KR102148169B1 - 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제 제조방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 미세한 분말 형태의 토르말린, 제올라이트, 견운모, 일라이트가 물에 혼합되어 미네랄 이온 간 교환을 하면서 이온화를 촉진 및 그 상태를 강화, 유지시켜, 굳어진 토양에 살포하면 토양 속 미네랄 이온과의 사이에서 공간 전하층을 형성하고, 이 과정에서 만들어진 토양의 공간으로 산소와 수분이 적절하게 공급되도록 하여 토양 미생물이 활성화되면서 화학 비료와 농약을 사용하지 않고도 자연 상태에서 작물의 품질을 높이고 수확을 늘리기 위해, 물 80~85WT%에, 2~3㎛의 분말 형태인 천연 광물질들로서, 토르말린 5~10WT%와, 제올라이트 2.5~5WT%와, 견운모 5~10WT% 그리고 일라이트 2.5~5WT%를 혼합하여 상온에서 24~36시간 경과한 후, 이를 물 1L당 8~10㎖의 비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제 제조방법을 제공한다.

Description

천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제 제조방법{Manufacturing method of soil conditioner to create environment for revitalization of soil microorganism using natural mineral ion exchange}

이 발명은 토양개량제 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세한 분말 형태로 물에 혼합된 천연광물들의 미네랄 이온 교환을 이용하여 토양 속의 미생물을 활성화시키는 토양 상태를 조성하고 이를 지속적으로 유지시켜 화학 비료와 농약을 사용하지 않는 자연 상태에서 작물의 품질을 높이고 수확을 늘리는 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제 제조방법에 관한 것이다.

토양은 광물성입자, 물, 공기, 유기물로 이루어지는데, 작물 재배에 적합한 토양의 분포는 광물성입자가 45％, 유기물이 5％, 물과 공기가 각각 25％ 정도씩 섞여 있는 것이 좋다.

이러한 토양은 물리화학적으로 변성되면서 기능을 상실하게 되는데, 이 중 하나가 화학비료의 과다 사용과 산성비의 빈도가 높아지면서 산성화되어가는 것이다.

그리고 산성화된 토양을 중화하기 위한 하나의 방안으로서 종래 탄산칼슘(CaCO3) 또는 소석회(CaO) 등을 사용하여 화학적으로 중화 처리를 하지만, 작물 중심적 형태로 작물에게 직접적인 영양소를 제공하는 것이어서 토양 미생물들이 활동할 필요성을 차단하여 토양 내 존재하는 자연정화 능력이 있는 유용한 미생물을 현저히 감소시키므로 자연적인 토양 정화능력을 감소시킬 뿐 아니라 토양이 갖는 물리화학적 균형을 깨뜨려 토양의 재생능력이 저하되면서 작물에 피해를 주게 된다.

즉, 토양을 이루는 흙의 작은 알갱이가 조밀하게 결합되어 딱딱하게 굳어지면서 각종 무기 및 유기영양소의 저장기능을 상실하고 여기에 서식하는 미생물들은 호흡이 곤란하게 되어 생물지구화학적 작용과 질소고정 능력이 떨어져, 토양 생태계에 존재하는 각종 영양소는 생물에게 이용되는 기회가 적어지고 반면 소멸될 기회만 많아지면서 병든 상태에서 숨만 쉬고 살아가는 형편으로 된다.

이로부터 토양의 물리적, 화학적, 생물적 조건을 개선하여 작물의 생육을 좋게 하고 생산력을 높일 수 있도록 토양 개량제가 사용되는데, 특허 제1822143호(발명의 명칭 : 광물을 이용한 토양개량제와 이의 제조방법)는, 천연에서 산출되는 광물을 이용하여 작물에는 무해하면서도 산성화된 토양을 중화시키고 유용한 미네랄을 공급하여 토양의 성질을 개선시킴으로써 작물의 생육을 양호하게 하여 생산량을 증대시킬 수 있게 한다.

그러나 상기와 같은 토양 개량제는, 자연 상에 존재하는 천연광물의 특성을 이용하여 자연 친화적으로 작물의 생육을 촉진하지만, 작용이 지속적이지 못하고 해당 토양의 상태에 맞추어 개별로 적용하여야 하는 문제점이 있었다.

