KR100382832B1 - 천연암석분 기재의 비료 조성물 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

(1) 구성물질의 50중량% 이상이 0.074mm 이하의 입도를 가지며 석영 K-장석 및 사장석과 같은 규장질 기재의 천연암석분말을 산처리하고, (2) 추가 비료영양분을 첨가하고, (3) 필요에 따라 제형하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 천연암석분 비료가 제공된다.

Description

천연암석분 기재의 비료 조성물 및 그의 제조 방법 {ROCK POWDER-BASED FERTILIZER COMPOSITION AND PREPARATION THEREOF}

본 발명은 천연암석분 기재의 비료 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게로는, 본 발명은 (1) 구성물질의 50중량% 이상이 0.074mm 이하의 입도를 가지며 석영 K-장석 및 사장석과 같은 규장질 기재의 천연암석분말 및 비료영양분으로 구성된 천연암석분 기재의 비료조성물, 이를 제형물, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

비료라 함은 식물에 영향을 주거나 식물의 재배를 돕기 위하여 흙에서 화학적변화를 가져오게 하는 물질과 식물에 영양을 주는 물질을 말한다.

화학비료의 사용은 토양의 생산성을 증대시켜 식량문제를 해결하는데 커다란 공헌을 하였지만, 이의 지속적인 사용으로 인한 토양악화, 생리장해, 병해충발생 등 문제가 발생하고 비료, 농약 등 영농자재의 지나친 투입으로 인한 염류집적, 가스발생 및 양분의 불균형을 초래하여 연작장해를 일으키고 있다.

최근들어 화학비료를 대체할 수 있는 비료로서, 동식물을 원료로 생산한 유기질 비료가 각광받고 있다. 유기질비료는 무기질비료 또는 화학비료의 상대적 개념으로 퇴비·건계분 등의 부산물 비료를 포함하며, 자연생성 무기영양분(질소, 인산, 가리 등)이 많으면 미생물에 의해 분해시 각종 아미노산, 유기산, 핵산, 부식 등이 부산물비료에 비해 월등하다.

부산물 비료는 농업, 임업, 축산업, 수산업 등의 영위과정에서 발생하는 부산물을 이용한 비료를 말하며 일반적으로 유기질비료에 비해 유기물 함량이 적고 무기영양분(질소, 인산, 가리 등)이 미미하며 발효과정을 반드시 거쳐야 비료로써 가치가 있으며, 사용원료로써 구분한다면 퇴비, 구비, 부숙겨, 재, 녹비, 분뇨잔사, 건계분, 부속왕겨 및 톱밥, 건조축산폐기물, 음식물 쓰레기 등이 있다.

그러나 국내에서 생산되고 있는 3종복비는 압출이나 압축성형이 아니라 로터리스핀 방식으로 구형 과립의 형태로 생산되며 수용성 상태에서 용해특성은 일반 무기 비료보다는 다소 느리지만 쉽게 용해되는 특성을 가지고 있으며, 또한 중성부근의 pH값을 나타내고 있어 산성토양 개량의 효과를 기대하기 어려운 문제점이 있다. 또한 대부분의 비료는 수용성 상태의 속효성으로 토양에 가해졌을 수분에 의해 쉽게 용탈되기 때문에 영양성분이 쉽게 손실되는 단점이 있기 때문에 현 농업이 추구하는 지효성(또는 완효성이라고도 칭함) 비료의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

한편, 현 국내 약 120여개 업체에서 폐기물로 발생하는 약 180만 ㎥의 천연암석분은 산업폐기물이며 해당 산업분야에서 오랜기간 재활용기술을 개발하여 왔으나 아직 처리기술의 부족으로 일부가 재활용되고 대부분은 폐기물로 매립이나 해양투기로 처리되고 있는데 매립지 확보의 곤란에 따른 재활용 개발은 중요한 현안문제로 대두되고 있다. 따라서 이러한 폐기물로 처리되는 천연암석분을 자원화 할 수 있다면 환경처리 부담금 감소 및 원료대체 의한 수입대체 효과도 기대할 수 있다.

본 발명자는 산업폐기물인 천연암석분이 사실상 토양성분과 유사하므로 이를 적절히 처리하여 비료기재로서 사용할 수 있다면, 자원의 재활용과 공해를 줄이고, 폐기물을 처리하는데 필요한 토지와 비용을 절감할 수 있는 한편, 현재 사용되는 3종복비의 기능에 토양입단 생성 유도 및 토양산성화 방지 토양개선효과와 지속적 분산에 따른 완효성 기능을 가진 비료조성물을 제조할 수 있다는 것을 착안하고 연구하여 본 발명을 완성하게 되었다.

일반적으로 질소원을 제외한 보통 비료원료는 일반 암석광물을 분쇄하여 식물의 영양분으로 활용할 수 있는 성분을 추출/농축하여 단일 또는 여러 성분과 혼합하는 재 제조과정을 거쳐 생산되고 있으나, 본 발명과 같이 암석을 분쇄하여 일반 건축용 골재나 모래 생산시 발생되는 미사 크기 이하의 천연암석분(현 국내 환경기준으로 일반폐기물로 분류)을 이용하여 유·무기복합 형태의 토양개량비료를 생산하는 기술은 전무하였다.

도 1은 본 발명에 따라 제형된 중공 6각 봉상형 비료 조성물의 투시도이며,

도 2는 본 발명에 따라 제형된 중공 원형 봉상형 비료 조성물의 투시도이며,

도 3은 여러 가지 농도의 풀빅산으로 처리된 천연암석분의 수용성 상태의 K⁺이온의 농도와 양이온 치환용량값을 보여주는 그래프이고,

도 4 및 5는 분말과 입단 형태에 따른 유기태 질소의 무기화 비율을 보여주는 그래프이다.

본 발명의 첫 번째 목적은, 구성물질의 50중량% 이상이 0.074mm 이하의 입도를 가지며 산처리된 석영, K-장석 및 사장석과 같은 규장질 기재의 천연암석분말 및 제지슬러지와 같은 추가 비료영양분으로 구성된 천연암석분 비료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은 (1) 구성물질의 50중량% 이상이 0.074mm 이하의 입도를 가지며 석영, K-장석 및 사장석과 같은 규장질 기재의 천연암석분말을 산처리하고, (2) 추가 비료영양분을 첨가하고, (3) 필요에 따라 제형하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적 및 이점은 하기 기재를 근거로 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적들은 천연암석분의 표면전하 증가 기술, 유기태 질소의 질산화 적정 효율 기준 유기물의 입경 선정 기술, 천연암석분과 유기물의 혼합 비율과 수화결합제 함량별 결합과 분산 특성 조사, 보통 3종 복비 기준을 타 영양원소 혼입 기술, 제조과정 중 수분 감소 효율을 위한 크기별 성형 형태 선정 기술, 토양에 시용시 용도별과 토양 물리성 개량기준에 의한 봉상 크기 선정 기술등을 제공함으로써 달성될 수 있다.

