KR0150870B1 - 천연광석분말과 세라믹분말에 미생물을 배양시킨 복합분말 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연광석분말이나 세라믹분말에 미생물 배양액과 식물즙의 혼합액을 첨가한 후 발효, 숙성시켜 제조되는 비료 및 사료첨가용 복합분말에 관한 것이다.

본 발명에 따른 분말은 식물과 및 동물성장촉진효과 및 질병예방효과가 뛰어나며, 토양계량효과도 우수하다.

Description

천연광석분말과 세라믹분말에 미생물을 배양시킨 복합분말

제1도는 세라믹원석분말에 미생물 배양액 및 식물즙의 혼합액을 첨가하여 밥효시키는 초기단계의 사진이다.

제2도는 세라믹원석분말에 미생물배양액 및 식물즙의 혼합액을 첨가하여 합효가 완료된 단계의 사진이다.

제3도는 본 발명에 따른 복합분말의 식물성장촉진효과를 보여주는 실험결과를 나타낸 그래프이다.

제4도는 본 발명에 따른 복합분말의 동물성장촉진효과를 보여주는 실험결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 세라믹원료와 미생물을 접목시켜 제조되는 비료 및 사료첨가용 복합분말에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 천연광석분말 또는 세라믹분말에 미리 배양된 미생물 배양액과 식물즙의 혼합물을 첨가하여 일정기간 발효시켜 제조되는 비료 및 사료첨가용 복합분말에 관한 것이다.

최근에는, 작물재배시 화학비료를 많이 사용하는 경향이 있는데, 이러한 화합비료의 과다한 사용은 국민건강에 위험요소가 되고 있고, 또한 토양의 질을 점점 악화시키는 요인도 되고 있다.

따라서, 이러한 화학비료의 폐단을 극복하기 위하여 천연비료에 관한 연구, 개발이 활발해지고 있으나, 주로 톱밥, 한약박등의 천연유기물을 이용한 경우가 대부분이다.

그러나, 유기물이 과량 함유된 비료를 장기간 사용할 경우, 유기물의 부패과정에서 다량의 유기산이 생성되어 토양의 산성화를 초래하게 되는 바람직하지 못한 문제점이 있다.

이에 본 발명자들은 유기물질의 함량을 최소화 하면서도 식물성장에 필요한 미량원소를 다량 공급할 수 있고, 식물성장을 현저히 촉진시킬 뿐아니라, 동시에 토양개량효과도 기대할 수 있는 비료재를 개발하기 위하여 예의 연구한 결과, 세라믹 원료가 되는 천연광석의 분말 또는 이를 열처리하여 얻은 전통 세라믹 분말 또는 이들의 혼합분말에 미생물 배양액과 식물즙의 혼합액을 첨가하여 발효시킬 경우 식물성장촉진효과 및 토양개량 효과가 우수한 복합분말을 얻을 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.

또한, 본 발명자들은 상기한 바와 같이 얻어진 복합분말을 동물사료에 첨가해 본 결과, 동물성장촉진효과도 우수하고, 사료의 기호성도 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 소화흡수율도 향상시킬 수 있음을 밝혀내었다.

본 발명에 따른 복합분말의 식물 및 동물 성장 촉진 효과와 토양개량효과는 천연광석분말에 함유되어 있는 여러 미량원소와 세라믹 분말에 의해 방사되는 원적외선에 의한 효과, 그리고 미생뭄 및 식물즙에 함유된 다양한 식물효소들의 복합적인 작용에 의한 것으로 여겨진다.

종래에 세라믹류를 이용하여 비료를 개발한 예로는 대한민국 특허공고 제91-8731호가 있으나, 이 기술은 파인세라믹분말과 계분, 톱밥, 커피박등의 유기물을 호기성 발효미생물과 혼합하여 퇴비로 제조한 것으로서, 그 재료성분상 부패에 의해 유기산을 다량 생산하는 유기물질이 상당량 함유될 수밖에 없고, 또한 퇴비의 형태로만 제조되기 때문에 전면산포나 엽면시비등의 방법으로는 이용할 수 없어, 실제 사용 방법이 제한되는 문제점이 있다.

또한, 상기 기술에서 사용된 파인 세라믹은 천연광석을 열처리하여 얻어진 전통세라믹과 대비하여 응용세라믹이라고도 하는데, 이는 고순도로 정제된 인공원료 및 합성원료를 특징조성으로 조정한 후 엄격히 규제된 제조공정에 의해 제조되는 미세구조의 세라믹을 의미하며, 천연광물원료를 이용한 다양한 미세원소를 포함하는 전통세라믹과는 그 성분, 구조 및 효능이 다른 것이다. 따라서, 대한민국특허공고 제91-8731호에 개시된 바와 같은 몇몇성분으로 그 조성이 제어된 파인 세라믹에는 식물성장 및 식물질병예방에 관여하는 것으로 알려진 다양한 미량무기원소들이 포함되어 있지 아니하므로 비료로서의 효과가 충분하다고는 할 수 없다.

