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문제 정의
- 본 연구에서는 Isomate® 와 SPLATTM에서 사용된 방출소재와 비교하여 더 장시간 페로몬을 방출할 수 있는 새로운 소재를 개발하고자 하였다.
제안 방법
- 1과 같이 1번 그룹은 음성 대조군으로, 복숭아순나방 페로몬 루어가 없는 델타트랩을 임의로 2곳에 설치하였고, 2번 그룹은 양성 대조군으로 복숭아순나방 페로몬 루어가 있는 델타 트랩을 5 m이상 간격을 두고 3곳에 설치하였다. 3번 그룹은 약 330 m2 에 10그루의 복숭아나무가 있으며 모니터링 트랩을 2번 그룹과 동일하게 3곳 에 설치하고, 이와 함께 제조한 Japan왁스 혼합물이 있는 PP필름백(PP_Japan)을 나무 한 그루당 3~4개씩 설치하였다. 각 델타트랩의 복숭아순나방 루어는 50일에 한번 씩 교체하였고, 끈끈이 트랩은 한 달에 한번 씩 교체하였다.
- Bees왁스와 Japan왁스는 각각 19.8 μg/h, 18.3 μg/h의 속도로 페로몬을 방출하여 두 왁스 모두 농가에 적용하기에 적합 하다고 판단되지만, 왁스자체의 페로몬 방출 그래프의 기울기가 Bees 왁스는 -0.590이고 Japan 왁스는 -0.295로 Japan왁스에서 더 0에 가까운 값으로 zero-order한 방출양상을 나타내어 Japan 왁스를 교미교란제로 적용하였다.
- 경기도 화성 지역의 복숭아원에 예찰용 델타트랩을 이용하여 교미교란제 효과실험을 진행하였다. Fig. 1과 같이 1번 그룹은 음성 대조군으로, 복숭아순나방 페로몬 루어가 없는 델타트랩을 임의로 2곳에 설치하였고, 2번 그룹은 양성 대조군으로 복숭아순나방 페로몬 루어가 있는 델타 트랩을 5 m이상 간격을 두고 3곳에 설치하였다. 3번 그룹은 약 330 m2 에 10그루의 복숭아나무가 있으며 모니터링 트랩을 2번 그룹과 동일하게 3곳 에 설치하고, 이와 함께 제조한 Japan왁스 혼합물이 있는 PP필름백(PP_Japan)을 나무 한 그루당 3~4개씩 설치하였다.
- Fig. 2와 같이 각 왁스 혼합물이 함유된 필름백 교미교란제군의 페로몬 방출 그래프를 분석하여 Table 1에 각 군에서 하루당 방출되는 성페로몬 양이 경과 시기별로 일정한지의 여부를 평균 성페로몬 방출량으로 산출하였다. 모든 왁스 혼합물이 함유된 각 필름백에서 복숭아 순나방성페로몬 방출 거동은 비슷한 형태로 나타났다.
- 3번 그룹은 약 330 m2 에 10그루의 복숭아나무가 있으며 모니터링 트랩을 2번 그룹과 동일하게 3곳 에 설치하고, 이와 함께 제조한 Japan왁스 혼합물이 있는 PP필름백(PP_Japan)을 나무 한 그루당 3~4개씩 설치하였다. 각 델타트랩의 복숭아순나방 루어는 50일에 한번 씩 교체하였고, 끈끈이 트랩은 한 달에 한번 씩 교체하였다. 현재 국내 농가에서 적용 하고 있는 ISOMATE® 안의 복숭아순나방페로몬 함량(25~75 mg 복숭아순나방페로몬/개)을 고려해서 약 50 mg의 복숭아순나 방페로몬이 함유되어 있는 Japan_PP교미교란제 3~4개를 한 그루당 설치하여 10그루에 각각 적용하였다.
- 경기도 화성 지역의 복숭아원에 예찰용 델타트랩을 이용하여 교미교란제 효과실험을 진행하였다. Fig.
- 에서 사용된 방출소재와 비교하여 더 장시간 페로몬을 방출할 수 있는 새로운 소재를 개발하고자 하였다. 기존의 파라핀 왁스 외에 동물 및 식물에서 유래된 천연 왁스인 에스테르 왁스(Bees, Japan, Carnauba)와 복숭아순나방 성페로몬을 혼합하여 페로몬 방출거동을 분석하였다. 또한, 기존에 사용된 polyethylene 필름과 비교하여 다양한 고분자 필름백에(polypropylene, nylon과 polyethylene 합지 필름, polyethylene terephthalate와 polyethylene 합지 필름) 이 왁스와 성페로몬 혼합물을 넣어 성페로몬 방출 투과막으로 서의 효율을 비교 평가했다.