이하, 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.

토양은 다양한 종류의 물질들의 복합체이다. 그 속에는 무기물과 유기물이 혼재되어 있으며, 이들 입자들의 굵기에 따라 자갈(gravel), 모래(sand), 미사(silt) 및 점토(clay) 등으로 구분한다. 이러한 토양 입도의 구분은 미국 농무성(USDA), 국제표준안(International), 구소련(USSR)에 따라 다소 차이가 있지만 주로 미국 농무성(USDA)에서 분류한 방법이 이용되고 있다. 즉, 모래는 2.00-0.05mm, 미사는 0.05-0.002mm, 그리고 0.002mm 이하를 점토로 분류되며, 모래질, 미사질, 점토질에 따른 토양의 성질은 당업계에 공지되어 있다. 사질토는 유기물의 함량이 적고, 배수가 잘되지만 비와 바람에 의해 유실되기 쉽다. 하지만 점토질 토양은 함수능력이 높고, 유기물의 함량이 높으며, 비바람에 의해 유실되는 양이 적지만 배수가 용이하지 않다. 그리고 미사질은 이들 둘의 중간적인 특성을 갖는다.

토양 입자들의 사질, 미사질 및 점토질의 상대적 비를 토성(soil texture)이라고 한다. 토양의 입도 분포는 사질, 미사질 및 점토의 상대적비를 삼각도표법에 의하여 도시하여 그 토양의 토성을 결정한다. 본 발명에 따른 천연암석분은 입도가 0.05 mm 이하인 미사 형태, 구체적으로는 구성물질의 50중량% 이상이 0.074mm 이하의 입도를 가지는 암석분을 사용하기 때문에 공극률 등의 여러가지 토양 물성도 개선하는 효과가 있다.

본 발명에서는 천연암석분 및 유기물 공급원인 제지슬러지를 사용하여 토양개량용 비료 조성물이 제조되며, 상기 두가지 원료를 일정 비율로 혼합한 후 응집제로 수화제인 아미노산을 가하여 균일하게 혼합한 후 토양내 가한다. 이때, 비료 제형물의 크기는 분산효과 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 압밀 또는 압출성형기의 압력을 조절하면서 원하는 형태 및 크기로 가루, 입단, 중공성의 다양한 원형 또는 다각 봉상 형태로 성형할 수 있다.

본 발명에 있어서 "봉상"이란 개념은 "단면이 원형 또는 다각형, 예컨대 3각, 4각, 5각, 6각, 7각 등인 입체형 기둥 형태"를 의미한다. 예컨대, 원형 봉상이란 원기둥 형태, 6각 봉상이란 6각 기둥 형태를 의미한다.

본 발명에 있어서, "중공성"이란 개념은 일반적으로 "봉상 입체기둥의 밑면과 아랫면을 관통하는 1개 이상의 구멍이 있는" 것을 의미하며, 이때 중공 구멍은 토양에 적용시 통기성, 모세관현상 등의 필요성에 따라 1개 또는 2개 이상을 적절히 형성하도록 제조할 수 있다. 예로 1공 6각 봉상이란 구멍이 1개인 육각기둥, 1공 원형 봉상이란 구멍이 1개인 원기둥을 나타낸다. 필요에 따라서는 무공의 원형 또는 다각 봉상 토양개량비료를 제조하여 사용할 수도 있다. 예컨대, 무공 6각 봉상 또는 무공 원형 봉상은 구멍이 없는 입체기둥을 의미한다.

본 발명의 비료 조성물에서 사용되는 천연암석분은 구성물질의 50중량% 이상이 0.074 mm 이하, 바람직하게는 0.05 mm 이하의 입도를 가지는 천연암석분말이며, 이들에 포함된 이온이 무기영양성분 공급원으로 식물에 주로 이용된다. 본 발명에서는 석영 K-장석 및 사장석과 같은 규장질 기재의 암석, 예를들면 화강암을 주로 이용하였지만, 필요에 따라 다른 천연암석분말을 50 % 이하로 혼합사용할 수 있으며, 다른 천연암석, 예를들면 현무암, 사암, 편마암 등의 분말을 사용하는 경우에도 본 발명의 범주를 크게 벗어나지 않는다.

현재 국내에서 일반폐기물로 발생되는 천연암석분의 모암은 대부분 화강암으로 화학성은 규장질로서 주 구성 광물은 석영, K-장석, 사장석 등이 주를 이루고 있으며 화학적 풍화 정도에 따라 다양한 양이온을 발생한다. 천연암석분의 성분분석 결과 수용성이나 치환 형태로 존재하는 다량 양이온과 티타늄(Ti), 질코니움(Zr) 등의 미량원소는 농작물 생육에 유용한 양질의 영양분으로 이용할 수 있고 알카리성은 산성화 되가는 우리 농업토양의 산성화 방지 및 개선에 크게 도움이 될 것으로 기대된다.

그러나 천연암석분은 이러한 조성을 가지고 있더라도 물리적 풍화에 의해 생성되기에 일반 점토광물이 가지는 표면전하가 매우 미약하기 때문에 천연암석분 입자표면에 양이온을 흡착시키는 능력(양이온 치환능력)이 매우 작다. 따라서, 천연암석분의 양이온 치환능력을 증가시켜주어야 할 필요가 있었다.

본 발명자들은 질산과 염산을 1~5:1, 바람직하게는 2~4:1, 더욱 바람직하게는 2.5~3.5:1로 혼합한 광산 혼합물의 pH를 약 4~5 정도로 조정한 후 고형 천연암석분과 약산의 비를 1:2~10, 바람직하게는 1:4~6 (중량 대 부피)로 하여 시간당 100~200 회전 상태의 교반기에서 약 0.5~2 시간 정도 교반시키고 300~500매쉬 여과기를 통하여 여과시킨 다음 여기에 0.02~1 %의 풀빅산(Fulvic Acid)을 1:3~7 (중량 대 부피)로 하여 다시 20~40 분간 교반시킨 후 여과한 결과 양이온 치환용량은 초기 미처리 천연암석분의 양이온 치환용량의 약 2~6배정도의 치환능을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

한편 미사 크기 이하(직경 0.05mm 이하)의 천연암석분 입자는 토양수분의 이동특성 즉 투수성에 영향을 미치게 되어 논 토양에서는 유리하나 통기성과 수분이동성을 고려한 밭토양에는 유리하지 못한 특성이 있기 때문에 토양에서 대공극을 형성시킬 수 있도록 하기 위하여 종래와는 다른 형태, 즉 입체기둥을 관통하는 구멍을 갖거니 가지지 않는 봉상 형태 예컨대, 원형 봉상 또는 6각 봉상 등의 형태로 전환하여 제조하였다(도 1, 도 2) 이때 봉상 형태로 성형하는 과정중에는 천연암석분-유기물의 경합특성과 토양내에서 분산 측정이 충분히 고려되어야 한다.

