KR101458849B1 - 코팅종자 제조방법 및 이에 의해 제조된 코팅종자 - Google Patents

코팅종자 제조방법 및 이에 의해 제조된 코팅종자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코팅종자 제조방법 및 이에 의해 제조된 코팅종자에 관한 것이다. 상기 코팅종자 제조방법은 종자에 점결제, 보조점결제 및 무기분말을 혼합하여 종자 표면에 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 점결제는 액상 규산, 키토산, 부식산, 몰리브덴, 알긴산소다 및 물을 포함하고, 상기 보조 점결제는 석고가루와, 전분가루 및 밀가루 중에서 1종 이상을 포함하며, 상기 무기분말은 비석, 벤토나이트, 맥반석, 랑베이나이트(Langbeinite) 및 흑운모를 포함하며, 상기 점결제는 부식산 분말 및 물을 혼합한 후 가온시켜 부식산 용액을 제조한 후 1차 숙성하는 단계; 상기 숙성된 부식산 용액에 액상 키토산을 혼합한 후 2차 숙성시켜 혼합용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합 용액에 액상 규산, 몰리브덴 및 알긴산소다를 혼합하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

코팅종자 제조방법 및 이에 의해 제조된 코팅종자 {MANUFACTURING METHOD FOR COATED SEEDS AND COATED SEEDS THEREOF}
본 발명은 코팅종자 제조방법 및 이에 의해 제조된 코팅종자에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 액상 규산 등을 포함하는 점결제와 비료적 효과가 우수한 무기분말 및 보조점결제를 적용하여 코팅된 종자를 제공하여 작물의 생산성, 스트레스 저항성, 내병성을 월등히 증진시키고 토양개량효과가 우수한 코팅종자 제조방법 및 이에 의해 제조된 코팅종자에 관한 것이다.
일반적으로 논에서 벼 재배를 하는 경우 모를 길러 이를 이앙(移秧, 모내기)하는 방법을 사용하고 있다. 이와 같이 벼 재배시에 모판에 파종하여 육묘(育苗)하여 논에 심는 이앙까지는 상당한 영농 노력이 요구되고 있으나, 최근 농촌 인구감소 및 고령화에 의하여 노동력이 양적, 질적 감소에 대응하는 방안이 절실하다.
한편, 규소(Si)는 지표면에 많이 존재하며, 식물에서 일반적으로 필수원소에는 포함되지 않지만 식물체의 구성성분으로 중요한 의미를 가지고 있다. 식물체의 뿌리로부터 흡수된 규소는 증산류와 함께 이동되며, 세포 내 세포벽, 세포 사이의 간극 및 외층에 축적되는 것으로 알려져 있다(Marschner 등, 1990). 이러한 규소는 식물체의 뿌리, 줄기, 잎 등에 축적되며(Vorm, 1980; Parry and Kelso, 1975), 식물의 세포벽을 물리적으로 튼튼하게 하거나 잎의 광에 대한 이용성을 높여 광합성 작용을 상승시켜 주는 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Adatia and Besford, 1986; Ma, J. and E. Takahashi. 1993.).
규산(Silicic acid)은 이러한 규소와 산소 및 수소가 혼합된 화합물의 일반적인 명칭이며, 이산화규소와 물이 화합한 것을 의미한다. 상기 규산은 잎이나 줄기의 표피세포중에 침적되어 규질화시킴으로써 작물의 생산량 및 품질을 향상시키고 스트레스 저항성을 높여주는 역할을 하며, 독성이 없고 각종 유해성분을 중화하는 기능을 식물체가 가지게 된다. 토양 중에 존재하는 규산은 수용성 규산(염) 형태로 작물의 뿌리에 흡수되어 병충해 등에 대한 저항성이 커지며, 규산은 벼과 식물뿐만 아니라, 사탕수수, 옥수수, 오이나 딸기 등의 식물 재배에도 중요한 것으로 알려져 있다.
한편, 수용성 규산염(MgSiO3, CaSiO3, Na2SiO3, K2SiO3 등)은 토양 및 식물, 인축에 무해함이 입증되어 친환경농업육성법 제7조의 친환농자재의 사용기준에 포함되어 유기농자재로 사용되고 있다. 그러나 이러한 수용성 규산염은 제조과정 특성상 음이온을 띤 규산이온에 양이온인 칼륨, 칼슘, 마그네슘과 결합하여 강염기를 가지어 농가에서 사용하기에 불편함을 가지고 있다.
게 껍질에서 추출한 키틴(chitin)을 탈아세틸화하여 생산되는 키토산(chitosan)은 근래 산업계에서 환경파괴의 우려가 적고 자연친화적인 생분해성의 기능성 자연원료로 주목 받고 있다.
이러한 액상 규산과 키토산을 혼합하여 비료로 이용할 경우 규산 및 키토산의 농산물 개량 효과를 동시에 기대할 수 있으나, 키토산의 응집 특성으로 인해 규산질 비료 내 키토산 함량을 높이는데 한계가 있었다.
