KR101351327B1 - 바이오 캡슐 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 바이오 캡슐은, 해충의 유충이 서식하는 곳의 수분에 용해되는 캡슐과, 상기 캡슐에 포함되는 고흡수성 폴리머와, 상기 유충을 박멸하는 유충 방제 물질을 포함한다.

Description

바이오 캡슐{BIO CAPSULE}
본 발명은 해충 방제를 위하여 사용되는 바이오 캡슐에 관한 것이다.
모기는 각종 전염병을 매개하고 흡혈을 하는 해충의 대표적인 예이다. 모기를 포함한 해충은 대체로 물에서만 산란하는 습성으로 인해 모기 성충에 대한 방제보다는 모기 유충 발생장소를 찾아 방제를 하는 것이 적은 공간에서 많은 개체수를 방제할 수 있으므로 매우 효율적이다.
따라서 모기를 포함한 해충의 효율적인 방제를 위해서는 모기 유충 발생장소를 확인하여 유충방제를 우선적으로 실시하는 것이 가장 효과적이며 이를 위해서는 환경과 인체에 무해한 친환경적 유충 방제용 살충 방법을 개발할 필요성이 있다.
일반적으로 살충제는 액상으로 되어 있는데, 물웅덩이에 액상의 살충제는 분무하는 경우, 분무 장치를 동원해야 하므로 아파트 지하의 정화조와 같이 좁은 공간이나 물웅덩이 앞에 장애물이 있는 경우와 같이 분무 장치의 접근이 곤란한 문제점이 있거나, 실제 현장에서 방제 작업을 가로막는 수많은 애로 요인이 발생한다.
이제까지 개발된 유충 방제 약제는 액상으로 되어 있어 물에 희석하여 분무 장치로 분무하거나 흩어 뿌리는 것에 불과하였지만, 본 발명은 유충 방제 물질이 캡슐이나 알약 형태로 제공되므로 사용과 보관이 간편하고, 유충이 서식하는 어떠한 공간에도 유효 성분의 손실없이 고농도를 그대로 유지하며 유충 방제를 실시할 수 있는 바이오 캡슐을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바이오 캡슐은, 해충의 유충이 서식하는 곳의 수분에 용해되는 캡슐과, 상기 캡슐에 포함되는 고흡수성 폴리머와, 상기 유충을 박멸하는 유충 방제 물질을 포함한다.
본 발명에 따르면 캡슐 형태로 제공되므로 필요한 환경에 바이오 캡슐을 투입하는 작업이 용이하고, 수분 공급시 캡슐이 용해되고 캡슐에 포함된 유충 방제 물질이 수서 환경에 용해 확산되어 유충을 생물학적으로 박멸할 수 있으므로 해충의 내성 발생 우려가 없고, 환경 친화적이며, 성충을 박멸하는 것보다 효과적으로 해충을 박멸할 수 있고, 고흡수성 폴리머 속에 침투된 유충 방제 물질이 수서 환경에 장시간 지속적으로 공급되므로 유충 박멸 효과를 증대시킬 수 있다.
도 1은 수서 환경에 본 발명의 바이오 캡슐이 투척되는 상태를 도시하고 도 2는 정화조에 본 발명의 바이오 캡슐이 투척되는 상태를 도시한다.
도 1을 참조하면 모기 유충은 호수 등 수표면이 넓은 지역의 중심부에는 서식하지 않으므로 그 주변에만 바이오 캡슐(100)을 살포하면 된다. 유충의 발생 밀도가 높을수록 바이오 캡슐의 투입량을 증가한다. 유충 서식지에 오염이 심할 경우 바이오 캡슐의 투입량을 증가한다. 도 2를 참조하면 모기가 서식하기 용이한 아파트 정화조에도 바이오 캡슐(100)을 투입할 수 있다.
본 발명의 바이오 캡슐은 모기가 서식하는 곳의 수분에 용해되는 캡슐과, 상기 캡슐의 내부에 수용되는 고흡수성 폴리머 또는 유충 방제 물질을 포함한다.
유충 방제 물질은 BTI(Bacillus thuringiensis var. israelensis), 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)) 및 곤충성장억제제(IGR : insect growth regulators) 중 적어도 하나를 포함한다.
수분 공급시 캡슐이 용해되고 캡슐에 포함된 유충 방제 물질이 수서 환경에 용해 확산되어 유충을 생물학적으로 박멸한다.
고흡수성 폴리머가 포함되는 경우 수분에 의하여 캡슐이 용해되면서 고흡수성 폴리머에 수분이 흡착되어 고흡수성 폴리머가 팽창되고 팽창된 고흡수성 폴리머 속에 침투된 유충 방제 물질이 수서 환경에 장시간 지속적으로 공급되므로 유충 박멸 효과를 증대시킬 수 있다.
