흰개미 가해 목조건축물의 급속 방제를 위한 분말형 약제(Termite Dust) 평가 기준 연구 Study on the Evaluation Criteria of Termite Dust for Rapid Control of Wooden Structures Damaged by Termites원문보기
국내에서는 목조건축물의 흰개미 방제를 위하여 여러 방제 방안이 적용되고 있다. 하지만 목부재를 내부를 가해하고 있는 개체에게 빠르게 독성 물질을 접촉시킬 방법이 없어 방제 기간 장기화에 따른 목조건축물의 손상을 지켜볼 수밖에 없는 실정이다. 이에 목부재에 직접적인 천공을 실시하여 내부 개체에게 직접적으로 독성물질을 접촉 전이시켜 빠른 방제 효과를 일으키는 분말형 약제의 국내 도입을 위한 실내 평가 기준 연구를 수행하였다. 먼저 국내 서식 흰개미에 대한 방의 효력의 평가 기준 설정을 위하여 접촉 독성, 전이력 평가를 실시하였다. 접촉 독성 평가 결과 3종의 약제 모두 접촉 후 24시간 이내 100% 사멸이 확인되었으나, 아치사 단계로의 전이 시간에는 차이가 발생하였다. 또한 전이력 평가 결과, 1:9, 1:25 비율 조건에서는 사멸율이 점차 감소하였으나, 약제의 종류에 따라 감소율의 차이가 확인되었다. 이와 더불어 약제 분사 시 목부재 천공의 압축강도 변화 평가를 실시한 결과, 대조군 및 1~3회 천공 조건 간측정값의 차이가 5% 이내로 나타나 목재의 압축 강도에는 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 분말형 약제의 선정 기준 및 평가 방안과 처리법의 안정성을 평가하여 향후 국내 목조건출물의 흰개미 급속 방제를 위한 해당 방안의 적용 가능성을 확인하고자 하였다.
국내에서는 목조건축물의 흰개미 방제를 위하여 여러 방제 방안이 적용되고 있다. 하지만 목부재를 내부를 가해하고 있는 개체에게 빠르게 독성 물질을 접촉시킬 방법이 없어 방제 기간 장기화에 따른 목조건축물의 손상을 지켜볼 수밖에 없는 실정이다. 이에 목부재에 직접적인 천공을 실시하여 내부 개체에게 직접적으로 독성물질을 접촉 전이시켜 빠른 방제 효과를 일으키는 분말형 약제의 국내 도입을 위한 실내 평가 기준 연구를 수행하였다. 먼저 국내 서식 흰개미에 대한 방의 효력의 평가 기준 설정을 위하여 접촉 독성, 전이력 평가를 실시하였다. 접촉 독성 평가 결과 3종의 약제 모두 접촉 후 24시간 이내 100% 사멸이 확인되었으나, 아치사 단계로의 전이 시간에는 차이가 발생하였다. 또한 전이력 평가 결과, 1:9, 1:25 비율 조건에서는 사멸율이 점차 감소하였으나, 약제의 종류에 따라 감소율의 차이가 확인되었다. 이와 더불어 약제 분사 시 목부재 천공의 압축강도 변화 평가를 실시한 결과, 대조군 및 1~3회 천공 조건 간측정값의 차이가 5% 이내로 나타나 목재의 압축 강도에는 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 분말형 약제의 선정 기준 및 평가 방안과 처리법의 안정성을 평가하여 향후 국내 목조건출물의 흰개미 급속 방제를 위한 해당 방안의 적용 가능성을 확인하고자 하였다.
In Korea, various methods are applied to prevent wooden structures from being damaged by termites. However, since there is no way to quickly bring toxic substances in contact with the termites inside the timber, it leads to the damage of wooden cultural property due to the prolonged period of contro...
