KR101037280B1 - 해양 심층수로부터 생산된 간수를 이용하여 상토를 만드는방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상토(床土)를 만드는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수로부터 생산된 간수(苦汁)을 이용하여 상토를 만드는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 취수하여 수분을 증발 또는 냉각에 의해서 농축하여 소금을 제조하면서 부산물로 생산된 간수에 함유된 NaCl을 전기투석공정, 전기추출공정 또는 냉동공정 중에서 선택된 한가지의 NaCl을 제거하는 공정으로 간수에 함유되어 있는 NaCl이 제거된 간수를 생산하는 단계, NaCl이 제거된 간수에 자성물질과 킬레이트성 유기산(Organic acid chelates)을 반응한 다음, 자화처리단계, 완숙퇴비에 NaCl이 제거된 간수에 자성물질과 킬레이트성 유기산을 반응한 다음, 자화 처리한 것과 첨가제와 비료를 혼합하고 숙성하여 상토제품을 만드는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

상토(床土), 해양 심층수, 간수, NaCl, 퇴비

Description

해양 심층수로부터 생산된 간수를 이용하여 상토를 만드는 방법{Manufacturing method of bed soil using bittern which was produced from deep sea water}

본 발명은 상토(床土)를 만드는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수로부터 생산된 간수(苦汁)에 함유된 NaCl을 제거된 간수에 자성물질과 킬레이트성 유기산(Organic acid chelates)을 반응시킨 다음, 자화 처리한 것을 완숙퇴비, 비료와 첨가제를 혼합하고 숙성하여 상토를 만드는 방법에 관한 것이다.

상토(床土, Bed soil)는, 묘판용(苗板用)으로 특별히 준비한 흙으로, 종래의 상토는 경험적으로 얻어진 여러 가지 방법으로 만들어졌는데, 일반적으로 흙을 볏짚, 낙엽 등과 혼합하여 몇 달을 퇴적해서 부숙(腐熟) 시킨 다음, 화학비료(Chemical fertilizer)를 첨가하여 질소, 인산, 칼륨 등의 양분을 보충하고, 또 흙의 산도(酸度)가 강한 경우에는 석회를 넣어서 중성(中性)으로 중화를 하고, 병해충 오염의 염려가 있을 때에는 퇴적 중에 뒤엎기를 할 때에는 클로로피크린(Chloropicrin) 등의 농약으로 처리하거나 증기 등에 의하여 소독을 하여 상토를 제조하였으며, 이와 같은 종래의 상토제조방법은 상당한 노력과 시간이 필요하면서 경비가 높게 소요되는 문제점과 다양한 활성화된 미네랄성분이 함유되어 있지 않은 문제점이 있었다.

[문헌 1] 대한민국 특허등록번호 제10-0416728호(2004. 01. 15)

[문헌 2] 대한민국 특허등록번호 제10-0421340호(2004. 02. 23)

[문헌 3] 대한민국 특허공개번호 제10-2004-0017512호(2004. 02. 27)

본 발명은 작물의 생장에 필요한 미네랄성분이 함유되어 있는 해양 심층수에서 생산된 간수와 완숙퇴비를 이용하여 작물의 생육이 향상되는 상토를 만드는 방법을 제공하는데 그의 목적이 있다.

본 발명은 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 취수하여 수분을 증발 또는 냉각에 의해서 농축하여 소금을 제조하면서 부산물로 생산된 간수에 함유된 NaCl을 전기투석, 전기추출 또는 냉동법에 의해서 NaCl을 제거하는 단계, NaCl이 제거된 간수에 자성물질과 킬레이트성 유기산(Organic acid chelates)을 반응한 다음, 자화 처리하는 단계, 완숙퇴비에 NaCl이 제거된 간수에 자성물질과 킬레이트성 유기산을 반응 후 자화 처리한 것과 첨가제와 비료를 혼합하고 숙성하여 상토제품을 만드는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명은 농작물의 생육에 필요한 미네랄성분을 함유한 해양 심층수로부터 생산된 간수와 완숙퇴비를 이용하여 만든 상토는 종래의 상토에 비해서 농작물의 생장속도가 향상되는 효과가 있기 때문에 상토제조에 널리 이용될 것으로 기대된다.

상토(床土, Bed soil)는, 묘판용(苗板用)으로 특별히 준비한 흙으로, 이식재 배(移植栽培)에서는 모의 좋고 나쁨이 생육과 수확량(收穫量)의 열쇠가 되므로 상토는 이화학성(理化學性)이 좋을 것, 모에 충분한 양분을 공급할 수 있을 것, 병충해(病蟲害)가 발생하지 않을 것 등이 요구된다.

일반적으로 상토는 흙을 볏짚, 낙엽, 퇴비 등과 혼합하여 몇 달을 퇴적해서 유기물(有機物)을 부숙(腐熟)시키고, 화학비료(Chemical fertilizer)를 첨가하여 질소, 인산, 칼륨 등의 양분을 보충한 다음에 혼합하는 방법으로 만들며, 상토에 함유된 부숙 유기물은 흙의 입자를 단립화(團粒化) 시켜 흙 속에 크고 작은 공극을 만들어 통기성, 통수성, 보수성을 좋게 하는 동시에 양분공급의 구실도 한다.

해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수는 다음 표 1 "해양 심층수와 표층해수 중에 함유된 중요성분 분석치"에서 보는 바와 같이 농작물의 생육에 필요한 다양한 미네랄성분이 함유되어 있으면서 유해한 중금속성분은 극히 미량 함유되어 있으며, 유해미생물과 오염물질의 농도가 낮은 청정한 특성과 특히 농작물의 생육에 필요한 영양염류의 농도가 높은 특성이 있다.

