KR102014237B1 - 낙엽을 이용한 퇴비의 제조방법 및 이에 의해 제조된 퇴비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 낙엽을 이용한 퇴비의 제조방법 및 이에 의해 제조된 퇴비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 퇴비 내 질소성분을 높여 낙엽 퇴비의 활용도를 높이고, 고온 호기성 발효를 통하여 퇴비 내 유해균을 사멸하며, 비교적 단기간 내에 낙엽의 완전 분해가 가능하도록 하여, 양질의 퇴비를 효율적으로 제조할 수 있는 방법 및 이에 의하여 제조된 퇴비에 대한 것이다.

Description

낙엽을 이용한 퇴비의 제조방법 및 이에 의해 제조된 퇴비 {Manufacturing Method Of Compost using Fallen Leaves And Compost Manufactured By The Same}

본 발명은 낙엽을 이용한 퇴비의 제조방법 및 이에 의해 제조된 퇴비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 퇴비 내 질소성분을 높여 낙엽 퇴비의 활용도를 높이고, 고온 호기성 발효를 통하여 퇴비 내 유해균을 사멸하며, 비교적 단기간 내에 낙엽의 완전 분해가 가능하도록 하여, 양질의 퇴비를 효율적으로 제조할 수 있는 방법 및 이에 의하여 제조된 퇴비에 대한 것이다.

일반적으로 사용되는 화학비료는 무기질로서 작물에 빠르게 흡수되어 과잉 흡수되는 문제가 있음은 물론, 대사과정에서 완전 분해되지 않고 축적되어 사람이 섭취시 여러가지 유해 증상을 초래할 수 있을 있으며, 토양의 산성화와 수질의 부영양화 현상을 초래한다는 문제가 있다.

이에 반하여, 유기질 비료인 퇴비는 한번 시비하면 작물의 전 생육기간을 걸쳐 서서히 분해되고 무기화되어 작물에 축척되는 현상을 최소화할 수 있다.

그러나, 유기질비료는 질소, 인산 및 알칼리 성분과 같은 비료성분의 농도가 낮아 같은 양의 화학비료를 사용할 때보다 훨씬 많은 양을 사용하여야 하며, 비료성분의 적절한 밸런스를 맞추기 힘들다는 문제가 있다.

또한, 현재 유기질 비료의 재료로 많이 사용되고 있는 가축분의 경우, 가축분에 의해 병이나 해충이 꼬이는 경우가 많으며, 이를 제거하기 위하여 농약을 살포해야 하는 악순환이 발생할 수 있다. 또한, 지나치게 많이 사용하면 토양 중의 염분 함량이 지나치게 높아져 부작용이 일어날 가능성이 있으며, 토양과 유기질 비료가 고루 섞이기 어려운 문제도 있다.

한편, 낙엽은 매년 가을마다 대량으로 발생하는 쓰레기로서, 이를 유기질 비료로 활용하는 경우, 쓰레기양을 줄이는 것을 물론 소각 처리에 따른 비용을 줄이고 환경오염까지 막을 수 있다. 이에, 한때 전국 지자체 등에서 자체적으로 낙엽으로 부엽토를 만들어 농가에 교부하거나 자체 육묘장에서 소비하기도 하였다.

그러나 이러한 사업은 근래에는 중단되어 가고 있는데, 가장 큰 이유는 낙엽으로 만든 부엽토가 높은 탄질율과 느린 분해 속도 등으로 인하여 퇴비로서 큰 효과가 없을 뿐만 아니라, 일부 병든 나무의 병원균을 포함하고 있어 오히려 작물이나 식물들이 감염될 수 있기 때문이다.

또한, 유기질 비료를 사용한 미부숙 퇴비를 사용하는 경우 밭에서 분해가 이루어지게 되어 작물 생육기에 작물과 양분경쟁을 하게 되고 병원균이나 해충을 유인하게 된다는 문제점도 있다.

대한민국 등록특허 10-1468692에서는 계분 또는 돈분과 분쇄된 낙엽을 일정비율로 혼합 조성한 다음 황토가루와 함께 발효시켜 퇴비를 제조하는 방법에 대하여 개시하고 있으나, 이와 같은 방법만으로는 낙엽의 느린 분해속도를 극복하기 어려워 완숙된 퇴비를 공급하기 어려우며, 오히려 황토가루가 발효를 저해한다는 단점이 있다. 또한, 퇴비의 수분 함량이 충분하지 않아 퇴비로서의 기능을 제대로 하기 어렵다는 한계가 있다.