In Korea, various methods are applied to prevent wooden structures from being damaged by termites. However, since there is no way to quickly bring toxic substances in contact with the termites inside the timber, it leads to the damage of wooden cultural property due to the prolonged period of controlling the termites. Accordingly, an indoor evaluation criteria study was conducted for the introduction of powder-type termiticides in Korea, which produced rapid control effects by drilling wood and directly contacting and transferring toxic substances inside the timber. First, contact toxicity and transfer ability of termite dusts were evaluated to establish the criteria for evaluation of effectiveness against Reticulitermes speratus. The contact toxicity confirmed 100% mortality of fipronil, deltamethrin and cyfluthrin termite dusts within 24 h of contact; however, differences occurred in the active ingredient transfer time to the sublethal. In addition, in the case of transfer ability evaluation, the rate of mortality gradually decreased under 1:9 and 1:25 ratio conditions; however, the difference in the reduction rate was identified depending on the type of termite dust. the results of the evaluation of compressive strength of the wood showed that the difference in the measured values between the control group and the conditions of perforation 1 to 3 times, which does not significantly affect the compressive strength of wood. In this study, the criteria of termite dust selection and evaluation method of dust-type termiticides were presented and the applicability of the method was identified.
In Korea, various methods are applied to prevent wooden structures from being damaged by termites. However, since there is no way to quickly bring toxic substances in contact with the termites inside the timber, it leads to the damage of wooden cultural property due to the prolonged period of controlling the termites. Accordingly, an indoor evaluation criteria study was conducted for the introduction of powder-type termiticides in Korea, which produced rapid control effects by drilling wood and directly contacting and transferring toxic substances inside the timber. First, contact toxicity and transfer ability of termite dusts were evaluated to establish the criteria for evaluation of effectiveness against Reticulitermes speratus. The contact toxicity confirmed 100% mortality of fipronil, deltamethrin and cyfluthrin termite dusts within 24 h of contact; however, differences occurred in the active ingredient transfer time to the sublethal. In addition, in the case of transfer ability evaluation, the rate of mortality gradually decreased under 1:9 and 1:25 ratio conditions; however, the difference in the reduction rate was identified depending on the type of termite dust. the results of the evaluation of compressive strength of the wood showed that the difference in the measured values between the control group and the conditions of perforation 1 to 3 times, which does not significantly affect the compressive strength of wood. In this study, the criteria of termite dust selection and evaluation method of dust-type termiticides were presented and the applicability of the method was identified.
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문제 정의
따라서 기존 국외 선행 연구들에서 수행되었던 접촉 독성, 전이력 등의 평가 방법들을 국내 서식 흰개미에 적용하고 처리 공정에 대한 적용 가능성을 확인하여 국내 목조건축물의 분말형 약제 도입을 위한 새로운 방법을 제안하였다. 향후 연구에서는 약제 선정 평가 과정에서 약제의 유효성분에 대한 처리 목재의 이화학적 안정성 평가 방안에 대한 추가적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
이에 본 연구에서는 목조건축물의 목부재 내부에 서식하는 흰개미의 급속 방제를 위한 분말형 약제를 국내 목조건축물 흰개미 방제 방안으로 도입하고자 접촉 독성, 전이력 등의 평가를 실시하여 실제 현장 적용 전 약제의 1차적인 실내 방의 효력 평가 기준을 제안하였다. 또한 약제 살포를 위해서는 천공이 필수적이기 때문에 약 3 mm 천공에 따른 목재 강도의 변화 유무를 평가하기 위해 압축 강도 평가를 실시하여 천공 후 목부재의 재질 안정성을 검증하고자 하였다.
따라서 목조건축물 내부 서식 흰개미의 급속 방제 방안으로 훈증보다 상대적으로 손쉽고 효과적으로 실시 할 수 있는 방제 방안이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 현재 국외에서 상용화되어 목조건축물 내부의 흰개미 급속 방제에 적용되고 있는 분말형 약제 3종을 대상으로 해당 방제 방안의 국내 도입을 위한 적정 약제의 선정 기준을 제안하였다(Table 2). 이와 더불어 분말형 약제 적용을 위한 약 2 mm∼3 mm의 천공이 처리 목부재의 강도에 영향을 줄 것인가에 대한 검증을 위하여 압축 강도 실험을 실시하였다.