- 295로 Japan왁스에서 더 0에 가까운 값으로 zero-order한 방출양상을 나타내어 Japan 왁스를 교미교란제로 적용하였다. 또한 고분자 필름군의 실험결과를 토대로 필름군을 선정하였다(Fig. 2, Table 1). 각 왁스 혼합물이 있는 PE 필름군은 페로몬에 대한 투과도가 전반적으로 높고, 하루당 평균 방출되는 페로몬의 양이 시간이 지남에 따라 줄 어들어 페로몬의 방출양을 조절하는 투과막으로서의 역할은 다소 부적합하다.
- 기존의 파라핀 왁스 외에 동물 및 식물에서 유래된 천연 왁스인 에스테르 왁스(Bees, Japan, Carnauba)와 복숭아순나방 성페로몬을 혼합하여 페로몬 방출거동을 분석하였다. 또한, 기존에 사용된 polyethylene 필름과 비교하여 다양한 고분자 필름백에(polypropylene, nylon과 polyethylene 합지 필름, polyethylene terephthalate와 polyethylene 합지 필름) 이 왁스와 성페로몬 혼합물을 넣어 성페로몬 방출 투과막으로 서의 효율을 비교 평가했다. 실내 평가에서 선발된 교미교란제 방출기를 2015년 4월초부터 9월초까지 복숭아원에 적용해 교미교란 효과를 검정하였다.
- 방출기를 구성하는 다양한 왁스 재질이 복숭아순나방성페로몬의 방출거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 30℃ 항온기에서 방출되는 하루 평균 성페로몬 양을 측정했다(Fig. 2). 파라핀 왁스에서는 약 4개월 이상 동안 평균73.
- 실내 방출기 효능 검정에 따라 최적의 기능을 발휘한 Japan 왁스 혼합물이 있는 PP 필름백(Japan_PP)을 교미교란제로서 제조한 후 경기도 화성에 위치한 복숭아원에서 복숭아순나방에 대한 교미교란 효과를 분석하였다(Fig. 1). 그 결과, 음성 대조군의 트랩에서는 복숭아순나방 수컷이 발견되지 않았고 양성 대조군에서는 트랩에 4월초부터 9월초까지 평균 169 ± 17 마리의 수컷이 포획되어, 교미교란 효과를 분석하기 위한 충분한 복숭아순나방 집단의 발생이 있었음을 확인하였다(Fig.
- 또한, 기존에 사용된 polyethylene 필름과 비교하여 다양한 고분자 필름백에(polypropylene, nylon과 polyethylene 합지 필름, polyethylene terephthalate와 polyethylene 합지 필름) 이 왁스와 성페로몬 혼합물을 넣어 성페로몬 방출 투과막으로 서의 효율을 비교 평가했다. 실내 평가에서 선발된 교미교란제 방출기를 2015년 4월초부터 9월초까지 복숭아원에 적용해 교미교란 효과를 검정하였다.
- 왁스만을 사용했을 때 성페로몬 방출을 조절하는데 한계가 있어 각 종류의 필름백(PE, PP, NY/PE, PET/PE)에 성페로몬과 왁스의 각 혼합물을 넣어 이중 방출재질 효과를 분석하였다.
- 위와 같이 실내환경 실험을 통해 선정된 Japan왁스와 PP필름백으로 교미교란제를 제조하여(Japan_PP) 복숭아원에 적용하였다. Japan_PP 교미교란제는 Table 1과 같이 약 30℃ 환경에서 평균 3.
- 8 cm2 면적의 PE, PP, NY/PE, PET/PE 필름백에 넣어 페로몬 방출 실험 전까지 4℃에서 보관하였다. 이러한 왁스 혼합물이 들어있는 각 필름백 교미교란제군을 30℃의 항온기에 걸어 시간에 따른 각 샘플 잔량의 무게를 측정함으로써 시간에 따른 페로몬의 방출량을 계산했다.
