KR20190037810A - 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 또는 이끼 방제 방법 - Google Patents

왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 또는 이끼 방제 방법 Download PDF

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Abstract

왕겨초액을 유효성분으로 하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물과 이를 이용한 방제 방법이 개시된다. 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 단독으로 사용하여도 우수한 유해 조류 방제 효과를 나타내며, 상기 방제용 조성물과 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 병용처리 하였을 때, 보다 현저히 우수한 동반상승효과(synergism)가 발생하는 것을 콜비방법(Colby's method)에 근거하여 확인하였으므로, 조류 또는 이끼의 대량 발생시 이를 효율적으로 경감시키는데 적용 가능하며, 상기 동반상승효과로 인하여 유효성분을 낮은 농도로 사용할 수 있으므로 환경에 미치는 부작용이 경감될 수 있으며, 유효성분이 천연유래로서 짧은 시간 내에 활성을 나타낸 후 자연조건에서 쉽게 분해될 수 있으므로 생태환경 친화적인 유해 조류 또는 이끼 방제제로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 또는 이끼 방제 방법{Composition for controlling harmful algae or moss including chaff vinegar as an active ingredient and method of controlling harmful algae or moss using the same}
왕겨초액을 유효성분으로 하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물과 이를 이용한 방제 방법에 관한 것이다.
유해 조류의 대발생(HAB, Harmful Algal Blooming)은 이들의 생육 서식지에서 수생생물의 폐사를 일으키거나 이취미(off-flavor) 물질을 발생시켜 음용수 및 양식어류의 육질을 떨어뜨리거나, 사람 및 동물에 유해한 독소(microcystins, nodularin, anatoxin, saxitoxin 등)를 생산하여 피해를 일으키며, 물의 착색 및 이상발포(scum)를 형성시켜 여가 및 산업 활동을 저해하거나 상수처리비용을 상승시켜 막대한 경제적 손실을 야기시키기도 한다. 이러한 이유로 한국의 경우 매년 조류 대발생이 사회적 이슈가 되고 있으며, 유해 조류 대발생 억제를 위한 기술개발의 필요성이 대두되고 있다.
한편, 이끼는 습기가 풍부한 지역에서 건물벽(특히 문화재), 성벽, 나무줄기, 화분 지표면 등에 부착되어 발생, 번식하면서 외관을 불결하게 하며, 건물 부패를 촉진시키거나 나무의 생장을 저해한다. 경우에 따라서는 각종 질병, 해충의 서식지를 제공하기도 한다. 따라서 필요에 따라 이끼의 적극적 방제가 필요한데 특히 이끼발생 장소는 인축의 생활지역과 보다 밀접한 관계가 있으므로 가능한 한 독성이 낮은 친환경 물질로 방제할 수 있는 기술이 필요하다.
그동안 유해 조류 대발생 억제를 위해 여러 가지의 물리적, 화학적, 생물학적방제기술이 소개되어 왔지만 개발 전략 측면에 있어서의 새로운 변화가 요구되고 있다. 즉 과거에는 조류가 대발생된 이후 적용될 수 있는 기술(사후처리 기술)과 모든 조류의 발생을 무조건 차단하거나 비선택적으로 제거, 사멸시키는 개념의 기술이 시도되어 왔었는데 현재 높은 방제비용, 이차오염, 인축독성, 생태환경 파괴 등의 여러 문제에 직면하고 있다. 더욱이, 미래사회에서는 보다 안전한 수자원 확보와 생태환경의 보호가 특히 강조되고 있기 때문에 앞으로는 유해 조류만을 선택적으로 제거하거나 기타 조류의 생장정도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 기술의 종합적 적용이 필요한 상황이다.
이러한 요구성에 부합되는 기술을 개발하려면 1) 무엇보다 자연환경에서 유해 조류의 밀도를 낮추는 것이 필요한데 이를 위해서는 유해 조류를 선택적으로 제어할 수 있는 화합물을 처리하거나, 환경피해가 거의 없는 조류의 생장증진 환경 조성을 통해서 유해 조류의 대발생과 확산을 현저히 감소시킬 수 있는 방안을 강구하는 것이다. 2) 이 때 유해 조류를 선택적으로 제어할 수 있는 화합물의 경우에도 합성화합물보다는 상대적으로 분해가 용이할 것으로 여겨지는 천연물 또는 생화학제재를 발굴하여 활용하고, 3) 효능에 있어서 상승작용을 가지는 화합물 조합을 탐색하여 혼합처리 함으로써 환경에 투입되는 화합물 절대량을 감소시키며, 4) 유해 조류가 대발생하기 이전에 처리하여 조류발생을 초기부터 효율적으로 억제시키고 (조류 밀도가 낮으면 보다 적은 화합물 량을 가지고서도 이의 생장을 억제 시킬 수 있음), 아울러 대발생 이후 처리시 야기될 수 있는 유해 조류 사체로 인한 이차오염을 줄일 수 있는 기술개발이 필요하다.
본 발명의 일 목적은 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유해 조류 또는 이끼 방제방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면에 따라, 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따라, 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 처리하는 단계를 포함하는 유해 조류 또는 이끼 방제 방법이 제공된다.
나아가, 본 발명의 다른 측면에 따라, 왕겨초액(A군); 및
과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제(B군);을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따라, 왕겨초액(A군); 및 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상(B군);을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 처리하는 단계를 포함하는 유해 조류 또는 이끼 방제 방법이 제공된다.
왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 단독으로 사용하여도 우수한 유해 조류 방제 효과를 나타내며, 상기 방제용 조성물과 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 병용처리 하였을 때, 보다 현저히 우수한 동반상승효과(synergism)가 발생하는 것을 콜비방법(Colby's method)에 근거하여 확인하였으므로, 조류 또는 이끼의 대량 발생시 이를 효율적으로 경감시키는데 적용 가능하며, 상기 동반상승효과로 인하여 유효성분을 낮은 농도로 사용할 수 있으므로 환경에 미치는 부작용이 경감될 수 있으며, 유효성분이 천연유래로서 짧은 시간 내에 활성을 나타낸 후 자연조건에서 쉽게 분해될 수 있으므로 생태환경 친화적인 유해 조류 또는 이끼 방제제로서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 CV-A 또는 CV-B를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 효과를 확인한 그래프(도 1a)와 이미지(도 1b)이다
도 2는 CV-B(EA) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 2a)와 이미지(도 2b)이다.
도 3은 CV-A(DP17-4) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 3a)와 이미지(도 3b)이다.
도 4는 CV-B(EA) 및 구연산를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 4a)와 이미지(도 4b)이다.
도 5는 CV-B(EA) 및 아나카딕산를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 5a)와 이미지(도 5b)이다.
도 6은 CV-B(EA) 및 퀴노클라민를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 6a)와 이미지(도 6b)이다.
도 7은 CV-A(DP17-4) 및 퀴노클라민를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 7a)와 이미지(도 7b)이다.
도 8은 CV-B(EA) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물의 이끼에 대한 방제효과를 확인한 이미지이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면은 유해 조류의 대발생(HAB, Harmful Algal Blooming) 또는 이끼의 대발생 문제를 경감시키기 위한 화학적 방제 방안 중의 하나로서, 처리되는 화합물량을 최소화하면서도 방제 효과는 극대화 시킬 수 있도록, 서로 동반상승효과를 갖는 조합을 발굴하여 이를 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 제공한다.
