수출 화훼류의 전자빔 검역기술 및 처리시스템 개발 Development of Quarantine Technique and Treatment System on Export Floricultural Crop Using an Electron Beam Irradiation원문보기
보고서 정보
주관연구기관
두레마을친환경농업연구원
보고서유형
최종보고서
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
2012-04
과제시작연도
2011
주관부처
농림축산식품부 Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA)
○ 연구결과 1. 과제 1 : 수출 농산물에 대한 비화학적 소독기술 적용에 따른 수출경쟁력 확보 가. 수출입식물 소독기술에 대한 현행 기술평가 현행 수출입식물 소독기술의 평가는 델파이기법(Delphi Method)을 이용하여 평가하였다. 평가 결과는 <표 1>과 같은데 이는 2가지로 요약할 수 있다. 첫째, 화학적 소독기술은 선진국대비 격차가 1년 이내이나 현재 쇠퇴기에 들어선 기술이므로 향후 대체기술의 개발이 시급하다. 둘째, 물리적 소독기술은 최선진국 대비 현행 60-65% 수준으로 약 3-3.5
○ 연구결과 1. 과제 1 : 수출 농산물에 대한 비화학적 소독기술 적용에 따른 수출경쟁력 확보 가. 수출입식물 소독기술에 대한 현행 기술평가 현행 수출입식물 소독기술의 평가는 델파이기법(Delphi Method)을 이용하여 평가하였다. 평가 결과는 <표 1>과 같은데 이는 2가지로 요약할 수 있다. 첫째, 화학적 소독기술은 선진국대비 격차가 1년 이내이나 현재 쇠퇴기에 들어선 기술이므로 향후 대체기술의 개발이 시급하다. 둘째, 물리적 소독기술은 최선진국 대비 현행 60-65% 수준으로 약 3-3.5년의 격차를 보이고 있으나, 5년 후 80-85%수준으로 발전하여 1.5-2년의 기술격차가 있을 것으로 나타났다. 현재 한국과 최선진국과의 기술수준 격차의 이유는 다음과 같이 조사되었다. 첫째, 식물 소독기술과 관련된 연구 인력이 부족하다. 둘째, 사회적, 정책적 관심이 미미하여 예산의 확보가 어렵다. 셋째, 관련 전문기관은 국립식물검역원 뿐이다. 넷째, 방사선 기술의 경우 기술수준 보다는 소비자 인식 및 품목에 따른 데이터 부족, 국내규정이 뒷받침되지 못한다. 다섯째, 대규모 처리시설의 보급이 미흡하다. 여섯째, 방사선기술의 실용화 실증연구가 미흡하다. 일곱째, 개발된 기술의 현장적용시험이 부진하다. 앞으로 5년 후에도 한국과 최선진국과의 기술수준에 차이가 발생하는 이유와 전망은 다음과 같이 조사되었다. 첫째, MB대체 등은 시장 수요가 적어 대기업 등의 투자 및 연구협력이 적을 것이다. 둘째, 정부차원의 예산 확보가 우선시 되면 해결될 것으로 보인다. 셋째, 국내에서 개발하지 못한 기술은 선진국에서 빠르게 도입해야 할 것이다. 넷째, 인프라 구축을 위한 시간이 필요하다. 다섯째, 선진국도 새로운 기술개발 및 적용을 추진할 것으로 생각된다. 나. 수출입 식물 소독기술에 대한 수요조사 수출입 식물 소독기술에 대한 수요조사는 델파이기법(Delphi Method)을 이용하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 먼저 수출입식물 소독기술 가운데 앞으로 연구개발 및 도입․보급이 시급한 소독기술은 CH3Br 대체 기술, 약제분의기술, 전자빔(방사선) 기술, 신선채소 소독기술, CATTS (Controlled Atmosphere Temperature Treatment System) 등으로 조사되었다. 다음으로 이들 기술 가운데 앞으로 중점적으로 투자가 필요한 소독기술은 목재류 훈증제 개발기술, 전자빔(방사선) 처리기술, 저에너지단위 소독기법, 광범위성 소독기술 및 CATTS 등으로 조사되었다. 다. 수출 화훼류에 대한 비화학적 소독처리의 소비자 및 생산자 인식조사 수출 화훼류에 대한 비화학적 소독처리의 소비자 인식조사는 조사표에 의한 방문면접 조사로 이루어 졌다. 소비자 인식조사는 한국산 화훼 수입이 가장 많은 일본의 화훼 소비자, 수입상, 도․소매상과 국내 소독업 종사자 등을 대상으로 하였다. 이 조사에서 밝혀진 것은 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 전자빔 소독기술의 인식 정도는 응답자의 93%가 전자빔 소독기술을 알지 못하였다. 