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우리나라 농경지에 발생하는 잡초는 81과 619종이다. 논에는 28과 90종, 밭에는 50과 375종, 과수원에는 63과 492종, 목초지에는 52과 275종이 발생하는 것으로 조사되었다. 여기에는 외래잡초 28과 166종이 포함된다(Lee et al., 2017a). 이들 잡초를 방제하기 위해서는 다양한 잡초방제법이 사용되고 있다. Kim et al. (2021)에 의하면 잡초방제법에는 일곱 가지가 있다고 하였다. ① 예방적 방제법, ② 손(인력)과 기계적 방제법, ③ 물리적 방제법, ④ 경종적 방제법, ⑤ 생물학적 방제법, ⑥ 화학적 방제법, ⑦ 종합적 방제법이 그것이다. 이 중 기계적 방제법과 물리적 방제법은 같이 취급하는 경향이다. 이들 잡초방제법 중에서 제초제를 사용하는 화학적 방제법은 잡초를 빨리 확실하게 손쉽게 방제할 수 있으나, 환경잔류 가능성과 재배할 때마다 처리해야 하는 단점이 있다.
농경지에서 문제되는 잡초를 효과적으로 방제할 수 있는 제초제가 1940년대에 2,4-D가 개발된 이후 급속히 발전하여 현재에 이르고 있다. 2020년 4월 30일 현재, 우리나라 작물보호제 지침서에 기재되어 있는 제초제는 454품목이고, 이들 제초제는 112종의 제초성분으로 구성되어 있다. 454품목 중 논 제초제가 310품목(68.3%), 잔디 및 밭 제초제가 109품목(24.0%), 그리고 비선택성 제초제가 35품목(7.7%)이다(KCPA, 2020; Lee and Kim, 2021). 이들 비선택성 제초제 대부분은 과수원에 사용되나, 일부는 비농경지에도 사용되고 있다. 많은 제초제 중에서 토양 중에 서식하는 방선균으로부터 추출하여 생태계교란식물과 같은 유해식물 제거용으로 널리 사용할 수 있는 glufosinate ammonium의 개발과정, 안전성 그리고 등록현황 및 사용확대 방안에 대하여 논의해보고자 한다.
Glufosinate ammonium (GLA)의 개발과정
Glufosinate ammonium (GLA, phosphinothricin)은 여러 종의 토양 방선균(Streptomyces spp.) 대사체를 활용한 것으로 잡초방제범위가 넓은 제초제이다(Wikipedia, 2022). Streptomyces속에는 S. hygroscopicus와 S. viridochromogenes가 대표적이다. GLA는 1960-70년대 초에 독일의 튀빙겐대학교(University of Tübingen)와 일본의 메이지 세이카 카이샤(明治製菓株式会社, Meiji Seika Kaisha, Ltd.)의 소속 과학자들이 각각 독자적으로 토양 속에 존재하는 Streptomyces 박테리아가 다른 박테리아를 억제하는 트리펩타이드(tripeptide)를 생성한다는 것을 발견하고, 이를 ‘bialaphos'라 하였다(Wikipedia, 2022). Bialaphos는 2개의 알라닌(alanine) 잔기와 포스피노트리신(phosphinothricin, PPT)이라고 명명한 glutamate 유사 체인을 가진 독특한 아미노산으로 구성되어 있다. PPT는 글루타민 합성효소(glutamine synthetase, GS)를 비가역적으로 억제한다. 이 PPT를 1970년대에 독일의 Hoechst의 과학자들이 라세미 혼합물(racemic mixture) 형태로 처음으로 합성하였고, 이 라세미 혼합물이 상업적으로 이용되는 glufosinate인 것이다(Wikipedia, 2022). 식물에 glufosinate를 살포하면 조직 내에서 글루타민이 감소하고 암모니아 수준이 높아져 광합성이 중단되어 식물이 죽게 된다.
