KR101681672B1 - 나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분을 함유한 미네랄 소금의 제조방법 및 이로부터 제조된 소금 - Google Patents

Abstract

하기 단계를 포함하는 나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분이 함유된 미네랄 소금을 제조하는 방법에 관한 것이다.
(a) 해수를 여과 및 살균하는 전처리 단계;
(b) 단계에서 여과 및 살균된 해수를 1차 농축하는 단계;
(c) 단계에서 농축된 해수로 나무의 유용성분을 추출하면서 해수를 2차 농축하는 단계;
(d) 단계에서 얻은 농축된 해수를 여과 및 살균하는 후처리 단계;
(e) 단계에서 여과 및 살균된 해수에 미세조류를 접종 및 배양한 후, 배양된 미세조류가 포함된 농축 해수를 건조하는 단계를 포함하는,
나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분이 함유된 미네랄 소금을 제조하는 방법.

Description

나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분을 함유한 미네랄 소금의 제조방법 및 이로부터 제조된 소금{Manufacturing method of mineral salt containing useful ingredients of microalgae and ingredients of trees and manufactured salt by the method}

본 발명은 나무의 유용성분 및 미세조류 유용성분을 함유한 미네랄 소금의 제조방법 및 그로부터 제조된 소금에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 피톤치드(phytoncide), 케르세틴(Quercetin), 캠퍼롤(Kaempferol), 트리플린(trifolin), 오리엔틴(orientin) 등, 나무의 유용성분을 추출하는 과정을 해수 농축과정에 포함시키고 이렇게 제조된 농축수를 미세조류의 배양시에 사용하여, 궁극적으로 고염 환경에서 자라는 두날리엘라(Dunaliella)와 같은 미세조류의 유용성분인 β-카로틴(β-Carotene) 등과 나무에서 추출된 유용성분이 함유된 미네랄소금을 제조하는 방법과 함께 이로부터 제조된 소금에 관한 것이다.

하나의 산업은 예상치 못한 관점에서 다른 산업과 결합이 되어 시너지 효과를 내는 경우가 많이 있다. 유채꽃밭, 메밀 꽃밭이 단순한 작물재배에 머무르지 않고 관광 상품화된지 오래이다. 유채꽃이 없는 제주도의 봄이나 메밀꽃이 없는 봉평 마을을 상상하는 것은 어렵다. 이처럼 하나의 산업은 다른 산업과 연관을 가지고 있고 그 연관성을 통해 더욱 높은 효과를 지닌다.

소금산업 또한 마찬가지이다. 소금 산업도 이제는 치유 산업이며 관광 산업이고 식품 산업이며 화학산업이다. 폴란드 등의 소금광산은 치유를 위한 관광지가 된지 오래이며 프랑스의 게랑드 소금은 그 생산과정을 보기 위해 전 세계인들이 방문하고 있다. 이스라엘의 사해는 높은 염도와 축적된 미네랄을 통해 치유를 위해 모여든 수많은 사람들에게 그 혜택을 나누어주고 있다. 해수를 이용하는 타라소테라피, 여름의 해수욕, 이스라엘의 사해나 한국의 서해안의 갯벌을 이용한 머드팩은 그 자체로 하나의 제품이 되고 있기도 한다.

나무를 이용하는 산업 또한 마찬가지이다. 우리는 나무를 이용하여 다양한 생활편의 시설 혹은 제품들을 만들어 왔다. 최근에 들어서는 나무의 약리작용에 대한 연구들이 진행이 되고 있다. 수많은 한약재 및 양약의 재료들로 이용되는 것은 물론 단지 숲속을 거니는 것만으로도 치유의 효과를 우리에게 선물해 주고 있다.

대표적인 피톤치드에 속하는 델펜류 화합물들

이처럼 나무 산업도 각종 산업의 원료가 되면서 또한 질병 치유의 혜택도 아울러 주고 있다.

미세조류의 경우도 또한 마찬가지이다. 미세조류는 이산화탄소를 흡수하여 유용한 물질을 만들어 내고 우리에게 산소를 공급하여 준다. 해수에 포함된 영양염을 흡수하여 인류가 필요한 특별한 물질을 만들어 내기도 한다. 미세조류는 오일의 원료가 되기도 하고 각종 식품, 화장품의 원료가 되고 또한 동물들의 사료에도 첨가가 되어 사용되기도 하고, 활성산소를 제거하는 효과로 인해 항암성을 지니기도 한다.

소금은 사람이라면 누구나 먹어야 하는 필수 섭취 물질이다. 소금의 주성분인 NaCl은 물론이고 함께 포함되어 있는 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등의 많은 미네랄 성분도 사람에게 없어서는 안 될 필수 섭취물질로 밝혀지고 있다. 따라서 소금, 특히 다양한 미네랄을 포함한 좋은 소금을 섭취하는 것이 매우 중요하다.

부족하면 갑상선 질환에 걸리는 요오드 성분은 많은 나라에서 소금에 필수적으로 첨가하여 먹도록 법제화되어 있다. 우리나라의 경우는 풍부하게 섭취하는 해조류(미역, 다시마, 김 등)로 인해 별도로 섭취할 필요는 없지만 해조류의 섭취가 어렵거나 기피하는 사람들에게 있어서는 소금에 포함되어 먹는 소량의 요오드 성분이 치명적인 질환에서 인류를 구원해 주는 신비의 물질이 되고 있다. 소금에 인위적으로 첨가한 소량의 요오드 성분이 질병에서 인류를 구원하는 것이다. 이처럼 소량의 유용한 물질이 들어 있는 소금과 그렇지 않은 소금은 하늘과 땅만큼의 차이가 있다. 좋은 소금에는 염화나트륨을 비롯하여 해수에서 유래되는 마그네슘, 칼슘, 칼륨 등의 미네랄과 기타 수많은 종류의 미네랄이 포함되어 있어 이들 성분이 소금 섭취 시 함께 체내에 흡수가 됨으로써 인류는 건강을 유지해 나가고 있는 것이다. 그러기 때문에 소금에 얼마나 많은 유용성분이 함유가 되고 미네랄이 함유가 되는가가 소금의 품질을 결정하고 유용성을 결정하는 중요한 잣대가 되게 된다.

소금은 암염으로부터 채취를 하기도 하지만 풍부한 해수로부터 제조하는 방법이 우리나라를 비롯한 해양국에서 이용되어 왔고, 해수 소금은 지구상의 모든 원소가 용존 되어 있는 바닷물로부터 만들어지므로 제염방법에 따라 다르지만 다양한 미네랄이 포함된 소금으로 제공될 수 있다. 특히, 동결건조법, 분무건조제염법, 진공다단 증발제염법, 천일제염법 등을 이용할 경우, 미네랄이 상대적으로 많이 함유되며, 청정한 해수, 특히 해양심층수를 이용하면 청정한 미네랄 소금이 제조될 수 있는 것으로 알려져 있다.

한편, 우리 몸은 소금 및 소금에 포함된 미네랄 이외에도 단백질, 지방, 탄수화물, 비타민 등 수많은 영양분을 필요로 한다. 그 중에서 인간의 건강과 관련하여 현재 많은 주목을 받고 있는 것이 항산화제이다. 우리 몸은 끊임없이 발생하는 유해 활성산소와 과산물이 벌이는 세포와 조직의 파괴 작용으로 노화와 세포질 저하, 면역력 감퇴 등 다양한 질환에 시달리고 있다. 이러한 문제들을 예방하거나 완화시킬 수 있는 기능성 소재로 β-카로틴(β-Carotene), 루테인, 엽록소, 비타민 등이 유효한 것으로 알려져 왔다.