둘째, 전자빔 소독의 안전성에 대한 인식은 응답자의 81%가 잘 모르겠다고 응답하였다. 셋째, 전자빔으로 소독한 식용 농산물 구입의사에 대해서는 응답자의 70%가 구입하지 않겠다고 하였다. 넷째, 전자빔으로 소독한 비식용 농산물의 구입의사에 대해서는 응답자의 60%가 구입하겠다고 하였다. 라. 수출 화훼류에 대한 비화학적 소독처리의 생산자 인식조사 수출 화훼류에 대한 비화학적 소독처리의 생산자 인식조사는 소비자 조사와 마찬가지로 조사표에 의한 방문면접 조사로 이루어졌다. 생산자 인식조사의 조사대상은 국내 화훼 생산농가로 하였다. 이 조사에서 밝혀진 것은 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 전자빔 소독기술의 인식에서는 응답자의 73%가 전자빔 소독기술을 알지 못하였다. 둘째, 전자빔으로 소독한 식용 농산물 구입의사는 응답자의 90%가 구입하지 않겠다고 하였다. 셋째, 전자빔으로 화훼 방제의사에 대해 응답자들은 꼭해보겠다 33%, 해보겠다 62%로 응답하였다. 마. 수출 화훼류에 대한 전자빔 소독처리 시스템의 실용화 가능성 진단 수출 화훼류에 대한 전자빔 소독처리 시스템의 실용화 문제점은 다음과 같이 분석되었다. 첫째, 전자빔발생장치의 활용을 위한 기술적인 문제 둘째, 기술개발의 경제성 문제 셋째, 전자빔발생장치에 대한 소비자의 부정적 인식 넷째, 전자빔발생장치의 실용화를 위한 제도 미비 수출 화훼류에 대한 전자빔 소독처리 시스템의 실용화를 위한 개선방향은 다음과 같이 제안하였다. 첫째, ‘전자빔발생장치’의 활용을 위한 기술적인 문제를 극복하기 위하여 현재 국내 여건상 연구 되어 있지 않은 품목에 대한 처리법과 공정을 향후 지속적으로 개발하여 체계화하는 것이 필요하다. 둘째, 기술개발의 경제성 문제는 ‘전자빔발생장치’가 처리선량에 따라 경제성의 차이가 심하므로 최적의 경제성이 나올 수 있는 최적선량을 경제성 연구를 통해 확보해야 한다. 셋째, 전자빔 발생시설의 단위시간당 처리 가능량이 많다는 장점이 처리품목이 없을 경우 시설을 가동할 수 없다는 단점이 되므로 물량확보를 위하여 단독사업장에 설치를 하기 보다는 대형집하장(도 단위, 항구도시) 위주로 설치를 하는 것이 바람직하며, 초기설치비용 및 처리물품 적재를 위한 공간이 많이 필요하다. 넷째, ‘전자빔발생장치’의 실용화를 위한 제도 개선이 필요하다. 전자빔가속기는 일반 산업용 장비로는 등록되어 있으나, 농업용 장비로는 등록되어 있지 않기 때문에 APC(농산물산지유통센터) 일반장비류 품질보증제도의 지원을 받을 수 없다. 따라서 정부 또는 지방자치단체의 적극적인 지원과 관심이요구된다. 다섯째, ‘전자빔발생장치’로 처리한 품목에 대한 소비자의 부정적 인식을 긍정적 인식으로 개선시키기 위한 대국민 홍보를 통해 전자빔의 실용화 가능성을 크게 높일 수 있다. 마. 수출 화훼류에 대한 전자빔 소독처리의 경제성 분석 수출 화훼류에 대한 전자빔 소독처리의 경제성 분석 결과는 다음과 같다. ‘전자빔 검역기술 및 처리시스템’ 개발의 편익은 화훼 감수성, 미생물 감수성, 해충 감수성, 유통관련 비용절감 등으로 정의하여 계측하였다. 그리고 ‘전자빔 검역기술 및 처리시스템’ 개발의 비용은 ‘전자빔 검역기술 및 처리시스템’의 구입비 또는 사용료, 설치비, 유지관리비, 기타 경비 등으로 정의하여 계측하였다. 경제성분석 대상 화훼는 수출대상 화훼인 국화(백마 1풉종)와 장미(레뷰, 일세브론즈, 레드자이언트등 3품종)로 하였다. 경제성 분석은 제1안 전자빔가속기를 구입하여 사용하는 경우, 제2안 전자빔가속기를 이용료를 지불하고 사용하는 경우로 구분하여 분석하였다. 그리고 전자빔처리방법도 ① 에너지 2.5MeV, 10MeV, ② 선량 100Gy, 200Gy, 400Gy, 600Gy, 800Gy, 1,000Gy로 각각 차별화하여 실험한 결과를 이용하였다. 첫째, 국화에 대한 전자빔 소독처리에 대한 경제성 분석 결과 제1안은 에너지 2.5MeV에서는 선량 200Gy와 400Gy로 처리하였을 경우, 그리고 에너지 10MeV에서는 선량 100Gy, 200Gy, 400Gy로 처리하였을 경우 각각 경제성이 있는 것으로 나타났다. 