1. 연구목표

인삼은 일반 작물과 달리 그 생육활동에서 비교적 낮은 광도의 빛만을 필요로 하는 반음지 식물로서 일광을 차단하는 해가림 시설 하에서 생육하므로 내비, 내병성에 약하며 1~2년생에 옮겨심기를 하지만 오랜기간 같은 곳에서 재배되고 있어 인삼뿌리썩음병, 균핵병, 잘록병 등 토양전염성 병해가 발생할 우려가 높고 생장속도 또한 느리다. 그래서 인삼은 각종 병해충과 생리장해에 의해 생산량 및 품질의 편차가 커 재배하기 어려운 작물이다.

이러한 재배상의 어려움을 해결하기 위하여 농약 살포는 필수불가결한 요소가 된지 오래다. 게다가, 온난화로 인한 이상기후가 최근 국내외적으로 잦아 농약사용은 최근 다시 늘어나고 있는 추세이다.

과도하고 무분별한 농약사용을 줄이고 국민건강에 기여하고자 농약잔류허용기준(MRL, maximum residue limit)을 설정함으로서 그에 대한 대책을 국가적으로 세우고 만성 및 급송 중독을 일으킬 우려가 있는 농약의 대부분은 등록 취소나 사용 중지하였다. 

하지만 현재도 여전히 유통 인삼 및 재배토양에서 유기염소계 농약이 종종 검출되고 있다(이 등. 2003). 또한, 인삼은 재배기간이 길어 농약의 장기연용 및 중복살포로 인한 잔류문제가 상시적으로 야기되고 있다. 

전국 인삼재배면적 16,405ha 중 충남은 면적 3,296ha, 농가수 3,471호를 차지하고 있고 생산량 4,602M/T, 생산액 1,639억원으로 전국 23% 차지하고 있다. (인삼통계자료집, 농림부 2006) 또한 인삼 유통의 국내 최고 규모의 금산 지역도 속해있다. 

본 연구는 인삼 재배지에서 사용되는 농약에 대한 실태조사와 생육시기별 주사용 농약에 대한 잔류특성을 알아보고 인삼 재배지에서 잔류농약을 경감시키는 물질을 탐색하여 인삼의 안전성을 확보하고자 이 시험을 수행하였다.

2. 재료 및 방법

<시험1> 인삼재배지 농약사용 실태조사(2008년)

충남 인삼연구회 회원을 대상으로 2008년 8월~12월까지 우편 및 방문 설문을 실시하였다.

설문농가 선정은 표본 추출방법으로 층회 집락 무작위 추출방법을 사용하여 재배일반, 농약사용실태, 농약안전사용, GAP관련, 인적사항 등을 조사하였다. 설문자료 분석은 SPSS version 14.0 과 Excel을 이용하여 통계분석 하였는데, 주로 빈도분석과 문항간 상호관계를 알아보고자 교차표분석을 하였으며, 통계처리의 유의성은 카이제곱 검정을 실시하였다.

<시험2> 인삼 및 재배지의 주사용 농약 잔류 특성 구명(2009년)

인삼의 생육단계에 따라 초년생부터 수확기까지 포장과 인삼에 대한 농약분석을 실시하였다. 금산과 논산 각 1농가씩 선발하여 수행하였다.

토양 조사는 예정지, 파종기, 정식기, 수확기에 걸쳐 사용농약에 대한 모니터링을 수행하였고, 인삼은 4년근 수확기 수삼을 대상으로 시료채취 하였다. 토양 시료채취는 표토 15cm를 채취하였고, 수삼은 가식부위를 대상으로 잔류농약 116성분 <표 1>에 대하여 <그림 1>와 같이 잔류농약 다성분분석을 실시하였다.

<표 1> 토양 및 수삼 중 잔류농약 분석 성분 (116성분)

<그림 1> 농산물 중 잔류농약 분석 체계도

♩ :  GC용 분획별 혼합용매 조성

C1 ⇒ Hexane : Dichloromethane = 8 : 2 

C2 ⇒ Hexane : Dichloromethane : Acetonitrile = 49.65 : 50 : 0.35

C3 ⇒ Hexane : Dichloromethane : Acetonitrile  = 48.5 : 50 :1.5

C4 ⇒ Hexane : Dichloromethane : Acetonitrile  = 45 : 50 : 5

C5 ⇒ Dichloromethane : Acetonitrile = 1 : 1

인삼 재배지 토양 및 수삼 중 잔류농약 분석을 위한 기기분석 조건은 <표 2>와 같이 GC ECD/NPD와 LC/MS/MS를 이용하여 정량 분석하였다.