이에 본 연구에서는 목조건축물의 목부재 내부에 서식하는 흰개미의 급속 방제를 위한 분말형 약제를 국내 목조건축물 흰개미 방제 방안으로 도입하고자 접촉 독성, 전이력 등의 평가를 실시하여 실제 현장 적용 전 약제의 1차적인 실내 방의 효력 평가 기준을 제안하였다. 또한 약제 살포를 위해서는 천공이 필수적이기 때문에 약 3 mm 천공에 따른 목재 강도의 변화 유무를 평가하기 위해 압축 강도 평가를 실시하여 천공 후 목부재의 재질 안정성을 검증하고자 하였다.
제안 방법
공시충 50두를 넣고 1분 동안 페트리디쉬 내부 공간을 자유롭게 활동하도록 한다(Figure 2). 1분 경과 후, 활성이 가장 좋은 공시충 5두를 선정하여 바닥면을 치과용 석고(New Hi Stone, Yoshino, JPN) 25 g과 증류수 6 ml로 혼합한 석고액으로 바닥면을 만들어 지속적인 습도가 유지되는 원통형 아크릴 용기(직경 80 mm, 높이 60 mm, 두께 6 mm)에 1두씩 투입한다. 투입 후, 아치사(sublethal) 및 사멸 양상을 1, 2, 6, 12, 24, 36, 48시간 간격으로 육안관찰 및 사진 촬영을 통해 확인하였다.
또한 각 시료의 연륜폭을 0.3 mm∼0.5 mm 이내의 것으로 2차적으로 선별하였고 흰개미 가해에 의한 목리 방향 천공을 인위적으로 만들어 주기 위하여 목리방향으로 정중앙 1곳, 각 모서리 1곳 총 5곳에 직경 5 mm 천공을 실시하였다.
또한 약제 분무를 위한 천공 횟수별 압축강도의 변화 양상을 확인하기 위하여 목리와 직각 방향에 직경 2 mm 크기로 0∼3회의 천공을 실시하였다.
분말형 약제 살포를 위한 목재 천공에 따른 목재의 강도 저하 유무를 확인하기 위하여 압축강도 평가를 실시하였다. KS규격(KS F 2206 목재의 압축 시험 방법)을 참고하여 실시하였다.
시편의 10 mm 높이 지점을 시작 지점으로 30mm 높이 간격으로 직경 약 3 mm의 구멍을 천공하였으며 천공 횟수 조건에 따라 1∼3회까지 실시하였다(Figure 1).
투입 후, 아치사(sublethal) 및 사멸 양상을 1, 2, 6, 12, 24, 36, 48시간 간격으로 육안관찰 및 사진 촬영을 통해 확인하였다. 실험은 5배수씩 3회 반복 실시하였다.
약제 종류별 처리 후, 약제 처리 개체(doner)로부터 무처리 개체(recipient)에게로 전이되는 전이 효율을 확인하기 위하여 전이력 평가를 실시하였다. 약제 종류별로 페트리디쉬(직경 90 mm, 높이 15 mm)에 약 15 mg의 약제를 도포하고 뚜껑을 덮은 후 흔들어 약제가 고르게 퍼질 수 있도록 한다.
1% Nile Blue A 염색약을 첨가한 페이퍼디스크(직경 10 mm, 두께 8 mm, ADVANTEC, JPN)를 7일간 무처리 개체에게 섭식시켜 염색시킨다. 약제 처리 개체와 무처리 개체의 비율을 1:1, 1:4, 1:9, 1:25로 설정하고 비율 조건에 따라 바닥을 치과용 석고로 만든 습기 유지 원통형 컬럼에 투입시킨다(Figure 3). 초기 24시간은 12시간 간격, 이후 24시간 간격으로 7일간 관찰하였고, 5배수씩 3회 반복 실시하였다.
약제를 목부재 내부로 분사하여 가해 중인 흰개미의 표피에 직접 묻히거나 통로에 묻혀 이동 중 표피에 묻히는 방식인 해당 방제 방안의 특성 상 약제 종류별 접촉에 따른 공시충의 사멸 양상을 확인하였다. 원형 플라스틱 페트리디쉬(직경 90 mm, 높이 15 mm) 바닥에 분말형 약제를 종류별로 약 15 mg씩 넣은 뒤, 뚜껑을 닫고 흔들어 페트리디쉬 바닥면에 골고루 약제가 퍼지도록 한다.
