KR20120050592A - 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식물의 병해를 방제하기 위한 친환경 생화학제제에 관한 것으로, 특히 식물 병해의 살균, 항균, 방충 및 방제효과가 우수한 식물성 정유(精油, Essential Oil)를 이용한 나노에멀션 조성물 및 예비제 조성물과 이 나노에멀션 조성물 및 예비제 조성물을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 침엽수 정유를 포함한 조성물이 5~100nm의 입자로 물에 분산되어 식물병에 살포시 예방효과 및 직접살균효과를 나타내며, 또한 침엽수 정유의 고유의 상쾌한 향기가 지속되어 주변 환경개선에 많은 도움이 될 뿐만 아니라, 인체 또는 가축에 대한 독성이나 환경오염의 위험이 없고, 식물병의 예방 및 방제에 필요한 화학농약의 사용을 현저히 줄일 수 있다.

Description

식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법{Nano-emulsion composition and preliminary preparation composition for preventing plant disease using plant essential oil and method for producing the same}
본 발명은 식물의 병해를 방제하기 위한 친환경 생화학제제에 관한 것으로, 특히 식물 병해의 살균, 항균, 방충 및 방제효과가 우수한 식물성 정유를 이용한 나노에멀션 조성물 및 예비제 조성물과, 이 나노에멀션 조성물 및 예비제 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
식물성 정유(精油, Essential Oil)란 일반적으로 향기가 나는 식물에서 물리적 방법으로 분리한 휘발성 물질을 말한다. 식물성 정유는 주로 식물체 내에서 생성되지만 유선(油腺, Oil glands), 또는 선모(腺毛, Glandular hair) 내에 함유되어 있거나 수지 내에서 녹아있는 형태로 식물체에 공통적으로 존재한다. 식물성 정유의 대부분은 종자식물의 꽃, 꽃봉오리, 잎, 가지, 줄기, 뿌리 등 각 부위에서 얻어지며, 그 화학적 조성은 식물의 종류에 따라 다르다.
식물성 정유는 Terpenold, Poly terpenold, 페놀류 등 수십 내지 수백 성분을 함유하는 혼합물이다. 이 식물성 정유는 속칭 '기름주머니'라고 불리는 저장기 내에 존재하고 있는 것이 많다. 일반적으로 동일 종, 동일 속 식물성 정유는 성분의 종류, 조성 및 함량도 거의 일정하고 규칙적으로 생성된다. 물론, 식물이 생육하는 토지의 기후풍토에 따라 또는 수확시기의 차이에 따라 성분조성 및 함량에 차이가 날 수 있다. 현재 식물성 정유의 종류는 520여종으로 알려져 있으며 식물학적으로 분류하면 57개 과에 이른다.
이러한 식물성 정유는 식물이 자신을 스스로 보호하는 다양한 역할을 하게 되는데, 다른 식물에 대한 생장저해작용, 곤충이나 동물로부터 줄기나 잎을 보호하기 위한 섭식저해작용, 곤충이나 미생물에 대해서 기피, 유인 살충작용을 하거나 병원균을 감염되지 않도록 하는 살균작용 등 그 역할은 매우 다양하다.
식물성 정유의 추출법은 크게 3가지로 분류될 수 있는데 이를 간단히 살펴보면, 첫째, 수증기 증류법(Steam distillation)으로서, 대부분의 식물성 정유는 물에 녹지 않으므로 수증기 및 열에 의해 향기성분이 변화되지 않는 식물성 정유에는 이 방법이 가장 간편하며, 가장 널리 사용된다. 서로 불용인 혼합물 증기의 전 압력은 순성분 각각의 증기압의 합과 같으므로, 식물성 정유의 증기압과 물의 증기압의 합이 증류조 내의 압력과 같아지면, 식물성 정유는 수증기와 함께 비등하여 유출되는 방식이다.
둘째, 압착법(Expression)으로, 오렌지, 레몬, 베르가모트(Bergamot) 등 감귤과의 과피에는 기름주머니가 있어 그 안에 식물성 정유가 함유되어 있으므로, 압착하거나 과피에 상처를 냄으로써 간단히 식물성 정유를 얻을 수 있다. 압착법에는 해면법(스폰지법), 향료추출법(Ecuelle법) 등 옛날부터 사용되어 온 가내 수공업적인 방법이 있으나, 그 후 롤러의 간극으로 압착하는 롤러법으로 진보되어 과실의 세척, 과피의 분리, 압착 등 모두 자동화되어 있다.
셋째, 추출법(Extraction)으로, 추출법에는 유지흡수법, 휘발성 용제추출법, 초임계 유체추출법이 있으며, 가능한 낮은 온도에서, 물을 사용하지 않고 식물성 정유를 추출하는 방법이다.
식물성 정유의 활용가치는 크게 3가지 기능으로 구분되는데, 살균기능, 소취기능 및 쾌적기능이 그것이다. 첫째, 살균기능은 곰팡이에 대한 살균 및 번식억제 기능으로서, 대표적인 살균기능 사례로 송편을 들 수 있다. 송편은 중추절에 사용되는 대표적인 음식으로서, 솔잎을 깔고 쌀로 빚은 송편을 솔잎 위에 올려 증기로 쪄서 만드는데, 이때 솔잎을 까는 이유는 수증기에 의해 솔잎에 있는 식물성 정유가 송편의 외부에 도포되어 온도가 높은 환경에서도 음식이 상하지 않도록 보관하기 위한 우리 선조의 식물성 정유 활용법이다. 이처럼 식물성 정유는 곰팡이 번식 억제는 물론 직접 곰팡이에 대해 살균작용을 가지고 있다. 모든 식물성 정유는 어느 정도의 항균작용을 갖는다고 할 수 있으나, 수목에서는 특히 편백, 소나무, 나한백, 유칼리 등이, 허브류에서는 라벤더, 카모밀라, 고추냉이, 겨자 등이 보다 강항 살균작용을 하는 것으로 알려져 있다.
둘째, 소취기능이다. 악취를 유발하는 대표적인 물질은 암모니아, 황화수소, Trimethylamin, Methylmercaptan 등이 있는데, 악취는 유기물이 부패할 때 발생한다. 즉, 부패란 산화에 의해 일어나는 현상이므로 산화방지 작용이나 살균작용을 갖는다는 것은 동시에 악취의 원인을 제거한다는 것과 관련이 있다. 이러한 의미에서 소취기능과 살균기능은 매우 밀접한 관계가 있으며, 식물성 정유는 살균기능과 수취기능을 겸비한다.
마지막으로 쾌적기능으로서, 최근 아로마테라피(Aromatheraphy)와 같은 향기치료요법으로 식물성 정유를 이용하여 미용이나 건강에 도움을 주고자 하는 방법이다. 이러한 쾌적기능은 조합한 식물성 정유를 사용하여 마사지 하거나 흡입하거나 내복하는 등 다양한 방법을 통해 구현되고 있으며, 대표적인 수목들의 식물성 정유는 거담, 살균, 이뇨작용, 진통, 발모, 청량감 기능을 가지고 있다. 또한, 스트레스에 대한 호르몬 대사를 촉진시켜 진정작용 및 수면시간 연장 등에도 사용된다.