표 1 해양 심층수와 표층해수 중에 함유된 중요성분 분석치

구분		울릉도 현포
		수심 650m 해양 심층수	표층해수
일 반 항 목	수온(℃)	1.2	20.3
	pH	7.8	8.15
	DO 용존산소(㎎/ℓ)	6	8
	TOC유기 탄소(㎎/ℓ)	0.962	1.780
	CODMn(㎎/ℓ)	0.2	0.6
	용해성 증발잔류물(㎎/ℓ)	40,750	37,590
	M-알칼리도(㎎/ℓ)	114.7	110.5
주 요 원 소	NaCl(wt%)	2.69	2.75
	Mg 마그네슘(㎎/ℓ)	1,270	1,280
	Ca 칼슘 (㎎/ℓ)	406	405
	K 칼륨 (㎎/ℓ)	414	399
	Br 취소 (㎎/ℓ)	68.2	68.1
	Sr 스트론튬 (㎎/ℓ)	7.76	7.61
	B 붕소 (㎎/ℓ)	4.45	4.48
	Ba 바륨(㎎/ℓ)	0.044	0.025
	F 불소 (㎎/ℓ)	0.52	0.56
	SO4 2-(㎎/ℓ)	2,836	2,627
영 양 염 류	NH4 +암모니아태질소(㎎/ℓ)	0.05	0.03
	NO3 -질산태질소(㎎/ℓ)	1.158	0.081
	PO4 3-인산태인(㎎/ℓ)	0.177	0.028
	Si 규소 (㎎/ℓ)	2.800	0.320
미 량 원 소	Pb 납 (㎍/ℓ)	0.110	0.087
	Cd 카드뮴 (㎍/ℓ)	0.050	0.008
	Cu 구리 (㎍/ℓ)	0.260	0.272
	Fe 철 (㎍/ℓ)	0.230	0.355
	Mn 망간 (㎍/ℓ)	0.265	0.313
	Ni 니켈 (㎍/ℓ)	0.360	0.496
	Zn 아연 (㎍/ℓ)	0.450	0.452
	As 비소 (㎍/ℓ)	0.4001	0.440
	Mo 몰리브덴(㎍/ℓ)	5.110	5.565
	Cr 크롬(㎍/ℓ)	0.020	-
균 수	생균 수(개/㎖)	0	520
	대장균 수(개/㎖)	음성	음성

해양 심층수는, 표층해수(表層海水)와는 달리 햇빛이 닿지 않아 플랑크톤(Plankton) 및 생명체가 증식(增殖)하지 못하기 때문에 영양염류(榮養鹽類)의 농도가 높으면서 수온(水溫)에 따른 밀도차이(密度差異)로 표층해수와 혼합되지 않아 표층해수에 존재하는 오염물질(汚染物質)이 없기 때문에 표층의 해수와 비교하였을 때 저온안정성(低溫安定性), 청정성(淸淨性), 부영양성(富榮養性), 미네랄밸런스특성, 숙성성(熟成性) 등의 특성이 있으며, 특히 농작물의 생육에 필요한 다종다양한 미네랄성분과 영양염류가 다량 함유되어 있는 특성이 있다.

본 발명에서는 해양 심층수로부터 음용수나 식품공정의 용수를 생산하면서 배출되는 염수를 농축하여 소금을 제조하면서 부산물로 생산되는 간수(Bittern)를 이용하여 상토를 만드는 방법을 제시한다.

그리고 본 발명에서 염수의 농도를 파악하기 위한 용액의 비중의 측정은 보메 비중계(Baume's hydrometer)로 측정하며, 보매 비중계의 보메도(°Be)는 액체의 비중을 측정하기 위하여 보메도 비중계를 액체에 띄웠을 때의 눈금의 수치로 나타낸 것으로, 물의 비중보다 무거운 중액용(重液用)의 무거운 보메도(중보메도)와 물의 비중보다 가벼운 경액용(輕液用)의 가벼운 보메도(경보메도)가 있으며, 이 중에서 중액용은 순수(純水)를 0°Be로 하고, 15% 식염수를 15°Be로 하여, 그 사이를 15 등분한 눈금을 가지며, 경액용은 10% 식염수를 0°Be로 하고, 순수(純水)를 10°Be로 하여, 그 사이를 15 등분한 눈금을 매기고 있으며, 보메도(°Be)는 해수의 경우 염 농도(wt%)와 근사(近似)하기 때문에 염분농도를 표시하는 척도로도 널리 사용되고 있다.

보메도(°Be)와 액체의 비중(d)과의 관계는 다음과 같다.

액체의 비중이 물의 비중보다 무거운 중보메도의 경우

d = 144.3/(144.3-°Be) ………………………………………………①

액체의 비중이 물의 비중보다 가벼운 경보메도의 경우

d = 144.3/(134.3+°Be) ………………………………………………②

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명에서 혼합의 비를 나타내는 "부"는 중량부를 의미한다.

Ⅰ. 해양 심층수로부터 생산된 간수에 함유되어 있는 NaCl이 제거된 간수를 생산하는 단계

해양 심층수나 표층해수에 포함되어 있는 염류는, 염화 나트륨이 대부분을 차지한다. 해수로부터 소금을 생성하는 경우, 해수를 농축하면 NaCl이 먼저 결정화하므로, NaCl이 석출(析出)되고 남는 액체가 쓴맛이 나는 것이 간수이며, 간수는 마그네슘이 주성분이며, 이 밖에도 칼륨, 철, 아연, 붕소 등 다양한 미네랄성분과 잔류한 NaCl을 함유한 미네랄 염수이다.

본 발명에서 이용하는 간수(苦汁)는, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 취수하여 천일 염전에서 태양열과 바람에 의해서 수분을 증발 농축, 가열에 의한 수분을 증발 농축, 진공증발에 의한 농축, 냉동법에 의한 농축, 전기투석장치에 의한 농축 또는 전기추출장치에 의한 농축 중에서 선택된 한가지 농축공정 또는 한 종류 이상의 농축공정을 조합한 농축공정에 의해서 보메도 비중이 26∼32°Be에서 소금을 생산하면서 부산물로 생산된 간수를 이용한다.

간수의 성분조성은 생산방법에 따라서 표2에서 보는 바와 같이 다소 차이가 있다. 특히 전기투석법에 의해서 농축된 염수로부터 생산된 간수는 CaCl₂가 함유되어 있는 특성이 있으며, 천일 염전이나 가열 증발에 의해서 농축된 염수로부터 생산된 간수는 MgSO₄가 함유된 특성이 있다.