이화학적 특성(Source: Singh and Tucker, 1987)
○ Chemical formula: C5H12NO4P
○ Molecular weight: 198.16
○ Appearance: Crystalline powder
○ Color: White to light yellow
○ Odor: Slightly pungent
○ Solubility: Soluble in water
○ Vapor pressure: Not determinable due to decomposition
○ Stability: Two years in original sealed containers stored at 25±5℃
살초 및 작용기작
GLA는 앞에서 설명한 바와 같이, 식물체 아미노산인 글루타민(glutamine)의 합성을 방해한다. 글루타민은 다른 아미노산처럼 여러 단백질의 구성성분이기도 하지만 식물의 질소대사에 중요한 작용을 한다. 즉 식물이 뿌리혹박테리아 등을 통해 얻은 질소의 한 형태인 질산염(NO3-)을 식물체내에서 암모늄(NH4+)로 전환한다. 여기에 글루탐산(glutamic acid)에 붙여 글루타민으로 만들어 질소를 유기물로 고정시키게 되는데, 이 과정에 참여하는 효소가 GS이고 GLA가 이 효소를 방해하게 된다. 이와 같이 GLA에 의해 GS 활성이 억제되면 식물체 내에서는 글루타민이 부족하게 되고 암모늄 이온이 쌓여 과산화수소를 만들어서 2차 피해를 입어 결국 식물체가 죽게 된다(CDS, 2022; Fig. 1). 즉 GLA를 식물에 처리하면 엽록체 내의 틸라코이드(thylakoids)에 암모니아가 축적되어 광인산화(photophosphorylation) 분리가 일어나서 죽게 된다. 광인산화의 커풀링 해제(uncoupling)는 활성산소 생성, 지질과산화 및 세포막 파괴를 유발하게 된다. 증가된 암모니아 수치는 GLA 처리 후 1시간 이내에 확인할 수 있다(Wikipedia, 2022).
방제가능 잡초와 저항성 잡초
GLA는 식물이 생존에 필요로 하는 아미노산인 글루타민의 생합성을 억제하여 식물이 고사되기 때문에 거의 모든 식물을 방제할 수 있는 비선택성 제초제로 개발되었다. CSA (2022)에 의하면, GLA는 일반 농작물과 비농경지에 발생하는 비름속, 돌피 등 일년생잡초 67종, 서양메꽃, 자주괭이밥 등 다년생잡초 20종에 대해 방제효과가 있다고 하였다(Table 1). 그리고 여름철 휴경지에 GLA를 살포하면 17종의 잡초가 방제되거나 생육이 억제된다고 하였다(Table 2). 한편 Singh and Tucker (1987)는 단자엽 잡초 42종, 쌍자엽 잡초 70종 총 112종이 방제된다고 하였다.
우리나라에서 GLA 적용잡초는 구체적으로 잡초이름이 표시되지 않고 일년생잡초 또는 일년생 및 다년생잡초로 표시되어 있다. 우리나라 밭에서 발생하는 잡초는 50과 375종 그리고 과수원잡초는 63과 492종인 것으로 조사되었다(Lee et al., 2017a). 각각 생활형별로 보면, 밭잡초에서 일년생은 162종, 월년생 78종, 다년생은 135종이고(Lee et al., 2015), 과수원잡초에서 일년생은 256종, 다년생은 236종이므로(Lee et al., 2017b) 정도의 차이는 있겠지만 CSA (2022)와 Singh and Tucker (1987)의 자료에 의해 우리나라 밭과 과수원에서 발생빈도가 높은 거의 모든 잡초를 방제할 수 있다고 판단된다.
