제충국은 국화과에 속하는 식물로서 품종에 따라서 살충 성분 함량에 차이가 있으며 흰꽃제충국(Chrysanthemum cinerariaefolium)과 붉은꽃제충국(C.tamrutense)이 있다. 제충국제의 유효성분은 피레트린(pyrethrin)Ⅰ,Ⅱ 및 시네린(cinerin)Ⅰ,Ⅱ이다. 피레트린은 노란색의 점질 기름 모양 물질로서 물에는 녹지 않으나 석유·등유( 燈油) 등 석유계 용매와 에테르·벤젠· 알코올 등과 같은 대부분의 유기용매에는 잘 녹는다. 또한 피레트린과 시네린은 불안정한 화합물로서 분자 내에 불포화탄소가 있으므로 빛이나 공기 중의 산소에 의하여 산화 분해되기 쉽고 또한 에스터 화합물이므로 수분과 알칼리에 의해 쉽게 가수분해된다. 제충국제는 주로 실내 위생해충의 방제 약제제로 사용되어 왔으나 최근 이들 구조를 변경시켜 빛이나 산소에 대하여 안정한 합성 제충국제의 개발로 야외 농장의 살충제로 이용되고 있다. 피레트린은 곤충의 기문( 氣門) 또는 피부를 통하여 침입하며, 침입 즉시 신경을 마비시켜 죽게 한다. 그러나 사용한 양이 부족하면 일시적인 마비에서 다시 소생하게 된다. 제충국제는 온혈동물인 사람이나 가축에는 무해하며 곤충에만 유효하고 또한 식물에 대한 약해작용도 전혀 볼 수 없으므로 매우 안전한 농약이다. 쥐에 대한 급성경구독성 LD 50은 72mg/kg이다.
가정에서의 제충국 생산과 이용
1. 일반사항
“피레스럼”은 달마시안 제충국 (Dalmatian Chrysanthemum, 학명 ; Chrysanthemum cinerariaefolium) 과 간혹 페르시안 제충국 (Persian Chrysanthemum, 학명 ; Chrysanthemum coccineum) 에서 생산되는 식물성 살충제이다. 이들 식물은 동유럽과 코카서스지역이 원산이다. 현재, 달마시안 제충국은 케냐, 탄자니아, 에쿠아도르의 산간지역에서 상업적으로 재배되고 있다. 캐나다에서의 상업적 생산은 볼 수 없으나, 가정원예나 소규모농장에서는 필요에 의해 재배되고 있다. 이글은 가정에서 제충국을 재배하고 살충제인 “피레스럼”을 생산하는 것을 목적으로 한다.
“피레스럼(pyrethrum)” 이란 말은 제충국의 건조된 꽃으로 만들어진 가루를 말한다. 반면 “피레스린(pyrethrins)” 은 가루 속에 천연적으로 함유된 6가지의 살충성분을 말한다.
2. 제충국의 재배
2-1. 특징 및 품종선택
캐나다의 종묘회사에 구할 수 있는 종자와 모종은 관상용인 페르시안 제충국으로 제한되어 있는 경우가 많다. 이 품종은 달마시안 제충국보다 피레스린의 함량이 낮다. 불행히도, 이들 품종은 피레스린의 함량보다도 외관상 기준으로 선발되었다. 이상적으로는, 케냐에서 재배되는 개량된 품종을 구하는 것이 좋다. 이들 품종은 피레스린 함량이 높게 개발되었다.
페르시안 제충국은 데이지(daisy) 꽃처럼 생겼으며 크고 흰색, 핑크색, 빨간색 꽃이 있다. 잎은 양치류와 비슷하며, 키는 30 ～ 60cm 정도이다. 개화기는 캐나다(퀴백)에서 6-7월이다.
달마시안 제충국은 커먼 데이지(commom daisy)와 더 비슷하게 생겼으며, 꽃은 흰색이며 중심부는 노란색이다. 곧고 단단한 다수의 줄기를 내며 자란다. 식물체는 청색 - 녹색 잎을 갖으며, 키는 45 ～ 60cm 정도이다.
다른 종인 Chrysanthemum balsamita와 Chrysanthemum mashalli 등도 살충성분을 갖고는 있지만 효과는 떨어진다.
2-2. 재배조건
상업적인 재배는 적도지역의 산악지대에 집중되어 있지만, 달마시안 제충국과 페르시안제충국은 캐나다에서도 재배할 수 있다. 그러나 피레스린의 농도과 종류는 적도지역보다 높지 않다.
