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피프로닐

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목차

1. 개요

피프로닐은 5-아미노-1-[2,6-디클로로-4-(트리플루오로메틸)페닐]-4-(트리플루오로메틸설피닐)파이라졸-3-카보니트라일의 IUPAC 명을 가지는 살충제이다. 흰색 고체 분말로 곰팡이 냄새가 나며, 다양한 작물과 해충 방제에 사용된다. 피프로닐은 신경전달물질인 GABA의 작용을 저해하여 곤충에게 높은 살충 효과를 나타내며, 바퀴벌레나 개미 방제에 도미노 효과를 기대할 수 있다. 피프로닐은 꿀벌 군집 붕괴 현상의 원인 중 하나로 지목되었으며, 2017년 살충제 달걀 파동의 주요 오염 물질로 확인되었다.

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2. 물리적 특성

피프로닐(IUPAC명: 5-아미노-1-[2,6-다이클로로-4-(트라이플루오로메틸)페닐]-4-(트라이플루오로메틸설피닐)피라졸-3-카보닐[69])은 흰색 고체 가루로 곰팡이 냄새가 난다.[70] 햇빛에 의해 약간 분해되며, 상온에서 1년 동안 안정하고, 금속 이온이 있으면 불안정하다.[70]

3. 이용

피프로닐은 다양한 종류의 작물에서 여러 종의 해충을 방제하는 데 쓰이는 작물보호제이다. 주로 원예작물에 발생하는 나비목과 메뚜기목 해충, 토양 내에서 살아가는 딱정벌레목 해충 방제에 쓰인다. 흰개미, 바퀴벌레, 개미 방제 목적으로도 이용하는데, 미국 텍사스에서는 텍사스 농림부와 미국 환경보호청이 곤충학자를 통해 2022년까지 라즈베리 미치광이개미(Rasberry crazy ant) 방제 약품으로 승인하기도 했다.[71]

뉴질랜드에서는 피프로닐을 땅벌 모식종 예찰에 사용하고 있다. 땅벌은 뉴질랜드 고유 생물 다양성에 큰 위협이기 때문이다.[72] 현재 땅벌의 지역 박멸을 위해 보호국(Department of Conservation)에서 사용되고 있으며,[73][74][75] 외래침입종인 아르헨티나개미 예찰용으로도 추천받고 있다.[76] 피프로닐은 또한 수많은 반려동물용 상업 살진드기제와 살벼룩제의 유효성분이기도 하다.[77]

벼룩, 바퀴벌레, 개미, 아르헨티나 개미, 흰개미 등의 해충 구제에도 사용된다. 특히 바퀴벌레나 개미의 경우, 피프로닐을 섭취하고 돌아간 개체의 배설물이나 사체를 다른 개체가 섭취함으로써 둥지 집단 전체에 효과가 확산되는 도미노 효과를 기대할 수 있다.

다음은 피프로닐을 유효 성분으로 하는 제품의 예시이다.

제품명제조사용도
프론트라인베링거인겔하임애완동물 벼룩용
아젠다바이엘흰개미용
그리아트 포르테바이엘불쾌 해충용
개미집 콜로리아ース 제약개미용
프린스BASF・북흥화학공업벼·원예 해충용
말벌 둥지 격멸 구제 먹이 타입아스 제약말벌용[47]


4. 효과

피프로닐은 신경전달물질인 GABA의 작용을 저해하여 신경 전달을 차단함으로써 광범위한 곤충에 대해 높은 살충 효과를 가진다. 지효성이기 때문에 먹이와 함께 섭취한 개체는 죽기 전까지 서식지로 돌아갈 수 있다. 특히 바퀴벌레, 개미의 경우 피프로닐을 섭취하여 서식지로 돌아간 개체의 배설물이나 사체를 다른 개체가 섭취함으로써 둥지 집단 전체에 효과가 확산되는 도미노 효과를 기대할 수 있다.

