KR101777841B1 - 바닷물을 이용한 비료 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바닷물을 이용한 비료에 관한 것으로서, 해수를 이용하여 다양한 미네랄을 대량으로 함유하도록 하면서도, 이러한 미네랄 성분의 분산이 용이한 미네랄 액체비료의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 미네랄 농축수 85~92 중량%, 유황의 수분산액 2~5 중량%, 일라이트의 수분산액 5~10 중량% 및 다시마 분말 0.1~0.5 중량%를 포함하며, 상기 미네랄 농축수는 해수 또는 천일염 소금물의 농축수, 혹은 상기 해수의 농축수와 상기 천일염 소금물의 농축수의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 비료에 관한 것이다.

Description

바닷물을 이용한 비료 및 이의 제조방법{Fertilizer with sea water and manufacturing method of the same}

본 발명은 바닷물을 이용한 비료에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 바닷물에 의한 미네랄 성분이 함유된 액체비료에 관한 것이다.

일반적으로, 식물은 리비히의 최소량의 법칙에 의해 자신이 흡수할 수 있는 모든 원소 중에서 가장 소량의 원소를 기준으로 하여 여러 가지 원소들을 흡수하는 방식을 택하고 있다.

따라서, 미량 요소인 미네랄 성분이 모자라게 되면, 질소, 인, 칼륨 등을 포함하는 유기질 비료를 많이 공급하여도, 토양의 산성화만 촉진할 뿐, 성장에 필수적인 각종 성분들의 효율적인 흡수가 일어날 수 없으므로 식물 성장을 위해서는 유기 성분 외에 미네랄 성분의 지속적인 주입이 반드시 필요하게 된다.

현재 농업 및 원예 분야에서는 이러한 미네랄 성분을 효과적으로 제공할 수 있는 비료에 대한 연구가 집중적으로 이루어지고 있다.

일반적으로 미네랄 액체비료는, 미네랄을 포함한 각종 무기물질을 분쇄하여, 산 처리하여 수용액에 첨가하거나 산성 수용액에 일정기간 첨가하여 처리하거나 하여 제조되는데, 이렇게 제조된 미네랄 수용액은 결국 미네랄이 물에 분산되어 있는 상태로서, 이러한 미네랄 수용액은 제조 또는 보관 중에 미네랄의 응집, 침전, 화학반응이 발생하여 변성이 발생할 수 있어, 제조가 어렵고 비료로 사용할 경우 효과가 낮아지며 비료 살포기구에서 배출라인이 막히고 수시로 세척이 필요하여 사용상의 불편함이 발생함에 따라 장기 보관이 어려운 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제2004-0034787호(미네랄 액체비료의 제조방법 및 그 액비)

상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은, 해수를 이용하여 다양한 미네랄을 대량으로 함유하도록 하면서도, 이러한 미네랄 성분의 분산이 용이한 미네랄 액체비료의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 해수를 원료로 하여 제조원가를 절감하고 이로 인하여 소비자에게 저렴한 가격으로 비료를 공급하고, 식물에 이로운 다양한 미네랄을 공급하여 식물 생육의 생산성과 수확물의 품질을 좀 더 향상시키는 것에 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 미네랄 농축수 85~92 중량%, 유황의 수분산액 2~5 중량%, 일라이트의 수분산액 5~10 중량% 및 다시마 분말 0.1~0.5 중량%를 포함하며, 상기 미네랄 농축수는 해수 또는 천일염 소금물의 농축수, 혹은 상기 해수의 농축수와 상기 천일염 소금물의 농축수의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 비료를 제공한다.

또한, 본 발명은, 해수 또는 천일염 소금물의 농축수, 혹은 상기 해수의 농축수와 상기 천일염 소금물의 농축수의 혼합물의 미네랄 농축수를 얻는 단계: 및 상기 얻어진 미네랄 농축수 85~92 중량%, 유황의 수분산액 2~5 중량%, 일라이트의 수분산액 5~10 중량% 및 다시마 분말 0.1~0.5 중량%를 포함하도록 혼합하는 단계를 포함하는 바닷물을 이용한 비료의 제조방법을 제공한다.

한편, 상기 미네랄 농축수의 제조는, 해수 또는 천일염의 함량이 20~25 중량%가 되도록 물과 혼합하고 100~200 메시의 필터로 여과하여 이물질을 제거하여 여과하여 여과수를 얻는 제 1단계; 상기 여과수를 증발 솥에 넣어 40~60℃에서 저온으로 가열하여 소금이 석출되도록 하는 제 2단계; 상기 제 2단계의 여과수를 원심분리기에 넣어 소금과 미네랄 원액으로 분리하는 제 3단계; 및 상기 미네랄 원액을 활성탄 여과장치에서 여과하고 농축하여 소금의 농도가 저감된 30~40 브릭스의 미네랄 농축수를 얻는 제 4단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바닷물을 이용한 비료는, 해수의 다양한 미네랄이 포함되되 다시마 분말도 함께 함유시켜, 미네랄이 균일하게 분산되도록 함으로써 수용액에서 미네랄의 침전이 억제되는 것이 가능해진다.

