KR101713649B1 - 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

공간/표면 소독 및 구제 시 종래의 액체제품의 분무 방식이 아닌 고체 또는 고형 제품의 승화 또는 기화과정을 통한 자연분산으로 공간 전체에 확산되어 대상 물체의 모든 공간이 소독 및 구제될 수 있는 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법에에 관한 것으로, 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제로서, 유효성분이 함유된 천연식물의 분말 60~70 중량%, 산화제 20~25 중량% 및 부형제 10~15 중량%를 포함하고, 상기 저온 무염 훈소 과정을 통해 상기 천연식물의 유효성분이 기화 또는 승화되는 구성을 마련하여, 제품의 제조시간을 단축할 수 있고, 이에 따라 제조비용을 절감할 수 있다.

Description

저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법{Smoking Biocide Composition Using a Smouldering under Low-Temperature without Flame, and the Manufacturing Method thereof}

본 발명은 병원성 세균 소독(消毒)과 해충 구제(驅除)를 위한 살균소독제와 살생물제의 기능을 구비한 저온 무염(無炎, flameless) 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 공간/표면 소독 및 구제 시 종래의 액체제품의 분무 방식이 아닌 고체 또는 고형 제품의 승화 또는 기화과정을 통한 자연분산으로 공간 전체에 확산되어 대상 물체의 모든 공간이 소독 및 구제될 수 있는 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

각종 농작물의 시설재배 면적이 증가하고 단위면적당 생산량이 증가함에 따라 시설 내에서의 농약 사용량과 사용횟수가 증가하고 있다. 더욱이 온실 내부는 연중 식물이 재배됨으로 항상 일정한 온도가 유지되어 병해충의 서식에 아주 적합한 환경이 유지됨으로써 병해충의 발생이 매우 심하다.

근래 들어 고소득 작물의 동절기 재배가 활성화되고 있으며 이들을 재배하는 시설하우스의 규모와 면적은 증가추세에 있다. 동절기 작물의 재배는 온도와 습도의 제어가 가장 중요하며 온도유지를 위하여 환기를 할 수 없으며, 환기의 부족은 습도의 상승을 초래하고 과습으로 인한 병원균과 해충의 피해는 심각한 실정이다.

거의 밀폐된 상태인 시설 내에서 살포하는 농약은 제한적인 제제 형태로 인하여 액상으로의 분무가 큰 비중을 차지하고 있다. 시설 내에서 이러한 농약을 살포하는 경우 장시간의 노동이 요구되고, 살포 과정 중에 농약 용액과의 접촉 혹은 흡입으로 인한 중독의 위험이 높고, 식물과 과실에 농약 용액에 의한 오점을 남기는 경우가 많아서 상품가치를 떨어뜨리고, 대부분 물을 사용함으로써 과습을 초래하여 오히려 병해충의 발생을 조장할 우려가 있는 등 여러 가지 단점을 내포하고 있다.

살균소독과 구제를 위하여 종래의 액제 살균소독제와 살생물제를 과량의 물과 함께 분무하는 것은 습도를 더 높이는 결과를 초래할 뿐만 아니라 고가의 분무장치 또는 많은 노동력이 있어야 한다. 더욱이 액제 살균소독제 혹은 살생물제를 인력으로 분무할 경우에 장시간 노출에 의한 약물 중독이나 가습기 사고와 같은 피해를 크게 우려할 수 있다. 또한, 하절기의 우기 시에도 고소득 작물을 재배하는 시설하우스는 장기간의 과습으로 인한 곰팡이와 해충의 피해가 만연하여 농가는 농약을 과용하거나 남용하는 상황이다.

농약 용액의 분무 이외에 시설 내에서 농약을 살포할 수 있는 제제 형태로 훈증제, 연무제, 훈연제가 있는데, 이들 중에서 훈증제는 그 종류가 극히 적어서 유용하지 않으며, 연무제는 종류도 적을 뿐만 아니라 살포기가 특수하여 역시 사용에서 유리하지 못한 형편이다. 반면에 훈연제는 사용이 매우 간편하여 농약 살포에 따르는 노동량과 노동 시간이 가장 적으며, 시설 내에 농약을 설치한 후 착화와 동시에 살포장소를 벗어날 수 있으므로 농약중독의 위험성이 거의 없으며, 연기형태로 농약을 살포하므로 농산물의 오염이나 상처로 인한 상품가치 저하가 없으며, 농약살포에 물을 전혀 사용치 않으므로 과습으로 인한 병충해 발생조장 가능성을 배제할 수 있는 등 여러 가지 장점을 가지고 있으므로 가장 유용한 제형이라고 할 수 있다.