최근, 현대인들의 다양한 수요에 대응하여 해수로부터 소금을 만드는 과정에, 또는 제염 후 특정 성분을 첨가하는 방식으로 녹차소금, 마늘소금, 후추소금, 키토산소금, 칼륨첨가소금, 요오드 첨가소금, 죽염 등이 제공되고 있다. 첨가염 혹은 재제염으로 만들어진 소금은 그 첨가된 성분들이 다분히 소금의 맛 혹은 소금이 넣어지는 음식의 맛을 개선하기 위한 것으로 고급화를 통해 소금의 부가가치를 높이고 인류에 도움이 되는 활용방식이지만 기능성 소재인 β-카로틴(β-Carotene), 루테인 등을 효율적으로 함유시킨 소금은 찾아보기는 매우 어렵다.

β-카로틴은 카로티노이드계 적색 색소로 붉은 색을 띤 당근 토마토 등의 녹엽 야채류에 많이 들어 있다. 특유의 색 및 효능으로 인해 식품에 첨가되어 사용이 되고 있다. 그 효능으로는 항암제, 피부노화와 관련된 산화방지제, 피부병 치료제, 항균제 등으로 널리 사용이 되고 있다. 그런데 이런 유용성에도 불구하고 대량생산이 어렵고 포함되어 있는 녹엽야채류에도 그 양이 한정되게 들어 있어서 그 확보가 쉽지 않다. 녹엽 야채류로부터 얻는 방법은 β-카로틴이 포함되어 있는 양이 적은데다가 녹엽 야채류의 수확이 계절과 기후 변동에 좌우되고 그 재배에 장시간이 소모되는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점들을 극복하기 위해서 화학적으로 합성하는 방법이 있으나 안정성을 확보하기 어려워 사용에 제약을 가지고 있다. 그것을 극복하기 위해서 미세조류를 이용하여 β-카로틴 등을 대량 생산하는 방법이 모색되고 있으며 일부에서는 그 성과를 보이고 있다. 하기 표 1은 염수환경 미세조류 및 주요 성분을 나타낸 것이다.

구 분	기능성	주요 성분	서식환경 (염분, %)
두날리엘라 (녹조류)	시력보호, 노화방지, 면역력증강, 피부의 자외선 보호, 항산화효과	β-카로틴, α-카로틴, 루테인, 제아크산틴, 크립토산틴, 엽록소, 오메가3 지방산 등	3.3~31.0
스피루리나 (남조류)	빈혈 및 골다공증 예방, 면역증강효과, 암 예방효과, 간질환 예방효과, 혈당량조절 효과, 면역기능강화, 필수아미노산공급원, 단백질공급원, 생리활성화 성분함유, 건강유지 및 증진	β-카로틴, 감마리놀레닉산GLA, 항산화제(SOD), 엽록소 단백질(18종), 비타민(13종), 미네랄(14종), 핵산, 다당류, 섬유질 등	3.3~27.0

하지만 그 방법은 배양을 위해 넓은 배양 공간을 필요로 하고, 배양을 위해 부족한 유용성분을 계속적으로 공급해 주고 고염도를 위해 소금 등을 인위적으로 첨가하여 염도를 조절해주어야 미세조류가 생존해 나갈 수 있어 많은 비용이 수반되는 단점을 가지고 있고, 나아가 양식된 조류를 수확하고 분리하는 방법에 있어 많은 어려움과 비효율성을 초래하고 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하여 경제적인 방법으로 소금을 얻는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서는 상기 언급한 문제점들을 최소화하고, 경제적이고 친환경적인 방법으로 나무의 유용성분 및 β-카로틴 등 미세조류 유래 유용성분을 다량 함유한 미네랄소금을 제조하는 방법을 제시하고자 한다.

아울러 상기 방법의 실시 중에 비산되는 해수와 나무에서 나오는 유용성분을 활용하여 심신의 치유에 도움이 되는 방법을 제시하고, 나아가 이를 이용하여 치유 관광 산업에 이용하고자 한다.

본 발명의 일 구현예는 (a) 해수를 여과 및 살균하는 전처리 단계; (b) (a) 단계에서 여과 및 살균된 해수를 1차 농축하는 단계; (c) (b) 단계에서 농축된 해수로 나무의 유용성분을 추출하면서 해수를 2차 농축하는 단계; (d) (c) 단계에서 얻은 농축된 여과 및 살균하는 후처리 단계; (e) (d) 단계에서 여과 및 살균된 해수에 미세조류를 접종 및 배양한 후, 배양된 미세조류가 포함된 농축 해수를 건조하는 단계를 포함하는, 나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분이 함유된 미네랄 소금을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 미네랄과 영양염이 풍부한 해수(해양심층수)로부터 해수의 미네랄, 나무에서 유래된 유용성분 및 미세조류에서 유래된 β-카로틴 등의 유용성분이 모두 함유된 소금을 저렴한 비용으로 생산할 수 있으며, 생산 과정을 조절함에 따라 미네랄 및 β-카로틴 등의 함량이 다양한 고급 제품을 효율적으로 생산할 수 있다. 더욱 구체적으로 본 발명에 따르면 소금의 제조 과정에 앞서 먼저 1 및 2차 농축 공정을 실시하여, 미세 조류가 생장할 수 있는 고염도 및 고알칼리 농축수를 얻을 수 있으며, 농축 시에 나무의 유용성분이 동시에 추출되기 때문에, 미세조류 배양 시 풍부한 영양 성분을 공급하여 미세조류의 생장을 촉진할 수 있다. 또한, 상기 공정은 자연 친화적이고, 농축 효과가 우수할 뿐 아니라, 공정의 비용 측면에서 매우 경제적이다.

나아가, 유럽의 소금동굴을 치유 관광자원화하는 것에서 볼 수 있는 것처럼 구성된 장치의 주위에는 비산되는 해수 유래 물질과 나무에서 유래되는 유용성분으로 인해 치유 관광의 효과를 기대할 수 있으며, 역삼투막(RO) 등의 농축과정에서 부산물로 얻어지는 담수를 재이용할 수 있어, 연안환경 보전에도 유용하다.

도 1은 나무의 유용성분을 및 미세조류의 유용성분을 함유한 미네랄 소금의 제조 방법을 나타내는 전체 공정도이다.
도 2는 마이크로필터(MF) 및 역삼투막(RO)을 이용한 전처리 및 농축수와 탈염수를 제조하는 공정을 나타내는 사진이다.
도 3은 농축 장치를 나타내는 개략적인 모식도이다.
도 4는 위에서 내려다 본 모듈의 일부 모습을 나타낸 것이다.
도 5a 및 도 5b는 복수 개의 모듈이 연결된 2개의 세트가 서로 마주보고 있는 그림이다.
도 6은 2차 농축 과정의 모식도를 나타낸 것이다.
도 7은 굵기에 따라 다양하게 쌓아 올려진 나무의 사진이다.
도 8은 미세조류의 배양장치의 사진이다.
도 9는 분무건조 및 천일식 건조에 관한 소금제조장치의 사진이다.

본 발명의 전체 공정을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분을 함유한 미네랄 소금의 제조 방법을 나타내는 전체 공정도이다. 이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분이 함유된 미네랄 소금을 제조하는 방법은 (a) 해수를 여과 및 살균하는 전처리 단계; (b) (a) 단계에서 여과 및 살균된 해수를 1차 농축하는 단계; (c) (b) 단계에서 농축된 해수로 나무의 유용성분을 추출하면서 해수를 2차 농축하는 단계; (d) (c) 단계에서 얻은 농축된 해수를 여과 및 살균하는 후처리 단계; (e) (d) 단계에서 여과 및 살균된 해수에 미세조류를 접종 및 배양한 후, 배양된 미세조류가 포함된 농축 해수를 건조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예는 나무의 유용성분이 함유된 농축수에 두날리엘라, 스피루리나, 클로렐라 등의 조류가 잘 성장할 수 있는 환경을 조성한 뒤, 미세조류를 접종하고, 이들이 영양염 및 미네랄을 흡수하여 배양되게 함으로써 간단한 공정과 경제적인 방법으로 미네랄 소금을 제조하는 방법을 제시한다.

