국내 큰느타리버섯은 매년 수출이 증가하고 있는 주요 신선 농산물 중 하나이다. 긴수염버섯파리는 농업, 특히 버섯생산에 피해를 주는 악 명높은 해충이다. 긴수염버섯파리의 유충은 주로 농작물에 직접 피해를 유발하고 성충은 몇몇 위험한 진균 병원체의 매개체 역할을 한다. 본 연구 에서는 전자빔, 엑스선, 그리고 감마선의 조사선량에 따른 긴수염버섯파리의 발육 및 생식에 미치는 영향을 평가했다. 또한 큰느타리버섯이 채워 진 박스 안에서 긴수염버섯파리를 제어할 수 있는 최적선량을 찾기 위해 방사선 및 에너지량에 따른 실증실험을 수행하였다. 그 결과 전자빔, 엑 스선, 감마선 모두 50 Gy에서 긴수염버섯파리의 발육 및 생식이 억제되었다. 또한 큰느타리버섯이 채워진 수출용 박스 상, 중, 하 위치에서 긴수 염버섯파리는 전자빔 150 Gy, 엑스선 100 Gy, 그리고 감마선 50 Gy에서 발육 및 생식을 억제하는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 수출 검역 통합관리 시스템 구축의 기초자료로 제공될 수 있다. 또한 농산물의 안전성 확보와 수출경쟁력 강화에 기여하리라 사료된다.

미와 국화는 백합과 함께 국내 3대 수출화훼 작물중 하나로 해충이 발견되면 즉시 소독 및 폐기처분이 되어 수출 장애와 방제비용에 따른 경제적 손실이 발생하게 된다. 소독기술로는 메틸브로마이드(methyl bromide) 또는 청산가스(HCN)등의 훈증처리가 있지만 절화의 경우 약해발생 및 절화수명의 감소로 인하여 상품가치가 현저히 떨어져 폐기처분 되는 경우가 많다. 따라서 절화류 소독에 있어서 훈증처리를 대신할 수 있는 비화학적 소독 기법은 절실하다. 이온화에너지(Ionizing irradiation)는 현재 선진국 검역시스템에서 과일, 채소, 저장 곡물뿐만 아니라 화훼류의 살충 등에 널리 사용되고 물리적 소독기술이다. 따라서 본 연구에서는 수출용 절화박스 내 존재 가능한 검역해충을 대상으로 소독기술 가능성을 조사하였다. 그 결과 박스 내 해충의 위치에 따라 그리고 해충의 종(species)에 따라 억제선량이 달라졌다. 또한 화훼종류에 따라서도 억제정도에 차이가 났으며 이온화에너지의 종류에 따라서도 적용 가능한 선량이 다르게 나타났다. 더군다나 점박이응애의 경우 국제소독기준 400 Gy 이상의 선량을 조사해도 완전히 억제하지 못했다. 따라서 수출용 절화 박스 내 검역해충 방제를 위한 이온화에너지 적용에 있어서는 좀 더 효율적인 방안제시가 필요할 것으로 사료된다.

이온화에너지(Ionizing irradiation)는 검역대상 병해충의 소독에 있어 각광받고 있는 비화학적 소독기술 중 하나이다. 현재 선진국에서는 감마선, X-선, 전자빔 등을 이용하여 화훼류, 과일, 채소, 저장 곡물의 살충작용 뿐만 아니라 식품과 의료품의 살균, 종자발아 억제 등에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 이온화에너지에 의한 곤충의 발육과 생식에 미치는 영향을 조사하였고 어떤 기작을 통해 불임을 유발하는지 관련 메커니즘을 규명고자 하였다. 그 결과, 이온화에너지에 의해 성충 수명에는 영향이 없었고 부화율, 우화율, 용화율, 그리고 F1세대의 발육 및 생식에는 조사선량이 증가할수록 무처리 대조군에 비해 비정상적인 발육과 불임현상을 보였다. 불임 메커니즘 규명을 위해 먼저 난황단백질의 발현에 초점을 맞추어 연구하였고 또한 날개 형태기형에 관여하는 유전자 발현정도를 조사하였다. 또한 약제 저항성을 지닌 해충에 이온화에너지가 미치는 영향도 조사하였다.