이러한 훈연제는 고온에서 제품 자체가 연소하기 때문에 적용 가능한 농약은 열에 안정하여 유효 성분 그대로 기화할 수 있어야 한다. 연소시키는 방식의 훈연제에 사용되는 재료로서는 스스로 연소하여 열을 발생하는 발열제로 초산요소-구아니딘, 니트로셀룰로스 등과 연료의 연소를 촉진시킬 수 있는 산화제로 과염소산염, 염소산염 등이 있으며, 훈연제의 연소속도 혹은 연소온도를 조절할 수 있는 연소 조절제로는 탄소분말, 전분, 당류 셀룰로스 등이 있다. 일반적인 제조 방법으로는 농약용 유효성분(이하 '유효성분'이라 약함)을 화약 및 보조제와 혼합하고 과립상, 예를 들어, 봉 형상 혹은 원판 형상 등으로 형성한다.

이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 프로시미돈 분말 200부에 왕겨분말 500부를 가하여 혼합하고, 다른 용기에 아교분말 150부와 과염소나트륨 150부(혹은 염소산나트륨 130부)를 가하고 적당량의 끊는 증류수를 가한 다음 용해시키고, 여기에 프로시미돈-왕겨분말 혼합물을 가한 다음 반죽하며, 반죽물을 압축식 성형기로 성형하여 직경 1.4㎝, 길이 4㎝ 막대 모양으로 만들고, 이것을 80℃에서 3시간 동안 건조하여 훈연제를 제조한 새로운 시설원예용 농약 훈연제 및 그의 제조방법에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 병해충방제 유효성분이 함유된 훈증, 훈연제 조성물을 전기식 가열장치에 의하여 훈증, 훈연시키고 훈증, 훈연 과정에서 발생되는 유효성분은 자연대류에 의하여 확산되도록 하거나 강제송풍장치에 의하여 확산되도록 하는 방제수단을 이용함으로써 사람이 상주하지 않는 야간에도 자동으로 병해충을 효율적이면서도 편리하게 방제할 수가 있도록 한 병해충방제 및 억제, 기피 효과가 있는 유효성분과 산화제, 발연제, 연소 속도조절제를 혼합하여 일반 물 또는 증류수로 액체화시킨 훈증 훈연보조제를 혼합하는 농약의 훈증 훈연제 조성물에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 3에는 혼합용기에 증류수와 산화제와 연소 속도 조절제와 발연제 및 이산화염소를 넣고 교반하여 액상의 훈증훈연 방제제를 제조하는 단계; 상기 액상 용액으로 제조한 훈증훈연 방제제를 가열용기에 넣고, 열원을 이용하여 가열용기를 서서히 가열하여 비점이 낮은 이산화염소가 서서히 증발하여 농작물에 대하여 훈증 처리하는 단계; 상기 가열용기의 액상 용액을 일정 시간 가열하여 물이 완전히 증발하면 액상 용액이 점도가 높고 열전도율이 낮은 점액질로 변화하는 단계; 상기 액상 용액의 온도가 산화제의 분해 온도에 도달하면 연소속도조절제에 의하여 연소 속도를 지연시켜 점액질로부터 부착성 및 침투성 성분을 흡수한 다량의 연기를 온실 공간에 확산하는 단계; 상기 온실 공간에 확산된 연기와 이산화염소 성분이 결합하여 부착성 및 침투성을 가진 훈연 입자를 생성시킴으로써 농작물에 대한 훈연 효과를 발휘하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 훈증훈연 방제제 조성물을 이용한 방제방법에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제1996-0011194호(1996.08.21 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0861704호(2008.09.29 등록) 대한민국 공개특허공보 제2015-0093311호(2015.08.18 공개)

그러나 상술한 바와 같은 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 아교분말, 과염소나트륨, 증류수를 가한 다음 용해시키고, 여기에 프로시미돈-왕겨분말 혼합물을 가한 다음 반죽하며, 반죽물을 압축식 성형기로 성형하므로, 제조 단계가 복잡하고, 건조시간이 필요하므로 제품의 제조시간이 길어진다는 문제가 있었다.

