KR100824735B1 - 천연 광물 나노입자를 함유하는 적조 방제용 콜로이드 용액및 이를 이용한 적조 방제방법 - Google Patents

천연 광물 나노입자를 함유하는 적조 방제용 콜로이드 용액및 이를 이용한 적조 방제방법 Download PDF

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Abstract

천연 광물 나노입자를 함유하는 적조 방제용 콜로이드 용액이 제공된다.
본 발명에 따른 적조 방제용 콜로이드 용액은 입자의 평균입경이 500nm 이하이고 40 내지 60 중량%의 SiO2, 10 내지 25 중량%의 Al2O3 및 10 내지 25 중량%의 Fe2O3를 포함하는 천연 광물의 나노입자를 유효성분으로 함유하며, 독성을 유발하지 않는 환경친화적인 방법으로 적조 미생물을 효율적으로 방제하는데 유용하게 사용될 수 있다.

Description

천연 광물 나노입자를 함유하는 적조 방제용 콜로이드 용액 및 이를 이용한 적조 방제방법{Colloidal solution for control red tide comprising natural mineral nano particles and method for control red tide using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콜로이드 용액 내의 천연 광물 나노입자의 입도 분포도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 의한 조성물을 사용하여 적조 미생물에 대한 농도별 성장 저해능을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따라 적조 미생물에 대한 농도별 성장 저해능을 나타내는 도면이다.
본 발명은 적조 방제용 콜로이드 용액에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연 광물을 유효성분으로 함유하는 적조 방제용 조성물 및 이를 이용한 적조 방제 방법에 관한 것이다.
적조현상이란 설명하기에 따라 다양한 내용으로 설명되지만 일반적으로 ‘바 다에 서식하는 적조생물이 번식에 알맞은 환경조건이 될 때 일시에 많은 양이 번식되거나 또는 물리적 현상으로 바닷물의 색깔을 변색시켜 일어나는 현상으로서 적조발생의 원인으로는 일정 영양염류 농도를 유지할 수 있도록 지형적으로 외양과의 해수 교환이 적은 폐쇄성 내만해역에서 발생하며 육지로부터 강우와 해저퇴적물 용출에 의하여 적조생물의 성장과 번식에 필요한 영양염류와 성장을 촉진시키는 비타민류, 철, 망간 등의 미량원소가 공급되어 바닷물 속에 풍부하게 녹아 있어 더욱더 적조발생을 유발 시키게 된다. 또한 적조생물의 광합성 활동에 필요한 일조량이 충분하고 해수의 온도가 증식에 알맞으면 적조 발생의 원인이 되기도 한다. 최근의 적조발생은 광역화, 독성화, 장기화 현상의 빈발에 따라 적조발생의 원인이 되는 질소, 인 등의 오염도가 계속적으로 증가하고 있어 이에 대한 저감대책이 필요하며 이미 적조가 발생하였을 때 피해를 최소화 할수 있는 방안을 강구 하여야 한다. 적조현상은 전 세계적으로 널리 발생하는데 최근 우리나라에서도 남해연안과 서해, 동해 남부연안에 걸쳐 나타나고 있다. 적조 원인 생물도 규조류 중심에서 편모조류 중심으로 옮겨가고 있으며, 적조 발생의 농도도 점점 고밀도화 되어 가고 있는 추세에 있다. 이로 인하여 인근 양식장과 어장 등에 경제적 피해를 줄 뿐만 아니라, 해양 생태계를 교란시키는 등의 적조 피해도 해마다 증가되고 있다.