식물검역 및 저장 농작물의 병해충 방제하기 위하여 감마선, 엑스선 및 전자빔과 같은 이온화에너지를 활용할 수 있다. 이러한 방법은 기존의 훈증제인 methyl bromide에 의한 오존층 파괴 및 인체 건강의 유해성을 줄일 수 있는 대체방법으로서 선진국에서 시행이 되고 있다. 이온화에너지의 사용은 해충을 직접 죽이는 것이 아니라 차세대 해충의 발생을 억제함으로서 그 효과를 극대화 할 수 있다. 즉, 불임을 유도하든가 곤충의 산란, 발달 및 변태를 억제할 수 있는 조사량을 처리하여 그 효과를 나타낸다. 이러한 수준의 조사량은 농작물의 물리화학적 특성에 영향을 최소화하는 아주 낮은 수치로서 안전하게 처리할 수 있다. 각 농작물에 대한 조사량은 2003년 International Plant Protection Convention (IPCC)의 국제기준에 의하여 실시된다. 일반적으로 곤충의 발달을 억제하는 수준인 150-250 Gy에서 이루어진다. 본 연구에서 사과의 검역해충인 복숭이심식나방(Carposina sasaki) 유충에 감마선 조사한 결과 191Gy에서 성충이 나타나지 않았으며 벚나무응애(Amphitetranychus viennensis)는 감마선 200Gy이상에서 차세대 개체가 나타나지 않았다. 식물검역 및 저장 농산물 해충방제를 위하여 이온화에너지의 현장적용이 효율적으로 활용될 것으로 판단된다.

수출입식물 검역적 소독처리에서 메틸브로마이드와 같이 화학적 소독방법을 주로 이용되어 왔다. 그러나, 이 화학적 소독방법은 환경, 인체 또는 식물체에 나쁜 영향을 미칠 수 있어 전 세계적으로 친환경적인 물리적 소독방법을 개발하여 왔다. 그 중 이온화 에너지를 이용한 소독기술이 다양한 해충, 다양한 품목에 적용할 수 있는 기술로 인정된다. 국제식물보호기구(IPPC), 미국, 호주 등에서 이미 이온화에너지 적용 소독처리기준을 설정하여 활용하고 있다. 최근 국내 대학 및 연구기관 역시 국내의 주요 검역해충 및 식물에 대한 이온화에너지 처리기준을 설정하기 위하여 연구를 수행하여 검역본부에 기준 설정을 신청하였으며, 검역본부는 이에 대한 평가를 실시하였다. 제출된 기준안은 총 9개였으며, 대상해충은 목화진딧물, 담배가루이, 꽃노랑총채벌레 등 9종, 대상식물은 국화 절화, 장미 절화, 배 생과실 등 6개 품목이었고, 시험에 사용된 방사선원은 감마선, 엑스선, 전자선이었다. 제출된 기준안에 명시된 감수성평가, 침투성평가, 현장적용시험 등에 대한 검토를 실시하였다. 이중 기준안에 대한 검토기준에 적합하다고 판단된 6개 기준안에 대하여 소독처리기준 설정 심의회에 상정하였으며, 조건부 통과한 1개 기준안을 제외한 5개 기준안의 심의가 통과되었다. 향후 농림축산검역본부 고시인 ｢수출입식물검역 소독처리규정｣ 개정시 동 소독처리기준안을 포함시킬 계획이다. 아울러 방사선처리시설의 요건, 승인 절차 및 방법, 처리 방법 등 방사선 소독처리의 실용화에 필요한 세부사항도 고시 개정시 반영할 예정이다.