또 상기와 같은 종래의 기술에서는 친환경 농축산업이 중요한 시점에 유기농업자재로서 갖추어야 할 필수요건으로 화학공정을 통해 제조된 원료를 사용할 수 없기 때문에 종래기술에서 사용한 유효성분인 합성농약이 함유된 제품은 유기농업자재가 될 수 없다는 문제도 있었다.

즉, 상기 특허문헌 1에서는 유효성분으로 농약을 사용하고 발연제로 왕겨, 목분, 또는 옥수수 깡치와 같은 농업부산물을 사용하고 산화제로 유기 혹은 무기산화제를 사용하고 제형을 위한 수용성 혹은 유용성 접착제를 사용하여 훈연제를 제조하여 종래의 액제 살균소독제 또는 살생물제 사용 시 문제점을 저감시킬 수 있는 기술에 대해 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에 개시된 기술은 유효성분으로 농약을 가온하여 연기와 함께 훈연시킴으로서 유효성분이 자연분산될 수 있으나 합성농약의 잔류성 문제를 해결할 수 없으며, 발연제로 왕겨와 목분, 농업부산물 등과 산화제로 유기/무기산화제를 사용하여 단순히 연소과정이 원활하게 진행될 수 있는 배합이며, 특히 무기산화제로 사용한 염소산화물인 차염소산, 염소산, 과염소산 등은 연소과정에서 유독 기체인 염소 기체를 발생할 수 있으므로 바람직하지 못하다. 특히 접착제인 아교를 150부~200부로 사용하고 끓는 증류수를 가하여 반죽 후 훈연제의 제형을 제조하는 과정에서 최소 40℃~80℃의 온도와 최소 2시간에서 최대 12시간의 건조시간이 요구되므로, 상품 생산단계에서 에너지 손실과 생산성 측면에서 바람직하지 못하며, 특히 아교 접착제가 가해진 반죽물이 압출식 조립기로 제형되었을 때 아교로 덮어져 접착된 유효성분은 기체 상태가 되기 위해 기화/승화 과정에서 더 많은 열에너지가 필요하다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 작물재배용 시설하우스 등의 농업용 공간의 소독 및 구제를 추가적인 에너지 소모가 없고 인력 소모 없이 소독과 구제를 위한 친환경 유효성분을 분산시키는 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 병원균의 소독과 해충의 구제가 가능한 천연식물의 유효성분이 기화와 승화가 될 수 있는 열에너지를 전달받을 수 있고, 화염(火焰; flame)이 발생되지 않는 연소인 저온 훈소과정(smouldering process)이 진행될 수 있으며, 조성물이 연소될 때 공기 중의 산화제인 산소와의 접촉이 최소화될 수 있는 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 훈연제는 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제로서, 유효성분이 함유된 천연식물의 분말 60~70 중량%, 산화제 20~25 중량% 및 부형제 10~15 중량%를 포함하고, 상기 저온 무염 훈소 과정을 통해 상기 천연식물의 유효성분이 기화 또는 승화되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 훈연제에서, 상기 천연식물은 제충국(Insect flower), 데리스(Derris), 쿠아시아(Quassia), 라이아니아(Ryania), 님(Neem), 백두옹 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 훈연제에서, 상기 천연식물은 꽃, 잎, 줄기, 껍질, 뿌리 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 훈연제에서, 상기 산화제는 질산암모늄이고, 상기 질산암모늄은 열분해 시 최종 생성물로 질소, 산소, 물을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 훈연제에서, 상기 부형제는 벤토나이트(Bentonite), 펄라이트(Pearlite), 제올라이트(Zeolite), 일라이트(Illite) 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 훈연제의 제조방법은 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제를 제조하는 방법으로서, (a) 유효성분이 함유된 천연식물의 분말 70 중량%, 산화제 20 중량% 및 부형제 10 중량%를 혼합하여 훈연제용 혼합물을 마련하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 마련된 훈연제용 혼합물을 압압하여 정제로 형성하는 단계를 포함하고, 상기 천연식물은 제충국(Insect flower), 데리스(Derris), 쿠아시아(Quassia), 라이아니아(Ryania), 님(Neem), 백두옹 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물이고, 상기 산화제는 질산암모늄이고, 상기 부형제는 벤토나이트(Bentonite), 펄라이트(Pearlite), 제올라이트(Zeolite), 일라이트(Illite) 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물이고, 상기 천연식물의 분말은 80 mesh 이상의 크기로 마련되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법에 의하면, 종래의 합성농약을 사용하지 않고 천연물질을 적용함으로써 잔류농약에 대한 문제점을 개선하였으며, 유효성분을 함유한 천연물질은 제충국, 데리스, 쿠아시아, 라이아니아, 님, 백두옹 등의 꽃, 줄기, 잎, 껍질, 뿌리를 건조하여 미분으로 분쇄한 천연재료를 사용하여 천연물질의 발연제 역할을 동시에 수행할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법에 의하면, 산화제로 종래기술이 적용하지 못한 질산암모늄(NH₄NO₃)을 사용하며, 질산암모늄은 열분해 반응에 의해 산화이질소(N₂O)와 물로 1차 분해되고(NH₄NO₃(s) → N₂O + 2H₂O), 산화이질소는 질소와 산소로 2차 분해된다(2N₂O → 2N₂ + O₂). 결국 질산암모늄은 열분해 시 최종 생성물로 질소, 산소, 물을 생성한다(2NH₄NO₃(s) → 2N₂ + O₂ + 2H₂O). 질산암모늄의 열분해 반응에서 중간체로 생성되어 없어지는 산화이질소는 웃음 기체(laughing gas)로 알려진 기체로서 인체에 무해하고 흡입 시 신경이 무감각해지고 입 주위 근육이 경련해 웃는 모양이 된다고 해서 붙여진 이름이며, 치과에서 고통을 덜기 위해 마취제로 사용되므로, 본 발명에 적용되는 질산암모늄은 열분해 시 유독 가스의 발생이 없이 연소반응을 촉진하는 산소와 화염 발생을 억제하는 질소를 발생시켜 훈연제의 훈소 과정을 완성시킬 수 있다.