세계보건기구(WHO)는 피프로닐을 중간 정도의 유해성을 가진 2급 살충제로 분류하며,[78] 쥐의 급성 경구 반수 치사량(LD50)은 97mg/kg이다.[78] 광분해 생성물인 MB46513 또는 데설피닐피프로닐은 피프로닐 자체보다 약 10배 더 높은 급성 독성을 포유류에게 나타낸다.[16]

피프로닐은 휘발성이 아니므로 공기 중 노출 가능성은 낮다.[17] 아세타미프리드, 클로티아니딘, 이미다클로프리드, 티아메톡삼과 같은 네오니코티노이드와는 달리, 피프로닐은 피부를 통해 실질적으로 흡수되지 않는다.[19] 토끼에게는 매우 독성이 있어[15] 사망이나 호흡 곤란의 위험이 있으므로, 피프로닐을 포함하는 벼룩・진드기 구제약은 사용할 수 없다.

구분LD50 (mg/kg)
급성 경구 (쥐)97[34]
급성 경피 (쥐)>2000[34]
경구 섭취 (생쥐)49[43]


4. 1. 작용 기전

피프로닐은 곤충의 중추신경계에서 GABAA 수용체와 GluCl 수용체에 길항제(일종의 비경쟁적 억제)로 결합하여 작용한다. 이는 GABA에 의해 정상적으로 유도되는 염화 이온 채널의 개방을 막아, 염화 이온이 뉴런의 막 전위를 낮추는 능력을 감소시킨다. 이로 인해 과도한 뉴런이 활동 전위에 도달하게 되고, 과잉 자극을 통해 중추신경계 독성이 발생한다.[34][35][36]

신경전달물질인 GABA의 작용을 저해하여 신경 전달을 차단함으로써 광범위한 곤충에 대해 높은 살충 효과를 가진다. 또한 지효성이기 때문에 먹이와 함께 섭취한 개체는 죽기 전까지 서식지로 돌아갈 수 있다.

특히 바퀴벌레, 개미의 경우 피프로닐을 섭취하여 서식지로 돌아간 개체의 배설물이나 사체를 다른 개체가 섭취함으로써 둥지 집단 전체에 효과가 확산되는 도미노 효과를 기대할 수 있다.

4. 2. 독성

세계보건기구(WHO)는 피프로닐을 중간 정도의 유해성을 가진 2급 살충제로 분류하며, 쥐의 급성 경구 반수 치사량(LD50)은 97mg/kg이다.[78] 쥐에게 경구 및 흡입 경로를 통해 중간 정도의 급성 독성을 나타내며, 24시간 피부 노출 후 1% 미만으로 흡수되어 독성은 낮게 간주된다.[15] 광분해 생성물인 MB46513 또는 데설피닐피프로닐은 피프로닐 자체보다 약 10배 더 높은 급성 독성을 포유류에게 나타낸다.[16]

뉴욕 주 환경 보존부의 감사 결과, 프론트라인 탑스팟 제품은 작업자에게 큰 노출 위험을 주지 않는 것으로 나타났다. 그러나 1996년 프론트라인 스프레이는 사람에게 노출될 우려가 제기되어 등록이 거부되었다. 상업용 애완 동물 미용사와 수의사들은 흡입 및 피부 흡수를 통한 만성 노출 위험이 있을 수 있다고 생각했다.[18] 피프로닐은 휘발성이 아니므로 공기 중 노출 가능성은 낮다.[17] 아세타미프리드, 클로티아니딘, 이미다클로프리드, 티아메톡삼과 같은 네오니코티노이드와는 달리, 피프로닐은 피부를 통해 실질적으로 흡수되지 않는다.[19]

토끼에게는 매우 독성이 있는 것으로 밝혀져[15] 사망이나 호흡 곤란의 위험이 있으므로, 피프로닐의 효과를 포함하는 벼룩・진드기 구제약은 사용할 수 없다.