전 세계 각국에서는 수출입 식물로 부터 외래병해충이 전반되어 자국내 생태계가 파괴되고 농업생산에 뜻하지 않는 손실이 발생하는 것을 막기 위하여 식물검역이라는 법적방제를 강구하고 있다. 지난 오랜기간 동안 검역해충방제에 메틸브로마이드 훈증제가 그 중심적인 역할을 해오고 있었으나 최근 오존층 파괴물질로 지정돼 사용금지 협약이 발효됨에 따라 선진국가를 중심으로 이온화에너지(방사선) 이용한 검역기술 이를 대체하여 널리 사용되기 시작하였다. 특히 근래에 들어서 동남아를 중심으로 한 개발도상국에서도 활발하게 활용되고 있다. 이온화에너지를 이용한 검역해충방제의 효시는 1995년 하와이산 과실류의 미국본토 통관을 위하여 시작되었으며 USD-APHIS 방사선 조사 과실류에 대한 미국 수입규정을 공시하여 멕시코를 비롯한 많은 나라에서 수입되는 과일의 대부분에 대응하고 있다. 그 후 이온화에너지 검역기술은 2004년 호주, 2006년, 태국, 2007 인도 등으로 확대되었고, 지금은 동남아 대부분 국가와 인도, 파키스탄, 남아공에서 방사선 식물 검역 표준절차지침(SOP)을 마련하여 이온화에너지 검역처리기술을 활발히 활용하고 있다. 우리나라는 2015년 까지 이온화에너지 검역 SOP를 마련할 예정이다. 이온화에너지 식물검역에서 가장 어려운 점은 이온화에너지 조사식품에 대한 각국 정부의 시각이 다르고 일부 국가에서는 상당히 까다로운 허가 조건을 제시하고 있다는 것이다. 다만 화훼류과 같이 식품 아닌 농산물의 경우에는 그러한 문제에서 자유롭다. 향후 이온화에너지 검역기술의 원활한 활용을 위해서는 국가간의 조사식품에 대한 개방 확대를 위한 연구와 협상으로 풀어나가야 할 것으로 사료된다.