천연암석분은 식물생장에 주요한 요소인 질소원을 가지고 있지 않아 이를 보완해 주는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 천연암석분과 더불어 유기물을 활용하여 토양에 적용할 때 유기물의 분해정도에 따라 작물의 생육기간 동안 지속적으로 작물의 영양원으로 사용될 수 있게 해 준다. 이러한 완효성 질소원을 사용함으로써 속효성 질소원을 사용할 경우에 발생할 수 있는 지하수 및 지표수 오염을 방지할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 식물영양 공급원은 일반적인 유기물 또는 제지슬러지를 언급할 수 있으며, 상기 유기물은 지금까지 사용되어왔던 동물근원 유기물 및 식물근원 유기물이며, 상기 제지슬러지는 2차 분쇄된 미세 유기물 형태로 식물에 이용된다.

일반적 유기물내의 유기태 질소는 직접 식물에 영양원으로 작용하지는 않기 때문에 반드시 질산화 과정을 거쳐 무기태 질산이온이나 암모니움 이온으로 전환되어야 한다. 일반적인 유기태 질소의 암모니움화나 질산화과정은 아래와 같다.

R-NH₂+ H₂O → NH₃+ R-O + H

NH₃+ H₂O → NH₄ ⁺+ OH^-

NH₄ ⁺→ ½O₂→ NO₂ ^-+ H₂O + 2H⁺

NO₂ ^-+ O₂→ NO₃ ^-

한편, 유기태 질소의 암모니움화나 질산화는 유기물의 크기와 직접적으로 관계가 있다. 본 발명에 사용되는 유기물, 예컨대 제지슬러지 등은 부숙과정을 거치지 않고 유기물내 수분을 15% 이하로 건조한 후 분쇄하여 사용하였으며, 유기물을 분쇄한 후 일정 크기의 유기물을 선별하여 천연암석분과 일정비율로 혼합한 후 시간에 따른 암모니움화나 질산화율을 조사한 결과를 조사한 결과 유기물 입자의 입경이 1 mm - 3 mm, 가장 바람직하게는 2 mm이하 일 때 질산화 효율이 수분에 의한 용탈과 작물생육지수에 따른 질소요구도 등을 고려할 때 작물 생육에 가장 적합한 것으로 조사되었다. 이는 현재 시중에서 판매되고 있는 우수한 유기질퇴비의 질산화율보다. 약 40%정도 높았고 분해시 발생하는 유해가스의 발생비율도 낮아 봉상 비료에 혼합되는 유기물입자의 크기는 2mm 이하의 크기로 결정하였다.

천연암석분과 유기물의 혼합비율은 중량비로 85:15 내지 90:10 일 때 모든 혼합비율에서 가장 우수하였다. 따라서 본 발명 토양개량비료의 천연암석분에 가해지는 유기물 함량은 건조중량비로 10-25중량%, 바람직하게는 12.5% 중량비로 첨가하여 사용하였다.

본 발명 비료는 작물의 생육 특성을 시험 조사한 결과 기존의 유사한 3종 복비와 비교시 발근력 및 엽면적 증대에 따른 생육 증대 등의 효과가 있었다.

또한, 현 농지내 염류집적과 질산태 이온의 지하수로의 과다한 용출의 방지를 위하여 토양 대공극 형성 증대, 수분투수성 개선, 확산형태의 양분 공급에 따른 영양원 손실 감소 및 이용효율 증대를 유도 할 뿐만 아니라, 사용된 천연암석분에 포함된 미량원소의 가용화와 유기물내 유기태 질소의 지속적 질산화과정을 통해 영양원 공급과 토양 산성화 방지의 효과를 가지고 있다.

환경적 측면을 고려시할 시는 천연암석분 자체가 식물영양원소 측면에서 우수한 비효성분을 가지고 있으나 일반폐기물로 규정되어 매립되어 처리 비용 뿐만 아니라 매립지 확보 등에 문제가 발생하고 있어 자원재활용화 측면에서 환경 처리 비용 절감이라는 장점도 가지고 있다.

본 발명 다각형 및 봉상 토양개량비료가 속하는 분야는 비료제조분야로서 구체적으로 보통 3종 복비에 해당하는데, 봉상 토양개량비료의 경우 국내에서 판매되는 제품이 없어 비교가 어렵다. 또한 본 발명 봉상토양개량비료는 과수원, 가로수, 산림지역용으로 개발되었는데 산림비료의 경우 조개탄 형태의 유기비료가 있으나 단순 유기물의 결합으로만 구성돼 있어 본 발명품의 구성요소와는 전혀 다르다. 이를 위하여 1967년 미국의 Bremner가 제시한 입단생성원리인 점토-결합제-유기물(C-P-OM)의 원리를 변형한 점토모재-수화결합제-유기물(PMC-HP-OM)의 원리로 입단을 형성시키고 입단 형성시 토양수분함량에 따른 입단파쇄특성을고려하여 압밀도와 수화결합제의 함량을 조절하였다.

따라서 본 발명은 PMC인 천연암석분을 약산에서 교반 처리하여 표면전하를 증가시키는 단계; 유기물을(OM) 건조 후 일정 크기 이하로 파쇄하여 유기물내 유기태 질소의 질산화속도를 조절하는 단계; 상기 천연암석분과 유기물 두 가지 원료에 생분해성 수화결합제(HP)를 첨가하여 압축 또는 압출로 성형하는 단계; 및 끝으로 토양내 분산조절을 위한 성형단계를 포함한다. 본 발명 제조방법의 특징은 토양 입자의 입단생성원리인 토양광물모재(PMC)-수화결합제(HP)-유기물(OM)의 원리를 적용하여 입단을 형성시키고 입단 형성시 토양에 시용시 작물 생육 특성과 토양수분함량에 따른 입단파쇄 특성을 고려하여 소재간 결합력을 조절하였으며 토양에 적용시 지속적 분산되는 기능을 가지고 있다.

본 발명 방법에 따라 제조되는 다각 및 원형 봉상 형태의 비료를 토양에 사용시 용도별과 토양물리성 개량기준에 의한 봉상크기를 선정한 결과 하기와 같은 직경 및 길이가 바람직한 것으로 나타났다. 표 1은 본 발명 토양개량비료의 효율적인 직경 및 길이를 보여준다.