그러나 전술한 바와 같이 식물로부터 용이하게 추출할 수 있으며 다양하고 유용한 기능들을 가지고 있는 식물성 정유를 이용하여 친환경 생화학제제를 구현하기 위해서는, 소수성인 식물성 정유의 특성상 수용화가 어렵고 식물에 살포시 흡수율이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 식물을 다양한 병원균과 해충, 성장저해식물 등과 같은 유해생물들로부터 보호하기 위하여 인류가 오랫동안 사용해온 화학합성농약은 수확량 증가를 통해 인류에 많은 기여를 한 것은 사실이나, 화학합성농약의 오용과 남용은 잔류독성, 저항성 병원군?해충?잡초의 증가 등으로 그 사용량을 끊임없이 증가시켜야 하므로 환경 및 생태오염에 커다란 문제점을 야기하고 있으며, 특히, 일부 화학합성농약의 경우 환경호르몬으로 추정되어 생태계 교란을 일으키는 주요 원인 중의 하나로 인식되고 있다.
이에 따라, 21세기에 들어오면서 우리나라를 포함한 OECD 국가들에서는 화학합성농약과 합성비료의 사용량을 줄이고자 하는 친환경농업정책을 펼치고 있으며, OECD 국가들의 경우 화학합성농약의 생산량을 2014년까지 40%를 감축하는 규제책을 펼치고 있다. 이러한 정부 및 범국가적인 정책과 더불어 웰빙시대를 맞이하여 농산물에 대한 소비자의 인식이 전환됨에 따라 안전한 먹거리, 즉 유기농산물을 포함한 친환경 농산물을 찾는 소비자가 급증하고 있어, 화학합성농약이 아닌 천연물 농약이나 미생물 농약과 같은 친환경 작물보호제의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
따라서 식물병 방제 효과가 우수한 지방산을 함유한 조성물 및 이를 이용한 식물병 방제 방법이 제안되었는데, 국내에서는 1990년대 후반부터 농진청을 중심으로 많은 연구와 노력에 힘입어, '식용유와 계란노른자를 이용한 난황유 제조 및 이용기술'이 농가에 보급을 위하여 지도되고 있다. 난황유는 식물성 오일이 물에 유화가 되지 않으므로 계란 노른자에 포함되어 있는 레시틴(Lecithin)성분을 이용하여 식물성 오일과(카놀라유, 해바라기유 등) 믹싱을 한 후 물에 유화시켜 작물에 살포하여 병해충을 예방 및 작물을 치료하는 목적으로 활용된다.
그러나 식물성 오일을 이용한 난황유의 효과가 살충제 및 살균제로 실용 가능성이 높은데도 불구하고 확산이 어려웠던 이유는 첫째, 사용 시마다 간이 제조과정을 거쳐야 한다는 제제상의 불편함과, 둘째, 제조 후 산화 및 부패로 인해 보관이 불가능 하다는 보관상의 문제점, 그리고 셋째, 환경 및 간이제조방법에 따라 때로는 작물에 약해를 가져 올 수 있다는 약해의 문제점 등이 지적되었기 때문이다.
특히, 난황유의 가장 큰 문제점은 제조 시 공정 및 환경에 따라 오일 입자의 크기가 일정 크기 이하로 유화되지 않고 큰 입자로 유화 되었을 때 살포된 농작물의 약해현상이 심하게 나타난다는 점이다.
현재 시판되고 있는 농약의 제형은 약 35종, 이중 수소성 원제를 사용하는 제형은 12종이 있는데, 이중에서 오일을 주성분으로 한 대표적인 제형으로는 유제(EC: Emulsifiable Concentrate), 유탁제(EW: Emulsion in Water), 미탁제(ME: Micro-Emulsion)이 있다. 유제는 타 제형에 비해 제제(製劑, Formulation)가 간편하고 약효가 우수하나, 용제의 인화성에 의한 화제의 위험성이 있고, 용제의 종류에 따라 약해가 우려되는 단점이 있다. 유제의 경우 물에 희석시 입자크기는 약 1-10㎛로 형성된다.
유탁제는 유제에 비해 약효가 우수하고, 적용에 많은 장점을 가지고 있으나, 유통시 크리밍(Creaming) 현상으로 오일과 물이 분리되는 유통상의 문제점을 가지고 있으며, 성상은 우유처럼 백탁이다. 유탁제는 물에 희석시 입자크기가 약 2㎛로 형성된다. 미탁제는 유제나 유탁제에 비해 적은양의 원제를 사용하여 보다 높은 약효를 발현하며, 환경에 대해서도 저독성이므로 안전하며, 유통과정에서 경시변화가 적어 안정적인 장점을 가지고 있다. 미탁제의 경우, 물에 희석시 입자크기는 약 0.1~2㎛로 형성된다.
따라서 전술한 난황유의 문제점과 종래의 오일을 주성분으로 하는 제형을 살펴 볼 때, 식물성 정유 및 오일을 농업에 접목하기 위해서는 제조 시 오일의 입자크기를 미립자 형태로 유지하는 기술이 절대적으로 필요하다.
통상적으로 식물병원성 곰팡이 포자의 크기는 보통 3~30㎛로 형성되어 있으므로, 식물병원성 곰팡이 포자 외피를 직접 가해하여 살균하기 위해서는 이보다 작은 5~100nm 정도의 입자크기를 갖는 제형이 필요하다.
한편, 미탁제보다 더 작은 입자크기를 갖는 제형으로서 화장품 및 의약품 제형에서 시도되고 있는 나노에멀션(Nano-Emulsion) 제형이 있다.
그러므로 보다 적은 양의 식물성 정유로 높은 약효를 발현하기 위해서는 기존의 미탁제 기술보다 진보한 나노에멀션 공법을 적용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물 및 나노에멀션 예비제 조성물, 그리고 이 나노에멀션 조성물 및 나노에멀션 예비제 조성물의 제조를 위한 기술이 요망된다.