또한, 다양한 미네랄이 고 농도로 함유되어 있어서 식물의 광합성을 활발히 하여 작물의 당도를 좀 더 향상시키는 것이 가능해진다.

본 발명은, 미네랄 농축수 85~92 중량%, 유황의 수분산액 2~5 중량%, 일라이트의 수분산액 5~10 중량% 및 다시마 분말 0.1~0.5 중량%를 포함하여 이루어지는 바닷물을 이용한 비료에 관한 것이다.

상기 미네랄 농축수는, 해수(海水) 또는 천일염을 이용한 소금물을, 농축하여 얻어지거나, 혹은 해수 농축수와 천일염 소금물의 농축수의 혼합물로 얻어지는, 소금의 농도가 저감된 30~40 브릭스(Brix)의 농축수이다.

해수는 동·식물의 생육에 필요한 질소, 인산, 규소와 같은 영양염류를 포함하여 다양한 미네랄을 함유하고 있다.

그러나 해수에는 NaCl이 과잉으로 존재하므로 나트륨을 제거하면서 해수를 농축하여 얻어진 30~40 브릭스(Brix)의 NaCl 농도가 저감된 해수 농축수를 미네랄 농축수로 사용할 수 있다.

이렇게 얻어진 해수 농축수는, 생육에 나쁜 영향을 미치는 소금의 함량이 대폭 감소하면서, 유용한 성분으로 마그네슘의 함량이 4~6%로 가장 많아지게 되면서 칼륨의 함량도 1~2%로, 칼슘의 함량도 0.2~0.7%로 증대되고, 이외에도 다양한 미네랄이 고함량으로 혼합된 액상 미네랄이 된다.

마그네슘, 칼륨, 칼슘과 같은 미네랄을 물에 첨가한 액상 비료는 상기 미네랄의 물에 대한 용해성이 낮고 이로 인하여 섭취하여도 소량만이 흡수되어 흡수성이 저하되지만, 상기 미네랄 농축수는 미네랄이 석출되지 않고 과량으로 용해된 상태로 존재하게 되므로 식물에서 흡수가 용이하게 되어 무기물의 사용 효율을 향상할 수 있다.

상기 액상 미네랄을 비료로 사용할 경우, 식물의 성장에 필수요소인 각종 미네랄의 급원으로 작용하고, 식물의 뿌리 또는 옆면을 통해 각종 영양소 공급에 흡수 촉매 역할을 하여 식물 성장에 도움을 줄 수 있다.

또한, 토양에 부족한 무기물을 보충하여 토양개량의 효과를 나타낼 수 있다.

한편, 미네랄 농축수로서, 천일염을 물에 녹인 후 소금을 제거하면서 농축하여 얻어진 30~40 브릭스(Brix)의 NaCl 농도가 저감된 천일염 수용액의 농축수를 사용할 수 있다.

이렇게 얻어진 미네랄 농축수는 일반적인 농업용수의 미네랄의 경도(마그네슘 및 칼슘의 함량의 비율)가 50~15인 것과 비교하여 200,000~300,000으로 크게 증대하게 된다.

상기 유황의 수분산액은, 유황이 13~17 중량% 함유된 수용액이다.

유황은, 식물의 성장에 필요한 질소와 인산 등의 비료성분의 흡수력을 향상하고 식물의 단백질 합성에 도움을 준다. 또한, 식물의 생리기능을 활성화시키고 맛, 당도, 착색 등을 향상시켜 식물의 품질 향상에 도움을 줄 수 있는 식물에 필수적인 요소이다.

본 발명에서는 상기 미네랄 농축수에 부족한 성분을 보충하기 위해 수분산 유황액을 사용할 수 있다.

유황은 독성이 강해 식물 성장에 장애가 발생하고, 괴사, 황반, 갈변 등의 부작용이 나타날 수 있다.

이를 해결하기 위해 법제유황을 사용하여 독성에 의한 문제를 해결할 수 있지만, 식물에 잘 흡수되지 않는 문제점이 있다.