상기한 단점을 해결하기 위해 본 발명자는 출원번호 제2011-0104796호를 통해 규산, 키토산 및 부식산을 포함하여 규산질 비료 내 키토산 함량을 증진시킨 비료 조성물을 도출한 바 있다.
한편, 밭작물에 사용되는 대부분의 기비(基肥)는 경운과 로타리 작업 전후, 즉 작물의 파종 또는 정식(定植) 전에 살포를 하는데 이때, 비료살포가 불균일하여 편중시비가 되어 비료 효율이 낮다. 비료의 효율을 높이기 위해 액상비료를 사용하여 뿌리 관주(灌注)형태로 이용하는 방법이 있으나 이는 시설비 및 운영비 과다 등으로 현실적으로 어려움이 많다. 다른 방법은 작물 뿌리 주위에 직접 시비하는 방법이 있는데 이는 작업성과 화학비료 물성(뿌리에 직접 노출될 경우 작물에 피해)에 따른 위험으로 농가에서 기피하고 있다.
일본에서 야마우치(Yamauchi) 박사가 중량을 높이고 조류피해를 방지하기 위하여 개발한 방법으로, 볍씨에 철분과 소석고를 볍씨무게의 0.5~0.6배 가량을 코팅하는 방법이다. 국내에서는 2009년 시험재배를 시작하여 일부 사용하고 있으나, 이 방법은 볍씨를 최아(싹을 티움)시켜 철분과 소석고를 코팅하는 방법으로, 이 경우에 코팅 후 건조과정에서 열이 발생하여 볍씨의 발아력이 상실되는데 이를 방지하기 위하여 수시로 물을 살포하여 코팅볍씨를 냉각시키는 과정이 있어 불편함과 코팅 원료인 철분은 과다할 경우 벼에 독성장해를 일으킬 수 있는 물질이고, 제작된 코팅볍씨는 1주일 전후에 살포해야만 하는 등의 다소 불편한 점을 가지고 있다.
대한민국 공개특허 제2010-0054704호에는 규산분말, 철분, 소석고분말을 특정 중량비로 혼합하여 물을 이용하여 종자에 코팅하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 여기서 코팅재에 사용되고 있는 규산 분말은 물에는 거의 녹지 않는 가용성 규산 형태이다. 상기 가용성 규산의 농촌진흥청 권장 시비량은 10a(300평)당 200~250kg이기 때문에 상기 공개특허에 사용되는 양은 종자 무게(5kg)의 최대 40%라 할지라도 약 2kg으로 1~2 개월 만에 수용성 규산으로 전환되어 규산의 효과를 얻기에 너무 시간이 짧고 전환되는 수용성 규산의 양도 미소하다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명자는 벼 생육에 필요한 양의 수용성 규산염을 포함하여 수용성을 가져 작물 뿌리에 곧바로 흡수되어 유묘에서부터 규산의 여러 가지 효과를 얻을 수 있으며, 2006년 농촌진흥청 재배시험 경과로 그 효과가 입증된 액상 규산을 적용한 점결제와 비료적 효과가 우수한 무기분말 및 보조점결제를 적용하여 종자를 코팅하여 작물의 생산성, 스트레스 저항성, 내병성을 월등히 증진시키고 토양개량효과가 우수한 코팅종자를 제조하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 작물의 생산성 향상효과, 스트레스 저항효과 및 토양개량 효과가 우수한 코팅종자 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내병성 증진효과 및 도복 저항효과가 우수한 코팅종자 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 종자와 코팅층 간의 물리적 결속력이 우수한 코팅종자 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작업성 및 경제성이 우수한 코팅종자 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 조류에 의한 종자피해 방지효과가 우수한 코팅종자 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 코팅종자 제조방법에 의해 제조된 코팅종자를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 코팅종자 제조방법에 관한 것이다. 상기 코팅종자 제조방법은 종자에 점결제, 보조점결제 및 무기분말을 혼합하여 종자 표면에 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 점결제는 액상 규산, 키토산, 부식산, 몰리브덴, 알긴산소다 및 물을 포함하고, 상기 보조 점결제는 석고가루와, 전분가루 및 밀가루 중에서 1종 이상을 포함하며, 상기 무기분말은 비석, 벤토나이트, 맥반석, 랑베이나이트(Langbeinite) 및 흑운모를 포함하며, 상기 점결제는 부식산 분말 및 물을 혼합한 후 가온시켜 부식산 용액을 제조한 후 1차 숙성하는 단계; 상기 숙성된 부식산 용액에 액상 키토산을 혼합한 후 2차 숙성시켜 혼합용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합 용액에 액상 규산, 몰리브덴 및 알긴산소다를 혼합하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서 상기 종자 100 중량부에 대하여 상기 점결제 15 내지 35 중량부, 보조 점결제 5 내지 30 중량부 및 무기분말 25 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
한 구체예에서 상기 무기분말 전체중량에 대하여 비석 20~40 중량%, 벤토나이트 10~25 중량%, 맥반석 10~20 중량%, 랑베이나이트 6~24 중량% 및 흑운모 10~20 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서 상기 코팅층은 상기 종자 껍질 두께의 1~5 배의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 액상 규산은 CaSiO3, Na2SiO3, MgSiO3, K2SiO3에서 선택되는 1종 이상의 수용성 규산염을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서 상기 점결제 전체중량에 대하여 액상 규산 10~25 중량%, 키토산 0.01~15 중량%, 부식산 5~12 중량%, 몰리브덴 0.05~5 중량%, 알긴산소다 3~10 중량% 및 잔량부의 물이 포함되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서 상기 점결제는 20℃에서 70~110 cPs의 점도를 가지는 것을 특징으로 한다.
