KR102279635B1 - 목분을 함유하는 발효비료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발효비료의 제조방법에 관한 것으로, 목분, 왕겨, 미강을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 혼합물을 발효 및 숙성하는 단계를 포함하며, 상기 발효 및 숙성하는 단계는 40 내지 45℃에서 7 내지 10일 동안 밀폐구역 내에서 발효하고 30 내지 35℃에서 1 내지 2일 동안 개방구역 내에서 숙성시키는 것을 특징으로 한다.

Description

목분을 함유하는 발효비료의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF FERTILIZER COMPRISING WOOD FLOUR}

본 발명은 목분을 함유하는 발효비료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 목분에 왕겨, 미강을 혼합하여 발효함으로써 폐목재를 재활용하여 유기질 비료를 제조할 수 있는 발효비료의 제조방법에 관한 것이다.

유기농법에 사용되는 유기질 비료는 다양한 원료를 활용하여 제조되고 있다. 특히, 폐기물을 재활용하여 비료로 사용하고자 하는 기술들이 개발되고 있다.

예를 들어, 대한민국 공개특허공보 10-1999-0068789호에서는 폐슬러지와 톱밥을 발효 및 숙성함으로써 비료를 제조하고 있는데, 폐자원을 재활용하여 유기질 비료를 제조함으로써 화학비료를 사용하지 않고 식물의 생장을 촉진시킬 수 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 10-1559136호에서는 분쇄된 낙엽의 조직을 파괴하여, 낙엽의 발효를 촉진시키고, 혼합물에 혼합되는 미생물과 EM균 원액의 혼합물을 통하여 이온화 작용이 가능한 상태로 신속하게 전환시키고, 상기 혼합물을 1차 및 2차 발효시켜, 상기 혼합물이 친환경적인 유기질 비료로 사용될 수 있도록 하고 있다.

이러한 종래기술들에서는 폐자원을 발효함으로써 식물의 생장을 촉진시킬 수 있는 유기질 비료를 제조하게 되는데, 발효의 방법을 개선함으로써 식물의 생장을 촉진시킬 수 있고 유기질 비료의 생산 효율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다.

대한민국 공개특허공보 10-1999-0068789호 대한민국 등록특허공보 10-1559136호

본 발명은 상기와 같은 종래기술을 감안하여 안출된 것으로서, 목분에 왕겨, 미강을 혼합하여 발효함으로써 발효비료를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 발효공정을 최적화함으로써 발효비료의 제조 효율을 향상시킬 수 있는 발효비료의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발효비료의 제조방법은 목분, 왕겨, 미강을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 혼합물을 발효 및 숙성하는 단계를 포함하는 것으로서, 상기 발효 및 숙성하는 단계는 40 내지 45℃에서 7 내지 10일 동안 밀폐구역 내에서 발효하고 30 내지 35℃에서 1 내지 2일 동안 개방구역 내에서 숙성시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 목분은 수목의 뿌리를 3㎜ 미만의 크기로 분쇄한 분말인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 발효 및 숙성하는 단계는 밀폐구역, 개방구역에서 비료 제조장치를 사용하여 수행하며, 상기 밀폐구역에 저장공간에 저장된 비료에 산소를 공급하여 산소 폭기를 수행하는 산소노즐이 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 발효비료의 제조방법은 목분에 왕겨, 미강을 혼합하여 발효함으로써 작물의 생장을 위한 영양성분을 공급할 수 있는 발효비료를 제조할 수 있다.

또한, 발효공정을 최적화함으로써 발효비료의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제조방법에서 발효 및 숙성을 수행하기 위한 제조장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명을 구성하는 확장관을 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명을 구성하는 개방공간과 여기에 배치된 가열체를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명을 구성하는 교반체를 도시한 예시도들이다.
도 5는 본 발명을 구성하는 이동수단의 안내레일 및 이동블럭을 도시한 예시도이다.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 발효비료의 제조방법은 목분을 주원료로 하여 유기질 발효비료를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 목분, 왕겨, 미강을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 혼합물을 발효 및 숙성하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다. 상기 발효비료를 제조하는 공정에 있어서 원료를 발효 및 숙성하는 공정을 최적화함으로써 비료로서의 효능을 향상시키고 이를 통해 작물의 생장효율을 향상시킬 수 있기 때문에 종래기술에서도 발효 공정을 최적화하기 위한 방법이나 장치가 개시되고 있다.