달마시안 제충국의 상업적 재배는 해발 1600 - 3000m에서 이루어진다. 왜냐하면 피레스린 농도가 해발이 높아질수록 증가하기 때문이다. 반면 꽃의 생산은 해발 1600m 이하에서 줄어든다. 이상적인 재배조건은 겨울이 추운 반건조지역으로 강수량이 1200mm, 2-3개월의 건조한 기간이 있는 지역이다. 내한성은 -12℃이다.
제충국은 경사지고 건조하며, 자갈이 많은 석회질 토양에서 잘 자란다. 그늘진 곳을 피해야하며, 햇빛이 적으면 피레스린 농도가 크게 줄어든다. 제충국은 온대지역에서 부식함량이 높은 비옥한 토양에서 잘 자라지만 피레스린 농도는 낮아진다.
2-3. 증식
식물체는 종자나 분지(포기나누기)를 통해 증식가능하다. 처음에는 식물체를 얻어서 심는 것이 쉽다. 첫해 종자를 이용하면 연이어 재배하고, 많은 식물체가 요구되면 가을에 뿌리(포기)를 나눌 수 있으며, 봄에 싹이 나올 때 뿌리(포기)를 나누어 심어도 된다.
식물체는 야외에 옮겨 심기전 약 3개월간 실내에서 2월말이나 3월경에 시작한다. 종자로는 무균상토에 심어야 한다. 발아하는데 2 ～ 4주가 소요된다. 발아적온은 약 20 ～ 22℃. 종자는 8월에 직접 심을 수도 있다. 고운 흙이나 마른 낙엽으로 1cm 덮어준다.
식물체간격을 30 ～ 50cm, 줄간격을 35 ～ 40cm로 이식한다 (1㎡에 7 ～ 9주를 심음). 이식하면 보통 15 ～ 30%는 죽을 수 있다.
2-4. 관리
제충국은 다른 풀과 경쟁에 약하므로 잡초제거를 잘해주어야 한다. 질소질 비료와 미량원소에 민감하지는 않지만 인산은 꽃의 생산량을 높인다. 간혹 꽃에 발생하는 총채벌레 외에는 벌레가 문제가 되지는 않는다.
2-5. 수확
수확시기가 꽃의 피레스린 함량을 최대로 하는데 결정적인 요인이다. 반드시 건조하고 따뜻한 시기에 하여야 한다. 이상적으로는, 꽃이 만개했을 때 수확하여야 하며, 꽃이 핀 후 7 ～ 9일 사이이다. 꽃의 중심부가 피레스린 함량이 더 높다.
이상적인 조건하에서, 한개의 식물체에서 80 ～ 100개의 꽃을 수확할 수 있다. 10kg의 꽃을 건조하면 2.3 ～ 3.3kg을 얻을 수 있다.
3. 제충국의 가공
3-1. 건조
전통적으로 일본에서는 꽃을 줄기채로 수확하여 24-48시간 물에 거꾸로 담가두었다가 건조한다. 이 과정을 통해 피레스린 농도가 약간 높아진다.
건조방법에 따른 피레스린 농도의 차이는 거의 없다. 그내딩거(Gnadinger, 1933)에 의하면 상업적으로 건물내 공기를 불어넣거나, 햇빛이나, 건조대 위에서 수분함량 10%가 될 때까지 건조시킨다.
3-2. 분쇄
분쇄된 꽃의 분말도는 제충국의 효과와 지속성에 영향을 준다. 고우면 고울수록 피레스럼의 곤충에 대한 효과는 커지지만 효과 지속시간이 짧아진다. 줄기를 꽃과 함께 분쇄해도 피레스린의 함량은 낮아지지 않는다.
3-3. 저장
피레스린은 매우 불안정한 성분이다. 이들 성분은 빛, 열, 공기에 의해 쉽게 바뀐다. 알카리성 물질 속에서는 거의 순식간에 분해되어 버린다.
분쇄된 꽃 속의 피레스린 농도는 -2℃에서 -5℃사이의 냉동상태에서 최소 6개월 이상 보존될 수 있다. 상온에서 수확하여 건조시키지 않은 꽃은 밀봉된 상태에서 약 10일간 보존될 수 있다. 건조된 꽃은 빛이 없는 곳에서 밀봉시켜두면 수 개월정도 보존된다. 광물성 기름이나 참깨기름에 침지시켜두는 것은 또 다른 보존법이다.
4. 제충국의 이용
피레스럼을 이용하는 데는 분말로 뿌리는 방법과 액으로 살포하는 두가지 방법이 있다. 피레스럼의 효과는 어떠한 방법을 사용하든지 저온에서 효과가 높다. 따라서 온도가 낮아지는 늦은 오후에 살포해야 효과가 증대되며, 햇빛은 피레스린의 분해를 가속화시킨다.