종 류	직 경 (mm)	길 이 (mm)
봉상 또는 각상	25	25, 50, 100, 200
	50	50, 100, 200
	100	50, 100, 200

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 천연암석분의 표면전하 증가

토양광물의 역할 중 양이온치환용량(Cation Exchange Capacity)는 토양 입자 표면의 전하량에 따른 양이온과 음이온의 보유능력을 나타내며 양이온치환능력이 크면 농업적 측면에서 양질의 토양이라 말할 수 있다. 따라서 이러한 양이온 치환용량이 작은 토양의 경우 유기물을 첨가하여 양이온 치환용량을 증가시키기도 한다. 그리고 현재 국내의 순수 토양의 양이온 치환용량은 토양을 구성하는 토양광물이 1:1 점토 광물인 카올리나이트(Kaolinite) 이어서 점토 함량이 33% 정도인 식양토의 경우 약 7 cmol/kg으로 낮은 편이며 본 천연 광물의 경우 이보다 약간 높은 8.2 cmol/kg 정도이다 (표 2). 하기 표 2는 천연암석분, 유기물 및 토양의 화학성을 보여준다.

천연암석분, 유기물 및 토양의 화학성
시 료	pH(1:5)	EC(m S/cm)	CEC(cmol/kg)
천연암석분	8.78	0.12	8.9
유기물	8.05	0.69	70.8
토 양	5.91	0.41	7.2

따라서 쳔연암석분을 그대로 사용하기보다는 암석의 화학적 풍화작용을 이용하여 소재인 천연암석분(C)을 인위적으로 풍화시켜 가용성 가리(K)의 함량을 증가시키고 동시에 표면의 전하도 증가시키기 위하여 가수분해(hydrolysis)와 증류수를 이용한 여과 반응을 단계적으로 적용하여 음이온 치환 용량을 증가시켰다. 표면전하를 증가시키기 위한 처리과정에 대한 실시예는 다음의 표 3와 반응식 1 및 2 와 같다.

천연암석분 + 약산 (가수분해)

↓

여과

약산 처리 천연암석분 + 0.1 % 풀빅산 (유기산 수화)

↓

여과

↓

최종 천연암석분

약산을 K-장석이 주성분인 천연암석분에 처리시 약산에 포함되 있는 수소이온(H⁺)이 K-장석 표면의 K⁺이온과 치환하여 불용상태에서 가용 상태로 전환하게 된다(반응식 2). 다음 단계로 이룰 여과하게되면 약산으로 처리된 천연암석분만 남게되어 여기에 0.1 % 풀빅산(Fulvic Acid)을 처리한 후 수용성 상태의 용액은 증류수로 제거한 최종 천연암석분을 제조하였다 (반응식 3).

(K(Mg, Fe, Mn)₃Si₃AlO₁₀(OH)₂) (K-장석) + 약산

↓(가수분해)

((Mg, Fe, Mn)₃Si₃AlO₁₀(OH)₂)^n-(장석) + K⁺+H₂0

((Mg, Fe, Mn)₃Si₃AlO₁₀(OH)₂)^n-+ 풀빅산

↓(가수분해)

((Mg, Fe, Mn)₃Si₃AlO₁₀(OH)₂)^n--풀빅산

가수분해에 사용한 약산은 표 5에서 보여 주는 바와 같이 묽은 질산(HNO₃)을 5ml에서 30ml 까지 그리고 염산(HCl)을 5ml에서 30ml로 서로 다른 비율로 혼합하여 건조된 고형 천연암석분과 약산의 중량 대 부피비로 1:1, 1:5, 1:10의 3가지 조건으로 처리한 후 50rpm x 1시간으로 교반한 후 여과하여 여과된 토양을 전기건조기에서 105℃에서 48시간 건조 후 양이온 치환 용량을 조사하였고 별도로 여과된 용액내의 K⁺이온의 농도는 원자흡광분석기로 분석하였다.

교반 시간은 초기 50rpm에서 조사된 결과를 근거로 최고 K⁺용출조건과 양이온 치환용량의 조건을 선정 후 이 처리 조건에서 교반 조건을 50, 100, 150, 300, 600rpm회전 상태의 교반기에서 각각 15, 30, 45, 60, 90, 120분 교반한 후 400매쉬 여과기를 통하여 여과시킨 다음 최종 수용성 K⁺이온의 농도와 양이온 치환용량의 값을 정하였다.

그리고 이러한 조건에서 선정된 최적 조건에서 선정된 시료를 풀빅산과 다시 혼합-교반 처리하였다. 풀빅산은 처리하기 전 증류수로 5.0, 2.5, 1.0, 0.5, 0.25, 0.10. 0.05, 0.01 %로 희석한 후 풀빅산용액의 산도를 측정한 결과 산도는 1.88 (5 % 희석액) 내지 5.52 (0.01 % 희석액) 정도 범위를 보였다. 각각의 희석된 풀빅산 용액을 약산으로 처리된 천연암석분과 5:1 (부피 대 중량)로 처리하여 다시 30분간 교반시킨 후 원심분리하여 상등액상의 수용성 상태의 K⁺이온의 농도와 양이온 치환용량 값을 조사하였다 (도 3). 그림 5에서 보여 주는 바와 같이 산도가 증가 (희석 농도 저하) 천연암석분의 양이온 치환용량 값은 급격히 감소하였다. 반면 저리 농도가 증가됨에 따라 풀빅산-천연암석분의 산도는 감소하는 경향을 보였다. 따라서 낮은 산도는 본 연구가 목표하는 토양 개량제로 사용될 수 없기에 산도가 약 4정도 되는 0.1 % 풀빅산 희석 용액을 가장 적합한 처리용 풀빅산 기준으로 정하였다. 하기 표 3은 표면전화를 증가시키기 위한 처리별 수용성 K⁺이온 변화를 보여주는 표이다.

가수분해 용액(ml)	풀빅산	용해 K+(cmol/kg)	토양:용액	교반시간(분)
질산					염산	증류수
5	5	990	0.1 %	0.51	1:1	15, 30, 45, 60, 90, 120
					1:5
					1:10
	10	985		0.57	1:1
					1:5
					1:10
	15	980		0.69	1:1
					1:5
					1:10
	20	975		0.69	1:1
					1:5
					1:10
10	5	985		0.59	1:1
					1:5
					1:10
	10	980		0.63	1:1
					1:5
					1:10
	15	975		0.69	1:1
					1:5
					1:10
	20	970		0.69	1:1
					1:5
					1:10
15	5	980		0.69	1:1
					1:5
					1:10
	10	975		0.69	1:1
					1:5
					1:10
	15	970		0.69	1:1
					1:5
					1:10
	20	965		0.69	1:1
					1:5
					1:10
30	5	965		0.69	1:5
					1:10
	10	960		0.69	1:5
					1:10
	15	955		0.69	1:5
					1:10
	20	950		0.69	1:5
					1:10

150rpm 교반 조건에서 시간에 따른 치환된 K⁺이온의 농도는 초기 1시간 동안 교반한 후 최고 용출 농도 시간을 정한 후 이를 다시 최고 용출에 이르는 최적약산의 농도(질산 15ml + 염산 5ml)를 선정 후 교반시간 15, 30, 45, 60, 90, 120에서 조사한 결과 질산과 염산의 비가 3:1이며 천연암석분과 용액의 비가 1:5일 때 용출된 K⁺이온의 0.69cmol/kg 으로 가장 높았다.