보다 구체적으로, 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 왕겨초액은 정제 왕겨초액(CV-A), 미정제 왕겨초액(CV-B), 물이 90% 이상 제거된 농축액 및 왕겨초액의 분획물으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 왕겨탄화과정에서 생기는 연기/가스/수증기를 응축시켜 얻어진 용액(조초액)을 수개월 보관하면(숙성과정) 층 분리가 일어나며 이때 타르성분 함량이 높은 최하 및 페놀성 성분들이 많은 최상층은 버리고 중간의 수용액층을 비중분리법으로 모으는데 이를 미정제된 왕겨초액(CV-B)이라고 한다. 그 후, 상기 미정제 왕겨초액을 다시 감압증류시키고 여기에서 얻어진 용액을 활성탄 여과를 시켜 정제하며(활성탄에 흡착되는 유해물질 제거) 이러한 과정을 거친 왕겨초액을 정제된 왕겨초액(CV-A)이라고 한다. 또한, 상기 왕겨초액의 분획물은 에틸 아세테이트, 클로로포름, 다이클로로메탄, 헥산, 메탄올, 에탄올, 부탄올 및 물으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합용액을 용매로 사용하여 분획될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
나아가, 상기 조류는 마이크로시스티스(Microcystis) 속, 아나베나(Anabaena) 속, 오실라토리아(Oscillatoria) 속, 스피룰리나(Spirulina) 속, 아파니조메논(Aphanizomenon) 속, 노듈라리아(Nodularia) 속, 코클로디늄(Cochlodinium) 속, 스테파노디스커스(Stephanodiscus) 속, 클로렐라(Chlorella) 속, 클라미도모나스(Chlamydomonas) 속, 세네데스무스(Scenedesmus) 속 및 보트리오코쿠스(Botryococcus) 속으로 이루어지는 군으로부터 선택되나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 이끼는 솔이끼, 우산이끼, 나무이끼, 아기덩굴초로이끼, 표주박이끼, 깃털이끼, 꽃송이이끼, 비단이끼 및 북극이끼로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 유효성분 기준으로 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 0.01 ㎍/㎖ 내지 1000 ㎍/㎖가 되도록 처리할 수 있다. 여기서, 상기 농도를 0.01 ㎍/㎖ 미만으로 처리할 경우 유효성분의 농도가 너무 낮아 조류 또는 이끼의 방제효과가 떨어지는 문제가 있고, 상기 농도를 1000 ㎍/㎖ 초과로 처리할 경우 필요 이상으로 유효성분의 농도가 너무 높아 비경제적이며 환경에 대한 부정적 영향이 발생할 수 있다. 하지만, 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물의 사용량이 상기 농도 범위에 제한되는 것은 아니며, 조류 또는 이끼의 종류, 발생밀도, 생육 정도, 수질 환경 등을 고려하여 적절하게 조절될 수 있다.
상기 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물의 유효성분을 독립적으로 상세히 설명한다.
왕겨초액은 왕겨를 300-500℃로 탄화시킬 때 발생하는 연기와 수증기를 냉각, 응축시킬 때 왕겨 중량의 약 20% 정도 얻어지며, 산성액(pH 2~4)으로서 주로 수분(90% 이상)과 초산을 비롯한 유기산(8~9%)으로 되어있으며, 약 200여종의 미량 유기 및 무기성분이 포함되고 있는데, 전체 성분함량은 목초액에 비하여 5~10배 높은 것으로 보고되고 있다. 한국식품연구원의 보고서(2010, 왕겨탄화초액의 고부가가치 활용 기술개발, 농림수산식품부)에 의하면 왕겨 초액은 목초액과 유사한 살균력과 방부, 항알르레기 활성, 항산화 효과이 있는 것으로 보고되었다.
왕겨를 탄화시켜 얻게 되는 탄화왕겨가 사료의 소화율 및 퇴비의 부식성이 높아져 이의 활용도가 높아지고 있고, 아울러 탄화왕겨를 토양개량제 또는 산업용 제품 생산으로 활용하는 정도가 확장되고 있어 왕겨의 탄화공정이 활성화되고 있어 그 부산물인 왕겨초액이 대량으로 얻어지고 있다. 국내에서 연간 약 20만톤 이상의 왕겨초액이 생산되고 있으나, 아직까지 활용성은 그다지 높지 않은 실정이다. 만일 이를 재활용하지 못하면 왕겨초액의 폐기비용이 추가 발생하여 공정비용 상승의 문제가 발생한다.
이에, 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 조성물 생산의 경제성과 조성물이 환경에 미치는 영향 등을 고려하여 볼 때, 방제효과가 우수하면서도, 경제적이고 친환경적이다.
상기 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 조류에 대한 방제효과가 있음을 알 수 있다(실험예 1, 도 1a 및 1b 참조).
따라서, 상기 방제용 조성물은 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면은, 왕겨초액(A군); 및
과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제(B군);을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 왕겨초액(A군); 및 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제(B군)의 무게 기준 혼합비율은 0.1 내지 99.9% : 99.9 내지 0.1%일 수 있다.
또한, 왕겨탄화과정에서 생기는 연기/가스/수증기를 응축시켜 얻어진 용액(조초액)을 수개월 보관하면(숙성과정) 층 분리가 일어나며 이때 타르성분 함량이 높은 최하 및 페놀성 성분들이 많은 최상층은 버리고 중간의 수용액층을 비중분리법으로 모으는데 이를 미정제된 왕겨초액(CV-B)이라고 한다. 그 후, 상기 미정제 왕겨초액을 다시 감압증류시키고 여기에서 얻어진 용액을 활성탄 여과를 시켜 정제하며(활성탄에 흡착되는 유해물질 제거) 이러한 과정을 거친 왕겨초액을 정제된 왕겨초액(CV-A)이라고 한다. 또한, 상기 왕겨초액의 분획물은 에틸 아세테이트, 클로로포름, 다이클로로메탄, 헥산, 메탄올, 에탄올, 부탄올 및 물으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합용액을 용매로 사용하여 분획될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
나아가, 상기 조류는 마이크로시스티스(Microcystis) 속, 아나베나(Anabaena) 속, 오실라토리아(Oscillatoria) 속, 스피룰리나(Spirulina) 속, 아파니조메논(Aphanizomenon) 속, 노듈라리아(Nodularia) 속, 코클로디늄(Cochlodinium) 속, 스테파노디스커스(Stephanodiscus) 속, 클로렐라(Chlorella) 속, 클라미도모나스(Chlamydomonas) 속, 세네데스무스(Scenedesmus) 속 및 보트리오코쿠스(Botryococcus) 속으로 이루어지는 군으로부터 선택되나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 이끼는 솔이끼, 우산이끼, 나무이끼, 아기덩굴초로이끼, 표주박이끼, 깃털이끼, 꽃송이이끼, 비단이끼 및 북극이끼로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 유효성분 기준으로 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 0.01 ㎍/㎖ 내지 1000 ㎍/㎖가 되도록 처리할 수 있다.
여기서, 상기 농도를 0.01 ㎍/㎖ 미만으로 처리할 경우 유효성분의 농도가 너무 낮아 조류 또는 이끼의 방제효과가 떨어지는 문제가 있고, 상기 농도를 1000 ㎍/㎖ 초과로 처리할 경우 필요 이상으로 유효성분의 농도가 너무 높아 비경제적이며 환경에 대한 부정적 영향이 발생할 수 있다. 하지만, 왕겨초액과 첨가제를 하지만, 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물의 사용량이 상기 농도 범위에 제한되는 것은 아니며, 조류 또는 이끼의 종류, 발생밀도, 생육 정도, 수질 환경 등을 고려하여 적절하게 조절될 수 있다.
한편, 왕겨초액(A군); 및 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제(B군);을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 왕겨초액과 첨가제를 혼합함으로써, 동반상승효과를 나타냄으로 인해 200 ㎍/㎖에서 충분히 우수한 방제 효과를 나타내는 바, 0.01 ㎍/㎖ 내지 200 ㎍/㎖가 되도록 처리할 수 있다.