삭제
한 구체예에서 상기 코팅층이 형성된 종자를 건조하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 종자는 벼, 밀, 보리, 콩, 옥수수, 팥 및 녹두 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 관점은 상기 코팅종자 제조방법에 의해 제조된 코팅종자에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 코팅종자를 파종하여 육묘(育苗)시 발근 및 입모율이 향상되어 작물의 생산성이 향상되고, 스트레스 저항성 및 토양개량 효과가 우수하며, 도복 저항효과 및 내병성 증진효과가 우수하고, 종자와 코팅층 간의 물리적 결속력이 우수하고, 시비가 간편하여 작업성 및 경제성이 우수하며, 종자코팅으로 인한 외관 및 냄새의 변화로 인하여 조류에 의한 종자피해를 방지하는 효과도 가질 수 있다.
도 1 (a)는 상기 실시예 1에 의해 제조된 코팅볍씨이며, 도 1 (b)는 일반 볍씨(비교예 1)의 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1을 20일 동안 육묘한 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2 및 비교예 2에 따라 제조된 코팅콩의 사진이다.
본 발명의 하나의 관점은 코팅종자 제조방법에 관한 것이다.
(a) 혼합단계; 및 (b) 코팅층 형성단계;를 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로는 상기 코팅종자 제조방법은 종자에 점결제, 보조점결제 및 무기분말을 혼합하여 상기 종자 표면에 코팅층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
이하, 상기 코팅종자 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
(a) 혼합단계
상기 단계는 종자에 점결제, 보조점결제 및 무기분말을 포함하는 혼합물을 형성하는 단계이다.
한 구체예에서 종자 100 중량부에 대하여 상기 점결제 15 내지 35 중량부를 혼합한 다음, 보조 점결제 5 내지 30 중량부 및 무기분말 25 내지 60 중량부를 투입하여 혼합할 수 있다. 상기 단계와 같이 혼합시 상기 종자의 표면에 상기 점결제가 피복되고, 상기 점결제의 표면에 상기 보조 점결제 및 무기분말이 균일하게 피복될 수 있다.
종자
한 구체예에서 상기 종자로는 벼, 밀, 보리, 콩, 옥수수, 팥 및 녹두 중에서 선택된 어느 하나의 종자를 사용할 수 있다. 상기 종류의 종자를 사용시 후술될 점결제, 보조점결제 및 무기분말에 포함된 성분들이 상기 종자의 육묘에 필요한 성분을 효과적으로 공급할 수 있어 생장 및 내병성 증진 등의 효과가 우수하여 생산성이 증대될 수 있다.
점결제
상기 점결제는 상기 종자의 표면에 피복되어, 후술할 보조점결제 및 무기분말이 상기 점결제에 함침되어 용이하게 코팅층을 형성하며, 작물의 생산성, 스트레스 저항성, 내병성 및 토양 개량효과를 월등하게 증진시키는 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서, 상기 점결제는 액상 규산, 키토산, 부식산, 알긴산소다, 몰리브덴 및 물을 포함하여 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 액상 규산은 통상의 액산 규산 제조방법, 예를 들면, 규석이나 규사를 탄산칼륨이나 탄산나트륨을 혼합하여 용광로에서 1500℃이상의 온도에서 가열하여 여과 및 정제, 성분 조정 등을 통하여 제조될 수 있다.
한 구체예에서 상기 액상 규산은 CaSiO3, Na2SiO3, MgSiO3, K2SiO3 등의 수용성 규산염을 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 포함될 수 있다. 상기와 같은 액상 규산을 포함시 물에 용이하게 용해되어 작물의 뿌리로 바로 흡수될 수 있으며, 알칼리 성질로 인하여 종자에 포함된 병균의 번식 및 성장을 억제하는 일종의 종자 소독의 역할도 할 수 있다.