이와 더불어 분말형 약제 적용을 위한 약 2 mm∼3 mm의 천공이 처리 목부재의 강도에 영향을 줄 것인가에 대한 검증을 위하여 압축 강도 실험을 실시하였다.
이후 선별 및 전처리가 끝난 시료를 대상으로 만능 재료 시험기(AGS–50kNXD, SHIMADZU, JPN)를 사용하여 조건별 10배수씩 압축 강도 시험을 실시하였다.
, 2016). 접촉 독성 평가는 접촉 후, 공시충의 90% 사멸이 48시간 이내에 나타남과 동시에 2시간 이상 24시간 이내에 90% 아치사가 나타나는지 여부를 나눠 평가하도록 하였다. 이를 통해 약제 접촉 후 일정 시간 동안 약제를 타 개체에게 전달할 시간을 확보할 수 있을 것으로 사료된다.
조사 결과, Phenylpirazole계 살충 물질인 Fipronil(C12H4-Cl2F6N4OS,)을 유효성분으로 하는 제품 1종(이하 피프로닐 분말 약제)과 Pyrethroid계 살충 물질인 Cyfluthrin(C22H18-Cl2FNO3)과 Deltamethrin(C22H19Br2NO3)을 각각 유효성분으로 하는 제품 2종(이하, 싸이플루스린, 델타메스린 분말 약제)을 선정하여 총 3종의 분말형 약제를 대상으로 실험을 실시하였다.
채집한 흰개미 가해목을 실험실로 옮긴 뒤, 플라스틱 용기에 흙을 깔고 그 위에 가해목을 담아 일정 기간마다 증류수를 분무하고 온도 24±3℃, 상대습도 80±10%의 암실 조건에서 배양하였다.
이후 공시충 100두를 넣고 1분 동안 자유롭게 이동할 수 있도록 한다(Figure 2). 처리 개체와의 원활한 구분을 위하여 0.1% Nile Blue A 염색약을 첨가한 페이퍼디스크(직경 10 mm, 두께 8 mm, ADVANTEC, JPN)를 7일간 무처리 개체에게 섭식시켜 염색시킨다. 약제 처리 개체와 무처리 개체의 비율을 1:1, 1:4, 1:9, 1:25로 설정하고 비율 조건에 따라 바닥을 치과용 석고로 만든 습기 유지 원통형 컬럼에 투입시킨다(Figure 3).
약제 처리 개체와 무처리 개체의 비율을 1:1, 1:4, 1:9, 1:25로 설정하고 비율 조건에 따라 바닥을 치과용 석고로 만든 습기 유지 원통형 컬럼에 투입시킨다(Figure 3). 초기 24시간은 12시간 간격, 이후 24시간 간격으로 7일간 관찰하였고, 5배수씩 3회 반복 실시하였다.
1분 경과 후, 활성이 가장 좋은 공시충 5두를 선정하여 바닥면을 치과용 석고(New Hi Stone, Yoshino, JPN) 25 g과 증류수 6 ml로 혼합한 석고액으로 바닥면을 만들어 지속적인 습도가 유지되는 원통형 아크릴 용기(직경 80 mm, 높이 60 mm, 두께 6 mm)에 1두씩 투입한다. 투입 후, 아치사(sublethal) 및 사멸 양상을 1, 2, 6, 12, 24, 36, 48시간 간격으로 육안관찰 및 사진 촬영을 통해 확인하였다. 실험은 5배수씩 3회 반복 실시하였다.
해당 방제 방안은 목재의 크기별로 1 mm∼13 mm 정도의 천공 후, 내부로 약제를 분사하여 살충 물질에 노출된 개체를 사멸에 이르게 한다.
대상 데이터
공시충은 충남 부여군 소재 3곳(호암리, 합정리, 진변리)의 야산에서 2018년 5월∼9월까지 흰개미 가해목을 채집하여 사용하였다.
소나무 육송(Pinus densiflora) 시편(가로 30 mm, 세로 30mm, 높이 105 mm)을 제작하였다. 제작된 시료를 최대한 균질한 조건으로 맞추기 위하여 수(목재 중심부)로부터 10겹 이후부터 시료로 사용하였다.