본 발명의 다른 구현예는 나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분이 함유된 미네랄 소금을 제조하는 방법에 있어서, 해수를 농축하면서 나무의 유용물질을 추출하는 단계에서 사용되는 장치로서, i) 해수가 공급되는 주입부; ii) 해수의 공급양을 조절하는 조절 밸브; iii) 공급 홈을 통해 해수를 균일하게 분배하는 분배기; iv) 다층 구조로 쌓여진 나무; v) 상기 나무를 타고 흘러내린 농축수를 수집하는 홈통; vi) 상기 농축수를 저장하는 탱크; vii) 상기 탱크에 수집된 농축수를 다시 상층부로 보내는 펌핑 시스템을 포함하는 하나 이상의 모듈을 포함하는 장치를 제공한다. 필요에 따라 상기 장치는 모듈 위에 그물막 및/또는 지붕을 포함할 수 있다. 상기 장치가 작동되는 방식은 하기에서 상세히 설명하기로 한다. 에 자세히 언급한 바와 같다.

전처리 및 후처리 공정 ((a) 및 (d) 단계)

본 발명은 해수를 여과 및 살균하는 전처리 단계((a) 단계) 및 2차 농축 후 얻은 농축된 해수를 여과 및 살균하는 후처리 단계((d) 단계)를 포함한다. 이는 해수를 여과 및 살균처리 하여 청정수를 얻기 위함이다. 소금의 제조공정 전에, 해수를 전처리하고, 나무로부터 유용성분을 추출하면서 해수를 농축한 뒤에 또 다시 후처리함으로써, 다른 불특정의 미세조류가 번식하지 않도록 한다. 이로써, 미세조류의 배양에 최적의 조건이 제공된다.

한편, 해수로서는 바람직하게는 해양심층수를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 해양심층수는 수심 200m 이하에 존재하고 온도가 2℃ 이하이면서 관련법의 규정을 만족시키는 해수로서, 태양빛이 도달하지 않고 높은 수압 및 저온의 환경으로 인하여 일반적으로 표층의 해수에 비하여 조류 및 균류의 함량이 매우 적다(하기 그래프 참조). 그러나, 아무리 적은 숫자라 해도 균류가 존재하고 있으면, 이들의 빠른 증식 속도로 인하여 두날리엘라, 스피루리나, 클로렐라 등 목적한 미세조류의 효율적인 배양이 저해될 수 있다. 따라서, 이를 미연에 방지하기 위하여, 미세조류 배양 전에 해수의 청정화 작업을 위해 상기 전처리 및 후처리 공정이 수행된다.

<해수에 존재하는 균류의 분포>

상기 (a) 및 (d) 단계의 전처리 및 후처리 단계에서는 각각 여과 및 살균 과정이 이루어진다. 여과는 모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 울트라필터(UF) 등을 이용할 수 있다. 살균은 UV, 오존처리, 열처리 또는 증발농축장치 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 이들 방법에 제한되는 것은 아니다.

1차 농축 공정((b) 단계)

전처리 (a) 단계 후에는, (a) 단계에서 여과 및 살균된 해수를 1차 농축한다((b) 단계). 1차 농축은 역삼투법(RO), 전기투석법(ED), 상변화법 또는 냉동법 등을 이용하여 수행될 수 있다. 미세조류가 고염도 및 고알칼리 상태에서 생육이 활발하기 때문에 이들 미세조류의 생육을 촉진하기 위하여 1차 농축을 통해 염도가 높은 환경을 조성한다.

도 2는 마이크로필터(MF) 및 역삼투막(RO)을 이용한 전처리 및 농축수와 탈염수를 제조하는 공정을 나타내는 사진이다.

2차 농축 공정 ((c) 단계)

해수에는 수많은 미네랄이 녹아 있기 때문에, 해수의 농축과정은 세심한 주의를 필요로 한다. 만약, 기계화된 설비로 해수를 농축하면 탄산칼슘을 주성분으로 한 스케일의 발생으로 설비 효율성이 급격하게 저하되고, 설비가 쉽게 손상될 수 있다. 한편, RO 막을 통해 생산되는 농축수는 염도 6~7% 밖에 농축이 되지 않으며, 이온교환막을 통해 2가 이온을 거르는 것이나, 천일염의 염전을 다단계로 구성하는 것도 한계가 있다. 더욱이, 해수를 증발 농축을 하게 되면 염도가 7%를 넘어서는 그 무렵부터 해수에 녹아 있는 미네랄들의 결정이 시작이 되므로, 2차 농축 공정이 용이하지 않았다. 특히, 장판을 이용한 천일염전 방식 등은 환경 문제에서 자유롭지가 않다. 염전은 다양한 이물질에서 자유롭지가 않고 염전 장판의 환경 호르몬 문제 또한 해결되지 않은 문제로 남아 있다. 또한, 화학원료를 사용하여 제조된 것은 강한 햇볕과 소금의 작용으로 인해 부서짐 현상에 의해 나노입자화 하는 현상이 발생하는 등 안전성 문제에 있어 자유롭지가 않다. 최근 프라스틱 제품이 풍화 및 햇볕에 의해 부서져서 나노입자화 되는 것에 따른 환경 영향 평가 논의가 세계적으로 심도 있게 논의가 진행되고 있는 것을 볼 때 안전성 논란은 계속이 될 가능성이 매우 높다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 있어서, 2차 농축 공정은 나무를 쌓아 올리고 그 나무 위에 해수를 흘려내리는 방식으로 구성된다. 나무는 오랜 과정을 통해 안정성을 검증받아 왔으며, 해수와 접촉 시 그 강도가 강해지고 보존성이 월등하게 높아지는 성질을 가지고 있다. 본 발명은 나무를 이용하여 높은 염도를 가지는 농축수를 제조할 뿐 아니라, 나무에서 추출되는 피톤치드와 같은 유용성분을 포함시켜 추후 미세 조류의 생장을 촉진한다. 또한, 쌓아 올려진 나무를 통해 해수가 반복적이고 지속적으로 해수가 흘러내리는 동안 바람과 태양열에 의하여 물이 증발하는 동시에, 삼투압에 의하여 나무의 유용성분들이 추출된다. 본 발명에 따르면, 쌓아 올려진 나무의 상층부에서 하층부까지 흘러내리기까지 해수와 나무가 접촉되는 시간이 매우 길뿐만 아니라, 해수가 나무에 부‹H히는 순간마다 해수가 비산되어 증발이 가속화되므로, 효율적인 2차 농축이 가능하다. 더욱이, 해수의 증발 속도는 공급되는 해수의 양 및 흘러내리는 속도에 의하여 용이하게 조절될 수 있다.

또한, 해수의 염도가 7%를 초과하여 미네랄들의 결정이 생성되기 시작하여도 본 발명에 있어서, 결정 등은 아래로 떨어지거나 나무에 부착되므로, 농축 과정 후 소금 제조 공정에 문제가 되지 않는다. 또한, 결정 등의 작은 입자들은 후처리 단계의 여과 공정((d) 단계)를 통해 걸러질 뿐 아니라, 나무를 통해 해수가 흘러내리는 과정 동안에 자체적으로 여과된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 플라스틱류 등의 화학제품을 사용하는 방법에 비하여 인체에 무해하고 환경 친화적일 뿐 아니라, 결정 생성으로 발생될 수 있는 문제점을 동시에 해결할 수 있다.

설명한 바와 같이, 나무를 이용하여 해수를 2차 농축하는 단계를 포함하는 본 발명은 해수가 태양열, 바람 및 외기 온도와 접하는 면을 최대화하고 나무와의 접촉면도 최대화함으로써, 매우 효율적인 방식으로 해수를 농축시킨다.