상기 키토산은 게, 새우 등의 갑각류 껍데기에 있는 키틴을 탈아세틸화하여 얻어낸 물질을 말하는 것으로 작물의 생산량을 증대시키고, 우수한 항균 활성을 나타내 작물의 내병성을 증진시키는 역할을 한다. 한 구체예에서 상기 키토산은 바람직하게는 수용성 키토산 또는 이들의 유도체를 이용할 수 있으며, 구체적으로 키토산 유도체로서 카르복시메틸키토산(carboxymethyl chitosan), 설페이티드키토산(sulfated chitosan)를 이용할 수 있으며, 바람직하게는 카르복시메틸키토산을 사용할 수 있다. 상기 카르복시메틸키토산은 시판되는 것을 사용하거나, 키토산에 카르복시메틸기를 도입시켜 이용할 수 있으며, 예를 들면, Muzzaarelli (Muzzaarelli R. A. A., Int. J. Biol. Macromol. 16(4), 177, 1994)의 방법에 따라 제조할 수 있다. 상기 키토산은 수용액 상태로 이용하는 것이 바람직하다. 특히 카르복시메틸키토산은 키토산에 수용성기인 카르복시메틸기가 도입된 상태이므로 일반 키토산과 달리 넓은 pH 영역에서 물에 용해시킬 수 있는 특징이 있다. 이러한 카르복시메틸키토산은 중성 수용액 상태로 제조하여 이용하는 것이 바람직하다. 카르복시메틸키토산은 키토산의 응집 특성을 최소화할 수 있어 염기성 물질과의 혼합시에도 응집을 완화시킬 수 있다. 이에 따라 강염기 성분인 규산 성분과 혼합시 응집률을 저하시킬 수 있게 된다.
한 구체예에서 상기 키토산은 분자량이 1,000~2,000,000 Da 크기인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 저분자 키토산으로서 분자량이 1,000~30,000 Da 크기인 것을 사용할 수 있다.
상기 부식산은 휴믹산이라고도 하며, 알칼리에 의해 토양에서 추출되거나 산에 의해 침적된 유기물을 의미한다. 본 발명에서 상기 부식산은 액상 규산과 키토산 간의 응집률을 저하시켜 상기 점결제에 포함되는 키토산 함량을 증진시키는 역할을 한다. 키토산과 염기성 물질인 액상 규산이 혼합되면 키토산의 응집 특성으로 인해 키토산을 높은 함량으로 혼합하기 어려운 점이 있다. 상술한 바와 같이 카르복시메틸키토산을 이용하면 규산과의 응집률이 저하되기는 하나 일정량 이상의 키토산이 혼합되는 경우 응집이 발생하게 되는데, 부식산을 키토산과 미리 혼합하여 반응시킨 후 액상 규산을 혼합하면 응집 정도를 현저하게 낮출 수 있어, 최종적으로 상기 점결제 내 키토산 함량을 증진시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 부식산은 그 자체로 토양구조의 공극률을 증대시키고 수분 투수성과 보유기능을 증가시켜 토양을 작물의 생육에 유익하도록 개량하는 효과를 내며, 토양 유기물 함량을 증대시켜 토양 미생물을 활성화시키고 농작물 양분인 질소 상태를 안정화시키며, 중금속 독성을 완화시켜 토양을 비옥하게 만들어 줄 수 있다.
상기 알긴산소다(sodium alginate)는 상기 점결제에 점착성 및 점도를 향상시켜 물리적 결속력을 증가시키며, 토양 생물활력을 증진시키고 토양 개량효과가 우수하며, 농작물 뿌리의 생장을 촉진시킬 수 있다.
상기 몰리브덴(molybdenum)은 작물의 단백질 형성시 질소를 고착시키는 역할을 하며, 바이러스에 대한 저항성을 향상시키는 작용을 할 수 있다. 상기 몰리브덴은 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 수용성 몰리브덴을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 수용성 몰리브덴을 사용시 용이하게 상기 물과 혼합되어 점결제에 포함되어 작물에 용이하게 흡수될 수 있다.
상기 물은 상기 부식산 분말을 용해시키며, 상기 점결제의 균질성 및 확산성 향상을 목적으로 포함될 수 있다. 바람직하게 상기 물로는 정제된 초순수를 사용할 수 있다.
상기 점결제는 부식산 및 키토산을 혼합하고, 숙성하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합 용액에 액상 규산을 혼합하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 상기 부식산 및 키토산의 혼합 용액은 부식산 분말 및 물을 혼합한 후 가온시켜 부식산 용액을 제조한 후 1차 숙성한 후, 상기 숙성된 부식산 용액에 액상 키토산을 혼합한 후 2차 숙성시켜 제조할 수 있다.
한 구체예에서 상기 가온은 상기 물을 70~95℃, 바람직하게는 75~85℃의 온도로 가온할 수 있으며, 이러한 온도 범위의 물에서 상기 부식산의 분말 용해도가 증가될 수 있다.
한 구체예에서 상기 부식산 용액의 상기 1차 숙성은 7~10일간 진행할 수 있으며, 20~40℃에서 숙성할 수 있고, 바람직하게는 상온에서 숙성할 수 있다. 이러한 숙성 단계를 통해 부식산의 균질성 및 확산성이 향상되는 장점이 있다. 또한, 부식산 용액의 균질성을 더욱 높이기 위해 혼합 및 숙성 과정에서 교반하면서 진행하는 것이 바람직하다.
