감귤은 제주도내 가장 중요한 농작물 중 하나로 ’20년 기준 제주도 전체 경지 면적의 34.2%에 해당하는 58천ha에서 재배 되고 있으며, 이들 지역은 30,843 가구에 의해 연간 654천톤의 감귤이 제주도에서 생산되고 있다(Kim et al., 2022). 이러한 감 귤의 생산성, 품질 및 저장성 등을 높이는데 농약은 필수 농자재 중 하나이며, 이러한 이유로 감귤 생산 농가는 품질 향상과 소득 증대를 위해 화학 농약에 의존하는 바가 크다. 제주도내 감귤 농 가는 일반적으로 과거 경험적 재배방식에 의존하여 감귤 주요 병해충을 방제하는 경우가 많으며, 특히 감귤 해충은 정기적으 로 농약을 살포하는 경우가 많다. 그러나, 최근 기후변화와 이상 기후와 연관되어 병해충 발생 시기가 변동하고 있고, 제주도의 특성인 한라산, 오름, 바다의 영향으로 지역별 기후 편차가 매우 커서 감귤 재배 취약성이 매우 커지고 있지만 농약 사용 실태에 대한 조사는 2,000년 이후로 진행되고 있지 않다.

과거 농약 사용 실태 조사는 1975년도와 2000년도에 Paik (1975)과 Kim et al. (2000)에 의해 각각 조사되었으나, 최근 기 후변화에 따른 감귤 해충 발생 양상에 따른 농약사용실태 조사 는 이루어지지 않아 농가의 방제 실태 현황에 대한 최근 자료가 없는 실정이다. 또한 2019~2021년 농약 판매 자료를 이용하여 농약 품목과 사용량을 분석한 결과 단위 면적당(ha) 도내 전체 농약 사용량 전국 평균 사용량 보다 4배 많으며 기계유제와 생 장조정제등을 제외하고도 사용량이 2배 많은 것으로 보고되었 는데, 이러한 다량의 농약 사용으로 인해 일부 감귤 해충의 약제 저항성 문제가 제기되고 있는 실정이다(Park et al, 2022).

농약 저항성 문제는 제주도내에 국한된 문제가 아니라, 국내 농업 전반에 걸쳐 심각한 문제로 대두되고 있다. 국내에는 1969 년 점박이응애와 사과응애에서 살충제 저항성 현상이 처음 보 고된 이후, 2017년 기준까지 발간된 문헌등 자료에 의하면 약 21종의 해충에 대해 살충제에 대한 저항성이 발현된 것이 확인 되었으며, 대표적으로 나비목(배추좀나방, 왕담배나방, 거세미 나방), 바퀴벌레목(독일바퀴), 총채벌레목(꽃노랑총채벌레, 오 이총채벌레), 노린재아목(벼멸구, 애멸구, 흰등멸구), 매미아목 (담배가루이, 온실가루이), 진딧물아목(복숭아혹진딧물, 목화 진딧물, 조팝나무진딧물), 거미강 응애목(점박이응애, 사과응 애, 차응애)등의 저항성 곤충들을 포함하여 전체 저항성 발달 사 례는 약 2,000건 정도로 정리되었다고 보고하였다(Kwon, 2021). 감귤 재배와 관련 있는 주요 해충들을 살펴보면 목화진딧물은 합성피레스로이드계, 카바메이트계 약제저항성이 보고되고 있 다(Park, 2015). 그러나, 살충제는 그 종류에 따라 작용 기작과 작용점이 다르고 저항성이 발달하는 기작도 다르다. Kang et al. (2024)에 의하면 야외집단 목화진딧물에 대해 교차저항성을 분 석한 결과 dinotefuran (4a)과 sulfoxaflor (4c)는 높은 상관관계 의 교차저항성 관계가 있음을 보고하였다. 따라서, 유기합성 살 충제를 사용할 경우에 동일 약제의 연용을 피하고, 교차 저항성 을 고려하여 살충제의 작용 기작이 다른 약제를 1~2회씩 교호 로 살포하면 약제저항성 발달 지연에 의한 약제의 수명연장과 효과적 방제를 기대할 수 있다(Park, 2015).

따라서, 본 연구는 단순 설문조사가 아니라, 제주도내 감귤 생산 농가가 작성한 방제력을 분석하여 재배 형태별 농약 사용 실태 정보를 제공하고 작용기작(Mode of Action, MoA)별 사용 정도와 동일 작용기작 약제 연속 살포 등 재배형태별 농가의 교 호살포 수행 실태를 평가하여 약제저항성의 문제 발생 예측을 위한 기초 자료를 제시하고 감귤의 주요 해충의 약제 저항성 발 현을 늦추는데 기여하고자 연구를 수행하였다.

