KR101044654B1

KR101044654B1 - 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법 및 이에 의해 제조된 기능성 토양재

Info

Publication number: KR101044654B1
Application number: KR1020100096132A
Authority: KR
Inventors: 김대희
Original assignee: 김대희
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2011-06-29

Abstract

본 발명은 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법 및 이에 의해 제조된 기능성 토양재에 관한 것으로서, 이는 장석을 주원료로 하여 장석이 함유하고 있는 불용성의 산화칼륨을 가용성의 알칼리도가 높은 기능성 토양재로 개량하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 장석, 석회석 및 도석(Pottery Stone)을 각각 300메쉬 이하로 분말화하는 제1 단계와; 장석 및 석회석의 분말을 균일하게 혼합한 제1 혼합물을 제조하는 제2 단계와; 간수(Brine), 도석분말 및 물을 혼합한 수용액을 제조하는 제3 단계와; 상기 제1 혼합물에 상기 제3 단계에서 제조된 수용액을 분사하여 흡착시키는 제4 단계와; 상기 수용액이 흡착된 제1 혼합물을 건조시켜 괴상의 덩어리가 되도록 하는 제5 단계와; 상기 괴상의 덩어리를 300메쉬 이하로 분말화하는 제6 단계;로 이루어지거나, 장석, 석회석을 각각 150메쉬 이하로 분말화하는 제1 단계와; 장석 및 석회석의 분말과 탄산칼륨 및 수산화칼륨을 균일하게 혼합한 제2 혼합물을 제조하는 제2 단계와; 상기 제2 혼합물을 900~1200℃에서 용융한 다음으로 냉각시켜 유리상의 고형물이 되도록 하는 제3 단계와; 상기 유리상의 고형물을 300메쉬 이하로 분말화하는 제4 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법 및 이에 의해 제조된 기능성 토양재{METHOD FOR MANUFACTURING FUNCTIONAL SOIL MATERIAL TO GROW PLANTS AND IMPROVE SOIL USING FELDSPAR, AND FUNCTIONAL SOIL MATERIAL MANUFACTURED BY THIS}

본 발명은 기능성 토양재 제조방법 및 이에 의해 제조된 기능성 토양재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 장석이 함유하고 있는 불용성의 산화칼륨을 가용성으로 개량하여 작물 생육에 필수성분을 직접공급할 수 있음과 함께 토양에 유용한 미생물의 왕성한 활동을 도모할 수 있는 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법 및 이에 의해 제조된 기능성 토양재에 관한 것이다.