피프로닐은 알로스테릭 조절 부위의 GABAA 수용체와 곤충의 GluCl 수용체에 길항제 (일종의 비경쟁적 억제)로 결합하여 작용한다. 이는 GABA에 의해 정상적으로 유도되는 염화 이온 채널의 개방을 막아, 염화 이온이 뉴런의 막 전위를 낮추는 능력을 감소시킨다. 이로 인해 과도한 뉴런이 활동 전위에 도달하게 되고, 과잉 자극을 통해 중추신경계 독성이 발생한다.[34][35][36]

포유류(인간 포함)의 경우, 피프로닐 과다 복용은 구토, 흥분, 발작을 특징으로 한다. 정맥 주사 또는 근육 주사 벤조디아제핀은 유용한 해독제이다.[37][38]

구분LD50 (mg/kg)
급성 경구 (쥐)97[34]
급성 경피 (쥐)>2000[34]
경구 섭취 (생쥐)49[43]


4. 2. 1. 인체 영향

세계보건기구는 피프로닐을 중간 정도의 독성을 갖춘 2급 살충제로 지정하였다.[78] 섭취 시 급성 독성에 따른 중독 증상으로는 오한, 메스꺼움, 구토, 두통, 복통, 어지럼증, 불안 증세, 허약 증세, 긴장간대발작 등이 있다. 이러한 임상 징후는 보통 가역적이며 자연적으로 해결되기도 한다.[80] 2011년 경에는 사람에 대한 피프로닐의 만성적 영향에 대한 정보는 없었다.[80]

사람의 중독 사례로는 0.14mg의 경구 섭취로 인한 경미한 의식 장애가 보고되었다.[43] 1일 섭취 허용량(ADI)은 0.00019mg/kg/day로 매우 낮다.[44]

미국 환경 보호국은 쥐의 암수 모두에서 나타난 갑상선 난포세포종양 증가를 근거로 피프로닐을 C 그룹 발암물질로 규정했다. 그러나 2011년 경에는 사람에게서 피프로닐로 인한 발암물질의 효과가 작용하는지에 대한 데이터를 이용할 수 없었다.[80]

피프로닐의 분해로 형성되는 피프로닐설폰은 곤충뿐만 아니라 동물 세포에 대해서도 피프로닐보다 강한 독성을 가진 물질이다.[45][46] 현행 농약의 안전 기준에서는 예상되지 않은 독성을 가질 가능성이 있으며, 특히 유아기에 대한 신경계 및 뇌의 영향에 대한 우려도 제기되고 있다.

4. 2. 2. 환경 영향

피프로닐은 갑각류, 곤충(꿀벌과 흰개미 포함), 동물플랑크톤에 매우 독성이 있으며, 어류에도 매우 독성이 있지만 종에 따라 다르다.[22] 해양 무척추동물에 매우 독성이며,[28] 무지개 송어의 초기 생활 단계 독성 연구에 따르면 0.0066 ppm의 NOEC(무영향관찰농도)와 0.015 ppm의 LOEC(최저영향관찰농도)에서 유충 성장에 영향을 미친다.[7] 물벼룩 연구에서는 9.8 ppb 이상의 농도에서 물벼룩 길이에 영향을 미치며,[7] 새우류 연구에서는 5 ppt 미만의 농도에서 생존, 생식 및 성장에 영향을 미친다.[7]

모리타니에서 사막 메뚜기 방제를 위해 피프로닐을 현장 시험한 결과, 일부 곤충(포식성 및 부식성 딱정벌레, 일부 기생 벌)에 대한 비표적 영향도 발견되었다.[18]

2003년 5월, 프랑스 농림부 산하 식품 총국은 프랑스 남부에서 관찰된 대량의 꿀벌 사망 사례가 급성 피프로닐 독성과 관련이 있다고 판단했다.[27] 피프로닐은 꿀벌의 꿀벌 군집 붕괴 현상 확산의 주요 원인 중 하나로 꼽히며, 매우 낮은 농도에서도 꿀벌의 벌통 위치를 찾는 능력을 저해하여 많은 수의 일벌이 손실된다.[29] 유럽 식품 안전청의 2013년 보고서는 피프로닐이 "옥수수 종자 처리에 사용될 때 꿀벌에게 높은 급성 위험을 초래한다"고 지적했으며, 2013년 7월 16일 EU는 옥수수와 해바라기에 대한 피프로닐 사용 금지를 투표로 결정했다. 이 금지 조치는 2013년 말에 발효되었다.[32][33]

PRTR법(화학 물질 배출 파악 관리 촉진법)에 따라 제1종 지정 물질(정령 번호 22)로 지정되어 있다. 네오니코티노이드계 살충제와 함께 꿀벌 군집 붕괴 현상의 원인 가설 중 하나로 여겨진다.

