KR100422155B1 - 축분을 이용한 정제형 비료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축분을 이용한 비료의 제조방법에 관한 것으로, 우분, 돈분, 계분 등의 축분을 이용하여 수도작용 정제형 부산물 비료를 제공함으로서 정제형태로 침강성이 우수할 뿐만 아니라 질소함량이 높아 벼나 부추, 미나리 등과 같은 수도작용 작물재배에 효과적인 축분을 이용한 정제형 비료의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 계분, 돈분, 우분 등과 같은 축분을 건조시켜 수분함량을 40% 내지 50%로 조절한 원료배합물에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 발효시키는 발효공정과; 상기 발효된 축분을 통상의 방법으로 압축하고 커팅하여 정제화시키는 정제화공정과; 상기 정제화된 축분을 제올라이트, 황토흙 또는 숯분말을 이용하여 코팅화시켜주는 코팅공정; 및 상기 코팅된 축분을 함수율이 20% 내지 30%가 되도록 건조시키는 건조공정;을 포함하는 정제형 비료의 제조방법에 있어서, 상기 발효공정이 축분에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 70℃ 내지 80℃의 고온에서 약 15일간 발효시키는 1차 발효공정과; 상기 1차 발효공정을 거친 축분을 다시 상온에서 교반시키면서 약 10일간 발효시켜 전체 축분의 발효도가 일정하게 되도록 하는 2차 발효공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 축분을 이용한 정제형 비료의 제조방법을 제공한다.

Description

축분을 이용한 정제형 비료의 제조방법{A manufacturing method of tablet typed organic fertilizer using domestic animals excrement}

본 발명은 축분을 이용한 비료의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우분, 돈분, 계분 등의 축분을 이용하여 수도작용 정제형 비료를 제공함으로서 침강성이 우수할 뿐만 아니라 질소함량이 높아 벼나 부추, 미나리 등과 같은 수도작용 작물재배에 효과적인 축분을 이용한 정제형 비료의 제조방법에 관한 것이다.

종래로 부터 농격지의 지력을 보전하고 양질의 농산물을 생산하기 위하여 퇴비나 비료 등을 사용하여 왔다. 특히, 현대 농업에서 거의 필수적으로 사용하고 있는 화학비료는 작물의 성장시기에 맞는 필수 성분만을 구성하여 제조판매 함으로서 보다 간편하게 소비자가 사용할 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기 화학비료는 농약과 더불어 토양을 산성화시킬 뿐만 아니라 과다 사용으로 인하여 환경오염의 주범이 되고 있으며, 이로 인하여 최근 소비자들은 화학비료에 의해 생산된 농산물 보다는 퇴비와 같은 유기질 또는 부산물 비료를 사용하여 재배된 농산물을 선호하고 있는 추세이다.

일반적으로 유기질 비료는 내용물의 질소, 인산, 칼륨 등 비료 성분의 함량을 공정 규격의 규제기준으로 적용하고 있으나, 부산물 비료는 내용물의 유기질 함량과 질소비를 규제하고 있다는 점에서 차이가 있다. 그러나 유기질 비료나 부산물 비료는 공정 규격의 규제기준으로 선정된 비료성분 대부분이 퇴비화 과정을 거쳐 제조되므로 넓은 의미의 퇴비에 포함시킬 수 있다.

상기 퇴비를 만드는 기술은 농경이 시작된 역사이래로 지속되어온 것이나, 최근에는 농가의 일손 부족으로 인하여 퇴비도 산업화되는 추세이다. 즉, 대다수의 농가가 필요한 양의 퇴비를 전문적인 제조업체에서 제조한 유기질 비료나 부산물 비료를 구입하여 사용하고 있다.

상기 유기질 또는 부산물 비료의 원료에는 부숙겨, 재, 분뇨잔사, 부엽토, 아미노산발효부산비료, 부숙왕겨, 톱밥 또는 토양 미생물제제 등이 있다. 특히, 가축분은 유기물과 비료가치가 높고 입자의 규격이 일정하기 때문에 질적인 측면에서 퇴비원료로 가장 널리 사용되고 있다.