캡슐은 동물들의 연골 조직 등에서 채취하는 콜라겐을 가공한 젤라틴으로 제조되거나, 펙틴으로 제조되거나, 녹말을 주성분으로 한 알약 형태로 제조될 수 있다. 본 발명에서 '캡슐'이라 함은 젤라틴 캡슐, 펙틴 캡슐, 고흡수성 폴리머와 유충 방제 물질을 고형화시킨 정제 등을 모두 포함하는 용어로 사용된다.
캡슐은 필요에 따라 경질(hard)과 연질(soft) 타입으로 제조된다. 경질 캡슐은 젤라틴과 백당을 주원료로 하여 글리세린, 아라비아고무, 한천, 착색제, 보존제 등이 소량 첨가되어 만들어지며, 일정한 경도를 갖는다. 연질 캡슐은 펙틴이나 젤라틴에 설탕 성분과 고무나무 수액 등을 가미하여 점착성을 높인 것으로서 손으로 만지면 말랑말랑한 촉감을 준다.
경질 캡슐은 수분 공급시 캡슐 자체의 붕해 시간(캡슐이 완전히 녹는 시간) 이 5분 이내로 짧은 편이다. 연질 캡슐은 경질 캡슐보다 느리게 붕해가 완료된다. 바이오 캡슐이 정제 타입으로 된 경우 붕해 시간이 가장 짧아 최단 시간에 유충 방제 물질을 확산시킨다.
고흡수성 폴리머는 건조시에는 가루나 입상 형태이고, 수분을 흡수하면 겔 형태로 되며 부피가 크게 팽창하는 물질을 말한다. 고흡수성 폴리머는 무수 상태에서는 함유하는 물의 최대 양이 고흡수성 폴리머 입자의 중량 미만이다. 고흡수성 폴리머는 수화된 상태에서는 함유하는 물의 양이 고흡수성 폴리머 입자의 중량 이상이며, 특히 자신의 중량의 수배에 달하는 물을 흡수하여 젤 상태로 존재하므로 젤 사이에 유충 방제 물질이 가두어지고 수서 환경에서 장시간에 걸쳐 유충 방제 물질을 확산시킨다.
캡슐에 포함되는 고흡수성 폴리머의 양이 많으면 상대적으로 유충 방제 물질의 함량이 저하되므로 고흡수성 폴리머는 바이오 캡슐의 전체 중량 대비 10% 이내로 포함되는 것이 바람직하다.
고흡수성 폴리머는 전분 아크릴로니트릴 그래프트 중합체, 카르복시메틸셀룰로스, 교차결합된 폴리아크릴레이트, 술폰화된 폴리스티렌, 가수분해된 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리비닐피롤리딘 및 폴리아크릴로니트릴 등과 같은 치환되거나 비치환된 천연 또는 합성 중합체를 포함한다.
일반적인 유기살충제를 지속적으로 사용했을 때 살충제 잔류로 인한 환경 영향과 살충제 저항성 등의 문제점을 피할 수 없는데, 미생물을 성분으로 한 본 발명의 바이오 캡슐은 환경 영향이나, 저항성 문제를 유발하지 않는다. 그러나 이러한 미생물은 살포장소에서 적절하게 증식되기 어려운 단점이 있으므로 본 발명의 바이오 캡슐 형태로 제작되면 유효 성분의 손실없이 고농도로 수서 환경에 퍼진다.
배양액에서 생산할 수 있는 박테리아 중에서 BTI(Bacillus thuringiensis var. israelensis) 및 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)은 많은 종류의 모기 유충에 대하여 감수성이 높게 나타나는 세균류이다.
다음은 BTI(Bacillus thuringiensis var. israelensis), 구형 아포간균(Bacillus sphaericus), 곤충성장억제제(IGR : insect growth regulators)에 대하여 차례로 설명한다.
1) BTI( Bacillus thuringiensis var . israelensis )
본 발명의 바이오 캡슐에 포함되는 BTI는 포자를 형성하는 토양 박테리아로, 각 포자 속에 한 개 이상의 독성 단백질(delta-endotoxin)의 결정체를 포자 내에 생성한다. 모기 유충이 BTI 결정체를 섭취하면 위 내의 알칼리성 특성과 효소에 의해 결정체가 용해되면서 BTI의 독소가 방출되어 내장이 마비되고 장의 상피세포가 파괴된다.
유충의 치사효과는 섭취한 BTI의 양에 따라 다르나 섭취 후 수 시간 내에 치사한다. BTI는 살포 후 자연번식이 되지 않으므로 포자와 결정체만을 뽑아 캡슐로 만들어져 필요시 살포하게 된다.