표2　간수의 주요성분 분석 치

구분	NaCl	KCl	MgCl2	MgSO4	CaCl2
전기투석법에서 생산된 간수(wt%)	1∼8	4∼11	9∼21	-	2∼10
염전에서 생산된 간수(wt%)	2∼11	2∼4	12∼21	2∼7	-

본 발명에서 사용하는 간수는, 상기의 농축방법과 간수의 조성에는 특별히 제한하지 않으며, 또한 취수한 해양 심층수를 역삼투 여과를 하여 여과된 탈염수는 음료수나 식품제조용수를 생산하고, 여과되지 않고 1차 농축된 염수를 상기 농축공정들로 농축하여 보메도 비중이 26∼32°Be에서 소금을 생산하면서 생산된 간수를 이용할 수도 있다.

상기 해양 심층수에서 생산된 간수에는 NaCl이 과잉으로 함유되어 있는 NaCl의 제거는, 간수를 1가 양이온선택교환 격막과 1가 음이온선택교환 격막을 사용한 전기투석장치에 의해서 NaCl을 제거하는 공정, 간수를 1가 양이온선택교환 격막과 1가 음이온선택교환 격막을 사용한 전기추출장치에 의해서 NaCl을 제거하는 공정 또는 간수를 냉동하여 얼음을 생산하면서 NaCl을 석출·제거하는 공정 중에서 선택된 한가지의 NaCl을 제거하는 공정으로 간수에 함유되어 있는 NaCl이 제거된 간수를 생산한다.

1. 전기투석장치에 의해서 NaCl을 제거하는 공정

본 발명에서 전기투석장치(電氣透析裝置: 3)에 의해서 간수에 함유된 NaCl의 제거는, 직류전원의 전위차(電位差)를 구동력(Driving force)으로 하여 이온성 용질의 막 투과에 의해 분리하는 것으로, 1가 양이온선택교환 격막(9)은 고정부전하 (固定負電荷)를 가지는 1가 양이온을 선택적으로 투과하고, 1가 음이온선택교환 격막(8)은 고정정전하(固定正電荷)를 가지는 1가 음이온을 선택적으로 투과하는 이온교환 격막을 사용한다.

전기투석장치(3)는 스케일 트러블(Scale trouble)을 억제하며, NaCl제거 효율을 향상하면서 한계전류밀도(限界電流密度)를 크게 하여 처리효율이 향상되도록 1가 음이온선택교환 격막(8)과 1가 양이온선택교환 격막(9)을 양극(4)과 음극(5) 사이에 교호적(交互的)으로 일렬 다단(多段)을 설치하고, 양단의 양극실(6)의 양극(4)과 음극실(7)의 음극(5)에 정류기로부터 직류전류를 인가(印加)하면서 간수 저장조(1)에 공급된 간수를 간수 이송펌프(2)로 탈염실(10)에 공급하여 염류의 농도를 400∼800㎎/ℓ범위로 NaCl을 제거하면서 일부는 간수 저장조(1)로 반송하고, 탈염된 간수는 전기전도율지시제어기(ECIS: Electric conductivity indicating switch)에 의해서 솔레노이드밸브(Solenoid valve: ⓢ) 작동에 의해 반응조(18)로 보내고, 염농축실(11)에는 농축 염수 저장조(12)의 농축 염수를 농축 염수 이송펌프(13)에 의해 염농축실(11)로 공급하여 농축 염수 저장조(12)로 순환하면 간수 중의 Na⁺이온은 전기적인 인력에 의해서 1가 양이온선택교환 격막(9)을 투과하여 음극(5) 쪽의 염농축실(11)로 이동하고, Cl^-이온은 1가 음이온선택교환 격막(8)을 투과하여 양극(4) 쪽의 염농축실(11)로 이동하면서 NaCl의 제거가 일어나 농축 염수 저장조(12)의 보메도 비중이 18∼20°Be범위로 농축된 농축 염수는 보메도 비중계 BIS(Baume indicating switch)에 의해 솔레노이드밸브(ⓢ)를 작동하여 소금제조공 정으로 보낸다.

여기서 전기전도율(Electric conductivity)은 수용액이 전기를 전도하는 정도를 나타내는 지표로서 수중의 염류농도를 나타내는 기준으로 단위는 수용액의 전기저항률의 역수에 상당하는 S/m(Siemens/m)이며, 전기전도도(EC)와 수중의 가용성염(TSS)과의 관계는 다음 식③와 같다.

　TSS(ppm)=640 X EC (mS/㎝) …………………………………………………③

전기투석장치(3)는 처리성능을 높이기 위해서는 전류밀도(電流密度)를 한계전류밀도(限界電流密度) 이하의 범위에서 가능한 한 크게 하는 것이 바람직하지만, 한계전류밀도는 염류농도에 비례하며, 확산 층(散層層)의 두께에 반비례하므로, 확산 층의 두께가 일정한 경우, 배출되는 탈염수인 간수 중의 염분농도와 농축 염수의 염분농도에 의해 좌우되므로, 본 발명에서는 1가 음이온선택교환 격막(8)과 1가 양이온선택교환 격막(9)을 양극(4)과 음극(5) 사이에 교대로 배열한 탈염실(10)과 염농축실(11)을 형성하는 전기투석장치(3)에 간수 저장조(1)의 간수를 간수 이송펌프(2)로 탈염실(5)에 보내어 NaCl을 제거한 후 일부는 순환하며, 농축 염수는 농축 염수 이송펌프(13)에 의해 염농축실(11)로 보내어 순환함으로써 NaCl제거 효율을 향상하면서 염농축실(11)에서 스케일성분이 생성되지 않도록 염농축실(11)에 통수하는 농축 염수를 다량으로 공급하면, 스케일 트러블을 확실히 방지할 수 있으며, 염농축실(11)에 NaCl농도가 높은 농축 염수를 공급함으로써 전류의 액저항(液抵抗) 적어지므로 한계전류밀도를 높일 수 있음으로, 전기투석장치(3)의 처리성능을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

전기투석장치(3)에서 한계전류밀도를 높게 하여 통전량(通電量)을 크게 함으로써 전기투석효율을 향상하면서 스케일 트러블을 억제하기 위해서는 탈염실(10)에 공급하는 유량은 막면선속도(膜面線速度)가 10∼30㎝/초 범위로 NaCl이 제거된 간수를 간수 저장조(1)로 반송하며, 염농축실(11)에 공급하는 농축 염수의 유량은 막면선속도가 1∼3㎝/초 범위가 유지되도록 농축 염수를 농축 염수 저장조(12)로 반송한다.

