KR101443541B1 - 가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 질소 13∼20중량%, 인산 6∼10중량%, 칼리 11∼20중량%, 효소 51∼60중량%를 포함하는 고형비료; 및 상기 고형비료의 외측에 코팅되어 보호막을 형성하고 허브향을 발산시키는 코팅층;을 포함하는 가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법에 따르면, 식물의 성장에 필요한 질산, 인산, 칼리의 3대 영양분과 효소를 혼합하여 고형화한 고형비료에 옥수수전분을 주재료로 한 코팅제를 코팅하여 비료의 성분이 토양 속에 천천히 침투되도록 함으로써 비료의 성분이 식물에 지속적으로 공급되게 하는 효과가 있고, 코팅제의 주성분인 옥수수전분이 자연적으로 생분해되어 화분의 토양을 오염시키지 않게 되는 효과가 있다. 또한, 햇볕에 노출되어도 비료성분이 발산되지 않으므로 식물이 심어진 화분의 토양 위에 올려놓고 사용할 수 있고, 완효성 비료에서 발산되는 허브향이 실내 공기를 개선시키며, 식물의 자기방어 능력을 향상시키게 하는 효과가 있다.

Description

가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법{Slow release fertilizer and manufacturing method thereof}

본 발명은 가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 화분 위에 올려놓아 식물에 영양분을 공급하도록 하는 가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 인구의 폭발적 증가에 의해 발생하는 인간 공해에 의한 자연환경의 오염과 더불어 화학공업의 발달로 인해 생겨나는 환경오염의 심각성은 더 이상 방치할 수 없는 경지에 이르렀으며, 오늘날 모든 화학공업의 발달은 환경오염을 감소시키는 조처를 수반하지 않고는 달성할 수 없는 현실에 직면하고 있는 실정이다.

화학공업의 한 분야인 농화학 분야에서도, 즉 비료와 농약의 시비와 살포 역시 많은 자연환경의 파괴를 수반하며 사용되어온 실정이다. 다시 말해서, 비료 및 농약을 경작현장에서 노동력이나 기타 자동화된 농기구를 사용하여 원형 그대로 시비, 살포함으로써 강우, 바람 등에 의해 쉽게 씻겨버려 이들 농약 및 비료의 효과적, 경제적 사용이 결여되어 있고, 그 결과 이들 농약 및 비료를 반복하여 시비 및 살포하여야 함으로써 불필요 또는 과다한 시비 및 살포로 인해 이들의 효율성과 경제성은 물론, 농촌지역의 자연환경의 오염 문제 또한 심각해져서 비료 및 농약의 완효성(slow release)을 증가시키는 새로운 제제(완효제)의 제조는 필연적인 것으로 사료된다.

비료 및 농약 등의 완효성을 증가시키는 완효제란 비료 및 농약에 보호피막을 형성시켜 이들 비료 및 농약의 활성성분들이 서서히 방출되도록 형성시킨 제제로서, 보다 경제적인 시비 및 살포는 말할 필요도 없고, 이들 비료 및 농약의 시비 및 살포 횟수도 줄이므로 환경오염도 줄이고, 시비 및 살포에 필요한 노동력도 절감시켜, 결국 농산물의 생산성을 고양시키는 것으로서, 여러 가지 완효제들이 고안되어 실용화되고 있다.

그러나, 지금까지 제조되어 사용되고 있는 이들 완효제들은 거의 대다수 값비싼 고분자 물질로서, 비료 및 농약의 완효성 시비 및 살포효과는 어느 정도 달성할 수 있으나 가격이 고가이여서 경제적이지 못하고, 농업용이 아닌 가정 원예용으로 제조된 제품은 제시된 바 없다.

한국등록특허: 10 - 1188062 (공고일 2012. 10. 08)

한국등록특허: 10 - 2010 - 0019550 (공개일 2010. 02. 18)

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서,

본 발명의 목적은 식물의 성장에 필요한 질산, 인산, 칼리의 3대 영양분과 효소를 혼합하여 고형화한 고형비료에 옥수수전분을 주재료로 한 코팅제를 코팅하여 고형비료가 햇볕에 노출되어도 비료성분이 발산되지 않고 물을 주었을 때만 비료의 성분이 천천히 토양 속에 침투되어 식물에 지속적으로 영양분을 공급하게 하는 가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 완효성 비료에서 허브향이 발산되게 하여 화분에 올려 놓았을 때 식물 및 인체에 좋은 방향제 역할을 하고, 효소생산을 촉진시키며 식물의 자기방어 기능을 향상시킬 수 있게 하는 가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 가정 원예용 완효성 비료는 질소 13∼20중량%, 인산 6∼10중량%, 칼리 11∼20중량%, 효소 51∼60중량%를 포함하는 고형비료; 및 상기 고형비료의 외측에 코팅되어 보호막을 형성하고 허브향을 발산시키는 코팅층;을 포함한다.