한 구체예에서 상기 2차 숙성은 상기 숙성된 부식산 용액과 액상 키토산을 혼합하고 교반시켜 균질화한 후 2~5일간 숙성시켜 부식산과 키토산의 혼합 용액을 제조할 수 있다. 상기 숙성시에도 교반 과정을 병행하는 것이 바람직하다. 이러한 혼합 및 숙성 과정은 20~40℃에서 숙성할 수 있고, 바람직하게는 상온에서 숙성할 수 있다. 이러한 숙성 단계에 의해 불완전하게 용해된 부식산 분말이 완전 용해되는 장점이 있다.
상기 액상 규산 혼합단계는, 상기 제조된 부식산과 키토산의 혼합 용액에 액상 규산을 혼합하여 결합제를 제조하는 단계이다. 이때 상기 부식산, 키토산 및 액상 규산의 반응 효율성을 위해 부식산 및 키토산의 혼합 용액을 교반하면서 액상 규산을 천천히 부어 혼합하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 10~20RPM의 속도로 교반하면서 진행할 수 있다. 이러한 속도에서 적절한 반응성을 기대할 수 있다.
또한, 상기 액상 규산 혼합 단계 이전에 부식산과 키토산 혼합 용액에 물을 첨가한 후 여과하여 기포를 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 단계(a)에서 부식산과 키토산 혼합 용액을 제조한 후, 물을 추가로 첨가하고 교반한 후 여과시켜 기포를 제거할 수 있다. 이러한 정제 과정을 통해 순도를 높이고, 액상 규산과의 반응성을 더욱 증진시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 점결제는 전체중량에 대하여 액상 규산 10~25 중량%, 키토산 0.01~15 중량%, 부식산 5~12 중량%, 몰리브덴 0.05~5 중량%, 알긴산소다 3~10 중량% 및 잔량부의 물이 포함되도록 조절될 수 있다. 바람직하게는 액상 규산 10~20 중량%, 키토산 0.1~5 중량%, 부식산 5~10 중량%, 몰리브덴 0.1~3 중량%, 알긴산소다 3~8 중량% 및 잔량부의 물이 포함될 수 있다. 상기 범위에서 상기 점결제의 점도가 적절하여 상기 종자 표면에 용이하게 피복되며, 작물의 생산성, 스트레스 저항성, 내병성 및 토양 개량효과를 월등하게 증진시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 점결제의 점도(viscosity)는 20℃에서 70~110 cPs 일 수 있다. 바람직하게는 80~100 cPs 일 수 있다. 상기와 같은 점도로 점결제를 제조시 상기 점결제가 종자 표면에 용이하게 피복되어 상기 보조점결제 및 무기분말분말과 용이하게 결합될 수 있다.
상기 점결제는 상기 종자 100 중량부에 대하여 15~35 중량부 포함될 수 있다. 바람직하게는 15~30 중량부 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 15~25 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 성형성이 우수하며, 작물의 생산성, 스트레스 저항성, 내병성 및 토양 개량효과를 월등하게 증진시킬 수 있다.
보조점결제
상기 보조점결제는 상기 점결제와 함께 본 발명의 성분들의 물리적 결속력을 향상시켜 성형성을 향상시키고, 건조된 코팅종자의 경도를 더욱 증가시켜 조류로부터의 종자 피해를 방지하면서 외부 충격에 의해 종자에 형성된 코팅의 깨짐을 방지하는 역할을 할 수 있다. 상기 보조점결제로는 석고가루와, 전분가루 및 밀가루 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 석고가루는 상기 코팅종자의 코팅층 형성시 점착성 및 점도를 향상시켜 물리적 결속력을 증가시키며, 토양 생물활력을 증진시키고 토양 개량효과가 우수하며, 농작물 뿌리의 생장을 촉진시킬 수 있다.
상기 전분가루 및 밀가루는 상기 점결제의 점착성 및 점도를 더욱 향상시켜 물리적 결속력을 우수하게 할 수 있다.
한 구체예에서 상기 석고가루 및 전분가루는 1:0.1~1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 상기 점결제의 점착성 및 점도를 향상시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 보조점결제에 사용되는 상기 석고가루, 전분가루 및 밀가루의 입도는 80~200 메시일 수 있다. 상기 범위에서 상기 점결제와 용이하게 혼합될 수 있다.
상기 보조점결제는 상기 종자 100 중량부에 대하여 5~30 중량부 포함될 수 있다. 바람직하게는 5~25 중량부 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 10~20 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 상기 점결제의 성형성 및 물리적 결속력을 강화시키며, 토양 개량효과를 증진시킬 수 있다.
무기분말
상기 무기분말은 상기 코팅종자에 형성된 코팅층의 외형을 유지하고, 경도를 더욱 향상시키며, 상기 종자의 발아시 비료적 성분을 제공하고, 산성화된 토양을 중화시키는 목적으로 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 무기분말은 비석, 벤토나이트, 맥반석, 랑베이나이트 및 흑운모를 사용할 수 있다.
한 구체예에서, 상기 무기분말 전체중량에 대하여 비석 20~40 중량%, 벤토나이트 10~25 중량%, 맥반석 10~20 중량%, 랑베이나이트 6~24 중량% 및 흑운모 10~20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 성형성, 토양 개량효과 및 비료적 효과가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 무기분말은 80~200 메시 크기인 것을 사용할 수 있다. 상기 범위에서 성형성 및 토양 개량효과가 우수할 수 있다.
