KR100814981B1

KR100814981B1 - 야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지

Info

Publication number: KR100814981B1
Application number: KR1020050120683A
Authority: KR
Inventors: 구정필
Original assignee: 구정필
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2008-03-18
Also published as: KR20070096085A

Abstract

본 발명은 작물을 양액 재배할 때 사용되는 배지에 관한 것으로, 특히 천연재료이고 자연분해가 용이하여 사용시나 사용후 환경 오염문제도 발생 되지 않으면서, 양액 재배에서 요구되는 팽창성, 완충성, 통기성, 통수성이 우수한 야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지에 관한 것이다.

배지, 야자섬유, 자연분해, 환경친화, 양액재배

Description

야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지{Culture medium for corps growing using main raw materials that coir}

도 1은 본 발명에 따른 작물재배용 배지의 개념도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배지

본 발명은 작물재배용 배지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 야자섬유를 주원료로 하여 친환경적이고, 완충능력도 우수하며 수분관리 등 재배관리도 용이한 야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지에 관한 것이다.

일반적으로 작물재배용 배지는 지금까지는 암면을 사용하였는데, 암면은 일명 암석섬유라고 하며, 안산암, 현무암 등의 암석이나 니켈,망간의 슬래그 등의 혼합물에 석회석을 섞은 것을 원료로 하고, 전기로에서 1500 ~ 1600℃의 고열로 용융 하여 노 하부의 노즐에서 흘러나온 것을 압축공기로 세게 불어서 만든 섬유이다.

그런데, 상기한 암면 배지의 원료중 일부는 발암성이 있는 것이 밝혀졌고, 고열에서 가공됨으로써 자연분해가 되지 않아 사용 후 폐기 처분이 곤란하여 세계적으로 그 대안을 찾고자 하는 연구가 진행되고 있지만, 암면 배지를 대체할 수 있는 친환경적인 배지가 개발되지 않아 아직까지도 많은 농가에서 암면 배지를 사용하고 있는 실정이다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 천연 식물성 재료인 코코피트(야자열매의 육질만 분리하여 파쇄 한 것)를 이용한 배지가 개발되었는데, 코코피트 주산지가 스리랑카, 필리핀, 인도, 인도네시아 등 저개발국으로 대부분의 제조업체가 생산 기술이 낮고 영세하며, 건기와 우기라는 기후변화에 따라 EC 농도의 차이가 많은 등 품질이 균일하지 못하고, 지나친 수분보유력과 미분 함량으로 물관리가 힘들거나 통기 통수성이 좋지 않아 기술력이 부족한 농가들은 상당한 어려움을 겪고 있으며, 비용도 고가여서 지금까지 사용되던 암면 배지의 대체 배지로서의 역할을 하지 못하고 있다.

상기한 단점에도 불구하고 코코피트 배지의 수요가 점차 늘고 있는데, 그 이유는 배지의 주원료가 야자열매의 부산물로 친환경적이고 관련 기술이 계속 개발되면서 배지로서의 단점이 보완되고 있고, 사용 후 토양 개량제로 재활용하므로 폐기 처분에 어려움이 없기 때문이다.

그러나 상기에서 설명한 바와 같이 코코피트를 주원료로 하는 배지는 품질의 불균일, 수분관리 곤란, 통기·통수성 불량, 과도한 염류농도 등의 문제를 가지고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코코피트를 주원료로 하는 배지의 단점인 품질의 불균일, 수분관리 곤란, 통기·통수성 불량, 과도한 염류농도 등의 결점을 해소할 수 있는 야자섬유를 주원료로 하는 배지를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 작물을 양액 재배할 때 사용되는 배지에 있어서, 0.3 ~ 30mm 크기의 야자섬유 60 ~ 88wt%와; 코코피트 10 ~ 38wt%와; 직경이 0.001mm ~ 1mm 인 벤토나이트 1 ~ 5wt%가 혼합된 혼합물을 압축시킨 것을 특징으로 하는 야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지을 제공한다.
또한, 작물을 양액 재배할 때 사용되는 배지에 있어서, 0.3 ~ 30mm 크기의 야자섬유 30 ~ 54wt%와; 야자 열매에서 추출하되 크기가 1mm이하의 미분을 제거한 코코피트 41 ~ 65wt와; 벤토나이트 1 ~ 5wt%가 혼합된 혼합물을 압축시킨 것을 특징으로 하는 야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지를 제공한다.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 대략 직사각형의 배지(10)가 구비되는데, 배지의 주 구성원료는 야자섬유와 코코피트이고, 모래나 황토, 숯 또는 벤토나이트가 더 첨가될 수 있다.

