이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해서 인삼, 산삼 등의 약용식물에 많이 들어있고 컴프리, 클로렐라, 명일엽 등의 약리활성을 갖는 식물에도 일부 존재한다는 천연 게르마늄과 셀레늄을 일반식물(작물)의 탄소 동화작용에 의해서도 얻어질 수 있다는 데 착안하여 연구한 결과, 유기 게르마늄과 셀레늄을 함유하는 작물(채소, 과일 및 쌀 등)을 개발할 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 무기 게르마늄과 셀레늄의 미량원소를 첨가하여 만든 제4종의 복합비료를 식물(작물)에게 관주 또는 옆면 시비하여, 식물에 있어 가장 중요한 낮의 광합성 작용으로 얻게 되는 당분과 녹말 속에서 유기 미네랄(Ge 및 Se)을 얻음으로써 인체에서 소화, 흡수할 수 있는 게르마늄 및 셀레늄 함유 액상비료의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 액상비료를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 액상비료를 이용하여 작물을 재배하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 게르마늄 및 셀레늄 함유 액상비료의 제조방법은 점토류 50∼70중량%와 장석류 30∼50중량%를 혼합하여 200∼320mesh로 미세하게 분쇄시키는 단계; 서서히 교반되고 있는 산 수용액에 상기 분쇄물을 첨가하고, 60∼120rpm의 속도로 교반시키면서 실온에서 5∼9일간 반응시킨 후 여과하여 액상의 미네랄을 분리시키는 단계; 및 상기 액상 미네랄에 아미노산과 결합시킨 셀레늄 표준원액(이산화셀레늄(SeO2) 1.405g을 물에 녹여 1ℓ로 함)을 혼합시키는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 상기 액상비료는 상기 방법으로 제조된다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 상기 액상비료를 이용하여 작물을 재배하는 방법은 상기 액상비료를 중량비로 1000배의 물로 희석하여 0.5∼1ℓ/평로 작물의 관주 또는 옆면 시비하여 작물을 재배하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 식물(작물)에 천연광물질로부터 추출해낸 무기 미네랄을 관주 또는 옆면 시비하여 식물(작물)이 성장하는데 영양원으로 이용하며, 탄소 동화작용을 거쳐 당분과 녹말에 천연 게르마늄과 셀레늄이 검출되게 함으로써 대체의학용 약품이나 건강보조식품으로 가능한 농산물을 제공할 수 있다.
당분과 녹말은 식물이 낮에 광합성을 하여 생성하는데, 호흡대사작용으로 인한 증산작용을 하게 되는 야간에 많은 손실이 생겨나기도 한다. 따라서, 야간의 손실을 방지하고 잎에 당분을 축적하기 위해서는 칼슘이 꼭 필요하며, 열매를 수확하는 과수와 과일, 채소는 보관된 당분과 녹말이 과일 내부로 옮겨질 때 당도와 착색, 그리고 비대와 저장성에서 유리하게 되는데 이를 위해서는 붕소가 필수적이라 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 생산성에 따라서 약간의 차이는 있으나 주성분은 조회분이고, 그 중에서 Si(58∼69%)와 Al(11∼13%)가 많이 함유되어 있고 Ca 함량도 상당히 높은 점토류, 특히 Ca 함량이 1.3∼2.6%인 천연제올라이트와 GeO2이 6.12ppm(포항산업과학연구원, 99/3/27: 시험방법; KS D 1673(ICP))인 장석류를 분쇄, 혼합한 후 산 용액을 이용하여 액상의 무기 미네랄을 추출한 다음, 이산화셀레늄(SeO2) 표준원액과 혼합하여 아미노산으로 활성을 조절하여 얻음으로써, 식물이 소화 및 흡수가 가능하도록 하였다. 하기 표 1은 본 발명에 따른 액상비료의 주요 활성미네랄의 성분 분석표이다.
활성미네랄의 성분 분석표
항 목 |
농도 |
항목 |
농도 |
비 고 |
Ca |
379 |
Ge |
8.9 |
단위: ㎎/ℓ ICP분석 한국화학시험 연구원 |
P |
376 |
Zn |
4.3 |
Mg |
1,150 |
Fe |
1,240 |
K |
860 |
Cu |
0.26 |
Na |
2,110 |
B |
2.5 |
Se |
1.8 |
Mn |
215 |
Si |
39.1 |
Al |
4280 |
본 발명에 있어서, 활성미네랄(Active Mineral)은 Ca, Mg, Ge, Se 등 20여종의 미량원소가 이온상태 즉, 활성화 상태로 존재하며(표 1 참조), O17 핵자기 공진스팩트럼으로 측정하면, 일반 물(H2O)의 스팩트럼(140∼150Hz)보다 작은 40∼50Hz의 크기로 나타나며, 이는 식물의 세포막 등에 대해 고 삼투력을 갖게 되어 뿌리나 잎으로의 흡수가 가능하도록 되어있다.