- 또한 이 연구에서 사용된 PP, NY/PE, PET/PE 필름은 기체 투과도가 PE필름에 비해서 적기 때문에, 에스테르 왁스와 함께 사용하면 페로몬 방출을 효율적으로 조절해 값비싼 합성 성페로몬의 불필요한 손실을 줄일 수 있다. 이에 연구에서는, 에스테르 왁스와 필름백의 종류에 따른 페로몬의 방출거동을 확인하여, Fig. 2에서와 같이 실험실내의 페로몬의 방출율을 토대로 방출속도의 기울기 값이 0에 근접하는 소재를 선발하는 전략을 세웠다.
대상 데이터
- 각 필름의 두께는 PE와 PP필름은 60 μm, NY/PE 합지 필름은 NY 15 μm/PE 60 μm을 사용하였고 PET/PE 합지 필름은 PET12 μm/PE60 μm 두께의 필름을 사용하였다.
- 복숭아순나방 성페로몬 성분인 (Z)-8-dodecenyl acetate (Z8-12Ac)을 ㈜그린아그로텍(경산)에서 구입하였다. 복숭아순나방 발생예찰용 페로몬 루어에 포함된 페로몬 성분은 Z8-12Ac: E8-12Ac: Z8-12OH (95:5:1)로서 델타형 트랩과 함께 ㈜그린 아그로텍에서 구입하였다. 파라핀과 Carnauba 왁스는 시그마 알드리치 코리아(서울)에서 구입하였으며, Bees 및 Japan왁스 는 ㈜신원무역상사(서울)에서 구입했다.
- 복숭아순나방 성페로몬 성분인 (Z)-8-dodecenyl acetate (Z8-12Ac)을 ㈜그린아그로텍(경산)에서 구입하였다. 복숭아순나방 발생예찰용 페로몬 루어에 포함된 페로몬 성분은 Z8-12Ac: E8-12Ac: Z8-12OH (95:5:1)로서 델타형 트랩과 함께 ㈜그린 아그로텍에서 구입하였다.
- 파라핀과 Carnauba 왁스는 시그마 알드리치 코리아(서울)에서 구입하였으며, Bees 및 Japan왁스 는 ㈜신원무역상사(서울)에서 구입했다. 복숭아순나방 페로몬과 왁스 혼합물을 넣을 고분자 필름백으로 ㈜대원산업(인천)에서 공급한 polyethylene (PE), polypropylene (PP), nylon/polyethylene (NY/PE), polyethylene terephthalate/polyethylene (PET/PE)을 사용하였다. 각 필름의 두께는 PE와 PP필름은 60 μm, NY/PE 합지 필름은 NY 15 μm/PE 60 μm을 사용하였고 PET/PE 합지 필름은 PET12 μm/PE60 μm 두께의 필름을 사용하였다.
- 각 밭의 간격은 100 m 이상으로 근접한 밭에서의 복숭아순나방의 이동성은 관찰되지 않았다. 실험은 2015년 4월초부터 9월초까지 수행되었으며 트랩에 포획된 복숭아순나방 수컷의 개체수를 토대로 5개월 동안 교미교란제의 효과를 아래 식으로 산출하였다(Lee et al., 2014).
- 복숭아순나방 발생예찰용 페로몬 루어에 포함된 페로몬 성분은 Z8-12Ac: E8-12Ac: Z8-12OH (95:5:1)로서 델타형 트랩과 함께 ㈜그린 아그로텍에서 구입하였다. 파라핀과 Carnauba 왁스는 시그마 알드리치 코리아(서울)에서 구입하였으며, Bees 및 Japan왁스 는 ㈜신원무역상사(서울)에서 구입했다. 복숭아순나방 페로몬과 왁스 혼합물을 넣을 고분자 필름백으로 ㈜대원산업(인천)에서 공급한 polyethylene (PE), polypropylene (PP), nylon/polyethylene (NY/PE), polyethylene terephthalate/polyethylene (PET/PE)을 사용하였다.
- 현재 국내 농가에서 적용 하고 있는 ISOMATE® 안의 복숭아순나방페로몬 함량(25~75 mg 복숭아순나방페로몬/개)을 고려해서 약 50 mg의 복숭아순나 방페로몬이 함유되어 있는 Japan_PP교미교란제 3~4개를 한 그루당 설치하여 10그루에 각각 적용하였다.
성능/효과
- 각 왁스 혼합물이 있는 PE 필름군에서 성페로몬의 투과도가 가장 높게 나타났고 시간에 따라 방출되는 평균 성페로몬 양은 서서히 줄어드는 양상을 보였다. NY/PE와 PET/PE 필름군에서는 성페로몬의 투과가 거의 나타나지 않았고, 오히려 시간이 갈수록 무게가 증가하는 현상이 나타났다. 각 왁스 혼합물을 넣은 PP 필름군에서는 기울기 값이 0에 가까 운 값을 보임에 따라 다른 고분자 필름백에 비해 일정하게 성페 로몬이 방출되었다.