전기투석장치(3)의 이온교환 격막에 스케일(Scale)이 생성되어 막의 오염(fouling)으로 인하여 처리효율을 저하할 수 있기 때문에 CaSO₄, CaCO₃, SrSO₄ … 등에 의해서 스케일의 생성을 최대한 억제하기 위해서 2가 이상의 이온성 물질은 난투과성(難透過性)이면서 1가 이온성 물질만 선택적으로 투과하는 이온교환 격막을 사용한다.

본 발명에서 사용하는 1가 양이온선택교환 격막(9)은 2가 이상 다가(多價) 양이온의 투과는 억제하면서 1가 양이온만을 선택투과하는 교환 격막으로, 폴리스티렌-디비닐 벤젠(Polystyrene-divinylbenzene)계의 주 사슬(主鎖: Main chain)에 부전하(負電荷) -SO₃ ^-를 고정하고 있는 부전하막(負荷電膜)에 측쇄(側鎖: side chain)가 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine) 또는 폴리비닐 피리딘(Polyvinylpyridine) 등의 그래프트 폴리머(Graft polymer)나 주 사슬이 폴리에틸렌이민 또는 폴리비닐 피리딘으로 된 측쇄가 폴리스티렌인 그래프트 폴리머로 합성된 이온교환막으로, 그래프트 폴리머의 주 사슬이 양이온교환막의 주 사슬 또는 측쇄와 동일한 분자구조를 하고 있는 것이면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리염화비닐(Polyvinylchlorde), 폴리스티렌(polystyrene) 등에 부전하 R-SO₃ ^-를 고정한 양이온교환막으로 구성된 고분자와 동일한 분자구조를 가진 주 사슬 혹은 측쇄(Side chain)에 1가 양이온만 투과능(透過能)을 가지는 분자구조인 폴리비닐 피리딘(Polyvinylpyridine), 폴리비닐 아민(Polyethyleneamine) 또는 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine) 막과 같은 양이온교환막을 사용할 수 있으며, 특히, 폴리스티렌-디비닐벤젠계의 폴리스티렌-그래프트-에틸렌 이민이 가장 바람직하게 사용할 수 있다.

그리고 1가 음이온선택교환 격막(8)은 1가 양이온선택교환 격막(9)과는 반대로 1가 음이온을 선택교환할 수 있는 격막으로 정전하(正電荷) R-NH₃ ⁺를 폴리머사슬(Polymer chain)에 고정하고 있으며, 정전하를 막에 고정하고 있으므로 정하전막(正荷電膜)이라고도 하며, 이온교환기가 지방족 탄화수소(脂肪族炭化水素)에 의해서 가교(架橋) 되고 있어, 막표면부(膜表面部)에는 양이온교환기를 가지는 고분자물질의 박층(薄層)이 형성되고 있는 음이온교환 막으로, 교환기의 도입 모노머(Monomer: 單位體)에 지방족 탄화수소로 가교와 동시에 4급화를 실시한 것이 좋으며, 양이온교환기를 가지는 고분자물질로서는 양이온교환기를 가지는 고분자 전해질 및 선상고분자 전해질(線高分子電解質)이나 양이온교환기를 가지는 불용성 고 분자 등으로, 구체적으로는, 리그닌술폰산염(Ligninsulfonate)과 같은 술폰산염((Sulfonate), 고급알코올 인산에스테르와 같은 인산에스테르염 등에서 분자량이 500 이상의 양이온교환기를 가지는 고분자 전해질, 메타크릴산(methacrylic acid), 스틸렌설폰산(Styrene sulfonic acid)과 같은 카르본산 기(-COOH)나 설폰산기(-SO₃H)를 가지는 단량체(單量體) 유닛(Unit)을 다수 개(多數個) 포함한 선상고분자 전해질, 양이온교환기를 포함한 페놀류와 알데히드류를 축합(縮合)시킨 것과 같은 양이온교환기를 가지는 불용성 고분자 등의 1가 음이온을 선택적으로 교환하는 막을 사용한다.

전기투석장치(3)의 양극실(5)의 양극(4)은 내식성(耐蝕性) 재질이면서 수소 및 산소발생 과전압(過電壓)이 높은 DSA(Dimensionally stable anode)전극이나 백금도금 전극을 사용하여 음극실(7)를 통과한 용액을 주입하여 양극(4) 표면에서 염소 및 산소의 발생을 억제하도록 하며, 음극(5)은 수소발생과전압(水素發生過電壓)이 높은 랜니니켈(Raney nickel)이나 스테인리스강(Stainless steel) 강판을 사용하고, 음극실(7)에 가장 인접한 1가 양이온선택교환 격막(9)은 수소 이온 난투과성막(難透過性膜)이나 1가 음이온투과 격막을 이용하는 것에 의해서 음극(5) 표면에서의 수소 이온의 발생량을 저감되도록 하여 전력효율의 향상과 악취발생이 저감되도록 하는 것이 좋다.

그리고 염농축실(11)에서 스케일의 생성이나 유기물 등의 슬라임(Slime)이 부착되어 처리효율을 저하할 때를 대비하여 정류기에 극성전환장치(極性換置)를 설 치하여 양극(4)과 음극(5)의 전원을 전환하여 부착된 스케일과 슬라임(Slime)을 탈리(脫離) 시키도록 한다.

전극실의 전해질 용액은 음극실(7)로 공급하여 음극실(7)에서 배출되는 전해질 용액을 양극실(6)에 공급하고, 음극실(7)에 공급하는 전해질 용액(음극실 용액)은 해수 또는 해양 심층수를 이용할 수 있으나, 3∼10wt%의 Na₂SO₄ 수용액을 사용하는 것이 전극의 부식(腐蝕) 및 양극(4)에서 염소(Cl₂)가스의 발생을 억제할 수 있다.

농축 염수 저장조(12)에서 보메도 비중이 18∼20°Be 범위로 농축된 염수는 소금제조공정으로 보낸다.

