로삼고자한다. 국내에등록된해충방제용친환경농자재의현황 우리나라는농촌진흥청에서친환경농업에사용되는병해충방제용생물농약의등록과관리를주관하고있다. 농촌진흥청에서공개한자료에따르면 2008년 12월현재국내에등록된병해충방제용생물농약은 Fig. 1에서보는바와같이총 31종으로서살균제가 16종인전체 52%, 살충제가 14 종인전체 45%, 그리고제초제가 1종인전체 3% 를차지하고있다. 등록된생물농약의원료를보면식물추출물이 1종, 천연물이 2종, 그리고미생물이 28종으로서원료의 90% 이상을미생물에의존하고있다. 해충방제용생물농약의경우 Beauveria bassiana 6), Bacillus thuringiensis 7), Bacillus thuringiensis sp. aizawai 8) 등이살충력을지닌주요미생물로등록되어있으며친환경농업에서많이사용되고있는해충방제제인제충국, 데리스, 님오일, 니코틴, 고삼, 멀구슬등의천연식물추출물유래제제는아직까지국내에서생물농약으로등록되어있지않다. 이들천연식물추출물유래해충방제용제제가생물농약으로등록되어있지않은이유는등록시요구되는복잡한절차와막대한비용, 그리고개발비용에비해국내외판매수익성이안정적이지못하기때문이다. 천연식물제제에비해판매수익성이높고비교적개발비의부담이낮은이유로생물농약으로등록된미생물제제도제품자체를국외에서수입하거나원료를국외에서수입하여국내에서제조하는것이대부분이다. 또한, 미생물제제의경우섭식성해충인나방류를방제하는 Bt 제제가유일하며진딧물이나응애와같은흡즙성해충을방제하기위한자재는국내에서전무한실정이다. 천연식물추출물제제가친환경농업에서해충방제용제제로많이사용하고있다는점을고려하여농촌진흥청에서는이들제제를 친환경유기농자재목록공시제 를도입하여관리하고있다. 이것은등록된자재의약효와성분함량을공인 Fig. 1. Number of bio-pesticides registered in Korea. 해주기보다는친환경유기농업에사용할수있는제제의정보를농업인에게효율적으로제공하기위해마련된것이다. 현재우리나라에서친환경유기농자재로분류되어해충방제에사용되고있는제제는총 848종중 16% 인 137종에이른다 ( 자료출처 : 농촌진흥청 ). 하지만, 이들자재의살충성분을고려할때농자재의종류가소수에불과하며대부분의자재가유효성분은동일하지만산업체마다제품명이다르게등록되어있다. 또한, 유기농자재로등록된제제의제품에표기된정보를보면제제의유효성분에대한언급이없을뿐만아니라적용하고자하는대상해충이무엇인지구체적으로제시되어있지않으며한정된살충성분으로다양한해충을방제할수있다는오해를받기쉬운실정이다. 더구나등록된해충방제용자재의적용매뉴얼이전무한실정이어서적용매뉴얼개발을위한연구가필요하다. 해충방제용친환경농자재의작용기작 친환경농업에사용되고있는대표적인해충방제용농자재들의작용기작을섭식성해충방제용과흡즙성해충방제용으로구분하여서술하고자한다. 해충방제용제제의작용기작은해충이작물에해를가하는특성에따라다를수있는데섭식성해충의경우작물의일부를먹고체내에서소화하여섭취하기때문에소화기관을저해하는제제가사용되는반면, 흡즙성해충의경우작물의영양액을섭취하기때문에신경계를저해하는제제가사용된다. 본논문에서는각제제들의작용기작을설명하는데있어서대표적인해충방제용제제를예로서들고자한다. 섭식성해충방제용제제 Bt 제제섭식성해충방제용으로사용되고있는대표적인제제는 Bt 제제가있다. Bt 제제는 Bacillus thuringiensis라는그람양성세균이생산하는결정체단백질인 'Cry toxin' 을활용하는제제이다 9). Cry toxin' 단백질은 p가염기성인해충의위장에서작용하는것이특징이며배추좀나방, 담배나방, 혹명나방등의 3-4령단계유충을방제하는데활용되고있다. Bt 제제의작용기작을간단하게그림으로도식하면 Fig. 2에나타낸바와같다 10). Bt toxin 단백질이살포된작물의잎을해충이섭취하면 p가염기성인위장에이르러단백질이용해된다. 용해된단백질은해충의위장에존재하는단백질분해효소에의해아미노산양쪽말단이제거되어 Domain I, II, III를가진약 68 KDa 크기의 Cry toxin 단백질로바뀐다. Cry toxin의 Domain II와 III가해충의위장세포막에존재하는 membrane receptor에결합하면 Domain I이위장조건에의해재배열되면서 α-helix hairpin구조로바뀐다. 이때 α-helix hairpin은해충의위장 membrane 속에