그러나 GLA를 연속적으로 살포하거나 같은 계통(Group 10)의 제초제를 계속 사용할 경우에는 저항성잡초가 발생될 수 있다. HRAC (2022)에 의하면, 제초제 저항성잡초는 266종이 있으며(쌍자엽 153종, 단자엽 113종), 작용기작이 다른 164종의 제초제에서 일어난다. 이들 제초제 저항성잡초는 71개국 95작물에서 발생한다고 하였다. GLA에 저항성을 보이는 Italian ryegrass (Lolium perenne ssp. multiflorum)가 미국 오레곤에서 2010년에 처음으로 보고되었다. 그 후 2015년에 미국 캘리포니아에서도 Italian ryegrass에서 GLA 저항성이 발생되었다(MDA, 2022). 그리고 perennial ryegrass (Lolium perenne), ridged ryegrass (Lolium rigidum) 및 goosegrass (Eleusine indica) 등이 뉴질랜드, 말레이시아, 그리스에서 각각 GLA에 저항성이 있는 것으로 확인되었다(HRAC, 2022). 따라서 더 이상 GLA나 Group 10에 대해 저항성을 보이는 잡초가 발생되지 않도록 작용기작이 다른 제초제를 교호살포하는 것이 중요하다.
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Table 1. List of weeds controlled in crop and situation with glufosinate ammonium recommended application rate in Australia (Source: CSA, 2022). 
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Table 2. List of weeds controlled or suppressed in summer fallow situations with glufosinate ammonium recommended application rate in Australia (Source: CSA, 2022). 
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GLA를 잡초 잎에 살포하면, 부수적으로 잡초에 부착된 곰팡이와 박테리아도 죽이기 때문에 다양한 식물 병에 대한 보호 기능을 제공하기도 한다(Wikipedia, 2022). Ahn et al. (2001)은 GLA 540 ppm (사과원에서 잡초방제용으로 사용하는 농도)에서 포식 곤충 3종(Amblyseius womersleyi, Phytoseiulus persimilis, Tetranychus urticae)의 알에는 거의 독성이 없었지만, 이 3종의 유충과 성체에게는 매우 독성이 강했다. 이런 결과는 과수원에서 GLA 처리는 IPM (Integrated Pest Management)을 적용할 수 있는 수단으로의 활용가능성이 높은 방안 중 한 가지 방법이라고 제시하였다.
안전성(잔류 및 독성)
GLA의 안전성 평가를 위한 독성 연구 결과(Ebert et al., 1990), 약간의 피부 독성과 눈 자극을 유발했으나 쥐와 토끼의 기형 유전성 테스트에서는 기형 유발 가능성이 없는 것으로 나타났다. 또 많은 돌연변이 유발성 테스트에서도 GLA가 비독성이었고, 랫드와 개를 대상으로 한 만성독성도 없었고, 쥐에 대한 종양 발생성 연구에서 발암 가능성이 없어 여러 독성에 안전하다고 하였다. 그리고 Hack et al. (1994)는 GLA가 포유류의 다양한 다른 대사 경로를 통해 글루타민 합성효소 활성의 억제를 가져올 수 있으나 권장량 수준에서는 사용자의 건강에 해로운 영향을 미칠 가능성은 극히 낮다고 하였다. Hermann et al. (2006)은 GLA가 여성에게 생식 독성을 유발한다는 데이터는 없다고 하였다. 그리고 Ma et al. (2022)은 포유동물의 수컷 생식 건강에 대한 GLA의 잠재적 영향을 밝히기 위해 마우스 성체 수컷에 5주 동안 0.2 mg kg-1 day-1 GLA를 투여한 결과, GLA가 마우스의 생식력, 고환 조직학 또는 정액 품질에 거의 영향을 미치지 않았다고 하였다.
Takano and Dayan (2020)은 토양에서 GLA은 미생물에 의해 빠르게 분해되어 잔류하지 않으며, GLA의 독성에 대한 우려가 있지만 권장 사용량 범위에서는 안전하다고 하였다. 말레이시아 oil palm 농장에서 경엽처리한 GLA가 토양으로 유출(run-off)되었을 때 토양 중 GLA은 짧은 지속성과 토양 점토 입자에 대한 강한 흡착 때문에 수계를 오염시키지 않았다고 하였다(Tayeb et al., 2017). 한편 Faber et al. (1998)은 낮은 수준의 부영양화 호수 생태계에서 식물성 플랑크톤 군집에 대한 GLA 및 bialophos의 영향을 현장에서 조사한 결과, 가장 높은 처리 수준(10 mg L-1)에서 두 제초제는 살아있는 식물성 플랑크톤 세포(3-14일째)에서 유의미한 수준으로 일시적인 감소가 있었으나 그 후 회복되었다고 하였다.
