식품 포장재 내 곤충 침입을 방지하기 위해 방향유를 함유한 방충 필름이 연구되고 있으나 파일럿 규모의 생산 장비를 이용한 연구는 드물다. 따라서 본 연구의 목적은 파일럿 규모의 생산 장비로 미세캡슐화된 시나몬방향유(cinnamon oil, CO) 함유 식품 포장 필름을 개발하고 필름의 방충효과와 이화학적 특성을 평가하는 것이었다. 모든 필름은 파일럿 규모의 그라비아 인쇄기(Roto Gravure Printing Press, Ilsung Machinary Co., Ltd., Gumi, Korea)와 적층기(Dry laminating & Extrusion laminating machine, INT CO., Ltd; Ansan, Korea)로 제작되었다. 폴리비닐알코올 수용액(0.02%, w/w, 폴리비닐알코올/증류수)을 사용하여 CO (5.2%, w/w, CO/PVA 수용액) 미세캡슐 에멀션을 제조하였고, 0,1 또는 2% (w/w, CO/미세캡슐 CO 에멀션)의 미세캡슐 CO 에멀션을 잉크(54 또는 61%, w/w, 잉크/전체 혼합액)와 시너(thinner) (23 또는 26%, w/w, 시너/전체 혼합액)에 혼합하여 인쇄 용액을 만들었다. 만들어진 용액을 폴리프로필렌필름(30 μm)에 그라비아 인쇄기로 인쇄한 후, 인쇄된 면에 저밀도폴리에틸렌 필름(40 μm)을 올려놓고 적층(lamination)하여 방충 필름(75 μm 두께)을 제작하였다. 소규모와 파일럿 규모로 진행된 필름의 방충효과 측정에는 화랑곡 나방(Plodia interpunctella) 유충을 사용하였고, 개발된 필름의 시남알데하이드 방출률, 인장 및 수분 차단 특성 그리고 열 중량을 분석하였다. 파일럿 규모 인쇄기와 적층기는 미세캡슐 CO 에멀션이 사용된 방출필름을 연속적이고 균일하게 생산하였다. 미세캡슐 2% CO 에멀션 제형으로 제작된 필름이 가장 높은 방충능을 보였으며, 미세캡슐화가 방충효과를 유지하면서 시남알데하이드의 보존성을 높여 방충효과를 유지하는 데 효과적임을 알 수 있었다. 열 중량분석 결과를 통해 미세캡슐화와 적층이 CO의 휘발을 막는 데 효과적임을 확인했다. 필름의 인장강도, 신장률, 탄성률 그리고 수증기 투과성은 각각 40.4-45.4 MPa, 87.1-87.6%, 831.8-838.1 MPa, 그리고 0.0078-0.0082 g·mm·h-1·kPa-1·m-2이 었으며, 이 결과들은 개발된 방충 필름의 인장 및 수분특성에 변화를 주지 않는 것으로 관찰되었다(p>0.05). 연구를 통해 파일럿 플랜트 규모에서 방충 필름을 성공적으로 제작할 수 있었고, 방충효과와 이화학적 특성 결과를 통해 제작된 방충 필름의 상업적 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

세계적으로 곡물의 대규모 저장 중 해충방제는 주로 훈증에 의존하고 있으나, 해충의 저항성 발현, 사일로와 같은 저장시설의 분진 발생 등으로 방제효율이 감소하고 방제비용이 증가하고 있다. 본 연구는 사일로 같이 저장물(곡 물, 사료 등) 부산물과 분진이 대량 발생하는 특수한 환경의 저장시설에서 천적(기생봉)의 방사 시 저장시설 내부 환경(온도, 습도, 공기순환, 부산물, 분진, 진동과 같은 물리적 충격 등)의 영향을 최소화하여 천적의 치사율과 먹이 탐색력에 크게 영향을 주지 않으며, 천적 방사를 위한 보관, 운반 시 외부의 물리적 환경으로부터 천적을 보호 할 수 있고 1회 장착으로 천적 방사로 인한 천적의 외부 유출을 방지, 천적의 손실을 최소화 할 수 있으며, 방사량, 방사시기 및 방사간격의 조절이 용이하여 대상해충에 대한 방제효율 증가, 방사비용, 천적 손실비용 절감 등의 효과를 얻을 수 있는 효율적인 천적 방사 도구를 개발하였다.