야자섬유는 야자열매에서 섬유질만 추출한 것으로서, 야자열매는 바깥층이 매끄러운 외과피이고, 그 안쪽의 중과피는 두께 2 ~ 5cm의 섬유층으로 되어 있다. 이 섬유층을 꺼내어 두들겨 협잡물을 제거하고 건조시킨 후 5 ~ 10cm 길이로 절단한다.
코코피트는 야자열매의 육질만 추출한 것으로로, 야자열매의 껍질을 절단하고 그 내부의 육질만 긁어내어 숫가락 등과 같은 기구를 이용하여 긁어내 건조시킨 뒤 1mm 이하의 미분을 제거한다. 여기서 육질을 긁어내면 대부분은 일정크기로 뭉치나 일부는 부스러져 있는데, 부스러진 것 중에 1mm 이하는 제거하는 것이다.
상기와 같은 야자섬유와 코코피트를 혼합하고 압출기나 압착기를 이용하여 각각 이를 세척, 압착하여 전기전도도(Electric Conductivity; EC)를 0.7mS/m 이하로 낮추고, 열풍 건조기를 통과시켜 살균과 동시에 수분을 22% 이하로 건조한 뒤 일정 단위로 절단하여 배지를 완성한다. 여기서 압출기는 혼합물을 압착한 후 일정크기로 연속해서 뽑아내는 기계이고, 압착기는 혼합물을 폐쇄된 공간에 집어 넣고 위에서 눌러 압착시키는 기계이며, 열풍건조기의 열풍 온도는 130 ~ 170℃로 하되 150℃로 하는 것이 바람직하다. 열풍 온도가 130℃ 이내이면 살균효과가 떨어지고, 170℃ 이상이면 혼합물이 열손될 수 있다.
일반적으로 야자섬유와 코코피트는 염분을 많이 포함하고 있으므로 전기전도도가 대부분 3mS/m 이상이다. 따라서 야자섬유와 코코피트를 압출기나 압착기에 물과 함께 집어넣고 압출이나 압착시키면 물에 용해된 염분이 물과 함께 배출되어 염도가 낮아지므로 전기전도도가 낮아진다. 양액 재배 식물은 삼투압 방식으로 양분을 흡수하는데, 염분이 많으면 이온농도가 높아져 전기전도도가 높아진다. 따라서 식물이 생육할 수 없으므로 염분을 낮추어서 전기전도도를 낮추는 것으로, 전기전도가 1mS/m 이하이면 모든 작물이 생육할 수 있고, 1 ~ 8mS/m 이내에서는 작물의 종류에 따라 생육에 지장을 초래하며, 8mS/m 이상에서는 대부분의 작물이 생육하지 못한다. 본 발명에서는 여러 가지 환경 요인으로 전기전도도가 높아질 수 있으므로 안전하게 0.7mS/m 이하로 하였다.

상기한 야자섬유와 코코피트로 이루어진 배지에는 수분 공급시 배지의 팽창성을 높이기 위하여 벤토나이트 분말을 첨가할 수 있고, 병원균의 번식을 억제하고 유효미생물의 증식을 조장하는 0.5mm 이하의 미분을 제거한 숯을 첨가하기도 하며, 통기성을 향상시키고 조경용 배지의 조건인 어느 정도의 토양 결속력과 지지력 보강을 위해 모래나 황토를 첨가한다.

상기한 배지는 작물의 종류에 따라 야자섬유의 비율을 다르게 사용하여 제조할 수 있는데, 작물은 생장에 필요한 산소 요구량에 따라 호기성 작물(딸기, 고추, 오이, 파프리카, 메론, 참외, 토마토, 장미, 백합, 카네이션 등)과, 저호기성 작물(벼, 잔디, 미나리)로 구별된다. 하기의 표 1에 호기성 작물과 저호기성 작물에 맞게 제작된 배지의 각 실시예의 배합비율과, 배지의 각 실시예에 수분을 공급하여 유효수분이 되었을 때 배지의 각 성상의 체적비를 나타내었다.