- NY/PE와 PET/PE 필름군에서는 성페로몬의 투과가 거의 나타나지 않았고, 오히려 시간이 갈수록 무게가 증가하는 현상이 나타났다. 각 왁스 혼합물을 넣은 PP 필름군에서는 기울기 값이 0에 가까 운 값을 보임에 따라 다른 고분자 필름백에 비해 일정하게 성페 로몬이 방출되었다.
- 모든 왁스 혼합물이 함유된 각 필름백에서 복숭아 순나방성페로몬 방출 거동은 비슷한 형태로 나타났다. 각 왁스 혼합물이 있는 PE 필름군에서 성페로몬의 투과도가 가장 높게 나타났고 시간에 따라 방출되는 평균 성페로몬 양은 서서히 줄어드는 양상을 보였다. NY/PE와 PET/PE 필름군에서는 성페로몬의 투과가 거의 나타나지 않았고, 오히려 시간이 갈수록 무게가 증가하는 현상이 나타났다.
- 3). 결론적으로, 에스테르 왁스와 PP필름백은 페로몬의 방출을 지연시킬 수 있는 교미교란 방출소재로서의 활용이 가능하며, Japan_PP교미교란제에서 방출되는 페로몬양을 바탕으로 5개월 이상 교미교란 효과를 기대해 볼 수 있다.
- 그 결과, 음성 대조군의 트랩에서는 복숭아순나방 수컷이 발견되지 않았고 양성 대조군에서는 트랩에 4월초부터 9월초까지 평균 169 ± 17 마리의 수컷이 포획되어, 교미교란 효과를 분석하기 위한 충분한 복숭아순나방 집단의 발생이 있었음을 확인하였다(Fig. 3).
- 이러한 성질을 이용하여 방출소재는 페로몬의 산화안정성을 높일 수 있다. 또한 이 연구에서 사용된 PP, NY/PE, PET/PE 필름은 기체 투과도가 PE필름에 비해서 적기 때문에, 에스테르 왁스와 함께 사용하면 페로몬 방출을 효율적으로 조절해 값비싼 합성 성페로몬의 불필요한 손실을 줄일 수 있다. 이에 연구에서는, 에스테르 왁스와 필름백의 종류에 따른 페로몬의 방출거동을 확인하여, Fig.
- 8 μg/cm2 /day의 방출율을 나타냈다. 또한 이를 토대로 각 그래프의 기울기 값을 Table 1과 같이 산출한 결과 파라핀 왁스에서는 -0.744, Bees, Japan, Carnauba 왁스에서는 각각 -0.590, -0.295, -0.007로 시간이 지날수록 하루에 방출되는 페로몬의 방출량이 감소했다. 하지만 에스테르 왁스군에서는 파라핀 왁스와 비교하여 하루에 방출되는 성페로몬의 양이 감소 함과 동시에 그래프의 기울기 값이 0에 가까운 값을 보임에 따라 파라핀 왁스에 비해 경과 기간에 따라 일정한 성페로몬 방출 거동을 보였다.
- 복숭아순나방의 이러한 포장 발생상황에서 Japan_PP교미교란제 군에서는 평균 2 ± 1마리의 수컷이 포획 되어, 교미교란 효과가 98% 이상의 교미교란 효과가 확인되었다(Fig. 3).
- 2와 Table 1에서 보는 바와 같이 시간당 방출하는 합성 성페로몬의 양이 암컷이 방출하는 페로몬의 양과 비슷하거나 더 적고 방출율이 일정하지 않아 페로몬 방출 소재로서는 적절하지 않다. 이와 비교하여, PP 필름백을 사용 시에는 성페로몬이 경과 기간에 따라 일정한 방출 거동을 보여 PP필름백을 가장 적합한 필름으로 선정 하였다.
- 007로 시간이 지날수록 하루에 방출되는 페로몬의 방출량이 감소했다. 하지만 에스테르 왁스군에서는 파라핀 왁스와 비교하여 하루에 방출되는 성페로몬의 양이 감소 함과 동시에 그래프의 기울기 값이 0에 가까운 값을 보임에 따라 파라핀 왁스에 비해 경과 기간에 따라 일정한 성페로몬 방출 거동을 보였다.
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