상기, 비석(沸石)은 제올라이트(zeolite)라고도 하는 다공성 물질(porous material)로서, 내부 미세 기공이 많이 형성되어 있어(비표면적 약 50㎡/g 내지 1,600㎡/g) 촉매의 담체(media)나 유해물질의 흡착 등에 사용되고 있으며, 이온교환효과가 우수하고, 보수 효과가 뛰어나 토양의 보수성 유지에 적합하여 토양개량, 비료혼합제 등의 용도로 사용되고 있다. 상기 비석(沸石, 또는 제오라이트)은 상기 코팅층의 외형을 유지시키며, 흡습성이 우수하여 상기 코팅종자의 비료적 성분을 유지시키고 시비 효과를 우수하게 하며, 토양 개량효과를 가지는 목적으로 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 비석은 상기 무기분말 전체중량에 대하여 20~40 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 25~38 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 30~35 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 토량 개량효과 및 흡습성이 우수하여 종자발아조건을 용이하게 충족시켜 발아율을 향상시킬 수 있다.
상기 벤토나이트는 화산재 성분의 광물질로 철, 마그네슘, 나트륨 및 칼슘 등 작물 생장에 유익한 성분을 제공하며, 접착성을 가져 상기 점결제와 결합하여 코팅층을 용이하게 형성하는 목적으로 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 벤토나이트는 상기 무기분말 전체중량에 대하여 10~25 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 15~25 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 18~22 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 코팅층을 용이하게 형성할 수 있으며, 작물 생장에 유익한 성분을 제공할 수 있다.
상기 맥반석은 토양에 포함된 광물질의 양이온과 상기 맥반석의 음이온을 용이하게 치환(置換)시킬 수 있어 토양 중의 무기질 성분을 뿌리를 통해 흡수하여 양분으로 이용할 수 있어 식물체의 성장을 촉진시킬 수 있다. 또한 상기 맥반석의 음이온은 토양의 산성화를 억제하는 능력을 가질 수 있다.
한 구체예에서 상기 맥반석은 상기 무기분말 전체중량에 대하여 10~20 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 13~20 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 15~20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 토양 개량효과 및 식물체 생장 촉진효과가 우수할 수 있다.
상기 랑베이나이트(Langbeinite)는 화학식 K2Mg2(SO4)3으로 알려져 있는 천연광물로서, 황산가리(황산칼륨, K2SO4) 및 황산고토(황산마그네슘, MgSO4)가 지하에서 오랜시간 동안 생성된 천연 복염으로서, 길항작용이 없어 작물에 흡수가 용이한 순수 천연 무기광물로 미국 뉴멕시코주의 칼스베드 지역에서 주로 생산된다. 상기 랑베이나이트는 함유된 칼륨 성분이 토양 속에서 토양미생물의 작용에 의하여 장기간에 걸쳐 지용성(遲溶性)으로 서서히 분해되기 때문에 유실과 용탈이 적고 비효가 높다. 본 발명에서 상기 랑베이나이트는 토양개량효과 및 칼륨, 황 및 마그네슘 등의 성분을 육묘 뿌리로 용이하게 전달하기 위해 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 랑베이나이트는 상기 무기분말 전체 중량에 대하여 6 내지 24 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 10 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 10 내지 16 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 상기 종자의 발아시 칼륨, 마그네슘 및 황 성분을 동시에 공급하여 생장에 유용한 효과를 줄 수 있으며, 각종 병충해 및 저온에 대한 저항성을 향상시킬 수 있다.
상기 흑운모는 원적외선 방출 및 농작물의 병충 예방 효과가 우수하고, 작물의 성장속도 및 생산량을 증대시키는 목적으로 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 흑운모는 상기 무기분말 전체중량에 대하여 10~20 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 12~18 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 15~20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 작물의 병충 예방효과 및 작물 생장이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 무기분말은 상기 종자 100 중량부에 대하여 25 내지 60중량부를 포함될 수 있다. 바람직하게는 25 내지 55 중량부 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 30 내지 50 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 상기 결합제 및 결합보조제와 용이하게 결합하여 결속력이 우수한 코팅층을 형성할 수 있으며, 육묘시 작물 생장에 필요한 비료적 성분을 용이하게 공급할 수 있으며, 토양 개량효과를 증진시킬 수 있다.
