[논문]무인항공기를 활용한 유인항공기용 작물보호제에 대한 소나무재선충 매개충의 약제 감수성

김준헌; 남상준; 송진영

doi:10.5656/ksae.2020.03.0.005

초록
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본 연구에서는 소나무재선충을 매개하는 매개충 솔수염하늘소와 북방수염하늘소에 대하여 무인항공기(무인헬리콥터)를 이용하여 유인항공용 방제 약제의 약효 및 약해를 조사하였다. 약효는 소나무와 잣나무의 수간을 3등분한 곳에 대상 곤충을 케이지에 넣어 매달아 두어 살충효과를 조사하였다. 시험약제로는 티아클로프리드 액상수화제, 아세타미프리드 미탁제, 플루피라디퓨론 액제를 각각 33배로 희석하여 살포하였고, 감수지를 이용하여 살포 약제의 낙하입자를 측정하고 피복도를 조사하였다. 약제 살포에 의한 주변 비산거리 및 비산량을 조사하였다. 세 약제 모두 솔수염하늘소, 북방수염하늘소에 대하여 96%이상의 우수한 살충 효과를 보였다. 낙하입자 분석 결과 낙하입자는 균일한 양상을 보였다. 주변 비산 현상 분석 결과, 약제 살포시 무인헬리콥터 진행방향으로 20 m의 비산을 보였고, 좌우, 후방으로 10 m의 비산이 확인되었다. 낙하입자수에 의한 비산량 조사 결과, 모든 방향에서 5 m내에서 낙하입자지수 6-7이였고, 10 m지점에서는 낙하입자지수 2를 기록하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

We assessed efficacy of spraying pesticides from an unmanned helicopter to control two insect species, Monochamus alternatus and M. saltuarius, which are vectors of pine wood nematodes. Control efficacy of thiacloprid FL (33×), acetamiprid ME (33×), and flupyradifurone SL (33×) ...

We assessed efficacy of spraying pesticides from an unmanned helicopter to control two insect species, Monochamus alternatus and M. saltuarius, which are vectors of pine wood nematodes. Control efficacy of thiacloprid FL (33×), acetamiprid ME (33×), and flupyradifurone SL (33×) was determined by placing caged insects in the canopy of pine trees (Pinus sp). Water-sensitive paper was used to record the spray pattern of pesticide droplets and the degree of coverage; furthermore, we investigated peripheral scattering due to spraying. The three pesticides showed > 96% control efficacy against the targeted vectors, and pesticide droplet spray patterns were similar. Peripheral scattering was observed up to 20 m in front and 10 m to the left, right, and behind the targeted area. The coverage index of all the directions at 5 and 10 m distance was 6-7 and 2, respectively.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Locations of pesticide spraying from an unmanned helicopter.
그림 Fig. 2. Experimental set-up (A: caged insects; B: position of a cage on a tree).
표 Table 1. Weather data at the test plot during the experimental period
그림 Fig. 3. Assessment of peripheral scattering during pesticide spraying; A: placement of water-sensitive papers (gray squares); the arrow indicates flight direction; B: exemplary drop dispersion pattern at the rear (r) position.
표 Table 2. Data on insecticides used in the experiment
표 Table 3. Susceptibility of Monochamus alternatus to insecticides sprayed from an unmanned helicopter in a Pinus densiflora forest
표 Table 4. Susceptibility of Monochamus saltuarius to insecticides sprayed from an unmanned helicopter in a Pinus densiflora forest
표 Table 5. Susceptibility of Monochamus saltuarius to insecticides sprayed from an unmanned helicopter in a Pinus koraiensis forest
표 Table 6. Insect survival rate as a function of net positioning and type of insecticides three days after the treatments
표 Table 7. Coverage index on water-sensitive paper at the experimental sites
표 Table 8. Coverage index of peripheral scattering of pesticide droplets sprayed from an unmanned helicopter

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 소나무재선충 매개충(솔수염하늘소, 북방수 염하늘소)에 등록된 ULV (Ultra Low Volume; 초미립자) 약제를 대상으로 소나무 및 잣나무에서의 소나무재선충 매개충에 대한 실증시험을 통해 약효 및 약해를 검정하여 무인항공기의 사용기준이 될 수 있는 근거자료를 제시하고자 한다.