구분	물리성[체적비(유효수분이 될 때까지 수분 공급후]: %)			배합비율[중량비: wt%]
구분	고상	액상 (유효수분)	기상	야자섬유	코코피트	모래나 황토	숯	벤토나이트
호기성작물 (제1실시예)	5 ~ 20	25 ~ 45	35 ~ 70	60 ~ 88	10 ~ 38	0	1 ~ 5	1 ~ 5
저호기성작물 (제2실시예)	20 ~ 35	45 ~ 65	15 ~ 35	25 ~ 56	39 ~ 70	3 ~ 30	1 ~ 5	1 ~ 5

제1실시예 즉, 호기성 작물은 딸기, 고추, 오이, 파프리카, 메론, 참외, 토마토, 장미, 백합, 카네이션 등이 있는데, 표 1에 나타난 바와 같이 유효수분이 될 때까지 배지에 수분을 공급한 후 성상의 체적비로서 요구되는 물리적 특성은 고상은 5 ~ 20%이고 액상은 25 ~ 45%이며, 기상은 35 ~ 70%가 되어야 함을 알 수 있고, 수분 공급 전 배지의 배합비율은 중량비로서 야자섬유가 60 ~ 88wt%이고, 코코피트는 10 ~ 38wt%이며, 숯은 1 ~ 5wt%이며, 벤토나이트는 1 ~ 5wt%이다. 상기의 호기성 작물(제1실시예)일 때, 야자섬유가 88wt%를 초과하면 압착할 때 압착이 잘 안되고 수분 보유력이 약해지며, 60wt% 미만이면 통기·통수성이 나빠진다.

호기성 작물일 때 코코피트가 38wt%를 초과하면 통기·통수성과 가수 복원력이 떨어지고 지나친 과수분이 우려되며, 10wt% 미만이면 압착이 곤란하고 수분 보유력이 크게 저하된다.

호기성 작물일 때 숯이 5wt%를 초과하면 EC가 너무 높아지고 제조원가가 상승하며, 1wt% 미만이면 병충해 예방과 부패 방지 기능이 저하된다.

호기성 작물일 때 벤토나이트가 5wt%를 초과하면 통기·통수성이 떨어지고 지나친 과수분이 우려되며, 1wt% 미만이면 수분 주입시 복원력이 떨어진다.

제2실시예, 즉 저호기성 작물은 벼, 잔디, 미나리 등이 있는데, 표 1에 나타낸 바와 같이, 유효수분이 될 때까지 배지에 수분을 공급한 후 성상의 체적비로서 요구되는 물리적 특성은 고상은 20 ~ 35%이고, 액상은 45 ~ 65%이며, 기상은 15 ~ 35% 이고, 수분 공급 전 배지의 배합비율은 중량비로서 야자섬유 25 ~ 56wt% 이고, 코코피트 39 ~ 70wt% 이며, 모래나 황토는 3 ~ 30wt%이고, 숯은 1 ~ 5wt%이고, 벤토나이트는 1 ~ 5wt% 이다.

상기한 저호기성 작물일 경우에 야자섬유 함유량이 56wt%를 초과하면 지나친 통기·통수성으로 저호기성 작물에 부적합하고, 25wt% 미만이면 수분 주입시 복원력이 떨어지고 뿌리의 매트형성이 불량해진다.

저호기성 작물일 때 코코피트 함유량이 70wt%를 초과하면 수분 주입시 복원력이 떨어지고 지나친 과수분이 우려되며, 39wt% 미만이면 지나친 통기·통수성으로 저호기성 작물 재배에 부적합하다.

저호기성 작물일 때 모래나 황토의 함유량이 30wt%를 초과하면 배지의 중량이 무거워 취급이 어려워지고 압축 강도가 떨어지며, 3wt% 미만이면 매트형성이 약하고 정식시 활착이 느려진다.

저호기성 작물일 때 배지에 함유된 숯이 5wt%를 초과하면 EC가 너무 높아지고 제조원가가 상승하며, 1wt% 미만이면 병충해 예방과 부패방지 기능이 상실된다.

저호기성 작물일 때 배지에 함유된 벤토나이트가 5wt%를 초과하면 통기 통수성이 떨어지고 지나친 과수분이 우려되고, 1wt% 미만이면 수분 주입시 복원력이 떨어진다.

상기의 표 1과 같이 이루어진 야자섬유, 코코피트, 모래, 숯, 벤토나이트의 혼합물을 세척한 후 압출기나 압착기를 이용하여 압착하고, EC를 0.7mS/m 이하로 낮추고 나서, 열풍온도가 150℃로 설정된 열풍 건조기를 통과시켜 살균과 동시에 수분 22% 이하로 건조한 후 일정 크기로 잘라서 도 1과 같은 소정 크기의 배지를 완성한다.

상기에서 야자섬유는 3 ~ 30mm로 절단하는데, 3mm 미만이면 배지의 통기·통수성이 저해되고, 30mm를 초과하면 균일한 혼합을 저해하며 수분주입시 복원력을 저해한다.