본 발명의 소금을 제조하는 방법은, (a) 해수를 여과 및 살균하는 전처리 단계; (b) (a) 단계에서 여과 및 살균된 해수를 1차 농축하는 단계; (c) (b) 단계에서 농축된 해수로 나무의 유용성분을 추출하면서 행하는 2차 농축하는 단계; (d) 해수를 여과 및 살균하는 후처리 단계; (e) (d) 단계에서 여과 및 살균된 해수에 미세조류를 접종 및 배양한 후, 건조하는 방법으로 미네랄 소금을 제조하는 단계를 포함하는데, 본 발명의 일 구현예로, 상기 2차 농축 단계 (c)는 하기 단계를 포함함으로써 실시될 수 있다.

(c-1) 다층 구조로 쌓여진 나무의 상층부에서부터 해수를 흘려내리는 단계:

(c-2) 하층부까지 흘려내려온 농축수를 수집하여 상층부로 다시 올려보내는 단계; 및

(c-3) (c-1) 및 (c-2)를 지속적으로 반복하여 최종 농축수를 얻는 단계.

이때, 상기 나무는 소나무, 편백나무, 두릅나무, 생강나무, 뽕나무, 대나무, 꾸지뽕나무 참나무, 싸리나무, 느티나무, 인목, 섶나무 또는 차나무 등일 수 있다. 그러나, 나무의 종류는 언급한 나무에 한정되지 않으며, 다양한 나무가 사용될 수 있다. 또한, 2차 농축 공정 동안에 상기 나무들로부터 유용성분이 추출되는데 이러한 유용성분으로는 피톤치드(phytoncide), 케르세틴(Quercetin), 캠퍼롤(Kaempferol), 트리플린(trifolin), 오리엔틴(orientin) 등이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 구현예에서, 다층 구조로 쌓여진 나무의 상층부에서부터 흘려내려온 해수는 나무의 유용성분을 추출하면서 농축되고((c-1) 단계), 나무를 타고 상층부에서 하층부로 흘려내오면서 농축된 해수는 홈통에 수집되고, 펌핑 시스템에 의하여 다시 나무의 상층부로 공급된다((c-2) 단계). 상기 (c-1) 내지 (c-3) 단계는 최종 농축수의 염도가 12% 내지 28%가 되기 까지 지속적으로 반복될 수 있다.

도 3은 농축 장치를 나타내는 모식도이다. 도 3에서 장작의 형태로 쌓여진 나무(1)는 수백 수천 개의 나무가 쌓인 다층 구조를 형성한다. 상기 나무의 다층 구조는 여러가지 형태일 수 있는데, 일 예로 장작과 같이 쪼개진 나무로 쌓여진 형태이거나, 특정 길이로 절단된 나무로 쌓인 형태의 경우일 수 있다. 그러나, 본 발명에 있어서, 다층 구조의 형태는 특정 형태에 제한되지 않는다. 일 예로, 나무(1)는 도 7에 도시된 바와 같이 굵기에 따라 다양하게 쌓아 올려질 수 있다. 나무(1)의 전체 높이는 2m 내지 10 m의 높이일 수 있으며, 나무의 종류에 따라 적절히 변경될 수 있다. 한편, 해수의 농축수가 지상의 오염물에 의하여 오염되는 것을 방지하기 위하여, 상기 나무(1)는 지상에서 일정 높이 이상의 지점에 위치할 수 있다. 일 예로, 지상으로부터 0.3m 내지 2m 이상의 지점에 위치할 수 있다. 바람직하게는 0.3m 이상이나, 나무의 종류 및 쌓아올려진 형태에 따라 변경될 수 있다. 상기 쌓여 올려진 나무의 다층 구조 위에는 눈, 비 등 기상의 조건의 변화에도 공정을 수행할 수 있도록 지붕(2)을 설치할 수 있다. 지붕(2)은 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 일 예로, 상기 지붕(2)은 햇볕을 잘 투과시키도록 투명한 재질로 이루어져 있으며, 지붕(2)은 비산 및 증발된 해수가 잘 배출될 수 있도록 배출로를 하나 이상을 포함할 수 있다. 한편, 상기 지붕(2) 아래에는 새들이 구조물 내에 앉음으로 인해 발생할지도 모르는 오염을 방지하기 위해 그물막 등을 설치할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 (c-1) 내지 (c-2) 단계를 포함하는 2차 농축 공정은 하기 구성을 포함하는 모듈을 사용하여 실시될 수 있다.

i) 해수가 공급되는 주입부;

ii) 해수의 공급양을 조절하는 조절 밸브;

iii) 공급 홈을 통해 해수를 균일하게 분배하는 분배기;

iv) 다층 구조로 쌓여진 나무;

v) 상기 나무를 타고 흘러내린 농축수를 수집하는 홈통;

vi) 상기 농축수를 저장하는 탱크;

vii) 상기 탱크에 수집된 농축수를 다시 상층부로 보내는 펌핑 시스템

상기 모듈을 하나 이상 포함하는 세트에 의하여, 상기 (c-1) 내지 (c-2) 단계가 반복 실시되어, 나무의 유용성분을 포함하는 최종 농축수가 얻어진다.

도 4는 위에서 내려다 본 모듈의 일부 모습을 나타낸 것이다. 조절 밸브(3)가 장착된 주입부(4)를 통해 해수가 공급되면, 분배기(7)에 해수가 차 오르기 시작하고, 분배기(7)에 해수가 어느 정도 이상 차면 공급 홉(5)을 통해 해수가 흘러내린다. 이 때, 나무가 분배기(7)의 공급 홈(5)보다 0.05m 내지 0.3m 돌출되어 있으므로, 공급 홈(5)으로부터 낙하한 해수는 쉽게 나무를 타고 흘러내릴 수 있다. 또한, 분배기(7)의 외벽에는 복수개의 공급 홈(5)이 존재하므로, 해수가 균일하게 나무 위로 공급된다. 해수가, 다층 구조로 쌓여진 나무를 타고 흘러내리는 동안 나무로부터 유용성분이 추출되며 동시에, 햇볕 및 바람에 의해 농축이 된다. 나무의 하층부까지 흘러내린 농축수는 나무 아래에 위치한 홈통에 받아지고, 홈통에 의해 모아진 농축수는 탱크에 저장되었다가, 펌핑 시스템에 의해 나무의 상층부로 다시 공급되어 흘러내림을 반복하고, 그러는 동안 계속해서 농축 및 나무의 유용성분의 추출이 일어난다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 분배기(7)의 외벽에는 복수개의 공급 홈(5)이 존재할 수 있으며, 공급 홈(5)은 0.05m 내지 0.3m의 간격으로 이격될 수 있다. 상기 공급 홈(5)의 형태는 V자형 또는 U 자형일 수 있다.

상기 주입부(4)에는 농축수가 수집 및 저장된 탱크에서 펌핑된 해수가 공급될 수 있다. 상기 탱크는, 저장된 해수의 공급을 조절함으로써, 태풍 등 기상 악화에 구애받지 않고, 2차 농축 공정을 실시할 수 있는 완충장치의 역할도 함께 수행한다.

주입부; 조절 밸브; 분배기; 다층 구조로 쌓여진 나무; 홈통; 탱크; 및 펌핑 시스템을 포함하는 상기 모듈은 2개 이상으로 존재할 수 있으며, 이들은 연결되어 하나의 세트를 구성할 수 있다. 이때, 모듈의 구성체는 나무 및 스텐인리스 혹은 티타늄과 같은 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 모듈 각각은 서로 동일하거나 다른 길이 및 너비를 가질 수 있다. 일 예로, 분배기의 너비는 0.05m 내지 0.3m일 수 있으며, 길이는 0.3m 내지 2m일 수 있다.

