KR101822143B1 - 광물을 이용한 토양개량제와 이의 제조방법 - Google Patents
광물을 이용한 토양개량제와 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 광물을 이용한 토양개량제와 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연에서 산출되는 광물을 이용하여 작물에는 무해하면서도 산성화된 토양을 중화시키고 유용한 미네랄을 공급하여 토양의 성질을 개선시킬 수 있는 토양개량제와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 광물을 이용한 토양개량제는 제올라이트 100중량부에 대하여 견운모 50 내지 150중량부, 모나자이트 40 내지 100중량부, 인회석 10 내지 30중량부, 게르마늄 10 내지 30중량부를 함유한다.
본 발명의 광물을 이용한 토양개량제는 제올라이트 100중량부에 대하여 견운모 50 내지 150중량부, 모나자이트 40 내지 100중량부, 인회석 10 내지 30중량부, 게르마늄 10 내지 30중량부를 함유한다.
Description
본 발명은 광물을 이용한 토양개량제와 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연에서 산출되는 광물을 이용하여 작물에는 무해하면서도 산성화된 토양을 중화시키고 유용한 미네랄을 공급하여 토양의 성질을 개선시킬 수 있는 토양개량제와 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 우리나라 토양은 50% 이상이 화강암과 화강편마암으로 이루어진 것으로, 이는 여름철 집중호우에 의한 토양유실과 그에 따른 칼륨(Ca)의 용탈(溶脫), 불필요한 화학비료의 과다사용으로 토양이 점차 산성화되어 가고 있다.
더욱이 최근에 있어서는 산성 강우의 빈도가 높아져 토양의 산성화가 더욱 가속화되어, 농업생산성과 산림의 수목생장을 크게 저하시키는 결과를 초래하고 있는 실정이다.
이와 같이 산성화된 토양을 중화하기 위한 종래 방안의 일 예로서, 통상 탄산칼슘(CaCO3) 또는 소석회(CaO) 등이 사용되고 있기는 하나, 이와 같은 석회의 과다사용은 토양의 칼륨(Ca) 대 마그네슘(Mg) 비율을 저하시켜 마그네슘(Mg) 결핍을 초래한다.
특히, 이러한 화학적 처리 방법은 산성화된 토양을 중화시킬 수는 있지만, 그 반면 토양 내 존재하는 자연정화능력이 있는 유용한 미생물을 현저히 감소시켜 자연적인 토양정화능력을 감소되게 할 뿐 아니라, 토양이 갖는 물리,화학적 균형을 깨뜨려 토양의 재생능력을 저하시켜 작물에 피해를 준다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 천연에서 산출되는 광물을 이용하여 작물에는 무해하면서도 산성화된 토양을 중화시키고 유용한 미네랄을 공급하여 토양의 성질을 개선시킬 수 있는 토양개량제와 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광물을 이용한 토양개량제는 제올라이트 100중량부에 대하여 견운모 50 내지 150중량부, 모나자이트 40 내지 100중량부, 인회석 10 내지 30중량부, 게르마늄 10 내지 30중량부를 함유한다.
상기 혼합단계의 상기 제올라이트는 내부의 기공에 금창초 추출물이 함침된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광물을 이용한 토양개량제의 제조방법은 제올라이트 100중량부에 대하여 견운모 50 내지 150중량부, 모나자이트 40 내지 100중량부, 인회석 10 내지 30중량부, 게르마늄 10 내지 30중량부를 혼합하여 혼합광물을 수득하는 혼합단계와; 상기 혼합광물을 분쇄하여 미분화시켜 광물파우더를 수득하는 미분단계와; 상기 광물파우더를 100 내지 300메쉬 입도 크기로 선별하는 선별단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면 천연에서 산출되는 광물을 이용하여 작물에는 무해하면서도 산성화된 토양을 중화시키고 유용한 미네랄을 공급하여 토양의 성질을 개선시킬 수 있다.
따라서 식물의 생육을 양호하게 하여 생산량을 증대시킬 수 있다.
도 1은 비해시험 7일째의 작물 모습을 나타낸 사진이고,
도 2는 비해시험 14일째의 작물 모습을 나타낸 사진이고,
도 3은 비해시험 21일째의 작물 모습을 나타낸 사진이다.