상기 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물의 유효성분을 독립적으로 상세히 설명한다.
왕겨초액에 대한 상세한 설명은 상기 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물과 동일하다.
과산화수소는 친환경 수처리제로 널리 사용되고 있으며, 작용 후 물과 이산화탄소로 분해되어 소실되기 때문에 생태계에 미치는 부정적 효과는 거의 없는 것으로 알려져 있다.
구연산(citric acid)은 레몬과 라임 같은 감귤류에 다량 함유된 물질이고, 아나카딕산(anacardic acid)은 캐슈넛오일에 다량 함유된 천연물로서 이들은 잡초방제, 미생물 생육 억제 등에도 부분적으로 사용되고 있는 생화학제이다.
퀴노클라민(quinoclamine)은 이끼 및 조류(algae)의 전문 방제제로 등록되어있는 제초제이다.
상기 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 왕겨초액과 혼합하여 유해 조류 또는 이끼에 병용 처리할 경우, 유해 조류 또는 이끼를 우수한 효율로 방제할 뿐만 아니라 통상의 기술자가 용이하게 예상하지 못할 정도의 상승적 살조활성(synergistic algicidal activity)을 확보할 수 있다는 것에 대하여는 전혀 보고된 바가 없다.
왕겨초액 및 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 병용 처리하여 조류 또는 이끼에 대한 방제 효율에 대하여 상가적 작용이 아닌 현저히 우수한 동반상승효과(synergism)가 발생하는 것을 콜비방법(Colby's method)에 근거하여 확인하였다(실험예 2 내지 6, 표 1 내지 7 및 도 2 내지 8 참조).
이를 통하여, 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 왕겨초액과 첨가제를 병용 처리 함으로써, 현저히 우수한 동반상승효과(synergism)가 발생하는 것을 콜비방법(Colby's method)에 근거하여 확인하였으므로, 본 발명은 조류 또는 이끼의 대량 발생시 이를 효율적으로 경감시키는데 적용 가능하며, 상기 동반상승효과로 인하여 유효성분을 낮은 농도로 사용할 수 있으므로 환경에 미치는 부작용이 경감될 수 있으며, 유효성분이 천연유래로서 짧은 시간 내에 활성을 나타낸 후 자연조건에서 쉽게 분해될 수 있으므로 생태환경 친화적인 유해 조류 또는 이끼 방제제로서 역할을 할 수 있음을 알 수 있다.
상기 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 효과의 안정적 발현, 적용 대상 생물로의 부착 증진, 운반 및 처리의 간편화를 위해 제제학적으로 허용 가능한 고체 담체, 액체 담체, 액체 희석제, 액화된 기체 희석제, 고체 희석제, 또는 기타 적당한 보조제, 예를 들면 유화제, 분산제 또는 기포제 등의 계면활성제를 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 방제용 조성물은 유제, 수화제, 입제, 분제, 캅셀형 및 젤상의 제형으로 제제화될 수 있고, 제제의 부력을 위해 도넛형과 같은 제형을 통한 접촉제로서 제공될 수 있다.
상기 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 유해 조류 또는 이끼가 발생한 수중, 토양 또는 나무줄기 표면에 처리할 수 있다. 유해 조류 또는 이끼의 발생 초기에 처리함으로써 대량증식을 사전에 차단할 수 있으나, 그 처리 시기가 특히 한정되는 것은 아니다.
상기 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 강, 하천, 연안등에서의 유해조류 대발생을 차단하거나 경감시키는데 기여할 수 있을 뿐만 아니라 이끼가 자주 발생하는 문화재 건물과 담장 등의 미관 향상, 수목(tree) 및 화분재배 식물의 활력과 생육 증진 효과를 거둘 수 있다. 그리고 남조류 등의 유해 조류나 이끼류에 상승적 방제활성을 가지기 때문에 각각의 단독처리보다는 소량 투입이 가능하여 환경에 미치는 부작용이 보다 경감될 수 있는 장점이 있다.
또한, 생태환경 친화적이면서 효능이 우수한 유해 조류 방제제로서 유용한 특정조류를 실내외에서 재배할 때, 유해 조류 오염에 의한 피해를 방지하고자 하는 곳에 사용될 수 있어 고품질의 조류 바이오매스 생산에도 적용될 수도 있는 장점이 있다.
나아가, 본 발명의 다른 측면에 따라, 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 처리하는 단계를 포함하는 유해 조류 또는 이끼 방제 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따라, 왕겨초액(A군); 및 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상(B군);을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 처리하는 단계를 포함하는 유해 조류 또는 이끼 방제 방법이 제공되며, 여기서, 상기 왕겨초액(A군); 및 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제(B군)의 무게 기준 혼합비율은 0.1 내지 99.9% : 99.9 내지 0.1%일 수 있다.
또한, 상기 유해 조류 또는 이끼 방제 방법에서 상기 왕겨초액은 정제 왕겨초액(CV-A), 미정제 왕겨초액(CV-B), 물이 90% 이상 제거된 농축액 및 왕겨초액의 분획물으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 왕겨탄화과정에서 생기는 연기/가스/수증기를 응축시켜 얻어진 용액(조초액)을 수개월 보관하면(숙성과정) 층 분리가 일어나며 이때 타르성분 함량이 높은 최하 및 페놀성 성분들이 많은 최상층은 버리고 중간의 수용액층을 비중분리법으로 모으는데 이를 미정제된 왕겨초액(CV-B)이라고 한다. 그 후, 상기 미정제 왕겨초액을 다시 감압증류시키고 여기에서 얻어진 용액을 활성탄 여과를 시켜 정제하며(활성탄에 흡착되는 유해물질 제거) 이러한 과정을 거친 왕겨초액을 정제된 왕겨초액(CV-A)이라고 한다. 또한, 상기 왕겨초액의 분획물은 에틸 아세테이트, 클로로포름, 다이클로로메탄, 헥산, 메탄올, 에탄올, 부탄올 및 물으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합용액을 용매로 사용하여 분획될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
나아가, 상기 조류는 마이크로시스티스(Microcystis) 속, 아나베나(Anabaena) 속, 오실라토리아(Oscillatoria) 속, 스피룰리나(Spirulina) 속, 아파니조메논(Aphanizomenon) 속, 노듈라리아(Nodularia) 속, 코클로디늄(Cochlodinium) 속, 스테파노디스커스(Stephanodiscus) 속, 클로렐라(Chlorella) 속, 클라미도모나스(Chlamydomonas) 속, 세네데스무스(Scenedesmus) 속 및 보트리오코쿠스(Botryococcus) 속으로 이루어지는 군으로부터 선택되나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 이끼는 솔이끼, 우산이끼, 나무이끼, 아기덩굴초로이끼, 표주박이끼, 깃털이끼, 꽃송이이끼, 비단이끼 및 북극이끼로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 유해 조류 또는 이끼 방제 방법은 방제용 조성물을 유효성분 기준으로 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 0.01 ㎍/㎖ 내지 1000 ㎍/㎖가 되도록 처리할 수 있다. 여기서, 상기 농도를 0.01 ㎍/㎖ 미만으로 처리할 경우 유효성분의 농도가 너무 낮아 조류 또는 이끼의 방제효과가 떨어지는 문제가 있고, 상기 농도를 1000 ㎍/㎖ 초과로 처리할 경우 필요 이상으로 유효성분의 농도가 너무 높아 비경제적이며 환경에 대한 부정적 영향이 발생할 수 있다. 하지만, 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물의 사용량이 상기 농도 범위에 제한되는 것은 아니며, 조류 또는 이끼의 종류, 발생밀도, 생육 정도, 수질 환경 등을 고려하여 적절하게 조절될 수 있다.