상기한 원료를 이용하여 부산물 비료를 제조하는 일반적인 과정은 축분과 기타 축산폐기물, 톱밥 및 규산성분물질인 퍼라이트 또는제올라이트의 미세분말을 혼합하여 70 내지 80℃를 유지하면서 효소 등의 미생물을 첨가하여 발효시킴으로써 분말형태로 제조하는 것이다.

그러나 상기한 분말형태의 부산물 비료는 취급 및 사용이 용이하지 못하다는 단점이 있으므로, 이를 보완하기 위하여 근래에는 정제화된 비료를 제공하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.

이에 본 발명자는 상기 정제화 기술의 일환으로 대한민국 공개특허공보 제2000-219호의 정제형 부산물 비료 및 그 제조방법에서 원료를 혼합하고, 여기에 미생물을 주입하여 발효시킨 다음, 상기 발효물을 파쇄하여 불순물을 선별해 내고 이를 압축한 후 일정한 크기로 커팅하여 정제화하고, 이를 건조시켜 정제형 부산물 비료를 제조하는 방법에 관한 기술을 개시하고 있다.

그러나 본 발명자에 의해 선출원된 기술을 포함하여 종래의 부산물 비료는 축분이 질소함량이 높고 다양한 영양분을 혼합하고 있어 벼나 부추, 미나리 등과 같은 수도작용 비료로서 충분히 유용하게 사용될 수 있음에도 불구하고 상기 축분의 경우 수분함량이 90% 이상이므로 축분만으로 정제형 비료를 제조하는데는 많은 어려움이 있어 여러가지 다른 부산물 원료를 혼합사용하고 있는 실정이다. 특히, 상기 혼합물로 톱밥을 주로 사용하고 있는데, 상기 톱밥에는 자연적으로 의도하지 않았던 버섯의 포자, 잡초의 종자 등이 포함되어 있어 시비 후 작물과 인접하여 착생하거나 기생함으로써 작물생육에 심각한 피해를 줄 수도 있다.

따라서 본 발명자는 축분만으로 정제형 비료를 제조할 수 있도록 함으로서 수도작용으로 사용 가능한 비료를 연구한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이에 본 발명은 우분, 돈분, 계분 등의 축분을 이용하여 수도작용 정제형 부산물 비료를 제공함으로서 정제형태로 침강성이 우수할 뿐만 아니라 질소함량이 높아 벼나 부추, 미나리 등과 같은 수도작용 작물재배에 효과적인 축분을 이용한 정제형 비료의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

계분, 돈분, 우분 등과 같은 축분을 건조시켜 수분함량을 40% 내지 50%로 조절한 원료배합물에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 발효시키는 발효공정과; 상기 발효된 축분을 통상의 방법으로 압축하고 커팅하여 정제화시키는 정제화공정과; 상기 정제화된 축분을 제올라이트, 황토흙 또는 숯분말을 이용하여 코팅화시켜주는 코팅공정; 및 상기 코팅된 축분을 함수율이 20% 내지 30%가 되도록 건조시키는 건조공정;을 포함하는 정제형 비료의 제조방법에 있어서,

상기 발효공정이 축분에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 70℃ 내지 80℃의 고온에서 약 15일간 발효시키는 1차 발효공정과; 상기 1차 발효공정을 거친 축분을 다시 상온에서 교반시키면서 약 10일간 발효시켜 전체 축분의 발효도가 일정하게 되도록 하는 2차 발효공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 축분을 이용한 정제형 비료의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명에 따른 축분을 이용한 정제형 비료의 제조방법을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 종래의 비료와는 달리 계분, 돈분, 우분과 같은 축분을 주원료로 하며, 상기 축분을 이용하여 정제형으로 함과 동시에 이를 수도작용 비료로 이용하기 위해서는 수분함량이 매우 중요하다. 즉, 상기 정제화된 비료를 이용하여 수도작용으로 사용시 침강성이 우수하여야만 그 충분한 효과를 볼 수 있게되므로 수분함량의 결정이 매우 중요하게 작용한다.

이를 고려하여 본 발명에서는 먼저 건조공정을 통해 축분을 건조시켜 수분함량을 40% 내지 50%로 조절하고 이를 원료배합물로 사용하였다. 이때 상기에서 축분의 수분함량이 40% 미만일 경우 통상적인 발효공정을 거치면 수분함량이 30% 미만이 되게 되고, 그에 따라 수분함량이 적어 정제화가 제대로 이루어지지 않는다는 문제점이 발생하게 된다. 또한 수분함량이 50%를 초과할 경우 통상적인 발효공정을 거치면 수분함량이 40%를 초과하게 되고, 그에 따라 수분함량이 너무 높아 정제화가 제대로 이루어지지 않는다는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 수분의 함량이 40% 내지 50%로 조절된 축분을 원료로 하는 것이 바람직하다.

