KR101512269B1 - 옥수수전분을 이용한 지관형 비료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옥수수전분 20∼50중량%, 무기질 5∼20중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 용매제 30∼60중량%가 혼합되어 땅에 박기 용이하도록 말뚝 또는 원뿔형태로 성형된 중공의 지관; 및 상기 지관의 내부에 충진되며 식물에 알맞은 영양성분으로 이루어진 비료;를 포함하는 옥수수전분을 이용한 지관형 비료를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 옥수수전분으로 이루어지고 말뚝 또는 원뿔 형상으로 이루어진 지관의 내부에 식물에 알맞은 성분의 비료를 충진하여 식물뿌리에 가까운 토양에 박아 줌으로써 비료의 성분이 토양 속에 천천히 침투되어 식물에 지속적으로 영양분을 공급하고, 비료의 유실이 적어 영양 흡수률이 매우 높으며, 토양오염을 줄일 뿐만 아니라 비료성분이 식물 뿌리에 직접 닿지 않기 때문에 식물의 비해를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다. 또한, 옥수수전분의 자연적인 생분해가 이루어져 환경문제를 유발시키지 않음으로써 자연친화적이고, 가로수나 관목 밀식지 등 땅을 파고 시비하기 어려운 곳에 손쉽게 시비할 수 있어 비료 시비작업의 편의성을 증대시키며 아울러 비료 시비 비용 및 관리 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

옥수수전분을 이용한 지관형 비료{Fertilizer of Geo-Pipe Type Using Corn Starch}

본 발명의 실시 예는 옥수수전분을 이용한 지관형 비료에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 옥수수전분으로 이루어진 지관의 자연적인 생분해가 이루어져 환경문제를 유발시키지 않으면서 비료의 성분이 천천히 토양 속에 침투되어 식물에 지속적으로 영양분을 공급하며, 시비작업의 편의성을 증대시킬 수 있는 옥수수전분을 이용한 지관형 비료에 관한 것이다.

최근 인구의 폭발적인 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 보호 피막을 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 완효제들은 거의 대다수 값비싼 고분자 물질로서, 비료 및 농약의 완효성 시비 및 살포효과는 어느 정도 달성할 수 있으나 가격이 고가 이여서 경제적이지 못하고, 완효성을 높이기 위해 유기용매가 사용됨으로 환경오염의 우려가 있는 문제점이 있었다.

또한, 완효성 비료의 올바른 시비(施肥)방법은 수관 폭을 기준으로 토양에 뭍어야 하나 가로수와 같이 수목보호판이 설치된 곳이나 잔디와 함께 조성되어 있는 경우가 많아 설치물의 분해작업, 진디의 훼손 우려 등 땅을 파고 비료를 주기 어려운 곳에 있어서는 관리자들이 수목 관리에 어려움을 겪고 있는 문제점이 있었다.

한국등록특허: 10 - 0486409 (등록일 2005. 04. 21)

한국등록특허: 10 - 0725423 (등록일 2007. 05. 30)

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서,

본 발명의 목적은 옥수수전분으로 이루어지고 말뚝 또는 원뿔 형상으로 이루어진 지관의 내부에 식물에 알맞은 성분의 비료를 충진하여 식물뿌리에 가까운 토양에 박아 줌으로써 비료의 성분이 천천히 토양 속에 침투되어 식물에 지속적으로 영양분을 공급하게 하고, 지관의 자연적인 생분해가 이루어져 환경문제를 유발시키지 않으며, 시비작업의 편의성을 증대시킬 수 있는 옥수수전분을 이용한 지관형 비료를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 옥수수전분을 이용한 지관형 비료는 옥수수전분 20∼50중량%, 무기질 5∼20중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 용매제 30∼60중량%가 혼합되어 땅에 박기 용이하도록 말뚝 또는 원뿔형태로 성형된 중공의 지관; 및 상기 지관의 내부에 충진되며 식물에 알맞은 영양성분으로 이루어진 비료;를 포함하여 구성된다.

이에 더하여 상기 지관에는 생분해성수지 5∼40중량%가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

상기 생분해성 수지는 PBAT(Polybutylene Adipate-co-Terephthalate), PLA(Polylacticacid), PBS(Polybutylene succinate)중 어느 하나 또는 둘 이상의 것이 사용되는 것을 특징으로 한다.