한편, 왕겨초액(A군); 및 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제(B군);을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 왕겨초액과 첨가제를 혼합함으로써, 상승효과를 나타냄으로 인해 200 ㎍/㎖에서 충분히 우수한 방제 효과를 나타내는 바, 0.01 ㎍/㎖ 내지 200 ㎍/㎖가 되도록 처리할 수 있다.
상기 유해 조류 또는 이끼 방제 방법은 방제용 조성물을 유해 조류 또는 이끼가 발생한 수중, 토양 또는 나무줄기 표면에 처리하여 수행할 수 있다. 유해 조류 또는 이끼의 발생 초기에 처리함으로써 대량증식을 사전에 차단할 수 있으나, 그 처리 시기가 특히 한정되는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
< 실시예 > 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물의 준비
왕겨초액 및 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종을 사용하여 방제용 조성물을 제조하였다. 구체적인 제조 방법은 하기 실험예 1 내지 6에 개시된 바와 같으며, 하기 실험예에서 각 왕겨초액은 하기와 같다.
1) 미정제 왕겨초액(CV-B): 주)대원팽연화에서 구매
2) 정제 왕겨초액(CV-A): 주)대원팽연화에서 구매
3) 물이 90% 이상 제거된 왕겨초액 농축액(CV-A(DP17-4)): 정제 왕겨초액(CV-A)을 딘스탁(Dean-stark) 장치에 넣고 왕겨초액의 60-65%에 해당하는 양의 메틸렌클로라이드(methylene chloride)를 이용하여 70-80 ℃에서 약 20시간 물을 제거시켜 제조.
4) 왕겨초액의 용매 분리 농축액(CV-B(EA)): 미정제 왕겨초액(CV-B)을 동량의 에틸아세테이트로 3회 추출한 후, 유기용매층을 감압건조시켜 제조
이때, 왕겨탄화과정에서 생기는 연기/가스/수증기를 응축시켜 얻어진 용액(조초액)을 수개월 보관하면(숙성과정) 층 분리가 일어나며 이때 타르성분 함량이 높은 최하 및 페놀성 성분들이 많은 최상층은 버리고 중간의 수용액층을 비중분리법으로 모으는데 이를 미정제된 왕겨초액(CV-B)이라고 한다. 그 후, 상기 미정제 왕겨초액을 다시 감압증류시키고 여기에서 얻어진 용액을 활성탄 여과를 시켜 정제하며(활성탄에 흡착되는 유해물질 제거) 이러한 과정을 거친 왕겨초액을 정제된 왕겨초액(CV-A)이라고 한다.
< 실험예 1> 왕겨초액을 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제효과
본 발명의 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물의 조류에 대한 방제효과를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였으며, 그 결과는 도 1a, 1b에 나타내었다.
왕겨초액으로 상기 실시예의 미정제 왕겨초액(CV-B)과 정제 왕겨초액(CV-A)을 사용하였다. 방제효과 조사에 공시된 조류종은 BG11 배지(pH 7.1), 온도 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40 μmolm-2s-1 조건의 실내 생육실에 정치배양하면서 계대배양한 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11)를 사용하였다.
구체적으로, CV-A와 CV-B는 각각 Tween 20을 함유한 아세톤에 녹이고, BG11 배지에 각각 100배 희석하여 각 농도의 시험용액을 만들었다(시험용액내의 아세톤과 Tween 20 최종농도는 각각 0.5%, 25ppm). 이를 유리관병(직경 3.5cm, 60mL)에 10 mL씩 분주하여 3회 반복으로 실험하였다. 각 시험용액 1.0 mL에 Microcystis aeruginosa WREO11 세포수가 약 64~100만개 되는 농도로 (spectrophotometer cuvett을 이용하여 A670nm = 0.03 내외) 조정하였으며, 시험약제(방제용 조성물)의 농도는 4 내지 1000 ppm 수준에서 시험하였다. 시험기간 동안 시험용액을 교체해주지 않는 지수식(static)으로 시험하였다.
시험기간 동안 온도는 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40μmolm-2s-1에서 배양하였다. 시험 용액 처리 후 6일째에 달관조사 또는 흡광도를 측정하여 조사한 후, 상기 방제용 조성물의 조류 방제 효과를 대조군에 대한 생장억제정도(%)로 나타내었다.
도 1은 CV-A 또는 CV-B를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 효과를 확인한 그래프(도 1a)와 이미지(도 1b)이다
도 1a 및 1b에 나타난 바와 같이,
CV-A를 포함하는 방제용 조성물을 처리할 경우, 1000 ppm의 농도로 처리하여야 남조류인 Microcystis aeruginosa WREO11에 대하여 100 %의 방제활성를 나타낼 수 있음을 확인하였다. 또한, CV-B를 포함하는 방제용 조성물을 처리할 경우, 16 ppm부터 조류 생장억제 효과를 나타내었으며, 63 ppm으로 사용하였을 때는 60%의 방제활성을 나타내었고, 250 ppm을 사용하였을 때, 100 %의 방제활성을 나타냄을 확인하였다.
< 실험예 2> 왕겨초액 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과
왕겨초액 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물의 남조류에 대한 방제 상승효과를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였으며, 그 결과를 표1, 표2, 도 2a, 2b, 3a 및 3b에 나타내었다.
왕겨초액으로 상기 실시예의 물이 90% 이상 제거된 왕겨초액 농축액(CV-A(DP17-4))과 왕겨초액의 용매 분리 농축액(CV-B(EA))을 사용하였다. 방제효과 조사에 공시된 조류종은 BG11 배지(pH 7.1), 온도 35℃, 광주기 14시간, 광도 30-40 μmolm-2s-1 조건의 실내 생육실에 정치배양하면서 계대배양한 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11)를 사용하였다. 과산화수소는 시그마알드리치에서 구입한 제품 (Cat. No. 516813-500mL, 순도 60%)을 사용하였다.
구체적으로, CV-B(EA)와 CV-A(DP17-4)는 각각 Tween 20을 함유한 아세톤에 녹이고, 과산화수소는 Tween 20을 함유한 증류수에 녹여 BG11 배지에 각각 100배 희석하여 각 농도의 시험용액을 만들었다(시험용액내의 아세톤과 Tween 20 최종농도는 각각 0.5%, 25ppm). 이를 유리관병(직경 3.5cm, 60mL)에 10 mL씩 분주하여 3회 반복으로 실험하였다. 각 시험용액 1.0 mL에 Microcystis aeruginosa WREO11 세포수가 약 64~100만개 되는 농도로 (spectrophotometer cuvett을 이용하여 A670nm = 0.03내외) 조정하였으며, 시험약제(방제용 조성물)의 농도는 0.5 내지 140 ppm 수준에서 시험하였다. 시험기간 동안 시험용액을 교체해주지 않는 지수식(static)으로 시험하였다.
시험기간 동안 온도는 25℃, 광주기 14시간, 광도 30-40μmolm-2s-1에서 배양하였다. 시험 용액 처리 후 7일째에 달관조사 또는 흡광도를 측정하여 조사한 후, 상기 방제용 조성물의 조류 방제 효과를 대조군에 대한 생장억제정도(%)로 나타내었다. 그리고 CV-B(EA) 및 과산화수소 사이의 상호작용은 콜비 방법(Colby S.R.. Weeds 15: 20-22, 1967)으로 평가하였다(하기 수학식 1). 방제용 조성물 처리에 의해 나타난 실제의 방제가(실측치, observed value)가 기대치(expected value)보다 클 경우는 상승작용, 같을 경우는 상가작용, 작을 경우는 길항작용을 나타내는 것이다.