이와 같은 적조를 방제하기 위하여 종래에는 적조미생물이 밀집 증식하는 수역에 황토를 살포하는 방법을 사용하였다. 황토살포에 의한 적조의 방제는 황토 콜로이드입자가 해수중의 영양물질, 미소플랑크톤 등과 같은 현탁물질을 응집, 흡착하는 특성을 이용하여 적조 미생물을 황토에 응집, 침전시키는 것이다. 황토살포에 의한 유독성 적조생물의 제거효과는 종에 따라 차이가 있으나 Cocholdinium 적조생물의 제거효과는 실내 실험과 현장조사결과 70-80%로 나타났다. 일본에서 실시된 산성백토의 적조미생물 방제에서도 Cocholdinium외 14종의 적조 원인생물을 대상으로 실험을 수행한 결과 흡착, 침강, 세포 파괴등의 효과를 확인하였다. 그러나 황토를 살포하게 되면 일시적인 부유물 증가에 따른 부작용이 발생되고 어류의 아가미를 막히게 하여 폐사시키는 문제가 발생한다. 생황토를 해양에 살포할 경우 황토덩어리 및 불순물들이 그대로 침강하여 적조생물들을 흡착, 응집할 수 있는 시간적 여유가 없어 적조제거효율이 떨어지게 되고 해저퇴적층의 2차 환경오염을 유발할 수 있는 문제가 있다. 예컨대, 5 g/L 의 생황토 살포시에도 10시간 경과 후에는 전복의 활동력이 약화되고 24시간 경과후에는 30% 정도가 폐사되는 것으로 보고 있다. 또한 Mesodinium rubrumm, Cochlodinium polykrikoides , Hetero akashiwo 등 대부분의 적조 미생물은 황토 살포농도가 7500 mg/L 이상에서 유영정지등의 방제효과가 발휘된다(일본수산청 ‘82). 따라서 폭 30m, 길이 1000m, 깊이 3m의 적조띠에 유실율 50%, 방제율 70%를 감안하여 황토살포량을 산정해보면 약 1929 ton 이라는 많은 양의 황토가 소요되는 문제점이 있다. 이처럼 황토의 대량 살포시에는 2차적인 환경오염의 문제뿐만 아니라 적조수역에 황토를 살포하기 위하여 육지에서 황토를 채취하여야 되므로 육지의 토양이 유실되고, 중량물인 황토를 다량 채집, 보관 및 운반하여야 되므로 적조수역으로 신속한 수송이 어려운 문제가 있으며, 보관과 저장이 어려운 황토를 살포함에 따라 취급상의 어려움이 있다. 또한, 황토는 주요한 토양 자원으로 지표 표토에 얇게 형성되어 있으며 지표 자연환경에 매우 중요 한 것이므로, 이들의 다량 채취는 자연을 크게 파손하게 된다는 문제점도 간과할 수 없다.
한편, 대한민국 특허출원번호 제1999-49892호에는 가공처리된 1-1500㎛의 입도를 갖는 분말황토를 흡착제로, 천연 광물질인 소석회 및 토루말린을 첨가제로 사용하여 적조생물을 흡착 및 응집하여 제거하는 것을 특징으로 하는 적조 미생물 제거방법이 개시되어 있으나, 그 사용량이 10g/L로서 역시 과다하기 때문에 상기에서 언급한 것과 동일한 문제점이 있다.
따라서 황토의 사용량을 감소시키거나 대체할 수 있는 적조 구제용 조성물 및 적조 구제방법이 시급히 개발 되어야 하는 상황이다.