본 발명에 있어서, 복수 개의 모듈이 연결된 세트는 2개 이상이 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 세트는 서로 마주보는 형태로 사용될 수 있다(도 5). 마주보는 세트 사이로 바람이 지나가게 되면, 흘러내리는 해수의 증발을 가속화되어 농축이 효율적으로 일어난다(도 5a). 다른 예로, 상기 세트를 서로 마주보도록 설치하되, 세트의 거리를 입구 쪽은 넓고 가운데는 좁게 하면, 두 세트 사이를 지나가는 바람의 풍속이 증가되어, 2차 농축이 가속화될 수 있다(도 5b). 이는 베르누이 원리를 이용한 것이다. 한편, 복수 개의 모듈을 포함하는 세트의 배열은 이에 제한되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다.

한편, 세트를 구성하는 모듈은 서로 유기적으로 연결된 것이 아니므로, 하나의 모듈이 고장이 나는 경우에도, 전체 농축 시스템에 영향을 미치지 않고, 2차 농축 공정을 계속해서 수행할 수 있다.

도 6은 모듈을 이용한 2차 농축 과정의 모식도를 나타낸 것이다. 도 6에 있어서, 주입부(4)를 통해 공급된 해수는 분배기(7)에 받아지는데, 분배기(7)에 해수가 어느 정도 이상 차면 공급 홈(5)을 통해 해수가 쌓여진 나무 위로 흘러내린다. 이때, 쌓여진 나무의 최고 상층부(6)는 분배기의 공급 홈보다 0.05m 내지 0.3m 정도 돌출되어 있으므로, 공급 홈(5)으로부터 낙하한 해수가 나무의 최고 상층부(6) 로부터 나무를 타고 위로부터 아래로 천천히 흘러내리기 시작한다. 도 6에 표시된 화살표는 해수의 흐름을 나타낸 것이다. 다층 구조로 쌓여진 나무(1)를 타고 해수가 흘러내리는 동안 나무로부터 유용성분이 추출된다. 또한, 이와 동시에 해수가 햇볕 및 바람에 의해 농축되어, 나무 아래에 존재하는 홈통(8)에 농축수가 수집된다. 이러한 수집된 농축수는 탱크에 저장되어 있다가 다시 주입부(4)를 통해 공급되어, 농축 과정이 반복되게 된다. .

본 발명에 따르면, 해수가 아래로 바로 떨어지는 것이 아니라, 나무를 감싸고 돌면서 한단 한단씩 아래로 흘러내리면서 떨어지므로, 해수가 위에서부터 흘러 아래에 이르기까지 상당한 시간이 소요된다. 따라서, 해수가 외기 및 바람과 태양에 접하는 시간이 길어진다. 이 때, 해수의 증발 및 농축이 효율적으로 이루어지고, 나무에 포함된 유용성분들은 해수와의 접촉 시 삼투압 등의 작용을 통해 배출이 된다. 이렇게 추출된 나무의 유용성분은 추후 미세조류를 배양하는 경우, 영양분을 제공하여 미세조류의 성장을 촉진한다.

유사한 방법으로, 일본의 경우는 왕대나무를 자른 후 잎만을 제거하고 가지가 붙은 상태로 거꾸로 세우고 그 위에 해수를 흘리는 방식으로 해수를 농축을 하는 방식을 사용해왔다. 그러나, 이 경우, 대나무의 가지가 그리 많지도 않고 굵지도 않기 때문에 해수가 위에서부터 흘러내릴 경우 가는 대나무 가지에 의해서는 떨어지는 해수의 속도가 제어되지 못하여 공중에 머무르는 시간이 극히 제한된 상태로 낙하하는 문제점을 가지고 있었다. 이처럼 외기와 해수가 접하는 시간이 짧기 때문에 해수를 농축하기 위해서는 수십 번 해수를 반복해서 흘려내려야 하는 문제점을 가지고 있었다. 그러나, 본 발명은 해수가 아래로 바로 떨어지는 것이 아니라, 나무를 감싸고돌면서 한단 한단씩 아래로 흘러내리면서 떨어지기 때문에 실질적인 추출 시간이 매우 길다. 따라서 농축률이 높고 유용물질이 추출되는 장점도 있어, 종래 일본에서 사용되는 대나무 방식의 문제점을 본 발명을 통해 해소할 수 있다.

도 7은 굵기에 따라 다양하게 쌓아 올려진 나무의 사진이다. 나무를 쌓은 방식은 싸리나무 같은 작은 굵기의 나무에서부터 커다란 굵기의 나무에 이르기까지 나무에 따라 다양하게 구성된다. 작은 굵기의 나무들은 그대로 쌓아 올려도 되고 굵기가 크게 되면 장작을 쪼개듯이 쪼개어서 쌓아 올릴 수 있다. 그 모양은 일률적으로 통일될 필요는 없다. 제재소에서 각이 지게 만든 나무보다는 모양이 제 각각인 나무들이 해수의 흘러내림의 효율성을 좋게 하고 쌓아 올려진 나무들 사이의 공간을 만들어 주기 때문에 효율성이 좋다.

본 발명의 일 구현예에서, 나무의 다층 구조의 임의의 하층부는 항상 상층부에 비하여 길이가 길다. 따라서, 도 6과 같이 쌓여진 나무의 아래단, 즉 다층 구조의 하층부는, 윗단 즉, 상층부에 비하여 길이가 길어, 다층 구조는 계단식 구조를 가진다. 따라서, 해수와 접촉하는 나무의 표면적은 극대화되고, 해수는 단순하게 아래로 떨어지는 것에 비해 바람과 햇볕 등에 더 많이 노출되므로, 증발 효율이 증가한다. 또한, 계단식 구조에서는 해수와 나무가 접촉하는 시간이 보다 길어지기 때문에 나무의 유용성분을 효율적으로 추출할 수 있다. 본 발명의 일 구현예로, 계단식 구조는 1m 당 0.05m 내지 1m의 수직상승고도의 경사도를 가질 수 있다.

나무의 다층 구조 중에 제일 위에 존재하는 상층부의 나무는 분배기(7)의 공급 홈(5)보다 바깥쪽으로 돌출되어 공급 홈(5)으로부터 흘러내리는 해수가 나무를 타고 아래로 흘러내릴 수 있도록 설계된다. 한편, 공급 홈(5)보다 더욱 돌출된 정도는 0.05m에서 0.3m일 수 있으며, 예를 들면 0.1 m 내지 0.3m 이다.

다층 구조로 쌓여진 나무들은 해수의 증발 및 비산 효과를 극대화하기 위하여 계단식 구조를 취하는데 다층 구조는 물이 바깥쪽 및 아래로 흘러내리도록 일정한 각도(θ)로 기울인 형태로 할 수 있다. 이 때의 기울어짐의 각도(θ)는 쌓은 나무의 종류 등에 따라 1°내지 45°로 다양할 수 있다.

다층 구조를 기울게 설계함으로써 아래쪽으로 흘러내리는 해수가 수직 혹은 바깥쪽으로 흘러내리고 안쪽으로 흐르지 않아서 햇볕 및 대기와 접촉하는 시간이 길어지고 접촉하는 면적도 넓어지는 효과가 있다(도 6).

미세조류의 접종 및 배양 ((e) 단계)

(d) 단계의 후처리 후 얻어진 농축수에 대해 미세조류를 첨가하고 배양하여, 미세조류의 유용성분이 함유된 소금을 제조한다.

미세조류로는 두날리엘라, 스피루리나, 클로렐라 등의 조류가 사용될 수 있으며, 이들로부터 얻어지는 유용성분은 β-카로틴, α-카로틴, 루테인, 제아크산틴, 크립토산틴, 엽록소, 오메가3 지방산 등이 포함된다.