이때 상기 축분을 건조하는 방법으로는 자연건조 방법을 포함하여 열풍건조 방법 등 다양한 건조방법을 이용할 수 있다. 또한 상기 축분으로는 우분, 돈분 및 계분을 포함한 다양한 가축분을 이용할 수 있으며, 어느 특정한 종류의 가축분에 한정하는 것은 아니다. 상기 축분에는 가축의 종류에 따라 다소 차이가 있으나 작물재배에 유효한 다양한 양분을 함유하고 있으며, 특히 질소성분의 함량이 높아 이를 필요로 하는 작물 재배에 유용하게 이용될 수 있어 벼나 미나리, 부추 등을 포함하는 수도작용 작물 재배에 유용하게 사용할 수 있다.

상기와 같이 건조공정을 통해 함수율을 조절한 축분에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 발효시키는 발효공정을 거치게 된다. 이때 본 발명에서는 축분의 전체 발효도를 균일하게 유지시키기 위하여 발효공정을 2단계로 분리하여 실시하였다.

본 발명에 따른 발효공정은 수분의 함량을 조절한 축분에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 70℃ 내지 80℃의 고온에서 약 15일간 발효시키는 1차 발효공정과; 상기 1차 발효공정을 거친 축분을 다시 상온에서 교반시키면서 약 10일간 발효시켜 전체 축분의 발효도가 일정하게 되도록 하는 2차 발효공정으로 이루어진다.

이때 상기 1차 발효공정은 통상적인 퇴비 발효시 사용하는 호기성 및 혐기성 미생물을 투입한 후 자연 통풍되는 곳에서 70℃ 내지 80℃의 고온으로 약 15일간 발효시키는 것이다. 이와 같이 고온에서 발효시키게 되면 축분에 함유되어 있는 병원균이나 기생충 알 등이 사멸되게 된다. 이때 상기 축분의 내부는 축분의 외부보다 고온이므로 축분 내부의 발효가 축분 외부의 발효보다 빠르게 진행되어 전체 축분의 발효도가 다르게 진행된다.

따라서 본 발명에서는 축분의 발효도를 일정하게 유지할 목적으로 상기 1차 발효공정을 거친 축분을 상온으로 냉각 후, 이를 상온에서 교반시키면서 다시 발효시키는 2차 발효공정을 거치게 하였다. 즉, 상온에서 교반하면서 발효시키는 공정을 통해 발효가 급속하게 진행된 내부의 축분과 발효가 상대적으로 덜 진행된 외부의 축분을 고르게 섞이게 함으로서 전체 축분의 발효도가 일정하게 유지되는 것이다.

상기와 같이 1차 발효공정 및 2차 발효공정을 통해 발효된 축분은 토양에서 매우 빠르게 분해되어 작물이 성장하는 과정에서 충분한 영양분을 공급해 줌에 따라 작물의 성장을 촉진시켜준다. 또한 상기 발효공정을 거치는 과정에서 축분의 수분함량은 점차 감소하여 커팅하기 적당한 수분함량으로 감소된다. 일예로 본 발명에 의한 축분의 최초 함수율을 40% 내지 50%로 조절한 경우에는 이 발효공정을 거치는 과정에서 함수율이 30% 내지 40%로 줄어들게 된다.

상기와 같은 발효공정을 통해 발효된 축분은 통상의 방법으로 압축하고 커팅하여 정제화시키는 정제화공정을 거치게 된다. 즉, 상기 발효 단계를 거치면서 적정 수분함량으로 건조된 발효물을 압축하여 일체로 고형화한 후, 절단기를 이용하여 커팅함으로써 정제화된 비료를 제조하게 된다. 이때 정제형 비료의 입자 크기는 제조된 비료를 수도작용으로 이용시 침강성을 고려하여 3mm 내지 10㎜로 제조하는 것이 바람직하다.