2. 전기추출장치에 의해서 NaCl을 제거하는 공정

간수에 과잉으로 함유된 NaCl을 제거하기 위한 전기추출장치(14)는 염추출실(15) 내부에 양극(4)과 음극(5) 사이에 1가 양이온선택교환 격막(9)과 1가 음이온선택교환 격막(8)으로 격리된 탈염실(10)을 다단(多段)으로 설치한 전기추출에 의한 NaCl을 제거에 관한 것으로, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 "전기추출로 간수에 함유된 NaCl을 제거하는 공정도"로 염추출실(15) 내부에 설치된 양극(4)과 음극(5) 사이에 음극(5) 쪽은 1가 양이온선택교환 격막(9)을, 양극(4) 쪽은 1가 음이온선택교환 격막(8)을 설치하여 격리된 탈염실(10) 을 다단을 설치한 것으로 구성된 전기추출(電氣抽出)로 간수에 함유된 NaCl을 제거하는 장치에 의해서 간수 중에 함유된 NaCl을 제거하는 경우, 간수 저장조(1)의 간수를 간수 이송펌프(2)로 염추출실(15)과 탈염실(10)에 공급하고, 탈염실(10)에 공급하는 간수는 간수 저장조(1)로 순환하면서, 송풍기(16)로부터 대기 중의 공기를 산기관(17)을 통해서 폭기하고, 정류기로부터 4∼50볼트(Volt)의 직류전기(直流電氣)를 인가(印加) 하여 전기장(電氣場: Electric field)을 형성하면 전기영동(電氣泳動: Electrophoresis)에 의해서 탈염실(10)의 간수에 함유된 Na⁺이온은 음극(5) 쪽의 1가 양이온선택교환 격막(9)을 투과(透過)하여 염추출실(15)로 이동하게 되며, Cl^-이온은 양극(4) 쪽의 1가 음이온선택교환 격막(8)을 투과하여 염추출실(15)로 이동하게 되면서 농축된 농축 염수는 보메도 비중 지시제어기(BIS: Baume's hydrometer indicating switch)의 보메도 비중이 12∼20°Be 범위로 농축되면, 솔레노이드밸브(ⓢ: Solenoid valve)를 작동하여 농축된 염수는 소금제조공정으로 배출하고, 탈염실(10) 내의 간수 중에서 NaCl이 제거되어 간수 라인에 설치된 전기전도율지시제어기(ECIS: Electric conductivity indicating switch)의 전기전도율이 6∼12㎳/㎝범위로 NaCl이 제거된 간수는 솔레노이드밸브를 작동하여 반응조(18)로 보낸다.

상기 간수에 함유된 NaCl을 제거하는 전기추출장치(14)의 염추출실(15) 내부에 양극(4)과 음극(5) 사이에 탈염실(10)은 처리용량에 따라서 교호적(交互的)으로 병렬로 여러 단을 설치한다.

상술한 간수 중의 NaCl이 전기추출에 의한 NaCl이 제거되는 반응메커니즘(Reaction mechanism)을 검토하면 다음과 같다.

간수 중에 함유되어 있는 NaCl은, 수 중에서 가수분해반응에 의해서 Na⁺이온과 Cl^-이온으로 다음 반응식 ④와 같이 해리(解離)되어 있다.

NaCl ―H₂O→ Na⁺ + Cl^- …………………………………………………④

정류기로부터 양극(4)과 음극(5)에 직류전기를 인가하여 탈염실(10) 내부에 전기장을 형성하면 전기영동에 의해서 탈염실(10) 내의 간수에 함유된 Na⁺이온은 음극(5) 쪽의 1가 양이온선택교환 격막(9)을 투과하여 염추출실(15)로 이동하게 되며, Cl^-이온은 양극(4) 쪽의 1가 음이온선택교환 격막(8)을 투과하여 염추출실(15)로 이동하게 되면서 탈염실(10)의 간수로부터 NaCl이 제거하게 된다.

Na⁺ ―― 격막 ―→ Na⁺ …………………………………………………⑤

Cl^- ―― 격막 ―→ Cl^- …………………………………………………⑥

염추출실(15)로 이동한 Na⁺이온과 Cl^-이온은 원래의 NaCl상태로 인사이투(in situ) 반응이 일어나게 된다.

Na⁺ + Cl^- ―→ NaCl …………………………………………………⑦

그리고 양극(4)과 음극(5) 측에서는 다음과 같은 부반응(副反應)이 일어나면 악취발생과 전력소모량이 증가할 우려가 있기 때문에 송풍기(Air blower: 16)로부터 대기 중의 공기를 산기관(Diffuser: 17)을 통해서 폭기하여 다음과 같은 부반응을 최대한 억제되도록 한다.

2Cl^- → Cl_{2 ( aq )} + 2e^- ………………………………………………………⑧

Cl_{2 ( aq )} → Cl_{2 (g)}↑ …………………………………………………………⑨

Cl_{2 ( aq )} + H₂O → HClO_{( aq )} + HCl ……………………………………………⑩

2HClO_{( aq )} + 2H⁺ + 2e^- → Cl_{2 (g)}↑ + 2H₂O ………………………………⑪

2H₂O + 2e^- → 2OH^- + H_{2 (g)}↑ ………………………………………………⑫

이때 송풍기(16)로부터 산기관(17)을 통해서 공급하는 공기의 공급량은 폭기강도(Intensity of aeration)가 1.2∼2.0공기(㎥)/조 용적(㎥)이 되도록 한다.

전기추출장치(14)와 탈염실(10)의 재질은 내염성 스테인리스강, 티타늄(Titanium)을 사용하던가 카본 스틸(Carbon steel)에 에폭시(Epoxy) 코팅(Coating)이나 라이닝(Lining)을 하던가, 유리섬유강화플라스틱(FRP: Fiber glass reinforced plastic)을 라이닝 한다.

양극(4), 음극(5), 1가 음이온교환 격막(8)과 1가 양이온교환 격막(9)은 전기투석장치(3)와 동일한 것을 사용한다.