또, 본 발명에 따른 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법에 의하면, 훈연의 방해 작용을 하는 아교 접착제를 가하지 않고도 제형할 수 있는 천연 점토 광물의 분말을 첨가하여 제형하며, 이산화규소(SiO₂)로 구성된 점토 광물의 분말은 미분이나 단단한 지층이 될 수 있는 분자 구조적 특성이 있으므로, 낮은 압력으로도 유효성분의 기화 및 승화 과정을 방해하지 않고도 훈연제 제품이 갖춰야 할 강도를 제공할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법에 의하면, 낮은 압력을 가하여 제형화할 수 있어 종래기술에서 최소 40℃~80℃의 온도와 최소 2시간에서 최대 12시간의 건조시간이 요구되는 제조방법에 비하여 에너지를 절약하고 시간을 단축할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법에 의하면, 천연 살균/살충 원료를 사용하고 유기농업자재 허용물질인 점토광물 분말과 질산암모늄(보조제로 사용 가능 물질; 미국 환경보호국(EPA) 불활성 성분목록(Inert Ingredients List) 4B)으로 조성된 훈연 소독/구제 제품은 유기농업자재 등록이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제를 정제로 제조한 상태를 나타내는 사진,
도 2는 본 발명에 따라 다양한 압력 조건에 의해 제작된 훈연제의 상태를 나타내는 사진,
도 3은 본 발명에 따라 다양한 크기의 금형에 의해 제작된 훈연제의 상태를 나타내는 사진,
도 4는 본 발명에 따른 연소제의 연소과정을 나타내는 사진,
도 5는 피레트린의 정량분석을 위한 붉은색으로 발색된 피레트린의 스펙트럼과 검량선 결과를 나타낸 그래프,
도 6은 질산이온의 정량분석을 위한 살리실산의 질산화 스펙트럼과 검량선 결과를 나타낸 그래프.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명에 적용되는 용어 '훈소(smouldering)'란 연소의 한 종류로서, 불꽃이 없는 저온 연소이며 특히 연소속도가 빠르지 않기 때문에 유효성분의 기화와 승화 속도가 급속하지 않게 진행되어 유효성분의 전량을 분산시킬 수 있는 훈연제 가온 방법이다.