친환경농업해충방제제의현황과전망 303 C 3 Fig. 2. Insecticidal mode of action of Bt toxin. 1. Bt toxin crystal protein mixture; 2. Crystal protein becomes soluble in the insect gut with alkaline conditions; 3. Both terminal fragments of crystal protein are removed by gut proteases to release a protein mixture consised of Domain I, II and III; 4. Domain II and III bind to insect gut membrane receptor sites; 5. Domain I is rearranged and inserted into membrane to form membrane pore; 6. Influx and efflux of ions and cell components through the pore lead to cell lysis 10). 3 C Fig. 3. Chemical structure of azadirachtin. 끼어들어가일종의 tunnel pore 를형성하게되는데형성된 pore를통해해충의세포막구성분이나세포내이온들이용출되면서살충효과를가져온다. Bt 제제는작물의잎을가해하는성충을방제하는효과는매우낮아작물의생육초기에발생하는나방류유충의방제에효과적이다. Neem oil 제제 Neem oil 제제는 Azadirachita indica 11) 라는식물의씨앗에서추출된 azadirachtin을유효성분으로이용한다 (Fig. 3). 섭식성해충은나방이되기까지일생을애벌레 (larva)-번데기 (pupae)-성충(adult) 등의완전변태과정을거치며이과정에서해충은탈피 (molting) 를거쳐야한다. 해충의탈피는앞가슴샘 (prothoracic gland) 에서분비하는 ecdysone이라고하는 steroid성호르몬과뇌하수체샘 (endocrine bland) 에서분비되는 juvenile hormone (J) 의적절한농도비율조절을통한일련의생화적인대사에의해진행된다. 해충의뇌하수체에서분비되는 J의농도가최대로낮아질때까지 ecdysone은지속적으로가슴샘에서분비되고그결과해충은오래된세포를껍질로변환시키는탈피과정을진행한다 (Fig. 4). 만약이들호르몬의생리적인균형이깨지면해충은비정상적인탈피과정을거치므로성장과정이저해된다. Azadirachtin은 ecdysone과구조적으로유사하므로 J와 ecdysone의정상적인비율조절에영향을주게되고 ecdysone 의분비억제를유도하여해충의탈피과정에교란을일으키는 Insect Growth Regulator (IGR)' 이다 12). Azadirachtin의이러한 IGR 효과는해충을직접살충하는작용은아니지만해충의생육과성장에영향을주어이의밀도를조절하는효과를가져온다. 해충에의한작물의피해가해충의밀도와깊은상관이있다는점을고려할때 neem oil 제제는효율적인해충방제제의하나로받아들여지고있다. Fig. 4. Insecticidal mode of action of azadirachtin 12). 3 C C 3 Fig. 5. Chemical structure of rotenone. 흡즙성해충방제용제제 데리스제제데리스제제는 Derris elliptica 13) 라는식물뿌리에서추출한살충물질인 rotenone을유효성분으로이용하는제제이다 (Fig. 5). Rotenone은흡즙성해충을방제하는접촉독제, 식독제및기피제로사용되고있으며과거아프리카토인들이
304 김인선 김익수 Fig. 6. Insecticidal mode of action of rotenone 14). 이물질을함유한데리스뿌리즙액을이용하여물고기잡는데사용하기도했다. Rotenone의작용기작은 Fig. 6에나타낸바와같이 Fe-S 를함유한 flavin mononucleotide (FMN) 전자전달계를교란시켜최종적으로해충의 ATP 합성을저해하는데있다. 곤충의미토콘드리아호흡연쇄과정은 ATP 합성에매우중요하다. 미토콘드리아호흡과정에서생성된전자는 NAD 에전달되고이는다시 FMN을거쳐 NAD:ubiquinone oxidoreductase로구성된 ubiquinone complex I에전달되어일련의연쇄반응을통해 ATP 합성에관여한다. Rotenone는미토콘드리아전자전달계의 complex I에직접결합하여 ATP 합성을위한전자흐름을저해함으로서살충효과를가져온다 14). Rotenone은포유동물에독성이약하여친환경농업에서진딧물을방제하기위해많이사용되고있지만최근에 파킨슨 병을일으키는것으로보고 15) 되고있어친환경농업에서사용빈도가점점감소하고있다. 제충국제제제충국제제는과거 30년동안가장많이사용되고있는흡즙성해충방제용제제로서살충성분은 Chrysanthemum cinerariaefolium이라는제충국나무꽃에서추출된 pyrethrin 류화합물이다 16). 