도 2는 비해시험 14일째의 작물 모습을 나타낸 사진이고,
도 3은 비해시험 21일째의 작물 모습을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광물을 이용한 토양개량제와 이의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 토양개량제는 제올라이트, 견운모, 모나자이트, 인회석, 게르마늄을 함유한다.
제올라이트(Zeolite)는 이온교환반응을 일으키는 무기물을 말하며, 천연적으로 현저한 이온교환능이 있는 광물로 광물학상 비석(沸石)족에 속하다. 제올라이트는 원적외선 방사와 함께 탈취력과 항균력이 우수하여 수질을 정화시킨다. 이러한 제올라이트는 천연에서 산출되는 원석을 이용할 수 있지만, 인공적으로 합성된 제올라이트를 이용할 수 있다.
본 발명에서 이용되는 제올라이트의 주성분은 일 예로 SiO2 65.4중량%, Al2O3 13.2중량%, Fe2O3 1.62중량%, CaO 3.57중량%, MgO 0.92중량%, K2O 1.77중량%, Na2O 2.03중량%이다.
제올라이트는 3기층의 화산재가 속성작용을 받아서 형성된 미세한 다공질로 흡착력과 화학적 양이온 치환작용이 뛰어난 광물로서, 토양 중의 각종 유해물질의 제거 및 정화, 각종 중금속 제거 및 흡착, 탈취하여 토양을 정화시킨다.
견운모(sericite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하며, 백색 또는 회백색에 진주광택이 있는 광물이다. 견운모의 화학성분은 칼륨원자(Potassium)를 정점으로 하여 이를 받치는 산소원자(Oxide)와 이를 기저(Sheets)로 한 Al, Si원자 및 여타 금속과 수소(Hydrogen)등의 원자가 결합되어 극히 안정된 백운모(MICA, Muscovite)의 결정구조(Structure)를 이루고, 이 기본 결정구조에서 산소 및 칼륨 원자가 불규칙 치환되어 생긴 불특정 결정체라고 알려져 있다. 견운모는 이러한 결정체의 껍질구조(Structure Shell)이 호층 구조로 질서 있게 배열화 되어있는 천연 무기 고분자재료이며, 경도는 석고 다음으로 연질인 2 ~ 2.5 정도의 값을 가지며, 고순도일수록 백색도가 높고, 천연분말 보다는 괴상형이 일반적으로 순도가 높다.
본 발명에서 이용되는 견운모의 주성분은 일 예로 SiO2 54.20중량%, Al2O3 26.70중량%, Fe2O3 1.03중량%, CaO 1.10중량%, MgO 1.66중량%, K2O 1.57중량%, Na2O 9.44중량%이다.
이러한 견운모는 계면활성이 가장 높은 광물질로서, 원적외선 및 음이온과 각종 미네랄 성분을 함유하고 있어 고급 세라믹, 화장품 및 친환경 건축의 원료로서 각광을 받고 있는 물질이다. 특히, 견운모는 식중독의 독성을 해독시키는 역할을 하면 농약 성분의 해독과 중금속 배출 및 각종 중화제로 알려져 있고, 일반 독성물질을 중화시키는 제균 제독력이 가장 높은 광물이며 특히 중금속을 배출하는 특성을 가진 광물이다. 또한 견운모는 휘발성 유기화합물을 탈취하는 강력한 탈취작용을 하며, 베럴리움이라는 원적원선과 음이온을 방출케하는 물질을 함유하고 강력한 항암역할을 하는 셀레륨이라는 항바이러스 물질을 가지고 있는 신비의 광물이다. 견운모는 활성도가 높은 고유의 특성 이외에도 상온에서 5 내지 20 마이크로 파장의 원적외선을 90%이상 방사하는 특징이 있고 강력한 음이온을 발산하여 흡착력이 우수한 광물이다. 또한 인체의 혈액순환을 촉진하고 세포를 활성화하는 원적외선을 방사하는 물질로 각종 유해물질을 흡착 및 분해할 수 있는 기능을 가지고 있다.
본 발명에서 견운모는 입자와 전기적인 중화응집으로 침전을 유발하여 토양의 오염을 방지하고 각종 오염물을 중화 및 해독시킨다.
