소나무류 생태의 가장 큰 위협이 되고 있는 소나무재선충병 은 소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus)에 의해 발생되 며, 스스로 이동능력이 없는 소나무재선충은Monochamus속 (Coleoptera: Cerambycidae)의 하늘소를 매개충으로 하여 전 파된다(Kobayashi et al., 1984;Sato et al., 1987;Sousa et al., 2001;EU Commission, 2020). 소나무재선충병의 확산을 방지 하기 위하여, 매년 소나무재선충 매개충인 솔수염하늘소(Monochamus alternatus)와 북방수염하늘소(Monochamus saltuarius) 의 우화시기에 맞춰 항공방제가 실시되고 있다(KFS, 2021). 2021년 현재 항공방제 면적은 점점 감소하고 있으나(KFS, 2021), 소나무재선충병 확산을 방지하기 위한 항공방제의 수 요는 지속될 것으로 예상된다.

우리나라에서는 소나무재선충 매개충의 항공 방제 약제로 는 티아클로프리드, 아세타미프리드, 아세타미드·뷰프로펜진, 아세타미드·에마멕틴벤조에이트 합제, 플루피라디퓨론 5종이 등록되어 있으며(Table 1), 주로 티아클로프리드와 아세타미 프리드를 살포약제로 사용하고 있다 (KFS, 2021;RDA, 2023). 최근 EU에서는네오니코티노이드 계열의 약제에 대하여, 클로 티아니딘, 이미다클로프리드, 티아메톡삼3종은 꿀벌위해성을 이유로 온실 외 야외에서의 사용을 금지하였고, 티아클로프리 드는 내분비교란 가능성이 있는 물질 및 대사물질의 지하수 오 염문제로 사용금지를 하고 있다(EU Commission, 2020). 농촌 진흥청에서는 아직 티아클로프리드이 사용에 특별한 제한을 두고 있지 않지만, 티아클로프리드가 내분비교란 가능성이 있 는 물질과 그 대사물의 지하수 오염문제로 인하여 EU에서 사 용을 금지하고 있는 상황에서, 티아클로프리드를 대체할 약제 의 선발이 필요하게 되었다.

국내 등록 농약 중 소나무재선충 매개충에 등록된 약제를 제 외한 다른 종의 하늘소를 대상으로 등록된 약제로는 유기인제 인 펜토에이트 유제와 피레스로이드계의 비펜트린 액상수화제 가 있으며, 소나무재선충의 매개충과 동일한 딱정벌레목의 해 충을 대상으로 등록된 약제 중 바구미류와 오리나무잎벌레에 대하여 피레스로이드계의 에토펜프록스 유제, 네오니코니노 이드계의 디노테퓨란 액제과 벤조일 유레아인 디플루벤주론 수화제가 있다(RDA, 2023). 또한, 최근 매미나방의 대발생으 로 인하여 소나무류의 피해가 보고되었다(Jung et al., 2020). 이 에 매미나방의 방제시기가 소나무재선충병 매개충의 방제시기 와 동일하여, 동시방제 약제로 나방류의 방제에 주로 사용되는 옥사디아진계 인독사카브 수화제와 스피노신계 스피네토람 액 상수화제 대한 약제 효과를 확인하고자 하였다. 본 실험에서는 펜토에이트 유제, 에토펜프록스 유제과 비펜트린 액상수화제, 디플루벤주론 수화제, 인독사카브 수화제, 스피네토람 액상수 화제 6종에 대한 약제 효과 검정하기로 하였다. 네오니코노이 드계인 디노테퓨란은 솔수염하늘소에 대한 약제로 티아클로프 리드와 아세타미프리드가 등록되어 있어 선발하지 않았다.

본 실험에서는 소나무재선충 매개충에 대하여 등록되어 있 지 않은 상기 6종의 약제에 대하여, 소나무재선충 매개충에 대 한 접촉독과 섭식독을 평가하였고, 선발된 약제의 무인항공기 살포에 의한 약제 감수성을 평가하였다.

재료 및 방법

무인항공방제용 약제 선발 시험

시험곤충

우화 후 7-10일된 솔수염하늘소 성충을 오상킨섹트(구리시, 경기도) 구매하여, 시험에 사용되기 전까지 실험실에서 소나무 를 먹이로 주어 24 ± 2°C, 60 ± 5 %RH, 14L:10D 조건에서 사육 하였다. 구매 후 일주일 이내에 실험에 사용하였다.

시험 약제

시험에 사용한 약제는 총 6종으로 펜토에이트(phenthoate) 유제, 에토펜프로스(etofenprox) 유제, 비펜트린(bifenthrin) 액 상수화제, 디플루벤주론(diflubenzuron) 수화제, 인독사카브 (indoxacarb) 수화제, 스피네토람(spinetoram) 액상수화제였으 며, 티아클로프리드(thiacloprid) 액상수화제는 대조약제로 사 용하였다. 약제는 모두 약제 판매상을 통하여 구입하여 사용하 였다. 사용된 약제는 유기인계, 피레스로이드계, 벤조일유레아, 옥사디아진, 스피노신으로 네오니코티노이드 계열이 아닌 약 제를 사용하였다. 사용된 약제의 유효성분과 살충기작은 Table 2와 같다.