따라서 본 발명의 목적은 화학합성농약을 대체하여 인체와 환경에 안전한 친환경 농산물의 재배가 가능한 친환경 작물보호제로 사용할 수 있는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 식물성 정유를 이용한 친환경 작물보호제 개발에 있어서, 나노에멀션 제형기술을 접목하여 소량의 원료로도 보다 효과적인 약효를 보증함으로써 농작물 스트레스를 감소시켜 고품질 친환경 농산물을 생산할 수 있는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 유통과정에서 발생 될 수 있는 불안요소에 대하여 약효를 보증함으로써 유통기간을 늘릴 수 있는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물은, 1 내지 30 중량%의 침엽수 정유; 20 내지 50 중량%의 식물성 오일; 1 내지 30 중량%의 유화제; 0.1 내지 10 중량%의 다가알콜; 및 10 내지 50 중량%의 물;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물은, 1 내지 30중량%의 침엽수 정유; 20 내지 50중량%의 식물성 오일; 1 내지 30중량%의 유화제 및 0.1 내지 10중량%의 다가알콜;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물의 제조방법은, 침엽수 정유 100중량부에 대하여 200 내지 250중량부의 식물성 오일을 상온에서 100~500rpm으로 5 내지 15분간 교반하여 유지하는 제1과정; 상기 제1과정의 혼합물 100중량부에 대하여 50 내지 60중량부의 유화제를 첨가하고, 상기 유화제가 첨가된 혼합물 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부의 다가알콜을 첨가하여 1,000~ 5,000rpm으로 약 10~30분간 교반하여 유지하는 제2과정; 상기 제2과정의 혼합물 100중량부에 100 내지 200중량부의 물을 첨가 후 1,000~5,000rpm으로 약 10~30분간 교반하여 유지하는 제3과정; 및 상기 제3과정의 혼합물을 고압균질기(Homogenizer)에 500~1,000bar에서 약 3회 균질화하는 제4과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물의 제조방법은, 침엽수 정유 100중량부에 대하여 200 내지 300중량부의 식물성 오일을 상온에서 100~500rpm으로 5 내지 15분간 교반하여 유지하는 제1과정; 상기 제1과정의 혼합물 100중량부에 대하여 50 내지 70중량부의 유화제를 첨가하는 제2과정; 및 상기 제2과정의 혼합물 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부의 다가알콜을 첨가하여 1,000~ 5,000rpm으로 약 10~30분간 교반하여 유지하는 제3과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법에 있어서, 상기 침엽수 정유는, Tricyclene, α-Pinene, β-Pinene, Camphene, Sabinene, Myrcene, β-Phellandrene, α-Terpinena, Limonene, α-Thujene, ν-Terpinene, ρ-Cymene, Terpinolene, α-Cubebene, α-Copaene, Camphore, Linalool, Linalyl acetate, Bornvl zcetate, Thymol methyl ether, β-Elemene, β-Caryophllene, Terpinene, Widdrene, Humulene, β-Selinene, ν-Muurolene, α-Terpineol, Borneol, α-Terpinyl acetate, ν-Elemene Bicyclosesqui, Phellandrene, α-Muurolene, α-Cadinene, σ-Cadinene, ν-Cadinene, ρ-Cymene-3-ol, Caryophyllene, Oxide, Farnesol, Elemol, α-Selinece, Cedrol, Spathulene, β-Selinene, Τ-Muurolo, Stach-15-ene, α-Eudesmol Globulol, α-Podocarprene 중 20종 이상의 성분이 검출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법에 있어서, 상기 유화제는, Polyglycol ether of fatty alcohol, Alkylphenol, Fatty acid, Glycerine fatty acid esters, Fatty acid alkanol amides, APG, Sugar esters, Amine oxides 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물은, 나노에멀션 조성물 100중량%는, 편백오일 5중량%와 카놀라오일 15중량%를 PL-S05HP 교반기에서 1,500rpm으로 10분간 교반하고, TW-60 5중량%와 TW-80 8중량%를 혼합하여 교반한 후 에틸알콜 5중량%와 물 62중량%를 혼합하여 1,500rpm에서 약 30분간 교반하여, ALPAR-TEC Lab Homogenizer 40 Model에 750bar 조정 후 혼합물을 3회 고압균질 작업을 실시하여 얻어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물은, 나노에멀션 조성물 100 중량%는, 편백오일 5중량%와 파인오일 20중량%, 카놀라오일 15중량%, 올랜산 10중량%, 리놀레산 10중량%을 PL-S05HP 교반기에서 1,500rpm으로 10분간 교반하고, TW-60 11중량%와 TW-80 19중량%를 혼합하여 교반한 후 에틸알콜 10중량%와 1,500rpm에서 약 30분간 교반하여 얻어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 식물성 정유를 사용하고 나노에멀션 제형을 구현함으로써 적은양으로 필요한 약효를 발현할 수 있으므로 약해의 위험을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 식물에 사용되는 화학합성농약의 사용량을 현저히 줄일 수 있으므로, 농작물, 잔디밭, 운동장, 골프장 등의 인체 및 어류, 가축에 대한 독성과 환경오염을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 생태계 보전 및 보호에 큰 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 식물성 정유를 이용한 친환경 작물보호제 개발에 있어서, 나노에멀션 제형기술을 접목하여 소량의 원료로도 보다 효과적인 약효를 보증함으로써 농작물 스트레스를 감소시켜 고품질 친환경 농산물을 생산할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 고품질 친환경 농산물을 생산함으로써 농가의 고수익에 기여할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 유통과정에서 발생 될 수 있는 불안요소에 대하여 약효를 보증함으로써 장기간 유통이 가능한 장점이 있으며, 이에 따라 친환경 작물보호제의 확산에 기여할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노에멀션 조성물의 입자분석결과를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노에멀션 예비제 조성물의 입자분석결과를 나타낸 도면.
본 발명은 살균, 항균, 방충 및 방제 효과가 우수한 식물성 정유를 포함하는 친환경 생화학제제를 5~100nm 입자크기를 갖는 나노에멀션 제형으로 구현하여, 화학합성농약을 대체할 수 있는 친환경 생화학제제로서, 살균, 소취, 쾌적기능을 갖는 식물성 정유를 함유한 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법을 제공한다.
특히, 본 발명은 잔디에서 발생되는 곰팡이성병에 의해 잔디가 손상되는 것을 방지하는데 탁월한 효과가 있어, 골프장에 사용되는 화학합성농약의 사용을 최소화하여 생태계를 보호 및 보전할 수 있는 식물성 정유를 함유한 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 다양한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것으로서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예들에 국한되는 것이 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 나노에멀션 조성물 및 나노에멀션 예비제 조성물에 사용되는 식물성 정유는 침엽수 정유며, 그 수종은 주목과(비자나무, 주목, 개비자나무. 화솔나무), 나한송과(금송), 소나무과(전나무, 구상나무, 솔송나무, 낙엽송, 잣나무, 섬잣나무, 스트로브잣나무, 리기다소나무, 소나무, 반송), 낙우송과(메타세콰이아, 낙우송, 삼나무), 측백나무과(서양측백, 측백나무, 황금옥측백, 천지맥, 편백, 화백, 향나무, 뚝향나무, 눈향나무, 옥향, 카이즈카향나무, 노가주나무)이다.
본 발명에 따른 나노에멀션 조성물 및 나노에멀션 예비제 조성물에 사용되는 식물성 정유의 추출법으로는 수증기 증류법, 유지 흡수법, 휘발성 유기용제 추출법, 초임계 유체 추출법 등을 사용할 수 있으며, 식물성 정유의 구성 성분을 GC/MS(Gas Chromatography/Mass Spectroscopy)에 분석시 다음과 같은 성분이 20종 이상 검출되는 것을 사용한다. GC/MS에서 검출되는 성분들은 Tricyclene, α-Pinene, β-Pinene, Camphene, Sabinene, Myrcene, β-Phellandrene, α-Terpinena, Limonene, α-Thujene, ν-Terpinene, ρ-Cymene, Terpinolene, α-Cubebene, α-Copaene, Camphore, Linalool, Linalyl acetate, Bornvl zcetate, Thymol methyl ether, β-Elemene, β-Caryophllene, Terpinene, Widdrene, Humulene, β-Selinene, ν-Muurolene, α-Terpineol, Borneol, α-Terpinyl acetate, ν-Elemene Bicyclosesqui, Phellandrene, α-Muurolene, α-Cadinene, σ-Cadinene, ν-Cadinene, ρ-Cymene-3-ol, Caryophyllene, Oxide, Farnesol, Elemol, α-Selinece, Cedrol, Spathulene, β-Selinene, Τ-Muurolo, Stach-15-ene, α-Eudesmol Globulol, α-Podocarprene 중 20종 이상의 성분들이다.