3. 냉동에 의해서 NaCl을 제거하는 공정

간수에 함유된 NaCl을 냉동에 의해서 NaCl을 제거하는 경우는, 도 4 "냉동에 따른 H₂O-NaCl계의 상평형도"에서 보는 바와 같이, 간수를 보온처리된 냉각코일이 내장된 냉장장치에 공급하고, 냉동기로부터 냉매를 냉각코일을 통해서 순환하면서 냉장장치 내의 간수의 온도를 내리면 셔벗(Sherbet) 상태의 얼음 생성되기 시작하며(얼음이 생성되는 온도는 간수 중의 염분의 농도에 따라서 차이가 있음), 계속 냉각하여 온도가 -11∼-12℃로 떨어지게 되면 반고체 상태의 얼음이 생산되며, 더욱더 냉각하여 온도를 -22∼-23℃로 냉각되면 NaCl·2H₂O가 함유된 고체상태의 얼음이 생산되면서 간수 중의 NaCl이 제거되기 시작하며, 본 발명에서는 -23∼-25℃ 범위로 냉각하면 용액 중에 NaCl이 제거된 간수가 생산된다. 이때 간수의 보메도 비중은 25∼26°Be가 된다.

[실시 예1]

표1의 해양 심층수를 역삼투 여과를 하여 여과된 탈염수는 음료수제조공정으로 보내고, 여과되지 않은 염수는 천일염전지(天日鹽田池)로 보내어 보매도 비중이 20∼23°Be 범위로 농축된 함수(鹹水)를 보매도 비중이 32°Be까지 가열·증발하여 소금을 석출(析出)하고, 남은 액체인 간수의 성분조성은 표3의 내용과 같았다.

표3 천일염전지에서 1차 농축된 함수를 보매도 비중이 32°Be까지 가열·증발하여 소금을 석출(析出)하고, 남은 간수의 주요성분 분석 치

성분	NaCl	KCl	MgCl2	MgSO4	수분 및 기타성분
성분의 농도(wt%)	5.6	2.3	16	5.3	70.8

상기 간수를, 도 2와 같이 유효통전면적(有效通電面積)이 236㎜(세로)×220㎜(가로)의 두께 0.2㎜인 양이온교환 격막은 1가 양이온만 선택적으로 투과하는 1가 양이온선택교환 격막(9: Aciplex(등록상표) K-102, 일본 旭化成工業株式會社 제품)과 음이온교환 격막은 1가 음이온만 선택적으로 투과하는 1가 음이온선택교환 격막(8: Aciplex Ａ－102, 일본 旭化成工業株式會社 제품)을 각각 50매를 사용하여 탈염실(10) 25실, 염농축실(15) 25실로 구성하고, 양극실(6)의 양극(4)은 티타늄 판에 RuO₂-TiO₂를 코팅한 DSA전극을 사용하고, 음극(5)은 스테인리스강을 사용한 전기투석장치(3)에, 50ℓ의 간수 저장조(1)에 상기 간수를 공급하고, 다이어프램(Diaphragm)형 정량펌프인 간수 이송펌프(2)로 막면선속도(膜面線速度)가 10㎝/초가 되게 탈염실(24)에 공급하여 간수 저장조(1)로 순환하고, 20ℓ의 농축 염수 저장조(12)의 염수를 다이어프램형 정량펌프인 농축 염수 이송펌프(14)로 막면선속도가 3㎝/초가 되게 염농축실(11)에 공급하여 농축 염수 저장조(28)로 순환하면서, 정류기로부터 직류전기를 전류밀도가 3∼4A/dm²로 인가하여(이때 인가전압은 55∼60Volt이었다.) 미네랄 염수 순환라인의 전기전도율지시제어기(ECIS)의 전기전도도 값이 10∼12㎳/㎝로 NaCl을 제거하였을 때 NaCl이 제거된 간수의 주요성분 분석 치는 다음 표4의 내용과 같았다.

이때 음극실 용액은 5wt%의 Na₂SO₄수용액을 50㏄/min로 음극실(19) 하부로 공급하여 상부로 배출되는 것을 양극실(18) 하부로 공급하였다.

표4 NaCl이 제거된 간수의 주요성분 분석 치

성분	NaCl	KCl	MgCl2	MgSO4	수분 및 기타성분
성분의 농도(wt%)	0.52	0.28	15.8	5.2	78.2

Ⅱ. 반응 및 자화처리단계

1. 반응공정

상기 전기투석장치에 의해서 NaCl을 제거하는 공정, 전기추출장치에 의해서 NaCl을 제거하는 공정 또는 냉동에 의해서 NaCl을 제거하는 공정에서 해양 심층수로부터 생산된 간수에 함유된 NaCl을 제거한 간수가 반응조(18)에 공급되면 반응조 교반기(19)로 교반하면서 보메도 비중이 10∼12°Be범위가 되도록 광천수 또는 해양 심층수를 역삼투 여과공정에서 탈염처리한 탈 염수 중에서 한 종류의 담수(淡水)를 주입하여 희석한다.

그리고 NaCl을 제거한 간수 100중량부에 자철석(Magnetite), 모나자이트(Monazite), 제노타임(Xenotime), 쳐차이트(Churchite), 바스트네사이트(Bastnaesite), 파리사이트(Parisite), 씬시싸이트(Synchysite), 로파라이트(Loparite), 퍼거소나이트(Fergusonite) 또는 앤씰라이트(Ancylite) 중에서 선택된 한 종류이상의 자성물질을 함유한 광물을 3∼10중량부를 3∼10wt%의 염산(HCl)수용액에 용해한 것을 가하고, 구연산(Citric acid), 주석산(Tartaric acid), 호박산(Succinic acid), 에틸렌디아민테트라아세트산(Ethylene diamine teretra acetic acid, EDTA), 사과산(Malic acid), 말산(Malic acid), 푸마르산(Fumaric acid), 글루콘산(Gluconic acid), 부식산(Humic acid) 또는 풀브산(Fulvic acid) 중에서 선택된 한 종류이상의 킬레이트성 유기산(Organic acid chelates)을 5∼15중량부를 가하고, 암모니아수(NH₄OH), 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화칼슘(Ca(OH)₂) 중에서 한 종류의 pH조정제를 주입하여 pH를 5∼7 범위로 조정한 반응액을 자화기 공급펌프(20)로 자화기(21)에 공급한다.

pH의 조정은 상토를 작물에 사용할 때 작물의 종류에 따라서 적합한 pH로 조정한다.

