KR100955452B1 - 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법 및 이로부터 제조된 미생물 배양액 - Google Patents

이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법 및 이로부터 제조된 미생물 배양액 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법 및 이로부터 제조된 미생물 배양액에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 정제수에 미생물 등을 혼합하여 미생물 함유 수용액을 제조한 다음 상기 수용액을 발효시킨 후 2회에 걸쳐 증류하여서 제조되는, 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법 및 이로부터 제조된 미생물 배양액에 관한 것이다.
본 발명에 따른 미생물 배양액은 세균의 증식을 억제하고, 효율적이고 경제적으로 이끼ㆍ녹조류를 제거하는 효과가 있으며, 인체에 무해하여 취급이 용이하고, 2차 환경오염을 일으키지 않는다.
이끼, 녹조류, 미생물, 배양, 증류

Description

이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법 및 이로부터 제조된 미생물 배양액{method for manufacturing microbic culture fluid used to remove moss and green algae, and microbic culture fluid made thereby}
본 발명은 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법 및 이로부터 제조된 미생물 배양액에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 정제수에 미생물 등을 혼합하여 미생물 함유 수용액을 제조한 다음 상기 수용액을 발효시킨 후 2회에 걸쳐 증류하여서 제조되는, 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법 및 이로부터 제조된 미생물 배양액에 관한 것이다.
이끼는 선태식물 지의류에 속하는 은화식물(隱花植物)을 통틀어 이르는 것으로서, 대체로 잎과 줄기의 구별이 분명하지 않고 고목이나 바위, 습지에서 자라는 식물을 일컫는다.
일반적으로 물속에 존재하는 이끼류(조류성 미생물, 병원성 미생물 등)로 인해 물이 오염되므로 이를 제거해주지 않으면 기하급수적으로 수량이 증가하여 악취를 발생할 뿐만 아니라 수질에 악영향을 주고 외관상 불쾌감을 주는 문제가 있다.
또한, 녹조(綠潮)는 부영양화된 호소(lake)나 유속이 느린 하천에서 식물성 플랑크톤인 녹조류가 크게 증가되어 물빛이 녹색으로 변화하는 현상으로 녹조가 발생되면 물의 용존산소량이 크게 줄어들어 물고기와 수중생물이 폐사되면서 악취가 발생되어 수역의 생태계가 파괴됨에 따라 사회적ㆍ경제적ㆍ환경적 측면에서 상당한 문제점이 발생된다.
따라서, 상기와 같이 수질에 악영향을 주고 독성물질을 생성하는 이끼ㆍ녹조류를 제거하고 발생을 방지하기 위해서는, 하수를 충분히 정화하여 영양염류가 바다나 호소로 흘러 들어가지 않도록 하고, 강이나 호숫가에 식물을 심어 이미 유입된 영양염류를 흡수하여 제거하는 것이 필요해진다. 그러나, 생활하수를 완전하게 정화시키는 작업은 거의 불가능할 뿐만 아니라 강이나 호숫가에 식물을 심어서 영양염류를 흡수 처리하는 정도로는 이끼ㆍ녹조류를 제거하거나 예방하기에는 충분하지가 않다.
또한, 녹조가 발생된 바다, 하천, 호수 등에 황토를 투여하여, 수질을 악화시키는 영양염류와 같은 원인물질들을 흡착하여 제거하는 방법이 시도되고 있으며, 그 일례로 한국등록특허공보 제10-0623993호에는 녹조 및 이끼를 제거하기 위하여 천연광물과 식물을 모재(母材)로 한 수처리제 제조방법이 개시되어 있으나, 이 방법 또한 녹조 및 이끼가 완전히 제거되지 못할 뿐만 아니라 제거되는 시간이 오래 소요되고 비용이 많이 들어 효율적이지 못하다는 문제점이 있다.
한편, 미생물 중에는 환경정화능력을 발휘하는 유용미생물군(Effective Micro organisms:EM)이 이 알려져 있는데, 상기 유용미생물군은 유산균, 방사선균, 광합성균, 효모균, 누룩균 등 유용한 미생물이 조합, 배양된 것으로서, 인간과 자 연에 유익하게 사용되고 있다.