유효성분의 기화와 승화는 고체 상태의 천연물질의 종류에 따라 온도 상승 시 자발적으로 적용되며 유효성분의 물리적 성질인 녹는점에 도달하면 용융상태에서 기체로 기화되며, 용융과정을 거치지 않고 고체에서 승화될 수 있다.

본 발명에 따른 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제는 유효성분이 함유된 천연식물 분말 60~70 중량%, 산화제 20~25 중량% 및 부형제 10~15 중량%를 포함한다.

상기 천연식물은 제충국(Insect flower), 데리스(Derris), 쿠아시아(Quassia), 라이아니아(Ryania), 님(Neem), 백두옹 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

또 이들 천연식물에 대해서는 꽃, 잎, 줄기, 껍질, 뿌리 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

제충국은 꽃의 색깔이 백색 또는 홍색이며, 열매는 수과로 5개의 맥이 있으며, 특히 꽃 부분에 피레트린이라는 담적황색의 기름과 같은 물질이 있다. 이 피레트린은 유기 용매에 용해되고, 곤충에 대하여 독성이 강하여 운동 신경을 마비시켜 구충제로 사용되며, 줄기와 잎도 해충 구제용으로 사용된다.

데리스는 동남아에서 자생되며, 잎이 홀수깃꼴겹잎이고, 작은 잎 9∼13개로 이루어지며 좁은 달걀을 거꾸로 세운 듯한 모양으로, 로테논이라는 독성분이 진딧물류의 해충 구제약으로 이용되고 있다.

쿠아시아는 30m 정도 자라는 낙엽수로서, 무당벌레나 벌에 거의 피해를 주지 않으면서 다양한 해충을 구제하기 때문에 가정원예에서 가장 안전한 자재의 하나로 사용되며, 혼합액은 진딧물, 응애, 깍지벌레, 나방류, 과실파리, 총채벌레, 메뚜기, 나방애벌레, 민달팽이, 개미 및 모기류에 접촉형 살충 효과가 있다.

라이아니아는 버드나무과 사시나무속으로 중남미 열대밀림에서 서식하며, 라이아노딘(ryanodine)의 성분이 천연 살충제 효과를 가지고 있으며, 심식나방, 총채벌레, 담배밤나방, 애수시렁이, 코드린나방, 왕담배나방, 조명충나방, 배속애기잎말이나방, 배추흰나비 유충, 노린재 목, 목화바둑명나방 등에 효과가 있으며, 양파의 삽주벌레, 콩 진딧물, 사과응애, 담배박각시나방 등에는 효과가 없는 것으로 알려져있다.

님 나무껍질은 차갑고 쓰며 수렴성이 있으며, 독을 없애고, 피를 맑게 하며, 열매는 쓴맛이 있고, 치질약, 구충제로 사용된다. 주요성분인 아자디라크틴(azadirachtin)은 곤충의 성장, 생식에 영향을 미쳐 생물농약으로 유용하게 사용되고 있다.

백두옹은 할미꽃으로서, 건조한 양지에 살며 한방에서 약재로 이용하고, 청벌레, 담배나방, 파밤나방, 노린재, 총채벌레 등에 대한 천연 살충제로 사용되고 있으며, 제충국과 혼용 사용시 그 효과가 증진되는 것으로 알려져 있다.

상술한 바와 같은 천연식물 분말은 각각의 천연식물을 미분하여 사용하며, 미분의 크기는 80 mesh 이상의 크기로 하며, 천연식물 분말의 배합량이 60~70 중량%인 것은 산화제와 부형제 총 함량을 초과하지 않게 하며 그 이유는 유기농업자재 제조기준이다.

상기 산화제로는 질산암모늄을 20~25 중량% 사용하며, 산화제가 25 중량%를 초과하면, 훈소 과정을 억제하고 화염을 만들기 때문에 고온연소를 진행하여 유효성분의 열분해를 야기하므로 불리하며, 산화제가 20 중량% 미만이면, 소독 및 구제를 위한 훈연제로의 역할을 위한 훈소 과정을 발생시키지 못한다.