[수학식 1]
E= (X＋Y)-XY/100
(상기 수학식 1에서,
X는 처리 A 조건에서의 억제%, Y는 처리 B 조건에서의 억제%를 나타내고;
상기 A 조건이란 왕겨초액을 단독 처리하는 조건에서 억제 %이고;
상기 B 조건이란 과산화수소수를 단독 처리하는 조건에서 억제 %이다).
도 2은 CV-B(EA) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 2a)와 이미지(도 2b)이다.
과산화수소
(㎍/㎖)
 CV-B(EA)
(㎍/㎖)
 살조활성 (%)
 상호작용 수치
(Obs-Exp)
실측치(Obs) 기대치(Exp)
0.50 10 83.3 3.3 85.0
20 100.0 70.0 30.0
30 100.0 93.3 6.7
40 100.0 100.0 0.0
0.75 10 100.0 37.1 62.9
20 100.0 80.5 19.5
30 100.0 95.6 4.4
40 100.0 100.0 0.0
1.00 10 100.0 45.2 54.8
20 100.0 83.0 17.0
30 100.0 96.2 3.8
40 100.0 100.0 0.0
1.25 10 100.0 63.0 37.0
20 100.0 88.5 11.5
30 100.0 97.4 2.6
40 100.0 100.0 0.0
1.50 10 100.0 82.3 17.7
20 100.0 94.5 5.5
30 100.0 98.8 1.2
40 100.0 100.0 0.0
1.75 10 100.0 92.0 8.0
20 100.0 97.5 2.5
30 100.0 99.4 0.6
40 100.0 100.0 0.0
도 2a에 나타난 바와 같이, CV-B(EA) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물을 처리할 경우, 남조류인 Microcystis aeruginosa WREO11의 생장억제에 미치는 상호작용성이 매우 강한 상승작용을 나타내었다.
도 2b에 나타난 바와 같이, CV-B(EA) 또는 과산화수소를 단독으로 사용할 경우보다, 혼합하여 사용할 때, 용액의 색이 더 투명한 것을 확인할 수 있으며, 이는 혼합하여 사용할 때 상승작용으로 인하여 조류 방제 효과가 더 상승하였음을 의미한다.
표 1에 나타난 바와 같이, 각 농도 조합중 CV-B(EA) 10 ~ 30 ㎍/㎖ + 과산화수소 0.5 ~ 1.75 ㎍/㎖에서 실측치가 기대치보다 높아 상승작용이 존재함을 보여주었고, CV-B(EA) 10 ㎍/㎖ + 과산화수소 0.5 ㎍/㎖의 조합에서 가장 강한 상승작용을 나타내었다. CV-B(EA) 10 ㎍/㎖ + 과산화수소 0.75 ㎍/㎖, 또는 CV-B(EA) 20 ㎍/㎖ + 과산화수소 0.5 ㎍/㎖의 조합으로 처리할 때, CV-B(EA) 및 과산화수소의 사용량을 가장 줄이면서 100 %의 방제효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
한편, CV-B(EA) 또는 과산화수소를 단독으로 처리하는 경우는 CV-B(EA), 과산화수소를 각각 40, 2.0 ㎍/㎖ 수준의 농도로 처리하여야 100 %의 방제효과를 얻을 수 있다.
도 3은 CV-A(DP17-4) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 3a)와 이미지(도 3b)이다.
과산화수소
(㎍/㎖)
 CV-A(DP17-4)
(㎍/㎖)
 살조활성 (%)
 상호작용 수치
(Obs-Exp)
실측치(Obs) 기대치(Exp)
0.50 60 0.0 0.0 0.0
80 35.0 10.0 25.0
100 70.0 15.0 55.0
120 80.0 25.0 55.0
140 95.0 40.0 55.0
0.75 60 85.0 20.0 65.0
80 95.0 28.0 67.0
100 100.0 32.0 68.0
120 100.0 40.0 60.0
140 100.0 52.0 48.0
1.00 60 100.0 60.0 40.0
80 100.0 64.0 36.0
100 100.0 66.0 34.0
120 100.0 70.0 30.0
140 100.0 76.0 24.0
1.25 60 100.0 80.0 20.0
80 100.0 82.0 18.0
100 100.0 83.0 17.0
120 100.0 85.0 15.0
140 100.0 88.0 12.0
도 3a에 나타난 바와 같이, CV-A(DP17-4) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물을 처리할 경우, 남조류인 Microcystis aeruginosa WREO11의 생장억제에 미치는 상호작용성이 매우 강한 상승작용을 나타내었다.
도 3b에 나타난 바와 같이, CV-A(DP17-4) 또는 과산화수소를 단독으로 사용할 경우보다, 혼합하여 사용할 때, 용액의 색이 더 투명한 것을 확인할 수 있으며, 이는 혼합하여 사용할 때 상승작용으로 인하여 조류 방제 효과가 더 상승하였음을 의미한다.
표 2에 나타난 바와 같이, 각 농도 조합중 CV-A(DP17-4) 60 ~ 140 ㎍/㎖ + 과산화수소 0.5 ~ 1.25 ㎍/㎖에서 실측치가 기대치보다 높아 상승작용이 존재함을 보여주었고, CV-A(DP17-4) 100 ㎍/㎖ + 과산화수소 0.75 ㎍/㎖의 조합에서 가장 강한 상승작용을 나타내었다. CV-A(DP17-4) 60 ㎍/㎖ + 과산화수소 1.0 ㎍/㎖, 또는 CV-A(DP17-4) 100 ㎍/㎖ + 과산화수소 0.75 ㎍/㎖의 조합으로 처리할 때, CV-A(DP17-4) 및 과산화수소의 사용량을 가장 줄이면서 100 %의 방제효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
한편, CV-A(DP17-4) 또는 과산화수를 단독으로 처리하는 경우는 CV-A(DP17-4), 과산화수소를 각각 160, 1.5 ㎍/㎖ 수준의 농도로 처리하여야 100 %의 방제효과를 얻을 수 있다.
< 실험예 3> 왕겨초액 및 구연산을 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과
왕겨초액 및 구연산을 포함하는 방제용 조성물의 남조류에 대한 방제 상승효과를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였으며, 그 결과를 표 3, 도 4a 및 4b에 나타내었다.
왕겨초액으로 상기 실시예의 왕겨초액의 용매 분리 농축액(CV-B(EA))을 사용하였다. 방제효과 조사에 공시된 조류종은 BG11 배지(pH 7.1), 온도 35℃, 광주기 14시간, 광도 30-40 μmolm-2s-1 조건의 실내 생육실에 정치배양하면서 계대배양한 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11)를 사용하였다. 구연산은 시그마알드리치에서 구입한 제품(Cat. No. 251275-500G, 순도 99.5%)을 사용하였다.
구체적으로, CV-B(EA)는 Tween 20을 함유한 아세톤에 녹이고, 구연산은 Tween 20을 함유한 증류수에 녹여 BG11 배지에 각각 100배 희석하여 각 농도의 시험용액을 만들었다(시험용액내의 아세톤과 Tween 20 최종농도는 각각 0.5%, 25ppm). 이를 유리관병(직경 3.5cm, 60mL)에 10 mL씩 분주하여 3회 반복으로 실험하였다. 각 시험용액 1.0 mL에 Microcystis aeruginosa WREO11 세포수가 약 64~100만개 되는 농도로 (spectrophotometer cuvett을 이용하여 A670nm = 0.03내외) 조정하였으며, 시험약제(방제용 조성물)의 농도는 10 내지 50 ppm 수준에서 시험하였다. 시험기간 동안 시험용액을 교체해주지 않는 지수식(static)으로 시험하였다.