한편 제2안은 제1안과 마찬가지로 에너지 2.5MeV에서는 선량 200Gy와 400Gy로 처리하였을 경우, 그리고 에너지 10MeV에서는 선량 100Gy, 200Gy, 400Gy로 처리하였을 경우 각각 경제성이 있는 것으로 나타났다. 둘째, 장미에 대한 전자빔 소독처리에 대한 경제성 분석 결과 제1안은 에너지 2.5MeV에서는 선량 100Gy와 200Gy로 처리하였을 경우, 그리고 에너지 10MeV에서는 선량 200Gy, 400Gy, 600Gy로 처리하였을 경우 각각 경제성이 있는 것으로 나타났다. 제2안은 에너지 2.5MeV에서는 제1안과 마찬가지로 선량 100Gy와 200Gy로 처리하였을 경우에 경제성이 있는 것으로 나타났으며, 에너지10MeV에서는 제1안과는 달리 선량 200Gy, 400Gy로 처리하였을 경우에만 각각 경제성이 있는 것으로 나타났다. 2. 과제 2 : 전자빔을 이용한 비화학적 2. 과제 2 : 전자빔을 이용한 비화학적 살충기술과 검역기술의 개발 ‘전자빔을 이용한 비화학적 살충기술과 검역기술의 개발연구’에서 밝혀진 결과는 다음과 같다. 첫째, 전자빔의 선량에 따른 검역대상 해충의 감수성을 평가한 결과 배추좀나방은 150 Gy 이상, 담배가루이 100 Gy 이상, 점박이응애 200 Gy 이상, 복숭아혹진딧물 100 Gy 이상, 아메리카잎굴파리 150 Gy 이상, 담배거세미나방 200 Gy, 그리고 꽃노랑총채벌레는 400 Gy 이상에서 완전 억제되었다. 둘째, 또한 이 시험에서 화훼가 포함된 박스실험에서는 200 Gy 선량에서 박스하부까지 거의 억제효과가 나타났다. 셋째, 이처럼 전자빔 조사는 유충이나 성충에 대한 직접적인 치사효과보다는 알의 부화억제와 성충의 불임을 유발하였다. 넷째, 수출 화훼류의 전자빔 살충 시스템 개발에서는 전자빔 살충에 대한 가이드라인을 제시하였다. 3. 과제 3 : 비화학적 소독기술 관련 원천기술 확보 및 처리시스템의 개발 ‘비화학적 소독기술 관련 원천기술 확보 및 처리시스템의 개발’의 연구 결과는 다음 5가지로 요약 할 수 있다. 첫째, 중에너지 및 고에너지급 전자가속기는 설비에 대한 적격성을 판단하기 위하여 수시로 선량분포도를 측정관리하고 있으며, 수출화훼류의 포장 형태별로 선량을 측정하였다. 수출화훼류에 조사된 흡수선량은 저선량의 범위로 처리되었으며, 포장재의 재질이나 충진되어 있는 화훼류의 유형에 따라 민감하게 변화하였다. 둘째, 수출 화훼류의 유효투과 깊이는 2.5MeV에서 160mm로 조사한 모든 시료는 제품의 바닥 면까지 투과되는 것으로 확인되었으며, Sample 종류별 동일 두께에서의 표준편차는 0.01~0.07으로 측정되었고, 10MeV에서 580mm로 조사한 모든 시료는 제품의 바닥 면까지 투과되는 것으로 확인되었으며, Sample 종류별 동일 두께에서의 표준편차는 0.01~0.02로 측정되었다. 셋째, 수출화훼류의 포장용기의 종류별 선량분포도를 확인한 결과 전자빔의 깊이와 선량과의 이론적인 관계에 일치하는 것으로 나타났으며, 조사 시료의 밀도와 조사물질의 두께에 따라 전자빔 조사 설비의 운전조건을 결정할 수 있었다. 넷째, 전자빔 조사에 따른 온도 영향은 흡수선량 0.1~10kGy 범위로 조사 처리되어 온도 변화는 조사 전과 후에 큰 차이를 나타내지 않았다. 다섯째, 수출화훼류 상품의 전자빔 조사 서비스 시설 이용을 위한 품질보증 및 품질관리를 위한 시스템을 구축하고 공정적용 매뉴얼을 확립하였다. 4. 과제 4 : 전자빔을 이용한 수출 화훼류의 살균기술 및 소독기술의 개발 가. 수출 화훼류의 전자빔 처리후 감수성 평가 수출 화훼류의 전자빔 처리후 감수성 평가결과는 다음과 같다. 감수성 평가실험 화훼는 장미, 국화, 백합, 카네이션, 꽃도라지, 스토크 등 6가지를 이용하였다. 전자빔에 대한 절화의 감수성은 화훼의 품종과 전자빔의 에너지 강도에 따라 다음과 같이 다양하게 나타났다. 첫째, 대부분의 절화에서 400 Gy를 기준으로 감수성을 구분할 수 있었다. 둘째, 장미의 경우 품종에 따라 전자빔 감수성이 다양하였는데 ‘레뷰’는 감수성이 낮았으며, ‘데코레이션’, ‘리디아’, ‘러블리리디아’는 보통, ‘엠세컨드러브’, ‘비비안’, ‘일세브론즈’, ‘퀸비’, ‘자나’는 감수성이 높았다. 셋째, 스탠다드 타입 국화 ‘백마’의 경우 감수성이 보통이었으며, 스프레이 타입 국화 ‘델몬트’는 감수성이 낮았다. 