약제 효과 시험

섭식독(feeding effect)의 효과 확인하기 위하여 화분에 심겨 있는10년생 소나무을 25 × 40 m²의 공터에 놓아 둔 후, ULV 살 포기(FogS DH-FOGs; Daeho Green, Gimhae, Gyeonsnagnamdo) 를 이용하여 약제를 소나무에 골고루 살포하였다. 약제가 묻 은 소나무 가지와 잎(약 150 g)과 솔수염하늘소 10씩을 금속망 (15 × 20 × 10 cm)에 넣은 후, 3일과 7일 후 생존율을 조사하였다.

접촉독(direct contact effect) 효과 확인을 위해 솔수염하늘 소 10마리씩 들어있는 금속망(15 × 20 × 10 cm)을 25 × 40 m² 의 공터에 고루 퍼지게 놓고, ULV 살포기를 이용하여 약제를 골고루 살포하였다. 약제 살포 후, 금속망에는 약제가 살포되어 있지 않은 소나무 가지와 잎(약 150 g)을 먹이로 제공하여, 3일 과 7일 후 생존율을 조사하였다.

섭식독과 접촉도 실험에 사용한 약제 살포량은 2 L/ 10 a에 해당하는 양으로 위 면적에 1 L를 살포하였고, 처리 농도는 33 배와 50배 두 농도로 처리하였다. 대조구로는 어떤 약제도 살포 하지 않았다. 각 약제에 대하여 각각3반복 시험하였다.

무인항공 약효 시험

시험곤충

솔수염하늘소 및 북방수염하늘소는 오상킨섹트에서 사육한 우화 후 7-10일된 성충 개체를 구매하여, 실험실에서 10일간 소 나무를 먹이로 사육하여(24 ± 2°C, 60 ± 5 %RH, 14L:10D), 시 험에 사용하였다. 시험 곤충의 처리는 Kim et al. (2020)의 방식 과 동일하게 수행하였다. 시험곤충의 정착을 위하여, 약제 살포 1일전 망(length 30 cm, diameter 11 cm)에 넣어 두고, 각 망에 는 성충10마리를 소나무 혹은 잣나무 가지를 함께 넣고, 소나무 혹은 잣나무의 수관을 3등분한 각 위치에 달아 두었다(30마리/ 구). 처리 후 성충은 망에 넣어 두고, 3일과 7일차에 생충수를 조사하였으며, 붓으로 자극하였을 때 움직임이 있는 개체만 살 아있는 것으로 간주하였다.

시험 약제

시험에 사용한 약제로는 선발된 스피네토람 액상수화제(주 성분함량 5%)로 33배 희석액을 2 L/10 a의 량으로 처리하였다. 약제처리는 농촌진흥청고시에 따라, 수목 캐노피(canopy)기준 4 m이상의 상공에서 15 km/h의 비행속도로 약제를 평행 살포 하였다(RDA, 2022). 약해 조사를 위하여 기준량(33배)와 배량 (16배)로 소나무에 살포하여 7일후 육안으로 조사하였다. 대조 구(Control)는 약제 처리를 하지 않았다.

무인헬리콥터과 노즐

시험에 사용된 무인헬리콥터과 노즐은 Kim et al. (2020)이 사용한 것과 동일한 기종(YAMAHA FAZER)과 노즐 (TXVK- 26, Teejet)을 사용하였다.

시험포장

시험포장은 Kim et al. (2020)등이 실시한 곳과 동일한 장소 였으며, 동일한 시험 포장 규격으로 단구제 3반복 시험을 할 수 있도록 구획하였다. 소나무림은 제주특별자치도 서귀포시 안 덕면 사계리와 제주시 애월읍 유수암리에서 수행하였다. 시험 포장의 규격은 각각 7.5 × 40 m, 총면적 1,150 m², 구당 면적 300 m² 이며, 각 구간에는 10 m의 완충 지대를 설정하였다. 두 포장 모두 약제 처리 전 및 처리 후 7일까지 약효·약해 시험에 영향을 줄 만한 기상 상황은 없었다.

통계 처리

약제의 방제 효과의 유의성을 검정하기 위해 각 약제에 대한 사충율은 Abbott의 보정사충율로 보정한 후(Abbott, 1925), arcsine으로 변환하여 Tukey의 다중 검정을 실시하였다. 사충율(± 표준오차, SE)은 변환전의 값으로 나타내었다. 무인항공약제에 의한 생존율의 유의성은 t-검정을 이용하여 검정하였다. 통계에 는 SAS Institute의 JMP (ver 9.02; Cary, NC)를 이용하였다.

