훈증제는 검역해충을 방제하는데 있어 널리 사용되고 있는 화학적 방제방법 중 하나로 특히, 목재에 쉽게 침투하는 특성으 로 목재해충 방제에 이용되고 있다(Su and Scheffrahn, 1986;Choi et al., 2014). 현재 국내에서 수출입식물에 대한 검역용 훈증제로 사용되고있는 약제는 약 100여 종에 이르나 식물검 역용으로는 methyl bromide (MB)가 가장 많이 사용되고 있다 (Moon, 2012). MB는 짧은 처리시간에 해충을 사멸시킬 수 있 으면서 잔류 문제가 거의 없어 전세계적으로 목재에 대한 소독 처리 약제로 활용되고 있다(Barak et al., 2005;Moon, 2012). 그러나 MB는 1992년 몬트리올의정서에서 오존층 파괴물질로 지정되어 국제적으로 사용이 제한되고 있고, 다른 훈증제에 비 해 목재에 깊게 침투하는 능력이 떨어져 목재 내부에 존재하는 해충을 방제하기 어렵다는 문제점을 가지고 있어 이를 대체할 수 있는 물질의 개발이 필요한 실정이다(UNEP, 2006;Ren et al., 2011).

포스핀(PH₃)은 목재 검역용 훈증제인 MB를 대체할 수 있는 훈증제 중 하나로 곤충에 높은 독성을 보인다(Chaudhry, 1997;Fields and White, 2002;Brash and Page, 2009). PH₃은 하늘소 과(Semanotus japonica, Callidiellium rufipenne, Monochamus alternatus), 나무좀과(Phloeosinus perlatus, Cryphalus fulvus, Xyleborus pfeili), 긴나무좀과(Platypus quercivorus, P. calamus) 와 흰개미에 대해 살충효과가 있으며, 증기압이 높아 목재에 침 투, 확산이 MB보다 우수하다는 보고가 있다(Oogita et al., 1997;Ren et al., 2011;Choi et al., 2014).

광릉긴나무좀(Platypus koryoensis: Platypodinae)은 국내에 서 가장 중요한 참나무 해충으로 Raffaelea quercus-mongolicae 균을 매개하여 참나무시들음병을 유발한다(Suh et al., 2011). 노랑애나무좀(Cryphalus fulvus: Scolytidae)과 왕녹나무좀 (Xyleborus mutilatus: Scolytidae)은 천공성 해충으로 소나무 류에 기생하는 나무좀류 중 가장 널리 분포하고 있는 종으로 주 로 고사한 나무를 가해하나 건전한 나무를 가해하기도 한다 (Choi et al., 2017). 이들 3종의 나무좀(ambrosia beetle)은 공생 미생물(곰팡이와 세균)을 영양분으로 이용하는 곤충으로 목재 에 터널을 뚫고 미생물을 증식시켜 나무에 피해를 가하게 된다 (Kasson et al., 2016;Hulcr and Stelinski, 2017).

본 연구는 목재 수출입시 문제가 될 수 있는 목재해충 3종(광 릉긴나무좀, 노랑애나무좀, 왕녹나무좀)에 대한 PH₃의 훈증효 과를 탐색하고 MB 대체물질로서의 활용가능성을 확인하고자 하였다.

재료 및 방법

실험곤충

실험에 사용한 곤충은 광릉긴나무좀(Platypus koryoensis)과 노랑애나무좀(Cryphalus fulvus), 왕녹나무좀(Xyleborus mutilatus) 성충으로 고사목과 피해가 심한 감염목을 충북산림환경연구소 에서 분양 받아 확보하였다.

훈증제

실험에 사용된 훈증제는 포스핀(2% PH₃ + 98% CO₂)으로 Cytec (Sydney, Australia)에서 구입하였다.