넷째, 오리엔탈나리 ‘시베리아’와 나팔나리 ‘오거스타’의 감수성도 보통이었다. 다섯째, 카네이션 ‘몬테주마’와 꽃도라지 ‘로지나화이트’는 전자빔 감수성이 낮아 600 Gy 이상에서도 절화 품질에 이상이 없었다. 여섯째, 십자화과 화훼류인 스토크 ‘글로리라벤더’는 전자빔 감수성이 높았다. 나. 전자빔에 대한 수출 화훼류의 세포구조학적 평가 전자빔에 대한 수출 화훼류의 세포구조학적 평가 결과는 다음과 같다. 화훼류의 세포구조학적 평가실험 화훼는 장미와 백합 2가지를 이용하였다. 화훼류의 세포구조학적 평가실험 결과는 다음과 같이 나타났다.. 첫째, 장미 비탈(Rosa hybrida 'Vital') 꽃잎 꽃잎 앞면(adaxial)은 전자빔 조사 당일은 대조구와 10 MeV 200, 400 Gy 처리구는 차이를 보이지 않았으나, 5일이 지난 후에는 10 MeV 1000 Gy를 처리한 꽃잎 세포는 팽압이 약간 손실되었다.. 둘째, 오리엔탈나리 ‘시베리아’(Lilium Oriental Hybrid ‘Siberia’) 꽃잎 세포 내 구조는 전자빔 조사에 의해 백합의 내화피와 외화피 모두 노화가 더욱 진전되었다. 다. 전자빔에 대한 검역대상 병균의 감수성 평가 전자빔에 대한 검역대상 병균의 감수성 평가에서 평가대상 병균은 Botrytis cinerea로 하였다. 전자빔에 대한 검역대상 병균의 감수성 평가결과는 다음과 같다. 첫째, Botrytis cinerea에 의한 잿빛곰팡이병은 전 세계적으로 널리 분포하며, 원예작물에 가장 일반적이고 가장 광범위하게 발생하는 중요 식물병의 하나이다. 둘째, Botrytis cinerea의 포자 발아는 전자빔 에너지에 따른 차이는 없었으며, 조사선량이 높아지더라도 1,000 Gy가 될 때까지 현저하게 억제되지 않음을 보여주었다. 셋째, 전자빔은 20oC에서보다는 10oC에서 Botrytis cinerea의 포자성장을 감소시키는데 보다 효과적이었다. 라. 수출 화훼류의 전자빔 살균 시스템 개발 수출 화훼류의 전자빔 살균 시스템 개발에서는 전자빔살균에 대한 가이드라인을 제시하였다. 전자빔살균에 대한 가이드라인의 주요 내용은 다음과 같다. ◦대상 병균 및 작목 - 대상 병균 : Botrytis cinerea - 대상 작목 : 장미, 국화, 백합, 카네이션, 꽃도라지, 스토크 등 6가지 종류 ◦표준시험기구 기준 - 멸균선량 설정 : ISO 11137-2 (ISO, 2006) - 바이오버든 측정 : ISO 11737-1 (ISO, 2006) - 무균시험법 : ISO 11737-2 (ISO, 2007) ◦병원균 시험방법 - 병원균의 분리, 포자 발아 실험, 균사 생장 실험, In vivo 살균활성 검정 ◦전자빔 조사 계획 5. 과제 5 : 수출 화훼류의 생산과 화훼농가 정보수집 수출 화훼류의 생산과 화훼농가 정보 수집의 과제에서는 이 연구에 필요한 각종 실험용 수출 화훼를 제공하고, 아울러 화훼생산 농가, 유통방법, 소비자 등에 대한 자료를 수집하여 각 연구팀에 제공하였다.
Abstract▼
IV. Results 1. Sub-project 1 : Secure of export competitiveness for agricultural products export using a electron beam irradiation as the non-chemical quarantine technique A. Evaluation of current technology for sterilizing imported and exported plants The Delphi method was applied to evalu
IV. Results 1. Sub-project 1 : Secure of export competitiveness for agricultural products export using a electron beam irradiation as the non-chemical quarantine technique A. Evaluation of current technology for sterilizing imported and exported plants The Delphi method was applied to evaluating current technology for sterilizing imported and exported plants.