등록현황 및 사용방법
등록현황
우리나라에서 GLA가 1994년에 과수원에 발생하는 잡초를 방제하기 위해 등록된 이후 2020년 4월 현재 44개 작물에 등록되어 사용되고 있다(KCPA, 2020; Table 3). 이 중 과수원에 발생하는 일년생 및 다년생잡초를 대상으로 하는 과수는 15작물이고, 밭작물을 재배하는 동안 밭고랑(畦間, furrow)에 발생하는 일년생잡초를 방제하는데 대상이 되는 작물은 담배, 고추, 감자 등 27작물이다. 그 밖에 비농경지와 논둑에 발생하는 일년생 및 다년생잡초를 방제할 수 있다.
GLA의 호주에서의 적용작물 등록사항은 Table 4와 같다(CSA, 2022). 특정 농작물(berries, tropical fruits, native foods, sugarcane)을 대규모로 재배하는 등 플렌테이션(plantations)에는 49작물에 등록되어 있다. 비농경지와 운동장 등 4 대상지, 그리고 wheat, oats, chickpeas, canola 등 15작물의 여름 휴경지, 야생화 작물(wildflower crops) 등에 14종의 작물 등 총 82작물에 사용이 가능하도록 등록되어 있다.
한편 ‘2020 작물보호제 지침서’에서 제초제별로 등록 농작물이 많은 제초제를 보면, 비선택성 제초제인 글루포시네이트-피(glufosinate-P) 액제 34작물, 글루포시네이트암모늄·티아페나실(glufosinate ammonium·tiafenacil) 액상수화제와 플루티아셋메틸·글루포시네이트암모늄(fluthiacet-methyl·glufosinate ammonium) 미탁제 각각 23작물, 밭잡초 방제용 제초제인 펜디메탈린(pendimethalin) 유제 21작물, 펜디메탈린 입제 16작물, 알라클로르(alachlor) 유제 14작물, 나프로파마이드(napropamide) 수화제 13작물 등이었다(KCPA, 2020). 이에 비해 GLA는 44작물이 등록되어 폭 넓게 사용 중에 있으므로 사용자의 오남용만 없다면 다른 제초제에 비해 농작물 안전성이 보장된 것이라고 할 수 있다.
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Table 3. Current status of glufosinate ammonium applied crops on 2020 in Korea (Source: KCPA, 2020). 
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Table 4. Current status of glufosinate ammonium applied crops on 2021 in Australia (Source: CSA, 2022) 
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사용방법
‘2020 작물보호제 지침서’에는 GLA의 사용방법은 다음과 같이 설명하고 있다(KCPA, 2020). ① 잡초 생육기 처리용 제초제로 잡초의 잎과 줄기에 골고루 묻도록 살포하여야 한다. ② 잡초가 20-30 cm 정도로 자랐을 때 뿌리면 가장 효과적이며, 잡초가 30 cm 이상 커지거나 발생밀도가 높을 경우 살포량을 증가하여 살포하여야 한다. 단, 채소 및 밭작물 밭고랑[휴간]처리인 경우 잡초가 10-15 cm 정도 자랐을 때 살포하여야 한다. 즉 잡초가 충분히 자랐을 때 적당량을 골고루 살포하여야 충분한 방제효과를 얻을 수 있다.