제충국에함유된 pyrethrin류화합물은 pyrethrin I, pyrethrin II, cinerin I, cinerin II, jasmolin I, jasmolin II 등이있으며 (Fig. 7), 이중 pyrethrin I과 II 가주요살충력을지닌물질로서이를이용한해충방제에대한많은연구가진행되어왔다 17). Pyrethrin 제제의살충기작은 Fig. 8에서나타낸바와같이해충의신경전달교란을일으켜신경을마비시킴으로서살충력을가져오는 knockdown' 효과이다 17). 해충의신경전달은 K + 와 Na + 의농도비율차이로생긴신경세포분극 (polarization) 과탈분극 (depolarization) 과정이자극적으로반복되면서발생하는신경막전위 (axon potential) 변화에의해가능하다. 분극- 탈분극변화에의해발생된막전위는신경전달물질 (neurotransmitter) 방출을유도하는데이물질은곤충의신경운동을위한신호 (neuron signal) 가된다. 이때이온의신경세포내유입 (influx) 과유출 (efflux) 은신경세포 Fig. 7. Chemical structures of pyrethrins, cinerins and jasmolins. Na + channel에의해정교하게조절된다. 정상적인상태에서는해충의신경세포말단에서활성화된막전위가정지전위 (resting potential) 로회복되는것이주기적으로조절되지만 pyrethrin과같은신경전달시스템교란물질이신경세포에도달되면 Na + channel의정상적인개폐조절이저해된다. 신경세포에서 Na + channel의기능이저해되면막전위의활성전위가하강되는것이지연되어정지전위로의회복이늦어지고, 그결과신경말단에계속적으로막전위가전달됨으로서전기적과부하유도로인해해충은죽게된다. Pyrethin은광조건과적용환경의 p 변화에민감하여분해가빠르므로반복적으로살포를해야하는단점이있다. 담배제제담배제제는 Nicotiana tabaccum이나 Nicotiana rustica 13) 같은담배잎에함유되어있는 nicotine을유효성분 (Fig. 9) 으로하여해충을방제한다. Nicotine은염기성액체로서중성 p에서는 1가양이온을띠며산성 p에서는 2 가양이온을띠므로담배잎에서추출할때는알칼리조건에서비이온성화합물형태로얻는다. 이를제제화할때는비이온성 nicotine을다시황산이나염산으로 p를낮추어염산염혹은황산염화합물을얻는다. 이렇게얻은화합물은접
친환경농업해충방제제의현황과전망 305 Fig. 8. Insecticidal mode of action of pyrethrins. A. Sodium channel mediates the influx and efflux of ions, Na+ and K+, causing electrical charge in nerve axon. Polarization and depolarization of nerve cells regulated by ion channel cause a neurotransmitter to be released. B. The interference of pyrethrins with sodium channel causes multiple potential in the nerve cells by delaying the closing of ion channel. The delayed ion chanel causes the oversupply of electrical charge in nerve axon so that insects are paralysed 17). N N Fig. 9. Chemical structures of nicotine. 단된다. Nicotine에서유래한대표적인합성농약으로진딧물같은흡증성해충방제에가장많이사용되고있는 imidacloprid가있으며, 이는대표적인 knockdown' 제제이다. 해충방제용친환경농자재의전망과산업화의중요성 지금까지해충방제용친환경농자재의현황과방제기작에대해소개하였으며, 다음으로친환경농자재의전망과산업화의중요성을언급하고자한다. 친환경농자재의전망을예측하려면친환경농업정책추진현황, 친환경농산물재배면적규모, 그리고친환경농산물의마케팅규모를고려할필요가있다. Fig. 10. Insecticidal mode of action of nicotine 18). 촉독제, 식독제및기피제로사용된다. Nicotine의작용기작은 Fig. 10에보여준바와같이곤충의신경전달물질인 acetylcholine의 binding receptor에대한경쟁을통해신경전달기능을저해하는것이다. Nicotine 은그화학구조가 acetylcholine의중심구조와유사하기때문에 acetylcholine과 acetylcholine receptor를놓고경쟁적으로결합한다 18). 