그러나, 본 발명에서는 천연광물원석의 분말이나 이를 열처리한 전통 세라믹분말을 이용함으로써 원적외선에 의한 효과들, 즉 식물및 동물성장촉진, 질병예방, 토양개량등의 효과뿐 아니라 식물이나 동물의 성장에 필요한 미량원소들도 다량 공급할 수 있으며, 또한 계분, 톱밥 등의 유기물질을 사용하지 않기 때문에 토양의 산성화를 방지하여 토양개량에 보다 효과적이며, 부피가 큰 톱밥, 계분등을 이용하지 않음으로써 제조면에서도 대량생산이 보다 용이하다. 그리고, 최종제품이 퇴비의 형태가 아니라 분말상이기 때문에 분말상 그대로 또는 이 분말을 희석액으로 하여 토양에 뿌리거나 엽면시비 또는 전면 산포를 할 수 있는 등 비료로서의 사용 방법도 다양한 장점이 있고, 또한 분말상 그대로 또는 희석액으로 하여 동물사료 첨가제로도 사용할 수 있는 장점이 있다.

더구나, 본 발명에서는 미생물배양액에 각종 식물즙을 혼합함으로써 식물효소에 의한 성장촉진 상승효과를 얻을 수 있으며, 특히 본 발명의 분말을 동물사료 첨가제로 이용할 경우 식물즙의 향에 의해 사료로서의 기호도를 한층 높일 수 있다.

본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

(1) 미생물배양

먼저 호기성 미생물을 통상의 공지된 방법에 따라 배양한다. 예를 들면 수분, 탄소원 및 질소원이 함유된 액체배지에 미생물을 접종하여 20∼40℃에서 4∼5일간 배양한다.

본 발명에서 사용될 수 있는 미생물의 예로는 액티노마이세스/엠이/아노스포러스(Actinomyces/ME/Anosporus), 뮤코 라코서스 프레센져서(Mucor Racosus Fresenjus), 리조퍼스 엠아이 그리코안스(Rhizopus MI Gricoans), 앱시디아 라크 케이 엠아이(Absidia Lach Chei MI), 핸 세뉴라 아노말라(Han Senula Anomala)와 같은 방선균류와 ; 스피리럼(Spirillum), 아조스피리럼(Azospirillum), 슈도모나스(Pseudomonas), 아조트박터(Azotbacter), 리조비움(Rhizobium), 메틸로코커스(Methylococcus), 아세토박터(Acetobacter), 바실러스(Bacillus), 락토바실러스(Lactobacillus), 니트로박터(Nitrobacter), 티오바실러스(Thiobacillus), 박서브틸리스(Bacsubtillis)속등의 호기성세균류; 이외에 각종 곰팡이 및 효모 등을 들 수 있고, 이들을 1종이상 사용할 수 있다.

(2) 미생물 배양액과 식물즙의 혼합발효액 제조

상기에서 얻어진 미생물 배양액에 식물즙을 혼합하여 20∼40℃에서 2∼3일간 발효시킨다. 미생물배양액에 식물즙을 첨가함으로써, 최종제물에 식물즙중의 각종 유효 효소들도 포함되어 보다 우수한 비료 및 사료첨가제로서의 효과를 나타낼 수 있다.

이때 미생물 배양액과 식물즙의 혼합비율은 발효효율 및 식물효소에 의한 효과등을 고려하여 50:1∼100:1의 비율이 적합하다.

본 발명에서 사용될 수 있는 식물즙의 바람직한 예로는 인삼즙, 죽순즙, 케일즙, 쑥즙, 칡즙, 아카시아잎이나 뿌리즙 등을 들 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니며, 이들 식물즙은 1종만 사용하여도 되고 1종이상 혼합하여 사용할 수도 있다. 식물즙은 100% 원액을 사용하는 것이 바람직하나, 적정농도로 희석하여 사용할 수도 있다. 그러나, 50% 이상 희석할 경우에는 너무 희석되는 식물효소에 의한 원하는 효과를 얻을 수 없으므로 바람직하지 않다.

(3) 미생물처리된 복합분말의 제조

천연광석을 320메쉬 이상으로 분말화한 천연광석분말 또는 이를 열처리한 세라믹 분말 또는 이들의 혼합분말에 상기에서 얻은 미생물 배양액 + 식물즙의 혼합발효액을 상기 분말에 대하여 20∼30중량%로 첨가하고 골고루 교반한 후, 통기성이 좋은 상자 등에 담아서 60∼70℃의 온도를 유지하면서 2∼3일 간격으로 뒤집어 주는 것을 반복하여 14∼24일 정도 숙성, 발효시켜 미생물이 접착된 천연광석 또는 세라믹 복합분말을 얻는다.