그리고 이외의 처리구에서 이와 유사 또는 높은 값은 나타냈으나 처리된 가수 분해 용액의 사후 처리를 고려시 이 처리 조건을 토양입자 표면의 전하량 증가와 사용성 K⁺이온을 추출하는데 가장 적합하다고 판단한다.

교반 회전수는 50, 100, 150, 300, 600rpm의 각각의 다른 조건에서 처리한 결과 150 rpm^-1시간이 가장 적절한 교반 회전수로 판명되었다.

이와 같은 처리 단계에 의해 조사된 양이온 치환용량은 초기 무처리 천연암석분의 양이온 치환용량의 약 4배정도인 약 33 cmol/kg의 치환능을 보여 주었으며 가수분해된 수용성 상태의 K⁺는 0.69 cmol/kg 정도를 나타내었다.

또한, 가수분해를 위하여 사용되었던 여과액은 환경오염 문제를 배제하기 위하여 천연암석분과 반응에 재사용할 수 있어 산성 용액 배출에 따른 환경 오염 문제는 없는 것으로 조사되었으며 특히 질산을 사용시 질산내의 수용성 상태의 질산태 질소는 작물 생육에 필요한 영향원으로 활용할 수 있다.

실시예 2 : 유기태 질소의 질산화 적정 효율을 기준으로 한 유기물의 입경 선정

본 실시예에서는 유기태 질소의 질산화 적정 효율을 기준으로 유기물의 입경을 선정하기 위한 실험을 수행하였다.

토양내 가해지는 유기물의 용도 중 하나가 유기물내의 유기태 질소를 활용하는 것인데, 일반적 유기태 질소는 직접 식물에 영양원으로 작용하지는 않기 때문에 반드시 질산화 과정을 거쳐 무기태 질산태 질소이온이나 암모니움 이온으로 전환되어야 한다. 특히 표면 전하가 증가된 천연암석분과 혼합하여 사용하기에 상기 실시 예 1에서 제조한 천연암석분과 배합별에 따른 질산화 또는 암모니움화가 정해져야 한다. 따라서 유기물을 토양개량 용도 외에 질소 공급원으로 사용하기 위해서는 반드시 부숙과정을 거쳐 유기태 질소를 무기태 질소로 전환하는 과정을 거쳐야 하나 이는 시간과 경제적으로 문제점으로 제기되고 있으며 현재까지 최종 산물에 대한 판정 근거를 분명하지 않다. 따라서 본 발명에 사용되는 유기물은 부숙 과정을 거치지 않고 유기물내 수분을 15% 이하로 건조한 후 분쇄하여 사용하기에 이에 대한 검증이 반드시 필요하였다. Cabrera 등 (1994, 미국토양학회지, 58:367-372, Georgia 대학, 미국), Ndehwa 등 (1991, Trans. ASAE 34:992-997, Georgia 대학, 미국)이 돈분의 분쇄 분획 크기별 유기태 질소의 가용화는 분획의 크기가 작아지면 작아질수록 빨라지고 보고하였다. 특히 Cabrera는 미세하게 분쇄된 돈분은 토양에 적용 후 2주내에 유기태 질소 100 %가 무기태 질소로 전환하였다고 보고하였다. 또한 유기물내 산화환원 전위를 높여주는 다가의 양이온이 있을 때 질산화 과정이 빨라진다고 보고되었다.

따라서 상기 연구 결과를 토대로 H사의 크라프트 제지슬러지를 건조 후 분쇄하여 제지슬러지 내의 유기태 질소의 무기태 질소로의 전환 과정을 조사하였다. 제지슬러지의 화학적 특성은 하기 표 4에서 보여 주는 바와 같이 총 질소는 약 0.85 % 정도이며 유기물 성분 중 약 50 %가 셀룰로오즈이고 리그닌은 약 20 % 정도를 차지하고 있었다. 이중 리그닌 성분은 분해가 되기 어려운 성분이다. 따라서 토양내 유입되는 유기물은 오랜 기간 동안 잔류되는 리그닌 성분이 토양내 잔류하지 않아야 한다.

산도 (1:5 혼합비)	6.7
전기전도도 (dS/m)	5.8
총탄소 (%)	32.1
총질소 (%)	0.85
총인 (%)	0.2
주요 양이온	K (%)	0.2
	Ca (%)	0.2
	Mg (%)	0.7
회분 (%)	44.6
양이온치환용량 (cmol/kg)	17.8
순지질 (Crude Lipd) (%)	1.2
레이진 (Resin) (%)	1.9
수용성 다당류 (Soluble polysaccharide) (%)	4.0
헤미셀루로오즈 (Hemicellulose) (%)	8.1
셀루로오즈 (Cellulose) (%)	49.5
리그닌 (Lignin) (%)	20.7
기타 (%)	14.6

분쇄된 제지슬러지내 크기별 유기태 질소의 무기화 과정을 조사하기 위하여 크러쉬 스크린 그라인더(Crush Screen Grinder)로 10분간 곱게 분쇄한 후 미국 ASTM 규격 토양채(Soil Sieve) 4, 8, 10, 14, 18. 35, 60번의 순서로 위에서 아래와 진동 전동기에 배치한 후 약 5분 동안 분리하여 각각의 격자 체를 통과하여 분리된 분쇄 제지슬러지를 사용하였다 (표 5). 질산화 과정은 분산형태와 입단 형태의 두가지로 분리하여 3종 복비 기준에 부합되는 유기물 함량보다 약 2 %정도 높은 12 %로 조절하였다. 처리된 천연암석분과 분쇄 제지슬러지의 혼합은 직경 25cm, 높이 35cm 스테인리스 통에 넣은 후 스크류 교반기의 교반 속도를 100rpm으로 고정하여 약 20 분정도 교반하여 사용하였다. 이렇게 교반된 소재는 분산과 입단재료로 나누어 분산과 입단 모두 수분함량을 무게비로 25 %로 조절한 후 프라스틱통에 1kg 씩 넣은 후 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 14, 21일 째 시료를 채취하여 무기태 질소와 유기태 질소로 나누어 켈달법과 이온크로마토그래피(Ion Chromatography)를 이용하여 분석하였다.