즉, 본 발명에서는 저온 무염(flameless) 훈소 과정이 진행될 수 있도록 산화제를 20~25% 중량비로 질산암모늄을 포함하며, 질산암모늄(NH₄NO₃)을 사용하여 훈소 과정이 진행될 수 있도록 사용하면 질산암모늄은 열분해 반응에 의해 산화이질소(N₂O)와 물(H₂O)로 1차 분해되고(NH₄NO₃(s) → N₂O(g) + 2H₂O(g)), 산화이질소는 질소(N₂)와 산소(O₂)로 2차 분해된다(2N₂O → 2N₂ + O₂). 결국 질산암모늄은 열분해 시 최종 생성물로 질소, 산소, 물을 생성한다(2NH₄NO₃(s) → 2N₂ + O₂ + 2H₂O).

열분해로 생성된 산소는 유효성분이 함유된 천연식물의 꽃, 잎, 줄기, 뿌리 등의 연소를 돕고 연소과정에서 유효성분은 용융과정을 통하여 기화되거나 고체상태에서 승화되어 공기 중으로 분산된다. 산화제인 산소만 공급된다면 불꽃이 생기고 연소온도가 상승하면 유효성분이 열분해로 파괴되므로 동시에 생성되는 질소는 불꽃의 발생을 억제하는 소화제로 작용하므로 무염 연소를 진행시킬 수 있다.

또 본 발명에서는 저온 무염 훈소 과정이 진행될 수 있도록 부형제로서는 점토 광물을 10~15 중량% 사용하며, 부형제가 15 중량%를 초과하면 훈연 소독 및 구제를 위한 본 발명의 구현 목적의 효능을 저해하므로 불리하며, 부형제가 10 중량% 미만이면 훈연제의 정제 형성과정에서 제품으로서의 강도를 확보하지 못한다.

이러한 부형제로서는 요업원료의 혼입제 또는 연고의 기초제로서 사용되는 벤토나이트(Bentonite), 백색 진주 모양의 미립자인 펄라이트(Pearlite), 규산알루미늄 수화물인 제올라이트(Zeolite), 운모족 광물인 일라이트(Illite) 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용한다.

본 발명에서는 상술한 바와 같은 점토 광물을 사용하여 낮은 압력으로 유효성분이 함유된 조성물을 정제(tablet)로 제형할 수 있으며, 조성물의 제형 전인 분말상태와 비교하여 연소 시 공기 중 산소와의 접촉을 최소화할 수 있으며, 제조생산 시 제조자에게 생산성 향상과 에너지 절감 등의 편의와 효율을 제공할 수 있다. 본 발명에 적용되는 점토 광물의 분말은 미분이나 단단한 지층이 될 수 있는 분자 구조적 특성이 있으므로, 낮은 압력으로도 유효성분이 함유된 유효성분의 기화 및 승화 과정을 방해하지 않고도 훈연제 제품이 갖춰야 할 강도를 제공할 수 있으며, 더욱이 낮은 압력을 가하여 제형화할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 종래 기술과 같은 문제점 제거를 위해 소독 및 구제 가능한 유효성분을 공간에 분산시킬 때 물을 사용하지 않음으로써 습도를 높이지 않고 자연적으로 공간 전체 구석구석에 분산될 수 있는 자발적 자연현상인 확산을 적용할 수 있다. 확산은 물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 자연현상으로서 자연적으로 넓은 공간에 분산시킬 수 있는 가장 좋은 방법이며 이는 유효성분을 기화 또는 승화작용으로 기체 상태로 만들어야 공간 확산이 가능해지므로 유효성분을 가온하여 분자 간 힘을 이겨내고 분자 간 거리가 멀어지게 해야 기체화된 유효성분의 확산을 기대할 수 있다. 특히, 유효성분을 가온할 때 성분이 열 분해되는 것을 방지하기 위해 저온연소와 무염연소가 일어날 수 있는 조성물을 마련하며, 연소가 진행되는 상황에서 공기 중 산소와의 효과적으로 차단될 수 있는 조성물 및 구조적 형태를 마련할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 저온연소와 무염연소를 고려하여 상술한 바와 같은 조성을 구비한 훈연제를 마련하였다.