본 발명에서 광석으로는 점토, 규석, 장석, 고령토, 납석, 활석, 석회석, 화강암, 맥반석, 제오라이트 중에서 1종 또는 1종이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

그리고, 천연광석분말을 단독사용하거나, 천연광석분말을 열처리하여 세라믹 분말로서 단독사용하거나 또는 천연광석분말과 세라믹분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.

이하, 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

경북 문경지방에서 채석한 흑색의 장석을 이용하여, 본 발명에 따른 복합분말을 제조하였다. 본실시예에서 사용된 장석의 성분조성은 분석결과(한국자원연구소 분석, 분석방법 : XRF 및 ICP-AES), 다음 표 1과 같았다.

먼저, 액체영양 배지에 뮤코라코서스 프레센져스와 리조퍼스 엠아이 그리코안스 혼합 균주를 접종하여 35℃에서 5일간 배양하여 미생물 배양액을 얻었다.

미생물배양액 1ℓ에 인삼생즙과 아카시아 뿌리즙의 혼합식물즙 10㎖를 혼합하였다. 이 혼합액을 상기 표 1의 조성을 가진 장석을 320메쉬로 분쇄한 분말 2.5㎏과, 장석분말을 1500℃로 열처리한 세라믹분말 2.5㎏으로 된 혼합분말 5㎏에 첨가한 후, 골고루 교반하여 통기성이 좋은 나무상자에 20㎝의 높이로 담고, 60℃를 유지하면서 2일 간격으로 뒤집어 주는 것을 반복하여 14일간 숙성 발효시켜 미생물처리된 세라믹 복합분말을 얻었다.

[실시예 2]

장석분말과 세라믹분말의 혼합분말 대신에, 장석분말 5㎏을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[실시예 3]

경북 문경지방에서 채석한, 다음 표2의 조성을 갖는 백색의 장석을 이용하고, 바실러스(Bacillus)균주를 이용하며, 인삼생즙과 아카시아즙 대신에 죽순즙과 쑥즙을 혼합한 혼합식물즙을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 미생물처리된 세라믹 복합분말을 얻었다.

[실시예 4]

대구 경산지방에서 채석한 다음 표3과 같은 조성의 맥반석(한국화학시험 검사소 분석, 시험방법 : KSE 3806-82) 분말을 히용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 본 발명의 복합분말을 얻었다.

[비교예 1]

천연광석 분말과 전통세라믹분말의 혼합분말 대신에 대한민국 특허공보 제91-8731호에 개시된 바와 같은 성분의 파인세라믹분말을 사용하고, 식물즙대신에 톱밥과 계분을 사용하되, 미생물, 파인세라믹 및 톱밥과 계분을 동시에 혼합한 후 발효시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 퇴비를 제조하였다. 이 경우에는 본 발명과 같은 분말 상태의 제품을 얻을 수 없었다.

[비교예 2]

세라믹혼합분말 대신에 대한민국 특허공고 제91-8731호에 개시된 바와 같은 성분의 파인세라믹 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[비교예 3]

식물즙을 전혀 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[실험예 1]

기계 이양용 상자(58×28×3㎝)에 논흙 2.5㎏을 담고, 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2, 3의 제품을 투입, 혼합한 후 아끼바리묘 200주를 파종한 후, 평균 성장율(㎜)을 측정하여, 그 결과를 제3도에 나타내었다(1995년 4월 7일∼1995년 4월 27일까지의 성장).

본 실험예에서 실시예 1, 2 및 비교예 2, 3의 경우는 최종적으로 얻어진 복합분말을 20% 수용액으로 희석하여, 식물주위의 토양시비 및 엽면시비를 병행하였다. 그러나, 비교예 1의 경우는 퇴비형태이므로 토양시비만을 행하였다.