훈증활성 시험

광릉긴나무좀과 노랑애나무좀, 왕녹나무좀 성충이 감염된 고사목(7 cm i.d. × 15 cm length) 4개를 12 L desiccator에 넣고 grease (Dow Corning® high vacuum grease, Dow Corning, USA)로 완전히 밀폐한 후, gastight syringe (100 ml, Hamilton, Nevada, USA)를 이용하여 PH₃를 주입하였다. Desiccator내의 마그네틱바를 이용하여 5분동안 가스를 순환시켰다. 3종의 나 무좀류는 24시간동안 약제처리 후, 후드에서 2시간동안 배기 시킨 다음 상온에서 보관하고 7일 후 손도끼를 이용하여 고사 목과 감염목을 쪼개어 나온 성충을 건드려보아 움직임이 없는 사충수를 조사하여 살충율을 계산하였다.

시간별 훈증활성을 평가하기 위하여 24시간 약제처리 후 1일 부터 7일까지의 활성을 비교하였다. 3종의 나무좀에 대한 살충 활성은 각각 5~6농도로 처리하여 비교하였다. 각 농도별 PH₃ 는 20℃에서 24시간동안 훈증처리하였다. 모든 실험은 3반복 으로 수행하였다.

데이터 분석

3종의 나무좀류에 대한 PH₃의 치사농도시간(LCT₅₀과 LCT₉₉, lethal concentration and time)은 실측 사충률을 사용하여 probit analysis 방법으로 구하였다(SAS Institute, 2009). 상대독성 (relative toxicity, RT)값은 광릉긴나무좀의 LCT값을 기준으 로 약제 감수성을 비교하였다.

결 과

광릉긴나무좀과 노랑애나무좀, 왕녹나무좀 성충에 대한 PH₃ 의 훈증독성을 확인하였다(Table 1).

3종의 나무좀 중 PH₃에 대해 광릉긴나무좀의 LCT₅₀값이 0.415 mg ‧ h/L으로 가장 높은 내성을 보였으며 왕녹나무좀이 0.209 mg ‧ h/L로 광릉긴나무에 비해 1.98배 높은 약제 감수성 을 보였으나 LCT₉₉값에 대한 RT값은 6.37배 높은 감수성을 보 였다.

약제 농도와 훈증처리 후 기간에 따른 3종의 나무좀에 대한 살충활성을 조사하였다(Fig. 1).

노랑애나무좀은 농도가 증가할수록 살충활성이 증가하였으 며 0.5 mg/L으로 24시간 PH₃ 처리 후 1일 차부터 100%의 살충 활성을 나타냈다. 또한 약제처리 6일 후에는 0.15 mg/L처리에 서도 100%의 활성을 보였다. 그러나 0.07 mg/L 이하의 농도에 서는 시간이 지남에 따라 살충활성이 증가하였으나 100% 살충 활성을 보이지는 않았다.

왕녹나무좀은 0.05 mg/L처리시 PH₃처리 1일 후부터 100% 의 살충활성을 보였으며 0.025 mg/L 이상에서는 5일 후부터 100%의 살충활성을 보였다. 왕녹나무좀 역시 시간이 지남에 따라 활성이 증가하였으나 0.02 mg/L 이하에서는 100% 방제 가 되지 않았다.

광릉긴나무좀에서는 1.22 mg/L처리시 1일 후 100%의 훈증 활성을 보였으며 0.4 mg/L 이상의 농도에서는 7일 후부터 100% 살충활성을 나타냈다. 또한, 0.3 mg/L 이하 처리시에서도 7일 후부터는 90% 이상의 높은 살충활성을 나타내었다.