본 발명에서는 법제유황을 다시마 분말 또는 다시마로부터 얻어지는 알긴산 추출액을 분산제로 사용하여 물과 혼합하고 볼 밀 또는 나노 밀로 분산하여 제조된 유황의 평균 입도가 1~5 ㎛인 수분산액이다.

이렇게 얻어진 유황의 수분산액은 물 및 다른 성분과의 혼합이 용이하게 된다.

상기 일라이트의 수분산액은 일라이트 분말이 13~17 중량% 함유된 수용액이다.

일라이트는 점토 광물로서 운모 점토 광물이 풍화되는 동안 K, Mg 등이 용탈되어 생기는 비팽창형 광물로서, 토양개량 효과와 식물의 성장에 도움을 주는 효과를 나타낸다.

특히 일라이트는 구성성분 중에서 60~70%로 함유된 SiO₂ 성분이 미네랄 성분의 공급과잉장애 등을 해결하는 미네랄 밸런스 조절 기능을 할 수 있으므로, 본 발명에서는 미네랄 비료의 과잉 장애를 해소할 목적으로 사용할 수 있다.

이때 일라이트 분말이 13~17 중량% 함유된 일라이트의 수준산액이 본 발명에서 10 중량%를 초과하게 되면 점토질 특성으로 토양을 딱딱하게 하는 현상이 발생하여 식물의 뿌리에 산소공급 장애 등을 일으킬 수 있고 비료 분무 노즐을 막아 고장의 원인이 될 수 있으므로 바람직하지 않다.

본 발명의 일라이트의 수분산액은 일라이트 분말을 다시마 분말 또는 다시마 추출액과 함께 물과 혼합하고 볼 밀 또는 나노 밀로 분산시켜 제조된 입도 1~5 ㎛의 일라이트 분말이 13~17 중량% 함유된 수분산액을 사용할 수 있다.

이렇게 제조된 일라이트액의 수분산액은, 본 발명의 비료에서 일정시간이 지나도 침전되지 않아 미세한 크기의 비료 분사 노즐을 막지 않아 장기간 보관하여 사용할 수 있으며, 물 및 다른 성분과 용이하게 혼합되어 식물에 공급되고 비료로서 미네랄 과잉 장애를 해소하는 작용을 할 수 있다.

다시마는 갈조식물 다시마목 다시마과의 한 속으로서, 길이 1.5∼3.5m, 너비 25∼40㎝ 의 큰 바닷말이며, 2∼4년생인 엽체는 포자세대(胞子世代)로서 겉보기에는 줄기·잎·뿌리의 구분이 뚜렷하고, 잎은 띠 모양으로 길고 가운데 부분보다 약간 아래쪽이 가장 넓다.

다시마에는 카로틴류·크산토필류·엽록소 등의 여러 가지 색소 외에 탄소동화작용으로 만들어지는 마니트·라미나린 등의 탄수화물과 세포벽의 성분인 알긴산이 많이 포함되어 있고, 이외에도 요오드·비타민 B2·글루탐산 등의 아미노산이 함유되어 있다.

상기 다시마의 성분은 종류에 따라서 다르지만, 대체로 수분 16%, 단백질 7%, 지방 1.5%, 탄수화물 49%, 무기염류 26.5% 정도이며, 탄수화물의 20%는 섬유소이고 나머지는 알긴산과 라미나린 등 다당류인데 특히 알긴산의 함량이 가장 많다.

특히 요오드·칼륨·칼슘 등 무기염류가 많이 들어 있으므로, 상기 다시마는 무기염류의 공급을 위해서 좋은 재료이다.

알긴산은 해조류에 함유되어 있는 다당류의 일종으로서 수용성 섬유질이며, 알칼리 분위기에서 칼륨, 칼슘 등과 같은 각종 무기물과 쉽게 결합하여 존재한다.

본 발명에서는, 다시마 분말에서의 알긴산이 미네랄과 결합하면서 미네랄끼리의 응집을 방해하여 미네랄 분산제로서 작용을 하게 되므로, 미네랄 응집에 의한 침전의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 다시마 분말이 본 발명의 구성성분인 유황과 일라이트의 천연 분산제 작용하여 화학적 합성 분산제를 첨가하여 사용하지 않으므로 유기농 비료로서 역할을 할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성성분이 식물의 뿌리 또는 옆면을 통해 흡수될 때에 다시마 성분이 킬레이트 기능을 하여 식물에 흡수가 촉진될 수 있어 비료를 적게 사용하는 것이 가능해진다.

본 발명의 바닷물을 이용한 비료에서 상기 다시마 분말이 0.1 중량% 미만이면, 유황과 일라이트가 분산되지 않고 침전이 발생하고, 0.5 중량%를 초과하면, 액체비료의 점성이 높아져 사용할 때에 분무가 잘되지 않을 수 있어 바람직하지 못하다.