미세조류의 배양은 배양 공정 중에 미세조류에 스트레스를 부여하는 공정을 포함한다. 미세조류의 배양 공정 시 염도의 조절, 온도의 조절, 농도의 조절을 통해 스트레스를 부여하게 되면 미세조류가 이에 반응하여 세포 내 특정 유용성분을 높이게 된다. 이를 통해 유용성분이 다량 함유된 농축수를 얻게 되고 이를 이용 소금을 제조할 경우 유용성분이 다량 함유된 소금을 만들 수 있게 된다. 도 8은 미세조류의 배양장치의 모습이다

미세조류의 생육조건에는 다양한 변수들이 작용을 한다, 온도, 햇빛과 같은 광, 유용성분, 염도, CO₂ 같은 것들이 그 대표적인 예이다. 이와 같은 조건들이 일정하게 유지되어야만 미세조류의 생육이 활발하다. 육지의 환경은 바다와 달리 일교차가 매우 크고 여름과 겨울은 또 다른 환경을 제공하므로, 인위적으로 상기 조건을 만족시키기 위해서는 상당한 비용 및 노력이 든다는 한계점 때문에 미세조류가 가진 많은 유용성에도 불구하고 배양이 특정한 지역의 특정한 환경 하에서만 이루어져 왔으며, 그로 인해 생산 비용이 높았다.

β-카로틴 등 유용성분을 다량 함유한 미세조류인 두날리엘라, 스피루리나, 클로렐라 등은 고염 환경 조건을 요한다. 상기 미세조류는 현재 아프리카의 염호, 이스라엘의 사해 그리고 농축과정이 어느 정도 진행이 된 천연염전 등지에서 활발하게 생존 번식하고 있다. 상기 미세조류는 고염 환경뿐 아니라 보통의 바닷물에서도 생존은 가능하지만 고염, 고알카리 환경이 그들에게 있어 생육의 보다 좋은 최적 조건이다. 그리고 그런 가혹조건에서는 다른 미세조류가 생존하기 어렵기 때문에 이들은 자연스럽게 증발농축이 이루어져 고염이 된 염호에서 중심 종으로 생존한다.

이들이 성장하기 위해서는 많은 유용성분이 필요하다. 해양심층수를 일반 해수에 비해 상대적으로 영양염이 풍부하므로 배양액으로 사용하면 배양을 촉진할 수 있다. 본 발명은 미세조류의 배양을 위해 상기 (c) 단계를 통해 나무의 유용성분을 추출한 농축수를 사용하기 때문에 농축수에는 이미 많은 영양 성분이 포함되어 있고, 이로 인해 미세조류 생장이 매우 촉진된다. 종래에는 특정의 화학물질을 배양액에 첨가하여 생장을 촉진하는 방법도 있지만 인위적으로 조합된 화학물질이 들어있는 해수로 식품인 소금을 제조하기에는 많은 제약이 따르게 되고 안정성에도 문제가 있을 수도 있어 사용하기가 적합하지 않다.

그러나, 본 발명에 따르면 천연물인 해수 및 나무에서 유래된 유용성분을 포함하고 있으므로 미세조류의 배양에 유용한 조건을 소금 제조과정에서 자연스럽게 포함할 수 있어 별도의 배양액을 필요로 하지 않으며, 그로 인해 비용이 절감된다. 최종적으로 제조된 소금은 β-카로틴 등 유용성분 함유 미네랄 소금으로서 β-카로틴 뿐만이 아니라 나무에서 유래된 유용성분, 미세조류 유래된 유용성분, 해수에서 유래된 유용성분을 모두 포함하는 의미를 갖고 있다.

또한, 본 발명은 미세조류의 배양 온도 조절에 필요한 에너지를 소금 제조과정의 폐열 및 잔열 그리고 해수(해양심층수)가 가진 에너지를 이용하여 운영하기 때문에 에너지 절감 효과가 높다. 본 발명에서는 미세조류의 배양조가 여름 혹은 한낮의 열기로 뜨거워지면 해수를 이용하여 온도를 떨어뜨리고 겨울 혹은 밤의 낮은 온도는 소금의 제조 과정의 폐열 및 잔열을 이용하여 온도를 올리는 방식으로 설비가 운영된다. 하기 도는 본 발명의 일 구현예에 따른 전체 시스템의 에너지의 흐름도를 나타낸 것이다.

지금까지의 방식은 소금 제조 따로 미세조류 배양 따로 하여 이루어져 왔다. 그러나, 본 발명에 의해 효율이 높은 시스템의 구현이 가능하다. 해양심층수는 연간 2℃ 내외의 온도를 일정하게 유지하고 있는 청정한 해수이다. 해수가 취수되어 공장에 도달을 하면 5~10℃ 정도의 온도를 가지게 된다. 일반적인 해수의 온도도 이와 비슷하거나 조금 높은 상태다. 이 해수의 온도를 이용하면 고온으로 올라간 배양장의 온도를 낮출 수 있고, 또 온도가 내려갈 경우에는 소금 제조 공정에서 나오는 폐열 및 잔열을 이용하여 온도를 올리는 방식으로 운영이 된다. 이와 같이 본 발명의 일 구현예에 따르면 별도의 에너지 비용 없이 미세조류 배양장치를 운영할 수 있다. 따라서 특정의 지역에서만 에너지 효율을 가지고 운영할 수 있었던 미세조류 배양이 우리나라와 같은 사계절의 변화와 낮과 밤의 기온차이가 심한 환경 하에서도 저렴한 비용으로 운영이 가능하게 되어 β-카로틴 등 유용성분 함유한 미네랄 소금 제조가 경제성을 확보한 상태에서 운영이 가능하다.

도 9는 분무건조 및 천일식 건조에 관한 소금제조장치의 모습이다. 제조된 유용성분 함유 미네랄 소금의 품질을 좌우하는 것은 β-카로틴 등 유용성분의 함량과 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등의 미네랄의 함량 및 균형 여부에 달려있으며 제조 공정 중에서 이를 온전하게 포함 소금을 제조하는데 달려 있다. 이와 관련하여, 죽염 혹은 구운 소금같이 고온의 소금 제조과정을 거치는 경우는 β-카로틴 등 유용성분이 고열에 의해 파괴될 가능성이 있기 때문에 적합하지가 않다. 반면, β-카로틴 등 유용성분을 별도로 분리 추출한 후 이들이 분리된 농축수로 소금을 만든 후 유용성분을 혼합하는 등 소금 제조 후 이를 혼합하는 공정을 채택하는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 발명에 있어서 분무 건조를 위해 진공 증발제염법, 분무건조제염법, 천일식제염법 또는 평부제염법을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 구현예는 나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분이 함유된 미네랄 소금을 제조하는 방법에 있어서, 해수의 농축에 사용되는 장치로서,

i) 해수가 공급되는 주입부;

ii) 해수의 공급양을 조절하는 조절 밸브;

iii) 공급 홈을 통해 해수를 균일하게 분배하는 분배기;

iv) 다층 구조로 쌓여진 나무;

v) 상기 나무를 타고 흘러내린 농축수를 수집하는 홈통;

vi) 상기 농축수를 저장하는 탱크;

vii) 상기 탱크에 수집된 농축수를 다시 상층부로 보내는 펌핑 시스템

을 포함하는 모듈을 하나 이상 포함하는 장치를 제공한다.

상기 장치에 의하여 해수가 나무를 타고 흘러내리면서 해수의 농축과 나무의 유용성분의 추출이 수행된다. 상기 장치의 모듈 위에는 그물막 및/또는 지붕이 설치되어, 눈, 비 등 기상의 조건의 변화에도 공정을 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예는 전술된 방법에 따라 제조된 소금을 제조한다.

본 발명의 또 다른 구현예는, 상기 방법을 수행함에 있어서, 부수적인 효과로서 심신이 지친 사람들에게 치유의 성과를 제공한다.