본 발명에 따른 나노에멀션 조성물 및 나노에멀션 예비제 조성물은 식물성 정유에 식물성 오일 또는 지방산을 부재료로 사용한다. 식물성 오일에 함유된 지방산의 종류는 리놀레산(Linoleic acid), 올레산(Oleic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 리놀렌산(Linolenic acid), 리시놀레산(Ricinoleic acid) 및 스테아르산(Stearic acid) 등이 있으며, 특히 올레산 및 그의 칼륨 및 나트륨은 염은 상품으로 등록되어 흰가루병 방제제로 사용되고 있고(The Bio Pesticide Manual 2판, British Crop Protection Council), 리시놀레산의 식물병원성 곰팡이에 대한 균사생장억제 효과가 보고된 바 있다(JAOCS 62: 1578-1580, 1985).
식물성 오일에 함유된 지방산은 병원균 및 해충에 대한 살균 및 살충 작용을 한다. 특히 식물병원성 곰팡이의 외부 표피는 왁스층에 의해 보호되고 있는바, 지방산은 식물병원성 곰팡이의 외부표피를 녹임으로써 약물이 세포벽을 침투하여 세포 내부에 전달되어 원형질 파괴 및 지방대사를 방해하며, 해충의 기문을 막아 호흡과 대사를 방해할 뿐만 아니라, 작물표면에 피막을 형성하여 물리적인 보호막으로 기능함으로써 병원균의 발아와 침입을 억제하고 해충을 기피하는 효과가 있으므로, 식물성 정유에 식물성 지방산을 결합하여 사용한다.
또한, 본 발명은 식물성 정유 및 식물성 지방산 혼합체를 나노에멀션 수용액 및 나노에멀션 예비제(농축액)로 만들기 위한 유화제로서 계면활성제를 사용한다. 계면활성제는 발포, 습윤, 분산 및 에멀션화 성질을 제공할 수 있으며, 종류로는 음이온, 양이온, 비이온, 양쪽성이온인 표면 활성제로서 작용하는 물질을 의미한다. 본 발명에 따른 나노에멀션 조성물 및 나노에멀션 예비제 조성물에 이용되는 계면활성제는 비이온성 계면활성제이며, 종류로는 Polyglycol ether of fatty alcohol, Alkylphenol, Fatty acid, Glycerine fatty acid esters, Fatty acid alkanol amides, APG, Sugar esters, Amine oxides 등이 있다.
본 발명에 사용되는 계면활성제는 친수기와 소수기의 분자량에 따라 물성이 달라지며, HLB는 20, 뛰어난 유화력과 저자극성을 갖는 특징이 있다. 주요 용도는 유화제, 점도향상제, 마그네슘 및 칼슘염의 분산제거제(Lime soap dispersants) 등에 이용된다. 특히, 소르비탄 에스테르 계열은 나노에멀션 이용시 안정적인 입자 형성에 많은 도움이 주며, 팜유, 야자유에 에틸렌 옥사이드를 부가시킨 Uniqema사의 Tween 계열 제품은 지방산 함유가 높아 보다 효과적이다.
또한, 본 발명은 분산성과 수혼화성을 위해 보조제로서 다가 알코올 또는 다가 알코올 응축물을 전술한 혼합물에 더하여 사용한다. 다가 알코올 또는 다가 알코올 응축물은 혼합물의 분산성을 향상시켜 물과 희석시 분산성을 가중시킨다. 본 발명에서는 친환경 생화학제제의 특성상 에틸알코올을 사용함이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물의 제조공정을 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물의 제조공정은 하기와 같다.
1. 침엽수 정유와 식물성 오일(지방산) 혼합: 침엽수 정유 100중량부와 식물성 오일(지방산) 200 ~ 250중량부를 상온에서 100~500rpm으로 5~15분간 교반하여 유지한다.
2. 보조제 혼합: 준비된 1의 혼합물 100중량부에 유화제 50~60중량부와 다가알콜 1~10중량부를 첨가하여 1,000~ 5,000rpm으로 약 10~30분간 교반하여 유지한다.
3. 물 혼합 후 교반: 준비된 2의 혼합물 100중량부에 물 100~200중량부를 첨가 후 1,000~5,000rpm으로 약 10~30분간 교반하여 유지한다.
4. 고압 균질화 작업: 준비된 3의 혼합물을 고압균질기(Homogenizer)에 500~1,000bar에서 약 3회 균질화한다.
다음으로, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제(농축액) 조성물의 제조공정은 하기와 같다.
1. 침엽수 정유와 식물성 오일(지방산) 혼합: 침엽수 정유 100중량부와 식물성 오일(지방산) 200 ~ 250중량부를 상온에서 100~500rpm으로 5~15분간 교반하여 유지한다.
2. 보조제 혼합: 준비된 1의 혼합물 100중량부에 유화제 50~60중량부와 다가알콜 1~10중량부를 첨가하여 1,000~ 5,000rpm으로 약 10~30분간 교반하여 유지한다.
이하, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물의 제조공정을 실시예들을 들어 상세히 설명한다.
<실시예 1> 나노에멀션 조성물 제조
나노에멀션 조성물 100중량%는, 편백오일 5%(예로서, 50g)와 카놀라오일 15%(예로서, 150g)을 PL-S05HP 교반기에서 1,500rpm으로 10분간 교반하고, TW-60 5%(예로서, 50g)와 TW-80 8%(예로서, 80g)을 혼합하여 교반한 후 에틸알콜 5%(예로서, 50g)와 물 62%(예로서, 620g)을 혼합하여 1,500rpm에서 약 30분간 교반한다. ALPAR-TEC Lab Homogenizer 40 Model에 750bar 조정 후 혼합물을 3회 고압균질 작업을 실시한다.
전술한 실시예1에 따라 제조된 나노에멀션 조성물을 300배 물에 희석하여 VASCO-3 입도분석기에 입자분석결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예1에 따라 제조된 본 발명에 따른 나노에멀션 조성물은 5.7~187.1nm로 형성되며, 평균직경 71.0nm로 형성되었음을 알 수 있다.
<실시예 2> 나노에멀션 예비제(농축액) 조성물 제조
나노에멀션 예비제 조성물 100중량%는, 편백오일 5%(예로서, 50g)와 파인오일 20%(예로서, 200g), 카놀라오일 15%(예로서, 150g), 올랜산 10%(예로서, 100g), 리놀레산 10%(예로서, 100g)을 PL-S05HP 교반기에서 1,500rpm으로 10분간 교반하고, TW-60 11%(예로서, 110g)와 TW-80 19%(예로서, 190g)을 혼합하여 교반한 후 에틸알콜 10%(예로서, 100g)와 1,500rpm에서 약 30분간 교반한다. 조성물을 300배 물에 희석하여 VASCO-3 입도분석기에 입자분석결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예2에 따라 제조된 본 발명에 따른 나노에멀션 조성물은 3.4~11.8nm로 형성되며, 평균 8.8nm로 형성되었음을 알 수 있다..