이에 낙엽 쓰레기를 주재료로 활용하면서도 퇴비로서의 활용도가 높은 새로운 퇴비 제조방법에 대한 필요가 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-1468692

본 발명은 낙엽의 높은 탄질율과 느린 분해 속도를 극복하고, 병원균이나 해충의 위험을 최소화할 수 있는 퇴비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 완숙된 퇴비를 사용하여 위생적으로 안전할 뿐만 아니라, 작물의 품질이 향상되고 지력이 쇠퇴된 토양을 회복시키는데 도움이 퇴비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 퇴비의 수분 함량이 충분하여 실제로 퇴비로서의 기능을 충분히 수행할 수 있는 퇴비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 낙엽을 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계 후에, 상온의 분무환경 하에서 분쇄된 낙엽을 2~5일 동안 숙성시키는 숙성단계; 상기 숙성된 낙엽과 축분, 쌀겨, 유박을 배합한 후, 상온에서 5~10일 동안 발효하여 수분함량을 80%이상으로 조절하는 예비발효 단계; 상기 퇴비 조성물을 15~20일간 60~80℃에서 발효시키는 고온 발효단계; 상기 고온 발효된 퇴비 조성물을 내부에 공기가 원활히 공급되도록 뒤집어주는 뒤집기 단계; 및 상기 퇴비 조성물을 60~90 일간 40~50℃ 후숙시키는 후숙단계;를 포함하며, 상기 고온 발효단계 및 뒤집기 단계를 5회 이상 반복하여 실시하고, 상기 퇴비 조성물이 낙엽 100 중량부를 기준으로, 축분 50~150 중량부, 쌀겨 1~10 중량부, 유박 0.1~5 중량부를 포함하며, 상기 후숙 단계 전 마지막 뒤집기 단계에서, EM균 원액 8~13중량%, 당분 8~13중량%, 목초액 1~5중량% 및 물 70~80 중량%가 혼합된 EM 용액을 추가로 첨가하고, 상기 EM 용액의 첨가량은 고온발효된 퇴비 조성물 100 중량부당 1~5중량이며, 상기 당분은 옥수수대 즙이고, 제조된 퇴비의 최종 수분함량이 65% 이상인 것을 특징으로 하는 퇴비 제조방법을 제공한다.

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한편, 본 발명은 전술한 방법에 의하여 제조된 낙엽을 이용한 발효퇴비를 제공한다.

본 발명에 따라 제조된 발효퇴비는 낙엽을 이용하면서도 높은 탄질율과 느린 분해 속도로 인한 낮은 퇴비 활용도를 극복하고, 낙엽에 존재하는 병원균이나 해충에 감염될 위험을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 발효퇴비는 완숙퇴비로서 작물 생육기에 작물과 양분경쟁을 하지 않아 작물의 품질이 향상되고, 병원균이나 해충을 유인하지 않으며, 지력이 쇠퇴된 토양을 회복시키는데 도움이 된다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 발효퇴비는 퇴비의 수분 함량이 충분하여 실제 작물에 투입시 퇴비로서의 기능을 충분히 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙엽을 이용한 퇴비 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙엽을 이용한 퇴비 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙엽을 이용한 퇴비 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 낙엽을 이용한 퇴비 제조방법은 낙엽, 축분, 쌀겨, 유박을 배합하여 퇴비 조성물을 제조하는 배합단계; 상기 퇴비 조성물을 15~20일간 60~80℃에서 발효시키는 고온 발효단계; 상기 고온 발효된 퇴비 조성물을 내부에 공기가 원활히 공급되도록 뒤집어주는 뒤집기 단계; 및 상기 퇴비 조성물을 60~90 일간 40~50℃ 후숙시키는 후숙단계;를 포함하며, 상기 고온 발효단계 및 뒤집기 단계를 5회 이상 반복하여 실시하는 것을 특징으로 한다. 이하 각 단계를 자세히 살펴본다.