체번호	격자크기(mm)	분획범위(mm)	시료번호	비 고
4	4.75	4.75-2.36	7	체 번호 4, 8, 10..60 순서로 위에서 아래로 설치한 다음 건조 파쇄한 제지슬러지를 분류한 후 분류된 분쇄 제지슬러지를 약산-풀빅산으로 처리된 천연암석분과 일정 비율로 혼합하여 플라스틱 통에 넣은 후 일정 간격으로 통기를 시키며 유기태 질소의 전환과정을 조사하였다.
8	2.36	2.36-2.0	6
10	2.00	2.0-1.4	5
14	1.40	1.4-1.0	4
18	1.00	1.0-0.5	3
35	0.500	0.5-0.25	2
60	0.250	0.25 이하	1

도 4 및 도 5는 분말과 입단 형태에 따른 유기태 질소의 무기화 비율을 보여주는 그래프이다. 도 4 및 도 5에서 보여주는 바와 같이 분쇄된 제지슬러지의 크기가 작을수록 질산태 질소로 전환된 무기화율은 증가하였으며 입단형태보다는 분산된 시료에서 무기화율이 약 1.5배정도 높았다. 따라서 경제성, 토양개량 및 식물영양원으로 사용하기 위한 제지슬러지의 크기는 시료 번호 2에 해당하는 0.25 - 0.5 mm 이하가 적당한 것으로 결정하였다. 이는 본 실험과 별도로 조사된 경제성 분석 결과 0.25 mm 이하로 제지슬러지를 분쇄하는데 약 3배 이상 시간이 소요될 뿐만 아니라 무기화율에서도 1번의 시료와 큰 차이가 없기 때문이다. 그리고 입단형태로 혼합된 제지슬러지가 분산형태보다. 무기화율이 낮아 입단 형태로 제지슬러지를 성형시 본 연구가 목표로 하는 지효성 비료 소재로 적합하며 포장용수량으로 조절한 수분상태에서 무기화 조사기간중 메탄가스의 발생은 전혀 없었으며 일반 퇴비화 비교시 암모니아 개스 발생도 1/10 이하로 가스발생에 의한 식물체 장해는 가의 없다.

상기와 같은 조건에 따른 성형비료의 작물에 대한 영향을 조사하기 위하여 염류장해에 대한 영향이 적은 배추와 염루장해에 민감한 상추 종자를 이용하여 발아력과 발근력을 조사하였다.

표 6에서 보여주는 바와 같이 증류수(대조구)를 이용한 비교시험치를 기준한 조사 결과는 상추의 발아력을 제외한 모든 비교에서 우위에 있음을 알 수 있으며 일반적으로 유기물이 포함된 상토자재의 경우 발아력이 약 80 % 인점을 감안할 때 염류장해에 피해를 받기 쉬운 상추의 경우 발아력은 약간 떨어지나 본 발명의 소재가 사용되는 시설재배지의 경우 발아보다는 이식 등에 의해 작물이 재배되기에 발근력이 우수한 농자재를 사용하는 것이 유리하다. 이는 상추의 경우 발아율은 대조구에 비해 낮으나 발아된 상추의 경우 발근력이 대조구보다. 약 30 % 정도 증가하였기 때문이다. 하기 표 6에 분산 입단 처리에 의한 배추와 상추의 발아율, 발근력 (Germination Index)을 비교 시험한 결과를 기재한다.

구 분	분 말	입 단	A사 상토
배 추	발아율(GR)	101.1	101.2	88.1
	뿌리성장률(RE)	160.1	124.0	111.35
	Germination Index	161.9	126.1	101.24
상 추	발아율(GR)	95.6	93.1	79.36
	뿌리성장률(RE)	130.1	132.4	105.62
	Germination Index	121.8	120.6	100.96

실시예 3 : 천연암석분과 유기물의 혼합 비율과 수화결합제 함량별 결합과 분산 특성조사

본 실시예에서는 본 발명품을 농업 토양에 적용시 미세한 천연암석분 자체의 입경과 낮은 응집력에 의해 발생하는 투수계수(Hydraulic conductivity)의 저하와 낮은 통기성을 개선하기 위하여 응집제의 첨가비를 달리하여 압출에 의하여 입단을 제조하였다. 상기 실시예 1 및 실시예 2에서 선정된 각각의 천연암석분과 제지슬러지의 최적의 혼합 비율을 찾기 위하여 표 7과 8과 같이 혼합 비율을 달리하여 일정 압력을 가하면서 압출형태로 입단을 제조 후 열풍 건조 등의 과정을 거치면서 결합과 분산 특성을 조사하였다. 하기 표 7에는 입단과 분산 조제시 천연암석분과 유기물의 혼합비율의 여러 예를 기재한다.

구 분
천연암석분(%)	분쇄제지슬러지(%)	수화결합제(%)
100	0	0.0	0.1	0.2	0.3	0.4
85	15	0.0	0.1	0.2	0.3	0.4
70	30	0.0	0.1	0.2	0.3	0.4
60	40	0.0	0.1	0.2	0.3	0.4
50	50	0.0	0.1	0.2	0.3	0.4

토양내 유기물은 토양입자의 입단화율을 증가시키며 유기물에 의한 토양입자간 결합은 유기물내의 10 당량 (Sugar Unit) 이상의 비극성체인 다당류 (Polysaccharide)에 의해 결정된다. 그러나 이러한 다당류는 토양입자간의 간격이2mm 이상일 경우 입자간 결합기능이 극히 저하된다. 따라서 점토와 같은 크기(0.002mm 이하)의 결합에는 가능하나 본 천연암석분의 경우에는 자연 결합에 의한 입단결합기능이 저하되며 이러한 다당류는 분해가 빨라 결합된 입자가 쉽게 분산된다.

그러므로 이러한 문제를 보완하기 위하여 수화결합제로 다당류 유기물(1 % KOH 용액 + 0.2 % 100 mesh Rantec KP4000)을 약 2시간 정도 수화시켜 냉수에서의 점도를 3800-4500cps로 조절하여 응집결합제로 사용하였다. 이는 Bremner가 제시한 점토-다가양이온-유기물(C-P-OM)의 결합원리를 변형하여 토양입자-수화결합제-유기물(PMC-HP-OM)의 결합형태로 전환한 것이다.

