파이썬을 이용한 국내 병해충관리용 유기농업자재 허용물질과 공시현황 분석

서 론

친환경농업은 과잉농산물 공급을 감소시키며 농업에 의한 환경오염을 최소화할 수 있는 대안농업으로 세계적으로 관심을 가지는 추세이다(Yoo, 2007). 우리나라의 친환경농업은 1997년 친환경농업육성법을 제정한 후 2001년부터 명칭과 내용 등의 몇 차례 개정을 거쳐 현행 친환경농어업 육성 및 유기식품 등의 관리·지원에 관한 법률(친환경농어업법)에 이르러고 있다(KFRI, 2012). 친환경농업은 환경보전기능을 증대시키고 농업으로 인한 환경오염을 줄이며 친환경농업을 실천하는 농업인을 육성하여 지속가능한 친환경농업을 추구하고 이와 관련된 친환경농산물과 유기식품 등을 관리하여 생산자와 소비자를 함께 보호하는 것을 목적으로 한다. 친환경농산물은 2015년 이후 저농약농산물이 전면 폐지되었으며 화학비료의 사용에 따라 무농약농산물과 유기농산물로 분류된다. 친환경 유기농산물을 생산, 제조·가공 또는 취급하는 과정에서 사용할 수 있는 허용물질을 원료 또는 재료로 하여 만든 제품을 유기농업자재로 규정하고 있다(KLIC, 2023a). 우리나라는 허용물질을 사용하여 생산된 자재인지를 확인하여 그 자재의 명칭, 주성분명, 함량 및 사용방법 등에 관한 정보를 국립농산물품질관리원에서 공시하고 있으며 현재 유기농업자재의 구분은 토양개량용자재, 작물생육용자재, 토양개량 및 작물생육용자재, 병해관리용자재, 충해관리용자재, 병해충관리용자재로 용도에 따라 구분하여 화학비료와 합성농약의 대체제로 이용되고 있다(KLIC, 2023a). 허용물질은 토양개량과 작물생육을 위해 사용 가능한 물질과 병해충관리를 위해 사용 가능한 물질로 분류된다(KLIC, 2023a).

국립농산물품질관리원 제공되는 유기농업자재 공시 데이터는 xlsx, csv의 형태로 제공하고 있어 모든 자재의 자료를 편리하게 볼 수 있다. 다만 성분에 관한 정보는 활성물질로만 기술되어 있어 어떤 원료가 이용 되었는지 파악하기 어렵다. 웹페이지에서 각 자재별 공시번호 링크에 원료 정보가 기술되어 있지만 자료는 별도로 제공하지 않고 있다.

본 조사에서는 병해충관리를 위해 사용가능한 유기농업자재의 공시현황과 허용물질을 분석하여 원료의 특성과 제품개발에 대한 정보를 공유하고자 수행하였다. 자료의 수집, 가공에 소요되는 시간과 반복되는 작업의 최소화를 위해 python 언어를 이용하였다. Python 언어는 코드 자체의 가독성이 우수하고 데이터의 처리 및 분석 작업을 쉽게 할 수 있는 추가 모듈, 오픈소스 패키지, 내장 함수 등이 다양하다는 장점이 있다(Park, 2018).

재료 및 방법

자료 전처리

수집된 데이터는 주성분이 한 개 이상인 품목들이 존재하여 각 셀에 있는 문자열을 분리하였다. 원료의 분류는 상표명(자재명) 부분에 기재된 허용물질이 기재되어 있어 허용물질 제3조 제1항(병해충관리를 위해 사용가능한 물질)과 대조하여 분류하였다(KLIC, 2023b). 분석의 편의성을 위해 최종적으로 피벗테이블을 이용하여 병해관리용, 충해관리용, 병해충관리용으로 세분화하였고 별도의 sheet로 저장하였다(Fig. 1).

Fig. 1.

Example of preprocessed data for permitted substances.

허용물질 분석

허용물질은 codex 가이드라인을 기반으로 하여 제정되어(Lee et al., 2015) 유기식품의 생산·가공·표시·유통에 관한 가이드라인 참고하여 허용물질을 동·식물, 광물질, 생물학적 해충관리에 사용되는 미생물, 기타, 덫으로 분류하였다(Codex Alimentarius Commission, 2013). 성분의 수량파악은 python의 pandas 라이브러리를 이용하였으며 별도의 python 설치가 필요하지 않은 google colab 환경에서 진행하였다. 전처리된 자료를 이용하여 허용물질의 빈도수를 분석하였으며 필요한 python의 함수들은 pandas documentation (Pandas, 2023)에서 참고하여 작성하였다. 엑셀의 sheet를 read_excel 함수를 이용하여 python에서 읽을 수 있게 하였으며 중복되는 값의 수치를 파악하기 위해서는 value_counts 함수를 이용하였다. 주성분의 혼합여부를 파악하기 위해 to_frame 함수를 통하여 dataframe 형식으로 출력 하였으며 값은 복사하여 최종적으로 엑셀의 피벗 테이블을 이용하여 정리하였다(Fig. 2).