농산물의 국가간 교역에 있어서 검역관리가 매우 중요한데 지금까지 널리 이용되어 오던 MeBr 훈증처리가 오존층 파괴 환경공해물질로 판명되면서 2016년부터 사용이 전면 금지됨에 따라 이를 대체할 수 있는 다양한 검역기술들을 적극 개발 중에 있으며, 이온화에너지 역시 대체가능한 기술 중 하나로 주목받고 있다. 이온화에너지는 식품에 조사 시 미생물에 대해 강력한 살균효과를 나타내면서 식품의 물리·화학적 특성에 영향을 미치지 않아 식품 살균방법으로 활용도가 커지고 있는 추세이다. 그러나 과실, 채소 등과 같은 신선 농산물은 살아있는 세포들로 구성된 유기체이며 수확후에도 생명활동을 계속하고 있기 때문에 검역해충 방제를 위한 이온화에너지 기술의 적용은 좀 더 신중히 검토되어야 한다. 원예산물에 1kGy 이하의 감마선 처리 시 나타나는 일반적인 생리적 변화는 호흡이 증가하고 에틸렌발생량이 감소한다는 것이다. 이에 대해 Climacteric 과실이나 에틸렌에 민감한 작목은 성숙·노화의 지연으로 저장성이 향상될 가능성이 있다는 것과, 이와 더불어 감마선의 미생물 살균효과로 인해 부패가 억제되어 저장기간이 연장될 것이라는 기대가 있었다. 그러나 이와 동시에 감마선 처리는 세포벽구성물질의 붕괴와 membrane의 변형을 야기하여 이로 인해 조직감(texture)이 변하고 과육이 갈변되며, 오히려 미생물에 대한 감수성이 증가하게 되기도 하므로 이러한 품질변화 양상이 이온화에너지 기술적용의 제한요인이 되어 왔다. 이온화에너지 처리에 의한 품질변화 양상은 품목, 품종, 성숙정도, 저장온도 등에 의해 다르게 나타난다. 그러므로 검역을 위한 이온화에너지 처리기술의 적용을 위해서는 우선 국내 주요 수출품목에 대한 이온화에너지 처리 시 품질변화의 요인 분석과 한계선량의 설정이 필요하다. 2013년부터 방사선 처리에 따른 수출 과실류 및 화훼류의 품질영향 평가를 수행한 결과는 다음과 같다. ‘후지’ 사과는 감마선 처리시 흡수선량 0.6kGy이하에서 과실표피의 외관지수, 내부갈변, 이취 및 당산도 차이가 크게 관찰되지 않으나 선량에 따라 경도(firmness)의 저하가 나타났다. 사과에서는 종합식미와 가장 연관성이 높은 것이 조직감인데 경도저하에 따른 조직감의 변화가 사과 품질한계를 결정하는 지표가 되었으며, 감마선 0.4kGy가 품질손실에 대한 한계선량으로 적절하다고 판단되었다. ‘신고’ 배의 경우, 과피 표면의 반점이 가장 먼저 드러나며 외관지수를 떨어뜨렸고 이 요인이 품질한계지표가 되었다. 반면 ‘캠벨얼리’ 포도는 주요 품질저하요인이 Botrytis cinerea 감염에 의한 부패인데, 감마선 조사가 미생물 수를 억제하여 유통 초·중기에 오히려 부패억제와 신선도에 좋은 영향을 미치기도 하지만, 식미와 관련한 품질한계지표는 과육의 조직감과 과육갈변이었다. 화훼는 작목뿐 아니라 품종별로 이온화에너지에 대한 반응성 차이가 크므로 기술적용에 특히 유의해야하는 품목이었다. 국내에서는 아직까지 이온화에너지 처리가 원예산물의 품질에 미치는 영향에 대한 다양한 연구가 부족한 실정이다. 이온화에너지 처리기술을 활용하고 있는 나라에서는 방사선 처리에 따른 품질영향평가 외에도 품질에 가장 큰 문제가 되는 경도저하와 같은 부정적인 영향을 최소화하고자 1-MCP, Coating 등의 전처리와 병행하여 신선도 관련 품질을 향상시키고자 하는 연구가 진행되고 있다.

이온화에너지(ionizing radiation)는 미생물 및 해충 소독기술로 최근 들어 조명을 받는 기술이며 감마선, 엑스선 전자빔 등이 있다. 그 중 전자빔은 짧은 처리시간 및 사용자의 조사선량의 조절이 용이한 이점이 있으며 현재 의료, 반도체, 식품 분야에서 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 담배거세미나방을 대상으로 전자빔 조사 후 나타나는 불임과 형태기형을 보고자 하였다. 담배거세미나방의 성충에 전자빔 조사 후 산란수는 차이가 없었으며 부화율은 선량이 증가할수록 억제되었다. 번데기에 전자빔을 조사한 후 우화한 성충의 산란수는 선량이 증가할수록 감소하였으며 부화율 또한 감소하였다. 이러한 불임의 원인을 규명하기 위해 comet assay, real time-PCR, 및 SDS-PAGE 등을 통해 실험한 결과, 전자빔 조사에 의해 세포내 DNA가 손상이 되었으며 vitellogenine의 발현정도에 변화가 나타났다. 유충의 경우에는 전자빔 조사 후 발육 지연 및 형태 변화가 보였으며 번데기로 용화 후 무처리에 대비하여 기형율이 매우 높게 나타났다. 또한 번데기에 전자빔을 처리 했을 경우 우화한 성충의 날개부분에서 기형이 높게 나타났으며 이와 관련된 유전자 발현수준을 조사하였다.