고 찰

PH₃은 저장해충을 방제하는데 메칠브로마이드(MB)의 대체 훈증제 중 하나로 널리 이용되고 있다(Fields and White, 2002). 그러나 PH₃은 가연성이 높은 위험물질로 알려져 있고 긴 처리시 간을 요구한다는 단점이 있어 이를 보완하여 보다 안전하고 편 리하게 사용할 수 있도록 인화알루미늄(aluminum phosphide) 과 인화마그네슘(magnesium phosphide) 등 금속과 결합시켜 대기의 수분과 반응하여 천천히 기화될 수 있게 알약형태로 사 용되고 있다(Ducom, 2006;Follett and Neven, 2006). 본 연구 에서는 처리시간을 단축하기 위하여 3종의 나무좀류에 대하여 가스상태의 PH₃을 사용하여 24시간 노출시의 훈증활성을 탐 색하였다. 그 결과, 3종의 나무좀류 성충에 대해 모두 PH₃의 훈 증활성을 확인할 수 있었다. 그러나 PH₃에 대한 감수성 비교에 서는 광릉긴나무좀의 내성이 가장 높게 나타났는데 광릉긴나 무좀과 왕녹나무좀은 유사한 충체크기(4 mm 내외)를 갖는데 PH₃에 대한 훈증활성은 반수치사량에서 6배의 차이를 보였고 가장 크기가 작은 노랑애나무좀(1.5 mm정도)이 왕녹나무좀 보 다 더 높은 내성을 보여 충의 크기와는 큰 관련이 없어 보였다. 이것은 PH₃이 발육단계나 곤충 종에 따라 활성의 차이를 보이 기 때문으로, 일반적으로 알과 번데기가 유충과 성충보다 내성 이 강하게 나타나는데 복숭아심식나방(Carposina niponensis) 과 붉은팜야자바구미(Rhynchophorus ferrugineus), 감자뿔나방 (Phthorimaea operculella), 귤가루깍지벌레(Planococcus citri), 꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis) 등의 알에서 매우 높은 내성이 보고되었다(Liu et al., 2010; Llácer and Jacas, 2010; Kim et al., 2015;Yang et al., 2016;Kyung et al., 2018). Sulfuryl fluoride (SF)처리시에도 노랑애나무좀의 알에서 가장 높은 저항성을 보였다(Soma et al., 1996). 또한 붉은팜야자바 구미의 성충이 유충보다 더 감수성을 보였다(Llácer and Jacas, 2010). 같은 목재해충인 하늘소류(Arthopalus ferus) 성충은 200~2,000 ppm에서 24시간 처리시 100% 살충률을 보였고, 알 은 200 ppm에서 5일간 훈증하거나 또는 100 ppm에서 10일간 훈증시 100% 훈증활성을 보였다(Brash and Page, 2009). 따라 서 충의 종류와 충의 발육단계에 따른 훈증활성의 활성이 차이 가 날 수 있으며 훈증기간에 따라서도 차이가 나타남을 알 수 있다.

또한 PH₃은 긴 처리시간을 필요로 하는 훈증제로 알려져 있 어 본 실험에서는 PH₃을 24시간동안 노출시킨 후 시간에 따른 훈증활성을 조사하였다. 3종의 나무좀류 모두 PH₃처리 후 시간 이 지남에 따라 훈증활성도 증가하는 것을 알 수 있었다. 특히 광릉긴나무좀의 경우 PH₃처리 7일 후에야 100% 훈증활성을 보이기도 하였다. 이러한 결과는 훈증제에 노출된 시간뿐 만 아 니라 노출 후 약효가 나타나기까지 충의 종류나 충태에 따라 차 이가 나타나는데 이는 PH₃의 특성상 약효가 나타나기까지 긴 시간이 필요하기 때문으로 보인다(Kim et al., 2015). 이와 같은 연구결과는 성충에 대한 훈증활성만을 조사하였기에 알과 번 데기와 같은 다른 발달단계에 대한 활성탐색이 후속연구로 진 행되어야 할 것이며, PH₃의 활성이 나타나기까지 긴시간이 걸 리는 단점을 극복하기 위한 다양한 방법들이 연구되어야 할것 이다.

3종의 나무좀(광릉긴나무좀, 왕녹나무좀, 노랑애나무좀)은 천공성해충으로 목질부내에 서식하게 되는데 이들을 방제하기 위해서는 약제의 침투성이 높아야 한다. PH₃은 다른 훈증제에 비해 목재 침투성이 좋다고 보고되어 있고 본 실험 역시 목재내 부에 존재하는 해충, 3종의 나무좀류에 대하여 높은 훈증활성이 나타났다(Ren et al., 2011;Pant et al., 2012;Choi et al., 2014).

그러므로 PH₃은 MB를 대체하여 목재해충인 3종의 나무좀 (광릉긴나무좀, 왕녹나무좀, 노랑애나무좀)을 방제할 수 있는 훈증제로 활용이 가능하다고 판단된다.