Fig. 2.

Python source code example for counting the values of permitted substances.

전체 성분명 분석

허용물질의 수량이 아닌 공시되고 있는 품목의 원료명을 분석하기 위해 수행되었다. 수집된 데이터에는 성분의 함량비가 포함되어 value_counts함수로 정확한 수량을 파악할 수 없어 가공된 데이터의 주성분을 하나의 열로 통합하고 rstrip 함수를 이용하여 성분비를 제거하였다. 최종적으로 to_excel 함수를 이용하여 xlsx 형태로 저장하였다. value_counts 함수는 series 유형으로 저장되기 때문에 xlsx파일로 저장할 수 없어 to_frame 함수를 이용하여 데이터프레임으로 변환하는 과정을 거쳐야 했다(Pandas, 2023). 분석은 현재 공시되고 있는 성분의 현황을 분석하는 목적이기 때문에 성분비만 제외하였으며 성분명의 수정은 거치지 않았다(Fig. 3).

Fig. 3.

Python source code for counting the values of ingredient names.

결과 및 고찰

전체 현황

2022년 12월 31일 기준으로 품목 수는 1,931품목이었으며 자재구분을 기반으로 분석한 결과 작물생육용자재 955품목(49.5%), 충해관리용 311품목(16.1%), 작물생육용 245품목(12.7%), 병해관리용 223품목(11.5%), 병해충관리용 162품목(8.4%), 토양개량용 35품목(1.8%) 순이다(Table 1).

Table 1.

Classification of organic agricultural materials by purpose in 2022

2022년 기준 유기농업자재를 생산하는 705개 업체 중 20개 품목 이상 공시한 5개 업체(0.7%)는 ㈜대유, 고려바이오㈜, ㈜자연과미래, 글로벌아그로㈜, ㈜남보로 각 업체별 공시품목 수는 63, 34, 23, 21, 21개로 나타났다(Table 2).

Table 2.

Number of companies disclosing organic agricultural materials

병해충관리를 위해 사용가능한 품목은 단일성분이 383종(55%) 이중성분이 219종(31.5%) 다중성분이 94종(13.5%)으로 나타났다. 다중성분은 3종 이상의 조합으로 이루어진 품목을 포함시켰으며 구성은 6종이 최대로 나타났다(Table 3).

Table 3.

Number of combinations of major ingredients for each materials

병해관리용자재의 허용물질 분석

병해관리용자재는 전체 304종의 원료 중 규산나트륨 59종(19.4%) 미생물 및 미생물 추출물 58종(19.1%), 천연식물기반의 주성분 45종(14.8%) 순으로 나타났다(Table 4). 규산나트륨은 전부 동일한 성분명으로 이루어져 있었다. 미생물 및 미생물 추출물 원료명은 32종이었으며 미생물추출물, 미생물배양액(Bacillus amyloliquefaciens), 미생물배양액(Bacillus subtilis), 미생물배양액(Bacillus velezensis), 미생물배양액(Paenibacillus polymyxa), 미생물배양물(Trichoderma harzianum), 미생물(Bacillus subtilis), 미생물추출물(Pseudomonas fluorescens), 미생물배양액(Trichoderma koningii), 미생물배양액(Streptomyces sporoverrucosus) 등으로 나타났다. 미생물추출물의 경우 균주명이 기술되어 있지 않아 같은 성분인지 확인할 수 없었다. 천연식물 기반의 주성분명은 총 22종이었으며 대황추출물, 오배자추출물, 황련추출물, 자몽종자추출물, 차나무추출물, 정향나무추출물, 옻나무추출물, 황백피추출물, 고삼추출물, 황기추출물 등으로 나타났다. 병해관리용자재 중 페로몬에 포함되는 1개의 자재는 공시의 오류로 판단된다.

Table 4.

List of permitted substances for disease control

충해관리용자재의 허용물질 분석

충해관리용자재는 전체 500종의 원료 중 천연식물 기반의 주성분 128종(25.6%), 페로몬 86종(17.2%), 동·식물성오일 59종(11.8%) 순으로 나타났다(Table 5). 천연식물 기반의 주성분명은 39종이었으며 고삼추출물, 식물추출물(회화나무, 멀구슬나무, 양명아주), 계피추출물, 동백나무종실추출물, 마늘추출물, 오렌지추출물, 방아추출물, 정향추출물, 차나무추출물, 초오추출물 등으로 나타났다. 페로몬에 포함되는 성분명은 페로몬1~8종 등으로 나타났다. 동·식물성 오일에 포함되는 원료명은 29종이었으며 계피오일, 채종유, 피마자오일, 시트로넬라오일, 오렌지오일, 유칼립투스오일, 카란자오일, 마늘유, 삼나무오일, 정향오일 등으로 나타났다.