shows the result of evaluation described in the following. a) Since the temporal gap with advanced countries is not more than one year but is currently at the stage of decline with respect to chemical sterilization technology, it is highly necessary to develop alternative technology to be used in the future. b) Physical sterilization technology is currently at the level of 60-65% as compared to the most advanced countries, and the temporal gap with them is approximately 3-3.5 years. It is expected the technology will develop to be at the level of 80-85% and has a gap of 1.5-2 years in five years. The reason of the technology gap between Korea and the most advanced countries is investigated as follows. a) There is a need of ensuring a sufficient number of staffs for research involved in plant sterilization. b) It is hard to ensure budgets because of little interest from the society and policy. c) The National Plant Quarantine Service is the only specialized institution for plant sterilization. d) Radiation technology should be underpinned by means of consumers’ awareness, enough data and regulations rather than advanced technology. e) It is necessary to disseminate big processing facilities. f) Empirical studies for commercializing the radiation technology are required. g) More field application test of developed technology is required. The investigation revealed the reason of technology difference between Korea and the most advanced countries and perspective in five years, described below. a) There is a little market demand for MB alternatives to result in difficulty in encouraging investment and research cooperation with major companies. b) It seems addressed if national budgets are ensured. c) It is necessary to quickly introduce technology not developed in Korea from advanced countries. d) Time is needed for building up infrastructure. e) It is expected that advanced countries will accelerate new technology development and application. B. Investigation of demand for imported and exported plant sterilization technology The Delphi method was used to investigate demand for imported and exported plant sterilization technology and the following is the result of investigation. The investigation revealed that, among imported and exported plant sterilization technologies, the sterilization technology that should be studied, developed, introduced and disseminated is the technology alternative to CH3Br, electron beam (radiation) technology, fresh vegetable sterilization technology and CATTS (Controlled Atmosphere Temperature Treatment System). Investigation revealed exemplary sterilization technologies which need concentrated investment including wood fumigant development technology, electron beam (radiation) processing technology, low energy unit sterilization, wide scalability sterilization technology and CATTS. C. Survey of consumer and producer awareness of non-chemical sterilization for exported flowers Survey was made through face-to-face interview with questionnaires about consumer awareness of non-chemical sterilization for exported flowers. Consumer awareness survey targeted flower consumers, importers, wholesalers and retailers of Japan who import the most flowers from Korea, and employees involved in flower sterilization in Korea. The survey revealed the following result. a) 93% of respondents did not know the electron beam sterilization technology with respect to the awareness of electron beam sterilization technology. b) 81% of respondents said they did not know the safety of electron beam sterilization. c) 70% of respondents said they would not purchase agri-products for food sterilized with electron beams. d) 60% of respondents said they would purchase non-food agri-products sterilized with electron beams. D. Survey of producer awareness of non-chemical sterilization for exported flowers Survey was made through face-to-face interview with questionnaires about producer awareness of non-chemical sterilization for exported flowers as for the consumer survey. The survey of producer awareness targeted flower farmers in Korea. The survey revealed the following result. a) 73% of respondents did not know the electron beam sterilization technology with respect to the awareness of electron beam sterilization technology. b) 90% of respondents said they would not purchase agri-products for food sterilized with electron beams. c) 33% of respondents said they would absolutely do flower sterilization with electron beams, and 62% said they would try it. E. Diagnosis of potential of commercializing electron beam sterilization technology for exported flowers Analysis revealed the following issues involved in commercializing the electron