반면에 호주에서는 GLA의 사용방법을 등록작물별 발생하는 잡초를 효과적으로 방제하기 위하여 잡초의 성장단계, 잡초의 밀도, 기후조건, 피복도 등을 자세히 설명하고 있다(CSA, 2022). 실례로 ‘pome and stone fruit orchards’에서 GLA의 사용방법이다. <잡초의 성장 단계> 잡초가 어리고 즙이 많을 때(벼과잡초: 분얼 전, 광엽잡초: 자엽에서 4잎까지) 또는 개체군은 매우 드문드문 있을 때는 적은 양을 사용하라. 중간 규모의 식물(벼과잡초: 분얼, 광엽잡초: 4엽에서 영양생장까지)일 때는 중간 정도의 양을 사용하라. 잡초가 성숙할 때(벼과잡초: 꽃피기 전까지, 광엽잡초: 꽃봉우리가 생길 때까지) 많은 양을 살포하여야 한다.<잡초 밀도> 잡초가 밀집되어 있을 때 더 많은 양을 사용하라. 방제효과를 높이기 위해서는 잡초가 충분히 덮여 있을 때 사용하는 것이 필수적이다. <기후 조건> 따뜻하고 습한 환경에서 적용하면 최상의 결과를 얻을 수 있다(온도는 15℃이상 33℃ 미만, 상대습도는 50% 이상). 온도가 낮은 조건에서는 방제효과가 감소 또는 느려질 수 있다. 일반적으로 대부분의 환경에서 좋은 결과를 얻을 수 있으나, 덥고 건조한 환경에서는 방제효과가 나쁠 수 있다. 잡초에 최대량을 살포함에도 불구하고 잡초가 스트레스를 받으면 일부 굳어지거나 성장이 억제된 상태로 있을 수 있다. <피복정도> 방제효과를 높이기 위해서는 잡초가 완전히 덮는 것이 좋다. 낮은 피복은 잡초가 재생할 수 있다. <다년생 잡초에 대한 유의사항> 다년생 잡초의 생육이 왕성할 때 살포하나, 대부분의 경우 다년생 잡초는 재생하므로 추가 처리가 필요하다.
우리나라의 경우, GLA에 등록된 44개의 농작물에 발생하는 잡초방제를 위한 사용방법은 모두 동일하게 적용하고 있다(KCPA, 2020). 우리나라도 호주와 유사하게 농작물별로 사용방법 등이 열거되고 홍보한다면 오남용에 의한 약해피해는 줄일 수 있을 것으로 판단되었다.
GLA의 약해
농작물에 손상을 주는 요인으로는 영양결핍 및 불균형, 오염, 기계적 장애, 뱀, 곤충, 바이러스, 선충, 토양의 강도, 극고·극저의 온도나 빛의 강도, 물 부족 등 다양하다. 제초제로 인한 약해는 주로 제초제를 처리할 때 이웃 작물로의 비산(飛散, drift), 유거(流去, run-off), 잔류(殘留, residue), 오용(誤用, misuse), 과용(過用, overdose), 오염(汚染, pollution), 다년생 식물 뿌리로의 흡수 등으로 나타난다(Kim et al., 2021).
제초제는 작물과 잡초의 미세한 생리적 차이를 이용한 것이 많기 때문에 약해가 발생할 가능성이 다른 농약에 비해 높다. 특히 GLA는 비선택성 제초제이기 때문에 농작물에 일어나는 약해는 주로 비산과 오용에 의해 발생한다. Lee et al. (2005)은 우리나라에서 사용 중인 대표적인 비선택성 제초제 3종(GLA, glyphosate, paraquat)을 벼 재배 중에 살균제 또는 살충제와 혼용하여 살포할 경우, 벼에 일어나는 생육반응과 수확량에서 비교하였다. 실험결과, paraquat나 glyphosate에 비하여 GLA는 상대적으로 피해가 적어 수량감소도 다른 두 비선택성 제초제보다 적었다고 하였다. 그리고 충남 예산의 사과원에서 살균제와 살충제를 희석하는 과정에서 GLA가 잘못 혼입된 후 사과나무에 살포되어 피해가 발생하였다. 사과 품종별(후지, 쓰가루, 홍로, 산사)로 낙엽 및 낙과되는 증상이 상이하였으나, 당해연도에는 수확을 못하였다. 그러나 1년 뒤에는 후지를 제외하고 3품종이, 2년 후에는 후지를 포함한 4품종 모두 정상적으로 수확하였다(Lee et al., 2010). 이와 같이 GLA는 비의도적인 살포로 농작물에 약해가 발생될 수는 있지만, 상대적으로 다른 비선택성 제초제보다는 회복이 빨랐다.