모나자이트(monazite) 광석은 단사정계에 속하는 광물로서 세륨족 희토류원소의 인산염광물이다. 그리고 경도는 5 ~ 5.5, 비중은 4.6 ~ 5.4 로서 많은 단위의 마이너스이온을 발생한다. 모나자이트는 식물 생장에 필요한 각종 미네랄 성분이 풍부하게 함유되어 있어 토양 중으로 유용한 미네랄을 용출시키고, 산성토의 알칼리화에 기여를 한다.
인회석(apatite)은 결정형의 인산염 광물로서, 인광석이라고도 불리운다. 인회석은 약 30~45중량% 가량의 인산을 함유하여, 식물생장에 필수적인 인의 중요한 공급원이다.
게르마늄(germanium)은 희토류 금속에 속하는 다공질의 광물질로서 32개의 전자로 구성되어 있고 전자에 이물질이 접하게 되면 바깥쪽 4개의 전자 중 1개의 전자가 떨어져 나와 이물질의 전자와 결합함으로써 중금속이나 각종 독성 또는 오염물질을 분해 혹은 중화할 수 있는 능력과 탈취, 항균 기능을 갖는다. 또한, 식물의 발육과 생장에 유익한 원적외선을 발산하여 생리활성을 강화시킨다.
본 발명에서 이용되는 게르마늄은 천연적인 광물 또는 화석에 부분적으로 함유되어 있으며 이리반 토양 속에서 미량 포함되어 있는 광물질로서 무기물의 일종이다. 천연 게르마늄 원광은 주성분의 일 예로서, Cu 0.044중량%, Pb 4.72중량%, Zn 0.42중량%, Fe 25.8중량%, Mn 0.36중량%, Ni 0.56중량%, Cd 0.018중량%, Ge 0.36 ~ 1.05중량%, Mg 6.60중량%, C 0.6중량%, As 15.4중량%, S 17.6중량%, SiO2 17.2중량%, CaO 0.61 중량%이다.
게르마늄은 토양 내의 산소결핍의 해소에 유효하며, 각종 중금속 및 농약의 독소물질을 해독 정화시키는 데 효과적이다.
상술한 광물들은 분말 상태로 혼합되어 토양개량제로 이용된다. 가령, 제올라이트 100중량부에 대하여 견운모 50 내지 150중량부, 모나자이트 40 내지 100중량부, 인회석 10 내지 30중량부, 게르마늄 10 내지 30중량부를 혼합하여 토양개량제를 얻을 수 있다.
이하, 상술한 토양개량제의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 제올라이트, 견운모, 모나자이트, 인회석, 게르마늄 광물들을 각각 준비한다. 각 광물들은 괴상의 덩어리 형태이거나 거칠게 파쇄된 형태로 준비될 수 있다.
다음으로, 제올라이트 100중량부에 대하여 견운모 50 내지 150중량부, 모나자이트 40 내지 100중량부, 인회석 10 내지 30중량부, 게르마늄 10 내지 30중량부를 혼합한다.
다음으로, 혼합된 혼합광물을 분쇄하여 미분화시킨다. 가령, 햄머밀, 볼밀, 로쉬밀 등의 분쇄기를 사용하여 미세하게 분쇄하여 광물파우더를 얻는다.
그리고 광물파우더는 체에 걸러 100 내지 300메쉬 입도 크기로 선별한다. 선별된 광물파우더가 본 발명의 토양개량제이다.
한편, 상술한 바와 달리 광물들 각각을 100 내지 300메쉬 입도 크기로 분쇄한 후 제올라이트 분말 100중량부에 대하여 견운모 분말 50 내지 150중량부, 모나자이트 분말 40 내지 100중량부, 인회석 분말 10 내지 30중량부, 게르마늄 분말 10 내지 30중량부를 혼합하여 토양개량제를 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예로 제올라이트의 내부에는 금창초 추출물이 함침될 수 있다.
예를 들어 금창초 추출물을 제올라이트에 형성된 무수한 기공에 침투시킨 다음 다른 광물들과 혼합 후 분쇄하여 토양개량제를 제조할 수 있다.
금창초(Ajuga decumbens)는 쌍떡잎식물 통화식물목 꿀풀과의 여러해살이풀로서, 원줄기가 사방으로 뻗고 전체에 다세포의 흰 털이 있다. 뿌리잎은 방사상으로 퍼지고 넓으며 거꾸로 선 바소 모양이고 길이 4∼6cm, 나비 1∼2cm로서 짙은 녹색이지만 흔히 자줏빛이 돌며, 밑으로 점차 좁아져 가장자리에 둔한 물결 모양의 톱니가 있다. 윗부분의 잎은 마주나고 긴 타원형 또는 달걀모양이다. 금창초를 한방에서는 해수, 천식, 기관지염, 인후염, 장 출혈, 코피, 객혈, 유선염, 종기, 타박상 등에 처방한다. 민간요법으로는 생초를 짓찧어 종기, 타박상 등의 환부에 붙인다.