토양에서의 반감기는 4개월에서 1년이지만, 빛에 더 민감하기 때문에 토양 표면에서는 훨씬 짧다 (광분해).[22]

5. 역사

피프로닐은 1985년부터 1987년까지 프랑스의 화학 회사 론-풀랑에서 개발되어 1993년에 상품화되었다.[1] 1987년부터 1996년까지 세계 60개 작물의 250가지 이상의 해충에 대해 평가되었으며, 1997년에는 총생산량의 약 39%가 작물 보호제로 사용되었다.[1] 2003년 이후에는 독일의 화학 회사 BASF가 많은 국가에서 피프로닐계 제품의 제조 및 판매에 관한 특허권을 보유하게 되었다.[1] 2008년에 물질 특허 보호 기간이 만료되면서 제네릭 의약품이 유통되기 시작했다.[2]

5. 1. 개발

피프로닐은 1985년부터 1987년까지 프랑스의 화학 회사 론-풀랑에서 개발되었다. 1993년에 미국 특허(US Patent No. US 5,232,940 B2)를 획득하고 상용화되었다.[1] 1987년부터 1996년까지 피프로닐은 전 세계 60개 작물에서 250종 이상의 해충에 대해 평가되었으며, 1997년에는 작물 보호가 전체 피프로닐 생산량의 약 39%를 차지했다.[1] 2003년 이후 BASF가 많은 국가에서 피프로닐 기반 제품의 생산 및 판매에 대한 특허권을 보유하고 있다.[1] 2008년에 물질 특허 보호 기간이 만료되어 제네릭 의약품이 유통되게 되었다.[2]

5. 2. 규제

대한민국에서는 농약관리법에 따라 농약으로 등록되어 관리되고 있다.

2008년의 중국산 냉동 교자 중독 사건에서 혼입된 농약인 메타미도포스는 1일 섭취 허용량(ADI)이 0.0006mg/kg/day로, 피프로닐보다 허용량이 크다. 피프로닐의 체중 1kg당 1일 섭취 허용량(매일, 평생 섭취해도 건강에 악영향이 없다고 생각되는 양)인 ADI는 0.00019mg/kg/day로 매우 낮다.[44]

일본의 가정용 바퀴벌레 구제제는 피프로닐을 1개당 0.5에서 1mg을 함유하고 있으며, 이는 ADI의 약 2,500배에서 5,000배에 해당한다. 피프로닐이 분해되어 생성되는 피프로닐설폰은 곤충뿐만 아니라 동물 세포에도 피프로닐보다 강한 독성을 가진다.[45][46]

토끼의 경우에는 사망이나 호흡 곤란의 위험이 있어 피프로닐 성분이 포함된 벼룩∙진드기 구제약은 사용할 수 없다.

일본에서는 PRTR법(화학 물질 배출 파악 관리 촉진법) 규정에 따라, 제1종 지정 물질(정령 번호 22)로 지정되어 있다. 네오니코티노이드계 살충제와 함께, 꿀벌의 꿀벌 군집 붕괴 현상의 원인 가설 중 하나로 여겨진다.