본 발명에 따른 비료는, 일반적으로 제조되는 미네랄 액체비료와 비교하여, 다시마 분말에 의해 무기물, 유황 및 일라이트의 분산 상태가 유지되고 침전을 억제하여 제조 후 장기간 보관하였다가 사용하여도 사용중에 침전물로 인한 오염, 배관의 막힘 등과 같은 문제점이 발생하지 않는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 조성물은 시간이 경과해도 혼합비가 유지되므로, 미네랄을 다량으로 공급하면서도 미네랄의 과잉 공급 장애를 해소하고, 식물의 성장을 촉진하고, 비료를 적은 량으로 사용하여도 우수한 효과를 나타내는 것이 가능해진다.

본 발명에 따른 비료의 제조방법은, 해수 또는 천일염 소금물에서 소금을 제거하면서 해수 또는 천일염 소금물을 농축하여 30~40 브릭스의 NaCl 농도가 저감된 해수 또는 천일염 소금물 농축수를 미네랄 농축수로 얻는 단계; 및 상기 얻어진 미네랄 농축수 85~92 중량%, 유황의 함량이 13~17 중량%인 유황의 수분산액 2~5 중량%, 일라이트의 함량이 13~17 중량%인 일라이트의 수분산액 5~10 중량% 및 다시마 분말 0.1~0.5 중량%를 포함하도록 혼합하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

이때 상기 미네랄 농축수로서 상기 해수 농축수와 상기 천일염 소금물 농축수를 혼합하여 미네랄 농축수로도 사용할 수 있다.

이때 상기 미네랄 농축수는, 취수된 해수 또는 천일염의 함량이 20~25 중량%가 되도록 물과 혼합하고 100~200 메시의 필터로 여과하여 이물질을 제거하여 여과하여 여과수를 얻는 제 1단계, 상기 여과수를 증발 솥에 넣어 40~60℃에서 저온으로 가열하여 소금이 석출되도록 하는 제 2단계, 상기 제 2단계의 여과수를 원심분리기에 넣어 소금과 미네랄 원액으로 분리하는 제 3단계, 상기 미네랄 원액을 활성탄 여과장치에서 여과하고 농축하여 소금의 농도가 저감된 30~40 브릭스의 미네랄 농축수를 얻는 제 4단계를 거쳐 제조될 수 있다.

본 발명에 따라 제조되는 비료를 시비할 경우 식물에 따라 달라지지만 물에 대한 희석도가 1000~5000배의 범위가 되도록 사용하는 것이 바람직하다. 상기 희석도 범위를 벗어날 경우 미네랄로 인한 효과가 나타나지 않거나 미네랄의 영향이 너무 강하여 식물이 죽어버릴 수 있어 바림직하지 못하다.

이하에 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경 할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

[실시예 1]

취수된 해수의 함량이 25 중량%가 되도록 물과 혼합하고, 혼합하여 얻어진 혼합수를 100 메시의 필터로 여과하여 여과수를 얻고, 얻어진 여과수를 증발 솥에 넣어 50℃에서 가열하여 소금을 재결정화하여 석출하고 나서 원심분리기에 넣어 소금과 미네랄 원액으로 분리하고, 분리된 미네랄 원액을 활성탄 여과장치에서 여과하고 농축하여 40 브릭스의 미네랄 농축수를 제조하였다.

유황, 다시마 분말 및 물을 혼합하여 나노 밀에서 분산시켜 유황의 평균 입도가 1 ㎛이고 함량이 15 중량%인 유황의 수분산액을 제조하였다.

일라이트, 다시마 분말 및 물을 혼합하여 나노 밀에서 분산시켜 일라이트의 평균 입도가 1 ㎛이고 함량이 15 중량%인 일라이트의 수분산액을 제조하였다.

상기 미네랄 농축수 89.5 중량%, 상기 유황의 수분산액 3 중량%, 상기 일라이트의 수분산액 7 중량% 및 다시마 분말 0.5 중량%를 포함하도록 혼합하여 바닷물을 이용한 액체 비료를 제조하였다.

[실시예 2]

상기 실시예 1에서 상기 해수 대신에 천일염을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 바닷물을 이용한 액체 비료를 제조하였다.

[실시예 3]

상기 실시예 1에서 상기 미네랄 농축수로서, 상기 해수에 의한 농축수와 상기 실시예 2의 천일염을 사용하여 제조된 농축수를 1:1의 비율로 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 바닷물을 이용한 액체 비료를 제조하였다.