이과정에서신경전달의교란이발생하고 nicotine이 acetylcholine에결합하면 acetylcholine이결합할수있는작용부위가사라지게되므로해충의신경전달이차 친환경농자재의전망우리나라는 2009년현재친환경농업실천 10년, 그리고각지자체별로추진하고있는 친환경농업 5개년계획 의 5년차에접어들고있다. 우리나라지자체가농업부분에서추진해왔던 친환경농업 5개년계획 의핵심내용을전라남도를사례로서살펴보면 2009년까지합성농약사용량을 2005년기준 30% 까지감축하는것과친환경농산물재배면적을 2009년까지전체경지면적의 30% 수준인 98,000 ha까지확대하는것이다. 한국농촌경제연구원의 2009년보고서인 최근국내외친환경농산물의생산실태및시장전망 에따르면전라남도는 5년동안약 1조원이라는막대한예산을투자하여 2008 년기준현재전체경지면적의 32.5% 에해당하는경지면적을친환경농업재배면적으로달성하여그면적이약 101,000
306 김인선 김익수 ha에이르고있다. 이는전국친환경농업경지면적의 58.2% 에해당하는수준으로서전국에서제일높다. 친환경농업정책이농가에직접적으로적용되는형태를보면친환경농업농자재구입보조금지원, 친환경농업부대시설지원, 친환경농업광역화시범단지조성, 친환경농업농기계구입보조금지원, 친환경농업영농법인설립지원, 친환경농업교육비지원등등이다. 전라남도는 친환경농업 5개년계획 이끝나면 생명식품 5개년계획 을새롭게세워현재저농약- 무농약 -유기농산물을포함한친환경농업시스템을무농약- 유기농산물을대상으로하는친환경농업시스템으로발전시킬계획이며이를위해 2014년까지약 1조 6백억원을투자하여합성농약의사용을 2009년도사용대비 30% 수준으로감축하는정책을추진할계획이다. 이러한친환경농업정책이향후농업분야에서 저탄소녹색산업 의하나로간주되어범국가적으로추진될전망이며그에따라친환경농자재의필요성과수요는더욱증가할것으로기대된다. 아울러합성농약사용에대한지속적인감축정책 (1차정책 30% + 2차정책 30%) 은합성농약을대신할수있는다양한농자재의개발과수요가요구되고있어친환경농자재의전망은밝아질전망이다. 한편, 친환경농업재배면적의지속적인증가는친환경농산물의지속적인매출신장을가져오고있다. 한국농촌경제연구원에서 2009년 9월에밝힌보고서에따르면친환경농산물시장은 2008년 3조 2천여억원에서 2009년 3조 7천여억원으로약 17% 증가하였다고한다. 또한, 2015년에는그시장이 5조원이상이될것이며 2020년에는전체농산물시장규모의 20% 를육박하는약 7조원으로예측하고있다. 친환경농산물의시장성에대한하나의예로서국내유통업체이마트에서제공한자료를보면이유통업체의최근 3년간친환경농산물매출액은매년증가하여 2007년현재 1,000억원수준인것으로밝혀졌다 (Table 1). 특히가공된농산물보다신선농산물매출액에서현저한증가를보이고있어친환경농산물이깨끗하게재배된다는사회적인식하에생체농산물상태로소비되는경향이높게나타난것으로사료된다. 이것은결국친환경농산물의유통시스템에대한국가적개선책의필요성을부각시킬것이며그결과친환경농산물재배면적은더욱증가할전망이어서농자재의필요성과수요도또한증가될전망이다. 친환경농자재산업화의중요성 서두에서언급하였던것처럼병해충방제용합성농약과친환경농자재는 합성 과 천연소재 라는용어에서큰차별성은있지만두농자재모두기능적및작용기작면에서크게다를바없음을언급한바있다. 우리나라농업에서합성농약이가장효과적인병해충방제용농자재로인식된이유는무엇보다도농자재의산업화에있다고할수있다. 농자재가산업화되면농업현장에필요한시기와장소에구애받지않고수요자의요구가있을때마다언제든지공급이가능하며사용목적의정확성을준다. 상기에서언급한바와같이국가의저탄소녹색산업정책추진, 그리고안전한농산물에대한소비자욕구의증가는친환경농산물의시장성을더욱증가시킬것으로예측된다. 이것은곧친환경농업에사용되는농자재의필요성을더욱증가시키고있으므로이에따른농자재의산업화가매우중요하다고할수있다. 농약이개발될때고려되어할사항은농약성분 ( 유효성분 ) 의유효농도이다. 농업에사용되는합성농약의일반적인산업화방향은 Fig. 11에보여준바와같이예시할수있다. 즉, 병해충방제용후보성물질이선정되면산업화를위해이물질의 LD 50( 적용대상에대해 50% 치사율농도 ) 혹은 ED 50( 적용대상에 50% 방제효과농도 ) 이결정된다. LD 50 과 ED 50 을갖는농도가독성학적으로아무런문제가없는수준일경우이농도들은실질적으로농가현장에서살포되는유효농도수준에해당한다. 농가현장에서농약을살포할때는넓은재배면적에고르게살포하기위해통례상 200-1,000배수준으로희석된다. 