일반적으로, 식물에서 어떤 세포 또는 장소에서 삼투압이 높으면 수분은 삼투압이 높은 쪽으로 이동하며 식물 뿌리의 삼투압이 높을수록 수분은 많이 흡수된다.
이는, TACT(Transpiration: 증산, Adhesion: 부착력, Cohesion: 응집력, Tension: 장력) 메커니즘에 따른 물의 이동설로써, 식물에서의 물 수송은 TACT가 서로 협조하여 이동되는 것과 같다. 물에 녹은 무기물은 뿌리털과 표피세포로 들어간 다음 피층 유조직 세포의 세포질로 들어가는데 처음에는 발달하고 있는 옆원기로 이동하며, 잎이 성숙해서 광합성을 활발하게 시작하면 잎에서 성숙하고 있는 과일이나 씨 등 정단분열조직 또는 저장 줄기나 저장뿌리로 이동된다. 이때 체관에서 수송되는 주요 당은 설탕인데, 설탕은 수송된 뒤 녹말(녹말 분자는 크기 때문에 작고 유동성이 큰 설탕 분자보다 한 곳에 머무르려는 성질이 강함)로 바뀌어 저장되었다가 다시 설탕으로 가수분해되어 체관으로 수송되며, 이때 함께 수송된 게르마늄(Ge)과 셀레늄(Se)과 같은 이온을 효율적으로 흡수하여 축적할 수 있다.
본 발명에 있어서, 점토류, 바람직하게 천연 제올라이트는 클리놉틸로라이트(Clinoptilolite)계와 모데나이트(mordenite)계 제올라이트를 사용할 수 있다. 또한 천연 장석류(소다장석, 카리장석, 엽장석) 등은 자급자족할 수 있고, 필요하면 수출도 가능한 광물로써 국내에서는 경북 영일지구 및 감포 지구에 많이 산재되어 있어 본 발명의 조성물로써 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액상비료를 제조하려면, 먼저, Al2O3 및 SiO2계 점토류 50∼70중량%와 장석류 30∼50중량%를 혼합하여 200∼320mesh로 미세하게 분쇄시킨다. 이때, 상기 장석류의 사용량이 30중량% 미만이면 GeO2 함량이 떨어져 효과가 저하되고, 50중량%를 초과하면 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 반응도중 역반응(흰색거품: White Scum)이 일어나 작업의 불편함과 동시에 품질의 유지가 어렵게 된다.
그 다음, 서서히 교반되고 있는 산 수용액에 상기 분쇄물을 첨가하고, 60∼120rpm의 속도로 교반시키면서 실온에서 5∼9일간 반응시킨 후 여과하여 액상의 미네랄을 분리시킨다.
상기 산 수용액으로는 황산 수용액, 질산 수용액, 염산수용액 또는 초산수용액 등이 사용 가능하며, 바람직하게는 황산 수용액이다. 이들은 시판되는 제품을 구입하여 사용하여도 무방하다. 또한, 상기 산 수용액과 분쇄물의 혼합비는 중량비로 1 : 1∼1.5인 것이 바람직하며, 상기 분쇄물의 양이 1 미만이면 미네랄의 농도함량이 저하되어 상품가치가 저하되고, 1.5를 초과하면 완전반응이 어려워 미네랄추출이 어렵다. 이와 같이, 본 발명에서는 활성 미네랄의 추출 용매로 산 수용액을 사용함으로써 추출용매로 물을 사용하는 경우와 비교하여 완전용해와 반응이 용이하며 미네랄의 클러스터(Cluster)를 작게 하여 활성도를 높이는 효과를 얻을 수 있다.
상기 교반은 완전반응과 미네랄추출을 위해 필요하며 60rpm 미만이면 미반응으로 긴 반응시간을 필요로 하고, 120rpm을 초과하면 미립자의 분산으로 탈수를 어렵게 한다. 아울러, 상기 반응시간이 실온에서 5일 미만이면 불완전 반응으로 품질이 저하되고, 9일을 초과하면 입자와 점성의 변화로 고액분리(탈수)가 어렵다.
이렇게 얻어진 액상 미네랄에 아미노산과 결합시킨 셀레늄 표준원액(이산화셀레늄(SeO2) 1.405g을 물에 녹여 1ℓ로 함)을 혼합시켜 본 발명의 액상비료를 얻는다. 상기 액상 미네랄, 아미노산 및 셀레늄 표준원액의 혼합비는 중량비로 7∼8 : 0.5∼1 : 1∼2인 것이 바람직하며, 상기 아미노산의 사용량이 상기 범위를 벗어나면 식물(작물)이 흡수하는데 어렵거나 경제적인 단점이 있고, 상기 셀레늄 표준원액의 사용량이 상기 범위를 벗어나면 표준미네랄의 사용시 불편한 단점이 있다. 아울러, 상기 아미노산은 상기 활성 미네랄과 물리적 및/또는 화학적으로 결합되어 작물의 활성 미네랄 흡수를 촉진시키는 역할을 한다.