일반적으로 토양이 산성화 및 쇠퇴할 시에 종래에는 지력을 보강시키고 산도를 중화시키는 방법으로 객토를 하거나 석회질 비료를 사용하여 왔는데, 객토의 경우 객토원이 근거리에 없어 원거리에서 옮겨오는 경우가 많아 수송비, 인건비, 장비사용비 등으로 채산문제에 한계가 있으며, 석회질 비료의 경우 토양의 흙 입자 사이에 석회가 침투 및 경화되어 토양의 공극을 막게되기 때문에 통기성, 흡수성이 방해받아 일정한 시간이 지나면 오히려 토양이 농작물 생육에 불리한 구조로 변화되는 문제점이 있는 한편, 화학비료와 농약의 무분별한 사용 및 연작으로 토양의 지력이 쇠퇴하고 산성화되어 염기가 용해됨에 따라 작토층에 특수성분(필수원소)결핍현상이 나타나 농작물의 정상적인 성장여건이 조성되지 않기 때문에, 결과적으로 농작물의 수확이 감소하고 품질이 떨어지는 부작용이 수반되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 근래에 들어 작물성장의 3대 필수원소 중 하나인 칼륨을 토양에 공급하기 위해 염화칼륨 성분을 다량 함유한 비료가 사용되고 있으나, 그 원료가 100% 수입에 의존하다보니 가격이 타 비료보다 높고 염화칼륨 또한 그 자체가 산성을 띄는 이유로 토양을 산화시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 장석이 함유하고 있는 불용성의 산화칼륨을 가용성으로 개량하여 작물 생육에 필수성분인 칼륨을 직접공급할 수 있고, 토양에 유용한 미생물의 왕성한 활동을 도모하여 작물의 수확량을 증가시킬 수 있는 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법 및 이에 의해 제조된 기능성 토양재를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 장석, 석회석 및 도석(Pottery Stone)을 각각 300메쉬 이하로 분말화하는 제1 단계와; 장석 및 석회석의 분말을 균일하게 혼합한 제1 혼합물을 제조하는 제2 단계와; 간수(Brine), 도석분말 및 물을 혼합한 수용액을 제조하는 제3 단계와; 상기 제1 혼합물에 상기 제3 단계에서 제조된 수용액을 분사하여 흡착시키는 제4 단계와; 상기 수용액이 흡착된 제1 혼합물을 건조시켜 괴상의 덩어리가 되도록 하는 제5 단계와; 상기 괴상의 덩어리를 300메쉬 이하로 분말화하는 제6 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 장석, 석회석을 각각 150메쉬 이하로 분말화하는 제1 단계와; 장석 및 석회석의 분말과 탄산칼륨 및 수산화칼륨을 균일하게 혼합한 제2 혼합물을 제조하는 제2 단계와; 상기 제2 혼합물을 900~1200℃에서 용융한 다음으로 냉각시켜 유리상의 고형물이 되도록 하는 제3 단계와; 상기 유리상의 고형물을 300메쉬 이하로 분말화하는 제4 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법 및 이에 의해 제조된 기능성 토양재는 100% 수입에만 의존하던 칼륨비료를 순수 국내자원인 장석을 이용하여 수용성, 완효성 및 알칼리성을 갖는 칼륨비료의 제조를 가능하게 함으로써, 산성토양의 산도 조절 및 토양산성화 방지를 함과 동시에 비료 구매비용의 감소이 따라 작물 재배를 위한 노동력, 경제성 등에 도움을 줄 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법 및 이에 의해 제조된 기능성 토양재를 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법의 제1 실시예는 장석(정장석, 마사장석, 빙장석, 파리장석 등), 석회석 및 도석(Pottery Stone)을 각각 300메쉬 이하로 분말화하는 제1 단계와, 장석 및 석회석의 분말을 균일하게 혼합한 제1 혼합물을 제조하는 제2 단계와, 간수(Brine), 도석분말 및 물을 혼합한 수용액을 제조하는 제3 단계와, 제1 혼합물에 제3 단계에서 제조된 수용액을 분사하여 흡착시키는 제4 단계와, 수용액이 흡착된 제1 혼합물을 건조시켜 괴상의 덩어리가 되도록 하는 제5 단계와, 괴상의 덩어리를 300메쉬 이하로 분말화하는 제6 단계로 이루어진다.

상기 제1 단계에서 사용되는 장석 및 석회석의 평균 품위는 하기와 같다.

장석의 평균품위

성분	Si0₂	Al₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	기타	계	PH
함유량	66중량%	16중량%	8~12 중량%	0.5중량%	1.6중량%	1.1중량%	4.8~8.8중량%	100중량%	8.4

석회석의 평균품위

성분	Si0₂	Al₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	기타	계	PH
함유량	4.14 중량%	0.89 중량%	0.5중량%	0.2중량%	32중량%	20중량%	42.27 중량%	100중량%	9.6

여기서 300메쉬 이하로 장석, 석회석 및 도석을 분말화하는 이유는 제1 혼합물이 수용액을 통해 덩어리로 뭉쳐지는 화학반응이 용이하게 수행되도록 하기 위한 것으로 300메쉬를 초과하는 입자크기에서는 덩어리가 잘 뭉쳐지지 않는 현상이 발생된다.

특히 상기 제2 단계에서의 제1 혼합물이 바람직하게는 장석 분말 80중량부에 대하여 석회석 분말 5~15중량부를 첨가하여 제조되도록 하고 제3 단계에서의 수용액이 물 50중량부에 대하여 간수(천연간수나 인공간수 모두 사용가능) 4~9중량부와 도석분말 2~4중량부를 첨가하여 제조되도록 함으로써 제5 단계에서 생성되는 괴상의 덩어리 내 함유된 칼륨성분이 칼륨비료의 기준치인 10중량%이하로 내려가는 것을 방지하게 된다.

상기 제4 단계에서는 제1 혼합물에 수분함량이 50~60중량%가 되도록 수용액을 분사하면서 제1 혼합물을 골고루 섞어주는 작업이 수행되고, 제5 단계에서는 수용액이 흡착된 제1 혼합물을 수분함량 10중량% 미만이 될 때까지 자연상태에서 건조시켜 수용성 규산과 칼륨이 주성분인 괴상의 덩어리가 생성되도록 한다.