이에 더하여 상기 지관에는 허브분말 1∼5중량%가 더 혼합되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 지관은 하단이 뾰족하고 상단이 개구되어 있는 중공형상의 본체와, 상기 본체의 개방된 상단을 커버하는 덮개로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 비료는 질소 13∼23중량%, 인산 6∼10중량%, 칼리 8∼20중량%, 효소 51∼60중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 옥수수전분으로 이루어지고 말뚝 또는 원뿔 형상으로 이루어진 지관의 내부에 식물에 알맞은 성분의 비료를 충진하여 식물뿌리에 가까운 토양에 박아 줌으로써 비료의 성분이 토양 속에 천천히 침투되어 식물에 지속적으로 영양분을 공급하고, 비료의 유실이 적어 영양 흡수률이 매우 높으며, 토양오염을 줄일 뿐만 아니라 비료성분이 식물 뿌리에 직접 닿지 않기 때문에 식물의 비해를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 지관의 자연적인 생분해가 이루어져 환경문제를 유발시키지 않음으로써 자연친화적이고, 가로수나 관목 밀식지 등 땅을 파고 시비하기 어려운 곳에 손쉽게 시비할 수 있어 비료 시비작업의 편의성을 증대시키며 아울러 비료 시비 비용 및 관리 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 옥수수전분을 이용한 지관형 비료를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 옥수수전분을 이용한 지관형 비료가 시비되는 상태를 도시한 사용상태도.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 옥수수 전분을 이용한 지관형 비료를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성 부분을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 옥수수전분을 이용한 지관형 비료를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 옥수수전분을 이용한 지관형 비료가 시비되는 상태를 도시한 사용상태도이다.

도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 옥수수전분을 이용한 지관형 비료는 옥수수전분, 무기질, 계면활성제, 용매제가 혼합되어 땅에 박기 용이하도록 말뚝 또는 원뿔형태로 성형된 중공의 지관(10); 및 지관의 내부에 충진되며 식물에 알맞은 영양성분으로 이루어진 비료(20)를 포함하여 구성된다.

여기서, 지관(10)은 옥수수전분 20∼50중량%, 무기질 5∼20중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 용매제 30∼60중량%를 포함하여 이루어진다.

옥수수전분은 현존하는 고분자로서 생분해성이 가장 우수하고, 천연계 고분자로서 무독성이며, 공급이 용이하여 가격이 매우 저렴할 뿐만 아니라 화학 구조상으로도 단위 글루코스 (glucose unit) 당 히드록시 작용기(Hydroxyl group)를 3개씩 보유함으로써 물리적 특성을 이화학적으로 다양하게 바꿀 수 있다는 장점을 가진다.

무기질은 식물의 필수 영양소로서, 활석, 벤토나이트, 황토, 규조토 및 카본으로 구성된 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 것이 사용 가능하며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이러한 무기질의 비료를 목적에 맞추어 적당하게 조합한 것이 화학비료이며, 화학비료는 효과가 빠르기 때문에 웃거름으로서 사용되는 경우가 많다.

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

용매제는 옥수수전분의 젤라틴화를 촉진하여 열가소성을 증가시키며, 옥수수전분 분자 사이에 골고루 분포되어 옥수수전분의 강도를 강화시킨다.

이에 더하여 지관(10)에는 성형성을 높이기 위하여 생분해성수지 5∼40중량%가 더 포함될 수 있다.

여기서 생분해성 수지는 PBAT(Polybutylene Adipate-co-Terephthalate), PLA(Polylacticacid), PBS(Polybutylene succinate)중 어느 하나 또는 둘 이상의 것이 사용된다.

생분해성 수지는 땅 속에 묻거나 바다 속에 버려두면 세균이나 조류, 곰팡이와 같은 자연에 존재하는 미생물에 의해 분해되어 저분자 화합물이 되었다가 최종적으로 물과 이산화탄소 또는 물과 메탄가스로 변하여 퇴비화되며, 유해물질을 발생하지 않으면서 성형성이 우수한 친환경제품의 합성수지이다.

이에 더하여 지관(10)에는 허브분말 1∼5중량%가 더 포함될 수 있다.

여기서, 허브는 약이나 향료로 이용되어온 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.

상기의 성분들로 이루어지는 지관은 옥수수전분 20∼50중량%, 무기질 5∼20중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 용매제 30∼60중량%, 생분해성수지 5∼40중량%, 허브분말 1∼5중량%를 혼합기에 넣고 일정 속도로 혼합한 다음, 혼합된 혼합물을 압출성형기에 넣어서 혼련하면서 135 내지 180℃ 바람직하게는 150 내지 180℃로 가열하고, 200 내지 250기압으로 가압하여 속이 빈 말뚝 또는 원뿔 형태로 압출 성형하여 제조된다.

그리고, 지관(10)은 하단이 뾰족하고 상단이 개구되어 있는 중공형상의 본체(11)와, 본체의 개방된 상단을 커버하는 덮개(12)를 포함하여 구성될 수 있다.

비료(20)는 질소 13∼23중량%, 인산 6∼10중량%, 칼리 8∼20중량%, 효소 51∼60중량%를 포함하여 구성된다. 여기서, 비료는 식물의 종류, 시비의 시기, 목적에 따라 여러 가지 비료 성분으로 용이하게 다양한 변경 실시가 가능하다.

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.

이러한 조성물로 이루어진 비료(20)는 분말 또는 고형형태로 이루어져 지관(10)의 내부에 충진된다.