재료 및 방법

조사대상 농가선정

최근 제주 감귤원에 사용된 농약 자료 수집을 위해 2023년 제 주농업마이스터대학 8기 재학생 중 감귤 2개 전공 재학생 48명 을 대상으로 방제력을 수집하였다. 방제력 수집에 응답한 36농 가 중 재배형태별 동일 재배지에서 3년(2020~2022년)간 방제 력이 완성된 33농가의 방제력을 최종 선정하여 분석에 이용하 였다. 분석에 사용된 방제력 작성 농가의 평균 영농경력은 노지 재배가 평균 15.5년, 비가림 재배가 평균 19.3년, 가온하우스 재 배가 평균 22.5년의 영농경력으로 조사되었다.

재배 형태별 농약사용 실태

수집된 방제력은 노지 재배 10농가, 비가림 하우스재배 19농 가, 가온 하우스재배 4농가로 분류하였다. 수집된 자료는 2020~ 2022년까지 동일 재배지에서 총 3년의 방제력을 재배 형태별로 살균제, 살충제, 살비제로 분류하고 각 사용 목적에 따라 3년 평 균 농약 살포 횟수를 분석하였다. 재배 형태별로 농가 수 차이가 있어 방제 평균 방제 횟수를 농가 수로 나누어 농가별 연평균 방 제 횟수를 산출하고 재배 형태별로 방제 시기 패턴을 분석하기 위해 월별 총 살포 비율을 분석하였다.

자료 분석은 방제 횟수의 유의성을 검정하기 위해 3년 평균 방제 횟수 값을 사용하여 일원배치 분산분석(ANOVA)을 하고, Tukey’s HSD 검정을 이용하여 사후 검정 하였다.

월별 방제 비중 분포

수집된 데이터를 통해 재배 형태별 집중 방제 시기를 분석을 위해 연간 총 방제 횟수 대비 월별 방제 횟수를 백분율(%)로 산 출하였다. 재배 형태와 월별 방제 비중의 통계적 유의성을 확인 하기 위해 3년 평균 월별 살포 비율을 Anova 분석을 하고, Tukey’s HSD 검정을 이용하여 재배 형태 간 사후 검정을 하였다. 통계 적 유의차는 그래프 상의 데이터 마커 위에 별도 표기 하였다. 월별 방제 비중 산출식은 다음과 같다.

살충제품에 대한 작용기작(MoA)별 살포 빈도

감귤 재배 농가가 사용한 살충제 제품에 대해 재배 형태별로 분류하고 살충제품 유효성분을 IRAC(Insecticide Resistance Action Committee) 분류 기준에 따라 작용기작별로 분류하여 작용기작 그룹 의존도를 분석하였다. 유효성분이 합제인 경우 각각의 유효성분을 개별 성분으로 분류하여 평가하였다. 데이터 의 일관성을 위해 살포한 살충제 제품의 사용 횟수를 3년 평균 지표로 계산하여 분석하였다. 재배형태별 살충제 작용기작 사용 분포의 차이를 검정하기 위해 각 작용기작 그룹별 살포 빈도 데 이터를 이용하여 카이제곱 검정(Chi-Square test)을 실시하였다.

교호살포 실태 평가

감귤 재배 농가의 재배형태별 살충제 교호살포(Insecticide Rotation) 이행 수준을 정량적으로 평가하기 위해, 3년(2020~ 2022년)간 수집된 농가별 개별 방제력을 살포 순서에 따라 사용 약제를 나열하고, IRAC(2026)의 분류 체계에 따라 작용기작에 따라 분류하였다. 유효성분이 합제인 경우 각각의 유효성분에 대해 개별 작용기작으로 분류하여 누적 살포 여부를 평가하였 다. 교호살포 이행 여부 평가에 있어 정량적인 점수 지수로 평가 할 수 있는 모델이 없어 교호살포 이행 평가를 위해 PRII (Pesticide Rotation Implementation Index)을 개발하여 평가에 사용 하였다. 작용기작 기반 교호살포 전략은 전 세계적으로 가장 표 준적인 저항성 관리 방법으로 활용되고 있으며(Sparks et al., 2015), 본 연구의 교호살포 이행 지수(PRII) 평가 모델은 이러한 IRM (Insecticide Resistance Management) 원칙을 정량화한 것 이다. 교호살포 이행 지수(PRII) 산출식은 다음과 같으며, 최초 사용은 100점을 적용했다. 최초 살포 이후 연속 살포에 있어 동 일 교호살포 누적 살포 평가 부분에 대해 가중치(P)를 적용하여 평가 하였다(Table 1).