금창초 추출물은 금창초 전초에 추출용매를 가해 추출한다. 이 경우 추출용매로 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올로 메탄올, 에탄올 등을 이용할 수 있고, 다가 알코올로 부틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜, 펜틸렌글리콜, 글리세롤 등을 이용할 수 있다. 그리고 혼합물로는 물 및 저급알코올의 혼합물, 물 및 다가 알코올의 혼합물, 저급 알코올 및 다가 알코올의 혼합물, 또는 물 및 저급알코올 및 다가 알코올의 혼합물을 이용할 수 있다.
추출의 일 예로 금창초에 대하여 물을 중량비로 10배를 가한 후 80 내지 120℃에서 4 내지 10시간 동안 열수추출할 수 있다.
액상의 금창초 추출물에 제올라이트를 담가 기공에 금창초 추출물을 침투시킨 후 건조시켜 수분을 증발시킨다. 수분을 증발시킨 제올라이트는 다른 광물들과 혼합하여 분쇄한다.
이와 같이 금창초 추출물이 함침된 제올라이트는 토양 중에서 금창초의 유용한 성분들을 오랫동안 지속적으로 방출시킬 수 있다. 금창초 추출물은 토양 내에서 유해 미생물의 증식을 억제한다. 금창초 추출물을 대신하여 항균활성 또는 항산화 활성을 갖는 식물 정유를 제올라이트에 함침시킬 수 있다. 이러한 식물 정유로 유게놀을 들 수 있다. 유게놀(eugenol)은 무색 또는 엷은 황갈색의 투명한 액체로, 천연의 clove oil, nutmeg, cinnamon 등의 천연 정유로부터 분리된 항균물질이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시 예를 제시하나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
제올라이트 100중량부에 대하여 견운모 50 내지 150중량부, 모나자이트 40 내지 100중량부, 인회석 10 내지 30중량부, 게르마늄 10 내지 30중량부를 혼합한 후 볼밀을 사용하여 미세하게 분쇄한 다음 약 200~220메쉬 입도 크기만을 선별하여 토양개량제를 제조하였다.
1. 성분검사
상기 실시예의 토양개량제의 성분을 분석하기 위해 강원대학교 친환경농산물안전성센터에 시험의뢰하였다.
시험결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 항목 |
성적 | |||
| 단위 | 분석치 | 기준치 | ||
| 질소전량 | % | 0.018 | - | |
| 수용성인산 | % | 0.0004 | - | |
| 수용성칼리 | % | 0.031 | - | |
| 수용성규산 | % | 0.11 | - | |
| 수용성석회 | % | 0.08 | - | |
| 수용성고토 | % | 0.006 | - | |
| 수용성망간 | % | 0.00002 | - | |
| 수용성붕소 | % | 불검출 | - | |
| 수용성몰리브덴 | % | 0.00001 | - | |
| 수용성철 | % | 0.0003 | - | |
| 건물중에대하여 |
비소 | mg/kg | 흔적 | 20 |
| 카드뮴 | mg/kg | 흔적 | 2 | |
| 수은 | mg/kg | 0.03 | 1 | |
| 납 | mg/kg | 17.06 | 50 | |
| 크롬 | mg/kg | 5.26 | 90 | |
| 구리 | mg/kg | 7.88 | 120 | |
| 니켈 | mg/kg | 흔적 | 20 | |
| 아연 | mg/kg | 18.91 | 400 | |
상기 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명의 토양개량제는 식물의 생육에 필요한 유용 미네랄들이 함유되어 있는 것으로 나타났다.
2. 비해시험
실시예의 토양개량제의 작물 생육에 미치는 영향을 검토하기 위해 비해시험을 실시하였다.
(1)시험방법
2014년 6월 13일부터 7월 3일까지 강원도 춘천시 소재의 강원대학교 친환경농업연구센터 내의 온실에서 실험을 진행하였다. 시험작물로 고추(청진), 배추(아시아봄), 상추(적치마), 시금치(프래스코), 토마토(러브리256)를 선정하였다.