이와 같이 정제화된 축분은 제올라이트, 황토흙 이나 숯분말을 이용하여 코팅시켜주게 되는데, 상기 코팅층은 피부접촉, 시각 및 후각 등과 관련해서 외관개선의 효과 또는 이미지 개선 효과를 줄수 있게 된다.

이렇게 코팅된 축분은 통상의 건조공정을 통해 수분함량을 최종적으로 20% 내지 30%로 조절하는 것이 바람직하다. 이때 상기 코팅된 축분의 수분함량이 20% 미만일 경우 수분함량이 낮아 침강성이 떨어져 물에 부양되는 단점이 있으며, 수분함량이 30%를 초과할 경우 물에 쉽게 풀어져 부양되는 단점이 있다. 따라서 수분함량을 20% 내지 30%로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 최종적으로 수분함량을 조절한 정제형 축분 비료는 제품출시를 위해 적정량씩 포장하면 된다.

상술한 바와 같이 축분을 이용하여 수분을 적절히 조절하므로써 상기 축분만으로 정제형으로 제조가 가능하며, 이렇게 제조된 비료는 그 속에 함유되어 있는 질소성분의 함량이 높아 이를 필요로 하는 벼나 미나리, 부추 등을 포함하는 수도작용 작물 재배에 유용하게 사용할 수 있다.

이하 본 발명을 하기한 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 하기한 설명에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

수분함량이 45±5%가 되도록 건조한 축분에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 70℃ 내지 80℃의 고온에서 15일간 발효시키고, 이를 다시 상온에서 교반시키면서 10일간 발효시켰다. 상기 발효된 축분을 통상의 방법으로 압축하고 커팅하여 3mm 내지 10㎜로 정제화 한 다음, 여기에 제올라이트를 이용하여 코팅시켜주고 통상의 건조공정을 거쳐 축분을 이용한 정제형 비료를 제조하였다.

상기와 같이 수분함량이 본 발명의 범위내가 되도록 건조한 축분을 이용한 경우 발효공정을 거친 후 수분함량이 약 35±5%정도로 낮아졌으며, 이를 이용하여 정제화하는 과정에서 용이하게 압축 및 커팅을 할 수 있었다.

<실시예 2>

수분함량이 60±5%가 되도록 건조한 축분에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 70℃ 내지 80℃의 고온에서 15일간 발효시키고, 이를 다시 상온에서 교반시키면서 10일간 발효시켰다. 상기 발효된 축분을 통상의 방법으로 압축하고 커팅하여 3mm 내지 10㎜로 정제화 한 다음, 여기에 제올라이트를 이용하여 코팅시켜주고 통상의 건조공정을 거쳐 축분을 이용한 정제형 비료를 제조하였다.

상기와 같이 수분함량이 본 발명의 범위를 초과하도록 건조한 축분을 이용한 경우 발효공정을 거친 후 수분함량이 약 50±5%정도로 낮아졌으며, 이를 이용하여 정제화하는 과정에서 너무 수분함량이 높아 압축이 제대로 이루어지지 않을 뿐만아니라 커팅 또한 제대로 되지 않음을 알 수 있었다.

<실시예 3>

수분함량이 30±5%가 되도록 건조한 축분에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 70℃ 내지 80℃의 고온에서 15일간 발효시키고, 이를 다시 상온에서 교반시키면서 10일간 발효시켰다. 상기 발효된 축분을 통상의 방법으로 압축하고 커팅하여 3mm 내지 10㎜로 정제화 한 다음, 여기에 제올라이트를 이용하여 코팅시켜주고 통상의 건조공정을 거쳐 축분을 이용한 정제형 비료를 제조하였다.

상기와 같이 수분함량이 본 발명의 범위 미만이 되도록 건조한 축분을 이용한 경우 발효공정을 거친 후 수분함량이 약 20±5%정도로 낮아졌으며, 이를 이용하여 정제화하는 과정에서 너무 수분함량이 낮아 축분사이의 접착력 저하로 인하여 압축 및 커팅이 제대로 이루어지지 않았다.

상기 실시예 1 내지 3에서 보는 바와 같이 함수율을 본 발명의 범위내로 조절한 경우 발효 후의 압축 커팅이 용이함을 알 수 있다.