본 발명에서 목분으로는 수목의 뿌리를 분쇄한 분말을 이용하는 것이 바람직한데, 폐목에서 수득되는 뿌리를 흙이 묻은 상태에서 그대로 3㎜ 미만의 크기로 분쇄한 분말을 사용하게 된다. 이 경우, 상기 목분은 뿌리를 분쇄한 톱밥, 수피와 함께 흙이 혼합된 상태인데, 별도의 분리작업 없이 그대로 원료로 사용하게 된다. 따라서 수목의 뿌리를 분쇄한 톱밥, 수피 및 흙이 혼합된 혼합물을 목분으로 하고, 여기에 왕겨와 미강을 혼합하여 비료를 제조하게 된다. 상기 왕겨 및 미강은 각각 3 내지 8 중량%의 범위에서 함유되면 되는데, 상기 왕겨 및 미강은 식물의 생장에 도움이 되는 영양성분을 공급하기 위한 것으로서, 비료의 용도에 따라 그 함량을 적절히 조절할 수 있다. 다만, 왕겨 및 미강의 함량이 너무 많은 경우에는 목분의 함량이 상대적으로 줄어들기 때문에 발효가 불충분해지거나 목적하는 정도의 작물 생장 효율을 달성할 수 없고, 너무 적은 경우에는 영양성분의 공급이 충분하지 않아 비료로서 활용도가 떨어지는 문제점이 있다.

상기 목분(톱밥, 수피 및 흙이 혼합된 혼합물)에 소정량의 왕겨 및 미강을 혼합한 후 이를 발효 및 숙성함으로써 발효비료를 제조하게 되는데, 상기 발효 조건에 따라 제조되는 발효비료의 품질에 차이가 발생하기 때문에 이를 최적화할 필요가 있다.

예를 들어, 종래에는 목분을 야적하고 왕겨 및 미강을 배합한 후 이를 필름으로 덮어두고 수 일 내지 수십 일 동안 발효를 진행했는데, 생성된 발효비료가 부분적으로 발효가 불충분하거나 부패하는 경우가 발생하여 품질을 저하시키는 원인이 되었다.

본 발명에서는 발효 및 숙성을 위하여 발효용기를 준비하고 소량씩 상기 혼합물을 투입하여 배치 방식으로 연속 발효가 이루어지도록 함으로써 발효 효율을 향상시키면서도 생산 속도의 저하 없이 발효비료를 제조할 수 있도록 하고 있다.

상기 발효 및 숙성하는 단계는 40 내지 45℃에서 7 내지 10일 동안 밀폐구역 내에서 발효하고 30 내지 35℃에서 1 내지 2일 동안 개방구역 내에서 숙성시키는데, 이를 위하여 상기 발효용기에 투입된 상기 혼합물은 발효 과정에서는 밀폐 상태를 유지하도록 하고 발효가 끝나면 밀폐하는 뚜껑을 제거하여 개방 상태를 유지하도록 하고 있다.

또한, 상기 발효 과정에서는 발효를 촉진시키기 위하여 EM균 원액 1 내지 3 중량%을 부가하는데, 이를 통해 상기 발효 조건에서 충분한 발효가 이루어지도록 하고 있다.

상기 밀폐구역은 0.5톤(ton) 이상을 저장할 수 있는 용적인 것이 바람직한데, 용적이 너무 적으면 발효비료를 생산하는 생산량이 너무 적어 경제적이지 못하고 용적이 지나치게 커도 발효가 불충분한 부분이 발생하면서 발효비료 전체의 품질을 저하시키는 원인이 되는 것으로 나타났다.

다음으로 본 발명의 발효단계 및 숙성단계를 진행하는 발효비료 제조장치(1)를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 상기 발효비료 제조장치(1)에서 상술한 발효단계를 진행하기 위한 밀폐구역(10)과, 숙성단계를 진행하기 위한 개방구역(20)을 포함한다.