회수율 시험은 시중에서 구입한 유기농산물 시료와 강산 처리를 한 마사토를 사용하여 농약이 검출되지 않은 시료를 선택하였으며, 대조구 시료에 농약을 1.0mg/kg 수준으로 처리하여 시료분석과 동일한 방법으로 수행하였는데, 70.8%～117.2%로 분석방법은 양호하였다.

<표 2> 잔류농약 기기분석 조건

<시험3> 인삼 중 잔류농약 경감기술 개발(2010～2011년)

인삼 잔류농약 경감기술을 개발하기 위하여 금산군 금산읍 음지리에 위치하고 있는 농가를 선발하여 시험을 수행하였다. 해가림 시설재배로 수삼 4년근을 대상으로 시험하였다.

농약 성분 중 비교적 반감기가 길고 인삼에서 상시적으로 문제시되는 살균‧살충제 13종을 선발하였다<표 3>. 선발한 약제를 혼용가부표를 참고하여 약제를 분무 살포(9월 7일)하였다.

<표 3> 대상 약제 성분 선발 내용

인삼 재배 시 농가에서 관행으로 사용되고 있는 친환경농자재 님(Neem oil)제와 목초액(초목초액)과 잔류농약 경감제로 특허등록 되어있는 동물성아미노산액상제제, 하수처리에서 유기성 오염물질 제거에 활용되는 이산화티타늄(TiO₂)를 선택하여 처리구별 <표 4>와 같이 처리하였다. 시험처리는 약제처리 1일 후(9월 8일)에 처리하였다.

<표 4> 처리내용 및 처리량 (2L/10m²)

수삼의 시료채취는 시험 처리 후 7, 14, 21, 28, 35, 42일차까지 시료채취를 실시하였고 수삼 중 처리별 잔류농약 분석방법은 수삼 뿌리의 흙을 가볍게 물로 씻어 풍건 후 세절하여 농촌진흥청 잔류농약 다성분분석법<그림 2>을 활용하였고, 기기분석조건은 <표 5>과 같이 수행하였다. 회수율 시험은 처리약제 13종에서 76.2%~114.2%로 분석방법이 양호하였다.

<그림 2> 수삼 중 잔류농약성분 분석 방법

<표 5> 수삼 중 잔류농약 분석을 위한 LC/MS/MS 기기분석 조건

3. 결과 및 고찰

<시험1> 인삼재배지 농약사용 실태조사

충남 인삼 재배지의 농약사용 실태 조사를 위하여 10개 시‧군(금산, 공주, 논산, 천안, 태안, 부여, 예산, 연기, 보령, 서산)에 거주하는 충남인삼연구회 회원 225명을 대상으로 설문지로 질의한 결과 87명이 설문에 응답하였다. 본 설문조사 응답자의 연령은 평균 54세로 38세에서 66세까지 분포하였다.

응답자의 평균 인삼재배면적은 5.6ha로 0.6ha에서 9.9ha까지 분포하였다. 재배경력은 <그림 3>에서 보는 바와 같이 10~20년 동안 인삼 재배를 한 응답자가 55%로 과반수 이상을 차지하였고, 인삼만 재배하는 농가는 전체 응답자의 60%를 차지하여 타작물에 비하여 인삼 재배의 소득 의존도가 높은 것을 확인하였다.

<재배경력>                       <인삼 외 소득작물 재배현황>

<그림 3> 재배경력 및 인삼 외 소득작물 재배현황

본 조사에 응답한 충남 인삼 농민들은 인삼 재배 중 가장 문제시 되는 병해로 잿빛곰팡이병, 점무늬병, 탄저병, 모잘록병 순으로 선정하였고, 문제시되는 충해로는 뿌리혹선충, 굼벵이류, 달팽이 순이었다. 이러한 병해충에 대한 인식은 강 등(2007)이 언급한 것과 달리 재배 지역별로 차이가 나는 것으로 조사되었다.

<그림 4>와 같이 병해의 종류별로 주사용 농약을 조사한 결과 약제성분 사용은 잿빛곰팡이병과 점무늬병, 역병 경우, 각각 Polyoxin B, Mancozeb, Metalaxyl을 가장 많이 사용하는 것으로 조사되었고, 탄저병과 모잘록병은 주로 사용되는 약제가 한 가지 이상으로 다양하게 사용되는 것으로 조사되었다.

<그림 4> 병해 종류에 따른 주사용 농약 성분

해충 종류에 따른 주사용 농약 성분은 <그림 5>에서 보는 바와 같이 뿌리혹선충 방제에 Cadusafos/Cabosulfan 합제를 대부분 사용하는 것으로 나타났고, 풍뎅이류 방제는 Cypermethrin을 가장 많이 사용하는 것으로 조사되었다.