특허 제1822143호(발명의 명칭 : 광물을 이용한 토양개량제와 이의 제조방법)

이 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 미세한 분말 형태의 토르말린, 제올라이트, 견운모, 일라이트가 물에 혼합되어 미네랄 이온 간 교환을 하면서 이온화를 촉진 및 그 상태를 강화, 유지시켜, 굳어진 토양에 살포하면 토양 속 미네랄 이온과의 사이에서 공간 전하층이 형성되고, 이 과정에서 만들어지는 토양의 공간으로 산소와 수분이 적절하게 공급되도록 하여 토양 미생물이 활성화되면서 화학 비료와 농약을 사용하지 않고도 자연 상태에서 작물의 품질을 높이고 수확을 늘리는 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제 제조방법의 제공을 그 과제로 한다.

상기의 목적을 실현하기 위해 이 발명은, 물 80~85WT%에, 2~3㎛의 분말 형태인 천연 광물질들로서, 토르말린 5~10WT%와, 제올라이트 2.5~5WT%와, 견운모 5~10WT% 그리고 일라이트 2.5~5WT%를 혼합하여 상온에서 24~36시간 경과한 후, 이를 물 1L당 8~10㎖의 비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제 제조방법을 제공한다.

상기의 구성을 갖는 이 발명의 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제 제조방법에 의하면, 미세한 분말 형태의 토르말린, 제올라이트, 견운모 그리고 일라이트가 물에 혼합되어 미네랄 이온 간 교환을 하면서 이온화를 촉진 및 그 상태를 강화, 유지시킴으로써, 굳어진 토양에 살포되면 토양 속 미네랄 이온과의 사이에 공간 전하층을 형성하고, 이 과정에서 만들어진 토양의 공간으로 수분과 산소가 적절하게 공급되면서 토양 미생물의 활동이 활성화되어, 토양에 유익한 미생물을 별도로 투입하지 않으면서 토양의 질에 관계없이 수분과 산소 공급이 가능한 곳이면 적용할 수 있는 효과가 있게 된다.

따라서 이 발명의 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제 제조방법은, 작물에 직접적인 영양소를 제공하는 방식이 아니며, 그렇기에 작물마다 다른 생장에 필요한 영양소를 공급하지 않고, 산소와 수분의 적절한 공급만으로 미생물의 활성화를 통한 작물의 품질을 높이고 수확을 늘리는데 도움을 줄 수 있게 된다.

도 1은 이 발명의 실시 예에 따른 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제를 제조하는 과정을 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 과정으로 제조된 토양개량제를 토양에 살포하기 전후의 변화를 나타낸 사진이고,
도 3은 도 2의 토양개량제를 살포하기 이전 및 살포한 이후의 토양에서 각각 생육되는 옥수수의 상태를 나타낸 사진이고,
도 4는 도 2의 토양개량제를 살포하기 이전 및 살포한 이후의 토양에서 각각 재배한 쌀의 생산량을 나타낸 사진이고,
도 5는 도 2의 토양개량제를 살포하기 이전 토양에서 비료와 농약을 사용한 경우와 살포한 이후의 토양에서 비료와 농약을 사용하지 않은 경우의 상태를 나타낸 사진이다.

이하에서는, 이 발명의 바람직한 실시 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명하는데, 이는 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 이 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1은 이 발명의 실시 예에 따른 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제를 제조하는 과정을 나타낸 도면이다.

이 발명의 실시 예에 따른 방법에 의해 제조되는 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제는, 일반적으로 작물 생장에 필요한 미량요소들을 함유하고 있는 이 발명의 실시 예에 따른 천연 광물질들에서 다량 방출되는 원적외선, 음이온의 특성을 활용하여 토양 미생물이 활성화될 수 있는 환경을 조성한다.

구체적으로 이 발명의 실시 예에 따른 방법에 의해 제조되는 토양개량제는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 물 80~85WT%에, 2~3㎛의 분말 형태인 천연 광물질들로서, 이온을 발생시키는 토르말린 5~10WT%와, 이온을 교환하는 제올라이트 2.5~5WT%와, 이온의 발생을 높여주는 견운모 5~10WT% 그리고 이온과 균형을 유지하는 일라이트 2.5~5WT%를 혼합하고(S101), 이들을 상온에서 24~36시간 두어 상기 토르말린, 제올라이트, 견운모 그리고 일라이트의 미네랄 이온들이 물에서 자유롭게 이동하면서 미네랄 간 이온화를 촉진 및 강화, 유지시킨 후, 이를 물 1L당 8~10㎖의 비율로 혼합(S102)하여, 작물을 재배할 토양에 살포하면 토양의 미네랄 이온과의 사이에서 공간 전하층을 형성하게 되고, 이 과정에서 만들어진 토양의 공간으로 산소와 수분이 공급되도록 하여 토양 미생물이 활성화될 수 있는 환경을 조성하게 한다.