상기 코팅층은 옥수수전분 30∼50중량%, 무기질 5∼15중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 허브분말 1∼5중량%, 용매제 35∼62중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 더하여, 상기 고형비료는 유기질 3∼10중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 고형비료는 1개의 중량이 10∼20g으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가정 원예용 완효성 비료의 제조방법은 질소 13∼20중량%, 인산 6∼10중량%, 칼리 11∼20중량%, 효소 51∼60중량%를 혼합하여 고형비료를 준비하는 S10단계; 옥수수전분 30∼50중량%, 무기질 5∼15중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 허브분말 1∼5중량%, 용매제 35∼62중량%를 혼합하여 코팅제를 준비하는 S20단계; 상기 고형비료의 표면에 코팅제를 도포하여 코팅하는 S30단계; 및 상기 고형비료에 코팅된 코팅제를 건조시키는 S40단계;를 포함한다.

이에 더하여, 상기 S10단계에서 고형비료는 유기질 3∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 S10단계에서 고형비료는 1개의 중량이 10∼20g으로 제조되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 S40단계에서 건조조건은 열풍온도 40∼50℃에서 건조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법에 따르면, 식물의 성장에 필요한 질산, 인산, 칼리의 3대 영양분과 효소를 혼합하여 고형화한 고형비료에 옥수수전분을 주재료로 한 코팅제를 코팅하여 비료의 성분이 토양 속에 천천히 침투되도록 함으로써 비료의 성분이 식물에 지속적으로 공급되게 하는 효과가 있고, 코팅제의 주성분인 옥수수전분이 자연적으로 생분해되어 화분의 토양을 오염시키지 않게 되는 효과가 있다.

또한, 햇볕에 노출되어도 비료성분이 발산되지 않으므로 식물이 심어진 화분의 토양 위에 올려놓고 사용할 수 있고, 완효성 비료에서 발산되는 허브향이 실내 공기를 개선시키며, 식물의 자기방어 능력을 향상시키게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가정 원예용 완효성 비료의 구성을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가정 원예용 완효성 비료를 화분 위에 올려 사용하는 상태를 도시한 사용상태도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가정 원예용 완효성 비료의 제조방법을 도시한 순서도.

이하, 본 발명의 가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법을 첨부된 도면과 대비하여 상세히 설명한다. 하기 실시 예들은 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가정 원예용 완효성 비료의 구성을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가정 원예용 완효성 비료를 화분 위에 올려 사용하는 상태를 도시한 사용 상태도이다.

도 1, 도 2 본 발명의 가정 원예용 완효성 비료(100)는 가정, 사무실, 식당, 공공장소 등에서 조경, 정화를 위해 놓아두는 화분이나 화단에 심어진 식물에 영양분을 공급하기 위한 가정 원예용 비료로서, 식물의 성장에 필요한 질산, 인산, 칼리의 3대 영양분과 효소를 혼합하여 고형화한 고형비료(110)의 표면에 보호피막을 형성하는 코팅층(120)이 형성된 것이다.

고형비료(110)는 질소 13∼20중량%, 인산 6∼10중량%, 칼리 11∼20중량%, 효소 51∼60중량%를 포함한다.

이에 더하여 고형비료(110)는 유기질 3∼10중량%를 포함한다. 또한, 필요에 따라 미량요소 10∼15중량%를 더 포함할 수도 있다.

이하, 고형비료에 포함되는 각 원료성분의 특성을 설명하면 다음과 같다.