<실시예 4>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 코팅후 건조공정을 거치는 과정에서 최종 비료의 수분함량이 15±3%가 되도록 하였다.

<실시예 5>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 코팅후 건조공정을 거치는 과정에서 최종 비료의 수분함량이 25±3%가 되도록 하였다.

<실시예 6>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 코팅후 건조공정을 거치는 과정에서 최종 비료의 수분함량이 35±3%가 되도록 하였다.

상기 실시예 4 내지 6에서 제조한 비료의 침강성을 알아보기 위하여 하기와 같이 침강성을 실시하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

- 침강성 -

입자의 크기가 약 5mm정도인 비료입자 5개를 높이 30cm인 물이 담긴 투명유리관에 투입하고 하기한 방법으로 침강성을 측정하였다.

◎ : 투입 즉시 비료입자 모두가 유리관의 바닥면에 가라앉는다.

△ : 투입 후 2개 이상의 비료입자가 물에 뜨고, 나머지 비료입자는 서서히 가라앉는다.

× : 투입 후 모든 비료입자가 물에 뜬다.

구분	침강성	비고
실시예 4	×	입자 투입 후 흐트러지지 않고 장시간 동안 부양 함을 알 수 있었다.
실시예 5	◎	입자투입 유리관 하단으로 침강한 상태에서 서서히 풀어지는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 6	◎	입자 투입 후 침강하면서 바로 물에 풀어지는 것을 확인할 수 있었다.

상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의해 최종 비료의 수분함량을 본 발명의 범위내가 되도록 실시한 실시예 5의 경우 입자투입 후 바로 침강된 다음 입자가 서서히 풀어지는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 최종 비료의 수분함량을 본 발명의 범위 미만이 되도록 실시한 실시예 4의 경우 수분함량이 적어 입자투입 후 장시간 동안 부양한 상태로 존재함을 알 수 있었다. 또한 최종 비료의 수분함량을본 발명의 범위를 초과하도록 실시한 실시예 6의 경우 수분함량이 높아 비료입자가 침강하면서 바로 물에 풀어지는 것을 알 수 있었다.

상기 실시예 5에서 제조한 비료를 이용하여 통상의 방법으로 미나리를 재배하고, 또한 통상의 화학비료를 이용하여 미나리를 재배하고 상기 재배된 미나리를 비교 분석하였다. 그 결과 본 발명에 의해 제조된 비료를 이용하여 재배된 미나리의 경우 저장기간이 화확비료를 사용하여 재배된 미나리에 비해 크게 2일 이상 길게 나타났으며, 또한 화학비료를 이용하여 재배된 미나리의 경우 크기가 작고 입이 연약하며 줄기가 가는 것을 확인할 수 있었으나 본 발명에 의한 비료를 사용하여 재배된 미나리의 경우 크기가 크고 입이 두꺼우면서도 부드럽고 줄기가 굵은 것을 확인 할 수 있었다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 축분만으로 정제형 비료를 제조할 수 있도록 함으로서 침강성이 우수할 뿐만 아니라 질소함량이 높아 벼나 부추, 미나리 등과 같은 수도작용으로 사용될 수 있도록 한 축분을 이용한 비료의 제조방법을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 계분, 돈분, 우분 등과 같은 축분을 건조시켜 수분함량을 40% 내지 50%로 조절한 원료배합물에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 발효시키는 발효공정과; 상기 발효된 축분을 통상의 방법으로 압축하고 커팅하여 정제화시키는 정제화공정과; 상기 정제화된 축분을 제올라이트, 황토흙 또는 숯분말을 이용하여 코팅화시켜주는 코팅공정; 및 상기 코팅된 축분을 함수율이 20% 내지 30%가 되도록 건조시키는 건조공정;을 포함하는 정제형 비료의 제조방법에 있어서,

   상기 발효공정이 축분에 통상의 호기성 및 혐기성 미생물을 투입하여 70℃ 내지 80℃의 고온에서 약 15일간 발효시키는 1차 발효공정과; 상기 1차 발효공정을 거친 축분을 다시 상온에서 교반시키면서 약 10일간 발효시켜 전체 축분의 발효도가 일정하게 되도록 하는 2차 발효공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 축분을 이용한 정제형 비료의 제조방법.
3. 상기 청구항 2항의 제조방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는 축분을 이용한 정제형 비료.