이 발명의 실시 예에 따른 천연 광물질에 포함되는 토르말린은, 결정 자체가 끊임없이 전기를 발생시키는 특성을 지니고, 결정을 아무리 작게 분쇄하여도 각각 그 결정 양단에 (+)극과 (-)극이 존재하는 Mg, Fe, B, Si, Ca을 주요성분으로 하는 광물로서, 복잡한 구조 내 자연적인 원자들의 불규칙적인 흔들림으로 발생하는 음이온이 다양하게 활용되고 있다.

이 발명의 실시 예에서 상기 토르말린은, 이온을 발생시키는데, 제올라이트, 견운모, 일라이트와 함께 물에 혼합되어 미네랄 이온들이 자유롭게 이동하는 상태에서, 발생되는 이온을 지속적으로 전달하여 미네랄 이온들 간 이온화를 촉진 및 강화, 유지시키며, 제올라이트, 견운모, 일라이트와 함께 물에 혼합되는 전체 100WT% 중에서 5~10WT%로 유지한다.

이 발명의 실시 예에 따른 천연 광물질에 포함되는 제올라이트는, 결정구조 내에 교환 가능한 양이온을 함유하고 있어 다른 양이온과 자유롭게 교환하는 무기물로, 일반적으로는 토양 중의 각종 유해물질의 제거 및 정화, 각종 중금속 제거 및 흡착, 탈취하여 토양을 정화시키는데 사용된다.

이 발명의 실시 예에서 상기 제올라이트는, 이온을 교환하는데, 토르말린, 견운모, 일라이트와 함께 물에 혼합되어 미네랄 이온들이 자유롭게 이동하는 상태에서, 다른 미네랄 이온들과의 이온 교환을 통해 강하게 이온화된 상태를 유지시키며, 토르말린, 견운모, 일라이트와 함께 물에 혼합되는 전체 100WT% 중에서 2.5~5WT%로 유지한다.

이 발명의 실시 예에 따른 천연 광물질에 포함되는 견운모는, 주성분이 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O이고, 수십여 종의 필수 미네랄과 미량원소 등을 풍부하게 함유하며, 활성도가 높은 고유의 특성 이외에도 상온에서 5~20㎛ 파장의 원적외선을 90% 이상 방사하며 강력한 음이온을 발산하여 흡착력이 우수하고 항균, 항곰팡이 작용과 악취제거 등의 효과가 있으며, 입자와 전기적인 중화응집으로 침전을 유발하여 토양의 오염을 방지하고 각종 오염물을 중화 및 해독시켜 토양의 활성화 증진과 산성화된 토질을 알칼리화시킨다.

이 발명의 실시 예에서 상기 견운모는, 이온의 발생을 높여주는데, 토르말린, 제올라이트, 일라이트와 함께 물에 혼합되어 미네랄 이온들이 자유롭게 이동하는 상태에서, 다른 미네랄 이온들의 발생을 높여 강하게 이온화된 상태를 유지시키며, 토르말린, 제올라이트, 일라이트와 함께 물에 혼합되는 전체 100WT% 중에서 5~10WT%로 유지한다.

이 발명의 실시 예에 따른 천연 광물질에 포함되는 일라이트는, 퇴적암이나 열수변질암에 흔한 광물로서, 광물학적 구조가 점토질 구조로 되어 있고, 화학성분은 SiO₂, Al₂O₃, K₂O로 구성되며, 다른 점토광물에 비해 비교적 높은 온도에서 형성되고, 층간에 K+ 가 존재하여 환경적인 측면에서 그 활용도가 확대될 것으로 기대되는데, 자연 상태에서 음이온 및 원적외선을 방사하여 미립 물질을 흡착하거나 크기가 서로 다른 미립 물질을 분리시키는 특성에 의해 토양 함유된 강한 독성을 흡착하여 분리시킬 수 있을 뿐 아니라 독성을 차단하는 효과가 있어, 토양에 침투하여 토지가 숨을 쉴 수 있는 여건을 제공하고, 다량의 원적외선을 발산하여 황폐한 토질의 지력을 살려주며, 양질의 토지는 더욱 활성화시켜 주게 된다.