이온화에너지(ionizing radiation)는 최근 들어 해충 및 미생물 소독기술로 각광받는 기술로 감마선, 엑스선, 전자빔 등이 있다. 그 중 전자빔은 친환경적이며 짧은 처리시간 등의 이로운 점이 있다. 본 연구에서는 수출용 절화(장미, 국화) 박스 내 주요 해충을 대상으로 전자빔을 조사한 후 발육단계별 감수성을 평가하였다. 그 결과, 알의 부화율과 우화된 성충의 산란(산자)율은 억제하지만 유충(약충)과 성충의 acute mortality에는 영향이 없었다. 이온화에너지와 더불어 식물검역 시 많이 사용되는 훈증제인 methyl bromide (MeBr)는 오존층파괴물질로 지정되어 장기적으로 사용금지 될 전망이다. Phosphine (PH3)은 MeBr보다 해충에 대한 독성이 강하고 침투성 및 작업자의 안전성 측면에서 우수한 것으로 알려져 있다. 본 연구진은 주요 화훼해충에 대해 PH3의 감수성을 평가한 결과, 유충(약충)과 성충에 100% 방제효과 있는 농도와 처리시간이 알과 번데기에서는 효과가 미비하였다. 따라서 해충의 모든 발육단계별 완전 사멸을 위해서 이온화에너지와 훈증제를 병용 처리하여 보다 효율적인 해충방제에 주력하였다. 그 결과 전자빔을 조사한 절화박스에 PH3을 병용 처리하였을 경우, 각 처리법을 단독으로 처리한 것 보다 훨씬 효율적인 방제효과를 나타내었다.

수출입 식물에 외래병해충이 전반되어 국내 환경 및 생태계를 막기 위한 법적방제가 식물검역이며, 이러한 유해 외래병해충을 방제하기 위하여 기존의 훈증제인 메틸브로마이드를 사용해 왔다. 그러나 메틸브로마이드 훈증제가 오존층 파괴물질로 지정돼 국제환경보호위 등에서 사용금지 협약이 발효됨에 따라 선진국가를 중심으로 이를 대체할 수 있는 검역 기술로서 이온화에너지(방사선) 이용이 활발하게 진행되고 있다. 한편 그동안 이온화에너지 이용한 식물검역은 해충방제에 촛점에 맞춰 진행되어 왔으나 최근 들어 잿빛곰팡이병, 푸른곰팡이병, 감귤궤양병 등 검역 및 저장성 병원균등에 의해 농산물 수출에 있어 상당한 제한을 받는 사례들이 나오고 있다. 일반적으로 이온화에너지 처리을 이용해 농산물 저장성 병원균을 사멸할 경우 농산물의 품질저하가 일어날 수 있는 이온화에너지 선량이 요구되므로 이온화 처리와 다른 살균처리를 병용하여 충분한 살균력의 획득과 감마선 사용 선량의 감소를 통한 품질 보존이 가능한 융복합 처리기술 개발이 필요하다. 그리하여 본 연구에서는 검역해충들이 사멸하는 이온화에너지 선량범위에서 저장성 병원균이 동시에 제어할 수 있는 융복합 검역기술을 검토하였다. 그 결과, 병용살균제(Sodium di-chloroisocyanurate, NaDCC)를 이용하여 병해충 동시검역 융·복합 기술을 개발하고 적용하여 방사선 병용처리에 따른 수출 농산물별 병해충에 따른 저장성 향상 및 실용화 가능성이 높음을 알 수 있었다.

이온화에너지 조사는 수확후관리와 더불어 검역해충을 방제하는데 유용한 기술이다. 본 실험에서는 다양한 과수 작물에 피해를 끼치는 검역해충인 벚나무응애(Amphitetranychus viennensis Zacher)에 대한 이온화에너지 조사 효과를 조사하였다. 벚나무잎에 사육한 벚나무응애 암컷 성충(n=100/처리구)을 이용하여 감마선 (0-1000 Gy), 전자빔과 X-선 (0-1500 Gy)을 조사하였다. 벚나무응애의 생존율, 부화율, 산란율은 각 이온화에너지 처리에 따라서 차이가 나타났으며 감마선 및 X-선의 효과가 전자빔보다 높게 나타났다. 그러나 벚나무응애 성충의 생존율은 감마선 1000 Gy 처리시 18.3%, X-선 1200 Gy 처리시 10.0%로 나타났다. 이온화에너지 조사를 통하여 식물검역과정에서 벚나무응애의 소독에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