상기 반응조(18)에서 반응시간(체류시간)은 30∼60분간이 되도록, 반응기 용량을 결정하며, 반응기 교반기(19)는 프로펠러 형(Propeller type)으로 180∼360RPM으로 하고, 재질은 내염성의 스테인리스강(Stainless steel), 티타늄(Titanium) 또는 브론즈 합금(Bronze alloy) 중에서 선택된 한 종류를 사용한다.

2. 자화처리공정

상기 반응공정에서 처리된 반응액을 자화기 공급펌프(20)로 자화기(21)의 자계(磁界)에서 유속이 2∼10m/sec가 되도록 공급하여 반응조(18)로 30∼60분간 반송하면서 자화처리를 한 다음, 혼합기(22)로 보낸다.

자화기(21)는 자속밀도(磁束密度)가 10,000∼12,000가우스(Gauss)로 착자(着磁)된 Nd-Fe-B계의 희토류 영구자석 또는 도전 관에 코일(Coil)을 감은 코일에 4∼10볼트(Volt)의 직류전기를 인가(印加)하는 전자석 중에서 한 종류를 사용한다.

[실시 예2]

실시 예1에서 처리된 보메도 비중이 23°Be인 NaCl이 제거된 간수 200㎏을 1,000ℓ반응기(18)에 주입하고, 담수 200㎏을 가하여 보메도 비중 11.2°Be희석한 용액에, 철 함량이 55.8wt%인 자철광 4㎏과 모나자이트(Monazite) 6㎏을 10wt% HCl수용액 100ℓ에 가열 용해한 것을 혼합하고, 구연산 10㎏을 가하여 교반하여 용해한 다음, 수산화칼륨(KOH)을 공급하여 pH를 6으로 조정한 다음, 자속밀도가 11,000가우스(Gauss)인 네오디뮴(Nd-Fe-B)자석을 사용한 자화기(21)의 자계에 자화기 공급펌프(20)로 유속을 6m/sec로 통과시켜 30분간 반응기(18)로 반송하면서 자화처리를 하였다.

Ⅲ. 상토제품을 만드는 단계

1. 혼합공정

완숙퇴비 100중량부를 혼합기(22)에 주입하고, 상기 자화 처리한 반응액 3∼10중량부와 훈탄(燻炭), 버크 퇴비(Bark Compost), 부엽토(腐葉土), 수태(Sphagnum Moss), 피트모스(Peat Moss), 이탄(泥炭), 코코피트(Cocopeat), 황토(Loess), 산 흙, 마사토(磨沙土), 펄라이트(Pearlite), 질석(Vermiculite), 페그마타이트(Pegmatite), 제올라이트(Zeolite), 규조토(Diatomaceous earth), 천매암(Phyllite), 펄라이트(Perlite), 부석(Pumice), 전기석(Tourmaline) 또는 맥반석(Elvan) 중에서 한 종류 이상 혼합한 첨가제를 20∼60중량부를 공급하고, 혼합기 믹서(23)로 2∼5RPM으로 20∼30분간 혼합한 다음, 숙성기 공급 컨베이어(24)로 숙성기(25)로 보낸다.

그리고 속효성 상토를 만드는 경우는, 완숙퇴비 100중량부당 요소(Urea), 질산 암모늄(Ammonium nitrate) 또는 황산 암모늄(Ammonium sulfate) 중에서 한 종류의 질소비료를 0.1∼0.2중량부, 과인산석회(Calcium superphosphate), 중과인산석회(Double superphosphate), 용성인비(Fused phosphate fertilizer) 또는 소성인비(Calcined phosphate) 중에서 한 종류의 인산비료를 0.1∼0.5중량부, 염화칼륨(Potassium chloride), 탄산칼륨(Potassium carbonate) 또는 황산칼륨(Potassium sulfate) 중에서 한 종류의 칼륨(K)비료를 0.1∼0.5중량부를 함께 공급한다.

이때 질소, 인산, 칼륨의 비료성분의 혼합량은 완숙퇴비의 성분의 함량과 작물의 종류에 따라서 조절하는 것이 바람지하다. 또한, 산도(酸度)가 강한 경우에는 석회를 주입하여 pH를 조정할 필요가 있다.

2. 숙성공정

상기 혼합기(22)에서 혼합물이 숙성기(25)에 공급되면 로터리 믹서(26)로 1일 1∼3회 뒤엎기를 하면서 5∼10일간 숙성한 다음, 제품화공정으로 보낸다.

이때 병해충 오염의 염려가 있을 경우는 퇴적 중에 뒤엎기를 할 때에는 클로로피크린(Chloropicrin) 등의 농약으로 훈증(燻蒸)처리에 의하여 소독을 한다.

3. 제품화공정

상기 숙성공정에서 숙성된 상토는 삽차(27)로 호퍼(28)로 옮긴 다음, 이물질 선별기(29)로 보내어 이물질을 선별한 다음, 상토 이송 컨베이어(30)로 상토제품(31) 저장설비로 보내었다가 포장하여 출하한다.

[실시 예3]

양돈농가의 분뇨에 톱밥을 혼합하여 50일간 발효숙성한 완숙퇴비 10톤에 350메시(Mesh)로 분쇄한 천매암 분말 4톤을 혼합하고, 상기 실시 예2에서 자화처리된 액(液) 500㎏을 혼합하고, 요소비료 20㎏, 과인산석회 30㎏, 염화칼륨 30㎏을 혼합한 다음, 1일 1회 뒤엎기를 하면서 10일간 숙성하여 상토를 만들었다.

[비교 예1]

양돈농가의 분뇨에 톱밥을 혼합하여 50일간 발효숙성한 완숙퇴비 10톤에 황토 4톤을 혼합하고, 요소비료 20㎏, 과인산석회 30㎏, 염화칼륨 30㎏을 혼합한 다음, 1일 1회 뒤엎기를 하면서 10일간 숙성하여 상토를 만들었다.

[실시 예4]

상기 실시 예3에서 만든 상토와 비교 예1에서 만든 상토를 각각 플라스틱 육묘 포트에 주입하고, 배추 유묘(幼苗)를 이식하여 본 발명의 실시 예3의 상토와 비교 예1의 일반 상토를 대상으로 배추생육과정을 조사한 결과 본 발명 실시 예3에서 만든 상토로 재배한 배추의 생육이 비교 예1의 일반적으로 만든 상토로 재배한 배추에 비해서 생장속도가 30∼32% 정도로 향상되는 효과가 있었다.