결과 및 고찰

ULV를 이용한 약제 선발 실험 결과, 펜토에이트, 비펜트린, 인독사카브, 스피네토람, 대조약제인 티아클로프리드은 모두 농도에 관계없이 3일차에 솔수염하늘소에 대하여, 접촉독과 섭식독에 있어100% 살충율을 보였다(Table 3). 에토펜프록스 의 33배 및 50배 희석액의 접촉독 효과로 7일차에 모두88.9% 의 살충율을 보였고, 섭식독 효과로 7일차에 모두 93.4%의 살 충율을 보였다. 디플루벤주론의 접촉독 효과는 33배 희석액에 3일차 90.0%, 7일차에 83.3%의 살충율을 보였으며, 섭식독 효 과는 33배 희석액에 대하여 3일차 76.2%, 80.3%의 살충율을 보였다. 디플루벤주론50배 희석액의 접촉독 효과는 3일차 100%, 7일차에 100%의 살충율을 보였으나, 섭식독 효과는 3일차 40.5%, 7일차53.9%의 살충율을 보였다. 무처리구의 경우 금속 망 처리(접촉독 무처리구)에서는 3일차 100%, 7일차 56.7%의 생존율을 보였고, 소나무 망처리(섭식독 무처리구)에서는 3일 차 70.0%, 7일차 63.3%의 생존율을 나타내었다.

본 실험 결과, 펜토에이트, 비펜트린, 인독사카브, 스피네토 람이 항공방제 약제로 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있었다.

유기인계 약제로는 국내에서는 지상살포용으로 페니트로티 온이 등록되어 있고, 일본에서는 유기인계인 페니트로티온 수 화제를 항공살포하고 있다(FAMIC, 2020). 펜토에이트의 급성 어독성(LC₅₀ fish)의 경우 네오니코티노이드계인 이미다클로 프리드의 84배, 티아메톡삼의 50배 높은 것으로 나타났다(Sumon et al., 2016;RDA, 2023). 본 실험에서는 피레스로이드계 약제 로 에토펜프록스와 비펜트린의 접촉독과 섭식독을 검정하였 다. 에토펜프록스는 농약 등록기준에 적합한 방제가를 보였으 나, 다른 약제와 비교하여 다소 떨어지는 양상을 보였다. Choi et al. (2017)은 갈색날개매미충의 약제선발에서 에토펜프록스 는 처리한 다른 네오니코티노이드계의 약제에 비하여 살충력 이 다소 떨어지며, 성충밀도와 난괴수 저하에 효과가 없다고 보 고하였다. 비펜트린의 경우, 살충효과는 좋았으나, US EPA (2021)에서 발암성 우려물질로 구분되어있다. 인독사카브는 높은 살충효과를 보였으나, 본 실험에서는 수화제를 사용하였 기에 항공방제에는 노즐이 막힐 가능성이 있다. 추후에 액상수 화제 혹은 유제에 대한 시험을 수행한 후 항공방제 약제로써의 약효평가가 필요할 것으로 판단된다. 스피네토람은 ULV시험 에서 솔수염하늘소에 대하여 높은 살충율을 보였다. 스피네토 람은 Saccharopolyspora spinosa (Bacteria: Actinobacteridae) 가 만드는 천연 spinosyns를 이용하여 합성하며, 접촉독과 섭식 독을 나타내고 있다. 여러 해충에 대하여 효과가 보고되고 있으 며(Dripps et al., 2011), 특히 나비목에 대하여 살충효과가 높 고, 서양뒤영벌Bombus terrestris에 대하여 spinosad보다 낮은 독성을 보이고 있다(Besard et al., 2011). 딱정벌레목의 해충 중 저장곡물해충에 대하여서도 높은 살충효과가 보고되었다(Vassilakos et al., 2012). 이러한 사유를 바탕으로, 효과가 좋았던 4 종의 약제 중 스피네토람을 무인항공방제 약제로 선택하여, 매 개충에 대한 감수성 실험을 수행하였다.

소나무재선충 매개충에 대한 살충제 감수성은 Table 4에 나 타내었다. 소나무림 포장에서의 솔수염하늘소에 대한 스피네토 람의 살충효과(방제가)는 서귀포시와 제주시에서 각각3일차에 포장에서 83.4%와 82.4% 였으며, 7일차에는100%와 98.6%였 다. 소나무림 포장에서의 북방수염하늘소에 대한 살충효과(방 제가)는 서귀포시와 제주시에서 각각3일차에 포장에서 82.4% 와 82.5% 였으며, 7일차에는 모두 100%였다.

본 실험 결과, 스피네토람 액상수화제는 솔수염하늘소와 북 방수염하늘소에 우수한 방제 효과가 확인할 수 있어, 항공방제 농약으로 등록이 가능할 것으로 판단되었다. 항공 방제 약제는 지상 살포 방식과 달리 비산에 의한 비의도적 잔류, 특히 꿀벌에 의 영향이 클 것으로 예상된다. 스피네토람의 꿀벌에 대한 섭식 독성은 LD₅₀값이 7.32 μg/bee이지만, 접촉독의 LD₅값은 0.0023 μg/bee으로, 접촉독성이 높은 것을 판명되었다(Abdu-Allah and Pittendrigh, 2018). 이에 해당 약제의 살포 전에 항공 살포 에 의한 꿀벌에 대한 위해성을 평가한 후, 살포되어야 할 것이다.