대한민국 특허출원 제2005-0023784호에는 전기분해에 의해 오존을 발생시킴으로써 적조를 방제할 수 있는 적조방제장치가 개시되어 있다. 오존은 분해되며 무독성의 산소로 전환되므로 2차오염을 유발하지 않고 해양 생태계의 교란이 최소화되는 장점이 있지만, 전력 소요량이 크고 장치의 규모가 큰 오존발생기와 함께 별도로 발전기를 선박에 탑재하여야 되므로 전용 선박의 건조가 요구되는 반면에 적조발생은 일년 중에 주로 하절기에 편중되므로 유휴시설이 과다하게 발생되거나, 적조시기에 맞추어 중량물인 오존발생장치와 발전기를 선박에 탑재 또는 해체하여야 되는 어려움이 있다. 특히 오존은 저장이 불가능하므로 적조가 과다하게 발생하여 오존량이 일시적으로 크게 소요될 경우에는 오존발생기의 생산능력을 초과하여 적조 방제능력이 불충분하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 어패류에의 독성 등 2차적인 환경오염, 지표 표토의 과도한 유실 등의 염려가 없으며, 사용량이 적음에도 적조 미생물에 대해 특이적인 사멸성을 나타내는 적조 방제용 콜로이드 용액을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 어패류에의 독성 등 2차적인 환경오염, 지표 표토의 과도한 유실 등의 염려가 없으며, 사용량이 적음에도 적조 미생물에 대해 특이적인 사멸성을 나타내는 적조 방제방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,
입자의 평균입경이 500nm 이하이고 40 내지 60 중량%의 SiO2, 10 내지 25 중량%의 Al2O3 및 10 내지 25 중량%의 Fe2O3를 포함하는 천연 광물의 나노입자를 유효성분으로 하는 적조 방제용 콜로이드 용액을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 적조 방제용 콜로이드 용액은 CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2 및 P2O5로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 성분을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 추가 성분의 함량은 CaO가 0.01 내지 1.0 중량%, MgO가 0.1 내지 8.0 중량%, K2O가 0.5 내지 7.0 중량%, Na2O가 0.01 내지 5.0 중량%, TiO2가 0.1 내 지 5.0 중량%, P2O5가 0.01 내지 2.0 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 천연 광물의 나노입자의 농도는 0.01 내지 50 w/v%인 것일 수 있다. 여기에서, w/v%는 용액 100mL중의 성분무게(g)를 백분율로 표시한 것이다.
또한, 상기 콜로이드 용액의 분산매질은 물 또는 해수일 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,
(a) 40 내지 60 중량%의 SiO2, 10 내지 25 중량%의 Al2O3 및 10 내지 25 중량%의 Fe2O3를 포함하는 천연 광물을 분쇄하는 단계;
(b) 상기 분쇄된 천연 광물을 습식법에 의하여 처리하여 500nm 이하의 평균입경을 가지는 나노입자 콜로이드 용액을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 콜로이드 용액을 해수에 살포하여 적조 미생물을 제거하는 단계를 포함하는 적조 방제방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 천연 광물은 CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2 및 P2O5로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 성분을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 추가 성분의 함량은 CaO가 0.01 내지 1.0 중량%, MgO가 0.1 내지 8.0 중량%, K2O가 0.5 내지 7.0 중량%, Na2O가 0.01 내지 5.0 중량%, TiO2가 0.1 내지 5.0 중량%, P2O5가 0.01 내지 2.0 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 천연 광물의 나노입자의 농도는 0.01 내지 10 w/v%인 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 적조 방제용 콜로이드 용액은 지표 표토의 황토를 이용하는 것이 아니라 광산에서 채취한 천연광물의 나노입자로서 입자의 평균입경이 500nm 이하인 나노입자를 유효성분으로 함유하기 때문에 지표의 유실 등의 문제점이 없으며, 종래의 황토 사용량에 비하여 약 1/50의 사용량으로도 적조 유발 미생물에 특이적으로 작용할 수 있다는 것을 특징으로 한다. 상기 나노입자의 평균입경은 바람직하게는 20 내지 40nm로서, 2차적으로 응집이 되지 않도록 처리되어 있는 것이 바람직하다. 상기 응집방지를 위해서는 분산매에 염류(salt)가 없어야 하고, 이를 위해서 탈이온수(Deionize water), 증류수(Distilled water)나 초순수를 분산매로 사용하는 것이 바람직하다. 또한 분산매로 염이 포함되어있는 수도수나 해수를 사용할 경우 물과 혼화할 수 있는 극성용매를 첨가하여 응집을 방지할 수 있다. 극성 용매로는 알코올류가 바람직하고, 알콜올 중에서도 환경에 독성이 미미한 에탄올을 첨가하는것이 바람직하다.
상기 천연광물은 40 내지 60 중량%의 SiO2, 10 내지 25 중량%의 Al2O3 및 10 내지 25 중량%의 Fe2O3를 필수성분으로 포함하는 것인 한 광물의 종류 및 채취지역에 특별히 한정되지 아니하고 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는, 본 발명에 사용되는 천연광물은 SiO2를 44 내지 55 중량%, Al2O3를 14 내지 23 중량% 및 Fe2O3를 13 내지 22 중량%로 포함한다.