beam sterilization system for exported flowers. a) Technology issues for using electron beam generators. b) Economic issues in technology development. c) Consumer’s negative opinion on electron beam generators. d) Support by institutions for commercializing the electron beam generators. The direction for promoting commercialization of the electron beam sterilization system for exported flowers is suggested as follows. a) It is necessary to continue to develop and systematize processing methods and process for items not studied under the circumstance of Korea in order to overcome technology issues for using the ‘electron beam generators’. b) Because economical efficiency highly depends on the volume of radiation by a ‘electron beam generator’, it is necessary to ensure optimum radiation for the highest economical efficiency through studies on economical efficiency, for addressing economic issues for technology development. c) Since the advantage that the electron beam generators exhibit great treatment capability per unit time is a disadvantage that the facility cannot be operated if there is no item to be treated, it is desirable to install the facility in big collection sites (on a province, or port city basis) rather than installation in a single site in order to ensure the amount of products to be treated. The electron beam generators require a lot of initial installation cost and space for storing treated products. d) The institution should be improved for commercializing the ‘electron beam generators’. While the electron beam accelerators are registered as ordinary industrial equipment but not as farming equipment, they are not supported under the APC (Agricultural product Processing Center) Equipment Quality Assurance Framework. Therefore, required is positive support and interest of the government and municipalities. e) Enhance the potential for commercializing electron beams through PR for the public in order to convert consumer’s negative opinion to positive opinion for the items treated with the ‘electron beam generators’. F. Analysis of economical efficiency for electron beam sterilization for exported flowers Analysis of economical efficiency for electron beam sterilization for exported flowers revealed the following result. The benefit of the developed ‘electron beam quarantine technology and treatment system’ was defined as and measured with respect to flower sensitivity, sensitivity to microbes, sensitivity to harmful insects and reduced cost involved in distribution. The cost of the developed ‘electron beam quarantine technology and treatment system’ was defined as and measured with respect to the cost for purchasing or royalty for ‘electron beam quarantine technology and treatment systems’, installation cost, maintenance cost and other expenses. Target flowers for analysis of economical efficiency were chrysanthemums (Baekma 1) and roses (Revue, Ilsebronze, Red Giant). Economical efficiency was analyzed for the scheme 1 of purchasing and using electron beam accelerators, and the scheme 2 of paying royalty for using the electron beam accelerators. The method of electron beam treatment was differentiated as 1) Energy of 2.5MeV and 10MeV, 2) Radiation of 100Gy, 200Gy, 400Gy, 600Gy, 800Gy and 1,000Gy for experiment, respectively. a) Analysis of economical efficiency for electron beam sterilization for chrysanthemums revealed feasibility in the treatment of radiation with 200Gy and 400Gy at energy 2.5MeV, and with 100Gy, 200Gy and 400Gy at energy 10MeV in the scheme 1, respectively. The analysis for scheme 2 also revealed feasibility in the treatment of radiation with 200Gy and 400Gy at energy 2.5MeV, and with 100Gy, 200Gy and 400Gy at energy 10MeV, respectively, the same as in scheme 1. b) Analysis of economical efficiency for electron beam sterilization for roses revealed feasibility in the treatment of radiation with 100Gy and 200Gy at energy 2.5MeV, and with 200Gy, 400Gy and 600Gy at energy 10MeV in the scheme 1, respectively. The analysis for scheme 2 also revealed feasibility in the treatment of radiation with 100Gy and 200Gy at energy 2.5MeV the same as in scheme 1, and only with 200Gy and 400Gy at energy 10MeV, respectively, unlike scheme 1. 