(b) 코팅층 형성단계
상기 단계는 상기 혼합물을 코팅하여 코팅층을 형성시키는 단계이다. 상기 코팅은 통상적인 종자코팅기계를 사용할 수 있다. 상기 종자코팅기계로는 원통형 바닥의 회전판이 회전하는 원심분리 회전형(centrifugal rotor type) 및 원통형 그릇 자체가 회전하는 용기 회전형(rolling machine type) 코팅기계를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한 구체예에서 상기 용기 회전형 코팅기계를 이용하여 일정한 회전속도로 2~5분 동안 회전시키면서 상기 혼합물의 코팅층을 형성시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 코팅층의 두께는 상기 종자 껍질의 두께의 1~5 배의 두께로 형성될 수 있다. 바람직하게는 1.5~3.5 배의 두께로 형성될 수 있다. 더욱 바람직하게는 2~3 배의 두께로 형성될 수 있다. 상기 범위에서 종자의 외관변화 및 적절한 경도를 가져 조류에 의한 종자의 피해를 방지하고, 종자의 중량 증가로 인하여 논바닥에 용이하게 위치하여 기류 등에 의해 이동되지 않아 발아조건을 용이하게 확보할 수 있다.
한편, 상기 코팅코팅 제조방법에서 상기 코팅층이 형성된 종자를 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 건조는 통상적인 방법으로 이루어 질 수 있다. 예를 들면, 상기 코팅층이 형성된 종자를 그늘진 장소에서 상온에서 12 내지 24시간 동안 건조할 수 있다. 상기와 같이 건조시 안정적인 코팅층이 형성된 종자를 수득할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 코팅종자 제조방법에 의해 제조된 코팅종자를 제공하는 것이다. 한 구체예에서 상기 코팅종자는 종자의 표면에 고형화된 코팅층이 형성된 형태를 가질 수 있다.
상기 코팅종자는 육묘(育苗)시 발근 및 입모율이 향상되어 작물의 생산성이 향상되고, 스트레스 저항성 및 토양개량 효과가 우수하며, 도복 저항효과 및 내병성 증진효과가 우수하고, 종자와 코팅층 간의 물리적 결속력이 우수하고, 시비가 간편하여 작업성 및 경제성이 우수하며, 종자코팅으로 인한 외관 및 냄새의 변화로 인하여 조류에 의한 종자피해를 방지하는 효과도 가질 수 있다.
상기 형성된 코팅층은 점결제, 보조 점결제 및 무기분말 성분을 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 점결제 성분은 액상 규산, 키토산, 부식산, 몰리브덴 및 알긴산소다 및 물을 포함하고, 상기 보조 점결제는 석고가루와, 전분가루 및 밀가루 중에서 1종 이상을 포함하며, 상기 무기분말은 비석, 벤토나이트, 맥반석, 랑베이나이트 및 흑운모를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 1
(1) 볍씨: 볍씨 종자를 탈망기를 이용하여 탈망하고 건조하여 준비하였다.
(2) 점결제 제조: 분말상의 부식산을 80℃의 초순수에 넣고 교반하여 용해시킨 후 10일간 충분히 숙성시켰다. 숙성이 완료된 부식산 용액에 카르복시메틸키토산 용액을 혼합, 교반한 후 2일간 교반하면서 숙성시켜 부식산과 키토산의 혼합 용액을 제조하였다. 상기 제조된 혼합용액에 일정량의 초순수를 첨가하여 교반한 후 여과하여 기포를 제거하였다. 이후 상기 정제된 혼합 용액을 15RPM 속도로 교반하면서 액상 규산, 알긴산소다 및 수용성 몰리브덴을 혼합하여 점결제를 제조하였다. 상기 각 성분은 점결제 총 중량에 대해 액상 규산 10 중량%, 키토산 0.5 중량%, 부식산 8 중량%, 알긴산소다 5 중량%, 몰리브덴 0.1 중량% 및 물 76.4 중량%가 되도록 조절하였다. 상기 점결제의 점도는 20℃에서 90 cPs로 측정되었다.
(3) 보조점결제 및 무기분말: 보조점결제로 100 메시 크기의 석고가루 및 전분가루를 1:1 중량비로 혼합하여 준비하였다. 상기 무기분말로는 각각 100 메시 크기의 비석, 벤토나이트, 맥반석, 랑베이나이트 및 흑운모를 준비하였다. 이때 상기 무기분말 전체중량에 대하여 비석 35 중량%, 벤토나이트 20 중량%, 맥반석 18 중량%, 랑베이나이트 16 중량% 및 흑운모 11 중량%가 되도록 준비하였다.
(4) 혼합물 제조: 용기 회전형 코팅기계에 상기 볍씨 100 중량부를 투입하고 상기 점결제 25 중량부를 가하여 균일하게 혼합한 다음, 보조점결제 15 중량부 및 무기분말 45 중량부를 더 투입하여 균일하게 혼합하였다.
(5) 코팅층 형성 및 건조
상기 코팅기계를 일정한 속도로 3분간 회전하여 상기 볍씨 표면에, 볍씨 껍질의 2.5배 두께의 코팅층을 형성한 다음, 상기 코팅층이 형성된 종자를 그늘진 곳에서 상온에서 24시간 동안 건조하여 코팅볍씨를 제조하였다.