상기 콜로이드 용액에 포함되는 천연광물 나노입자는 CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2 및 P2O5으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 0.01 내지 28.0 중량% 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 CaO가 0.01 내지 1.0 중량%, MgO가 0.1 내지 8.0 중량%, K2O가 0.5 내지 7.0 중량%, Na2O가 0.01 내지 5.0 중량%, TiO2가 0.1 내지 5.0 중량%, P2O5가 0.01 내지 2.0 중량%인 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 천연 광물 유래의 나노입자는 광물에서 강열감량(Ig. loss: ignition loss)된 성분을 1.0 내지 30 중량% 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 콜로이드 용액에서 상기 천연 광물의 나노입자의 농도는 0.01 내지 50 w/v%인 것이 바람직하고, 상기 콜로이드 용액의 사용량 및 응집방지를 고려할 때, 10 내지 20w/v%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 농도가, 0.01 w/v% 미만인 때에는 적조 방제효과가 거의 없고, 50 w/v%를 초과하는 때에는 2차적인 응집이 일어날 염려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 콜로이드 용액의 사용량을 고려할 때에는 상기 천연 광물 나노입자를 물 또는 해수에 분산시켜 10 w/v% 이상의 농도인 콜로이드 용액을 제조한 후에, 통상적인 살포방법에 따라 적조지역에 살포함으로써, 살포 후 바닷물 내의 상기 천연광물 나노입자의 농도가 0.01 w/v% 이상이 되도록 하는 것이 적조 방제에 효과적이다.
상기 천연 광물에서 유래한 상기 성분들을 포함하는 본 발명에 따른 콜로이드 용액은 적조 미생물에 대해 특이적인 사멸성을 보이는데, 이러한 적조 미생물로 는 Noctilluca miliaris, Mesodinium rubrum, Prorocentrum sigmoidis, Prorocentrum micans, Scrippsiella trochoidea 등을 예로 들 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 조성물을 이용하여 상기한 적조 미생물에 의해 감염이 유발되는 적조현상을 효과적으로 방제할 수 있다.
본 발명에 사용되는 천연 광물 나노입자는 원석 형태의 천연 광물을 분쇄하여 제조할 수 있는데, 이 경우에 천연 광물은 500 나노미터 이하의 입자 크기를 가지는 분말로 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다. 후술하는 실시예에서는 천연 광물 나노입자의 입경이 작을수록 성장 저해 활성은 증가함을 확인할 수 있으며, 상기 입경이 작을수록 사용량도 줄어들 뿐만 아니라, 적조 지역에 살포시 넓은 지역에 분산이 용이하기 때문에 적조 미생물의 흡착 및 제거효율이 향상된다.
본 발명에 따른 적조 방제용 콜로이드 용액은 천연 광물 유래의 활성 성분 외에도, 살 적조 미생물 활성을 나타내는 임의의 성분을 추가로 포함할 수 있으며, 그 이외에도, 흡착제, 협력제, 분산제, 계면활성제, 결합제, 유동조제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 적조 방제용 콜로이드 용액은 해양생물, 사람 등 생태계에 독성을 유발하지 않아서 안전할 뿐만 아니라 천연 광물에서 유래한 여러 미네랄 성분이 어류의 성장을 촉진할 수 있으며 오염된 해수의 복원을 촉진하는 효과를 추가적으로 나타낼 수 있으므로 더욱 유용하다.
본 발명에 따른 적조 방제방법은 (a) 40 내지 60 중량%의 SiO2, 10 내지 25 중량%의 Al2O3 및 10 내지 25 중량%의 Fe2O3를 포함하는 천연 광물을 분쇄하는 단계; (b) 상기 분쇄된 천연 광물을 습식법에 의하여 처리하여 500nm 이하의 평균입경을 가지는 나노입자 콜로이드 용액을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 콜로이드 용액을 해수에 살포하여 적조 미생물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 천연 광물은 40 내지 60 중량%의 SiO2, 10 내지 25 중량%의 Al2O3 및 10 내지 25 중량%의 Fe2O3를 필수성분으로 포함하는 것인 한 광물의 종류 및 채취지역에 특별히 한정되지 아니하고 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는, 본 발명에 사용되는 천연광물은 SiO2를 44 내지 55 중량%, Al2O3를 14 내지 23 중량% 및 Fe2O3를 13 내지 22 중량%로 포함한다.