제안 방법

비산거리 및 비산량에 대한 정보를 수집하기 위해, 평지에서 비행방향의 좌(L), 우(R), 전(F), 후(r), 후우(rR), 후좌(rL)방향에 0.3, 1, 5, 10, 30 m마다 감수지(76 × 52 mm, TeeJet Technologies)를 설치(6 direction x 5 water sensitive papers/direction)하고, 분산조사지표를 통하여 결과를 분석하였다. 감수지는 Fig.
시험약제들의 제형, 유효성분, 살포 희석 농도 및 추천 희석농도는 Table 2과 같다. 약제처리는 수목 캐노피(canopy) 기준 4 m이상의 상공에서 15 km/h의 비행속도로 약제를 평행살포하였다.
살포된 약제의 낙하입자 분석을 위해 시험 포장에 감수지(water and oil sensitive paper, 76 × 52 mm, TeeJet Technologies, Louisville, KY)를 X자 형태로 시험포장 내부에 배치하였다(RDA, 2018). 약해 조사는 경우, 기준량은 약제살포구내의 시험곤충을 설치하지 않은 소나무와 잣나무를 선정하여 조사하였고, 배량은 7.5 × 20 m 2 의 면적에 살포하여 조사하였다. 두 포장 모두 약제 처리 전 및 처리 후 7일까지 약효·약해 시험에 영향을 줄 만한 기상 상황은 없었으며, 시험포장 기상상황은 Table 1와 같다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 솔수염하늘소 및 북방수염하늘소는 오상 킨섹트(구리, 경기)에서 사육한 성충 개체 또는 솔수염하늘소및 북방수염하늘소에 감염된 피해목으로부터 우화한 성충 개체를 소나무를 기주로 사육한 것이다(24 ± 2℃, 60 ± 5% RH, 14L:10D). 시험 곤충은 망에 정착하게 하기 위하여, 약제 살포 1일전 망(length 35 cm, diameter 15 cm)에 넣어 두었다(Fig 2A).
소나무림에서의 솔수염하늘소 및 북방수염하늘소에 대한 약제 시험은 제주특별자치도 제주시 애월읍 유수암리와 서귀 포시 안덕면 사계리 소재 소나무림에서 수행되었고, 잣나무림 에서의 북방수염하늘소에 대한 약제 시험은 강원도 춘천시 동면 및 홍천군 화촌면 소재 국유림의 잣나무림에서 수행되었다.
시험에 사용한 약제는 총 3종으로 티아클로프리드(thiacloprid) 액상수화제, 아세타미프리드(acetamiprid) 미탁제, 플루피라디퓨론(flupyradifurone) 액제이다. 이들은 소나무재선충 매개충에 대해 ULV용으로 등록된 약제로 유인항공기 방제에 사용되고 있다.

데이터처리

소나무재선충 매개충에 대한 무인헬리콥터용 약제의 방제 효과의 유의성을 검정하기 위해 JMP (SAS Institute)를 이용하여 생충율을 arcsine으로 변환하여 Tukey의 다중검정을 실시 하였다. 생충율(± 표준오차, SE)은 변환전의 값으로 나타내었다.

이론/모형

살포약제 낙하입자의 분석은 농약 및 원제의 등록기준의 낙 하분산조사법에 의하여 시행하였다(RDA, 2018), 이는 낙하 액적의 입경을 크기에 따라 4단계로 구분하고, 단위 면적(cm ² )당낙하 액적의 수를 입경 단계별로 차등을 두어 8단계로 구분하여 약제의 낙하 입자 패턴을 구분한다. 실증 시험에 사용된 약제의 입자낙하 양상은 약제에 의해 크게 다르지 않았다(Table 7).

성능/효과

소나무재선충 매개충에 대한 살충제 감수성은 Tables 3~5에나타내었다. 서귀포시 소나무림 포장에서 솔수염하늘소에 대한 티아클로프리드, 아세타미프리드, 플루피라디푸론은 살포에 따른 살충효과는 3일차에 98.9%, 98.5, 92.8%였고, 7일차에는 100%, 100%, 98.6%의 방제가를 보였다.
이 실험의 결과, 세 약제 모두 솔수염하늘소와 북방수염하늘 소에 대한 방제 효과가 우수함을 확인할 수 있었다. 플루피라디푸론은 다른 두 약제에 비하여 살충효과가 조금 낮았지만, 3일차 90.
6%의 이상의 방제가를 보였다(Table 4). 잣나무림 포장에 서의 북방수염하늘소에 대한 세 약제의 방제 효과는 춘천 포장 에서 3일차 90.6% 이상, 7일차 96.2% 이상이었고, 홍천 포장에 서는 3일차 93.2% 이상, 7일차 98.8%이상의 방제가를 보였다(Table 5).
제주시 소나무림 포장에서 티아클로프리드, 아세타미프리드, 플루피라디푸론의 살충효과는 3일차 100%, 96.5%, 95.4% 였고, 7일차에는 모두 100%의 방제가를 보였다(Table 3). 소나무림 포장에서 북방수염하늘소에 대한 티아클로프리드, 아세타미프리드, 플루피라디푸론의 방제효과는 3일차에 서귀포 포장 92.
주변으로의 비산거리 및 비산량을 시험한 결과, 진행방향 앞쪽(F)으로는 거의 비산하지 않았으나, 진행방향의 뒤쪽(r)으로는 20 m지점까지 비산하여, 10 m지점에서까지만 비산이 확인된 다른 방향에 비해서 조금 더 멀리 비산한 결과를 보였다 (Table 8.) 무인헬리콥터의 살포폭이 7.5 m임을 감안하며, 실제 최대 비산거리는 좌우방향으로 각각7M전후로 판단된다.