모기에 대한 BTI의 감수성 실험 결과를 보면, BTI(IPS-78/1)로 처리한 후 24시간 경과시의 LC50은 0.001-0.01mg로 나타났다. BTI의 모기유충에 대한 감수성은 Anopheles spp.(얼룩날개모기류)에 비해 Aedes spp.(숲모기류)와 Culex spp.(집모기류)에서 더욱 높게 나타나는데, 이것은 Anopheles 유충이 수 표면에 머물며 먹이섭취를 하는 습성 때문이다.
BTI는 살포장소에서 자연번식이 이루어지지 않으나, 조건에 따라 3일에서 6주간 살충 효과가 지속된다. BTI는 살포 후 분해가 매우 빨라 환경오염을 일으키지 않을 뿐만 아니라 인축 및 꿀벌과 같은 대부분의 익충에 독성이 나타나지 않으며 장기 사용시 모기의 저항성 형성 속도도 매우 느린 편으로 조사되었다.
수온이 높을 때 BTI의 모기유충에 대한 감수성이 더 높아지는데 이는 수온이 높을 때 모기 유충의 대사활동과 먹이섭취가 활발해지기 때문이다. 염분이 있는 물에는 BTI의 효능이 감소하지 않지만, 염소성분이 남아있는 수돗물에서 BTI 효능은 8-9배 감소하는데 이것은 염소가 BTI의 delta-endotoxin을 억제하거나 파괴시키기 때문으로 보고되고 있다.
철 성분이 많은 물에서도 효능이 급격히 떨어지나 pH에는 별 영향을 받지 않는다. BTI는 하숫물에서 효능이 감소하는데 이는 물속의 유기 및 무기물질이 모기 유충에 대한 BTI의 작용에 영향을 줄 수 있음을 의미한다. 물의 탁도가 높은 경우, 예를 들면 황토물처럼 물이 여러 가지 입자들로 혼탁한 경우에도 BTI 작용은 급격히 떨어져서 맑은 물에 비해 2배 이상 감소한다. 이는 BTI의 독성 결정체들이 물속의 입자들과 결합하여 작용을 방해하기 때문이다. 그러나 직경 150 마이크론 이상의 사토에서는 작용에 큰 영향을 받지 않는다. BTI는 자외선에 영향을 받을 수 있어서 태양광선에 의해 수일 이후에는 효력이 떨어질 수 있다.
그러나, BTI는 염분이 있는 습지나 수초가 많고 수온이 비교적 낮은 연못과 같이, BTI 활성에 불리한 환경조건에서도 모기 유충에 대해 감수성이 높고 빠른 치사효과가 나타남이 보고되어 있다. BTI는 chlorphoxim 또는 temephos와 같은 유기살충제와 함께 사용하면 1.8-1.9배의 증강효과가 나타난다. BTI는 어류를 비롯한 기타 수서생물에는 영향을 주지 않는다.
깔따구는 종에 따라 BTI의 감수성 차이가 매우 크며, 대체로 중간 정도의 감수성을 나타낸다. BTI의 독성 결정체들은 물에 용해되지 않으므로 수화제(wettable powder), 유제(emulsion), 입제(granules), 고형제(briquet) 형태의 캡슐로 만들어져 생물학적 방제로 사용하는 것이 가장 효과적이다.
2) 구형 아포간균( Bacillus sphaericus )
본 발명의 바이오 캡슐에 포함되는 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)은 토양에서 발견되는 포자형성 호기성 세균이며, 인체에 무해한 것으로 보고된다. 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)의 독성물질은 BTI와 달리 포자뿐 아니라 세포벽에도 포함되어 있다. 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)의 세포벽 내에 존재하는 독성물질(LC50=2.8 ng/ml)에 비해 포자 내에 있는 물질(LC50=0.37 ng/ml)이 약 10배 정도 강하다. 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)의 모기에 대한 독성효과는 BTI의 경우처럼 위 내의 알칼리성 특성과 효소에 의해 독성물질이 용해되면서 나타난다.
모기종 중에 Culex 종류에 매우 높은 감수성을 보이지만 Anopheles 종과 Aedes 종에는 모기의 종과 계통(strain)에 따라 감수성을 보이고, 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)의 배양 방식에 따라 감수성에 큰 차이를 보인다. 일반적으로 Anopheles 종과 Aedes 종에 대한 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)의 감수성은 Culex 종류에 비해 대체로 약하다. 어린 모기유충(1, 2령기)이 3. 4령기 유충보다 감수성이 크다.