따라서농약이상품화될때제품용기에함유되는농약의농도는유효농도보다원하는희석배수만큼높은농도로포장된다. 물론산업화과정에서여러가지보조제를첨가하여제품화되는농약성분의함량을줄일수있다. 친환경농자재가산업화되려면상기와같은과정을거쳐야하지만우리나라에서사용가능한친환경농자재는제품화과정에서합성과정이완전히배제되어야하는규제안이있다. 이는합성농약의악영향을없애려는목적하에자연적인과정에서생성된활성물질을유효성분으로인정하는기준안에서비롯된것이다. 하지만상기와같은산업화과정이없으면친환경농자재의제품화는원료를국외에서수입한다음국내에서는단지가공만하는수준이될것이며이는서두에서언 Table 1. Marketing income of environmentally-friendly agricultural products Prodcut Annual marketing income (Billion won)* 2005 2006 2007 Manufactured 10 17 25 Freshed 50 62 75 Total 60 79 100 *Kindly presented by E-Mart company. Fig. 11. Typical scheme for pesticide commercialization.
친환경농업해충방제제의현황과전망 307 급하였던것처럼우리나라의빈약한생물농약현황과같은결과를가져온다. 그러므로친환경농업의지속적인발전을위해농자재의산업화를위한노력이필요하다. 우리나라현실에서친환경농자재산업화의걸림돌이될수있는사항들을정리해보면다음과같다. 다음과같은사항들이극복될때친환경농자재의산업화는효율적으로진행될수있을것이다. 친환경농자재원료확보친환경농자재의산업화에서중요한요건중하나는농자재를지속적으로개발할수있는원료공급원의확보여부라고할수있다. 우리나라에서현재사용하고있는농업해충방제용친환경농자재의대부분은천연식물추출물제제이다. 이에해당하는천연식물은제충국, 님오일, 데리스, 고삼, 담배등으로서이들천연식물추출물은국내가아니더라도국외에서대량생산이가능하며유효성분에대한살충력과독성적안전성에대한과학적인자료가 database화되어있기때문에지속적으로사용되고있다. 안타깝게도우리나라는이들원료를생산할수있는공급원이없다. 이들식물이우리나라일부지역에서재배된다하더라도지속적으로공급할수있을정도의양을생산할만한재배환경이없고식물의수확단계와가공단계에서요구되는높은인건비때문에산업체에서수익성을고려한나머지산업화의지를포기하고있다. 살충원료중제충국의경우케냐가최대생산국으로서최근 3년동안평균생산량이약 30,000톤에이르며세계생산량의 70% 를차지하고있다 19). 케냐에서제충국의생산과수출은국민을먹여살리는주요산업중하나이다. 케냐다음으로중국이최근 3년동안평균 5,000톤을생산하고있으며, 특히중국운남성은연평균 1,200톤을생산하여주로우리나라에수출하고있다. 본논문의저자들은 2007년봄에중국운남성의제충국생산공장을견학한경험이있는데, 운남성의광대한지역이제충국재배만을농업으로하고있었으며, 공장에서는제충국을계약재배농가로부터구입하여산업화를하고있었다. 공장현지를둘러보았을때놀랍게도한꺼번에 100톤이라는제충국을추출할수있는대형자동추출장치 8대가항상가동되고있었다. 추출기에서얻어진추출물은자동적으로초임계액체추출기에서 95% 까지정제되어고형물이제거된다음국제수출기구에서제시한수출용드럼통에옮겨져해외로수출된다. 공장안에는제충국추출물에함유된 pyrethrin의존재여부를검증하는기기분석이이루어져품질관리가되고있었다. 한편, Neem oil의경우인도가세계최대생산지로서인도에는 2천5백만그루의님나무가재배되어생산량은예측이어려울정도로광대하다 19). 중국과인도, 그리고케냐가이렇게병해충방제용천연식물의거대한생산지가되는데는값싼노동력때문일것으로추측된다. 우리나라는제충국이나님오일식물을재배할수있는지형학적및인적환경이다른 국가에경쟁할수있는수준에미치지못하고있다. 그결과우리나라친환경농자재의경우대부분이국외에서수입되어들어온다. 우리나라의대표적인어느친환경농자재산업체에서제공한자료에의하면 2007년현재우리나라에서시판되고있는해충방제용친환경농자재의매출액의경우벼멸구방제용이 170억원, 응애방제용이 390억원, 진딧물방제용이 709억원, 배추좀나방방제용이 40억원으로총 1,309억원에이르고있으며원료가대부분중국에서수입된것으로밝혀졌다. 해충방제용미생물제제또한서두에서언급하였던것처럼원료를수입한후가공된자재가많다. 결론적으로친환경농자재원료공급원이마련되지않으면원료를해외에의존하게되어국내에판매될때는합성농약값보다훨씬비싸게공급될수있을것이며, 국제적인경제상황에따라가격변동이심할경우친환경농자재의국내공급은어려운상황에처하게될수있을것이다. 이것은곧친환경농업이실패로전락되는길이될수도있을것이다. 