[비교예 1]

상기 실시예 1에서, 상기 유황의 수분산액으로 다시마 분말 없이 유황만을 물과 혼합하여 분산시켜 제조된 것을, 상기 일라이트의 수분산액으로 다시마 분말 없이 일라이트만을 물과 혼합하여 분산시켜 제조된 것을, 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 바닷물을 이용한 액체 비료를 제조하였다.

[비교예 2]

상기 실시예 1에서, 상기 미네랄 농축수 90 중량%, 상기 유황의 수분산액 3 중량%, 상기 일라이트의 수분산액 7 중량%를 포함하도록 혼합하여 바닷물을 이용한 액체 비료를 제조하였다.

상기 실시예와 비교예에서 얻어진 바닷물을 이용한 비료에 대하여 소정의 기간 정치한 후 침전의 발생 상태를 관찰하고 발생된 침전을 흔들어 다시 섞어 놓은 상태를 관찰하여 표 1에 나타내었다.

	1개월 정치 후	1개월 정치 후 흔들어 놓은 상태	2개월정치 후	2개월 정치 후 흔들어 놓은 상태
실시예 1	☆	☆	☆	☆
실시예 2	☆	☆	☆	☆
실시예 3	☆	☆	☆	☆
비교예 1	○	○	×	△
비교예 2	◎	☆	△	△
☆ : 침전의 발생이 거의 없고 현탁액의 분산상태가 매우 균일함, ◎ : 침전이 조금 발생하고 현탁액의 분산상태가 비교적 균일함, ○ : 침전이 발생하고 현탁액의 분산상태가 비교적 균일하지 못함 △ : 침전이 많이 발생하고 현탁액의 분산상태가 균일하지 못함, × : 침전이 매우 많이 발생하고 현탁액의 분산상태가 매우 균일하지 못함

상기 표 1로부터 실시예에 따른 액체 비료는 장기간 보관하여도 침전의 형성이 거의 일어나지 않으며, 조성물인 미네랄, 유황 및 일라이트가 균일하게 분산된 수용액 상태를 나타냄을 확인하였다. 유황은 물과 혼합되지 않고 겉돌아 수분산액에서 골고루 분포하기 어려운데 본 발명의 실시예에서는 이런 현상이 나타나지 않았다.

반면에 비교예 1의 경우 2개월 정치 후 하부에 뻘과 같은 층이 형성되었고 흔들어도 물에 잘 용해되지 않는 현상이 관찰되었다.

토마토를 생육할 때에 상기 실시예 및 비교예의 바닷물을 이용한 액체 비료를 물 1000배로 희석한 희석액을 10일 간격으로 7회 토양 관주 및 옆면에 시비하였다. 이렇게 생육된 토마토를 수확하여 평균 당도를 측정하여 표 2에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	대조구
당도(Brix)	7.3	6.7	7.1	5.1	5.7	3.4
* 대조구: 비료 미처리

상기 표 2로부터 실시예에 따른 액체 비료는 당도를 향상시키는 것을 확인할 수 있는데, 이는 식물에 필요한 요소가 충분히 그러나 과잉되지 않고 적당히 균형있데 잘 공급되고 흡수되어 나타난 결과로 판단된다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 해수 또는 천일염 소금물의 농축수, 혹은 상기 해수의 농축수와 상기 천일염 소금물의 농축수의 혼합물의 미네랄 농축수를 얻는 단계; 및
   상기 얻어진 미네랄 농축수 85~92 중량%, 유황의 수분산액 2~5 중량%, 일라이트의 수분산액 5~10 중량% 및 다시마 분말 0.1~0.5 중량%를 포함하도록 혼합하는 단계;를 포함하며,
   상기 미네랄 농축수는,
   해수 또는 천일염의 함량이 20~25 중량%가 되도록 물과 혼합하고 100~200 메시의 필터로 여과하여 이물질을 제거하여 여과하여 여과수를 얻는 제 1단계;
   상기 여과수를 증발 솥에 넣어 40~60℃에서 저온으로 가열하여 소금이 석출되도록 하는 제 2단계;
   상기 제 2단계의 여과수를 원심분리기에 넣어 소금과 미네랄 원액으로 분리하는 제 3단계; 및
   상기 미네랄 원액을 활성탄 여과장치에서 여과하고 농축하여 소금의 농도가 저감된 30~40 브릭스의 미네랄 농축수를 얻는 제 4단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 비료의 제조방법.
6. 삭제
7. 제 5항에 있어서,
   상기 유황의 수분산액은, 유황, 다시마 분말 또는 다시마 추출액, 및 물을 혼합하고 밀(Mill)로 분산시켜 제조된 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 비료의 제조방법.