이하, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물의 독성시험을 실시예들을 들어 상세히 설명한다.
<시험예 1> 나노에멀션 예비제(농축액) 급성경구독성 시험
본 독성시험은 농약의 등록시험기준과 방법(농촌진흥청고시 제 2009-19호, 2009. 07. 07)에 준하여 실시하였다. 실험대상 동물종은 SPF mouse(ICR계)이며, 사육환경은 온도 23±2℃, 상대습도 50±10%, 조명시간 12시간(오전7시~오후7시) 및 조도 200~300Lux의 실험실 조건에서 멸균된 사료와 음용수를 급여하며, 순화 및 시험기간 동안 격리?사육하였다. 사육상자는 순화 및 시험기간 중 폴리카네이트 사육상자(26 x 20 x 12㎝)에 5마리씩 넣어 펄프드라이를 깔아 사육하였다. 사료는 실험동물용 고형사료(E.P 수퍼피드(주))를 자외선 멸균시켜 자유급식 시켰으며, 물은 지하수를 자외선 유수살균기로 소독시킨 후 자유섭취 시켰다.
투여약량 수준설정 및 약제 조제는 기초시험으로 수컷과 암컷 모든 동물의 투여약량을 5,000㎎/㎏으로 설정하였으며, 투여약량 수준별 공시 동물수는 암수 각각 5마리씩 10마리를 1군으로 하여, 개체별 식별은 피모에 색소를 일련번호로 표시하였다. 투여액량은 투여약량 수준별 공히 10㎖/㎏(체중)으로 설정하였다. 시험물질 투여개시 3~4시간 전부터 시험물질 투여 후 3시간 동안은 먹이를 주지 않았으며, 마우스용 경구투여 주사바늘을 이용하여 체중 측정치를 기준으로 소정의 시험물질 조제액량을 산출한 후 경구투여 경로로 위내에 1회에 한하여 강제 투여하였다.
관찰 및 검사항목은 투여 당일에는 투여 후 10분, 30분, 1시간에서 4시간째까지 매시간, 그리고 익일부터는 매일 1회씩 일반 중독증상 및 치사된 동물수를 14일간 관찰?조사하였으며, 공시된 모든 동물에 대하여 투여 당일과 투여 후 체중을 측정하였고, 생존한 동물에 대하여는 1, 3, 7일 및 14일때 개체별 체중을 측정하였고, 관찰기간 종료 후 이산화탄소 가스로 마취시켜 내부장기의 육안적 이상 유무를 관찰하였다.
본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물의 급성경구독성시험 결과는 하기와 같다.
기초시험결과, 투여약량 5,000㎎/㎏에서 치사가 없었으며, 급성경구독성의 LD50값은 수컷과 암컷 모두 5,000㎎/㎏ 이상으로 농약관리법에 의거 독성을 구분하면 Ⅳ급(저독성)으로 분류가 되며, 경구투여후 일반 중독증상은 관찰되지 않았고, 체중변화는 약제투여 후 경과일수에 따라 암수 모두에서 1일째까지 감소를 보였으나 3일째부터는 회복되어 증가추세를 보였다. 또한 약제 처리 14일 후에 부검하여 내부 장기의 육안적 이상 유무를 관찰하였으나 모든 장기에서 이상 소견은 관찰되지 않았다.
<시험예 2> 나노에멀션 예비제(농축액) 급성경피독성 시험
본 독성시험은 농약의 등록시험기준과 방법(농촌진흥청고시 제2009-19호, 2009. 07. 07)에 준하여 실시하였다. 실험대상 동물종은 SPF Rat(S.D계) 이며, 사육환경은 온도 23±2℃, 상대습도 50±10%, 조명시간 12시간(오전 7시~오후 7시) 및 조도 200~300Lux의 실험실조건에서 멸균된 사료와 음용수를 급여하며 순화 및 시험기간 동안 격리?사육하였다. 사육상자는 순화 및 시험기간 중 폴리카네이트 사육상자(40 x 22 x 18㎝)에 5마리씩 넣어 펄프드라이를 깔아 사육하였다. 사료는 실험동물용 고형사료(E.P 수퍼피드(주))를 자외선 멸균시켜 자유급식 시켰으며, 물은 지하수를 자외선 유수살균기로 소독시킨 후 자유섭취 시켰다.
투여약량 수준설정 및 약제 조제는 기초시험으로 수컷과 암컷 모든 동물의 투여약량을 4,000㎎/㎏으로 설정하였으며, 투여약량 수준별 공시 동물수는 암수 각각 5마리씩 10마리를 1군으로 하여, 개체별 식별은 피모에 색소를 일련번호로 표시하였다. 약제처리 경로 및 처리방법으로 공시동물은 시험물질 처리 전에 흉복배부에 제모기를 이용하여 5 x 6㎝ 이상 크기의 넓이로 제모하고 4 x 5㎝ 면적의 거즈에 조제된 시험물질을 체중 측정치를 기준으로 소정 액량을 산출한 후 균일하게 묻힌 다음 제모된 부위에 도포한 후 의료용 반창고를 고정?유지 시켰다. 흉복배부에 도포시킨 시험물질은 24시간 후 제거하고 피부에 묻은 잔여물질은 생리 식염수로 잘 닦고 휴지로 물기를 흡수시킨 다음 케이스에 넣어 두었다.
관찰 및 검사항목은 처리 당일에는 투여 후 10분, 30분, 1시간에서 4시간째까지 매시간, 그리고 익일부터는 매일 1회씩 일반중독증상 및 치사된 동물수를 14일간 관찰?조사하였으며, 공시된 모든 동물에 대하여 투여 당일과 투여 후 체중을 측정하고, 생존한 동물에 대하여는 1, 3, 7일 및 14일째 개체별 체중을 측정하였고, 관찰기간 종료 후 이산화탄소 가스로 마취시켜 내부장기의 육안적 이상 유무를 관찰하였다.
본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물의 급성경피독성시험 결과는 하기와 같다.
기초시험결과, 투여약량 4,000㎎/㎏에서 치사가 없었으며, 급성경구독성의 LD50 값은 수컷과 암컷 모두 4,000㎎/㎏ 이상으로 농약관리법에 의거 독성을 구분하면 Ⅳ급(저독성)으로 분류가 되며, 경구투여후 일반 중독증상은 관찰되지 않았고, 체중변화는 약제투여 후 경과일수에 따라 암수 모두에서 1일째까지 감소를 보였으나 3일째부터는 회복되어 증가추세를 보였다. 또한 약제 처리 14일 후에 부검하여 내부 장기의 육안적 이상 유무를 관찰하였으나 모든 장기에서 이상 소견은 관찰되지 않았다.