질소는 작물을 녹색으로 만드는 영양성분으로서, 단백질 구성의 한 요소이고, 작물에 필요한 기본 성분이며, 효소, 엽록소, DNA, 비타민의 한 부분이 된다. 작물에서 질소가 결핍되는 경우, 작물이 천천히 자라게 되고, 잎이 노란색으로 변하며 작물이 일찍 죽게 된다. 반대로 질소가 과잉되는 경우, 일반적인 염 스트레스를 일으킨다. 고농도의 암모늄은 작물의 뿌리를 태워버리고, 칼륨, 칼슘, 마그네슘의 흡수를 저해하며, 작물을 원기 왕성하게 하지만 질병에 취약하게 한다. 따라서, 암모늄으로부터 손상을 멈추게 하려면 토양을 세척해야 한다.

인산은 꽃을 잘 피게 하고 과일을 잘 맺게 하는 영양성분으로서, 작물에서 가장 중요한 에너지 운반체인 ATP의 구조를 형성하는 주요한 구성물의 하나이며, DNA와 세포막을 만드는데도 사용된다. 작물에서 인산이 결핍되는 경우 잎이 어두운 푸른 녹색으로 변하고, 몇몇 종의 작물은 잎 뒷면에 자주색 잎맥이 나타나며, 작물의 잎들이 작아지고 뻣뻣하게 굳게 된다. 또한, 소량의 인산 결핍은 식물의 크기를 작게 유지시킨다. 반대로 인산이 과잉되는 경우, 과잉된 인산이 토양 또는 상토에 침전되고, 아연, 구리, 철의 흡수를 저해하여 아연, 구리, 철의 결핍에 영향을 미친다.

칼리(칼륨)은 작물의 품질과 내구력 그리고 색깔을 유지하도록 하는 영양성분으로서, 물을 보존하고, 작물을 튼튼하게 하며, 세포를 팽창시키고, 꽃 봉우리를 열게 하는데 매우 중요하다. 또한, 칼륨은 체관부를 통해서 잎에서부터 과일까지 당과 녹말을 수송할 수 있도록 자극하고, 꽃과 과일의 싱싱함을 유지시키며, 세포벽을 강하게 하여 질병에 민감하게 반응하지 않도록 한다. 그리고, 칼륨은 질소와의 균형이 매우 중요하다. 질소와 칼륨이 동시에 증가하면 EC를 증가시키고 성장을 촉진시키며 좋은 품질의 작물을 얻을 수 있게 된다. 작물에서 칼륨의 결핍은 연약한 성장으로 작물의 마디마디 사이가 짧아지는 현상을 보이고, 가지와 가느다란 줄기가 많아지며, 과일의 색깔이 고르지 않고 얼룩지게 된다. 반대로 칼륨의 과잉은 염의 과잉과 유사한 현상을 보이며, 성장을 저해하고 작물의 색깔이 어두우며, 칼슘과 마그네슘 같은 양이온의 흡수를 감소시킨다.

효소는 흑설탕을 기본으로 과실류, 곡류, 해초류 등 50여종의 원재료를 사용하여 3년 동안 숙성시킨 것을 말한다. 주요 성분으로는 아미노산, 양분, 미네랄 등이 다량 함유되어 있으며, 전 제조과정에 물이나 화학약품은 일체 사용하지 않고 열처리도 하지 않는다. 이러한 효소는 땅심을 기르고, 식물의 생육촉진(생육기간의 단축, 수확기간의 연장), 품질향상(당도, 향, 풍미, 식미 향상), 감농약 가능, 수량 증가 등에 영향을 미친다. 또한, 토양의 이화학적 조건을 개선하고, 생태계를 개선하여 건강한 토양을 만든다.

유기질은 채종유박, 팜박, 아주까리박 등 순식물성 박을 포함한다.

여기서, 채종유박은 유채를 채종하여 기름을 짜고 남은 부산물로 단백질, 조섬유 등이 함유되어 있다.

팜박은 주로 열대 지방에서 생산되는 기름야자(oil parm) 열매의 핵에서 기름을 짜고 남은 부산물로써 원료 특성상 섬유소가 풍부하고 단밸질, 지방, 회분 등이 함유되어 있다. 순식물성 고급 유기질성분으로서 미생물의 최적 증식 환경을 제공하고 지력회복을 증진시키며 근권 환경을 개선시켜 식물 생육에 좋은 역할을 한다.

아주까리박은 아주까리 씨에서 기름을 짜내고 남은 부산물로서, 질소성분이 많이 함유되어 있고, 비타민 E가 풍부하여 토양을 비옥하게 한다.