시험기간 동안 온도는 25℃, 광주기 14시간, 광도 30-40μmolm-2s-1에서 배양하였다. 시험 용액 처리 후 7일째에 달관조사 또는 흡광도를 측정하여 조사한 후, 상기 방제용 조성물의 조류 방제 효과를 대조군에 대한 생장억제정도(%)로 나타내었다. 그리고 CV-B(EA) 및 구연산 사이의 상호작용은 콜비 방법(Colby S.R.. Weeds 15: 20-22, 1967)으로 평가하였다(상기 수학식 1). 방제용 조성물 처리에 의해 나타난 실제의 방제가(실측치, observed value)가 기대치(expected value)보다 클 경우는 상승작용, 같을 경우는 상가작용, 작을 경우는 길항작용을 나타내는 것이다.
도 4는 CV-B(EA) 및 구연산을 포함하는 방제용 조성물 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 4a)와 이미지(도 4b)이다.
CV-B(EA)
(㎍/㎖)
 구연산
(㎍/㎖)
 살조활성 (%)
 상호작용 수치
(Obs-Exp)
실측치(Obs) 기대치(Exp)
10 20 11.7 6.7 5.0
30 35.0 23.8 11.2
40 95.0 90.7 4.3
50 100.0 100.0 0.0
20 20 53.3 25.0 28.3
30 76.7 38.7 38.0
40 100.0 92.5 7.5
50 100.0 100.0 0.0
30 20 76.7 70.0 6.7
30 91.7 75.5 16.2
40 100.0 97.0 3.0
50 100.0 100.0 0.0
40 20 95.0 86.7 8.3
30 100.0 89.1 10.9
40 100.0 98.7 1.3
50 100.0 100.0 0.0
도 4a에 나타난 바와 같이, CV-B(EA) 및 구연산을 포함하는 방제용 조성물을 처리할 경우, 남조류인 Microcystis aeruginosa WREO11의 생장억제에 미치는 상호작용성이 상승작용을 나타내었다.
도 4b에 나타난 바와 같이, CV-B(EA) 또는 구연산을 단독으로 사용할 경우보다, 혼합하여 사용할 때, 용액의 색이 더 투명한 것을 확인할 수 있으며, 이는 혼합하여 사용할 때 상승작용으로 인하여 조류 방제 효과가 더 상승하였음을 의미한다.
표 3에 나타난 바와 같이, 각 농도 조합중 CV-B(EA) 10 ~ 40 ㎍/㎖ + 구연산 20 ~ 40 ㎍/㎖에서 실측치가 기대치보다 높아 상승작용이 존재함을 보여주었고, CV-B(EA) CV-B(EA) 20 ㎍/㎖ + 구연산 30 ㎍/㎖의 조합에서 가장 강한 상승작용을 나타내었다. CV-B(EA) 20 ㎍/㎖ + 구연산 40 ㎍/㎖, 또는 CV-B(EA) 40 ㎍/㎖ + 구연산 30 ㎍/㎖의 조합으로 처리할 때, CV-B(EA) 및 구연산의 사용량을 가장 줄이면서 100 %의 방제효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
한편, CV-B(EA) 또는 구연산을 단독으로 처리하는 경우는 CV-B(EA), 구연산을 각각 50, 50 ㎍/㎖ 수준의 농도로 처리하여야 100 %의 방제효과를 얻을 수 있다.
< 실험예 4> 왕겨초액 및 아나카딕산을 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과
왕겨초액 및 아나카딕산을 포함하는 방제용 조성물의 남조류에 대한 방제 상승효과를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였으며, 그 결과를 표 4, 도 5a 및 5b에 나타내었다.
왕겨초액으로 상기 실시예의 왕겨초액의 용매 분리 농축액(CV-B(EA))을 사용하였다. 방제효과 조사에 공시된 조류종은 BG11 배지(pH 7.1), 온도 35℃, 광주기 14시간, 광도 30-40 μmolm-2s-1 조건의 실내 생육실에 정치배양하면서 계대배양한 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11)를 사용하였다. 아나카딕산은 시중에서 구입한 캐슈넛 오일 유래의 아나카딕산 (순도 87.1%)을 사용하였다.
구체적으로, CV-B(EA) 및 아나카딕산은 각각 Tween 20을 함유한 아세톤에 녹여 BG11 배지에 각각 100배 희석하여 각 농도의 시험용액을 만들었다(시험용액내의 아세톤과 Tween 20 최종농도는 각각 0.5%, 25ppm). 이를 유리관병(직경 3.5cm, 60mL)에 10 mL씩 분주하여 3회 반복으로 실험하였다. 각 시험용액 1.0 mL에 Microcystis aeruginosa WREO11 세포수가 약 64~100만개 되는 농도로 (spectrophotometer cuvett을 이용하여 A670nm = 0.03내외) 조정하였으며, 시험약제(방제용 조성물)의 농도는 0.03 내지 50 ppm 수준에서 시험하였다. 시험기간 동안 시험용액을 교체해주지 않는 지수식(static)으로 시험하였다.
시험기간 동안 온도는 25℃, 광주기 14시간, 광도 30-40μmolm-2s-1에서 배양하였다. 시험 용액 처리 후 7일째에 달관조사 또는 흡광도를 측정하여 조사한 후, 상기 방제용 조성물의 조류 방제 효과를 대조군에 대한 생장억제정도(%)로 나타내었다. 그리고 CV-B(EA) 및 아나카딕산 사이의 상호작용은 콜비 방법(Colby S.R.. Weeds 15: 20-22, 1967)으로 평가하였다(상기 수학식 1). 방제용 조성물 처리에 의해 나타난 실제의 방제가(실측치, observed value)가 기대치(expected value)보다 클 경우는 상승작용, 같을 경우는 상가작용, 작을 경우는 길항작용을 나타내는 것이다.
도 5는 CV-B(EA) 및 아나카딕산을 포함하는 방제용 조성물 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 5a)와 이미지(도 5b)이다.
아나카딕산
(㎍/㎖)
 CV-B(EA)
(㎍/㎖)
 살조활성 (%)
 상호작용 수치
(Obs-Exp)
실측치(Obs) 기대치(Exp)
0.037 10 10.0 0.0 10.0
20 35.0 10.0 25.0
30 68.3 31.7 36.6
40 85.0 70.0 15.0
50 100.0 98.3 1.7
0.11 10 20.0 13.3 6.7
20 43.3 22.0 21.3
30 81.7 40.8 40.9
40 90.0 74.0 16.0
50 100.0 98.5 1.5
0.33 10 55.0 46.7 8.3
20 71.7 52.0 19.7
30 90.0 63.6 26.4
40 95.0 84.0 11.0
50 100.0 99.1 0.9
1.00 10 95.0 96.7 1.7
20 96.7 97.0 0.3
30 98.3 97.7 0.6
40 100.0 99.0 1.0
50 100.0 99.9 0.1
도 5a에 나타난 바와 같이, CV-B(EA) 및 아나카딕산을 포함하는 방제용 조성물을 처리할 경우, 남조류인 Microcystis aeruginosa WREO11의 생장억제에 미치는 상호작용성이 상승작용을 나타내었다.
도 5b에 나타난 바와 같이, CV-B(EA) 또는 아나카딕산을 단독으로 사용할 경우보다, 혼합하여 사용할 때, 용액의 색이 더 투명한 것을 확인할 수 있으며, 이는 혼합하여 사용할 때 상승작용으로 인하여 조류 방제 효과가 더 상승하였음을 의미한다.