이 발명의 실시 예에서 상기 일라이트는, 이온과 균형을 유지하는데, 토르말린, 제올라이트, 견운모와 함께 물에 혼합되어 미네랄 이온들이 자유롭게 이동하는 상태에서, 다른 미네랄 이온들과의 균형으로 강하게 이온화된 상태를 유지시키며, 토르말린, 제올라이트, 견운모와 함께 물에 혼합되는 전체 100WT% 중에서 2.5~5WT%로 유지한다.

이와 같이 토르말린에서 발생된 이온이, 제올라이트, 견운모, 일라이트의 미네랄 이온화를 촉진 및 강화시키고, 강화된 이온화 상태를 유지시키게 각 미네랄 이온들 간에 이온 발생을 높여주고 균형을 유지하면서 교환이 지속적으로 이루어지게 하여, 굳어진 토양의 미네랄과의 사이에서 공간 전하층을 형성하고, 이 때 형성된 토양의 공간 내로 산소와 수분이 원활하게 공급되도록 하여 토양 미생물의 활성화 기반을 조성 및 유지시키게 된다.

여기서, 토양에는 각종 미생물과 작물의 살포 등 생물체가 살아가기 위해 공기가 필요하며, 토양 내 공기는 대기 중의 공기와 다르다. 이러한 토양의 공기는 유통 및 농도에 따라 작물생장에 큰 영향을 주는데, 일반적으로 대기보다 산소의 양의 적은 반면 이산화탄소의 농도가 최대 8배까지 차이가 나므로, 이 발명의 실시 예에서는 토양의 공간을 충분히 높여 토양 내 산소부족 현상을 극복할 수 있게 된다.

그리고 상기의 물 80~85WT%에, 2~3㎛의 분말 형태인 천연 광물질들로서, 토르말린 5~10WT%와, 제올라이트 2.5~5WT%와, 견운모 5~10WT% 그리고 일라이트 2.5~5WT%를 혼합하는 범위는, 여기에서 벗어나더라도 특별한 문제는 생기지 않지만, 정해진 범위 미만이면 해당 천연 광물질의 효과가 저하되는 문제가 있고, 초과하면 다른 천연 광물질 비율이 줄어들면서 해당 천연 광물질의 효과가 저하되는 문제가 있어, 토양 미네랄과의 공간 전하층 형성 효과는 낮아질 수 있다.

또한 상기의 물 80~85WT%에 혼합되는 토르말린 5~10WT%와, 제올라이트 2.5~5WT%와, 견운모 5~10WT% 그리고 일라이트 2.5~5WT%를 상온에서 24~36시간 두면서, 토르말린, 제올라이트, 견운모, 일라이트의 천연 광물질 미네랄 이온들 간 교환이 충분하게 이루어지면서 보다 강하게 이온화된 상태를 유지시킬 수 있게 한다.

그리고 상기의 상온에서 24~36시간 두면서 미네랄 이온들 간 교환을 통해 보다 강하게 이온화된 상태를 유지시킨 상태에서, 이를 물 1L당 8~10㎖의 비율로 혼합하여, 작물을 재배할 토양에 살포하게 되면 토양의 질과는 관계없이 토양의 미네랄 이온과의 사이에서 공간 전하층이 형성되며, 이 과정에서 만들어진 토양의 공간으로 산소와 수분이 공급되도록 하여 토양 미생물이 활성화될 수 있게 한다.

<실시 예>

물 100g에, 2~3㎛의 분말 형태인 천연 광물질들로서, 이온을 발생시키는 토르말린 7g과, 이온을 교환하는 제올라이트 3g과, 이온의 발생을 높여주는 견운모 7g 그리고 이온과 균형을 유지하는 일라이트 3g을 혼합하여 상온에서 30시간 동안 두었다.

그리고 상기에서 30시간동안 두었던 천연 광물질이 물에 혼합된 액제를, 작업의 용이성이나 효과 측면을 고려하여 물 1L당 10㎖ 비율로 혼합하는 이 발명의 토양 개량제를 제조하였다.