본 발명은 상기 유용미생물군을 이용하여 환경에 유해한 이끼ㆍ녹조류를 제거하고자 하는 것으로서, 여러 환경개선분야에도 폭넓게 사용되며 적은 양을 사용하여도 확실한 효과을 얻을 수 있고 제조비용이 적게 들면서 인체에 해가 없는 환경개선제를 개발하고자 본 발명을 도출하게 되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유용미생물을 이용하여 환경에 유해한 이끼ㆍ녹조류를 제거하고자 하는 것으로서, 여러 환경개선분야에 폭넓게 사용되며 인체에 무해하고 제조비용이 적게 드는, 효율적이고 경제적이며 친환경적인 환경개선제의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 정제수에 광합성 세균 5~20중량%, 효모 1~3중량%, 당(dextrose) 5~10중량%, 염화나트륨 1~3중량%가 함유되도록 미생물 함유 수용액을 제조하는 단계; 상기 미생물 함유 수용액을 밀폐된 용기에 넣어 공기와 차단한 후 20~26℃에서 30~40일간 발효시켜 발효액을 제조하는 단계; 상기 발효액을 100~105℃에서 1차 증류하여 증류액을 얻는 단계; 및 상기 증류액을 100~105℃에서 2차 증류하여 미생물 배양액을 얻는 단계를 포함하는 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 미생물 함유 수용액은 젖산균 5~20중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 미생물 함유 수용액은 아미노산 5~20중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 당은 젖당인 것이 바람직하다.
또한, 상기 미생물 배양액에 글리신, 아르기닌 및 아스파르트산이 추가로 첨 가되되, 전체중량에 대하여 글리신 0.3~0.7중량%, 아르기닌 0.8~1.2중량%, 아스파르트산 0.8~1.2중량%가 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조되는 미생물 배양액을 제공한다.
본 발명에 따른 미생물 배양액은 세균의 증식을 억제하고, 효율적이고 경제적으로 이끼ㆍ녹조류를 제거하는 효과를 제공하고 또한, 인체에 무해하여 취급이 용이하고, 2차 환경오염을 일으키지 않는 효과를 제공한다.
이하 본 발명에 따른 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
정제수에 광합성 세균 5~20중량%, 효모 1~3중량%, 당(dextrose) 5~10중량%, 염화나트륨 1~3중량%가 함유되어 있는 미생물 함유 수용액을 제조한다.
상기 광합성 세균(photosynthetic bacteria)은 빛 또는 열을 에너지원으로 하여 탄소동화작용을 하는 세균을 말하는데, 박테리오클로로필이라는 색소를 갖고 있어서 이산화탄소와 수소화합물을 재료로 하여 질소화합물, 아미노산, 생리활성물질, 당류 등 다수의 물질을 합성하는 광합성이 가능한 세균으로서, 클로로비움(Chlorobium), 크로마튬(Chromatium), 로도스피릴륨(Rhodospirillum), 로도슈도모나스(Rhodopseudomonas) 등이 있다.
상기 당은 젖당(lactose)이 바람직한데, 상기 젖당은 유아 영양, 의약의 희석제, 분석화학에서 크로마토그래피의 흡착제로도 사용된다.
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상기 염화나트륨은 미생물의 성장 영양소로서 작용하고, 상기 광합성 세균의 삼투압을 맞추기 위하여 사용된다.
상기 미생물 함유 수용액에는 젖산균(lactic acid bacteria)이 5~20중량% 더 포함될 수 있다. 상기 젖산균은 당을 분해하여 젖산을 생성하는 세균으로 유산균이라고도 하며, 젖산발효에 의해 생성되는 젖산에 의해서 병원균과 유해세균의 생육이 저지되며, 락토바실루스속(Lactobacillus)과 스트렙토코쿠스속(Streptococcus)으로 대별된다. 젖산은 강한 살균력이 있으며 특히 유해한 미생물의 활동과 유기물의 급격한 부패분해를 억제한다. 젖산균은 리그닌이나 셀룰로오스 등의 난분해성 유기물의 분해를 용이하게 하는 동시에 미분해 유기물이 일으키는 갖가지 폐해를 방지하고 유기물을 발효 분해시키는 역활을 한다.
또한, 상기 미생물 함유 수용액에는 아미노산(amino acid)이 5~20중량% 더 포함될 수 있다. 상기 아미노산은 상기 미생물 함유 수용액에 포함되어 있는 효모에 의해 생리활성물질로 변화되어 상기 광합성세균 및 젖산균을 증식시키는 역할을 한다.
상기 아미노산은 이소류신(isoleucine), 류신(leucine), 리신(lysine), 페닐알라닌 (phenylalanine), 메티오닌(methionine), 트레오닌(threonine), 트립토판 (tryptophane), 발린(valine), 알라닌(alanine), 아르기닌(arginine), 아스파라긴(asparagine), 시스테인(cysteine), 글루타민(glutamine), 히스티딘(histidine), 프롤린(proline), 세린(serine), 티로신(tyrosine), 글리신(glycine)으로 이루어진 군 중에서 적어도 어느 하나가 선택되어질 수 있다.