제3도에서 알 수 있는 바와 같이, 봅 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2의 분말을 시비한 경우에 가장 양호한 성장율을 나타내었는데, 특히 천연광석분말만을 이용한 경우 실시예 2보다 천연광석분말과 세라믹분말의 혼합분말을 이용한 경우 실시예 1에 효과가 보다 우수하였다. 천연광석이나 이를 열처리한 전통 세라믹분말 대신 파인세라믹 분말을 이용한 경우 비교예 2에는 천연원석이나 전통세라믹을 이용한 실시예 1 및 실시예 2에 비하여 성장율이 낮았다. 이 결과에 의해, 특정조성으로 인위적으로 조성된 파인 세라믹 보다는 다수의 미량원소가 풍부하게 포함되어 있는 천연광석이나 전통세라믹을 이용할 경우에 식물성장을 더욱 추진시킨다는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 천연광석과 전통세라믹을 이용한 경우라도 미생물 배양액에 식물즙을 혼합하지 아니한 경우 비교예 3에는 식물즙을 혼합한 실시예 1 및 실시예 2에 비하여 성장율이 다소 낮은 것으로 나타났는데, 이는 식물즙의 첨가로 인해 천연광석 및 세라믹분말과 유효미생물에 의한 식물성장촉진효과 이외에 식물효소들에 의한 성장촉진 상승효과가 있음을 말해 주는 것이다.

그리고, 본 발명과는 다른 형태인 파인세라믹을 이용한 퇴비의 경우 비교예 1에는 성장이 가장 낮았다.

[실험예 2]

7년생 사과나무(후지 : Fuji)에 수확 50일전부터 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3 비료를 시비하고, 수확후 상등품 사과 60개의 평균과중 및 당도를 측정하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

본 실험예에서 실시예 1, 2 및 비교예 2, 3의 경우는 최종적으로 얻어진 복합분말을 30% 수용액으로 희석하여, 사과나무 주위의 토양에 뿌리고, 동시에 사과나무에 전면산포하였다. 비교예 1의 경우는 토양시비만을 행하였다.

상기 표 4의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예 1, 2를 시비한 경우에 수확과실의 평균과중 및 당도가 우수하였고, 파인세라믹을 이용한 퇴비의 경우 비교예 1 그 결과치가 가장 낮았는데, 이는 비료성분자체의 차이뿐 아니라, 퇴비의 경우는 토양시비만 가능하고 사과나무에의 전면산포가 불가능하기 때문에 효과가 가장 뒤떨어진 것으로 여겨진다.

한편, 본 발명의 실시예 1, 2를 시비한 경우에는 낙과율이 저하되고 과실의 병충해도 현저히 예방되는 것을 관찰할 수 있었다.

[실험예 3]

본 발명에 따른 복합분말의 동물성장촉진효과를 알아보기 위하여, 1주된 백쥐를 4마리씩 2개군(처리군과 대조군)으로 나누어, 처리군의 경우에는 사료에 본 발명의 실시예 1의 분말을 0.5% 수준으로 첨가하여 경구투여한 후, 16주까지 성장을 관찰하면서 체중을 측정하였다. 결과는 제4도에 나타내었다.

제4도에 나타난 바와 같이, 본 발명의 분말을 동물사료첨가제로서 이용할 경우 동물의 성장을 촉진시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.

[실험예 4]

1주된 병아리를 4마리씩 2개군(처리군과 대조군)으로 나누어, 처리군의 경우에는 사료에 본 발명의 실시예 2의 분말을 1.0% 수준으로 첨가하여 경구투여한 후, 10주까지 성장을 관찰하면서 체중을 측정하였다. 결과는 표 5와 같다.

상기 표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 분말을 사료첨가제로서 투여한 처리군의 경우, 미처리군인 대조군에 비하여 현저히 우수한 체중증가율을 나타내었다.

이상에서와 같이, 본 발명의 미생물처리된 세라믹 복합분말은 비료로서 사용할 경우 식물성장을 촉진하여 각종 작물을 건강한 작물로 육성시키며, 또한 미생물 및 세라믹분말의 작용에 의해 토양의 산성화를 막고 토질을 개량시킬 수 있는 효과가 있을 뿐 아니라, 동물사료첨가제로서 사용할 경우 사료의 기호성을 증대시키고 동물성장을 촉진하는 우수한 효과를 나타낸다.

Claims (4)

1. 호기성 미생물의 배양액과 식물즙을 50:1∼100:1의 비율로 혼합한 혼합액 20∼30중량%와 광석분말 또는 이를 열처리한 세라믹분말 또는 이들의 혼합분말 70∼80중량%를 혼합하여 발효숙성시켜 제조되는 미생물처리된 복합분말.
2. 제 1 항에 있어서, 광석분말은 점토, 규석, 장석, 고령토, 납석, 활석, 석회석, 화강암, 맥반석 및 제올라이트 중에서 선택된 1종 이상의 분말인 것을 특징으로 하는 미생물처리된 복합분말.
3. 제 1항에 있어서, 식물즙은 인삼, 죽순, 케일, 쑥, 칡뿌리, 아카시아뿌리와 잎중에서 선택된 1종이상의 식물즙인 것을 특징으로 하는 미생물처리된 복합분말.
4. 제 1 항에 따른 미생물처리된 복합분말로 된 비료.