2021년, 미국 환경 보호국(EPA)은 피프로닐을 제5차 오염 물질 후보 목록(CCL 5) 초안에 포함시켰으며, 이는 수도 안전 법안(Safe Drinking Water Act)에 따라 향후 규제로 이어질 수 있다.[20]

5. 3. 2017년 살충제 달걀 파동

2017년 달걀 피프로닐 오염 사건은 살충제에 오염된 달걀 및 그 가공식품이 유럽과 대한민국으로 퍼진 사건이다. 조사 결과, 달걀에서 피프로닐이 검출되었으며, 이는 유럽 연합(EU) 소속 15개국과 스위스, 홍콩 등지로 유통되었다.[84][85] 영국에서만 약 70만 개의 달걀이 유통된 것으로 추정된다.[86] 타이완의 44개 농장에서도 달걀에서 기준치를 초과하는 피프로닐이 검출되었다.[87]

2017년 7월부터 8월에 걸쳐, 네덜란드 식품 소비자 제품 안전청(NVWA)은 고농도의 피프로닐에 오염된 계란을 발견하고, 네덜란드, 벨기에, 독일, 프랑스, 대한민국, 몰타 등에서 수백만 개의 계란을 판매 중단하거나 회수했다.[48][49][50] 약 180개의 네덜란드 농장이 일시적으로 폐쇄되었고,[50] 독일의 마트 체인 알디는 예방 조치로 독일 매장에서 판매되는 모든 계란을 회수한다고 발표했다.[51]

피프로닐에 오염된 계란은 이전부터 오랫동안 판매되었을 가능성이 제기되었다. 네덜란드 당국은 2016년 11월에 이미 계란의 피프로닐 오염 사실을 발견했지만, 그 결과를 제대로 알리지 않았다는 익명의 제보가 있었다.[55]

피프로닐은 농작물에 사용될 때는 잔류 허용 기준치 이내라면 합법이지만, 양계장에서 사용하는 것은 불법이다.[50][56] 네덜란드와 벨기에의 해충 구제 회사 두 곳이 수사를 받았는데,[57] 네덜란드의 "ChickFriend"는 수백 곳의 닭 농가에 피프로닐이 섞인 진드기 구제용 계면활성제 DEGA-16을 사용·판매한 혐의를 받았다. 8월 10일에는 대규모 검거가 이루어져 네덜란드인 소유주가 체포되었다.[58][59] 벨기에의 "Poultry Vision"은 "ChickFriend"에 피프로닐이 혼입된 DEGA-16을 판매한 혐의를 받았다. 이 회사는 루마니아의 한 화학 회사로부터 피프로닐 6m3을 수입한 것으로 밝혀졌다.[60][61]

8월 8일, 네덜란드 안전 위원회는 네덜란드 당국의 은폐 혐의에 대한 공식 조사를 시작했다고 발표했다.[62][63]

EU는 2005년 2월 23일 회의에서 계란 중 피프로닐 최대 잔류 한계를 검출 한계 0.005 mg/kg으로 정했다.[64] 세계 보건 기구(WHO)는 피프로닐을 독성이 아래에서 두 번째 등급인 'Class II: moderately hazardous' 살충제로 분류한다. 네덜란드 식품 소비자 제품 안전청(NVWA)은 네덜란드의 한 양계장 계란 시험 결과가 0.72mg/kg으로 허용 기준치를 초과했다고 보고했다. 이 기준치를 초과하는 피프로닐을 함유한 계란은 건강에 해로울 수 있다.[65]

6. 대한민국에서의 사용 및 규제 현황

대한민국에서는 과거 농업용 살충제로 피프로닐이 널리 사용되었으나, 현재는 사용이 제한되고 있다. 2017년 살충제 달걀 파동 이후, 대한민국 정부는 피프로닐을 포함한 살충제에 대한 안전 관리를 강화하였다.[14] 농촌진흥청에서는 피프로닐 대체 농약 및 친환경 해충 방제 기술 개발을 지원하고 있다.

7. 관련 제품


  • 컴배트 (한국 헨켈 홈케어·다이닛폰조충국(킨쵸))
  • 블랙 캡 (어스 제약)
  • 프론트라인 (베링거인겔하임) - 반려동물용 벼룩, 진드기 구제제
  • 아젠다 (바이엘) - 흰개미 구제제

참조

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[5] 서적 Small Animal Clinical Pharmacology Elsevier Health Sciences
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[51] 뉴스 Fipronil contamination scare: Aldi pulls all eggs from shelves in Germany http://www.dw.com/en[...] Deutsche Welle 2017-08-04
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