상기 콜로이드 용액에 포함되는 천연 광물 나노입자는 CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2 및 P2O5으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 0.01 내지 28.0 중량% 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 CaO가 0.01 내지 1.0 중량%, MgO가 0.1 내지 8.0 중량%, K2O가 0.5 내지 7.0 중량%, Na2O가 0.01 내지 5.0 중량%, TiO2가 0.1 내지 5.0 중량%, P2O5가 0.01 내지 2.0 중량%인 것일 수 있다.
상기 천연 광물은 예를 들어, 광산에서 채취한 암석을 분쇄하여 500nm 이하의 평균 입경을 가지는 나노입자를 제조할 수 있는데, 상기 나노입자를 제조하는 단계는 우선 천연 광물 암석을 분쇄한 후에 습식법에 의하여 나노입자 콜로이드 용액을 제조할 수 있으며, 상기 습식법은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법인 한 특별히 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 사용되는 천연 광물 유래의 나노입자는 광물에서 강열감량(Ig. loss: ignition loss)된 성분을 1.0 내지 30 중량% 더 포함할 수 있으며, 살 적조 미생물 활성을 나타내는 임의의 성분과 흡착제, 협력제, 분산제, 계면활성제, 결합제, 유동조제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 적조 방제용 콜로이드 용액은 적조 미생물을 방제하기 위하여 통상의 방법으로 해수에 처리된다. 예를 들어, 상기 콜로이드 용액을 적절한 농도로 해양에 1회 내지 수회 살포할 수 있다. 투여 횟수, 투여 간격, 투여 농도 등은 적조 미생물의 증식 정도 및 기후 등의 환경적 조건에 따라 조절될 수 있다. 상기 콜로이드 용액에서 상기 천연 광물의 나노입자의 농도는 0.01 내지 50 w/v%인 것이 바람직하며, 상기 콜로이드 용액의 사용량 및 응집방지를 고려할 때, 10 내지 20w/v%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 농도가, 0.01 w/v% 미만인 때에는 적조 방제효과가 거의 없고, 50 w/v%를 초과하는 때에는 2차적인 응집이 일어날 염려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 콜로이드 용액의 사용량을 고려할 때에는 상기 천연 광물 나노입자를 물 또는 해수에 분산시켜 10 w/v% 이상의 농도인 콜로이드 용액을 제조한 후에, 통상적인 살포방법에 따라 적조지역에 살포함으로써, 살포 후 바닷물 내의 상기 천연광물 나노입자의 농도가 0.01 w/v% 이상이 되도록 하는 것이 적조 방제에 효과적이다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
시험예 1
천연 광물의 분석
충북 영동에 소재한 광산으로부터 채취한 천연 광물을 한국화학시험연구원(서울 성북구 종암동 3-544, 신일빌딩 303)에 분석 의뢰(접수번호 TAK-017737, 2000년 8월 9일)하여 하기 표 1과 같은 분석 결과를 얻었다.
시험항목 결과(중량%) 시험방법
SiO2 47.8 KS E 3805-96
Al2O3 17.3 KS E 3805-96, I.C.P
Fe2O3 19.8 KS E 3805-96, I.C.P
CaO 0.09 KS E 3805-96, I.C.P
MgO 1.34 KS E 3805-96, I.C.P
K2O 1.18 KS E 3805-96, I.C.P
Na2O 0.22 KS E 3805-96, I.C.P
TiO2 0.60 KS E 3805-96, I.C.P
P2O5 0.46 KS E 3805-96, I.C.P
강열감량 (Ig. loss) 10.4 KS E 3805-96
실시예 1
적조 미생물은 부경대학교 양식학과 한국해양미세조류은행으로부터 스크립시엘라 트로코이데아(Scrippsiella trochoidea D-69)를 분양받아 사용하였으며, f/2 배지(Guillard and Ryther, 1962)에 접종하여 25℃, 3000 럭스에서 배양하였다. 적조 미생물의 수는 헤마토사이토미터에 배양액을 분주 후 현미경으로 확인하였다.