코코피트는 1mm 이상인 것을 사용하는데 1mm 미만은 통기·통수성을 저해하고, 지나친 수분 흡수로 과수분이 우려된다.

모래는 직경이 0.5 ~ 3mm를 사용하는데, 0.5mm 미만은 통기·통수성을 저해하고, 3mm를 초과하면 균일한 혼합을 저해하고 압착 후 수분 주입시 배지의 표면이 불균일하게 팽창한다.

숯은 직경이 0.5 ~ 3mm를 사용하는데, 0.5mm 미만은 통기·통수성이 저해되고, 3mm를 초과하면 압착시 부서지면서 균일한 혼합을 저해한다.

벤토나이트는 직경이 1mm 이하의 것이 사용되는데, 1mm를 초과하면 수분 주입시 지나치게 팽창되어 배지의 균일성을 저해한다.

상기한 바와 같이 제조된 배지는 벤토나이트 분말이 첨가되어 있기 때문에 사용시 충분한 수분이 가해지면 체적이 2배 정도로 빠르게 팽창하고, 숯이 첨가되어 있어서 병원균의 번식이 억제됨은 물론 유효미생물의 증식을 조장하며, 모래나 황토가 첨가되어 있어서, 통기성을 향상시키고 조경용 배지의 조건인 어느 정도의 토양 결속과 지지력이 보강된다.

종래의 양액 재배용 코코피트 배지는 압착 후 6개월 이상 보관하게 되면, 수분 주입시 복원력이 크게 떨어져 배지로서의 기능을 상실하는 경우가 있는데, 본 발명은 벤토나이트의 팽창력, 짧게 절단된 야자섬유의 직선 복원력으로 팽창력과 직선복원력이 향상되고, 접착제 역할을 하는 코코피트의 미분이 제거 되었기 때문에 장기간 보관하여도 복원력이 유지된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 폐기 처리가 곤란하여 환경오염 문제를 야기시키는 암면을 주원료로하는 배지에 비하여 야자섬유는 용이하게 자연분해 되므로 환경오염문제가 발생되지 않고, 코코피트를 주원료로 하는 배지는 건기와 우기라는 기후변화에 따라 EC 농도의 차이가 많이 나는 등 품질이 균일하지 못하고, 지나친 수분 보유력과 미분 함량으로 물 관리가 힘들거나 통기 통수성이 좋지 않으나 본원 발명과 같이 야자섬유를 주원료로 하는 배지는 통기성과 통수성이 우수하고, 특히 작물이 생장할 때 가장 관리하기 힘든 조건이 수분조절인데 본원발명의 배지는 통수성이 우수하여 수분조절이 용이하다.

또한, 배지가 수분을 만났을 때 벤토나이트가 첨가되어 있어 팽창력이 우수하고, 야자 섬유를 짧게 절단하였기 때문에 직선 복원력이 우수하며, 접착제 역할을 하는 코코피트의 미분을 제거하였기 때문에 장기간 보관 하여도 복원력이 유지된다.

Claims

작물을 양액 재배할 때 사용되는 배지에 있어서,

0.3 ~ 30mm 크기의 야자섬유 60 ~ 88wt%와; 코코피트 10 ~ 38wt%와; 직경이 0.001mm ~ 1mm 인 벤토나이트 1 ~ 5wt%가 혼합된 혼합물을 압축시킨 것을 특징으로 하는 야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지.
제1항에 있어서,

상기 야자섬유와 코코피트의 혼합물의 전체 중량에 대하여 직경이 0.5mm ~ 3mm인 숯이 1 ~ 5wt% 더 첨가된 것을 특징으로 하는 야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지.
삭제
작물을 양액 재배할 때 사용되는 배지에 있어서,

0.3 ~ 30mm 크기의 야자섬유 30 ~ 54wt%와; 야자 열매에서 추출하되 크기가 1mm이하의 미분을 제거한 코코피트 41 ~ 65wt%와; 벤토나이트 1 ~ 5wt%가 혼합된 혼합물을 압축시킨 것을 특징으로 하는 야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지
제4항에 있어서,

상기 야자섬유와 코코피트의 혼합물의 전체 중량에 대하여 직경이 0.5 ~ 3mm인 모래나 황토가 3 ~ 27wt% 더 첨가된 것을 특징으로 하는 야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지.
삭제
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 야자섬유와 코코피트의 혼합물의 전체 중량에 대하여 직경이 0.5 ~ 3mm인 숯이 1 ~ 5wt% 더 첨가된 것을 특징으로 하는 야자섬유를 주원료로 하는 작물재배용 배지.