2. Sub-project 2 : Development of non-chemical pest control and quarantine technique using an electron beam irradiation The effects of electron beam irradiation on each developmental stage in Tetranychus urticae, Bemisia tabaci, Plutella xylostella, Myzus persicae, Liriomyza trifolii, Spodoptera litura, and Frankliniella occidentalis, were examined. Eggs, larvae, puparia, and adults were irradiated with increasing doses of electron beam irradiation (seven levels between 30 and 250 Gy). Fecundity and egg hatchability decreased depending on the doses applied. Reciprocal crosses between irradiated and unirradiated flies demonstrated that males were more radio tolerant than females. Adult longevity was not affected in all stages. The levels of DNA damage in Plutella xylostella, L. trifolii, and Spodoptera litura were evaluated using the alkaline comet assay. Our results indicate that electron beam irradiation increased levels of DNA damage in a dose-dependent manner. Moreover, low doses of electron beam irradiation led to the rapid appearance of p53 protein within 6 h. These results suggest that electron beam irradiation induced not only abnormal development and reproduction but also p53 stability caused by DNA damage. 3. Sub-project 3 : Non-chemical Disinfection Technology Developed Fundamental Technology and Processing Systems In order to find disinfection technology for high-quality export flower plants, disinfection tests were carried out by applying electron beam to commercial export flower plants. The disinfection condition was set up by evaluating a beam current, beam output and beam uniformity for irradiation treatment with electron beam, and by estimating physiological characteristic, microbiology, physico-chemical and a sensual quality. a) Setting up beam current, beam output and beam uniformity. b) Dose distribution chart characteristic understanding of electron beam along irradiation patterns. c) Development of electron beam treatment process for export flower plants and optimizing disinfection conditions. d) Establishing manuals for a quality management and guarantee of export flower plants. i) In order to estimate eligibility for facility, mid energy and high energy electron beam accelerator was frequently measured and managed a dose distribution chart and dose classify by packages of export flower plants was measured. The absorbed dose irradiated to export flower plants were dealed with ranges of low dose and changed sensitively for variation of package materials or quantity of export flower plants filled. ii) In case of export flower plants, a available penetration depth was confirmed to penetrate sample material fully that was irradiated by condition 2.5MeV and 160mm depth, and electron beam standard deviation by types was measured 0.01~0.07. And irradiated by condition 10MeV and 580mm depth, and electron beam standard deviation by types was measured 0.01~0.02. iii) The verification result of a dose distribution chart classify by sort of export flower plants packages was found out agreements of theoretical relation for depth and dose of electron beam and operation conditions for electron beam irradiation facilities were determined by density and thickness of irradiating materials. iv) The temperature effect by irradiating electron beam was not different with before and after of irradiating by carried out 0.1~10kGy range of absorbed dose. v) Set up the quality management and guarantee of export flower plants for using electron beam irradiation service facilities and established progress application manuals. 4. Sub-project 4 : Development of disinfection and quarantine technique on export floricultural crop using an electron beam irradiation The sensitivity of cut flowers to electron beam irradiation varied from species to species and to a lesser extent variety to variety. ‘M-second Love’, ‘Vivian’, ‘Il se Bronze’, ‘Queen Bee’, ‘Red Giant’, ‘Jana’, and ‘Red Giant’ roses showed high sensitivity to electron beam irradiation. ‘Decoration’, ‘Lydia’, and ‘Lovely Lydia’ roses were less affected and showed medium sensitivity, while ‘Revue’ rose had low sensitivity to electron beam irradiation. ‘Baekma’ chrysanthemum was more affected than ‘Delmonte’ chrysanthemum spray and showed medium sensitivity. Lily ‘Siberia’ and ‘Augusta’ had medium sensitivity. Carnation ’Montezuma’ and lisianthus ‘Rosina White’ was maintained upto 600 Gy and showed low sensitivity. Stock ‘Glory Lavender’ showed high sensitivity to electron beam. Electron beam affected the ultrastructure of petal cells in rose and lily. As the irradiation dose increased, the flower senescence progressed. Botrytis cinerea is a serious pathogen of roses and other cut flower crops. Electron beam inhibited spore germination of Botrytis cinerea with increasing irradiation doses. The effective irradiation dose for 50% inhibition of mycelial growth was 981 Gy for 2.5 MeV and 819 Gy for 10 MeV electron beam. Electron beam was more effective in reducing mycelial growth of Botrytis cinerea at 10oC than at 20oC. Guideline for electron beam disinfection involves: a) Test organism: Botrytis cinerea b) Test crops: Rose, Chrysanthemum, Lily, Carnation, Lisianthus, Stock c) Test standards: ●Dose setting methods for radiation sterilization: ISO 11137-2 ●Bioburden test: ISO 11737-1 ●Sterility test: ISO 11737-2 d) Pathogen testing methods: ●Pathogen isolation ●Spore germination test ●Mycelial growth test ●Screening for in vivo antifungal activity e) Schedule for electron beam irradiation 5. Sub-project 5 : Production of export floricultural crop and collection of information about flower farmers, marketing and consumers In this sub-project, the Rosepia Ltd. Co. were provided flowers for these projects to each research team, and collecting information about flower production, marketing, farmers, dealers, and consumers