본 발명의 일 구현예로, 상기 전술한 방법을 수행하는 농축 장치의 주위에는 산책을 할 수 있는 공간 및 시설을 설치하여 산책자들에게 심신의 질환의 치유(유럽의 소금광산의 치유 효과, 해수욕에서 오는 치유효과, 산림욕에서 오는 치유효과 등)에 도움을 줄 수 있다. 또한, 이러한 산책 등의 공간은 치유 관광 산업에 이용될 수 있다. 심신의 치유를 위한 산책로의 설치는 특정의 방법에 한정하여 운영될 필요는 없다. 이동로를 특정의 방법으로 만들 수도 있으며, 농축 장치의 근방에 산책할 수 있도록 공간을 허락하는 방법일 수도 있다. 해수의 비산 및 나무에서 나오는 피톤치드 등의 유용성분의 효과를 올바로 느껴 치유의 효과를 극대화하기 위해서는 농축 장치와 산책로 등의 공간 사이의 거리가 최대 3m 이상 떨어지지 않는 것이 좋다.

이하 본 발명의 단계별 중요 제조공정을 실시예와 함께 설명하면 다음과 같다

실시예 1: 해수의 청정화 작업

미세조류가 배양 가능한 농축수를 제조하기 위해서는 먼저 해수를 청정화하는 작업이 선행이 되어야 한다. 해수 중에는 원치 않는 균류 및 목적한 미세조류 이외의 미세조류 등 다양한 생명체가 포함되어 있을 가능성이 있으며, 이 경우 두날리엘라 등 배양하고자 하는 미세조류가 원치 않는 균류에게 이용해야 할 영양분을 빼앗길 수 있고 배양한 미세조류가 동물성 플랑크톤의 먹이로 사라질 가능성도 있고, 나아가, 상기 균류로부터 생육에 저해가 되는 독성물질이 분비가 될 수도 있기 때문이다.

따라서, 미세조류를 배양하기 위해서는 해수(해양심층수)를 청정한 해수를 만드는 것이 중요하다. 청정 농축수를 제조하기 위하여, 본 실시예에서는 2 차례에 걸친 여과 및 살균 처리(전처리 및 후처리)를 실시하였다.

먼저, 전처리를 위해 해수, 바람직하게는 해양심층수를 여과 장치를 통해 여과하고, 살균 및 제균 장치를 통해 살균하였다. 그 후, 1차 및 2차 농축된 농축수를 후처리 하였다. 후처리 시에는, 전처리와 동일한 방법을 이용하여 여과 및 살균하였다. 1차 농축 공정은 실시예 2에서 자세히 기술한다.

구체적으로, 전처리 및 후처리 시 여과는 모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 또는 울트라필터(UF) 등을 이용할 수 있으며, 살균은 UV, 오존처리, 열처리 또는 증발농축장치 등을 이용할 수 있다. 본 실시예서는 마이크로필터 및 UF 필터를 통해 여과한 뒤, 진공다단 증발장치와, 진공증발장치, 평부솥 등을 이용하여, 60℃ 이상의 온도에서 30분 이상 장치를 가동하여 살균하였다.

전처리 후, 1 및 2차 농축과정과 후처리 과정을 통해 플랑크톤 및 조류들은 사멸시키고, 목적하는 미세조류의 배양에 적합한 농축수를 얻었다. 전처리 및 후처리 과정을 통해 살균 및 제균 과정을 거친 농축수로 배양을 한 결과, 다른 조류의 성장은 발견이 되지 않았다. 이렇게 청정화된 해수(해양심층수)는 두날리엘라, 스피루리나 등을 배양하기에 적합한 환경을 제공한다. 이러한 청정화 작업과 농축과정을 통해 만들어진 농축수로 원하는 미세조류만을 배양할 수 있게 되고 원하는 미세조류와 유용성분을 함유한 소금을 만들 수 있다.

이하에서는, 1차 및 2차 농축 공정 대해 보다 자세히 설명한다.

실시예 2: 1차 및 2차 농축 공정을 통한 미세조류의 배양에 적합한 농축수의 제조

두날리엘라, 스피루리나 등의 조류는 고염도 및 고알칼리 상태에서 생존이 가능하므로, 이들의 배양을 위해서는 고염도 및 고알칼리 환경을 인위적으로 만들어 주는 것이 중요하다. 또한 미세조류의 배양에는 다양한 미네랄과 영양염류가 필요하다. 해양심층수에는 이러한 영양염류가 일반 해수에 비하여 많이 축적되어 있지만 미세조류의 밀도가 높아지게 되면 미네랄과 영양염류가 부족해진다. 따라서 이들 조건을 충족시키는 것이 중요하다.

본 실시예에서는 전처리된 해수를 이용하여 1차 및 2차 농축시켜, 원래 염도 기준보다 5배 이상으로 농축시켰다. 1차 농축은 역삼투막(RO)을 이용하여 6 내지 7%의 염도를 얻었다.

그 후, 해수를 다층 구조로 쌓여진 나무의 상층부에서부터 해수를 흘려내린 후, 하층부까지 흘려내려온 농축수를 수집하여 상층부로 다시 올려보내는 과정을 반복하여, 2일 동안 가동하였다. 그 결과, 하기와 같이 염도 15% ~25% 이상인 (일조량과 풍량에 따라 변화) 2차 농축수를 얻었다.

이와 같이, 1차 및 2차 농축을 통해 원래 해수에 비하여 최소한 5배 이상의 영양염류가 농축된 해수를 얻었으며, 나무 유용성분이 추출됨에 따라 농축된 해수의 유용성분 함유량은 더욱 증가하였음을 알 수 있다.

구분	해수(해양심층수)	1차 농축수	2차 농축수
염도	3.4%	6 ~ 7%	15% ~25%
PH	8	8.5	9

해수(해양심층수)는 담수와는 달리 약 알칼리의 특성을 지닌다. 따라서, RO 장치 등을 통해 농축을 하였을 때, 해수의 알칼리성이 더욱 상승하였다. 해수는 평균적으로 pH가 8 내외인데, RO 장치를 통해 1차 농축한 결과, pH가 8.5 정도까지 상승을 하였으며, 2차 농축을 진행하자 pH는 9 이상이 되었다. 이와 같이, 1차 및 2차 농축 공정을 통해 고염 및 고 알칼리 환경을 조성함으로써, 두날리엘라 및 스피루리나 등의 미세조류가 생장을 위한 최적의 조건을 만들었다.

구분	NO₂(mg/L)	NH₄(mg/L)	NO₃(mg/L)	PO₄(mg/L)	SIO₂(mg/L)
표층해수	0.001	0.004	0.002	0.002	0.015
심층수	0.028	0.198	0.705	0.195	2.718
심층수농축수	0.057	0.407	1.451	0.401	5.596

실시예 3: 미세조류의 배양 및 소금의 제조

본 실시예서는 하기의 방법에 따라, 실시예 2에서 얻은 농축수에 미세조류를 접종하고 배양을 실시하였다. 먼저 배양시 광원으로 형광램프와 LED 조명을 이용하였으며, 25℃ 온도조건에서 7일간 배양하였다. 배양된 미세조류 함유 농축수를 이용 분무건조 방식으로 소금을 제조하였다. 소금에 포함된 미세조류의 양과 실험결과는 하기와 같았다.

광원	투입시 미세조류함량	7일 후 미세조류함량	소금내의 미세조류함량	온도조건
형광램프 (2500lx)	0.05g/100g	0.157g/100g	3.20g/100g	25℃
LED-orange (610nm)	0.049g/100g	0.162g/100g	3.18g/100g
비고	농축수 100g 당 추출 후 건조 중량	농축수 100g 당 추출 후 건조 중량	소금 제조 후 소금 100g 당 미세조류 함량 반건조 상태	광원 점등 소등시간 14:10

표 4에 기재되어 있듯이, 7일 후, 미세조류의 양은 약 3배 정도로 상승하였으며, 최종 얻어진 소금에는 100g 당 3g 이상의 미세조류가 함유됨을 알 수 있었다.

본 실시예에서 소금에 포함된 미세조류의 양은, 소금을 얻은 뒤에 이로부터 미세조류를 분리하여 건조하여 측정함으로써, 파악하였다. 또한, 소금이 100% 건조가 되지 않을 것을 감안하여 반건조 상태의 양을 추정한 것이다. 실험의 광원의 차이에 따른 미세조류 량은 큰 차이를 보이지 않았다.