친환경농자재원료의과학적표준화우리나라친환경농가에서는멀구슬나무열매, 녹차나무잎, 고추씨오일, 은행나무열매, 자리공나무열매, 매실, 떼죽나무껍질, 역귀나무잎, 어성초, 참나무오일, 그리고각종한약재에서유래된다양한식물추출물이농가에서병해충방제용민간요법으로활용되고있다. 이들식물추출물은재배면적이영세하였던과거오래전부터관습적으로사용되어온방법이지만친환경농업에지속적으로공급할수있는원료량을확보하기가어렵기때문에산업화의한계가있다. 또한, 민간요법으로사용되고있는많은농자재들을보면병해충방제기작이나독성에대해과학적으로입증된자료가미비하다. 즉, 이들식물로부터얼마나많은양의추출물을얻어서, 어떻게농축하여유효농도를높이고, 추출물에함유된무슨활성물질을농가현장에어느정도수준으로희석하여살포해야하는지등의과학적인자료가없다. 예로서어떤살충성천연식물의경우 1 kg 열매를 4 L 분량의에탄올에 3-4일동안침지추출한후추출물을 10배농축하여살포하라는정보가인터넷상에널리알려져있으며, 실질적으로친환경농가에서는해충방제를위해이정보를활용하는경우가많다. 설사이정보가사실이라할지라도 1,000 m 2 에살포되는물량인 700 L을기준으로필요한식물추출물양을예측해보면, [(1 kg/4 L) x 10 x 700 L] = 1,750 kg으로서추출액을 10 배수준으로희석하여살포한다하더라도 175 kg이필요하다. 더욱이제제살포를 1회에그치는것이아니라반복적으로살포해야하는점을고려하면식물추출물의소요량은더욱증가할것이다. 전라남도처럼광범위한친환경재배면적에살포하고자할경우얼마나많은양의식물이필요할것인가를예측해보면대량적재배환경이부재한우리나라에서는산업성과실효성이떨어진다고할수있다. 또한, 해충의성장속도가비교적빠른흡즙성해충의경우식물추출물을 3-4일
308 김인선 김익수 간침지하는동안해충밀도는더욱증가할것이기때문에상기의방법은방제에적절하지못하다. 뿐만아니라같은식물이라할지라도재배지역이다르면식물에함유된활성물질의함량이달라질수있으므로재배지역적추출물의차이는농자재의표준화를가져올수없다. 그러므로검증되지않은자료가우리나라친환경농업에정책적으로추진된다면친환경농업발전에장애요인이될수있다. 따라서친환경농업에필요한농자재의산업화를위해서는자재의유효성분에대한품질관리와표준화방법이마련되어자재의신뢰성과과학적접근성을확보할수있어야한다. 합성농자재는독성이있어친환경농업에허용이되지않고천연 ( 생 ) 물소재는자연적인것이므로안전하다는것은크나큰오류이다. 물론천연물 ( 생 ) 소재는합성자재에비해환경에덜지속적이어서잔류성이낮지만그렇다고안전하다는것을의미하지는않는다. 우리나라는지금까지천연 ( 생 ) 물소재에서유래된자재의인축에대한독성학적자료와 non-target 생물에대한악영향, 그리고병해충의저항성유발에대한자료가미비한실정이기때문에농자재관리법이보강되지않으면친환경농자재의오용과남용의염려가발생할것이다. 그러므로친환경농자재의산업화를위한자재의표준화와과학적검증은매우중요하다. 친환경농자재관리법령우리나라친환경농자재는생물농약과 4종복합비료형태로산업화된다음지자체해당기관에등록된후농가에보급되다가 2008년부터농촌진흥청에서이를다시 유기농자재목록고시제 를마련하여친환경농업에사용가능한자재를농가에알려주고있다. 살펴보면과거 4종복합비료로등록된농자재의대부분이다시유기농자재로등록되어관리되고있는것이많다. 물론농자재등록을위해약효와독성실험성적이요구된다. 하지만합성농자재와같은엄격한독성및약해, 그리고약효시험을거치지않았기에안전성을보장할수없다. 무엇보다도등록된농자재의유효성분이무엇인지그리고원료의출처가무엇인지에대한정보가미비하게제공되고있어농자재관리를위한제정안이필요하다. 흡즙성해충방제에광범위하게사용되고있는데리스제제의성분인 rotenone은최근에파킨슨질병을유도한다고발표되고있는점을고려할때 15) 농자재의유효성분관리를위한국가적법령제정은친환경농자재의안전성과신뢰성을높이고나아가국내외적인산업화의경쟁력을높이기위해필요하다. 농자재유효성분에대한관리는또한농자재를사용하는친환경농가에게제공하는중요한정보이기도하다. 이것은동일한유효성분으로구성된농자재가다른제품명으로판매될경우농가에서는유효성분을고려하지않고사용하게되므로동일한약제를반복적으로사용할것이며그결과병해충에대한저항성유발을가져올수있을것이기때문이다. 그러므로향후개발될친환경농자재는유효성분을제품에공시하게 하고분석기관에서해당유효성분에대한검사를받아검증된농자재를산업화하는정책이필요하다. 이것은수입된농자재원료의진실여부를가름하는길이기도하다. 친환경농자재마케팅시스템우리나라친환경농자재는합성농약을시판하는판매점에서구입이가능하다. 또한각지자체지역별존재하는농협을통해서도구입이가능하다. 농자재관리법상농약을판매하는자는비료를포함한모든농자재를판매할수있도록허가하고있기때문이다. 본저자들은이것을각지자체별친환경농자재관리부서에서마케팅시스템을감독하기를권하고싶다. 