동일 작용기작의 연속 사용은 동일한 선택압(selection pressure) 을 지속적으로 부과하여 저항성 개체군의 급격한 증가를 유도하는 가장 높은 위험요인으로 간주된다. 따라서 본 연구에 서는 이를 최대 위험 상황으로 정의하고 기준 지수(100)에서 전 량 감점을 적용하여 P_rot은 교호실패 감점으로 직전 살포와 동 일한 작용기작 살포시 -100점을 적용하였다. 또한 동일 작용기 작 그룹 내 세부 그룹 간 교호살포는 작용점이 유사하여 교차저 항 발생 가능성이 존재하지만, 완전한 동일 작용기작 반복에 비 해 상대적으로 낮은 선택압을 유도한다. 이러한 경우 이를 중간 수준의 위험으로 정의하고 최대 감정의 50% 수준의 가중치를 적용하여 동일 그룹 내 세부 그룹 변경 살포(예:4c → 4a)시 -50 점의 가중치를 적용하였다. 약제 혼용에 있어 동일 작용기작의 노출 강도를 증가하는 결과를 초래하고, 이는 저항성 관리 측면 에서 추가적인 위험 요인으로 작용함으로 P_mix는 1회 살포 시 동일 작용기작 약제를 2개 이상 혼용한 경우 -30점의 가중치를 적용하였다. 교호살포 이행 지수(PRII) 평가 모델은 0~100점 사 이의 값을 가지도록 정규화 하였으며, 값이 높을수록 교호살포 이행 수준이 우수함을 의미한다.

재배 형태별 교호살포 이행 지수(PRII) 평균 차이를 검정하 기 위해 재배형태별 3년 평균 지수값을 ANOVA 분석하여 방제 횟수와 교호살포 이행 지수(PRII) 간의 상관관계를 분석하였다.

모든 통계 분석은 R 프로그램(ver. 4.3.1)를 사용하여 유의수 준 P < 0.05에서 검정하였다.

결과 및 고찰

농약사용 실태조사

재배 형태별 3년간 방제 실태를 분석한 결과 재배 형태에 따라 농약 사용 횟수가 차이를 보였다(F = 40.50, P < 0.001)(Table 2). 가온 재배에서 연평균(평균 ± 표준편차) 14.0 ± 1.00회로 가장 많 은 방제가 이루어졌으며, 비가림 재배는 11.2 ± 0.23회, 노지 재 배가 9.7 ± 0.10회로 가온 재배가 유의미하게 높은 방제 빈도를 나타냈다. 사용 목적에 따른 살포 빈도는 재배 환경과 밀접한 연 관성을 보였다. 살균제의 경우 노지 재배가 8.8 ± 0.58회로 가장 높게 나타났다(P < 0.001). 이는 비가림 재배 6.7 ± 0.34회, 가온 재배 5.5 ± 0.66회와 비교 하였을 때 유의미(P < 0.001)한 차이를 보였다. Oh et al. (2003)의 보고에 의하면 과채류 농가의 농약 사 용량은 살균제>살충제>제초제 순으로, 약 70~90% 정도 시설 재 배보다 노지 재배에서 살균제를 더 많이 사용하였다. 이는 노지 환경이 강우에 직접 노출되어 병해 관리에 더 많은 노력을 하며 이를 위해 더 많은 살균제 약제를 투입하기 때문으로 판단된다.

반면, 살충제와 살비제 살포 횟수는 가온 재배에서 각각 11.5 ± 1.39회, 3.1 ± 0.52회로 타 재배 형태에 비해 압도적으로 높게 분석되었다. 특히 가온 재배의 살비제 살포 비중은 노지 대비 약 1.7배 높게 나타났는데, Yang et al.(2011)은 귤응애의 알, 유충, 제1약충, 제2약충 발육율과 온도와의 관계에서 모든 발육 단계 는 일정 온도까지 온도가 증가할수록 발육률이 증가하는 것으로 보고하였며, 하우스 감귤 재배에서 꽃노랑 총채벌레는 알에서 성충이 되기까지 온도와 깊은 관계가 있다고 보고하였다(Hyun, 2020). 이는 가온 재배에 있어 초기 감귤 생육 촉진을 위한 시설 내 온도 상승이 응애류, 흡즙성 해충의 생활사를 단축시키고 다 발생 밀도 증가로 인해 방제의 결과로 판단된다.