표 4에 나타난 바와 같이, 각 농도 조합중 CV-B(EA) CV-B(EA) 5 ~ 40 ㎍/㎖ + 아나카딕산 0.03 ~ 1.0 ㎍/㎖에서 실측치가 기대치보다 높아 상승작용이 존재함을 보여주었고, CV-B(EA) 30 ㎍/㎖ + 아나카딕산 0.11 ㎍/㎖의 조합에서 가장 강한 상승작용을 나타내었다. CV-B(EA) 30 ㎍/㎖ + 아나카딕산 0.5 ㎍/㎖, 또는 CV-B(EA) 40 ㎍/㎖ + 아나카딕산 0.03 ㎍/㎖ 의 조합으로 처리할 때, CV-B(EA) 및 아나카딕산의 사용량을 가장 줄이면서 100 %의 방제효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
한편, CV-B(EA) 또는 아나카딕산을 단독으로 처리하는 경우는 CV-B(EA), 아나카딕산을 각각 50, 1.2 ㎍/㎖ 수준의 농도로 처리하여야 100 %의 방제효과를 얻을 수 있다.
< 실험예 5> 왕겨초액 및 퀴노클라민을 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과
왕겨초액 및 퀴노클라민을 포함하는 방제용 조성물의 남조류에 대한 방제 상승효과를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였으며, 그 결과를 표 5, 도 6a 및 6b에 나타내었다.
왕겨초액으로 상기 실시예의 왕겨초액의 용매 분리 농축액(CV-B(EA))과 왕겨초액 농축액(CV-A(DP17-4))을 사용하였다. 방제효과 조사에 공시된 조류종은 BG11 배지(pH 7.1), 온도 35℃, 광주기 14시간, 광도 30-40 μmolm-2s-1 조건의 실내 생육실에 정치배양하면서 계대배양한 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11)를 사용하였다. 퀴노클라민은 동부한농에서 기증받은 원제(순도 97.8%)을 사용하였다.
구체적으로, CV-B(EA) 및 퀴노클라민 또는 CV-A(DP17-4) 및 퀴노클라민은 Tween 20을 함유한 아세톤에 녹여 BG11 배지에 각각 100배 희석하여 각 농도의 시험용액을 만들었다(시험용액내의 아세톤과 Tween 20 최종농도는 각각 0.5%, 25ppm). 이를 유리관병(직경 3.5cm, 60mL)에 10 mL씩 분주하여 3회 반복으로 실험하였다. 각 시험용액 1.0 mL에 Microcystis aeruginosa WREO11 세포수가 약 64~100만개 되는 농도로 (spectrophotometer cuvett을 이용하여 A670nm = 0.03내외) 조정하였으며, 시험약제(방제용 조성물)의 농도는 0.01 내지 40 ppm 수준에서 시험하였다. 시험기간 동안 시험용액을 교체해주지 않는 지수식(static)으로 시험하였다.
시험기간 동안 온도는 25℃, 광주기 14시간, 광도 30-40μmolm-2s-1에서 배양하였다. 시험 용액 처리 후 7일째에 달관조사 또는 흡광도를 측정하여 조사한 후, 상기 방제용 조성물의 조류 방제 효과를 대조군에 대한 생장억제정도(%)로 나타내었다. 그리고 CV-B(EA) 및 퀴노클라민 또는 CV-A(DP17-4) 및 퀴노클라민 사이의 상호작용은 콜비 방법(Colby S.R.. Weeds 15: 20-22, 1967)으로 평가하였다(상기 수학식 1). 방제용 조성물 처리에 의해 나타난 실제의 방제가(실측치, observed value)가 기대치(expected value)보다 클 경우는 상승작용, 같을 경우는 상가작용, 작을 경우는 길항작용을 나타내는 것이다.
도 6은 CV-B(EA) 및 퀴노클라민을 포함하는 방제용 조성물 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 6a)와 이미지(도 6b)이다.
퀴노클라민
(㎍/㎖)		 CV-B(EA)
(㎍/㎖)		 살조활성 (%) 상호작용 수치
(Obs-Exp)
실측치(Obs) 기대치(Exp)
0.0125 30 40.0 10.0 30.0
40 91.7 76.7 15.0
0.025 10 10.0 7.1 2.9
20 45.0 19.8 25.2
30 86.7 43.0 43.7
40 100.0 85.3 14.7
0.05 10 66.7 51.1 15.6
20 90.0 57.8 32.2
30 100.0 70.0 30.0
40 100.0 92.2 7.8
0.1 10 100.0 90.2 9.8
20 100.0 91.5 8.5
30 100.0 94.0 6.0
40 100.0 98.4 1.6
도 6a에 나타난 바와 같이, CV-B(EA) 및 퀴노클라민을 포함하는 방제용 조성물을 처리할 경우, 남조류인 Microcystis aeruginosa WREO11의 생장억제에 미치는 상호작용성이 상승작용을 나타내었다.
도 6b에 나타난 바와 같이, CV-B(EA) 또는 퀴노클라민을 단독으로 사용할 경우보다, 혼합하여 사용할 때, 용액의 색이 더 투명한 것을 확인할 수 있으며, 이는 혼합하여 사용할 때 상승작용으로 인하여 조류 방제 효과가 더 상승하였음을 의미한다.
표 4에 나타난 바와 같이, 각 농도 조합중 CV-B(EA) 10 ~ 40 ㎍/㎖ + 퀴노클라민 0.01 ~ 0.1 ㎍/㎖에서 실측치가 기대치보다 높아 상승작용이 존재함을 보여주었고, CV-B(EA) 30 ㎍/㎖ + 퀴노클라민 0.025 ㎍/㎖의 조합에서 가장 강한 상승작용을 나타내었다. CV-B(EA) 10 ㎍/㎖ + 퀴노클라민 0.1 ㎍/㎖, 또는 CV-B(EA) 30 ㎍/㎖ + 퀴노클라민 0.05 ㎍/㎖ 의 조합으로 처리할 때, CV-B(EA) 및 퀴노클라민의 사용량을 가장 줄이면서 100 %의 방제효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
한편, CV-B(EA) 또는 퀴노클라민을 단독으로 처리하는 경우는 CV-B(EA) 또는 퀴노클라민을 각각 50, 0.1 ㎍/㎖ 수준 이상의 농도로 처리하여야 100 %의 방제효과를 얻을 수 있다.
도 7은 CV-A(DP17-4) 및 퀴노클라민를 포함하는 방제용 조성물의 조류에 대한 방제 상승효과를 확인한 그래프(도 7a)와 이미지(도 7b)이다.
퀴노클라민
(㎍/㎖)		 CV-A(DP17-4)
(㎍/㎖)		 살조활성 (%) 상호작용 수치
(Obs-Exp)
실측치(Obs) 기대치(Exp)
0.0125 80 26.7 14.6 12.1
100 30.0 20.5 9.5
120 50.0 26.4 23.6
140 76.7 58.8 17.9
160 83.3 73.5 9.8
0.025 80 70.0 42.0 28.0
100 76.7 46.0 30.7
120 83.3 50.0 33.3
140 90.0 72.0 18.0
160 91.7 82.0 9.7
0.05 80 91.7 61.3 30.4
100 95.0 64.0 31.0
120 96.7 66.7 30.0
140 100.0 81.3 18.7
160 96.7 88.0 8.7
0.1 80 100.0 92.0 8.0
100 100.0 92.5 7.5
120 100.0 93.1 6.9
140 100.0 96.1 3.9
160 100.0 97.5 2.5
도 7a에 나타난 바와 같이, CV-A(DP17-4) 및 퀴노클라민을 포함하는 방제용 조성물을 처리할 경우, 남조류인 Microcystis aeruginosa WREO11의 생장억제에 미치는 상호작용성이 상승작용을 나타내었다.