실시예 2
볍씨 대신 메주콩을 사용하여 코팅층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
시험예
시험예 1: 코팅볍씨의 생육 조사
도 1 (a)는 상기 실시예 1에 의해 제조된 코팅볍씨이며, 도 1 (b)는 일반 볍씨(비교예 1)의 사진이다. 상기 실시예 1 및 일반 볍씨(비교예 1)의 생육을 평가하였다. 시험포트에 실시예 1 및 비교예 1의 볍씨를 1 포트당 각각 20톨씩 3포트에 파종하여 18~20℃의 조건에서 20일 동안 육묘하여 생육조사를 하였다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1을 20일 동안 육묘한 사진이다. 하기 표 1 및 도 2를 참조하면, 실시예 1의 묘는 입모율, 뿌리길이 또는 초장에 있어서 비교예 1 보다 현저한 생육 촉진효과가 나타났음을 알 수 있었다.
구 분 실시예 1 비교예 1
입모율(%) 1 포트 90 75
2 포트 95 55
3 포트 90 80
뿌리(cm/개체) 1 포트 29.6 31
2 포트 42.4 36.8
3 포트 39.9 39.8
초장(cm/개체) 1 포트 43.8 16.3
2 포트 27.5 26.5
3 포트 35.4 33.3
시험예 2: 담수기간 경과에 따른 코팅 볍씨의 입모율 조사
상기 제조된 실시예 1 및 비교예 1의 볍씨를 준비하여 경기도농업기술원의 유리온실에서 생육을 실시하였다. 시험포트 1개당 좌측에 코팅볍씨 10톨과 우측에 일반볍씨 10톨을 각각 파종하여 총 6개의 포트를 준비하였다. 상기 6개의 포트는 각각 1일, 3일, 6일, 9일, 12일, 14일간 담수를 하고 20~25℃의 조건에서 24일 동안 생육하여 입모율을 조사하여 하기 표 2에 나타내었다.
입모율
(%)		 담수기간 1일 3일 6일 9일 12일 14일
실시예 1 91 87 87 93 95 100
비교예 1 85 87 60 93 93 67
차이(%) 6 - 27 - 2 23
시험예 3: 코팅콩의 생육 조사
도 3은 본 발명의 실시예 2 및 비교예 2에 따라 제조된 코팅콩의 사진이다. 상기 실시예 2 및 일반적인 메주콩 종자(비교예 2)에 대하여 생육 정도를 평가하였다. 상기 실시예 2 및 비교예 2를 포트에 각 3알씩 3포트에 파종하여 20~22℃의 조건에서 6일 동안 생육하여 발아율, 뿌리길이 및 초장을 조사하여 하기 표 3에 기재하였다. 표 3을 참조하면, 전체적으로 실시예 2의 코팅콩의 비교예 2보다 생육이 우수함을 알 수 있었다.
구 분 실시예 2 비교예 2
발아율(%) 1 포트 90 83
2 포트 100 83
3 포트 89 90
뿌리(cm/개체) 1 포트 42.6 38.8
2 포트 43.2 42.4
3 포트 40.4 40.0
초장(cm/개체) 1 포트 39.6 37.2
2 포트 37.2 38.0
3 포트 29.8 27.2

Claims (11)

  1. 종자에 점결제, 보조점결제 및 무기분말을 혼합하여 종자 표면에 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 점결제는 액상 규산, 키토산, 부식산, 몰리브덴, 알긴산소다 및 물을 포함하고,
    상기 보조 점결제는 석고가루와, 전분가루 및 밀가루 중에서 1종 이상을 포함하며,
    상기 무기분말은 비석, 벤토나이트, 맥반석, 랑베이나이트(Langbeinite) 및 흑운모를 포함하며,
    상기 점결제는 부식산 분말 및 물을 혼합한 후 가온시켜 부식산 용액을 제조한 후 1차 숙성하는 단계;
    상기 숙성된 부식산 용액에 액상 키토산을 혼합한 후 2차 숙성시켜 혼합용액을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합 용액에 액상 규산, 몰리브덴 및 알긴산소다를 혼합하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 코팅종자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 종자 100 중량부에 대하여 상기 점결제 15 내지 35 중량부, 보조 점결제 5 내지 30 중량부 및 무기분말 25 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅종자 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기분말 전체중량에 대하여 비석 20~40 중량%, 벤토나이트 10~25 중량%, 맥반석 10~20 중량%, 랑베이나이트 6~24 중량% 및 흑운모 10~20 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 코팅종자 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코팅층은 상기 종자 껍질 두께의 1~5 배의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅종자 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 액상 규산은 CaSiO3, Na2SiO3, MgSiO3, K2SiO3에서 선택되는 1종 이상의 수용성 규산염을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅종자 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 점결제 전체중량에 대하여 액상 규산 10~25 중량%, 키토산 0.01~15 중량%, 부식산 5~12 중량%, 몰리브덴 0.05~5 중량%, 알긴산소다 3~10 중량% 및 잔량부의 물이 포함되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 코팅종자 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 점결제는 20℃에서 70~110 cps의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 코팅종자 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 코팅층이 형성된 종자를 건조하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅종자 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 종자는 벼, 밀, 보리, 콩, 옥수수, 팥 및 녹두 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코팅종자 제조방법.
  11. 제1항 내지 제6항, 및 제8항 내지 제10항중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 코팅종자.
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