교역의 발달로 국가 간 병해충 유입 또는 이동을 차단하고 methyl bromide를 대 체 할 소독기법으로 radiation을 이용한 검역관리가 최근 들어 이루어지고 있다. 미 주지역에서는 2000년 8월부터 매년 4,000톤가량의 농산물 수출입 검역시 X-선을 조사하고 있으며 태국은 2006년부터 방사선 조사 과일류를 미국에 수출하고 있다. 인도는 2007년부터 방사선 조사 망고를 대미 수출하고 있으며 멕시코는 2011년 7 월부터 식물검역을 위한 새로운 감마선 조사시설을 운영하고 있고 말레이시아도 2012년 람부탄의 대미 수출을 위한 방사선 조사 검역 기술을 추진 중에 있다. 국내 에서는 수출 과실류(사과, 배, 단감 등)에서의 방사선 처리(조사)를 적용시험 중에 있고 전자빔(electron beam)을 이용한 해충 사멸 연구가 진행 중이다. 전자빔은 전 기에너지로만 발생되기 때문에 방사능 잔존에 대한 염려가 없어 안전하고, 처리시 간이 짧으며, 조사선량의 조절이 용이하기 때문에 신속한 표면처리가 가능하다. 담 배가루이, 점박이응애, 복숭아혹진딧물, 아메리카잎굴파리, 그리고 담배거세미나 방 등에서 전자빔은 부화억제, 우화억제, 산란수 감소, 성충이 산란한 알의 부화억 제 등 비정상적인 발육을 유발했으나 성충의 수명에는 영향이 없었다. 또한 전자빔 조사선량이 높아질수록 세포내 DNA 손상정도가 커졌다. 이와 같이 전자빔은 곤충 의 직접적인 치사효과보다는 불임을 유발함으로써 검역대상 해충방제에 활용될 것으로 전망된다.

This study was carried out to evaluate the genotoxicity of the gamma-irradiated (0, 5 and 10 kGy) milk and ice cream. The Salmonella typhimurium reversion assay was performed using S. typhimurium TA98, TA100, TA102, TA1535 and TA1537 as tester strains. The number of revertant colonies were not increased in both milk and ice cream, compared with negative controls with or without metabolic activation. There were no significant differences among the irradiation doses. These results indicate that the gamma-irradiated milk and ice cream do not show any genotoxic effect under these experimental conditions, and that they may be safe genotoxically.

Sulfur hexafluoride has an extremely high global warming potential (GWP) because of strong absorption of infraredradiation and long atmospheric lifetime which cause the global warming effect. This study is to identify the effects ofdestruction and removal efficiency of SF6 by the addition of conditioning agent (oxygen, water vapor and hydrogen) whenusing the high ionization energy. The irradiation intensity of ionization energy was 2mA, 5mA, 10mA and 15mA. TheSF6 was completely removed with H2O and H2 gas injection at 2mA. Main by-products were HF and F2 gases. HF andF2 gas formation was increased with irradiation intensity increasing. Most of the by-products of particle were sulfur andmetal sulfate.

SF6 (sulfur hexafluoride) gas has an extremely high global warming potential (GWP) because of strong absorption of infrared radiation and long atmospheric lifetime which cause the global warming effect. The objective of this study is to identify the effects of destruction and removal efficiency (DRE) of SF6 by the addition of oxygen, water vapor and hydrogen. The applied dose of ionization energy was 1,028 kGy(5 mA). The initial concentrations of SF6, O2, H2O and H2 gases were 1,000 ppm, 1,000 ppm, 3,000 ppm, 3,000 ppm, respectively. The DRE was increased about 2 times with O2 gas injection. The SF6 was completely removed with H2O and H2 gas injection. By-products formed by SF6 destruction were mainly HF and F2 gases. In addition, SF2, NF3, N2O, SO2, SO2F2, and NOx gases were produced.