제주도내 고품질 감귤 재배에 있어 방제 활동은 재배 형태별 재배 환경의 차이와 온도 관리 수준이 방제 대상의 우선 순위를 결정짓는 핵심 요인으로, 외부 환경에 노출된 노지 재배는 기상 요인에 따른 병 방제가 주요 방제 목적인 반면, 시설 재배에서는 특히 가온 하우스 재배는 연중 지속되는 고온 환경 조건이 해충 방제가 중심이 되는 것으로 판단된다. 재배 형태가 단순히 방제 횟수 뿐만 아니라 방제 대상의 우선 방제 의사 결정에 큰 영향을 미치는 것으로 보인다. 따라서 효과적인 농약 사용량 저감 및 저 항성 관리를 위해서는 각 재배 환경 별로 특화된 해충 관리 모델 (IPM) 도입 및 농가의 집중 교육이 필요하며, 가온 시설의 경우 환경 조절 시스템과 연계된 방제 의사결정 체계 구축이 필요할 것으로 보인다.

재배 형태에 따른 월별 방제 비중 분포

월별 방제 비중을 분석한 결과 11월을 제외한 모든 달에서 재 배 형태에 따른 방제 비중의 통계적 유의차가 확인되었다(P < 0.05)(Fig. 1). 가온 재배의 1~3월 방제 비중은 약 11~15%로 노 지 및 비가림 재배와 비교하여 유의미하게 높게 나타났다(P < 0.001, a group). 이는 시설 내 온도 상승 조치로 인한 조기 해충 발생에 초기 집중 방제의 결과로 판단된다. 4월부터 비가림 재 배의 비중이 유의미하게 상승하며, 5월 이후에는 노지 재배가 18% 이상의 높은 방제 군집(a group)으로 분석되었다. 이는 병 해충이 발생할 수 있는 온도 조건과 강우 등 기상요인의 영향으 로 노지 재배에서 집중 방제 현상을 보였다. 가온 재배는 7월을 기점으로 방제율이 점차 감소하고 9월 이후 방제 비중이 2% 이 하로 급격히 감소하여 노지 및 비가림 재배와 유의미한 차이를 보였다(c group). 제주특별자치도농업기술원에서 발간한 ‘2022 년 하우스감귤 재배기술’서에 조기 가온 감귤 하우스의 월별 재 배관리 자료에 의하면 1월부터 수확기인 7월까지 생육과 품질 관리를 위한 온도 관리와 병해충 방제, 수확 이후인 8월부터 가 온 직전인 12월까지는 순 관리와 병해충 관리에 대해 재배 지침 을 당부하고 있다(Choi, 2021). 그러나 실제 가온 재배에서 6~7 월 조기 수확 후 가온 재배 농가들이 수확 이후 발생하는 해충에 있어 적극적 방제를 수행하지 않는 것으로 사료된다. 또한 제주 농업기술원에서 발간된 ‘하우스 감귤 재배기술(2021)’ 자료에 의하면 꽃노랑총채벌레는 온도가 높으면 1세대 기간이 짧아지 고, 응애류는 건조시 연간 8~14세대가 발생되고 하우스에서는 14세대 이상 발생하여 방제에 유의할 것으로 당부하고 있다. 이 러한 점을 고려해 보면 특히 가온 재배에 있어 12월부터 시작되 는 조기 가온의 겨울 난방의 영향으로 감귤 나무의 생육 촉진과 그에 따른 초기 해충 발생과 밀도 증가로 인해 감귤 품질 유지를 위해 년 초부터 수확 직전인 6월까지 해충 방제에 집중하는 것 으로 판단된다.

노지 재배와 비가림 하우스 재배 모두 4월부터 9월까지 집중 방제하는 것으로 조사되었다. 비가림 재배인 경우 노지 재배보 다 한 달 빠른 3월부터 방제를 시작하고, 한 달 늦은 10월까지 방 제가 지속되는 양상은 직접적인 외부 온도의 영향을 받는 노지 재배보다 시설내 병해충 발생 적온 형성이 병해충 기간을 늘려 월동으로 들어가는 기간을 늦춰지는 영향으로 판단된다. 본 연 구 결과를 보면 재배 형태의 차이가 방제 횟수의 양적 결정 뿐만 아니라, 방제 시점의 선택이라는 질적 결정인 점이 감귤 재배 농 가에 있어 방제 의사 결정에 근본적인 영향을 미치다는 점은 분 명한 것으로 판단된다.