먼저, 본 발명의 퇴비 조성물은 낙엽을 주재료로 하는 것을 특징으로 한다. 기존의 낙엽을 이용한 퇴비는 높은 탄질율로 인하여 퇴비로서 큰 효과가 없었다. 탄질율은 물질중에 함유되어 있는 탄소와 질소의 비율을 지칭하는 것으로서, 탄질율(carbon-nitrogen ratio)이 30 이상인 높은 유기물이 토양으로 들어갈 경우, 미생물이 원래 토양 중에 있는 질소를 빼앗아 이용하게 되므로 작물이 일시적으로 질소의 부족증상을 일으키게 된다.

낙엽의 탄질율은 40~80 정도로 알려져 있으므로, 따라서 낙엽을 단독으로 퇴비로 사용할 경우 작물의 성장에 오히려 방해가 될 수 있다. 이에, 본 발명은 낙엽과 함께 탄질율을 높일 수 있는 축분을 주재료로 함께 사용하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 축분은 탄질율의 조절을 위하여 낙엽 100 중량부를 기준으로 50~150 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.

상기 축분은 계분과 우분이 함께 사용될 수 있으며, 계분과 같은 경우 건계분과 생계분이 함께 사용될 수 있다. 바람직하게는 생계분, 건계분, 우분이 7:3:1의 비율로 사용될 수 있다.

한편, 상기 쌀겨는 규산질 등 유효성분이 많으며, 펄라이트나 황토, 암면 등에 비해 가볍고 가격도 저렴한 것을 특징으로 한다. 또한 분뇨나 슬러지의 수분 함량을 낮출 수 있는 장점이 있으므로, 수분조절재 등의 용도로서도 활용이 가능하다. 상기 쌀겨는 낙엽 100 중량부를 기준으로 1~10 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 쌀겨의 함량이 너무 작을 경우 제 기능을 발휘하기가 어려우며, 너무 많을 경우 퇴비의 수분 함량을 너무 낮추게 될 수 있다.

상기 유박은 깨묵. 참깨, 들깨 등의 기름작물에서 기름을 짜고 난 찌꺼기로서, 녹말 및 단백질의 함량이 높으며, 유기물과 질소 함량이 많고 인산, 칼륨 등 다양한 미네랄 성분을 포함하고 있다. 상기 유박은 낙엽 100중량부를 기준으로 0.1~5 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 유박의 함량이 너무 작을 경우 제 기능을 발휘하기가 어려우며, 너무 많을 경우 전체적인 퇴비의 영양 밸런스가 맞지 않을 수 있다.

이때, 낙엽류가 산성을 띠고 있기 때문에 발효를 돕기 위하여, 상기 퇴비 조성물은 조개껍질 가루인 패화석 0.1~1 중량부를 추가로 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 퇴비 제조방법은 낙엽의 발효가 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 배합단계 전에, 낙엽을 분쇄하는 분쇄단계를 추가로 포함할 수 있다(도 2 참조).

낙엽은 리그닌 성분을 함유하고 표면에 각질 성분이 있어 자연 분해되는데 1~2년이 걸릴 정도로 분해 저항력이 강하다. 이에, 배합 전에 낙엽을 미리 압입 롤러 등으로 5mm 이하로 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하며, 이 과정에서 낙엽의 조직을 파괴하여 발효 속도를 촉진시킬 수 있다.

한편, 건조한 상태에서는 퇴비의 발효 및 분해가 원활히 이루어지기 어려우므로 퇴비 조성물은 항상 어느 정도의 수분을 함유하고 있어야 한다. 그러나 대부분의 퇴비 재료들은 퇴비화 과정에서 건조되면서 수분함량이 줄어드는 것이 보통이다. 특히 낙엽은 지역이나 시기에 따라서 그 상태나 수분함량이 천차만별이므로 이와 같이 수분함량이 일정하지 않은 낙엽을 원재료로 하여 퇴비 조성물을 제조하는 경우, 추후 수분함량을 인위적으로 맞춘다고 할지라도 수분이 원재료에 충분히 흡수되지 못하며 따라서 전체적인 수분 함량을 조절하는 것 또한 쉽지 않다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 분쇄된 낙엽을 배합하기 전에 상온의 분무환경 하에서 2~5일 동안 숙성시킴으로서, 전체적인 퇴비의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 분쇄된 낙엽 상태와 관계없이 균일한 퇴비 조성물을 제조하는 것이 가능하다(도 2 참조).