Kim et al. (2021)에 의하면 GLA는 접촉형 제초제이지만 약간의 이행성도 있어 비농경지나 과수원의 잡초방제에 이용한다고 하였다. GLA는 다양한 밭작물 휴간(畦間, furrow)에 살포한 일년생잡초를 방제하는데 바람에 의해 약액이 비산되면 해당작물에 약해가 발생될 수 있으므로 바람없는 오전에 비산방지용 캡을 씌우고 살포하는 것이 좋다. 간혹 고랑에 물이 고여 있거나 흠뻑 젖어 있는 상태에서 GLA를 살포하면, 이들 물에 GLA가 녹아 있는 상태이므로 밭작물이나 과수가 토양수분을 이용할 경우 약해가 발생할 가능성이 높다. 따라서 밭작물이나 과수 주변에 물이 많으면 GLA 살포시기를 변경하거나 늦추는 것이 좋다.
독일에서 당근, 양파와 같은 채소 작물을 파종하거나 이식하기 전에 GLA를 살포한 시험에서 기준량 또는 배량 모두 작물에는 손상이 없다는 보고(FAO, 1988)도 있다. 그리고 말레이시아의 대표적인 비선택성 제초제 3종(glyphosate, glufosinate-ammonium, paraquat)을 oil palm plantation 포장에서 잔류독성을 확인하였다. 제초제 살포 1일 후부터 2주까지 이들 제초제 실험포장에 오이와 옥수수를 파종한 결과, 대상 작물의 발아 및 유묘(幼苗, young seedling) 생장에는 영향이 없었다(Wibawa et al., 2009). 인도 West Bengal 지역에서 재배되는 차밭에 GLA를 처리한 결과, 잡초방제 효과는 우수하였고, 어떤 약해도 발생되지 않았다(Banerjee et al., 2018). 이와 같이 여러 나라에서 다양한 작물주변에 GLA를 처리한 결과, 비의도적인 살포에 의한 약해는 없는 것으로 확인되었다.
GLA의 확대등록 방안
2020년 4월 현재 GLA는 44개 작물에 사용토록 등록되어 있다(KCPA, 2020). PLS (Positive List System)에 의해 각 농작물에는 등록된 농약만을 사용하도록 제도적으로 마련되어 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, GLA가 여러 실험이나 문헌을 통하여 인축 및 환경에 안전한 제초제로 확인된 만큼 추가적으로 더 많은 밭작물에 등록되어 사용될 필요가 있다. 여기에는 소면적 재배작물인 약용작물도 포함될 것이다. 또 철도변, 도로변, 제방 등 비농경지도 해당된다. 이런 맥락으로 비농경지라는 개념을 다시 정립할 필요가 있다. 비농경지(非農耕地, non-agricultural land)란 ①농경지 이외의 장소로서, 병해충이나 잡초를 방제하기 위하여 농약을 사용하는 도로변, 선로변, 공장 부지 따위를 이르는 말(Daum, 2022; RDA, 1997), 또는 ②현재 농사를 짓지 않고 있으나 향후 농경지로 전환될 수 있는 토지(예, 휴경지)라고도 한다(농약등록관련 기관의 담당자 의견). ①과 ② 중 어느 것이 비농경지인지 명확한 유권해석이 필요하다. Lee and Kim (2021)에 의하면, 비농경지에 대한 명확한 법적 정의를 하여야 다양한 작물에서 적용 제초제를 활용할 수 있는 방안을 찾을 수 있을 것이며, 이와 동시에 인간과 작물에 대한 안전사용기준 등을 제시하여 생산자와 소비자 모두의 안전을 보장할 수 있다고 하였다.