재배 형태별 사용 살충제에 대한 작용기작(MoA) 분류에 따른 살포 빈도

농가별 3년간의 방제 기록을 분석한 결과, 재배 형태와 관계 없이 가장 빈번하게 사용된 작용기작 4a와 6으로 나타났다 (Table 3). 특히 비가림 재배에서는 4a와 6의 누적 평균 살포 횟 수가 각각 70.67회, 72.00회에 달해 특정 약제군에 대한 의존도 가 매우 높았다. 또한 작용기작 28과 29 역시 모든 재배 형태에 서 높은 의존도를 보였다.

분석 결과, 감귤 농가들이 소수의 작용기작 특히, 4a, 6, 28 제 품군들을 구입하여 방제에 집중하고 있음이 확인 되었다. 이는 감귤 재배에서 주요 해충인 진딧물류, 총채벌레류 및 응애류 방 제약제의 주요 코드이기 때문으로 보여지며, 이로 인해 특정 작 용기작에 대한 과도한 제품 선택은 방제 대상 해충군의 집단 약 제 저항성 발달을 가속화 할 위험이 크다. 가온 재배의 경우 시 설내 환기가 어렵고, 년초에 집중 방제와 4a, 6의 반복 살포로 저 항성 유도에 더 치명적일 수 있다. 따라서 살충제 저항성 관리를 위해 현재 사용 빈도가 낮은 작용기작 그룹이 포함한 제품을 선 택하여 교차 살포하고, 농가 스스로 저항성을 줄이기 위한 노력 을 해야 하며, 이를 위해서는 교호살포 필요성에 대해 전문 교육 기관 등에서 지속적인 농가교육이 필요하다. 교호살포 이행 지 수(PRII) 평가 모델은 보조적인 수단으로서 모니터링 도구로 활 용할 것을 제안한다.

교호살포 이행 지수(PRII) 평가

교호살포 이행 지수(PRII)를 비교 분석한 결과 노지 재배 농 가의 평균(평균 ± 표준편차) 지수값이 56.9 ± 18.83으로 가장 높 았으며, 비가림 재배 47.6 ± 13.51, 가온 재배 48.9 ± 24.17로 평 가 되었다(Table 4). 그룹 간 유의미한 차이는 나타나지 않았다 (F = 1.07, P = 0.355). 다만 교호살포 이행 지수(PRII) 산출 값 상 노지 재배가 교호살포 이행 지수(PRII) 평균이 비가림 재배 와 가온 재배 보다 교호살포 원칙을 좀더 잘 준수하는 경향을 보 였다. 연간 평균 살충제 사용 횟수는 가온 재배가 11.50회로 노 지 재배 8.75회 보다 약 34% 더 빈번하게 사용하는 것으로 분석 되었다. 방제 횟수와 교호살포 이행 지수(PRII) 간에는 부(-)의 상관관계(r = -0.317, P = 0.072)가 있었으나, 유의미한 차이는 나타나지 않았다. 단지 교호살포 이행 지수(PRII)가 전체 평균 51.3 ± 19.77회 미만인 농가들은 특정 작용기작 그룹의 의존도 를 보여 진딧물류, 응애류, 총채벌레류의 약제 저항성 발현이 가 속화 될 것으로 사료된다.

본 연구에서 제시한 교호살포 이행 지수(PRII) 평가 모델은 감귤 농가의 저항성 관리 실태를 정량화하는 기초 지표로서 유 의미한 결과가 도출되었다. 현재의 교호살포 이행 지수(PRII) 평가는 농가의 방제력에 기반한 평가 지수이다. 향후 연구에서 는 실제 포장에서 채집한 진딧물류 총채벌레류, 응애류 등에 대 한 살충제 저항성(Resistance) 발현 실태를 평가하고 이를 교호 살포 이행 지수(PRII) 값과 비교 분석함으로써 모델의 실질적인 예측력을 검증할 필요가 있다. 또한 본 연구에서 가온 재배 농가 의 표본 수가 상대적으로 적어 통계적 유의차 확보에 한계가 있 었다. 향후 제주 지역별 시설재배 농가를 대상으로 표본 수를 대 폭 확대하여 재배 형태별, 지역별 방제 패턴의 특이성을 더욱 정 밀하게 규명하는 다각적인 분석이 필요하다 판단된다. 향후 교 호살포 이행 지수(PRII) 평가 모델이 좀 더 적극적인 농가의 교 호살포 이행의 참여와 과학적인 근거의 농약 선택에 있어 추천 서비스, 교육 및 홍보 등 다양한 시도의 일환의 평가도구로 사용 되길 기대한다.