(실시 예 1)

옥수수전분 20∼50중량%, 무기질 5∼20중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 용매제 30∼60중량%를 포함하여 이루어진 지관의 내부에 비료를 충진한 지관형 비료를 제조하였다.

(실시 예 2)

옥수수전분 20∼50중량%, 생분해성수지 5∼40중량%, 무기질 5∼20중량%, 허브분말 1∼5중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 용매제 30∼60중량%를 포함하여 이루어진 지관의 내부에 비료를 충진한 지관형 비료를 제조하였다.

(실시 예 3)

펄프재질의 골판지 상자 90∼95%를 주원료로 하고 펄프를 응집하는 첨가재 5~10%를 포함하여 이루어진 종이 지관의 내부에 비료를 충진한 지관형 비료를 제조하였다.

(실시 예 4)

시중에 판매되는 말뚝형태로 고형화된 비료를 준비하였다.

<실험 예>

3년생 관목 4 그루를 대상으로 실시 예 1, 2, 3, 4 의 지관형 비료제품을 각각의 관목으로부터 15cm 거리의 토양에 박아서 시비하였다.

그리고 일주일 간격으로 지관형 비료 성분의 용출률을 측정하였으며, 그 결과를 [표 1]에 나타내었다.

구분	용출률(%)
	용출 일수(일)
	1주	2주	3주	4주	5주	6주	7주	8주	12주	15주
실시예1	8	15	24	31	42	53	66	77	91	100
실시예2	5	12	21	29	39	48	58	69	82	96
실시예3	8	17	25	34	45	57	69	82	100	-
실시예4	11	21	32	43	55	68	81	100	-	-

[표 1]에 나타낸 바와 같이 비료성분의 일별 용출률을 살펴보면, 실시 예 4의 말뚝형태로 고형화된 비료의 성분의 가장 빠른 속도로 용출되었고, 그 다음으로 실시 예 3의 종이 지관형 비료의 성분이 빠르게 용출되는 것을 알 수 있었으며, 옥수수전분이 주성분인 지관형 비료 즉, 실시 예 1의 비료성분은 일정한 증가율로 천천히 토양 속에 침투되는 것을 알 수 있었고, 생분해성 수지와 옥수수전분이 주성분인 지관형 비료 즉, 실시 예 2의 비료성분은 가장 일정한 증가율로 가장 천천히 토양 속에 침투되어 식물에 지속적으로 영양분을 공급하는 것을 알 수 있었다.

또한, 실시 예 1과 실시 예 2의 지관은 비료성분이 용출된 후 토양 속에서 자연적으로 생분해가 이루어지고 있는 반면 실시 예 3의 종이 지관은 비료성분이 용출된 후에도 형태를 유지하며 그대로 남아있었다.

이와 같이 본 발명은 옥수수전분으로 이루어지고 말뚝 또는 원뿔 형상으로 이루어진 지관의 내부에 식물에 알맞은 성분의 비료를 충진하여 식물뿌리에 가까운 토양에 박아 줌으로써 비료의 성분이 토양 속에 천천히 침투되어 식물에 지속적으로 영양분을 공급하고, 옥수수전분의 자연적인 생분해가 이루어져 환경문제를 유발시키지 않게 되어 자연친화적이며, 비료 시비작업의 편의성을 증대시킬 뿐만 아니라 비료의 유실이 적어 수목의 영양 흡수률이 매우 높고 토양오염을 줄이며, 비료성분이 식물 뿌리에 직접 닿지 않기 때문에 식물의 비해를 방지할 수 있게 된다.

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.

10: 지관 11: 본체
12: 덮개 20: 비료

Claims (6)

1. 옥수수전분 20∼50중량%, 무기질 5∼20중량%, 계면활성제 1∼3중량%, 용매제 30∼60중량%, 생분해성수지 5∼40중량%, 허브분말 1∼5중량%가 혼합되어 땅에 박기 용이하도록 말뚝 또는 원뿔형태로 성형된 중공의 지관; 및
   상기 지관의 내부에 충진되며 식물에 알맞은 영양성분으로 이루어진 비료;를 포함하고,
   상기 비료는 질소 13∼23중량%, 인산 6∼10중량%, 칼리 8∼20중량%, 효소 51∼60중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 옥수수전분을 이용한 지관형 비료.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 생분해성 수지는 PBAT(Polybutylene Adipate-co-Terephthalate), PLA(Polylacticacid), PBS(Polybutylene succinate)중 어느 하나 또는 둘 이상의 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 옥수수전분을 이용한 지관형 비료.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 지관은 하단이 뾰족하고 상단이 개구되어 있는 중공형상의 본체와, 상기 본체의 개방된 상단을 커버하는 덮개로 구성되는 것을 특징으로 하는 옥수수전분을 이용한 지관형 비료.
6. 삭제

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