물론지자체별관리부서가담당할때는상기에서언급하였던것처럼유효성분에대한검증과안전성에대한자료가반드시 database화되어있어야하며, 기준에미달된자재는과감하게판매를중지시켜야한다. 현재의농자재판매시스템은친환경농자재를개발하고납품하는산업체와판매점간에다양한이해적인거래를유발할가능성이있으며아무리효능이좋은제제를개발한산업체라할지라도현재판매시스템의질서를이해하지않으면농자재마케팅이어려운실정이다. 친환경농자재를개발한산업체가거대하고자금의유동성이우수할경우현재판매시스템의질서하에서잘견디고있지만그렇지못한중소기업은경제적으로나정치적으로뒤떨어져있어농자재마케팅의어려움을겪고있다. 이것은다양한친환경농자재를요구하고있는미래지향적친환경농업발전에커다란장애요인이될수있으며농가현장에서들려오는농자재의장단점을이해하는데어려움이될수있을것이다. 그러므로친환경농자재의마케팅은상기에서제안한관리기준을선행조건으로하여지자체담당부서에서엄격하게감독하는질서를세워야할것이다. 결론 우리는지금까지친환경농업병해충방제용농자재의현황과친환경농산물시장성에따른농자재의전망, 그리고갈수록증가하는친환경농자재의수요도를만족시키기위해필요한친환경농자재산업화의중요성과산업화를위해필요한사항들을살펴보았다. 친환경농업 5개년정책추진계획 의마지막년차인올해정책추진성과를보면, 국가적으로광범위하게추진해온친환경농업육성책덕분에농업환경은친환경농업실천이전에비해건강해져보인다. 인간과환경이공존하는농업시스템개발과추진은지속가능한농업시스템마련에중요하다. 하지만농가소득을보장하고농업경제의건전한순환을위해서는농업의산업화가필요하다. 특히, 친환경농업에사용되는농자재의산업화는지속가능한농업시스템을유지하는원동력이된다. 또한, 산업화와더불어농자재에대한표준화그리고신뢰성있는관리방안이법령으로마련되어농자재에대한과학적인 database화시스템이구축
친환경농업해충방제제의현황과전망 309 될때진정한친환경농업시스템을마련할수있을것이다. 감사의글 본연구는농림수산식품부지역농업연구사업친환경농업연구비사업단의연구비지원으로수행되었으며이에감사드립니다. 참고문헌 1. Copping, L. G. and Duke, S.. (2007) Natural products that have been used commercially as crop protection agents, Pest Manag. Sci. 63, 524-554. 2. Edelson, J. V., Duthie, J., and Roberts, W. (2002) Toxicity of biorational insecticides: activity against the green peach aphid, Myzus persicase (Sulzer), Pest Manag. Sci. 58, 255-260. 3. Immaraju, J. A. (1998) The commercial use of azadirachtin and its integration into viable pest control programmes, Pest Manag. Sci. 54, 285-280. 4. Casanova,., rtiz, C., Peleáz, C., Valleio, A., and Moreno, M. E. (2002) Insecticide formulations based on nicotine oleate stabilized by sodium caseinate, J. Agric. Food Chem. 50, 6389-6394. 5. Crombie, L. (1999) Natural product chemistry and its part in the defence against insects and fungi in agriculture, Pestic. Sci. 55, 761-774. 6. Michereff-Filho, M., Torres, J. B., Andrade, L. NT, and Nunes, M. U. C (2008) Effect of some biorational insecticides on spodoptera eridania in organic cabbage, Pest Manag. Sci. 64, 761-767. 7. Schnepf, E., Crockmore, N., Van Rie, J., Lereclus, D., Baum, J., Feitelson, J., Zeigler, D. R., and Dean, D.. (1998) Bacillus thuringiensis and its pesticidal crystal proteins, Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62, 775-806. 