이는 선행연구에서 보고된 우리나라 소나무의 정상재종압축강도 430 kgf/cm2, 392 kgf/cm2와 유사한 값이 측정되어(Nakai and Yamai, 1982; Forestry Research Institute, 1994), 본 압축강도에 사용된 시편은 국내 소나무 로 정상재 시편으로 판단된다.
소나무 육송(Pinus densiflora) 시편(가로 30 mm, 세로 30mm, 높이 105 mm)을 제작하였다. 제작된 시료를 최대한 균질한 조건으로 맞추기 위하여 수(목재 중심부)로부터 10겹 이후부터 시료로 사용하였다. 또한 각 시료의 연륜폭을 0.
이론/모형
분말형 약제 살포를 위한 목재 천공에 따른 목재의 강도 저하 유무를 확인하기 위하여 압축강도 평가를 실시하였다. KS규격(KS F 2206 목재의 압축 시험 방법)을 참고하여 실시하였다. 시편의 10 mm 높이 지점을 시작 지점으로 30mm 높이 간격으로 직경 약 3 mm의 구멍을 천공하였으며 천공 횟수 조건에 따라 1∼3회까지 실시하였다(Figure 1).
성능/효과
0회 천공조건부터 3회 천공 조건까지 압축 강도값이 서서히 증가하는 경향이 확인되었으나 0회에서 3회 조건까지 평균 측정값의 차이가 5.07%로 10% 미만의 강도 차이를 보였다. 이는 조건별 압축강도 차이를 비교한 여러 선행연구 결과에서 조건별 약 10% 정도의 압축 강도 차이에도 압축 강도에는 큰 차이가 없음이 확인된 바(Byun et al.
위의 방의력 평가 기준에 따라 3종의 분말형 약제를 평가한 결과, 피레스로이드계 약제 2종은 접촉 독성이 강해 아치사 단계로 접어드는 시간이 2시간 이내로 매우 짧고 델타메스린의 경우 1:25전이 비율 조건에서 50% 미만의 사멸율을 보여 기준치보다 낮은 사멸율이 나타났다. 하지만 피프로닐의 경우, 접촉 독성, 전이력의 기준치에 부합되는 결과가 확인되었다(Table 2).
유효 성분의 종류별 전이에 따른 사멸 양상 평가 결과, 유효 성분 종류별 1:1, 1:4, 1:9, 1:25 모든 비율 조건에서 초기 24시간 이내 가장 높은 사멸율이 확인되었다. 하지만 무처리 개체의 비율이 높아져 약제 처리 개체의 수가 감소함에 따라 초기 24시간 이내 유효 성분 전이에 의한 무처리 개체의 사멸율이 감소하는 양상이 관찰되었다.
접촉 독성 평가 결과, 3종의 약제 모두 노출 6시간 이후부터 사멸하는 개체가 확인되었으며, 12시간까지 사멸하는 개체의 증가폭이 가장 크게 나타났다. 또한 24시간 이후에는 모든 공시충이 100% 사멸하는 것이 확인되었다(Figure 4).
또한 24시간 이후에는 모든 공시충이 100% 사멸하는 것이 확인되었다(Figure 4). 하지만 약제별 유효성분의 차이에 따라 공시충이 아치사 단계에 접어드는 시간에 차이가 나타나는 것이 확인되었다. 싸이플루스린과 델타메스린의 경우, 파란 영역과 같이 약제 노출 1시간 이내에 모든 공시충이 아치사 단계에 접어든 뒤, 6시간 이후부터 24시간까지 아치사 단계에 빠진 개체들이 시간이 지남에 따라 사멸하여 사멸율이 증가하는 경향이 확인되었다.