삭제

이러한 조성물로 이루어진 고형비료는 1개의 중량이 10∼20g인 덩어리 형태로 이루어지고, 식물의 크기나 종류에 따라 중량을 다르게 할 수 있으며, 구형, 사각형, 다각형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

코팅층(120)은 옥수수전분 30∼50중량%, 무기질 5∼15중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 허브분말 1∼5중량%, 용매제 35∼62중량%를 포함한다.

여기서, 무기질은 활석, 벤토나이트, 황토, 규조토 및 카본으로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 것이 사용 가능하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 계면활성제는 양이온계, 음이온계, 혼합이온계 또는 비이온계 계면활성제가 사용 가능하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.

허브는 약이나 향료로 이용되어 온 식물로서, 방향제로 많이 쓰인다. 허브에는 살균, 항균, 살충의 기능이 있어 병균으로부터 자기방어 기능을 향상시킬 수 있게 한다. 또한, 허브향이 발산된 후에는 땅속에 있는 미생물의 먹이로 사용되어 효소의 생산을 촉진시키는 기능을 하기도 한다.

옥수수전분은 생분해성으로 환경문제를 유발하지 않고, 고점도에 의해 코팅력을 증대시키며, 비료가 햇볕에 노출되어도 비료성분이 발산되지 않게 해준다.

이러한 성분으로 이루어진 코팅층은 두께를 조절하여 식물의 종류나 크기에 따라 비료성분의 용출속도를 조절할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 완효성 비료는 실내의 조경, 정화를 위해 마련된 화단 또는 화분에 심어진 식물에 영양분을 공급하기 위한 것으로, 화분 또는 화단의 토양 위에 올려놓기만 하면 된다.

이때, 화단 또는 화분에 물을 주어 코팅층에 물이 닿을 때만 비료의 성분이 천천히 토양 속에 침투되게 하여 식물에 지속적으로 영양분을 공급하고, 평상시 코팅층이 건조된 상태에서는 코팅층에 함유된 허브에서 향이 발산되어 방향제의 기능을 하게 된다. 또한, 햇볕에 노출되어도 비료성분이 발산되지 않아 영양분이 유실되는 것을 막을 수 있게 된다.

(실시 예 1)

질소 18중량%, 인산 8중량%, 칼리 17중량%, 효소 57중량%를 혼합하여 고형비료를 준비한다.(S10단계) 여기서, 고형비료는 용도에 따라 크기, 중량, 모양이 다르게 제조될 수 있으며, 바람직하게는 1개의 중량이 10∼20g으로 제조되는 것이 좋다.

그리고, 옥수수전분 40중량%, 무기질 8중량%, 계면활성제 2중량%, 허브분말 3중량%, 용매제 47중량%를 혼합하여 코팅제를 준비한다(S20단계).

여기서, 코팅제의 혼합은 옥수수전분, 무기질, 계면활성제, 용매제를 항온밀폐 반응조에 100 ℃에서 교반기로 약 1시간 교반 과정을 거쳐 용해한 다음 용해물에 허브분말을 혼합하여 코팅제를 준비한다.

이어, 준비된 고형비료의 표면에 준비된 코팅제를 도포하여 보호피막을 형성한다.(S30단계)

여기서, 코팅제의 도포는 고형비료를 코팅제에 함침시키는 방법이 이용될 수도 있고, 유체노즐로 코팅제를 분사하여 고형비료의 표면에 코팅제를 도포시키는 방법이 이용될 수도 있다.

이어, 고형비료에 코팅된 코팅제를 건조시킨다.(S40단계) 여기서, 건조의 조건은 비료의 성분에 포함된 효소의 활성화를 위하여 열풍온도 40∼50℃에서 이루어지게 한다.

(실시 예 2)

고형비료는 실시예 1과 동일하게 준비하고, 코팅제는 옥수수전분 42중량%, 허브분말 3중량%, 용매제 55중량%를 혼합하여 준비한 다음 실시 예 1과 동일한 방법으로 코팅하고 건조하여 완효성 비료를 제조하였다.

(실시 예 3)

고형비료는 실시 예1과 동일하게 준비하고, 코팅제는 무기질 40중량%, 계면활성제 2중량%, 허브분말 3중량%, 용매제 55중량%를 혼합하여 준비한 다음 실시 예1과 동일한 방법으로 코팅하고 건조하여 완효성 비료를 제조하였다.