도 7b에 나타난 바와 같이,CV-A(DP17-4) 또는 퀴노클라민을 단독으로 사용할 경우보다, 혼합하여 사용할 때, 용액의 색이 더 투명한 것을 확인할 수 있으며, 이는 혼합하여 사용할 때 상승작용으로 인하여 조류 방제 효과가 더 상승하였음을 의미한다.
표 6에 나타난 바와 같이, 각 농도 조합중 CV-A(DP17-4) 80 ~ 160 ㎍/㎖ + 퀴노클라민 0.01 ~ 0.1 ㎍/㎖에서 실측치가 기대치보다 높아 상승작용이 존재함을 보여주었고, CV-A(DP17-4) 120 ㎍/㎖ + 퀴노클라민 0.025 ㎍/㎖의 조합에서 가장 강한 상승작용을 나타내었다. CV-A(DP17-4) 140 ㎍/㎖ + 퀴노클라민 0.05 ㎍/㎖의 조합으로 처리할 때, CV-A(DP17-4) 및 퀴노클라민의 사용량을 가장 줄이면서 100 %의 방제효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
한편, CV-A(DP17-4) 또는 퀴노클라민을 단독으로 처리하는 경우는 CV-A(DP17-4) 또는 퀴노클라민을 각각 180, 0.1 ㎍/㎖ 수준 이상의 농도로 처리하여야 100 %의 방제효과를 얻을 수 있다.
< 실험예 6> 왕겨초액 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물의 이끼류에 대한 방제효과
실험예 1의 CV-B(EA) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물이 살조활성에 있어서 가장 강력한 상승작용이 관찰되었으며, 성분기준으로 과산화수소 : CV-B(EA)의 혼합비율이 1:13일 때, 가장 바람직한 상승작용을 나타내는 것을 확인하였다. 이에, 실험예 1의 CV-B(EA) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물이 이끼의 방제효과를 평가하고, 사용적정량을 평가하기 위하여 야외실험을 수행하여 그 결과를 표 7 및 도 8에 나타내었다.
왕겨초액으로 상기 실시예의 용매 분리 농축액(CV-B(EA)을 사용하였다. 방제효과 조사에 공시된 조류종은 BG11 배지(pH 7.1), 온도 35℃, 광주기 14시간, 광도 30-40 μmolm-2s-1 조건의 실내 생육실에 정치배양하면서 계대배양한 남조류(Microcystis aeruginosa WREO11)를 사용하였다. 과산화수소는 시그마알드리치에서 구입한 제품 (Cat. No. 516813-500mL, 순도 60%)을 사용하였다.
구체적으로, CV-B(EA) 8g, 50% 과산화수소 1.2g, ADT(아세톤과 Tween 20이 각각 10%, 0.1% 포함된 증류수) 0.8g을 혼합하여 방제용 조성물을 제조하였다. 상기 제조한 방제용 조성물을 ADT에 25배, 50배, 75배, 100배, 150배, 200배 희석하고, 이들의 이끼 방제효과를 조사하기 위해서 야외 그늘진 곳에서 자생한 이끼 포장에 직경 9cm의 구획을 정하고 사전에 준비된 여러 농도의 혼합원액 희석물을 각각 10mL 분무처리하였다. 시험 용액 처리 후 경시적으로 달관조사를 통해 방제효과를 대조군에 대한 생장억제정도(%)로 나타내었다.
도 8은 CV-B(EA) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물의 이끼에 대한 방제효과를 확인한 이미지이다.
희석비 방제용 조성물 처리후 경과 일수
2일 3일 4일 8일
1/25 100 100 100 100
1/50 100 100 100 100
1/75 95 95 100 100
1/100 90 95 100 100
1/150 80 95 100 100
1/200 20 35 60 90
희석비: 방제용 조성물/ADT
도 8에 나타난 바와 같이, CV-B(EA) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물을 처리하였을 때, 이끼의 고사가 일어남을 확인할 수 있다.
표 7에 나타난 바와 같이, CV-B(EA) 및 과산화수소를 포함하는 방제용 조성물은 이끼에 대하여 방제 효과를 나타냄을 알 수 있다. 구체적으로, 방제용 조성물 처리 후 2일째부터 빠른 고사가 일어났으며 처리후 8일째에는 200배 희석액 처리에서도 90%의 우수한 방제 효과를 나타내었다.
상기 실험예 1 내지 6의 결과로부터, 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 단독으로 사용하여도 유해 조류 방제 효과를 나타내나, 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 혼합하여 병용처리 하였을 때, 보다 현저히 우수한 동반상승효과(synergism)가 발생하는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 조류 또는 이끼의 대량 발생시 이를 효율적으로 경감시키는데 적용 가능하며, 상기 동반상승효과로 인하여 유효성분을 낮은 농도로 사용할 수 있으므로 환경에 미치는 부작용이 경감될 수 있으며, 유효성분이 천연유래로서 짧은 시간 내에 활성을 나타낸 후 자연조건에서 쉽게 분해될 수 있으므로 생태환경 친화적인 유해 조류 또는 이끼 방제제로서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 왕겨초액은 정제 왕겨초액(CV-A), 미정제 왕겨초액(CV-B), 물이 90% 이상 제거된 농축액 및 왕겨초액의 분획물으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 왕겨초액의 분획물은 에틸 아세테이트, 클로로포름, 다이클로로메탄, 헥산, 메탄올, 에탄올, 부탄올 및 물으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합용액을 용매로 사용하여 분획된 것임을 특징으로 하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조류는 마이크로시스티스(Microcystis) 속, 아나베나(Anabaena) 속, 오실라토리아(Oscillatoria) 속, 스피룰리나(Spirulina) 속, 아파니조메논(Aphanizomenon) 속, 노듈라리아(Nodularia) 속, 코클로디늄(Cochlodinium) 속, 스테파노디스커스(Stephanodiscus) 속, 클로렐라(Chlorella) 속, 클라미도모나스(Chlamydomonas) 속, 세네데스무스(Scenedesmus) 속 및 보트리오코쿠스(Botryococcus) 속으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이끼는 솔이끼, 우산이끼, 나무이끼, 아기덩굴초로이끼, 표주박이끼, 깃털이끼, 꽃송이이끼, 비단이끼 및 북극이끼로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은 유효성분 기준으로 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 0.01 ㎍/㎖ 내지 1000 ㎍/㎖가 되도록 처리하는 것을 특징으로 하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물.
  7. 제1항의 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 처리하는 단계를 포함하는 유해 조류 또는 이끼 방제 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방제 방법은 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 발생된 유해 조류 또는 이끼의 생장을 억제시키는 것을 특징으로 하는 유해 조류 또는 이끼 방제 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 유효성분 기준으로 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 0.01 ㎍/㎖ 내지 1000 ㎍/㎖가 되도록 처리하는 것을 특징으로 하는 유해 조류 또는 이끼 방제 방법.
  10. 왕겨초액(A군); 및
    과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제(B군);을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물은,
    왕겨초액(A군); 및 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군(B군)으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제(B군);의 무게 기준 혼합비율이 0.1 내지 99.9% : 99.9 내지 0.1%인 것을 특징으로 하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물.
  12. 제10항의 왕겨초액(A군); 및 과산화수소(Hydrogen peroxide), 구연산(Citric acid), 아나카딕산(anacardic acid) 및 퀴노클라민(Quinoclamine)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제(B군);을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물을 수중 또는 토양 내 또는 나무줄기 표면에 처리하는 단계를 포함하는 유해 조류 또는 이끼 방제 방법.

KR1020170127518A 2017-09-29 2017-09-29 왕겨초액을 유효성분으로 함유하는 유해 조류 또는 이끼 방제용 조성물 및 이를 이용한 유해 조류 또는 이끼 방제 방법 KR102103002B1 (ko)

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