저장해충에 방충효과를 보인다고 알려진 한약재중 분석이 이루어진 한약재 외에 자단향, 창이자, 천초, 팔각향, 시라자 등 5종을 선발하여 주요 식품, 저장해충인 화랑곡나방(Plodia interpunctella) 유충, 어리쌀바구미(Sitophilus zeamais) 성충, 곡식수시렁이(Trogoderma granarium) 유충에 대한 기피효과를 조사하였다. 화랑곡나방 유충의 경우 자단향과 시라자에서 유의한 효과를 나타냈으며(자단향: df=38, t=2.08, P<0.05, 시라자: df=38, t=7.36, P<0.05), 어리쌀바구미의 경우 5종의 모든 한약재 추출물에서 매우 높은 기피효과를 보였으며(자단향:df=38, t=15.88, P<0.05, 창이자:df=38, t=12.92, P<0.05, 천초:df=38, t=12.85, P<0.05, 팔각향:df=38, t=14.14, P<0.05, 시라자:df=38, t=8.69, P<0.05), 곡식수시렁이 유충은 오히려 5종의 모든 한약재 추출물 처리면에 유의하게 이끌리는 현상을 보여 기피효과를 나타내지 않았다(자단향:df=38, t=-8.73, P<0.05, 창이자:df=38, t=-5.73, P<0.05, 천초:df=38, t=-21.27, P<0.05, 팔각향:df=38, t=-13.37, P<0.05, 시라자:df=38, t=-6.89, P<0.05). 이러한 결과는 동일한 한약재 추출물이라 할지라도 저장해층의 종류에 따라 기피효과가 달라질 수 있음을 보인 것으로, 한약재 유래 기피물질 처리 시 대상해충의 종류, 처리장소, 목적 등을 명확히 하여 적용하여야 할 것으로 판단되었다.

이전 연구의 결과를 바탕으로 저장, 식품해충에 방충효과를 나타낸 자단향과 시라자(소회향) 추출물을 토대로 창이자, 천초, 팔각향 등의 한약재 추출물을 혼합하여 화랑곡나방 유충, 어리쌀바구미 성충, 곡식수시렁이 유충에 대한 기피효과를 조사하였다. 자단향 토대 혼합물(자단향7:천초1:창이자1:시라자1)에서 화랑곡나방 유충과 곡식수시렁이 유충의 경우 무처리와 처리구에서 유의한 차이를 보이지 않았으나(화랑곡나방: df=58, t=1.82, P>0.05, 곡식수시렁이: df=58, t=-9.32, P>0.05), 어리쌀구미에서는 무처리, 처리구 간에 유의한 기피효과를 나타냈다(df=58, t=16.16, P<0.05). 시라자 토대 혼합물(시라자6: 자단향1: 창이자1: 천초1: 팔각향1)에서는 화랑곡나방 유충과 어리쌀바구미 성충의 경우 무처리구, 처리구 간에 매우 유의한 기피효과(화랑곡나방: df=58, t=7.96, P<0.05, 곡식수시렁이: df=58, t=15.61, P<0.05)를 보였으나, 곡식수시렁이 유충의 경우 기피효과를 보이지 않고 오히려 처리구에 더 많이 분포하는 양상을 보였다(df=58, t=-6.17, P<0.05). 이러한 결과는 한약재 추출물 단독 처리 보다는 대상해충에 기피효과를 보이는 여러 한약재들의 혼합 추출물의 사용이 더욱 효과적임을 알 수 있었으나 대상해충 종, 한약재의 종류, 배합비율 등에 대해서는 더 많은 연구가 진행되어야 할 것으로 판단되었다.

화랑곡나방(Plodia interpunctella H.)과 곡식수시렁이(Trogoderma granarium E.)는 식품제조 관련기업들의 곤충 이물관련 클레임의 상당부분을 차지하는 주요 저장해충 종으로, 기업들은 제품으로의 해충 접근을 방지하기 위하여 많은 연구와 노력을 하고 있다. 특히 제품의 외포장에 주로 사용하는 골판지박스의 경우 박스의 골 사이 틈새와 접힌 부분의 틈새를 통해 외부로부터의 해충 유입에 취약하며 최근 온라인, 택배 시스템을 이용한 유통이 증가됨에 따라 다양한 종류의 해충이 유입되는 빈도가 급격히 증가하고 있다. 본 연구는 식품공전 상에 등재된 한약재 배합물에서 추출한 기피물질을 10% 농도로 희석하여 골판지박스 내부에 분무 처리한 후 먹이(씨리얼)를 투입하고 박스를 밀봉한 후 실험장에 화랑곡나방과 곡식수시렁이 4령 유충을 각각 투입하고 골판지박스 내부로의 침입 개체수를 조사하였다. 화랑곡나방의 경우 박스내부 개체수에서 무처리 2.88, 처리 1.38마리, 골판지 골 사이에서 무처리 14.88, 처리 9.38마리로 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(박스내부; df=14, t=2.17, P<0.05, 골판지틈새; df=14, t=2.65, P<0.05), 곡식수시렁이 처리에서도 박스내부는 무처리 5.5, 처리 2.23마리, 골판지틈새에서는 무처리 17.88, 처리 11.25마리로 유의한 차이를 나타냈다(박스내부; df=14, t=3.61, P<0.05, 골판지틈새; df=14, t=7.62, P<0.05). 식품포장 박스에 방충물질을 도포하였을 경우 제품으로 화랑곡나방과 곡식수시렁이 유충의 접근을 억제 할 수 있는 것으로 판단되었다.