[전남인터넷신문]농업 현장에서 난제 중의 하는 해충이다. 해충은 농작물을 가해해 수량이나 품질을 저하시킨다. 때로는 바이러스 매개 등의 피해를 일으킨다. 현장에서는 작물에 피해를 주는 해충을 방제하기 위해 살충제 등을 살포해 방제하는 경우가 많다.

농약 살포는 해충의 방제에 효과적이나 같은 종류의 약제를 반복해서 사용하면 해충에 대한 약제 내성이 발생해 효과가 떨어지는 경우가 있다. 환경과 건강에도 악영향을 미치므로 많은 나라에서는 농약의 종류에 따라 사용 여부와 사용량 등을 규제하고 있다.

농약의 안전성과 환경에 대한 소비자들의 관심 또한 늘어나자 농약 사용량을 줄이거나 농약을 사용하지 않는 병충해 방제법에 관한 관심이 높아지고 있다. 그런 가운데 곤충과 빛의 관계를 기본으로 한 ‘광 방제’에 관한 연구와 관련 방제 상품 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

해충의 ‘광 방제’는 빛에 대한 곤충의 반응을 활용한 방제법으로 광 환경을 인공적으로 조작하여 곤충의 침입을 저지하거나 번식 기회를 빼앗아 증식을 억제하는 기술로 최근 빠르게 발달하고 있다.

광방제가 빠르게 발달하고 있는 이면에는 발광 다이오드(light emitting diode: LED) 발전과 관련성이 높다. LED 등 광에 의한 해충 제거가 주목받고 있는 이유는 내성이 생기지 않는 점, 약제 비용이 들지 않는 점, 환경에도 친화적인 것이 큰 이유이다. 최근에는 IPM(Integrated Pest Management: 종합적 병해충 관리)에 대한 관심이 높아지고 있는 것도 한 이유이다.

LED 등 광을 이용한 해충의 방제는 곤충의 광수용체 특성을 이용한 것으로 그에 대한 이해가 필요하다. 곤충이 빛을 자극으로 수용하는 감각기관은 단안(單眼; 홑눈)과 복안(複眼; 겹눈), 뇌에 의한 직접 수용이 있는 것으로 알려져 있다.

이 중 복안(compound eye, facet-eye)은 인간의 눈에 해당하는 시각 기관이라고 할 수 있다. 복안은 단안과 매우 비슷한 구조의 개안(個眼) 수백-수천 개가 6각형의 벌집 모양으로 늘어서 있는데, 잠자리류는 1만-2만 8,000개나 되며, 집파리에서는 4,000개, 풍뎅이의 일종에서는 5,000개가 된다. 그러므로 머리를 움직이지 않아도 넓은 시야를 얻을 수 있는 것이 특징이다.

곤충의 각 개안은 척추동물의 눈과 비슷하여, 수정체, 유리체, 시세포(視細胞), 시신경으로 이루어지는데, 광수용 세포는 시세포이다. 시세포는 특히 자외선, 청색, 녹색에 잘 반응한다. 가령, 꿀벌의 경우 잘 볼 수 있는 빛의 파장 영역은 250nm~650nm이다. 이것은 인간이 잘 볼 수 있는 파장영역대인 380nm~800nm와 조금 차이가 있어 인간이 볼 수 없는 자외선 영역(250nm~380nm)을 볼 수가 있다.

최근에 성능이 비약적으로 향상되고 있는 LED는 자외선 영역에서 적외선 영역까지의 생산이 가능해져 특정 주파수에서 협대역(±20nm 정도)의 LED 발광 레이저까지도 사용할 수 있게 되었다. 이것은 빛에 대한 다양한 반응을 나타내고 있는 곤충에 대해 맞춤식으로 활용하는 것에 의해 방제의 폭이 넓어지게 되었다.

광방제에 이용되는 LED에는 야행성 나방이 주간과 착각하도록 해 행동을 억제시켜 교미나 산란을 할 수 없도록 하여 1세대에서 번식을 정지시키는 효과를 갖는 것이 있다. 적색 LED(피크 파장 630nm)를 반경 15m까지 빛이 닿도록 해 성충의 방향감각을 마비시키는 방제등이 있는데, 이것은 식물체의 녹색을 쉽게 볼 수 없도록 하여 암컷 성충의 산란 기회를 감소시키는 효과가 있다. 해충을 LED의 빛으로 유인해, 강력한 흡인팬으로 전용 포충 봉투에 포획하는 제품도 있다.

광방제에 사용되는 등은 주로 전기 요금과 시설비가 저렴한 LED 중심으로 발전하고 있다. 이것은 살충제의 살포 횟수를 줄이는 것도 기대할 수 있고, 방수이므로 비가 내리는 노지에서도 사용할 수 있다. 또한 본체 표면의 폴리카보네이트 부분에 부착하는 것을 정기적으로 청소하여 빛의 확산을 유지할 수 있는 장점이 있다.

광에 의한 해충의 방제 환경은 크게 개선되었고, 친환경 농산물의 생산에 대한 요구가 거세지고 있으며, 광방제 시장 또한 비약적으로 성장하고 있으므로 이 부분에 대한 산학연의 적극적인 연구과 상품개발이 요구된다.

참고자료

本多健一郎 外 27人. 2014. 光を利用した害虫防除のための手引き. (独)農業・食品産業技術総合研究機構 中央農業総合研究センター.

本多健一郎. 2011. 光に対する昆虫の反応とその利用技術. バイオメカニズム学会誌 35(4):233-238.