<그림 5> 충해 종류에 따른 주사용 농약 성분

농약 사용에 관한 설문 중 농약잔류로 인한 피해경험이 있다고 응답한 농민은 27%로 타작물이 10%이하인 것을 감안하면 높은 수치이다. 또한 피해 경험자들은 농약잔류에 영향을 주는 인자로  전작물의 영향을 67% 응답자가 선택하였고, 다음으로 미등록약제 사용에 이한 피해를 33%가 선택하였다. 그리고 GAP(농산물우수관리제도) 인삼을 생산하고 있거나 생산 계획이 있다고 답한 응답자는 93%에 달해 고품질 인삼 생산에도 의지가 높은 것을 확인하였다.

응답자 애로사항 및 건의사항으로 인삼에 좀 더 다양한 약제를 사용할 수 있도록 직권시험을 통한 등록약제 추가를 건의하였고, 인삼 병해충 관리 지침서가 없어 방제 시 경험에 의존하는 농가가 많다고 지적하여 관리 기준을 정립할 필요성이 제기되었다.

<시험2> 인삼 및 재배지의 주사용 농약 잔류 특성 구명

인삼 및 재배지 주사용 농약의 잔류 특성을 구명하기 위하여 생육단계별로 예정지, 파종기, 정식기, 수확기 토양에서 농약 116종을 분석한 결과, <표 6>과 같이 7종의 농약이 검출되었다. 검출농도는 0.01～0.15mg/kg으로 수확기 토양에서 검출 되었다. 인삼 생육 후기에 농약을 많이 살포하는 것으로 나타났으며, 모두 인삼 등록약제로 확인하였다. 

<표 6> 인삼 재배지 생육단계별 토양 중 잔류농약 성분                         (mg/kg)

수삼 중 잔류농약 116성분 분석 결과는 A지역과 B지역 모두 불검출 되었으며, 수확기 토양 내 소량의 농약들이 검출되었으나 수삼에는 영향을 미치지 않은 것으로 판단되었다. 검출 성분은 수삼 내에서 분해가 토양에서의 분해속도보다 빠른 것으로 판단하였다.

<시험3> 인삼 중 잔류농약 경감기술 개발

인삼 재배지 잔류농약 경감 시험을 위한 포장의 이화학적 특성을 조사한 결과, 인삼 토양의 적정범위 보다 pH가 다소 높았고, 칼슘이 다소 높은 사양토에서 시험하였다<표 6>. 인삼 생육은 정상으로 양호한 포장으로 토양의 EC가 높은 점이나 칼슘(Ca)이 높은 것은 시험에 영향을 주지 않은 것으로 보였다.

<표 6> 인삼재배지 잔류농약 경감 시험 토양 이화학적 특성

※♩ : 인삼 토양의 화학성 적정범위 (’00, 농촌진흥청)

시험 치리별 경과일수에 따른 잔류농약 경감효과는 분석결과 <표3>의 대상약제 13종 중 Azoxystrobin, Cypermethrin, Cyazofamid, Fenhexamid 4종에 대해서만 경감효과가 확인되었다. Azoxystrobin의 경우 이산화티타늄 0.1%처리구가 무처리에 비하여 잔류허용기준 0.5g/kg 이하로 검출되는 시기가 무처리 대비 14일에서 9일 정도 앞당겨져 안전성 확보일수가 5일이나 단축되었다. Cypermethrin은 잔류허용기준 0.1g/kg 이하로 검출되는 시기가 38일에서 28일로 10일 단축되었다. 상대적으로 비교한 물처리구와 님제구, 목초액구에서는 경감효과를 보이지 않았고, 동물성아미노산액비구에서는 효과가 다소 인정되었다.

Cyazofamid 경과일수에 따른 잔류농약 경감효과는 이산화티타늄 0.1% 처리구에서 잔류허용기준 0.3g/kg이하로 검출되는 시기가 10일로 무처리 14일보다 4일 가량 단축되었다. 또한, Fenhexamid의 경우에도 이산화티타늄 0.1% 처리구는 잔류허용기준 0.3g/kg이하로 검출되는 시기가 19일로 무처리 대비 7일 가량 단축되었다. 

이산화티타늄의 광촉매 작용은 자외선의 조사를 받으면 전자정공대가 생성되어 종공은 표면의 수분과 반응하여 강한 산화력을 가지는 Hydroxyl- radical을 생성하는데, 이 산화력은 대부분의 유기물을 탄소가스와 수분으로 분해할 수 잇으며, 수중 또는 공기 중의 환경오염물질의 제거에 쓰인다고 보고되고 있다(박 등. 2008). 4종 약제성분 모두 계통이 다르고 형태가 다르지만, 사용에 따라 경감효과가 나오는 것은 강한 - OH 산화력으로 분해가 된 것으로 예상된다.