이하, 본 발명의 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.

[실시 예]

도 1은 본 발명에 따른 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제를 정제로 제조한 상태를 나타내는 사진이다.

본 발명에 따른 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제는 유효성분이 함유된 천연식물 분말로서 제충국 분말 70g, 산화제로서 질산암모늄 20g 및 부형제로서 점토 광물 10g을 혼합기에 투입하고 혼합하여 훈연제용 혼합물 100g을 마련하였다.

상기 훈연제용 혼합물 17g을 지름 19mm 금형(원통형 표면넓이 2.48㎠)에 투입하고 유압 프레스에 의해 정제로 제조하였다.

이때, 표 1에 나나낸 바와 같이, 정제로의 제조 과정에서 인가된 압력에 따라 정제의 높이는 감소하였고 정제의 강도는 인가된 4 내지 6 ton/2.48㎠에서보다는 10ton/2.48㎠ 이상의 압력에서 큰 차이가 없었으며 훈연제로의 충분한 강도를 확인하였다.

물질(g)	인가 압력(ton/2.48㎠)	정제 높이(mm)
훈연제용 혼합물 17g	4	20.13
훈연제용 혼합물 17g	6	19.44
훈연제용 혼합물 17g	8	18.99
훈연제용 혼합물 17g	10	18.68
훈연제용 혼합물 17g	13	18.39

본 발명에 의한 훈연제는 별도의 접착제를 사용하지 않고 물을 섞어 반죽과정을 거치지 않고 점토 광물의 압축 성형되는 점을 착안하여 발명됨으로써 도 2에 도시된 바와 같이, 금형에 넣는 조성물의 질량에 따라 다양한 높이의 훈연제를 제조할 수 있으며, 소독 및 구제가 필요한 대상공간의 부피에 따라 금형에 따라 다양한 크기의 정제의 제조할 수 있음이 큰 장점이다.

도 2는 본 발명에 따라 다양한 압력 조건에 의해 제작된 훈연제의 상태를 나타내는 사진이고, 도 3은 본 발명에 따라 다양한 크기의 금형에 의해 제작된 훈연제의 상태를 나타내는 사진이다.

도 1 내지 도 3에서는 본 발명에 따른 훈연제를 원통형의 정제로 제작된 상태를 나타내었지만 이에 한정되는 것은 아니고, 사각 기둥형상, 시판되는 모기향과 같은 나선형 형상으로 제조될 수 있다.

본 발명을 실시하기 위하여 상기 실시 예의 조성물과 제조방법으로 제조된 훈연제의 연소과정을 시험하였다.

도 4는 본 발명에 따른 연소제의 연소과정을 나타내는 사진으로서, (a)는 초기 연소의 상태, (b)는 중간 연소 상태, (c)는 연소 완료의 상태를 나타낸다.

즉, 도 4에서는 금형 19mm를 이용한 17g 정제에 대하여 연기배출이 용이한 후드장치 내에서 점화 후 저온 무염연소가 진행되었으며, 적외선 온도계로 훈연 연소 중인 훈연제의 표면온도를 측정한 결과 180~230℃의 온도가 측정되었으며, 연소시간은 실험 오차 범위에서 4~6분 정도가 소요되었다.

상기 실시 예에서 제형된 훈연제 정제 중 유효성분과 질산암모늄의 함량변화를 연소 전후에 분광학적 방법으로 정량분석을 하였다.

즉 천연식물 분말로서 사용한 제충국 유효성분인 피레트린(pyrethrin)의 분광학적 정량분석을 실시하였다.

상기 실시 예에서 사용한 유효성분이 함유된 제충국 분말은 천연 살균소독 및 해충 구제로 많이 사용되며, 유효성분인 피레트린은 2-(2-aminoethylamino-ethanol과 알콜성 수산화칼륨(KOH)과 반응하여 황산이 가해지면 도 5에 도시된 바와 같이, 붉은색이 발색되고 650nm 부근에서 흡광도를 얻을 수 있으며 흡광도는 피레트린의 함량과 비례관계를 갖는다. 도 5는 피레트린의 스펙트럼과 검량선 결과를 나타낸다.