후속연구

이는 네오니코티노이드 계통의 꿀벌 위해성과, 동일 작용기작 약제의 반복사용으로 인한 저항성 발현 가능성이 있기에, 소나무재선충 매개충의 약제 의 종류를 확대할 필요가 있을 것으로 판단된다. 이를 위해 향후 약해나 주변 비산문제를 고려한 다양한 실증 시험이 필요할 것이며, 이에 따른 무인헬리콥터 방제제등록시험의 가이드 라인 설정이 필수적이라고 판단된다.
, 2010; Lim and Song, 2009). 이에 약효에 영향을 미칠 수 있는 노즐, 살포기 와 같은 약제 살포에 영향을 미치는 요인에 대하여 고려해야 할 것으로 여겨진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	플루피라디퓨론이란 무엇인가?	아세타미프리드의 경우, 꿀벌위해성이 적어 EU에서는 사용 갱신을 허용하였다(EFSA, 2016; EU Commission, 2020) 반면, 티아클로프리드의 경우 내분비교란 우려물질로 최근에는 EU에서는 사용 연장을 금하였다(EU Commission, 2020). 플루피라디퓨론은 Stemona japonica에서 유래한 stemfoline 구조를 기초하여 새로운 구조로 뷰텐놀라이트(butenolides)계통이다(Nauen et al., 2015).
	무인항공기의 산림방제 효과는 무엇인가?	무인항공기는 무인헬리콥터와 무인멀티콥터(드론)을 포함 하는데, 무인헬리콥터와 무인멀티콥터는 농촌진흥청의 농약및 원제의 등록기준에 의하여 동일한 기준이 적용된다(RDA, 2018). 무인항공기의 산림방제의 적용에 있어서, 산림방제약 제 살포 용량, 살포폭, 비행 시간 등과 인력배치와 효율성을 고려하였을 때, 무인헬리콥터가 방제에는 더 효율적으로 판단된다. 그러나, 무인항공기는 기체에 따라 비행 고도, 속도, 하향풍, 살포압력, 분사각, 약제비산 등 여러 가지 부분에서 차이점이 존재하기 때문에, 실증 시험을 통하여 약제의 효과를 검정하고 유인헬기와 구별되는 무인항공기의 사용기준이 필요한 실정이다.
	소나무재선충 매개충의 항공방제 약제로 등록된 네오니코티노이드 계통 및 니코딘 아세틸콜린 수용체의 길항제의 단점은 무엇인가?	현재 소나무재선충 매개충의 항공방제 약제로 등록된 약제는 대부분 네오니코티노이드 계통이거나, 니코딘 아세틸콜린 수용체의 길항제이다. 이는 네오니코티노이드 계통의 꿀벌 위해성과, 동일 작용기작 약제의 반복사용으로 인한 저항성 발현 가능성이 있기에, 소나무재선충 매개충의 약제 의 종류를 확대할 필요가 있을 것으로 판단된다. 이를 위해 향후 약해나 주변 비산문제를 고려한 다양한 실증 시험이 필요할 것이며, 이에 따른 무인헬리콥터 방제제등록시험의 가이드 라인 설정이 필수적이라고 판단된다.

참고문헌 (18)

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Kang, T.G., Lee, C.S., Choi, D.K., Jun, H.J., Koo, Y.M., Kang, T.H., 2010. Development of aerial application system attachable to unmanned helicopter - Basic spraying characteristics for aerial application system. J. Biosyst. Eng. 35, 215-223.
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Lee, S.M., Jung, Y.H., Yoo, E.J., 2018. Residual pattern of pesticide for aerial application in accordance with the corresponding PLS. National Institute of Forest Science, Seoul, Korea.
Lim, S.-H., Song, B.-H., 2009. Measuring the characteristic of aerial spray by rotary wing. J. Korean Soc. Aviat. Aeronaut. 17, 46-51.
Nauen, R., Jeschke, P., Velten, R., Beck, M.E., Ebbinghaus-Kintscher, U., Thielert, W., WOlfel, K., Hassa, M., Kunz, K., Raupach, G., 2015. Flupyradifurone: A brief profile of a new butenolide insecticide. Pest Manag. Sci. 71, 850-862.

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Naves, P., Mota, M.M., Pires, J., Penas, A.C., Sousa, E., Bonifacio, L., Bravo, M.A., 2001. Bursaphelenchus xylophilus (Nematoda; Aphelenchoididae) associated with Monochamus galloprovincialis (Coleoptera; Cerambycidae) in Portugal. Nematode 3, 89-91.
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Sato, H., Sakuyama, T., Kobayashi, M., 1987. Transmission of Bursaphelenchus xylophilus (STEINER et BUHRER) NICKLE (Nematoda, Aphelenchoididae) by Monochamus saltuarius (GEBLER) (Coleoptera, Cerambycidae). J. Jpn. For. Soc., 69, 492-496.
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