상기 밀폐구역(10)은 목분, 왕겨, 미강이 혼합된 비료의 재료가 저장되는 저장공간(11)이 형성되고, 상기 저장공간(11)의 상단에 배치되어 배치된 재료에 산소를 공급하여 산소 폭기를 진행시키는 산소노즐(13)이 구비된 상부덮개(12)를 포함한다.

여기서 상기 상부덮개(12)는 부직포, 합성수지, 비닐로 이루어져 밀폐구역(10)의 개구된 상단을 덮는 형태로 배치될 수 있고, 이때 상기 산소노즐(13)은 산소가 전달되는 이송관(14)에 결합되며 상기 상부덮개(12)를 관통하여 밀폐구역(10)측으로 산소를 공급할 수 있도록 배치된다. 바람직하게는 상기 상부덮개(12)에서 산소노즐(13)이 관통 결합된 부위에는 외부공기의 유입 또는 산소노즐에서 배출된 산소가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 밀폐링(도면 중 미도시됨)이 더 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 산소노즐(13)은 상기 이송관(14)와 연장관(15)를 통해 결합되되, 상기 연장관(15)는 롤(roll)형태로 권취되고 선단부에 상기 산소노즐(13)이 결합된다.

상기 연장관(15)의 선단부에 산소노즐(13)은 밀폐구역(10)에 저장된 비료에 서로 다른 깊이를 가지면서 배치되어 산소노즐(13)을 통해 배출되는 산소에 의한 산소 폭기 효율을 극대화할 수 있는 것이다.

한편, 상기 산소노즐(13)에는 배출되는 산소의 배출거리 및 배출범위를 증가시키기 위한 확장관(30)이 더 구비되는데, 상기 확장관(30)은 일단으로부터 타단으로 직경이 점진적으로 커지는 나팔 형태로 이루어지고 상대적으로 작은 직경을 갖는 일단이 산소노즐(13)의 선단부에 결합된다.

그리고 확장관(30)의 타단측에는 산소노즐(13)에서 배출된 산소의 이동 압력에 의해 회전하는 회전팬(31)이 구비되어 상기 회전팬(31)이 산소의 이동 압력에 의해 회전하면서 확장관(30)의 타단을 통해 배출되는 산소의 배출거리 및 배출범위를 증가시킨다.

여기서 상기 회전팬(31)은 확장관(30)의 내벽에 배치된 다수 개의 지지편(32)와 상기 지지편(32)가 상호 접하는 일측에 배치된 베어링(33)에 회전 가능하게 결합한다.

상기와 같이 이루어진 확장관(30)은 산소노즐(13)에 결합된 상태에서 산소노즐(13)에서 배출된 산소의 이동압력에 의해 회전팬(31)이 회전하고, 회전하는 회전팬(31)에 의해 배출되는 산소의 배출거리와 배출범위가 증가함으로써 저장된 비료로 공급되는 산소의 전달 효율을 극대화할 수 있다.

다음 상기 개방구역(20)은 상기 밀폐구역(10)부터 발효된 비료가 이송된 후 저장되는 개방공간(21)이 형성되고, 상기 개방공간(21)에 배치되어 저장된 비료를 혼합함과 동시에 일측으로 이송시키는 혼합모듈(40)이 구비된다.

먼저 상기 개방공간(21)은 편평한 바닥면(211)과 상기 바닥면(211)에서 수직하게 배치되되 상호 이격된 위치에 배치되어 상기 개방공간(21)을 형성하는 한 쌍의 격벽(212)를 포함한다.

이러한 개방공간(21)은 밀폐구역(10)을 통해 발효된 비료가 저장되는 공간으로써 상기 바닥면(211)과 상기 한 쌍의 격벽(212)에 의해 소정 면적을 가지도록 형성되며 상부는 개방된 형태로 이루어진다.

상기 혼합모듈(40)은 상기 개방공간(21)에 저장된 비료를 숙성시킴과 동시에 일측으로 이송시키기 위한 것으로, 상기 바닥면(211)에 배치되어 저장된 비료를 숙성하기 위한 온도를 제공하는 가열체(41)와, 상기 개방공간(21)에 이동 가능하게 배치되는 교반체(41)와, 상기 교반체(41)을 상기 개방공간(21)에서 이동시키기 위한 이동수단(43)을 포함한다.