평균 입경 40 나노미터 이하 크기로 분쇄하여 준비한 천연 광물 나노입자가 물에 10w/v%로 분산되어 있는 콜로이드 용액을 제조하고, 분산 매질 중에 있는 천연 광물 나노입자의 입도 분포도를 측정하고 그 결과를 도 1에 도시하였다. 상기 나노입자 콜로이드 용액의 제조는 우선 상기 시험예 1에서 사용된 천연광물을 분쇄기(모델 No. DH.ML DM120, Disk mill, 대한과학, 서울시 성북구 상월곡동 24-4, 대한빌딩, 136-120)와 지르코니아 볼(지름 2mm)을 함유한 볼밀(모델 No. NML-2, 대한과학)를 이용하여 1700 mesh로 분쇄한 다음, 상기 분말을 10 w/v% 로 증류수에 첨가한 후에, 이 용액을 나노입자 제조기(연속식 Bead Mill, Model No. NPM-01-Z-0.1B-0502, 나노인텍(주), 경기도 광주시 초월면 용수리 175-1)와 연결되어 있는 저장조에 투입하고, 나노입자 제조기에 비드(규격 0.4mm, Zirconia bead)를 장착한 후, 저장조의 용액이 펌프를 통하여 나노입자 제조기의 비드충진 시스템에 연속적으로 통과되도록 하며 용액을 순환시키면서 8시간 동안 가동시켜 제조하였다. 도 1을 참조하면 콜로이드 용액 중에서 상기 천연 광물 나노입자의 평균 입경은 약 185.1nm인 것으로 확인되었다. 다음으로, 상기 f/2 배지에 상기 콜로이드 용액을 각각 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 w/v% 농도가 되도록 첨가한 후, 이 배지에 스크립시엘라 트로코이데아를 0.7x103/ml 의 농도로 접종하고 25℃, 3000 럭스의 조건에서 5일간 배양한 후 스크립시엘라 트로코이데아의 세포수를 측정하여 그 결과를 도 2에 도시하였다.
비교예 1
대조구로서, 평균 입경 500nm 이하의 천연광물 나노입자 대신에 1700 메시로 분쇄한 천연 광물 입자를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 적조 미생물의 성장 저해능을 시험하여 그 결과를 도 2에 도시하였다.
비교예 2
대조구로서, 평균 입경 500nm 이하의 천연광물 나노입자 대신에 325메시((주)그린 바이오)로 분쇄한 황토 분말을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 적조 미생물의 성장 저해능을 시험하여 그 결과를 도 2에 도시하였다.
비교예 3
대조구로서, 평균 입경 500nm 이하의 천연광물 나노입자 대신에 1400메시((주)그린 바이오)로 분쇄한 황토 분말을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 적조 미생물의 성장 저해능을 시험하여 그 결과를 도 2에 도시하였다.