<시험예 3> 나노에멀션 예비제(농축액) 급성어독성 시험
본 독성시험은 농약의 등록시험기준과 방법(농촌진흥청고시 제 2009-19호, 2009. 07. 07)에 준하여 실시하였다. 실험대상 어종은 잉어(Cyprinus Carpio)이며 순화 및 사육조건은 시험어류를 구입한 후 30주 동안 실험실 내의 환경 하에서 사육 순화시켰으며 사육온도는 22~24℃, 조도 200~300Lux을 유지시켰으며, 사료는 잉어용 부산관상어사료(주)를 1일 2회 급여하였다. 시험용기는 원통형의 유리제품 10ℓ(높이25.5㎝ x Ø 25.5㎝) 용기를 사용하였으며, 시험용수는 지하수를 사용하여 대형 항온수조 내에 시험용 유리수조를 담아 수온을 23.5℃로 시험기간 동안 유지시켰다.
기초시험으로 시험농도 수준을 10㎎/ℓ으로 하여 시험어류수는 10ℓ용 수조 2개에 각각 5마리씩 합계 10마리를 1군으로 하였다. 노출방법은 시험물질성질에 대한 정상적인 시험조건의 유지 등을 감안하여 지수식(Static System)방법을 채택하였으며, 시험용수 무처리를 음성 대조군으로 하고 PCP-Nadua(90%)을 양성 대조군으로 설정하였다. LC50 산출법은 Probit법을 이용하여 LC50값 및 95% 신뢰한계치를 산출하였다. 중독증상 및 치사율은 수질측정(DO, pH, 수온) 조사시기 방법으로 시험개시전과 24시간 간격으로 시험종료시까지 DO, pH, 수온을 측정하였으며, 용존산소량은 DO-24P모델로 산소량을 측정하고, pH는 Orion203+으로 조사하며, 수온은 항온수조에 시험용기를 넣고 온도계를 설치하여 조사하였다.
본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물의 급성어독성시험 결과는 하기와 같다.
시험결과, 48시간 반수치사농도(LC50)는 8.004㎎/ℓ(95% 신뢰한계: 7.291~8.867) 이었으며, 96시간 반수치사농도(LC50)는 6.955㎎/ℓ(95% 신뢰한계: 6.300~7.656) 이었으므로, 농약관리법에 의거 독성정도별 어독성을 구분하면 Ⅲ급에 해당된다.
<시험예 4> 나노에멀션 예비제(농축액) 토마토 병해 약효시험
본 시험은 나노에멀션 예비제의 병해에 대한 약효시험을 검증하기 위해 실시되었으며, 병해 약효시험 대상식물은 토마토로 하였다. 시험약제의 구성은 편백오일 3%(예로서, 30g)와 파인오일 10%(예로서, 100g), 카놀라오일 23%(예로서, 230g), 올랜산 11%(예로서, 110g), 리놀레산 11%(예로서, 110g)을 PL-S05HP 교반기에서 1,500rpm으로 10분간 교반하고, TW-60 11%(예로서, 110g)와 TW-80 19%(예로서, 190g)을 혼합하여 교반한 후 에틸알콜 12%(예로서, 120g)와 1,500rpm에서 약 30분간 교반하여 조성물을 제조하였다. 시험장소는 강원도 횡성에 위치한 토마토 대상농가를 선정하였다.
대상 토마토품종은 약효 시험은 '박카스'이며, 약해 시험은 '박카스','산체리'를 선택하였으며, 대상 병해는 잿빛곰팡이(Botrytis cinerea)으로 하였고, 대상 병해 발생상황은 무리처리 이병과율 35.9%로 약효 평가하기에 충분히 발병되었다.
시험구 배치는 난괴법 3반복으로 하여 '무처리구 - 조성물 배량구 - 공시시료 추천구 - 대조처리구'의 총 4개의 처리구로 구분하였으며, 처리구당 20㎡로 구분하여 총 3반복을 실시하였다. 무처리구는 물만 처리하고, 대조처리구는 토마토 '잿빗곰팡이병'에 공시된 디클로플루아니드 수화제50% 합성농약 500배를 처리하고, 공시시료 추천구는 나노에멀션 예비제 조성물을 250배로 처리하며, 약해를 위한 조성물 배량구는 나노에멀션 예비제 조성물을 125배로 처리하였다.
시험횟수는 1주 간격으로 3회 처리하였으며, 무처리구도 동일하게 물처리 하였다. 방제가 조사는 각 처리구별 토마토 '잿빛곰팡이병'이 발생한 이병면적을 조사하여 전체 면적에서 병발생을 계산하여 그 비율을 통계 처리하였다. 통계분석은 던칸의 다중범위검정(Duncan's Multiple Range Test)방법으로 유의수준 95%로 분석하였다.
본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 병해 약효시험의 토마토 '잿빛곰팡이' 병해 방제가 및 약해시험 결과를 하기의 표 1 및 표 2에 각각 나타내었다.
시험
약제		 처리구 약제
농도		 방제가(%) 유의성
(DMRT)		 방제가
(%)
1반복 2반복 3반복 평균
물 무처리 - 35.6 39.3 32.8 35.9 a -
디클로플루아니드50% 대조구 500배 5.3 4.2 4.3 3.9 b 87.1
조성물 추천구 250배 9.0 7.3 5.5 7.3 b 79.8
표 1에 보인 시험결과와 같이, 토마토 '잿빛곰팡이'에 대한 병방제 효과를 분석한 결과, 무처리구와 비교하여 나노에멀션 예비제 조성물을 250배 처리한 조성물에서는 78.9%의 방제가를 나타내었다. 한편, 토마토 '잿빛곰팡이'에 등록된 농약인 디클로플루아니드50% 대조구에서는 87.1%의 방제가를 나타내었다.
시험약제 시험작물 약해정도(0~5) 비고
무처리구 250배 500배
조성물 토마토
(박카스,산체스)		 0 0 0 약해없음
또한, 표 2에 보인 시험결과와 같이, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물에 대한 토마토의 약해발생 유무를 분석하기 위해 조성물 125배액과 기준 비율인 250배액을 토마토(박카스,산체스)에 처리한 결과, 조성물 배량구 및 공시시료 추천구 모두에서 전혀 약해가 발생되지 않았다.
본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물의 토마토 '잿빛곰팡이'에 대한 방제효과 검정은 95%의 유의성 수준에서 조사하였으며, 무처리구와 비교하여 각 처리구는 유의성이 있음을 확인하였고, 대조처리구와 조성물 배량구의 방제가 차이는 91% 신뢰수준에서 차이를 보였다.
<시험예 5> 나노에멀션 예비제(농축액) 오이 병해 약효시험
본 시험은 나노에멀션 예비제의 병해에 대한 약효시험을 검증하기 위해 실시되었으며, 병해 약효시험 대상식물은 오이로 하였다. 시험약제의 구성은 편백오일 3%(예로서, 30g)와 파인오일 10%(예로서, 100g), 카놀라오일 23%(예로서, 230g), 올랜산 11%(예로서, 110g), 리놀레산 11%(예로서, 110g)을 PL-S05HP 교반기에서 1,500rpm으로 10분간 교반하고, TW-60 11%(예로서, 110g)와 TW-80 19%(예로서, 190g)을 혼합하여 교반한 후 에틸알콜 12%(예로서, 120g)와 1,500rpm에서 약 30분간 교반하여 조성물을 제조하였다. 시험장소는 강원도 횡성에 위치한 오이 대상농가를 선정하였다.