그리고, 이와 같이 충분한 수분을 품고 숙성된 낙엽과 나머지 성분들을 배합한 후에는, 바로 고온 발효과정에 들어가기보다 서로 다른 수분함량을 가지는 구성성분들끼리 충분히 혼합되어 고온 발효 과정에서 발효가 균일하게 이루어질 수 있도록, 전체적인 퇴비 조성물을 상온에서 5~10일 동안 예비발효하는 단계를 추가로 거치는 것이 바람직하다(도 2 참조). 이때 상기 퇴비 조성물의 수분함량은 80% 이상이 되도록 조절하는 것이 바람직하며 필요하다면 추가적인 수분이 첨가될 수 있다.

이와 같이 준비된 퇴비 조성물은 낙엽이나 축분 내에 존재할 수 있는 병원균이나 해충을 제거하기 위하여 고온발효 과정을 거치게 된다. 보통 60℃ 이상의 고온에서 호기성 발효로 유해한 균들이 사멸하게 된다. 이에, 본 발명에서는 준비된 퇴비 조성물을 15~20일간 60~80℃에서 발효시키는 고온 발효단계를 거치는 것을 특징으로 한다.

이때 호기성 발효가 원활히 이루어질 수 있도록, 고온 발효단계 후에는 퇴비 조성물 내부에 공기가 원활히 공급되도록 하기 위한 뒤집기 단계를 거친다. 이러한 고온 발효과정과 되집기 과정은, 최소 5회 이상, 바람직하게는 5 내지 10회를 반복하여 조성물 내 병원균이나 해충을 완전히 제거할 뿐만 조성물의 충분한 분해와 발효가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 고온 발효과정과 되집기 과정을 거친 퇴비 조성물은 마지막으로 60~90 일간 40~50℃ 에서 후숙시키는 후숙단계를 거치게 되며, 이 과정에서 각종 유익한 미생물이 정착하여 번식하게 된다.

이때 상기 후숙 단계 전 마지막 뒤집기 과정에서, 퇴비에 유익한 미생물이 잘 정착할 수 있도록, EM균 원액 8~13중량%, 당분 8~13중량%, 물 70~80 중량%가 혼합된 EM 용액을 추가로 첨가할 수 있다. 상기 EM 용액은 고온발효된 퇴비 조성물 100 중량부당 1~5중량부 포함되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 당분은 상기 EM 원균이 잘 정착하기 위한 당 성분을 공급하기 위한 것으로서, 종래에는 주로 흑설탕 등 분말 형태의 당분이 주로 사용되었다. 그러나, 분말 형태의 당분은 추후 발효 과정에서 한곳에 뭉치는 현상이 발생하여 퇴비를 불균일하게 하는 원인이 될 수 있으므로, 본 발명은 상기 당 성분으로 옥수수대 즙을 사용하여 퇴비의 균일도를 높이는 것이 바람직하다.

또한, 상기 EM 용액은 목초액을 1~5중량% 추가로 포함할 수 있는데, 상기 목초액은 나무의 연소과정에서 발생하는 초액으로 해충퇴치, 가스흡착, 악취 제거 등의 다양한 기능이 있어, 비료성분의 흡수를 좋게 하고 병충해 방지에 효과적이다. 상기 목초액의 함량은 1~5중량%인 것이 바람직하며, 이보다 작은 경우 제 기능을 발휘하기 어렵고, 너무 많은 경우 퇴비가 너무 산성을 띨 수 있다.

상기와 같은 과정을 거쳐 제조된 본 발명의 퇴비는 60% 이상, 바람직하게는 65% 이상의 최종 수분함량을 가지는 완숙퇴비로서 적절한 탄질율을 가지며 유해균이 없어 기존 낙엽을 이용한 퇴비와 달리 실제 작물에 투입시 퇴비로서의 기능을 충분히 수행할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[비교예]

낙엽 100kg, 생계분 70kg, 건계분 30g, 우분 10kg, 쌀겨10kg, 유박 2kg, 패화석 0.5kg을 배합하여 퇴비 조성물을 준비하였다. 이렇게 준비된 퇴비 조성물을 20일간 20일간 70℃에서 고온 발효시킨 후 되집기 하는 과정을 1회 반복 후 바로 60일간 50℃에서 후숙시켰다.