도 2는 도 1의 과정으로 제조된 토양개량제를 토양에 살포하기 전후의 변화를 나타낸 사진이다.

상기에서 제조된 이 발명의 토양 개량제 10㎏을 330㎡ 면적의 토양에 작물을 재배하기 전에 고르게 살포했다. 여기서 살포하기 전에 미리 토양에 물을 흠뻑 뿌려주면 효과가 더욱 좋게 되며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 살포하기 전 상태(1)의 토양과 해독된 상태(2)의 토양으로 차이를 보인다.

이는 토양이 굳어짐에서 풀어짐으로 상태가 변화한 것으로, 토양의 색도 달라짐을 확인할 수 있다.

여기서, 토양 속에 서식하면서 유기물을 분해하는 토양 미생물은, 보통 육안으로 볼 수 없는 0.1㎜ 이하인 미세한 생물로서, 건조 시 활동이 중단되고, 수분이 충분한 상태에서 활발하게 활동하며, 토양은 시설농가 과수작물 토양의 유기산의 집적이 보여지는 상태(1)에서 미생물의 활발한 활동을 통한 상태(2)로 변화된 것을 육안으로 볼 수 있다.

그리고 이 발명의 실시 예에 따른 방법에 의해 제조되는 토양 개량제가 작물 생육에 미치는 영향을 확인하기 위한 시험을 실시하였다.

도 3은 도 2의 토양개량제를 살포하기 이전 및 살포한 이후의 토양에서 각각 생육되는 옥수수의 상태를 나타낸 사진이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 토양 개량제를 살포하기 이전 토양(1)에서 생육되는 옥수수와는 달리, 이 발명의 실시 예에 따른 방법에 의해 제조되는 토양 개량제를 살포한 이후의 토양(2)에서는 옥수수의 품질이 현저히 좋음을 확인할 수 있었다.

도 4는 도 2의 토양개량제를 살포하기 이전 및 살포한 이후의 토양에서 각각 재배한 쌀의 생산량을 나타낸 사진이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 토양 개량제를 살포하기 이전 토양(1)에서 재배된 쌀과 달리, 이 발명의 실시 예에 따른 방법에 의해 제조되는 토양 개량제를 살포한 이후의 토양(2)에서는 쌀의 수확량이 현저히 많음을 확인할 수 있었다.

이로부터 이 발명의 실시 예에 따른 방법에 의해 제조되는 토양 개량제를 살포한 이후의 토양(2)에서는, 화학 비료와 농약을 사용하지 않는 자연 상태에서 토양에 유익한 미생물을 별도로 투입하지 않으면서 작물의 품질을 높이고 수확을 늘리는데 효과적이라는 결과를 도출할 수 있었다.

도 5는 도 2의 토양개량제를 살포하기 이전 토양에서 비료와 농약을 사용한 경우와 살포한 이후의 토양에서 비료와 농약을 사용하지 않은 경우의 상태를 나타낸 사진이다.

토양 개량제를 살포하기 이전 토양(1)에 비료와 농약을 사용한 경우와 달리, 이 발명의 실시 예에 따른 방법에 의해 제조되는 토양 개량제를 살포한 이후의 토양(2)에 화학 비료와 농약을 사용하지 않는 자연 상태에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 곤충들이 공생함을 확인하였다.

이 발명의 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제 제조방법은, 작물마다 생장에 필요한 영양소를 다르게 공급하지 않고, 산소와 수분의 적절한 공급만으로 미생물의 활성화시키는 토양 환경을 조성하여 작물의 품질을 높이고 수확을 늘리는데 효과적이라 할 수 있다.

이 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.

S101~S102 : 이 발명의 실시 예에 따른 토양 개량제의 제조 과정

Claims (1)

1. 물 80~85WT%에, 2~3㎛의 분말 형태인 천연 광물질들로서, 토르말린 5~10WT%와, 제올라이트 2.5~5WT%와, 견운모 5~10WT% 그리고 일라이트 2.5~5WT%를 혼합하여 상온에서 24~36시간 경과한 후, 이를 물 1L당 8~10㎖의 비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 천연광물 미네랄 이온 교환을 이용한 토양 미생물 활성화 환경 조성 토양개량제 제조방법.

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