상기 제6 단계에서는 괴상의 덩어리를 분말화하여 이를 토양에 살포하기에 편리한 형태로 가공하고, 특히 그 분말 크기를 300메쉬 이하의 미립자로 하여 식물이 수용성 규산과 칼륨성분을 흡수하기에 적절한 형태를 갖도록 한다.

본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 기능성 토양재의 성분 분석결과는 하기의 표 3과 같다.

성분	수용성 규산	수용성 칼륨	칼륨 전량	PH
함유량	28~31중량%	4~6중량%	11~12중량%	8.5~9.7

제1 실시예에 따라 분말화된 기능성 토양재를 10회에 걸쳐 분석한 결과는 표 3과 같으며, 이를 통해 본 발명의 기능성 토양재가 산성 토양을 개량할 수 있음과 더불어 식물에 생장의 필수성분인 칼륨을 충분히 공급할 수 있음을 확인하였다.

한편으로 본 발명에 따른 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법의 제2 실시예는 장석(정장석, 마사장석, 빙장석, 파리장석 등), 석회석을 각각 150메쉬 이하로 분말화하는 제1 단계와, 장석 및 석회석의 분말과 탄산칼륨 및 수산화칼륨을 균일하게 혼합한 제2 혼합물을 제조하는 제2 단계와, 제2 혼합물을 900~1200℃에서 용융한 다음으로 냉각시켜 파란색의 유리상 고형물이 되도록 하는 제3 단계와, 유리상의 고형물을 300메쉬 이하로 분말화하는 제4 단계로 이루어진다.

상기 제1 단계에서 사용되는 장석 및 석회석의 평균 품위는 표 1 및 표 2에 기재된 사항과 같으며, 여기서 150메쉬 이하로 장석 및 석회석을 분말화하는 이유는 제2 혼합물의 원활한 혼합과 용융과정이 진행되도록 하기 위한 것으로 150메쉬를 초과하는 입자크기에서는 제2 혼합물이 용융되는 정도가 균일하지 못하여 제3 단계에서의 유리상 고형물 생성량이 감소되는 현상이 발생된다.

특히 상기 제2 단계에서의 제2 혼합물이 바람직하게는 장석 분말 70중량부에 대하여 석회석 분말 10~20중량부와, 탄산칼륨 5~15중량부와, 수산화칼륨 3~7중량부를 첨가하여 제조되도록 함으로써, 제3 단계에서 생성되는 유리상 고형물 내 함유된 칼륨성분이 칼륨비료의 기준치인 10중량%이하로 내려가는 것을 방지하게 된다.

상기 제4 단계에서는 괴상의 덩어리를 분말화하여 이를 토양에 살포하기에 편리한 형태로 가공하고, 특히 그 분말 크기를 300메쉬 이하의 미립자로 하여 식물이 수용성 규산과 칼륨성분을 흡수하기에 적절한 형태를 갖도록 한다.

참고로 본 발명에서 사용되는 장석은 칼륨함량이 8중량% 이상인 정장석, 미사장석, 빙장석 및 파리장석 등을 사용하여 기능성 토양재에 함유되는 수용성 칼륨의 함량이 10중량% 이하가 되지 않도록 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따라 제조된 기능성 토양재의 성분 분석결과는 하기의 표 4과 같다.

성분	수용성 규산	수용성 칼륨	칼륨 전량	PH
함유량	35~40중량%	11~13중량%	13~15중량%	9.7~10

제2 실시예에 따라 분말화된 기능성 토양재를 10회에 걸쳐 분석한 결과는 표 4와 같으며, 이를 통해 본 발명의 기능성 토양재가 산성 토양을 개량할 수 있음과 더불어 식물에 생장의 필수성분인 칼륨을 충분히 공급할 수 있음을 확인하였다.

이하에서는 실험예를 통해 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 기능성 토양재의 성능을 살펴보기로 한다.

<실험예1>

본 발명의 제1 실시예에 따른 기능성 토양재를 12가구의 농가에 기비로 1.5포(30Kg) 추비로 1.5포(30Kg)를 300평의 고추밭에 시비하여 기능성 토양재를 사용한 것(실험군)과 사용하지 않은 것(대조군)의 고추의 생육 상태를 관찰하고 그 수확량을 확인하였으며, 그 결과는 표 5와 같다.