[실시예 1]

낙엽 100kg, 생계분 70kg, 건계분 30g, 우분 10kg, 쌀겨10kg, 유박 2kg, 패화석 0.5kg을 배합하여 퇴비 조성물을 준비하였다. 이렇게 준비된 퇴비 조성물을 20일간 20일간 70℃에서 고온 발효시킨 후 되집기 하는 과정을 5회 반복하였다. 이후 고온 발효된 퇴비조성물을 60일간 50℃에서 후숙시켰다.

[실시예 2]

낙엽 100kg을 상온의 분무환경 하에서 3일 동안 숙성시켰다. 이렇게 숙성시킨 낙엽을 실시예 1의 나머지 재료들과 배합하여 퇴비 조성물을 준비하였다. 이렇게 준비된 퇴비 조성물은 5일 동안 상온에서 예비발효시킨 후, 실시예 1과 같이 20일간 70℃에서 고온 발효시킨 후 되집기 하는 과정을 5회 반복하였다. 이후 고온 발효된 퇴비조성물을 60일간 50℃에서 후숙시켰다.

[실시예 3]

상기 실시예2와 동일한 방법으로 퇴비 조성물을 제조하되, 마지막 되집기 과정에서 EM균 원액 0.5kg, 옥수수대 즙 0.5kg, 물 4kg가 혼합된 EM 용액을 추가로 첨가한 후, 후숙시켰다.

[실험예]

상기 상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 퇴비로 작물의 토량개량재로 사용한 결과, 비교예에 비하여 토양의 물리적 성질 및 화학적 성질이 모두 개선되었으며, 특히 실시예 2 내지 3의 퇴비는 중간에 별도의 수분 공급이 이루어지지 않고도 모두 65% 이상의 높은 수분 함량을 나타내었다.

또한, 아래 표와 같이 비교예와 실시예들에서 부숙도를 확인하였으며, 실시예들 모두 완숙되었음을 확인할 수 있었다.(분석방법: 비료품질 검사법, 부숙도는 솔비타 측정, NH₄ :4, CO₂:4)

항목	규격	비교예	실시예1	실시예2	실시예3
수분%	50~60	54	60	65	68
유기물%	-	25	44	54	55
부숙도	4이상	3	5	6	6

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (6)

1. 낙엽을 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계 후에, 상온의 분무환경 하에서 분쇄된 낙엽을 2~5일 동안 숙성시키는 숙성단계; 상기 숙성된 낙엽과 축분, 쌀겨, 유박을 배합한 후, 상온에서 5~10일 동안 발효하여 수분함량을 80%이상으로 조절하는 예비발효 단계; 상기 예비발효된 퇴비 조성물을 15~20일간 60~80℃에서 발효시키는 고온 발효단계; 상기 고온 발효된 퇴비 조성물을 내부에 공기가 원활히 공급되도록 뒤집어주는 뒤집기 단계; 및 상기 퇴비 조성물을 60~90 일간 40~50℃ 후숙시키는 후숙단계;를 포함하며, 상기 고온 발효단계 및 뒤집기 단계를 5회 이상 반복하여 실시하고,
   상기 퇴비 조성물이 낙엽 100 중량부를 기준으로, 축분 50~150 중량부, 쌀겨 1~10 중량부, 유박 0.1~5 중량부를 포함하며,
   상기 후숙 단계 전 마지막 뒤집기 단계에서, EM균 원액 8~13중량%, 당분 8~13중량%, 목초액 1~5중량% 및 물 70~80 중량%가 혼합된 EM 용액을 추가로 첨가하고, 상기 EM 용액의 첨가량은 고온발효된 퇴비 조성물 100 중량부당 1~5중량이며,
   상기 당분은 옥수수대 즙이고, 제조된 퇴비의 최종 수분함량이 65% 이상인 것을 특징으로 하는 퇴비 제조방법.
   
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6. 청구항 제1항에 기재된 퇴비 제조방법에 의해 제조되는 발효퇴비.

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