다음은 상기 미생물 함유 수용액을 밀폐된 용기에 넣어 공기와 차단한 후 20~26℃에서 30~40일간 발효시켜 발효액을 제조한다.
상기 발효과정에서는 광합성세균이 질소화합물, 아미노산, 생리활성물질, 당류 등 다수의 물질을 합성하고, 효모는 상기 광합성세균이 생성한 물질을 이용하여 생리활성물질을 만들어 내며, 젖산균은 상기 광합성세균 및 효모가 만들어낸 당과 생리활성물질을 이용하여 젖산을 생성하게 된다.
즉, 광합성세균의 활동에 의하여 다른 미생물들의 활동이 유지되고 있다고 할 수 있으며, 상기 광합성세균도 다른 미생물이 만들어내는 물질을 활용하여 공존공영의 관계를 가지며, 상기 미생물들의 이러한 상호작용에 의하여 유해미생물의 증식이 억제된다.
상기에서 제조된 발효액에는 나트륨 성분 등 금속이온성분과 일반 병원성 세균이 포함되어 있다. 상기 나트륨과 같은 금속이온은 수중의 전기전도율을 증가시키고 수질을 악화시키며, 상기 병원성 세균은 본 발명에 따른 배양액에 함유된 미생물에 악영향을 미치므로, 상기 발효액에서 금속이온성분 및 병원성 세균을 제거해 줄 필요가 있다.
상기 발효액을 100~105℃에서 1차 증류하여 상기 발효액 중에 함유된 금속이 온성분 및 병원성 세균을 제거하고 증류액을 얻는다.
본 발명에 사용되는 미생물들은 상기 증류온도에서 분해되지 않는 반면에 상기 병원성 세균은 대부분 상기 온도에서 사멸되므로, 상기와 같이 증류공정을 통하여 상기 발효액에서 금속이온성분이 제거되고, 병원성 세균은 살균되면서 본 발명에 사용되는 미생물은 그대로 유지되어 미생물 활성이 저하되지 않은 증류액을 얻을 수 있다. 전기전도율은 상기 1차 증류공정을 거치는 동안 대략 5000mS/㎝에서 2000mS/㎝정도로 낮아진다.
상기 증류액을 다시 100~105℃에서 2차 증류하여 증류액의 농도를 높이는 동시에 상기 1차 증류에서 제거되지 않은 잔류 금속이온성분 및 병원성 세균을 모두 제거하면 본 발명에 따른 미생물 배양액을 얻는다.
상기 미생물 배양액은 증류과정을 거치는 동안 상기 발효액 대비 40% 정도가 회수되며, 엷은 갈색을 띄거나 투명하게 된다.
처리할려는 물에 이끼ㆍ녹조류가 많이 발생하는 등 처리대상수질의 상태가 악화되어 있는 경우에는, 상기 미생물 배양액에 영양성분을 추가하는 것이 바람직하다.
상기 영양성분으로는 글리신, 아르기닌 및 아스파르트산(aspartic acid)이 있으며, 전체중량에 대하여 글리신 0.3~0.7중량%, 아르기닌 0.8~1.2중량%, 아스파르트산 0.8~1.2중량%가 함유되는 것이 바람직하다.
상기 미생물 배양액을 이끼ㆍ녹조류가 발생되었거나 발생이 예상되는 물에 1000~10000ppm의 농도가 되도록 투입하여 사용한다.
이끼ㆍ녹조류에는 엽록소 성분이 포함되어 있고, 상기 엽록소의 구성성분이 본 발명에 따른 배양액의 아미노산에 흡착ㆍ분해되어서 상기 이끼ㆍ녹조류가 제거되게 된다.
이하, 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법을 하기 실시예 및 실험예를 통하여 좀더 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
<실시예>
정제수에 클로로비움 10중량%, 젖산균 5중량%, 아스파라긴 2.5중량%, 리신 2.5중량%, 효모 2중량%, 수크로오스 3.5중량%, 젖당 3.5중량%, 염화나트륨 2중량%가 함유되도록 미생물 함유 수용액을 제조하였다.
다음은 상기 미생물 함유 수용액을 밀폐된 용기에 넣어 공기와 차단한 후 23℃에서 35일간 발효시켜 발효액을 제조하였다.
상기 발효액을 히터를 이용하여 102℃에서 1차 증류하여 증류액을 얻은 다음, 상기 증류액을 다시 102℃에서 2차 증류하여 미생물 배양액을 얻었다.
상기 미생물 배양액에 글리신 0.5중량%, 아르기닌 1.0중량%, 아스파르트산 1.0중량%를 추가하여 본 발명에 따른 최종 미생물 배양액을 얻었다.