생육 상태	수확량
대조군과 비교하여 실험군의 경우, -줄기와 잎이 더 건강하였음 -고추가 짙은 옆녹색을 띔 -고추살이 더 두껍고 착색이 잘됨 -병충해에 더 강함	-고추 무게와 크기 모두에서 대조군과 비교하여 실험군에서 더 큰 수치를 나타냄 -대조군과 실험군의 전체 수확량 무게를 검사한 결과 실험군이 대조군에 비해 8중량% 이상 증가됨

표 6은 실험군과 대조군의 성분 분석결과를 나타낸 것이다.

구분	Ca(ppm)	Cu(ppm)	Mg(ppm)	Mn(ppm)	Zn(ppm)	Fe(ppm)
대조군	378	7.3	11.33	8.4	8.3	36.9
실험군	607	7.5	12.56	10.1	19,8	48.7
증가율	60.5중량%	2.7중량%	10.8중량%	20.2중량%	138중량%	32중량%

표 6에서와 같이 대조군과 비교하여 기능성 토양재를 사용한 실험군에서 각종 인체에 이로운 미네랄 성분이 크게 증가된 것을 확인할 수 있다.

<실험예2>

본 발명의 제2 실시예에 따른 기능성 토양재를 12가구에 각각 2포(40KG)씩 나누어 주고 마늘밭 300평에 기비로 1포(20KG), 추비로 1포(20KG)를 시비하여 사용한 것(실험군)과 사용하지 않은 것(대조군)의 고추의 생육 상태를 관찰하고 그 수확량을 확인하였으며, 그 결과는 표 7과 같다.

생육 상태	수확량
대조군과 비교하여 실험군의 경우, -동해에 더 강함 -줄기가 더 건강하게 자람 -병충해에 더 강함	-마늘 무게와 크기 모두에서 대조군과 비교하여 실험군에서 더 큰 수치를 나타냄 -대조군과 실험군의 전체 수확량 무게를 검사한 결과 실험군이 대조군에 비해 10중량% 이상 증가됨

표 8은 실험군과 대조군의 성분 분석결과를 나타낸 것이다.

구분	Ca	Cu	Mg	Mn	Zn
대조군	138.3	1.04	2.38	1.98	8.4
실험군	224	1.42	325	2.86	18.5
증가율	61.0중량%	36.5중량%	36.5중량%	44.4중량%	120중량%

표 8에서와 같이 대조군과 비교하여 기능성 토양재를 사용한 실험군에서 각종 인체에 이로운 미네랄 성분이 크게 증가된 것을 확인할 수 있다.

Claims

장석, 석회석 및 도석(Pottery Stone)을 각각 300메쉬 이하로 분말화하는 제1 단계와;
장석 및 석회석의 분말을 균일하게 혼합한 제1 혼합물을 제조하는 제2 단계와;
간수(Brine), 도석분말 및 물을 혼합한 수용액을 제조하는 제3 단계와;
상기 제1 혼합물에 상기 제3 단계에서 제조된 수용액을 분사하여 흡착시키는 제4 단계와;
상기 수용액이 흡착된 제1 혼합물을 건조시켜 괴상의 덩어리가 되도록 하는 제5 단계와;
상기 괴상의 덩어리를 300메쉬 이하로 분말화하는 제6 단계;로 이루어지되,
상기 제1 혼합물은 장석 분말 80중량부에 대하여 석회석 분말 5~15중량부를 첨가하여 제조되고, 상기 수용액은 물 50중량부에 대하여 간수 4~9중량부와 도석분말 2~4중량부를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법.
장석, 석회석을 각각 150메쉬 이하로 분말화하는 제1 단계와;
장석 및 석회석의 분말과 탄산칼륨 및 수산화칼륨을 균일하게 혼합한 제2 혼합물을 제조하는 제2 단계와;
상기 제2 혼합물을 900~1200℃에서 용융한 다음으로 냉각시켜 유리상의 고형물이 되도록 하는 제3 단계와;
상기 유리상의 고형물을 300메쉬 이하로 분말화하는 제4 단계;로 이루어지되,
상기 제2 혼합물은 장석 분말 70중량부에 대하여 석회석 분말 10~20중량부와, 탄산칼륨 5~15중량부와, 수산화칼륨 3~7중량부를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법.
삭제
삭제
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 장석은 칼륨함량이 8중량% 이상인 정장석, 미사장석, 빙장석 및 파리장석 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재 제조방법.
청구항 1, 청구항 2 및 청구항 5 중 어느 한 항에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 장석을 원료로 한 식물 생장 및 토양개량을 위한 기능성 토양재.