[실험 예]

동일한 화분에 동일한 양의 토양을 넣고 1M 미만의 관목을 심은 다음 각 화분의 토양 위에 실시 예1, 실시 예2, 실시 예3에서 제조한 완효성 비료를 각각 올려놓은 후 일주일 단위로 관목에 물을 주었을 때, 각 완효성 비료 성분의 일별 용출율을 측정하였다. 그리고, 그 결과를 <표 1>에 나타내었다.

구분	용출율(%)
	용출 일수(일)
	1주	2주	3주	4주	5주	6주	7주	8주	12주	15주
실시예1	3	8	14	21	29	38	48	59	72	84
실시예2	8	16	24	32	42	53	65	74	90	100
실시예3	8	18	32	47	53	66	78	88	100	-

[표 1]에 나타낸 바와 같이 비료성분의 일별 용출율을 살펴보면, 실시 예 1의 완효성 비료의 용출율이 가장 일정한 증가율로 천천히 토양 속에 침투되어 식물에 지속적으로 영양분을 공급하는 것을 알 수 있고, 그 다음으로 실시 예 2의 완효성 비료의 용출이 빠른 것을 알 수 있으며, 실시 예 3의 완효성 비료의 용출이 가장 빠른 것을 알 수 있다.

여기서, 실시 예 1, 실시 예 2에는 코팅제의 성분에 옥수수전분이 포함되어 있고, 실시 예 3에는 옥수수전분이 포함되지 않은 것으로 보아, 옥수수전분이 고점도에 의해 코팅력을 증대시켜 비료성분의 용출이 천천히 이루어지게 하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 옥수수전분은 비료성분의 용출이 모두 이루어진 후 자연적으로 생분해되는 것을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 발명의 가정 원예용 완효성 비료 및 그 제조방법은 식물의 성장에 필요한 질산, 인산, 칼리의 3대 영양분과 효소를 혼합하여 고형화한 고형비료에 옥수수전분을 주재료로 한 코팅제를 코팅하여 비료의 성분이 천천히 토양 속에 침투되도록 함으로써 비료성분이 식물에 지속적으로 공급되게 하며, 코팅제의 주성분인 옥수수전분은 자연적으로 생분해되어 화분의 토양을 오염시키지 않아 인체 및 식물에 전혀 해를 주지 않게 된다.

또한, 햇볕에 노출되어도 비료성분이 발산되지 않으므로 식물이 심어진 화분의 토양 위에 올려놓고 사용할 수 있고, 완효성 비료에서 발산되는 허브향이 실내 공기를 개선시키며, 식물의 자기방어 능력을 향상시키게 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 질소 13∼20중량%, 인산 6∼10중량%, 칼리 11∼20중량%, 효소 51∼60중량%를 포함하는 고형비료; 및
   상기 고형비료의 외측에 코팅되어 보호막을 형성하고 허브향을 발산시키는 코팅층;을 포함하고
   상기 코팅층은 옥수수전분 30∼50중량%, 무기질 5∼15중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 허브분말 1∼5중량%, 용매제 35∼62중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 가정 원예용 완효성 비료.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 고형비료는 유기질 3∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가정 원예용 완효성 비료.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 고형비료는 1개의 중량이 10∼20g으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가정 원예용 완효성 비료.
6. 질소 13∼20중량%, 인산 6∼10중량%, 칼리 11∼20중량%, 효소 51∼60중량%를 혼합하여 고형비료를 준비하는 S10단계;
   옥수수전분 30∼50중량%, 무기질 5∼15중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 허브분말 1∼5중량%, 용매제 35∼62중량%를 혼합하여 코팅제를 준비하는 S20단계;
   상기 고형비료의 표면에 코팅제를 도포하여 코팅하는 S30단계; 및
   상기 고형비료에 코팅된 코팅제를 건조시키는 S40단계;
   를 포함하는 가정 원예용 완효성 비료의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 S10단계에서 고형비료는 유기질 3∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가정 원예용 완효성 비료의 제조방법.
8. 삭제
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 S10단계에서 고형비료는 1개의 중량이 10∼20g으로 제조되는 것을 특징으로 하는 가정 원예용 완효성 비료의 제조방법.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 S40단계에서 건조조건은 열풍온도 40∼50℃에서 건조되는 것을 특징으로 하는 가정 원예용 완효성 비료의 제조방법.

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