8. Lee, S. G., Choi, K.., Lee, Y. S., h, K. S.,, J.., and Choi, S. W. (2006) Insecticidal activities against major lepidopteran pests and culture condition of Bacillus thuringiensis sp. aizawa collected in Korea, Kor. J. Pesti. Sci. 10, 131-137. 9. Roh, J. Y., Choi, J. Y., Li, M. S., Jin, B. R., and Je, Y.. (2007) Bacillus thuringiensis as a specific, safe, and effective tool for insect pest control, J. Microbiol. Biotechnol. 17, 547-559. 10. Bravo, A., Gill, S. S., and Soberỏn, M. (2007) Mode of action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control, Toxicon. 49, 423-435. 11. Mordue (Luntz) A. J., Simmonds, M. S. J., Ley, S. V., Blaney, W. M., Mordue, W., Nasiruddin, M., and Nisbet, A. J. (1998) Actions of azadirachtin, a plant allelochemical, against insects, Pestic. Sci. 54, 277-284. 12. Kraiss,. and Cullen, E. M. (2008) Insect growth regulator effects of azadirachtin and neem oil on survivorship, development and fecundity of Aphis glycines (omoptera: Aphididae) and its predator, armonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae), Pest Manag. Sci. 64, 660-668. 13. Isman, M. B. (2001) Biopesticides based on phytochemicals, p. 1-12, In Koul,. and Dhaliwal, G. S. (ed.), Phytochemical biopesticides, arwood Academic Press, Amsterdam, The Netherland. 14. Rich, R. P. (1996) Quinone binding sites of membrane proteins as targets for inhibitors, Pestic. Sci. 47, 287-296. 15. Caboni, P., Sherer, T. B., Zhang, N., Taylor, G., Na,. M., Greenamyre, J. T., and Casida, J. E. (2004) Rotenone, deguelin, their metabolites, and the rat model of Parkinson's disease, Chem. Res. Toxicol. 17, 1540-1548. 16. Katsuda, Y. (1999) Development of and future prospects for pyrethroid chemistry, Pestic. Sci. 55, 775-782. 17. Soderlund, D. M. (2008) Pyrethroids, knockdown resistance and sodium channels, Pest Manag Sci. 64, 610-616. 18. Millar, N. S. and Denholm, I. (2007) Nicotinic acetylcholine receptors: targets for commercially important insecticides, Invert. Neurosci. 7, 53-65. 19. Isman, M. B. (2006) Botanical insecticides, deterrents, and repellents in modern agriculture and increazsing regulated world, Annu. Rev. Entomol. 51, 45-66.