구형 아포간균(Bacillus sphaericus)은 오염수에서 어느 정도는 번식이 가능하고 지속성도 있다. 이 박테리아의 독성물질은 비교적 열에 강하여 80℃ 이상이 되어야 독성이 약해지고, BTI와 달리 10℃에서도 25-35℃에서 나타나는 정도의 효력을 유지한다. 그러나 자외선과 염분에는 파괴되기 쉽고 강알칼리(pH 10.0)와 약산성 환경(pH 4.3)에서는 독성이 떨어진다.
구형 아포간균(Bacillus sphaericus)의 독성물질의 작용은 BTI보다 느리므로 살포한 후 48시간이 경과한 다음 치사효과를 측정해야 한다. 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)는 실내보다 야외에서 효능이 떨어지므로 야외에서 적용할 때는 살포량을 늘려야 한다. 야외에 살포된 구형 아포간균(Bacillus sphaericus) 포자의 생존과 잔효 효과는 길며 9개월 후에도 토양에서 이 미생물이 발견된다. 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)은 기타 수서생물(예: 갑각류, 하루살이류, 파리류, 깔따구류, 어류 등)에는 영향을 주지 않는다.
3) 곤충성장억제제( IGR : insect growth regulators )
본 발명의 바이오 캡슐에 포함되는 곤충성장억제제는 곤충의 유약(幼若)호르몬(juvenile hormone; JH)을 합성한 호르몬 유사체(juvenile hormone analogues, JHA)와, 유약 호르몬과 화학적인 유사성이 없이 곤충의 표피(cuticle) 형성을 억제시키는 표피형성억제제(Chitin synthesis inhibitors; CSI)로 나눌 수 있다.
모기 유충 방제에 사용되는 곤충성장억제제는 메토프렌(Methoprene-JHA), 훼녹시카브(Fenoxycarb-JHA), 피리프록시펜(Pyriproxyfen-JHA), 디플루벤주론(Diflubenzuron-CSI), 트리플루무론(Triflumuron-CSI) 중 적어도 하나를 포함한다. 여기에 접촉되거나 이를 섭취한 모기 유충은 일정기간이 지난 후 유충, 번데기 또는 성충으로 변태할 때 새로운 표피형성이 억제되어 죽게 된다. 곤충성장억제제는 모기를 비롯한 여러 해충과 질병매개 곤충에 대해 감수성이 매우 높아서 모기의 경우 0.3-50 ppb 수준에서 치사효과가 나타난다. 피리프록시펜(Pyriproxyfen-JHA)은 모기에 대한 LC90치가 1.0 ppb 이하로 방제효과가 뛰어나다.

Claims (4)

  1. 해충의 유충이 서식하는 곳의 수분에 용해되고 젤라틴 또는 펙틴으로 제조되는 캡슐과,
    상기 캡슐의 내부에 수용되고 상기 캡슐의 용해로 상기 수분에 흡착되며 상기 수분의 흡착으로 팽창되는 고흡수성 폴리머와,
    상기 캡슐의 내부에 수용되고 상기 유충을 박멸하는 유충 방제 물질을 포함하고,
    상기 유충 방제 물질은 상기 캡슐의 용해로 상기 유충이 서식하는 곳으로 확산이 시작되며,
    상기 캡슐 내에서 상기 유충 방제 물질의 함량 저하가 방지되도록 상기 고흡수성 폴리머는 상기 캡슐, 상기 고흡수성 폴리머 및 상기 유충 방제 물질의 총 중량 대비 10% 이내로 마련되고, 상기 수분의 흡착을 통해 자신의 중량보다 큰 물을 흡수하여 젤 상태로 존재하고,
    상기 유충 방제 물질은 상기 젤 상태의 상기 고흡수성 폴리머 속에 침투되어 상기 유충이 서식하는 곳으로 지속적으로 공급되는 바이오 캡슐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유충 방제 물질은 BTI(Bacillus thuringiensis var. israelensis), 구형 아포간균(Bacillus sphaericus)) 및 곤충성장억제제(IGR : insect growth regulators) 중 적어도 하나인 바이오 캡슐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고흡수성 폴리머는 전분 아크릴로니트릴 그래프트 중합체, 카르복시메틸셀룰로스, 교차결합된 폴리아크릴레이트, 술폰화된 폴리스티렌, 가수분해된 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리비닐피롤리딘 및 폴리아크릴로니트릴 중 적어도 하나인 바이오 캡슐.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 곤충성장억제제(IGR : insect growth regulators)는 메토프렌(Methoprene-JHA), 훼녹시카브(Fenoxycarb-JHA), 피리프록시펜(Pyriproxyfen-JHA), 디플루벤주론(Diflubenzuron-CSI), 트리플루무론(Triflumuron-CSI) 중 적어도 하나인 바이오 캡슐.
KR1020100131253A 2010-12-21 2010-12-21 바이오 캡슐 KR101351327B1 (ko)

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