정식 전 10a당 토양개량제를 하기 표 2와 같은 양으로 혼화처리하였다.
| 구분 |
사용량(kg/10ha) | |||||
| 고추 | 배추 | 상추 | 시금치 | 토마토 | ||
| 무처리구 | - | - | - | - | - | |
| 처리구 |
기준량 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 |
| 배량 | 240 | 240 | 240 | 240 | 240 | |
이식작물인 고추(2014.5.10.파종, 자체육묘), 배추(2014.5.13. 파종, 자체육묘), 상추(2014.5.14.파종, 자체육묘), 토마토(2014.5.11.파종, 자체육묘)는 모종을 사용하여 정식하였다. 그리고 파종작물인 시금치는 포트에 자체 파종하였다(2014.5.11).
비해조사는 달관조사를 하였으며, 정식 후 7, 14, 21일에 걸쳐 외관상 비해 유무를 조사하였다.
달관조사 기준은 아래와 같다.
0: 육안으로 비해가 인정되지 않음
1: 아주 가벼운 비해로서 작은 약반이 약간 인정됨
2: 적은 부분에 비해가 인정됨
3: 50% 정도 비해가 인정됨
4: 상당한 피해를 받고 있으나 아직 건전한 부분이 남아 있음
5: 심한 약해를 받고 고사상태임
(2)시험결과
정식 후 비해조사 결과를 하기 표 3 및 도 1 내지 도 3에 나타내었다.
| 작물명 |
처리구 |
비해(0~5) | 비해증상 |
||
| 7일 | 14일 | 21일 | |||
| 고추 |
무처리 | - | - | - | - |
| 기준량 | 0 | 0 | 0 | 없음 | |
| 배량 | 0 | 0 | 0 | 없음 | |
| 배추 |
무처리 | - | - | - | - |
| 기준량 | 0 | 0 | 0 | 없음 | |
| 배량 | 0 | 0 | 0 | 없음 | |
| 상추 |
무처리 | - | - | - | - |
| 기준량 | 0 | 0 | 0 | 없음 | |
| 배량 | 0 | 0 | 0 | 없음 | |
| 시금치 |
무처리 | - | - | - | - |
| 기준량 | 0 | 0 | 0 | 없음 | |
| 배량 | 0 | 0 | 0 | 없음 | |
| 토마토 |
무처리 | - | - | - | - |
| 기준량 | 0 | 0 | 0 | 없음 | |
| 배량 | 0 | 0 | 0 | 없음 | |
상기 표 3의 결과를 참조하면, 비해 시험기간 동안 시비에 따른 작물의 피해는 발견되지 않았으며, 무처리구와 기준량 및 배량을 비교하여도 처리구에서 비해로 판단될 만한 특이한 증상은 없는 것으로 나타났다.
그리고 7일, 14일, 21일째의 작물 모습을 나타낸 도 1 내지 도 3을 참조하면, 처리구의 작물이 무처리구의 작물에 비해 생육정도가 훨씬 더 양호한 것으로 확인되었다.
따라서 본 발명의 토양개량제는 작물의 생육에 유용함과 동시에 토양개량을 효과적으로 할 수 있을 것으로 기대된다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (3)
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- 제올라이트 100중량부에 대하여 견운모 50 내지 150중량부, 모나자이트 40 내지 100중량부, 인회석 10 내지 30중량부, 게르마늄 10 내지 30중량부를 함유하고,
상기 제올라이트는 내부의 기공에 금창초 추출물이 함침된 것을 특징으로 하는 광물을 이용한 토양개량제. - 제올라이트 100중량부에 대하여 견운모 50 내지 150중량부, 모나자이트 40 내지 100중량부, 인회석 10 내지 30중량부, 게르마늄 10 내지 30중량부를 혼합하여 혼합광물을 수득하는 혼합단계와;
상기 혼합광물을 분쇄하여 미분화시켜 광물파우더를 수득하는 미분단계와;
상기 광물파우더를 100 내지 300메쉬 입도 크기로 선별하는 선별단계;를 포함하고,
상기 제올라이트는 내부의 기공에 금창초 추출물이 함침된 것을 특징으로 하는 광물을 이용한 토양개량제의 제조방법.
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