목차 Contents
표지 ... 1
제출문 ... 2
기관별 연구 참여자 ... 3
요 약 문 ... 4
SUMMARY ... 13
CONTENTS ... 22
목 차 ... 23
표 목 차 ... 27
그 림 목 차 ... 33
제1장 연구개발과제의 개요 ... 37
제1절 연구개발의 필요성 ... 37
1. 메칠브로마이드(MB) 대체 소독기술의 개발 필요성 대두 ... 37
2. 훈증약제를 대체할 물리적 소독기술 개발 요구 ... 37
3. 전자빔을 이용한 소독기술 도입의 세계적인 추세 ... 38
4. 화훼 수출 검역시 병해충 발견 증가에 따른 개발 필요성 대두 ... 39
5. 농업분야에서 전자빔기술을 응용한 연구개발 요구 ... 40
제2절 연구개발 목표 및 내용 ... 41
1. 연구개발의 최종목표 및 주요내용 ... 41
2. 과제별(세부․협동) 연구개발의 목표 및 내용 ... 41
2.1 연구개발 주체 및 연구목표 및 내용 ... 41
2.2 연차별 연구개발의 목표 및 내용 ... 43
3. 연구개발의 추진전략ㆍ방법 및 추진체계 ... 46
3.1 추진전략 및 방법 ... 46
제2장 국내외 선행연구 고찰 ... 52
제1절 본 과제의 기술과 관련된 국내 선행연구 ... 52
1. 화훼류의 전자빔 처리에 따른 품질 평가 ... 52
1.1 재료 및 방법 ... 52
1.2 결과 및 고찰 ... 52
2 전자빔 처리에 따른 Botrytis cinerea 의 생장저해 효과 평가 ... 53
2.1 재료 및 방법 ... 53
2.2 결과 및 고찰 ... 54
제2절 전자빔과 관련된 선행연구 ... 55
1. 전자빔과 미생물 및 해충과 관련된 연구 ... 55
2. 전자빔을 이용한 소독기술관련 연구 ... 55
3. 농업분야의 전자빔 기술 개발․이용 관련 연구 ... 56
3.1 전자빔 기술 이용 관련 연구 ... 56
3.2 전자빔가속기 기술 개발․이용 관련 연구 ... 56
4. 전자빔 기술의 경제성 분석 ... 58
제3장 연구개발과제의 개요 ... 59
제1절 수출 농산물에 대한 비화학적 소독기술 적용에 따른 수출 경쟁력 확보 ... 59
1. 연구개발과제의 개요 ... 59
1.1 연구개발의 목적 및 필요성 ... 59
1.2 연구 목표 및 연구내용 ... 59
1.3 연구방법 ... 61
2. 수출입 식물 소독기술에 대한 현행 기술평가 및 수요조사 ... 62
2.1 현행 소독기술에 대한 기술평가 및 수요조사 방법 ... 62
2.2 현행 소독기술에 대한 기술평가 및 수요 추정 개요 ... 64
2.3 식물 소독기술의 평가 및 국제비교 ... 67
2.4 금후의 식물 소독기술의 수요와 발전 전망 ... 74
2.5 기타 식물 소독기술 관련 제언 ... 75
3. 수출 화훼류에 대한 비화학적 소독기술의 소비자 및 생산자 인식조사 ... 75
3.1 조사목적 ... 75
3.2 비화학적 소독기술에 대한 소비자 인식조사 ... 76
3.3 비화학적 소독기술에 대한 생산자 인식조사 ... 87
3.4 한국의 수출 화훼류 생산실태 및 수익성 조사 ... 94
4. 수출 화훼류에 대한 전자빔 소독기술의 경제성 분석 ... 104
4.1 수출 화훼류 전자빔 소독기술의 편익과 비용의 계측방법 ... 104
4.2 전자빔 검역기술의 경제성 분석방법 ... 107
4.3 전자빔 소독기술의 편익과 비용의 개념정립 ... 108
4.4 전자빔조사 관련 편익 ... 109
4.5 전자빔조사 관련 편익의 계측결과 ... 115
4.6 전자빔조사 관련 비용 계측결과 ... 130
4.7 전자빔조사에 의한 수확 후 농산물의 경제성 계측 ... 134
5. 수출 화훼류에 대한 전자빔 소독기술의 실용화 가능성 진단 및 분석 ... 137
5.1 수출 화훼류에 대한 전자빔 소독기술의 실용화 가능성 진단 ... 137
5.2 ‘전자빔 소독기술’의 실용화 문제점과 개선방안 분석 ... 141
제2절 전자빔을 이용한 비화학적 살충기술과 검역기술 개발 ... 142
1. 연구개발과제의 개요 ... 142
1.1 연구개발의 목적 ... 142
1.2 연구개발의 필요성 ... 142
1.3 연구개발의 범위 ... 143
2. 국내외 기술개발 현황 ... 143
3. 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 144
3.1 연구목표 및 연구내용 ... 144
3.2 접근방법 및 연구내용 ... 144
3.3 실험방법 및 연구결과 ... 145
제3절 비화학적 소독기술 관련 원천기술 확보 및 처리시스템의 개발 ... 174
1. 비화학적 소독기술 ... 174
1.1 전자빔 소독 ... 174
1.2 전자가속기 및 처리시스템 ... 177
1.3 선량측정 시스템 ... 182
2. 선량측정 ... 187
2.1 전자빔 조사설비 ... 187
2.2 화훼의 선량분포도 ... 189
3. 포장소재의 적합성평가 ... 197
4. 전자빔 조사공정 절차 ... 201
4.1 전자빔 조사공정의 안전성 ... 201
4.2 전자빔의 조사 절차 ... 201
4.3 전자빔 조사에 따른 모니터링과 일상관리 ... 206
5. 전자빔 조사공정의 매뉴얼 ... 208
5.1 조사시설 및 기기 기준 작성 ... 208
5.2 조사기록 및 표준 문서화 기록 ... 209
5.3 조사인증서 발급 및 관리 ... 212
6. 결 론 ... 213
제4절 전자빔을 이용한 수출 화훼류의 살균기술 및 검역기술의 개발 ... 214
1. 수출 화훼류의 전자빔 처리후 품질특성 평가 ... 214
1.1 전자빔에 대한 수출 화훼류의 감수성 평가 ... 214
1.2 전자빔에 대한 수출 화훼류의 세포구조학적 평가 ... 239
1.3 보존용액 처리를 통한 수출 화훼류의 전자빔 처리후 회복율 평가 ... 243
2. 수출 화훼류의 전자빔 살균기술 개발 ... 246
2.1 전자빔에 대한 검역대상 병균의 감수성 평가 ... 246
2.2 전자빔 조사선량 검증 ... 254
2.3 전자빔 멸균 공정 매뉴얼 제작 ... 260
3. 수출 화훼류의 전자빔 살균시스템 구축 ... 261
3.1 수출 화훼류의 일본 현지에서의 식물검역 및 유통 현황 ... 261
3.2 전자빔 살균에 대한 가이드라인 제시 ... 274
제5절 수출 화훼류의 생산과 화훼농가 정보수집 ... 277
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 278
제1절 연구개발의 목표달성도 ... 278
1. 제1차년도 연구개발의 목표달성도 ... 278
2. 제2차년도 연구개발의 목표달성도 ... 279
3. 제3차년도 연구개발의 목표달성도 ... 280
제2절 관련분야에의 기여도 ... 281
1. 경제적 측면 ... 281
2. 학술적 측면 ... 281
제5장 연구개발 성과 및 성과활용계획 ... 282
제1절 연구개발결과의 활용방안 및 기대성과 ... 282
제2절 연구개발결과의 성과 및 활용목표 ... 282
1. 연구성과 목표 ... 282
2. 연구성과 활용 목표 ... 282
3. 특허 성과 ... 283
4. 논문 게재성과 ... 284
5. 국내 및 국제학술회의 발표 ... 285
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 286
제1절 머리말 ... 286
제2절 방사선 소독기술 동향 ... 286
1. 과거 동향 ... 286
2. 지역 및 국제기준 ... 287
3. 최근 연구 동향 ... 289
3.1 일반적 동향 ... 289
3.2 전자빔을 이용한 비화학적 살충기술 개발의 동향 ... 290
4. 향후 동향 ... 291
제3절 맺음말 ... 291
제7장 참고문헌 ... 293
부 표 ... 299
부 록 ... 310
<부록 1> 수출 화훼류 생산농가 생산비 조사표 ... 310
<부록 2> 수출 화훼류 생산농가의 수출 검역실태 조사표 ... 316
<부록 3> 수출입 식물 소독기술에 대한 Delphi 조사표 ... 320
<부록 4> 수출 화훼류 비화학적 소독기술에 대한 수출입회사 및 소비자 인식 조사표 ... 328
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