본 발명에 따르면, 이와 같이 제조된 액상비료를 중량비로 1000배의 물로 희석하여 0.5∼1ℓ/평로 작물의 관주 또는 옆면 시비하여 작물을 재배하며, 작물에 관주 또는 옆면 시비되는 방법과 사용량은 하기 표 2와 같으나, 가뭄, 장마 등의 기후 조건에 따라 시비량을 적절히 조절할 수 있다.
제품의 엽면살포 기준 및 사용방법
대상작물 |
구 분 |
물 20ℓ당 첨가량 (희석배수) |
살포횟수 |
과수 |
사과,배,감,밀감, 포도,복숭아 등 |
개화직전 |
25㏄(800배) |
1∼2회 |
적과이후 |
40㏄(500배) |
5∼7일 간격, 2∼3회 |
과채류 |
수박, 오이, 참외, 토마토, 딸기, 고추, 가지 등 |
생육초기 |
25㏄(800배) |
5∼7일 간격, 2∼3회 |
각종장애 |
40㏄(500배) |
5∼7일 간격, 2∼3회 |
깻잎, 배추,상추, 시금치, 파 |
생육 초기, 중기 |
25∼40㏄ |
5∼7일 간격, 2∼3회 |
화훼류 |
각종 장애시 |
20㏄(1000배) |
5∼7일 간격, 1∼3회 |
벼 (쌀)농사 |
모내기 |
25㏄(800배) |
1∼2회 |
개화직전 |
40㏄(500배) |
5∼7일간격, 1∼2회 |
기타작물 |
전 생육기간 중 4∼6회 살포: 500∼1,000배 |
다시 언급하지만, 본 발명에 따른 액상비료의 대상 작물에 대한 적용범위 및 사용량은 상기 표 2와 같이 사용됨이 효과와 경제성이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 실시 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시 예 1
점토광물(모데나이트: Mordenite) 50중량%와 장석(운모) 50중량%를 혼합하여 200∼320mesh로 미세하게 분쇄하여 서서히 교반되고 있는 30%의 황산 수용액에 상기 분쇄물 : 황산수용액을 중량비로 1 : 1로 가하고, 약 100rpm의 속도로 교반시키면서 실온에서 약 7일간 반응시킨 후 여과하여 액상의 미네랄을 분리시켜 얻는다. 상기 액상 미네랄에 아미노산과 결합시킨 셀레늄 표준원액(이산화셀레늄(SeO2) 1.405g을 물에 녹여 1ℓ로 함)을 8 : 1 : 1의 중량비로 혼합시켜 액상비료를 제조하였다. 이를 포도과수원에 상기 표 2에 기재된 조건으로 옆면 살포하여 하기 표 3과 같은 결과를 얻었다.
시료명 |
구분 |
게르마늄(Ge) |
셀레늄(Se) |
비고 |
포도(켐빌) |
무처리군 |
N.D |
측정하지 않음 |
ICP분석 |
처리군 |
60.6880ppb |
측정하지 않음 |
포도(거봉) |
무처리군 |
N.D |
측정하지 않음 |
처리군 |
106.8104ppb |
측정하지 않음 |
농작지: 경북 김천시 대항면 덕전1리
분석기관: 상주대학교 기술혁신센터 (2005년 8월 20일)
-농촌진흥청 고시 제1996-6호 '비료의 품질검사방법' 중 비료의 이화학적 검사방법
실시 예 2
상기 실시 예 1에서 얻은 액상비료를 배추, 및 쌀에 상기 표 2에 기재된 조건으로 옆면 살포하여 하기 표 4와 같은 결과를 얻었다.
시료명 |
구분 |
게르마늄(Ge) |
셀레늄(Se) |
비고 |
배추1 ) |
무처리군 |
N.D |
N.D |
ICP/MS분석 |
처리군 |
18.20ppm |
15.16ppm |
쌀2 ) |
무처리군 |
N.D |
측정하지 않음 |
처리군 |
0.16ppm |
측정하지 않음 |
쌀3 ) |
무처리군 |
N.D |
N.D |
처리군 |
9.4ppm |
1.0ppm |
1): 농작지 : 경북 산청 고냉지 배추 재배농장
분석기관 : 한국식품연구소(2005년 11월 18일)
발급번호 : 일반 제10703호
2): 농작지: 경북 의성군 봉양면 분토리 928 번지
분석기관: 한국과학기술연구원 /특성 분석센터(2005년 12월 13일)
발급번호: KASO5L655
3): 농작지: 경북 의성군 봉양면 분토리 928번지
분석기관: 한국화학시험연구원(2006년 02월 13일)
발급번호 : TAK-001542
실시 예 3
상기 실시 예 1에서 얻은 액상비료를 콩을 표 2에 기재된 조건으로 옆면 살포하여 하기 표 5와 같은 결과를 얻었다.
시료 |
구분 |
게르마늄(Ge) |
비고 |
콩 |
무처리군 |
N.D. |
ICP 분석 |
처리군 |
0.002ppm |
농작지: 경북 의성군 봉양면 분토리 928 번지
분석기관: 한국과학기술연구원 /특성 분석센터(2005년 12월 13일)
발급번호: KASO5L655