각각의 혼합비는 천연암석분과 0.25-0.5 mm 범위의 분쇄 제지슬러지의 비를 무게로 기준하여 5단계로 나눈 후 응집의 결합력을 수화결합제 0%부터 0.1% 증가시켜 가면서 0.4%까지 용액을 만든 후 이를 혼합시료의 무게를 기준으로 한 중량수분함량비(θm)로 10, 20, 30, 40%로 조절하여 혼합 후 입단을 펠릿제조기와 압출기를 이용하여 제조하였다. 이와 같이 제조된 입단은 건조기에서 80℃와 105℃의 2가지 온도 조건하에서 6시간, 12시간, 24시간, 36시간 동안 건조시키면서 수분함량 변화를 조사하였다.

이러한 방식으로 입단을 제조한 후 증류수에 침전시킨 후 결합된 토양개량제의 분산 특성을 조사하였다. 분산 특성은 확산계수 조사 시험법을 적용하여 식양토의 포장용수량 상태의 수분조건에서 시간당 확산 길이로 환산하였으며 적정 확산길이는 직선거리로 약 90 일 정도에 이르는 거리를 기준하였다. 이 거리는 일반 시설재배 작목의 평균 작부 기간을 기준하여 설정하였다. 조사 결과 천연암석분과 유기물의 비가 87.5 : 12.5 이며 수화결합제(1% KOH 용액 + 0.15 % KP4000)가 중량수분함량비로 23 % 처리된 입단토양비료의 분산 특성이 본 발명이 목적하는 기준에 적합하였다.

표 7의 조건으로 제조된 입단 토양비료를 표 8과 같이 식양토에 처리하여 배추와 상추를 3주 동안 재배한 결과는 표 8과 같다. 이 때 적용된 입단 비료의 크기는 직경과 길이 모두 3 mm 정였으며 모양은 원형 기둥 형태였다. 표 8은 입단과 토양의 혼합비율 (중량 %)에 따른 처리량을 기재한 것이다.

처 리 구	처리량 (%)
	입 단	토 양
1234	5153045	95857055

배추와 상추의 생육실험 결과는 처리구 모두 대조구(관행구)에 비해 모두 높게 나타났으며 특히 발명된 입단이 30% 정도 혼합했을 시 조사된 모든 처리구에서 생육이 가장 좋았다. 표 9는 입단을 처리한 토양에서 배추와 상추의 생육 지수의 비교 결과를 보여준다.

처 리 구1	건 물 중	뿌 리	입 장	입 폭	줄 기
배추	대조구(관행구)	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
	1	1.22	1.2	0.95	1.4	1.8
	2	1.26	1.3	1.15	1.4	1.72
	3	1.32	1.56	0.98	1.4	1.81
	4	1.27	1.61	1.0	1.4	1.65
상추	대조구(관행구)	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
	1	1.12	1.52	1.01	1.21	1.29
	2	1.18	1.52	1.06	1.18	1.03
	3	1.26	1.46	0.96	1.33	1.06
	4	1.19	1.41	1.00	1.31	1.01
1: 대조구의 3반복 평균을 100으로 기준하였을 시 비교치

특히 배추와 상추의 부분 비교치 중 뿌리의 발달이 타 부분의 생육발달 보다 최소 20% 이상 높았다. 이는 추정컨대 첫째, 천연암석분에 의한 pH상승으로 인해 토양의 양이온 치환용량이 증대되어 작물의 생육이 증대되었으며 둘째, 입단이 수분과 접촉시 확산이 시작하게 되고 확산된 입단내에는 공극이 형성된다. 따라서 이러한 공극은 기존의 토양보다 많은 수분을 보유할 수 있게 되어 작물에 수분공급을 양호하게 할 뿐 아니라 수분의 지속적 공급에 따른 양분의 공급량도 증가될 것으로 판단된다. 그리고 셋째로, 입단을 구성하는 천연암석분이 보유하는 미량원소와 분쇄된 제지슬러지 내의 유기태 질소의 무기화가 지속적으로 발생하여 기존의 토양보다 미량요소를 포함한 양분 공급효과 높았기 때문인 것으로 판단된다.

실시예 4 : 보통 3종 복비 기준을 따른 타 영양원소 혼입

본 실시예에서는 본 발명의 원료가 충족하지 못하는 질소와 가리 성분을 KNO₃를첨가하여조절하였다. KNO₃를 사용한 이유는 토양내에서 수분과 반응시 낮은 수분조건하에서도 해리정도가 높으며 해리시 K⁺와 NO₃ ^-모두 작물의 생육에 필요한 필수요소이기 때문이다.

규 제 항 목	세 부 내 용
최소주성분량(%)	1. 질소 전량, 인산 전량, 가리 전량 중 2종 이상의 합계량 : 12%2. 유기물 : 10%3. 고토를 보증하고자 할 경우 수용성 고토 또는 고용성 고토 : 1.0%4. 붕소를 보증하고자 할 경우 수용성 붕소 또는 고용성 붕소 : 0

실시예 5 : 제조과정 중 수분 감소 효율과 토양내 최적 분산을 위한 크기별 성형 형태 선정

입단과 같은 성형 비료를 제조하느데에 반드시 제조된 최종 제품의 수분함량을 10% 이하로 조절하기 위한 건조과정이 필요하며, 건조 과장은 주로 전기 또는 유류를 이용한 열풍 고온 건조 방식을 따르는데 건조과정에 비용이 많이 든다. 본 실시예에서는 이러한 제조과정 중 건조에 소요되는 비용을 줄이고 비료의 효과를 높이기 위한 성형 형태를 성형형태별 표면적, 분산과 확산 특성, 소요 건조열량과 건조 소요시간 등을 실비교하여 성형 형태를 결정하였다.

특히 형태별 표면적은 토양에 적용시 분산과 직접적인 관련을 갖는 토양수분에 따른 분산과 확산 특성을 결정하기에 매우 중요한 요인일 뿐만 아니라 관리와 물류비용 절감에 있어서 매우 중요한 요소이기도 하다. 첫째 분산은 실시예 3에서 조사된 결과를 근거로 소재를 혼합하였고 성형시 부하되는 압력은 분산 특성에 따라 결정하였다. 그리고 건조에 소요되는 열량은 각각의 성형형태별로 조사된 분산 특성 중 토양에 유입시 90일을 기준으로 형태가 완전히 소멸되는 시간을 충족하는 형태를 기준하여 조사하였다. 열량소모량은 105℃, 180℃, 250℃, 350℃, 500℃의 5가지 온도로 강제 열풍 건조기에서 조사하였다. 이중 입단에 포함되 있는 분쇄 제지슬러지나 수화결합제가 연소되지 않은 적정 온도는 250℃ 이하인 것으로 조사되었으며 열량 대비 수분 건조 효율은 150 내지 180℃ 범위가 가장 적합한 것으로 조사되었다.