이와 더불어 분말형 약제 적용을 위한 약 2 mm∼3 mm의 천공이 처리 목부재의 강도에 영향을 줄 것인가에 대한 검증을 위하여 압축 강도 실험을 실시하였다. 해당 실험에서 사용된 목재 시편(가로 30 mm, 세로 30mm, 높이 100 mm)이 실제 목조건축물의 기둥과 비교하여 두께 및 길이가 축소된 형태라는 점을 감안할 때, 약제 살포를 위한 직경 3 mm 정도의 천공은 실제 적용될 목재 기둥의 강도에 큰 영향을 끼치지 않을 것으로 판단되어 적용이 가능할 것으로 판단된다. 이와 더불어 실제 기둥 내부에서 흰개미에 의한 강도 저하가 지속적으로 일어나고 있는 상황에서 방제 처리가 목조문화재의 외부나 표면에만 실시된 채 내부 개체에게 이루어지지 않는 다면 결국 소중한 목조문화재는 계속해서 훼손되어 갈 것이라고 생각된다.
후속연구
이와 더불어 실제 기둥 내부에서 흰개미에 의한 강도 저하가 지속적으로 일어나고 있는 상황에서 방제 처리가 목조문화재의 외부나 표면에만 실시된 채 내부 개체에게 이루어지지 않는 다면 결국 소중한 목조문화재는 계속해서 훼손되어 갈 것이라고 생각된다. 이에 따라 국소 부위의 천공을 통한 분말형 약제의 처리로 내부 개체의 사멸 및 섭식 억제를 일으켜 보다 효과적인 흰개미 방제가 이루어져야 될 것으로 사료된다.
전이력 평가의 경우, 처리 개체와 무처리 개체의 비율을 1:1에서 최대 1:25까지 차이를 두고 120시간 동안의 사멸율을 관찰하도록 하였다. 해당 평가 기준에 따라 각 약제의 비율별 전이 효율을 실내에서 확인하여 대략적인 적정 약제 도포량 및 횟수를 산출할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 기존 국외 선행 연구들에서 수행되었던 접촉 독성, 전이력 등의 평가 방법들을 국내 서식 흰개미에 적용하고 처리 공정에 대한 적용 가능성을 확인하여 국내 목조건축물의 분말형 약제 도입을 위한 새로운 방법을 제안하였다. 향후 연구에서는 약제 선정 평가 과정에서 약제의 유효성분에 대한 처리 목재의 이화학적 안정성 평가 방안에 대한 추가적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
충해란 무엇인가?
이러한 목조문화재는 오랜 시간 외부의 환경적인 요인들에 노출되면서 수명이 단축되고 훼손이 일어나게 된다. 또한 유기물인 목재의 특성 상 다양한 생물학적 피해가 일어나게 되며 그 중 충해는 곤충에 의하여 문화재 자체 재질이 곤충 생장 및 번식에 영양분으로 쓰여 훼손되는 것을 말한다. 일반적으로 재질이 목재 및 지류, 섬유질인 문화재를 가해하는 곤충은 흰개미목(isoptera), 딱정벌레목(coleoptera), 좀목(thysanura), 바퀴벌레목(blattaria), 벌목(hymenoptera), 다듬이벌레목(psocoptera) 등 6목이 존재하고 흰개미목과 딱정벌레목에 의한 가해도는 매우 큰 편이다(Han et al.
2016년도 조사에서 흰개미 피해는 몇 건인가?
국보, 보물, 국가민속문화재를 대상으로 실시된 2016년도 목조문화재 가해 생물종 조사 결과, 국내 주요 목조문화재 116건 중 피해가 없는 것으로 확인된 2건을 제외한 114건의 대상지에서 목조 건축물의 전부 혹은 부분적인 흰개미 피해가 확인되었다(Cultural Heritage Administration, 2016). 이에 따라 목조문화재의 상당수에서 흰개미 피해가 이미 진행되었거나 진행 중인 것으로 나타났다.
흰개미 방제 방안 중 가장 오랜 시간이 소요되는 것은 무엇인가?
또한 시간이 지남에 따라 탐색 개체(forager)와 생식 계급의 개체 수가 계속해서 증가하여 주변 지역에 퍼져 간다(Su, 2005). 군체제거의 경우, 흰개미의 생태적 특징인 영양교환(trophallaxis)에서 착안한 방제 방안으로 군체 전체에 약제의 유효성분 전달을 통한 군체 제거가 가능하지만, 6개월 이상의 상대적으로 긴 처리기간이 소요된다(Cultural Heritage Administration, 2013).
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