실시예 4: 제조한 소금을 이용한 선호도 평가

20 대부터 50대까지의 직장인 남녀를 합하여 40명을 대상으로 하여 5점 만점의 평점을 이용하여 본 발명에 따라 제조된 소금에 대한 선호도 평가를 실시하였다. 그 내용은 아래 표 5와 같다. 선호도 평가는 제법 설명 전 및 후로 나누어 2번에 걸쳐 평가하였다. 비교 제조예로서는 일반천일염과 일반정제염을 사용하였다.

선호도 평가 대상이 된 소금은 1차 농축 시 6%로, 2차 농축 시 16%로 농축한 뒤에, 배양조에서 미세조류를 7 일간 배양하고 그 염도가 18% 인 상태에서 분무 건조 및 천일 건조함으로써 얻어진 것이다(제조예 1 및 2).

구분	입자	색	향	맛	평균	제법 설명 후 선호도
비교 제조예1 (일반천일염)	3.2	2.7	3.0	4.1	3.25	3.7
비교 제조예 2 (일반정제염)	4.0	4.1	2.8	3.4	3.57	2.8
제조예 1 (분무건조염)	4.4	4,5	4.5	4.9	4.57	4.6
제조예 2 (천일건조염)	3.3	4.5	4.4	4.8	4.25	4.3

* 평가 척도 1. 나쁘다. 2. 조금 나쁘다. 3 보통이다. 4. 조금 좋다. 5. 매우 좋다

상기 표 4에서 알 수 있듯이, 제조예 1의 경우 색의 측면에 있어서, 선명하여 높은 평가를 받았으며, 제조예 2의 경우 입자가 굵어서 상대적으로 비교 제조예 2 보다 선호도가 낮았으나, '일반 평가' 및 '제법 설명 후 평가' 모두에 있어서 제조예 1 및 2가 비교 제조예 1 및 2에 비하여 전반적으로 높은 선호도를 나타내었다.

1: 다층 구조로 쌓여진 나무
2: 지붕
3: 조절밸브
4: 주입부
5: 공급 홈
6: 쌓여진 나무의 최고 상층부
7: 분배기
8: 홈통

Claims (28)

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2. (a) 해수를 여과 및 살균하는 전처리 단계;
   (b) (a) 단계에서 여과 및 살균된 해수를 1차 농축하는 단계;
   (c) (b) 단계에서 농축된 해수로 나무의 유용성분을 추출하면서 해수를 2차 농축하는 단계;
   (d) (c) 단계에서 얻은 농축된 해수를 여과 및 살균하는 후처리 단계;
   (e) (d) 단계에서 여과 및 살균된 해수에 미세조류를 접종 및 배양한 후, 배양된 미세조류가 포함된 농축 해수를 건조하는 단계를 포함하고,
   상기 (c) 단계의 2차 농축은 (c-1) 다층 구조로 쌓여진 나무의 상층부에서부터 해수를 흘려내리는 단계: (c-2) 하층부까지 흘려내려온 농축수를 수집하여 상층부로 다시 올려보내는 단계; 및 (c-3) (c-1) 및 (c-2) 단계를 지속적으로 반복하여 최종 농축수를 얻는 단계를 포함하는,
   나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분이 함유된 미네랄 소금을 제조하는 방법.
3. 제2항에 있어서,
   (c-1) 내지 (c-3) 단계는 최종 농축수의 염도가 12% 내지 28%가 되기까지 반복되는 것을 특징으로 하는 단계.
4. 제2항에 있어서, (c) 단계의 2차 농축 공정은 하나 이상의 모듈에 의하여 수행되며, 상기 모듈이
   i) 해수가 공급되는 주입부;
   ii) 해수의 공급양을 조절하는 조절 밸브;
   iii) 공급 홈을 통해 해수를 균일하게 분배하는 분배기;
   iv) 다층 구조로 쌓여진 나무;
   v) 상기 나무를 타고 흘러내린 농축수를 수집하는 홈통;
   vi) 상기 농축수를 저장하는 탱크; 및
   vii) 상기 탱크에 수집된 농축수를 다시 상층부로 보내는 펌핑 시스템
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제2항에 있어서,
   하층부까지 흘려내려온 농축수를 수집 및 저장한 뒤, 설치된 펌프 및 배관을 통해 다시 모듈의 주입부로 공급하는 것을 특징으로 하는 단계.
6. 제4항에 있어서,
   다층 구조로 쌓여진 나무의 최고 상층부에 존재하는 나무가 분배기의 공급 홈보다 0.05m 내지 0.3m 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제4항에 있어서,
   분배기의 공급 홈의 형태가 V 자형 또는 U 자형인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제4항에 있어서,
   분배기의 너비가 0.05m 내지 0.3m이며, 길이가 0.3m 내지 2m인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제4항에 있어서,
   공급 홈이 복수 개로 존재하며, 0.05m 내지 0.3m의 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    다층 구조로 쌓여진 나무가 지상으로부터 0.3m 내지 2m 이상 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    (c) 단계의 2차 농축이 태양열, 외기 온도 및 바람에 의하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    (c) 단계의 2차 농축 시, 모듈 위에 지붕이 설치되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 지붕은 증발된 해수가 잘 배출될 수 있도록, 증기 배출로를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 다층 구조로 쌓여진 나무의 임의의 하층부는 그 위의 상층부에 비하여 길이가 길며, 계단식 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 다층 구조로 쌓여진 나무는 1°의 내지 45°의 기울기로 쌓여진 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제14항에 있어서,
    계단식 구조는 1m 당 0.05m 내지 1m의 수직상승고도의 경사도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    나무가 소나무, 편백나무, 두릅나무, 생강나무, 뽕나무, 대나무, 꾸지뽕나무 참나무, 싸리나무, 느티나무, 인목, 섶나무 또는 차나무인 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    해수가 해양심층수인 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 단계 및 (d) 단계의 살균은 UV, 오존처리, 열처리 또는 증발농축장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 단계 및 (d) 단계의 여과는 모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 또는 울트라필터(UF)를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    (b) 단계의 1차 농축이 분리막법(RO), 전기투석법(ED), 상변화법 또는 냉동법을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    (c) 단계의 나무의 유용성분이 피톤치드(phytoncide), 케르세틴(Quercetin), 캠퍼롤(Kaempferol), 트리플린(trifolin), 오리엔틴(orientin) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    미세조류의 유용성분이 β-카로틴, α-카로틴, 루테인, 제아크산틴, 크립토산틴, 엽록소, 오메가3 지방산 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    (e) 단계에서 미세조류의 배양 온도를 조절함에 있어서, 상기 미네랄 소금을 제조하는 과정에서 수득한 폐열, 잔열 및 해수의 저온 에너지를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    (e) 단계에서 배양된 미세조류가 포함된 농축 해수의 건조는 진공 증발제염법, 분무건조제염법, 천일식제염법 또는 평부제염법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 나무의 유용성분 및 미세조류의 유용성분이 함유된 미네랄 소금을 제조하는 방법에 있어서, 해수를 농축하면서 나무의 유용물질을 추출하는 단계에서 사용되는 장치로서,
    i) 해수가 공급되는 주입부;
    ii) 해수의 공급양을 조절하는 조절 밸브;
    iii) 공급 홈을 통해 해수를 균일하게 분배하는 분배기;
    iv) 다층 구조로 쌓여진 나무;
    v) 상기 나무를 타고 흘러내린 농축수를 수집하는 홈통;
    vi) 상기 농축수를 저장하는 탱크;
    vii) 상기 탱크에 수집된 농축수를 다시 상층부로 보내는 펌핑 시스템
    을 포함하는 모듈을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
27. 제26항에 있어서,
    상기 장치는 모듈 위에 그물막 및 지붕을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
28. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 소금.

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