그리고 성형된 입단내 수분 함량이 10%에 도달하는데 소요되는 시간은 성현된 입단의 무게와 비례하였다. 따라서 각각의 주어진 온도에서 수분함량 감소와 소요시간은 다음과 같은 공식으로 나타낼 수 있다.

소요시간 = 성형된 입단 중량 * 수분함량 - 열량/분*0.035

각각의 성형된 입단에 통기성 및 전체 수분 감소를 위한 공간을 만들어 주었을 때 최종 수분함량이 10 % 도달하는데에 소요되는 시간은 입단에 공수가 증가할수록 단축되었다. 일례로 무공 6각 봉상에 1공 6각 봉상같이 공간을 확보하였을 경우 열량으로 환산시 약 17.5cal 정도가 절감되었다. 따라서 동일한 비효 효과를 가지면서 제조하는데 소요되는 경비를 절감하기 위해서는 그림 3과 같이 성형된 입단에 원통막대와 같은 공간을 확보하여 주는 것이 바람직하다.

그리고 성형된 봉상의 분산 특성을 살펴 본 결과 토양수분의 함량이 부피비로 약 25 % 일 때 봉상 공수와 비례함을 알 수 있었다. 예로 직경 5cm인 무공 원형 봉상이 완전히 분산되는데 소요되는 시간은 약 65일 정도가 소요된 반면 직경 5cm인 일공 원형 봉상은 46일, 직경 5cm인 5공 원형 봉상은 28일 정도가 소요되었다. 그리고 이렇게 분산된 봉상내 확산을 질소이온으로 조사한 결과 3.8 cm/일로 분산된 봉상으로부터 식물체로의 양분 이동 또한 양호한 것으로 조사되었다.

그리고 직경 5cm인 무공 원형 봉상을 기준으로 한 토양수분함량별 분산속도는 토양수분의 함량이 증가할수록 분산에 소요되는 시간은 단축되었다. 따라서 이러한 봉상 소재 토양비료는 과수목 또는 가로수 등의 비료로 적합하다는 결론을 얻었다. 그리고 현재 국내에는 이라한 과수목이나 가로수 등을 대상으로한 봉상 형태의 비료가 전혀 없기에 대단위 과수목이나 공원 관리, 가로수 등의 관리에 적합한 지효성 비료로 판단된다.

시설재배지 토양은 자연강우가 차단되므로 비료분의 유실이 적어 많은 비료성분이 토양에 그대로 남아있게 되어 시설내의 온도가 상승하여 수분 증발량이 많아지고 모관수의 상승이동으로 비료성분이 토양겉층에 쌓이게 되어 염류장해를 일으키며 때로는 요소 결핍증과 원인불명의 생리장해가 발생하여 작물 생육은 물론 수량과 품질을 크게 떨어 뜨리게 된다. 또한 시설재배지에서는 많은 비료를 사용하기 때문에 인산, 칼리, 염류농도 등이 적정범위를 초과하고 있으며, 재배년수가 증가할수록 토양중 양분함량도 현저하게 증가하여 시설재배 영농을 3년 정도만 연속하여도 토양은 이미 작물생육에 적합하지 않은 토양으로 변하게 된다. 시설재배지 토양중 적정범위를 크게 웃도는 양분은 토양인산,석회, 토양칼리, 질산태질소 등이며, 그밖에도 석회, 마그네슘, 칼리, 황산근, 질산, 염소 등이 토양의 염류농도를 증가시키는데 기여도가 높은 것으로 나타나고 있다. 본 발명에 따른 천연암석분 비료 조성물은 이러한 시설 재배지에 특히 적합하다.

본 발명의 토양개량성 비료조성물은 분산 또는 입단 형태로 제제화하여 논과 밭의 비료, 시설재배지의 인공토양(상토) 및 하상 고수부지와 같은 인공 녹지의 기반재로 활용할 수 있으며, 폐미분을 활용함으로 인해 환경처리 비용 감소와 상품화에 따른 부가가치를 발생시키며, 현 국내 농자재 시장에서 유통되고 있는 유사 인공토양과 비교시 환경오염물질이 포함돼 있지 않는 양질의 대체비료를 제공하며, 일반 화학비료나 유기질 비료 생산시 발생할 수 있는 2차 환경오염원이 배제되어 환경친화적 환경 보전형 농업발전을 도모하며, 토양 산성화 방지 및 일반 토양입자의 응집을 시켜 토양 물리화학적 성질을 개선시키며, 급속히 신장되고 있는 국내 시설재배 및 특수 원예지의 염류장해 문제를 개선시킬 수 있으며, 농업에 필요한 화학비료를 생산하기 위하여 수입되는 비료원료를 대치함으로서 외화를 절감시키는 매우 뛰어난 효과가 있어 비료제조산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (14)

1. 구성물질의 50 ~ 100 중량%가 0.074mm 이하의 입도를 가지며, 석영, K-장석 및 사장석과 같은 규장질 기재의 천연암석분말을 산처리하고, 이어서 0.02~1% 풀빅산을 1 : 3~7 (중량 대 부피비)로 사용하여 처리하는 것을 포함하는 천연암석분 비료의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 전술한 천연암석분말은 그 구성물질의 50 ~ 100 중량%가 0.05 mm 이하의 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 전술한 산처리에서 질산과 염산의 2:1 ~ 3:1 (중량비) 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 질산과 염산의 혼합물을 pH 4~5로 희석시킨 산수용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 질산과 염산의 혼합물을 pH 4~5로 희석시킨 산수용액을 천연암석분말에 대해 1 : 2~10 (중량 대 부피비)로 사용하는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 무기질비료(화학비료), 부산물 비료 또는 유기질비료에서 선택되는 비료 영양분을 추가하는 단계를 더포함하는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 유기질 비료는 축산폐기물, 음식폐기물, 오폐수 처리장 폐기물, 또는 제지슬러지에서 선택되는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 유기물 비료는, 건조 후 분쇄하여 0.2 ~ 2.0 mm의 크기를 가지는 제지슬러지인 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법.
9. 제 6 항에 있어서, 비료 영양분은 최종 수득된 비료의 10 ~ 30 중량%의 양이 되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 분말, 입자 또는 봉상으로 제형되는 단계를 더포함하는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료의 제조 방법.
11. 제 1 내지 8항에 따른 방법으로 제조되는 천연암석분 비료 조성물.
12. 제 11 항에 있어서, 분말, 입자 또는 봉상 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료 조성물.
13. 제 12 항에 있어서, 봉상 형태는 원형 또는 다각형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료 조성물.
14. 제 13 항에 있어서, 봉상 형태는 하나 이상의 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 천연암석분 비료 조성물.