대상 오이품종은 약효 시험은 '대선백다다기'이며, 약해 시험 또한 '대선백다다기'를 선택하였으며, 대상 병해는 '노균병'(Pseudoperonospora cubensis)으로 하였고, 대상 병해 발생상황은 무리처리 이병과율 35.9%로 약효 평가하기에 충분히 발병되었다.
시험구 배치는 난괴법 3반복으로 하여 '무처리구 - 조성물 배량구 - 공시시료 추천구 - 대조처리구'의 총 4개의 처리구로 구분하였으며, 처리구당 20㎡로 구분하여 총 3반복을 실시하였다. 무처리구는 물만 처리하고, 대조처리구는 오이 '노균병'에 공시된 디메쏘모르프 수화제25% 합성농약 1000배를 처리하고, 공시시료 추천구는 나노에멀션 예비제 조성물을 250배로 처리하며, 약해를 위한 조성물 배량구는 나노에멀션 예비제 조성물을 125배로 처리하였다.
시험횟수는 1주 간격으로 3회 처리하였으며, 무처리구도 동일하게 물처리 하였다. 방제가 조사는 각 처리구별 오이 '노균병''이 발생한 이병면적을 조사하여 전체 면적에서 병발생을 계산하여 그 비율을 통계 처리하였다. 통계분석은 던칸의 다중범위검정(Duncan's Multiple Range Test)방법으로 유의수준 95%로 분석하였다.
본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 병해 약효시험의 오이 '노균병' 방제가 및 약해시험 결과를 하기의 표 3 및 표 4에 각각 나타내었다.
시험
약제		 처리구 약제
농도		 방제가(%) 유의성
(DMRT)		 방제가
(%)
1반복 2반복 3반복 평균
물 무처리 - 30.4 36.4 30.6 35.4 a -
디메쏘모르프수화제 25% 대조구 1000배 8.1 6.1 5.1 6.4 b 82.1
조성물 추천구 250배 10.1 12.1 11.8 11.3 b 64.6
표 3에 보인 시험결과와 같이, 오이 '노균병' 에 대한 병방제 효과를 분석한 결과, 무처리구와 비교하여 나노에멀션 예비제 조성물을 250배 처리한 조성물에서는 64.6%의 방제가를 나타내었다. 한편, 오이 '노균병' 에 등록된 농약인 디메쏘모르프수화제25% 대조구에서는 82.1%의 방제가를 나타내었다.
시험약제 시험작물 약해정도(0~5) 비고
무처리구 250배 500배
조성물 오이
(대선백다다기)		 0 0 0 약해없음
또한, 표 4에 보인 시험결과와 같이, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물에 대한 오이의 약해발생 유무를 분석하기 위해 조성물 125배액과 기준 비율인 250배액을 오이(대선백다다기)에 처리한 결과, 조성물 배량구 및 공시시료 추천구 모두에서 전혀 약해가 발생되지 않았다.
본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물의 오이 '노균병' 에 대한 방제효과 검정은 95%의 유의성 수준에서 조사하였으며, 무처리구와 비교하여 각 처리구는 유의성이 있음을 확인하였고, 대조처리구와 조성물의 방제가 차이는 78.7% 신뢰수준에서 차이를 보였다.
<시험예 6> 나노에멀션 예비제(농축액) 잔디 병해 약효시험
본 시험은 나노에멀션 예비제의 병해에 대한 약효시험을 검증하기 위해 실시되었으며, 병해 약효시험 대상식물은 잔디로 하였다. 시험약제의 구성은 편백오일 5%(예로서, 50g)와 파인오일 20%(예로서, 200g), 카놀라오일 15%(예로서, 150g), 올랜산 10%(예로서, 100g), 리놀레산 10%(예로서, 100g)을 PL-S05HP 교반기에서 1,500rpm으로 10분간 교반하고, TW-60 11%(예로서, 110g)와 TW-80 19%(예로서, 190g)을 혼합하여 교반한 후 에틸알콜 10%(예로서, 100g)와 1,500rpm에서 약 30분간 교반하여 조성물을 제조하였다. 시험장소는 경기도 남양주시에 위치한 골프장을 선정하였다.
대상 잔디품종은 페어웨이에 조성된 캔터키블루그래스(Kentucky blue grass)이며, 대상 병해는 갈색마름병(브라운패취, Rhizoctonia solani)으로 하였고, 시험구분은 잔디 갈색마름병에 대한 항균 활성조사 및 약해 발생 유무 분석이다.
시험구 배치는 난괴법 3반복으로 하여 '무처리구 - 조성물 배량구 - 공시시료 추천구 - 대조처리구'의 총 4개의 처리구로 구분하였으며, 처리구당 10㎡로 구분하여 총 3반복을 실시하였다. 무처리구는 물만 처리하고, 대조처리구는 잔디 갈색마름병에 공시된 아니라이드계 Flutolnail 60% 합성농약 4,000배를 처리하고, 공시시료 추천구는 나노에멀션 예비제 조성물을 500배로 처리하며, 약해를 위한 조성물 배량구는 나노에멀션 예비제 조성물을 250배로 처리하였다.
시험횟수는 1주 간격으로 4회 처리하였으며, 무처리구도 동일하게 물처리 하였다. 처리구당 약량은 1㎡ 당 1ℓ 엽면살포 하였으며, 방제가 조사는 각 처리구별 잔디 갈색마름병이 발생한 이병면적을 조사하여 전체 면적에서 병발생을 계산하여 그 비율을 통계 처리하였다. 통계분석은 던칸의 다중범위검정(Duncan's Multiple Range Test)방법으로 유의수준 95%로 분석하였다.
본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 병해 약효시험의 잔디 갈색마름병 방제가 및 약해시험 결과를 하기의 표 5 및 표 6에 각각 나타내었다.
시험
약제		 처리구 약제
농도		 방제가(%) 유의성
(DMRT)		 방제가
(%)
1반복 2반복 3반복 평균
물 무처리 - 86.14 85.19 80.15 83.82 a -
Flutolnail
60%		 대조구 4,000배 25.53 22.14 22.38 23.35 b 72.15
조성물 추천구 500배 22.92 24.78 23.87 23.86 b 71.54
배량구 250배 24.32 17.39 14.13 18.62 c 77.79
표 5에 보인 시험결과와 같이, 잔디 갈색마름병에 대한 병방제 효과를 분석한 결과, 무처리구와 비교하여 나노에멀션 예비제 조성물을 250배 처리한 조성물 배량구에서는 77.79%의 병방제 효과를 나타내었으며, 나노에멀션 예비제 조성물을 기준량인 500배 처리한 공시시료 추천구에서는 71.54%의 방제가를 나타내었다. 한편, 잔디 갈색마름병에 등록된 농약인 Flutolnail 60% 대조구에서는 72.15%의 방제가를 나타내었다.
시험약제 시험작물 약해정도(0~) 비고
무처리구 250배 500배
조성물 잔디
(켄터키블루그래스)		 0 0 0 약해없음
또한, 표 6에 보인 시험결과와 같이, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물에 대한 잔디의 약해발생 유무를 분석하기 위해 조성물 250배액과 기준 비율인 500배액을 잔디에 처리한 결과, 조성물 배량구 및 공시시료 추천구 모두에서 전혀 약해가 발생되지 않았다.