도 2를 참조하면, 배지에 첨가되는 천연 광물의 입자크기가 작을수록, 첨가농도는 증가할수록 스크립시엘라 트로코이데아의 성장속도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 2
한편, 500 나노미터 이하 크기의 천연 광물 나노입자를 사용한 실시예 1의 경우 상기의 0.0 과 0.2 w/v%의 범위에서 성장 저해능을 확인할 수 없으므로 0.00, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04w/v% 농도의 범위에서 스크립시엘라 트로코이데아를 1.0x103/ml의 농도로 접종하고 상기와 같은 배양조건에서 5일 배양한 후 성장 저해능을 재확인하고 그 결과를 도 3에 도시하였다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 나노 입자로 분쇄한 천연 광물을 사용한 실시예 2의 경우에는 0.04 w/v% 농도에서 100% 사멸율을 나타낸 반면, 1700 메시의 천연 광물 분말을 사용한 비교예 1의 경우에는 0.6 w/v%에서 100% 사멸율을 보였기 때문에 본 발명에 따른 콜로이드 용액이 약 1/15의 사용량으로도 우수한 효과를 거둘 수 있다는 것을 확인할 수 있으며, 325 메시 및 1400 메시의 일반 황토를 사용한 비교예 2와 비교예 3의 경우에는 1.0%의 농도에서 100% 사멸율을 보였기 때문에 본 발명에 따른 콜로이드 용액을 사용시 천연광물의 입경이 감소함에 따라 적조방제효과가 증가함을 확인할 수 있다. 일반 황토분말을 사용하는 경우 폭 30m, 길이 1000m, 깊이 3m의 적조띠에 유실율 50%, 방제율 70%를 감안하여 황토살포량을 산정해보면 약 1929 ton 이라는 많은 양의 황토가 소요되는 것에 비하여 본 발명의 콜로이드 용액을 사용하는 경우 36 ton 정도의 천연광물만 사용하여도 되므로 사용량이 약 53.6배 감소될 수 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 적조 방제용 콜로이드 용액은 어패류에의 독성 등 2차적인 환경오염, 지표 표토의 과도한 유실 등의 염려가 없으며, 사용량이 적음에도 적조 미생물에 대해 특이적인 사멸성을 나타내며, 관리 및 방제 처리시의 사용이 용이하고 방제 비용이 저렴하다는 것을 알 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 천연 광물을 유효성분으로 하고, 나노크기의 입자를 사용하는 적조 방제 방법은 기존의 황토보다 월등히 높은 적조 방제효율을 나타내어 사용량을 약 50배 감축할 수 있고, 2차 환경오염의 문제를 최소화할 수 있으며, 운반, 관리 및 사용이 용이하고 저렴한 가격으로 양산할 수 있다는 장점을 아울러 지니고 있다.

Claims (9)

  1. 입자의 평균입경이 500nm 이하이고 40 내지 60 중량%의 SiO2, 10 내지 25 중량%의 Al2O3 및 10 내지 25 중량%의 Fe2O3를 포함하는 천연 광물의 나노입자를 유효성분으로 하며, 여기에서 상기 천연 광물의 나노입자의 농도는 0.01 내지 50 w/v%인 적조 방제용 콜로이드 용액.
  2. 제 1항에 있어서, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2 및 P2O5로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 적조 방제용 콜로이드 용액.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 추가 성분의 함량은 CaO가 0.01 내지 1.0 중량%, MgO가 0.1 내지 8.0 중량%, K2O가 0.5 내지 7.0 중량%, Na2O가 0.01 내지 5.0 중량%, TiO2가 0.1 내지 5.0 중량%, P2O5가 0.01 내지 2.0 중량%인 것을 특징으로 하는 적조 방제용 콜로이드 용액.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 콜로이드 용액의 분산매질은 물 또는 해수인 것을 특징으로 하는 적조 방제용 콜로이드 용액.
  6. (a) 40 내지 60 중량%의 SiO2, 10 내지 25 중량%의 Al2O3 및 10 내지 25 중량%의 Fe2O3를 포함하는 천연 광물을 분쇄하는 단계;
    (b) 상기 분쇄된 천연 광물을 습식법에 의하여 처리하여 500nm 이하의 평균입경을 가지며, 농도는 0.01 내지 50 w/v%인 나노입자 콜로이드 용액을 제조하는 단계; 및
    (c) 상기 콜로이드 용액을 해수에 살포하여 적조 미생물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적조 방제방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 천연 광물은 CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2 및 P2O5로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 적조 방제방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 추가 성분의 함량은 CaO가 0.01 내지 1.0 중량%, MgO가 0.1 내지 8.0 중량%, K2O가 0.5 내지 7.0 중량%, Na2O가 0.01 내지 5.0 중량%, TiO2가 0.1 내지 5.0 중량%, P2O5가 0.01 내지 2.0 중량%인 것을 특징으로 하는 적조 방제방법.
  9. 삭제
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