현재 제초제는 농경지에 발생하는 잡초만을 방제하기 위해 살포하고 있다. 그러나 산림청의 ‘지속가능한 산림자원 관리지침’에 의하면(KLIC, 2022b), 산림에서 칡, 다래, 머루 등과 같은 덩굴성 식물 제거를 위해 glyphosate 액제 또는 fluroxypyr-meptyl+triclopyr-TEA 미탁제를 이용하도록 되어있다. 따라서 가시박, 도깨비가지, 가시상추 등과 같은 유해식물 제거를 위해 여러 자료에서 환경 및 인간에 안전한 GLA를 한시적으로 사용하는 방안도 검토되어야 할 것이다. 즉 GLA를 생태계교란식물이 집단으로 발생한 지역, 사람이 직접 물리적인 힘을 사용할 수 없는 곳 등에서 즉시 효과가 발현되면 다른 곳으로 더 이상 확산을 억제할 수 있을 것이다. 단, 여기에는 선제적으로 국민 정서를 먼저 해결하는 것이 필요하다. 즉 생태계교란식물 16종의 위해성을 널리 알리고, 국민 건강과 환경보호를 위해 일시적으로 GLA를 제한적으로 살포한다는 것을 꾸준하게 홍보한다면 그 어려움은 해결될 수 있을 것이다. GLA는 비선택성 경엽처리형 식물제거제인 만큼 비표적 식물도 죽인다. 따라서 자연환경이 노출된 장소에서 GLA의 살포는 신중하게 결정되어야 한다.
물 또는 수변에서 제초제 사용
생태계교란식물 중의 하나인 가시박은 종자가 물에 떠서 이동하여 하천변이나 사람이 접근하기 힘든 한강변, 낙동강변, 금강변 등에 발생한다. 그리고 단풍잎돼지풀도 임진강변과 낙동강변 등에서 많이 발생하고 있다. 또 물참새피와 털물참새피는 수로변에서 발생하는 관계로 다른 방제수단이 적을 경우 GLA 등과 같은 제초제 살포가 필요하다.
미국 펜실베니아에서는 연못이나 호수에 발생한 조류(algae)와 수생식물(aquatic plants)을 방제하기 위해 수생 제초제(aquatic herbicide)를 사용할 경우에는 주 정부의 허가를 받도록 하고 있다(PSE, 2017). 그리고 영국 웨일즈(Wales)지방에서도 강, 강변 등 물에 인접한 곳에 제초제를 사용할 경우에는 신청서(AqHerb01)를 제출하고 관계 당국의 승인을 받아야 한다(NRW, 2022). 또 캐나다에서는 diquat이 부유성 식물(free-floating plants) 방제에 등록되어 있고, 다른 제초제는 긴급 등록(emergency registration)된 경우에만 사용이 가능하다. 최근에 glyphosate, imazapyr이 긴급 등록되었고, 정식으로 등록될 가능성이 높다(Breckels and Kilgour, 2018). 이와 같이 미국, 영국, 캐나다 등에서는 침입성 외래식물 등의 방제를 위해 연못이나 호수 등 당국의 허가를 받아 적용 제초제를 살포하고 있다.
그러나 우리나라에서는 하천법을 근거하여 하천변에 제초제를 사용할 수 없다. 즉 하천법 제46조(하천 안에서의 금지행위)가 그것이다(KLIC, 2022a). 하천법 제46조 7호에 그 밖에 하천의 흐름에 지장을 주거나 하천을 오염시키는 행위로서 으로 정하는 행위로 명시하고 있다. 하천법 시행령 제51조의2(하천의 흐름에 지장을 주거나 하천을 오염시키는 행위) 에는 에서 “대통령령으로 정하는 행위”란 다음 각 호의 행위를 말한다에는 ① 하천에 비닐 등 농자재 및 농기구를 버리거나 방치하는 행위, ② 하천에 그물 등 어구 및 선박을 버리거나 방치하는 행위로 명시하고 있다. 여기에서 ①의 개념에 농약살포까지 포함할 지 여부는 관련 관계기관의 유권해석에 달려있지만, 농약살포는 제외된다는 확답을 받을 수는 없을 것이다. 따라서 여기에 방제전문가가 생태계교란식물을 방제하기 위한 목적으로 활용하고자 할 경우에는 예외적으로 인정하는 규정을 삽입할 필요성이 있다. 그렇지 않고는 현행법에서는 하천변에 제초제를 사용하는 것이 쉽지 않다.