<실험예 1>
상기 실시예에서 얻어진 미생물 배양액의 세균분석실험을 실시하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
충청북도 청원의 지하수를 채취하여 상기 실시예의 미생물 배양액을 혼합(지하수:미생물 배양액=100:1의 중량비)하여 세균수를 측정하였고, 분석은 경기도보건환경연구원북부지원에 의뢰하여 실시하였다.
세균분석실험
검체명 단위 일반 세균 레지오넬라균
미생물 배양액 처리 전 CFU1)/㎖ 1,500 검출
미생물 배양액 처리 후 CFU/㎖ 39 불검출
1) CFU : Colony Forming Unit
상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 미생물 배양액이 일반 세균 및 레지오넬라균의 증식을 억제하는 효과가 있음을 알 수 있다.
<실험예 2>
상기 실시예에서 얻어진 미생물 배양액의 녹조류 제거실험을 실시하고 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.
담수호의 물을 채취하여(도 1 참조) 상기 실시예의 미생물 배양액을 혼합(물:미생물 배양액=65:1의 중량비)하여 12시간 경과 후 녹조류 제거결과를 육안관찰한 결과 도 2에 나타난 바와 같이 이끼ㆍ녹조류가 제거되어 있음을 알 수 있다.
<실험예 3>
상기 실시예에서 얻어진 미생물 배양액의 생체독성시험을 실시하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
상기 생체독성시험은 한국화학시험연구원에 의뢰하여 피부자극시험, 급성어독성시험, 급성경구독성시험 및 안(眼)자극시험을 실시하였다.
생체독성시험
시험항목 시험대상동물 단위 결과치 시험방법
피부자극 토끼 (암컷 3마리) ①홍반 및 부종소견을 유발하지 않음 ②일차피부자극지수:0.00 ③비자극성 물질 (None irritant) 국립환경과학원 고시 제2007-29호
급성어독성 송사리 (10마리) ㎎/ℓ LC50(48시간):〉100.0 LC50(96시간):〉100.01) OECD TG 203
급성경구독성 랫드(rat) (수컷 10마리와 암컷 10마리) 5,000㎎/㎏(투여용량/체중)에서 사망동물이 관찰되지 않음 식품의약품안전청 고시 제2005-60호
안자극 new Zealand White계 토끼 (암컷 6마리) 미약한 결막의 발적, 부종 및 분비물 등을 유발하는 경도 자극물(Mild irritant) 국립환경과학원 고시 제2007-29호
1) 100.0㎎/ℓ의 시험농도에서 96시간 경과시까지 치사어가 관찰되지 않음.
상기 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 미생물 배양액이 상기 실험동물을 대상으로 독성을 나타내지 않는다는 것을 알 수 있으며, 이로부터 인체에 무해함을 유추할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 세균의 증식을 억제하고 녹조류 및 세균류에 대해 탁월한 효과를 나타내며 인체에 무해하다는 것을 알 수 있으며, 따라서 이끼ㆍ녹조류를 효율적이고 경제적으로 제거하고, 인체에 상해를 입히지 않으므로 취급이 용이하다.
도 1은 녹조류가 발생한 담수호에서 채취한 물을 나타낸 사진이다.
도 2는 녹조류가 발생한 담수호에서 채취한 물에 본 발명에 따른 미생물 배양액을 투입한 후 녹조류가 제거된 모습을 나타낸 사진이다.

Claims (6)

  1. 정제수에 광합성 세균 5~20중량%, 효모 1~3중량%, 당 5~10중량%, 염화나트륨 1~3중량%가 함유되도록 미생물 함유 수용액을 제조하는 단계;
    상기 미생물 함유 수용액을 밀폐된 용기에 넣어 공기와 차단한 후 20~26℃에서 30~40일간 발효시켜 발효액을 제조하는 단계;
    상기 발효액을 100~105℃에서 1차 증류하여 증류액을 얻는 단계; 및
    상기 증류액을 100~105℃에서 2차 증류하여 미생물 배양액을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미생물 함유 수용액은 젖산균 5~20중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 미생물 함유 수용액은 아미노산 5~20중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 당은 젖당인 것을 특징으로 하는 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 미생물 배양액에 글리신, 아르기닌 및 아스파르트산이 추가로 첨가되되, 전체중량에 대하여 글리신 0.3~0.7중량%, 아르기닌 0.8~1.2중량%, 아스파르트산 0.8~1.2중량%가 함유되는 것을 특징으로 하는 이끼ㆍ녹조류 제거용 미생물 배양액 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 미생물 배양액.
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