본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물의 갈색마름병 대한 방제효과 검정은 95%의 유의성 수준에서 조사하였으며, 무처리구와 비교하여 각 처리구는 유의성이 있음을 확인하였고, 대조처리구와 조성물 배량구의 방제가 차이는 95% 신뢰수준에서 차이를 보이지 않았으나 조성물 배량구에서는 대조처리구와 비교하여 유의성있는 수준에서 방제가 높았음을 확인하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법은 화학합성농약을 대체하여 인체와 환경에 안전한 친환경 농산물을 재배할 수 있는 친환경 작물보호제를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법은 식물성 정유를 이용한 친환경 작물보호제 개발에 있어서, 나노에멀션 제형기술을 접목하여 소량의 원료로도 보다 효과적인 약효를 보증함으로써 사용량을 감소시켜 농작물의 스트레스가 감소됨에 따라 고품질 친환경 농산물을 생산할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법은 유통과정에서 발생 될 수 있는 불안요소에 대하여 약효를 보증함으로써 유통기간을 크게 증가시킨다.
또한, 본 발명에 따른 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물과 나노에멀션 예비제 조성물 및 그 제조방법은 식물에 사용되는 화학농약의 사용량을 현저히 줄임으로써, 농작물, 잔디밭, 운동장, 골프장 등의 인체 및 어류, 가축에 대한 독성과 환경오염을 최소화하여, 생태계 보전 및 보호가 가능하다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

Claims (10)

1 내지 30 중량%의 침엽수 정유; 20 내지 50 중량%의 식물성 오일; 1 내지 30 중량%의 유화제; 0.1 내지 10 중량%의 다가알콜; 및 10 내지 50 중량%의 물;을 포함하는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 침엽수 정유는,
Tricyclene, α-Pinene, β-Pinene, Camphene, Sabinene, Myrcene, β-Phellandrene, α-Terpinena, Limonene, α-Thujene, ν-Terpinene, ρ-Cymene, Terpinolene, α-Cubebene, α-Copaene, Camphore, Linalool, Linalyl acetate, Bornvl zcetate, Thymol methyl ether, β-Elemene, β-Caryophllene, Terpinene, Widdrene, Humulene, β-Selinene, ν-Muurolene, α-Terpineol, Borneol, α-Terpinyl acetate, ν-Elemene Bicyclosesqui, Phellandrene, α-Muurolene, α-Cadinene, σ-Cadinene, ν-Cadinene, ρ-Cymene-3-ol, Caryophyllene, Oxide, Farnesol, Elemol, α-Selinece, Cedrol, Spathulene, β-Selinene, Τ-Muurolo, Stach-15-ene, α-Eudesmol Globulol, α-Podocarprene 중 20종 이상의 성분이 검출되는 것을 특징으로 하는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 유화제는,
Polyglycol ether of fatty alcohol, Alkylphenol, Fatty acid, Glycerine fatty acid esters, Fatty acid alkanol amides, APG, Sugar esters, Amine oxides 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물.
나노에멀션 조성물 100중량%는, 편백오일 5중량%와 카놀라오일 15중량%를 PL-S05HP 교반기에서 1,500rpm으로 10분간 교반하고, TW-60 5중량%와 TW-80 8중량%를 혼합하여 교반한 후 에틸알콜 5중량%와 물 62중량%를 혼합하여 1,500rpm에서 약 30분간 교반하여, ALPAR-TEC Lab Homogenizer 40 Model에 750bar 조정 후 혼합물을 3회 고압균질 작업을 실시하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물.
침엽수 정유 100중량부에 대하여 200 내지 250중량부의 식물성 오일을 상온에서 100~500rpm으로 5 내지 15분간 교반하여 유지하는 제1과정;
상기 제1과정의 혼합물 100중량부에 대하여 50 내지 60중량부의 유화제를 첨가하고, 상기 유화제가 첨가된 혼합물 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부의 다가알콜을 첨가하여 1,000~ 5,000rpm으로 약 10~30분간 교반하여 유지하는 제2과정;
상기 제2과정의 혼합물 100중량부에 100 내지 200중량부의 물을 첨가 후 1,000~5,000rpm으로 약 10~30분간 교반하여 유지하는 제3과정; 및
상기 제3과정의 혼합물을 고압균질기(Homogenizer)에 500~1,000bar에서 약 3회 균질화하는 제4과정;을 포함하는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 조성물의 제조방법.
1 내지 30중량%의 침엽수 정유; 20 내지 50중량%의 식물성 오일; 1 내지 30중량%의 유화제 및 0.1 내지 10중량%의 다가알콜;을 포함하는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물.
제 6항에 있어서, 상기 침엽수 정유는,
Tricyclene, α-Pinene, β-Pinene, Camphene, Sabinene, Myrcene, β-Phellandrene, α-Terpinena, Limonene, α-Thujene, ν-Terpinene, ρ-Cymene, Terpinolene, α-Cubebene, α-Copaene, Camphore, Linalool, Linalyl acetate, Bornvl zcetate, Thymol methyl ether, β-Elemene, β-Caryophllene, Terpinene, Widdrene, Humulene, β-Selinene, ν-Muurolene, α-Terpineol, Borneol, α-Terpinyl acetate, ν-Elemene Bicyclosesqui, Phellandrene, α-Muurolene, α-Cadinene, σ-Cadinene, ν-Cadinene, ρ-Cymene-3-ol, Caryophyllene, Oxide, Farnesol, Elemol, α-Selinece, Cedrol, Spathulene, β-Selinene, Τ-Muurolo, Stach-15-ene, α-Eudesmol Globulol, α-Podocarprene 중 20종 이상의 성분이 검출되는 것을 특징으로 하는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물.
제 6항에 있어서, 상기 유화제는,
Polyglycol ether of fatty alcohol, Alkylphenol, Fatty acid, Glycerine fatty acid esters, Fatty acid alkanol amides, APG, Sugar esters, Amine oxides 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물.
나노에멀션 조성물 100 중량%는, 편백오일 5중량%와 파인오일 20중량%, 카놀라오일 15중량%, 올랜산 10중량%, 리놀레산 10중량%을 PL-S05HP 교반기에서 1,500rpm으로 10분간 교반하고, TW-60 11중량%와 TW-80 19중량%를 혼합하여 교반한 후 에틸알콜 10중량%와 1,500rpm에서 약 30분간 교반하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물.
침엽수 정유 100중량부에 대하여 200 내지 300중량부의 식물성 오일을 상온에서 100~500rpm으로 5 내지 15분간 교반하여 유지하는 제1과정;
상기 제1과정의 혼합물 100중량부에 대하여 50 내지 70중량부의 유화제를 첨가하는 제2과정; 및
상기 제2과정의 혼합물 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부의 다가알콜을 첨가하여 1,000~ 5,000rpm으로 약 10~30분간 교반하여 유지하는 제3과정;을 포함하는 식물성 정유를 이용한 식물 병해 방제용 나노에멀션 예비제 조성물의 제조방법.
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