고찰
Glufosinate ammonium (GLA)은 토양방선균이 생산하는 2차 대사산물을 이용하여 공업적으로 대량생산할 수 있도록 만들어진 자연친화적인 식물제거제라고 할 수 있다. 이런 안전성 때문에 사과, 배, 복숭아 등 과수원뿐만 아니라 우리나라의 대표적인 밭작물의 고랑[휴간]에 발생하는 잡초를 제거하는 화합물로서 44작물에 사용하도록 등록되어 있다. GLA는 잡초 잎에 처리하는 경엽처리제로서 식물체 내에 흡수되면 생존에 필수적인 아미노산인 글루타민(glutamine)의 합성을 방해하여 4-5일안에 잡초를 죽게 한다. 생태계교란식물 등 유해식물 잎에 처리한 GLA가 토양에 떨어지면 즉시 토양입자와 결합하여 불활성화되므로 잔류위험성은 없다. 또 토양미생물에서 추출하였기에 토양에서 생분해가 빨라 자연친화적이다(Kwak et al., 2020). 호주의 농업규모나 양상이 우리나라와는 달라 단순 비교할 수는 없지만, 호주에는 GLA를 82작물에 사용하고 있어 우리나라에서도 확대 등록할 여지는 있다. 또 농경지에 발생하는 잡초만을 방제하는 것 이외에 비농경지에 발생하여 생태계에 나쁜 영향을 주어 생물다양성 저해 및 국민 건강을 위협하는 생태계교란식물의 확산 억제를 위해 GLA를 제한적으로 사용할 수 있는 방안이 마련되었으면 한다. 이것은 GLA에 대한 안전성이 확보되었기에 비의도적인 살포에 의한 약해발생만 아니면 그만큼 환경에도 안전할 수 있다. 또한 GLA 뿐만 아니라 다양한 제초제가 침입성 외래식물에 적용되는 해외사례는 이들 침입성 외래식물의 생태적 위해성이 매우 높아 제한적, 일시적인 제초제의 적용이 주는 위해성을 훨씬 넘어선다는 과학적 근거에서 비롯한다. 따라서 국내에서도 생태계교란식물에 의한 생태적 위해성(A)과 제초제에 의한 생태적 위해성(B)을 비교 분석하여 B보다 A에 의한 피해가 월등히 높을 경우에는 제초제를 살포할 객관적 평가기술의 개발과 적용이 시급하다.
요 약
토양 방선균(Streptomyces spp.)이 생산하는 2차 대사산물을 이용하여 제조한 유해식물제거제인 glufosinate ammonium (GLA)은 식물체 생존에 필수적인 아미노산인 글루타민(glutamine)의 합성을 방해하여 살포 후 4-5일안에 잡초를 죽게 한다. GLA는 식물체내의 글루타민 합성효소(glutamine synthetase, GS)를 비가역적으로 억제하기 때문에 농경지에 발생하는 일년생 및 다년생잡초를 방제할 수 있다. 우리나라에서는 과수원 및 주요 밭작물 고랑(휴간) 등 44작물 재배지에 사용토록 등록되어 있다. GLA가 토양에 떨어지면 즉시 토양입자와 결합하여 불활성화되므로 잔류하지 않고, 토양미생물에서 추출하였기에 토양에서 생분해가 빠르다. 또한 비표적 동물에 대한 어떤 독성도 없다. 따라서 농경지이외 비농경지에서 발생하는 생태계교란식물 확산 억제를 위해 제한적이지만 GLA 살포할 수 있도록 법적인 뒷받침이 있어야 하며, 이에 따른 대국민 홍보도 필요하다.
주요어: 글루타민 합성효소, 글루포시네이트 암모늄, 생태계교란식물, 스트렙토마이시스, 식물제거제