실시 예에서 사용한 제충국 분말의 피레트린 함량은 중량비 1.15%로 측정되었으며, 연소 후 잔류물의 피레트린 함량측정에서는 증류수와 같은 흡광도를 나타내어 잔류된 유효성분이 없는 것으로 확인되었다.

다음에 산화제인 질산암모늄의 분광학적 정량분석을 하였다.

질산암모늄은 도 6에 도시된 바와 같이, 산성조건에서 살리실산의 질산화에 참여하고 질산화된 살리실산은 412nm에서 흡광도를 나타내며, 흡광도는 질산암모늄의 함량에 비례하므로 흡광도를 이용하여 질산암모늄을 정량분석하였다.

도 6은 살리실산의 질산화의 스펙트럼과 검량선 결과를 나타낸다.

정제로 형성된 실시 예를 분쇄하여 증류수에 진탕 후 주사기 필터를 사용하여 상층액 일부를 채취하고 용액 중에 함유된 질산암모늄은 연소 전 20.5%w/w의 함량으로 측정되어 회수율(recovery factor)은 1.03이었고, 연소 잔류물을 같은 방법으로 시료 전처리하여 상층액에 함유된 질산암모늄 분석에서는 시료의 흡광도가 증류수(blank) 수준으로 측정되어 잔류 질산암모늄은 없는 것으로 확인되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제으 제조 과정에서 조성물에 물을 부가하여 반죽으로 만들지 않고 별도의 접착제를 부가하지 않고 정제로 성형할 수 있으므로, 건조시간이 필요 없어 제품의 제조시간을 단축할 수 있고, 이에 따라 제조비용을 절감할 수 있게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제 및 그의 제조방법을 사용하는 것에 의해 제품의 제조시간을 단축할 수 있고, 이에 따라 제조비용을 절감할 수 있다.

Claims (6)

1. 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제로서,
   유효성분이 함유된 천연식물의 분말 60~70 중량%, 산화제 20~25 중량% 및 부형제 10~15 중량%를 포함하고,
   상기 산화제는 질산암모늄이고, 상기 질산암모늄은 열분해 시 최종 생성물로 질소, 산소와 물을 생성하며,
   상기 저온 무염 훈소 과정을 통해 상기 천연식물의 유효성분이 기화 또는 승화되고,
   상기 훈연제는 물을 섞는 반죽과정을 거치지 않고 상기 부형제인 점토 광물의 압축 성형에 따라 압압하여 정제로 형성된 것을 특징으로 하는 훈연제.
2. 제1항에서,
   상기 천연식물은 제충국(Insect flower), 데리스(Derris), 쿠아시아(Quassia), 라이아니아(Ryania), 님(Neem), 백두옹 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 훈연제.
3. 제1항에서,
   상기 천연식물은 꽃, 잎, 줄기, 껍질, 뿌리 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 훈연제.
4. 삭제
5. 제1항에서,
   상기 부형제는 벤토나이트(Bentonite), 펄라이트(Pearlite), 제올라이트(Zeolite), 일라이트(Illite) 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 훈연제.
6. 저온 무염 훈소 과정을 이용한 훈연제를 제조하는 방법으로서,
   (a) 유효성분이 함유된 천연식물의 분말 70 중량%, 산화제 20 중량% 및 부형제 10 중량%를 혼합하여 훈연제용 혼합물을 마련하는 단계,
   (b) 상기 단계 (a)에서 마련된 훈연제용 혼합물에 대해 물을 섞는 반죽과정을 거치지 않고 부형제인 점토 광물의 압축 성형에 따라 압압하여 정제로 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 천연식물은 제충국(Insect flower), 데리스(Derris), 쿠아시아(Quassia), 라이아니아(Ryania), 님(Neem), 백두옹 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물이고,
   상기 산화제는 질산암모늄이고,
   상기 부형제는 벤토나이트(Bentonite), 펄라이트(Pearlite), 제올라이트(Zeolite), 일라이트(Illite) 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물이고,
   상기 천연식물의 분말은 80 mesh 이상의 크기로 마련되는 것을 특징으로 하는 훈연제의 제조방법.
   

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