Table 5.

List of permitted substances for insect control

병해충관리용자재의 허용물질 분석

병해충관리용자재는 전체 323종의 원료 중 천연식물 천연식물 기반의 주성분 과 동·식물성 오일이 각각 66종(20.4%), 황이 42종(13.0%) 순으로 나타났다(Table 6).

Table 6.

List of permitted substances for disease and insect control

천연식물 기반의 주성분명은 31종이었으며 고삼추출물, 차나무추출물, 데리스추출물, 식물추출물(회화나무, 멀구슬나무, 양명아주), 정향추출물, 자몽종자추출물, 오렌지추출물, 은행잎추출물, 상사화추출물, 동백나무종자추출물 등으로 나타났다. 동·식물성 오일에 포함되는 원료명은 30종이었으며 녹나무오일, 백리향오일, 시트로넬라오일, 오렌지오일, 칠엽수종자오일, 정향오일, 잣나무오일, 유칼립투스오일, 오레가노오일, 피마자오일 등으로 나타났다.

공시되고 있는 성분명 분석

병해충관리를 위해 사용가능한 원료는 총 1,127종이며 원료명은 256종으로 나타났다. 고삼추출물 73종(6.5%), 황 73종(6.5%), 규산나트륨 65종(5.8%) 순으로 많았다(Table 7). 다만 같은 성분임에도 명칭이 상이한 경우도 존재하여 정확한 수치라고 판단하기 어렵다.

Table 7.

List of major ingredient names for disease and insect control

고 찰

전체 유기농업자재의 공시현황은 2021년 말 기준으론 1,935품목 중 병해충관리를 위해 사용가능 한 자재가 674품목(35%)으로 나타났으며(Kim, 2022) 2022년에는 1, 931품목 중 696품목(36%)으로 전년도 대비 비슷한 양상을 나타냈다.

허용물질의 경우 천연식물기반 주성분이 높은 수치를 차지하는데 이는 허용물질 리스트에서 데리스(derris) 추출물, 쿠아시아(quassia) 추출물, 라이아니아(ryania) 추출물, 님neem) 추출물, 담배잎 차를 제외한 광범위한 식물을 포함하고 있기 때문이라 판단된다. 페로몬은 충해관리용자재 중 17.2%를 차지하고 있지만 정확한 성분명이 표시되지 않아 유래 성분을 알 수 없었으며 천연식물 기반의 주성분, 미생물 및 미생물 추출물, 동·식물성 오일 또한 일부 정확한 성분명을 확인할 수 없거나 동일한 성분임에도 상이한 명칭으로 공시되고 있는 품목이 존재하였다.

1997년 친환경유기농육성법이 제정된 이후 유기농업자재후보물질의 다양성이 증가하고 있으며(Kwon et al., 2021) 국립농산물품질관리원은 공공데이터포털을 통하여 다양한형식으로 공시품목 데이터를 제공하고 있다. 이러한 웹페이지의 자료들을 수집하는 방법으로는 스크래핑(scraping), 크롤링(crawling), Open API 등이 있다. 본 조사는 서버의 과부화를 방지하기 위해 인터넷에서 존재하는 특정 정보나 데이터를 컴퓨터프로그램을 통해 자동화된 방법으로 수집, 추출하는 방식인 스크래핑(Chung, 2022)을 하였지만 방대한 양의 데이터를 수집하기는 어려웠다. 웹 크롤링은 크롤러(crawler) 혹은 로봇(robot)을 이용해 기계적인 방법으로 h tml이나 문서 등을 광범위하게 수집하는 것을 말하며 특정 데이터만 뽑아내는 스크래핑과는 차이가 있다(Chung, 2022). 광범위하게 데이터를 수집할 수 있지만 이러한 방식은 서버의 운영을 방해할 위험이 있으며 위법 행위가 될 수 있다(Chung, 2022). Open API 방식은 정보의 보유자 또는 데이터베이스의 운영자로부터 명시적 허락을 받았거나 상호 이용허락(cross license) 혹은 조건부 이용허락(conditional license)을 받고 데이터를 제공받는 형태에 해당한다(Chung, 2022). 다만 국립농산물품질관리원에서 제공하는 유기농업공시품목 Open API 서비스는 주성분 함량에 관한 정보가 없어 이용할 수 없었다.

현재 유기농업자재는 작용기작에 관한 연구나 명칭의 통일화는 초기 단계인 상황이며 우선적으로 유기농업자재의 성분을 체계화하는 것이 필요하다(Kwon et al., 2021). 모든 사안을 고려하여 추후 공시자료의 수집, 가공방식이 개선되어 1년간의 자료에 국한하지 않고 모든 유기농업자재의 공시정보를 수집할 수 있다면 명칭의 통일화와 객관적인 분류체계 확립에 기여할 수 있을 것이다.

이해상충관계

저자는 이해상충관계가 없음을 선언합니다.

References

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