4-1. 분말살포법
꽃의 가루를 그대로 작물위에 뿌려주면된다. 상용화된 제품은 첨가물에 의해 효과가 더 높고 잎에 잘 달라붙는다. 피레스럼은 이러한 기능을 위해 활석, 석회, 규조토와 혼합할 수도 있다.
분쇄하지 않은 꽃을 태우면 모기를 기피시키거나 죽일 수도 있다. 톱밥과 섞어서 부수어서 같은 목적을 위해 태워 훈연하기도 한다. 이는 모기향의 원리이다.
4-2. 액제살포법
액제로 살포하려면 유효한 성분을 추출하여야 한다. 효과를 보려면 아래의 방법을 이용하여 곧바로 살포하여야만 한다.
<물 추출법>
따뜻한 물 6리터에 말려 분쇄한 피레스럼 20그램을 3시간 침지한 후 살포한다. 말린 꽃 대신에 생 꽃을 이용할 수도 있지만 3 ～ 4배의 꽃이 필요하다.
<케로젠(kerosene) 추출법>
상업적으로, 피레스린은 가벼운 석유계 유기용매(예, 케로젠)로 추출한다. 가정에서는, 케로젠 4리터에 말린 꽃 500그램을 12시간이나 그 이상 침지한다. 케로젠은 48시간 동안 73%의 피레스린을 녹여낼 수 있다. 천으로 걸러주면 사용할 준비가 된 것이다.
<파라핀 추출법>
말린꽃을 하루 동안 파라핀 오일에 침지하며 주기적으로 저어준다. 사용 전에 걸러준다.
<알콜 추출법>
알콜 추출도 가능하지만 최종산물이 매우 빨리 증발되어 불리하다.
4-3. 첨가제
피레스럼의 효과는 여러 가지 자재를 혼합하여 효과를 크게 높일 수 있다.
<효과증진제>
효과증진제는 피레스럼의 기능을 증진시켜주고 곤충 속에서 무독성화를 막아주어 반응시간을 높여준다. 상업적으로는, 파이퍼로날 뷰톡사이드(piperonal butoxide, 약자로 PBO)가 일반적으로 이용된다. 그러나 이 물질은 포유동물에 돌연변이를 일으키고, 간세포에 장애를 주는 것으로 의심받고 있다. 다른 효과증진제로는 캐놀라(canola) 오일, 참깨기름, 육두구(nutmeg) 오일, 파슬리 오일, 사사프라스(sassafras) 오일 등이 효과적이며 제일 값싸다. 용액 1리터당 1 티수픈을 넣는다.
<전착제>
비누는 전착제로 작용한다. 잎에 잘 도포되게 하며 피레스럼의 효과를 증대시킨다. 용액 1리터당 반 숟깔의 비누(살충비누 또는 액상비누)를 넣는다. 약간의 에틸 알콜을 더하면 효과가 높아질 수 있다.
<산화방지제>
여러 가지 나무껍질에서 발견되는 탄닌산(tannic acid)과 같은 산화방지제는 햇빛이 있는 상태에서도 피레스럼의 분해를 늦춰준다.
4-4. 유의사항
피레스럼의 효과는 즉각적이다. 곤충이 닿게 되면 마비된다. 그러나 농도가 낮으면 기절했다가 몇시간 후 다시 깨어날 수 있으므로, 이럴 경우에는 사용농도를 더 높게 반복 살포해주어야 한다. 로테론과 피레스럼이 같이 조합되면 효과가 더 지속될 수 있다.
피레스럼은 12 ～ 48시간 동안 효과가 있다. 비온 후에는 다시 살포해주어야 한다. 효과가 미심쩍으면 날아다니는 파리에 적용을 해본다. 약간의 피레스럼 가루를 상자에 넣고 파리 몇 마리를 넣어둔다. 피레스럼이 새것이면 파리가 1분 안에 기절하든지 죽게 된다. 페러스럼이 오래된 것은 파리가 죽는데 약 20분가량 시간이 걸린다.
비록, 피레스럼이 생분해가 잘되고 단기간 효과가 나타난다고 하더라도, 피레스럼은 무선택적인 살충제로 유익한 곤충에도 악영향을 미친다. 피레스럼은 다양한 성충에 대해서 효과적이지만 애벌레에는 효과가 낮다. 벌에 대해 해롭지 않고, 딱정벌레의 유충에도 해롭지 않지만 대부분의 익충에 해로울 수 있다. 사람과 동물에게는 해롭지 않지만 어류와 수생생물에 해롭다. 일부 사람은 피레스럼에 알레르기 반응이 있을 수도 있다.
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