도 1은 해양 심층수로부터 생산된 간수를 이용하여 상토를 만드는 공정도

도 2는 전기투석으로 간수에 함유된 NaCl을 제거하는 공정도

도 3은 전기추출로 간수에 함유된 NaCl을 제거하는 공정도

도 4는 냉동에 따른 H₂O-NaCl계의 상평형도

도 5는 상토를 만드는 공정도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 간수 저장조 2: 간수 이송펌프

3: 전기투석장치 4: 양극

5: 음극 6: 양극실

7: 음극실 8: 1가 음이온선택교환 격막

9: 1가 양이온선택교환 격막 10: 탈염실

11: 염농축실 12: 농축 염수 저장조

13: 농축 염수 이송펌프 14: 염추출장치

15: 염추출실 16: 송풍기(Air blower)

17: 산기관 18: 반응조

19: 반응조 교반기 20: 자화기 공급펌프

21: 자화기 22: 혼합기

23: 혼합기 믹서(Mixer) 24: 숙성기 공급 컨베이어(Conveyer)

25: 숙성기 26: 로터리 믹서(Rotary mixer)

27: 삽차 28: 호퍼(Hopper)

29: 이물질 선별기 30: 상토 이송 컨베이어

31: 상토제품 ⓢ: 솔레노이드밸브(Solenoid valve)

pHIS: 수소 이온농도지시제어기(pH indicating switch) M: 모터(Motor)

LS: 수위 제어기(Level switch) BI: 보메비중지시계(Baume indicator)

BIS: 보메비중지시제어기(Baume indicating switch)

DOI: 용존산소지시계(Dissolved oxygen indicator)

ECIS: 전기전도율지시제어기(Electric conductivity indicating switch)

Claims (6)

1. 해양 심층수로부터 소금을 생산하면서 부산물로 생산된 간수에 함유된 NaCl을 전기투석공정, 전기추출공정 또는 간수에 함유된 NaCl을 온도를 -23∼-25℃ 범위로 냉각하여NaCl·2H₂O가 함유된 고체상태의 얼음이 생산되면서 간수 중의 NaCl이 제거하는 냉동공정 중에서 선택된 한가지의 NaCl을 제거하는 공정으로 간수에 함유되어 있는 NaCl이 제거된 간수를 생산하는 단계와,

   상기 간수에 함유되어 있는 NaCl이 제거된 간수를 반응조(18)에 공급하고, 반응조 교반기(19)로 교반하면서 보메도 비중이 10∼12°Be범위가 되도록 담수(淡水)를 주입하여 희석하고, NaCl이 제거된 간수 100중량부을 기준으로, 자철석(Magnetite), 모나자이트(Monazite), 제노타임(Xenotime), 쳐차이트(Churchite), 바스트네사이트(Bastnaesite), 파리사이트(Parisite), 씬시싸이트(Synchysite), 로파라이트(Loparite), 퍼거소나이트(Fergusonite) 또는 앤씰라이트(Ancylite) 중에서 선택된 한 종류이상의 자성물질을 함유한 광물을 3∼10중량부를 3∼10wt%의 염산(HCl)수용액에 용해한 것을 가하고, 구연산(Citric acid), 주석산(Tartaric acid), 호박산(Succinic acid), 에틸렌디아민테트라아세트산(Ethylene diamine teretra acetic acid, EDTA), 사과산(Malic acid), 말산(Malic acid), 푸마르산(Fumaric acid), 글루콘산(Gluconic acid), 부식산(Humic acid) 또는 풀브산(Fulvic acid) 중에서 선택된 한 종류이상의 킬레이트성 유기산(Organic acid chelates)을 5∼15중량부를 가한 다음, 암모니아수(NH₄OH), 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화칼슘(Ca(OH)₂) 중에서 한 종류의 pH조정제를 주입하여 pH를 5∼7 범위로 조정한 반응액을 자화기 공급펌프(20)로 자화기(21)에 공급하여 반응조(18)로 반송하면서 자화 처리를 한 반응액을 만드는 반응 및 자화처리단계와,

   완숙퇴비 100중량부를 혼합기(22)에 주입하고, 상기 자화 처리를 한 반응액 3∼10중량부와 훈탄(燻炭), 버크 퇴비(Bark Compost), 부엽토(腐葉土), 수태(Sphagnum Moss), 피트모스(Peat Moss), 이탄(泥炭), 코코피트(Cocopeat), 황토(Loess), 산 흙, 마사토(磨沙土), 펄라이트(Pearlite), 질석(Vermiculite), 천매암(Phyllite), 페그마타이트(Pegmatite), 제올라이트(Zeolite), 규조토(Diatomaceous earth), 펄라이트(Perlite), 부석(Pumice), 전기석(Tourmaline) 또는 맥반석(Elvan) 중에서 한 종류 이상 혼합한 첨가제를 20∼60중량부를 공급하고, 혼합기 믹서(23)로 혼합한 다음, 숙성기 공급 컨베이어(24)로 숙성기(25)로 보내어 로터리 믹서(26)로 뒤엎기를 하면서 숙성한 다음, 이물질 선별기(29)로 보내어 이물질을 선별하여 상토제품을 만드는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해양 심층수로부터 생산된 간수를 이용하여 상토를 만드는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 자화 처리를 한 반응액과 첨가제를 공급하고, 혼합기 믹서(23)로 혼합할 때 완숙퇴비 100중량부당 요소(Urea), 질산 암모늄(Ammonium nitrate) 또는 황산 암모늄(Ammonium sulfate) 중에서 한 종류의 질소비료 0.1∼0.2중량부를, 과인산석회(Calcium superphosphate), 중과인산석회(Double superphosphate), 용성인비(Fused phosphate fertilizer) 또는 소성인비(Calcined phosphate) 중에서 한 종류의 인산비료 0.1∼0.5중량부와 염화칼륨(Potassium chloride), 탄산칼륨(Potassium carbonate) 또는 황산칼륨(Potassium sulfate) 중에서 한 종류의 칼륨(K)비료 0.1∼0.5중량부를 부가하여 해양 심층수로부터 생산된 간수를 이용하여 상토를 만드는 방법.
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