<Azoxystrobin>                       <Cypermethrin>

<Cyazofamid>                          <Fenhexamid>

※ 약제처리 : A(무처리), B(물처리), C(님제 0.1%액 처리), D(목초액 0.2%액 처리) 

E(동물성아미노산 0.1%액 처리), F(이산화티타늄 0.1%액 처리)

<그림 7> 처리별 경과일수에 따른 수삼 중 약제 잔류농도

4. 적  요

<시험1> 인삼재배지 농약사용 실태조사

충남 인삼연구회 225명을 대상으로 우편설문조사를 실시한 결과 87명이 응답하였다. 설문지를 분석한 결과는 다음과 같다.

가. 인삼 재배면적 평균 5.59ha이고, 경작자는 평균 연령 54.3세로 고령화임.

나. 인삼재배경력 10년 이상이 76%이고, 인삼만을 소득원으로 하는 농가비율은 59%이다.

다. 인삼재배에 가장 문제시 되는 병충해는 잿빛곰팡이병, 점무늬병, 탄저병과 뿌리 혹선충, 굼벵이류 등 이었으며 이를 방제하기 위해 살균제는 Polyoxin B, Mancozeb, Azoxystobin, Iminoctadine tris(abesilate)성분이 함유된 농약을 주로 사용하고 있고, 살충제로는 Cadusafos, Cyfluthrin, Thiamethoxam, Cypermethrin이 함유되어있는 농약을 주로 사용하고 있다.

라. 농약잔류로 인한 농가피해는 27%가 경험하였으며, 그 중 전작물의 영향과 미등록약제 사용으로 인한 피해가 각각 67%, 33%로 분석되었다.

마. GAP 인삼을 생산하거나 생산 계획이 있는 농가 비율은 93%로 나타나 GAP에 대한 관심이 높음을 나타냈다. 

<시험2> 인삼 및 재배지의 주사용 농약 잔류 특성 구명

인삼 및 재배지의 주사용 농약 잔류 특성 구명을 위하여 생육단계별 토양 및 인삼의 잔류농약 분석결과 예정지, 파종기, 정식기, 수확기 토양 중 수확기 토양시료에서만 살충제 3종 (Acetamiprid, Cypermethrin, Bifethrin)과 살균제 4종(Carbendazim, Fludioxonil, Diethofencarb, Difenoconazole)이 검출되었다. 검출농도는 0.01~0.15mg/kg 수준으로 검출되었고, 수확기 수삼에서는 잔류농약이 불검출 되었다.

<시험3> 인삼 중 잔류농약 경감기술 개발

인삼 중 잔류농약을 경감하기 위하여 친환경농자재 님(Neem)제 0.1%액과 목초액 0.2%, 동물성아미노산액비 0.1%액, 이산화티타늄 0.1%액을 처리한 결과는 아래와 같다.

가. 님제, 목초액은 무처리와 비교 시 잔류농약경감 효과는 유의성이 없었으며 이산화티타늄구와 동물성아미노산액비구에서는 농약성분 경감이 확인되었다.

나. 처리 후 7일차 약제성분 경감지수는 이산화티타늄 0.1%액 처리 시 등록약제 4종에 대하여 24～36%의 경감효과를 보였으며, 동물성아미노산액비구 0.1%액 처리 시 이산화티타늄과 마찬가지로 같은 약제에 대하여 18~25%의 경감효과를 보였다. 

다. 이산화티타늄 0.1%액을 처리하였을 경우 초기농도에서 잔류농약 경감효과가 Cypermethrin이 36.4%로 효과가 가장 우수하였다.

라. 이산화티타늄 0.1%액을 처리하였을 경우 농약잔류 허용기준 일수를 4~10일 안전성을 확보하였다.

5. 인용문헌

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신영민, 손영욱, 이선화, 정지윤, 원영준 등 (2005) 인삼 농축액의 잔류농약 제거기술 개발에 관한 연구. 한국농약과학회지 9(1):41~50.

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유용만, 윤영남 (2006) GAP 인삼 농가를 위한 GAP 인삼 매뉴얼. 충남대학교 GAP 연구센터

박성애 (2008) 고효율 광반응시스템을 사용한 수용액내 유기오염물질 분해에 관한 연구. 순천향대학교

6. 연구결과 활용

7. 연구원 편성