상기 가열체(41)은 외부에 배치된 히터(도면 중 미도시됨)에 의해 형성된 고온의 공기를 전달 받아 개방공간(21)로 분사하는 것으로, 이를 위해 상기 가열체(41)은 내부가 빈 관체 형태로 이루어져 고온의 공기가 이동하는 통로가 형성되고, 상기 통로와 연통되는 배출공(411)이 일정 간격으로 타공 형성된다.

이러한 가열체(41)은 상기 바닥면(211)에 지그재그 형태로 연속하여 배치되는데, 다른 실시예로서 다수 개가 상호 이격된 위치에 배치될 수 있는 것으로 도면 중 도시된 형태에 한정되지 않음은 물론이다.

상기 교반체(41)은 도면 중 도시된 바와 같이 편평한 플레이트 형태로 이루어져 상기 이동수단(43)에 의해 개방공간(21)에서 좌우 및 전후로 이동하면서 개방공간에 저장된 비료를 혼합하고 이와 함께 개방공간에 저장된 비료를 개방공간의 일측으로 이동시킨다.

이때 상기 교반체(41)은 밀폐 및 숙성 과정에서 상호 밀접하여 응집된 비료를 분리하고 개방공간(21)에서 비료의 위치를 상하 및 좌우로 이동시키면서 교반시킨다.

여기서 상기 교반체(41)은 도면 중 도시된 형태 이외에도 비료의 하중 또는 저항력에 의해 휘어지는 등의 손상을 방지하기 위하여 함체 형태로 이루어질 수 있고, 교반 효율을 높이기 위하여 전면, 후면, 측면, 상면, 하면 등 외부로 노출되는 면의 선단부에 쐐기(421)이 구비되어 이동성을 높이고 쐐기에 의해 응집된 비료를 분리할 수 있도록 한다.

상기 이동수단(43)은 상기 개방공간(21)의 상측에 구성되어 상기 교반체(41)을 개방공간(21)에서 이동시키기 위한 것으로, 안내레일(431)과, 상기 안내레일(431)에 이동 가능하게 배치되는 이동블럭(432)와 상기 이동블럭(432)와 상기 교반체(41)을 연결하는 와이어(433)을 포함한다.

상기 안내레일(431)은 상기 개방공간(21)의 전체 면적에 대응하여 형성되되 상기 교반체(41)을 이동시키는 경로를 설정하는 것으로, 이러한 안내레일(431)은 도면 중 도시된 형태에 한정되지 아니하고 다양한 변형이 가능하다.

상기 이동블럭(432)는 상기 안내레일(431)을 따라 이동 가능하게 배치되는 것으로, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 것이다.

상기 와이어(433)은 상기 이동블럭(432)와 상기 교반체(41)을 상호 연결하는 것으로, 여기서 상기 와이어(433)은 롤(roll)형태로 권취되며 인가된 전원 및 신호에 의해 감기거나 풀리도록 구성되어 교반체(41)을 상승 또는 하강시키도록 구성된다.

이러한 와이어(433)을 통해 교반체(41)은 이동블럭(432)의 이동에 연동하여 이동하면서 개방공간(21)에 저장된 비료를 교반하고 동시에 개방공간(21)의 일측으로 이동시킨다. 또한 상기 와이어(433)을 통해 이동블럭(432)와 교반체(41)을 일체로 연결함은 물론 와이어(433)을 감거나 풀리도록 구성함으로써 교반체(41)을 상승 또는 하강시킴으로써 교반 효율을 극대화할 수 있다.

한편, 상기 교반체(41)은 다수 개가 상호 이격된 위치에 배치될 수 있고 이때 각각의 교반체(41)을 이동시키기 위한 이동블럭(432) 및 와이어(433)도 개별적으로 설치되어 교반 효율을 높이고, 하나의 교반체(41)을 통해 개방공간(21) 전체에 저장된 비료를 교반 및 이동시킴에 있어 발생하는 과부하를 방지할 수 있다.

일 실시예에서 산림에서 수거된 수목의 뿌리를 1 내지 3㎜가 되도록 분쇄하여 목분을 수득한 후, 상기 목분 90중량%에 왕겨 5 중량%, 미강 5 중량%를 혼합하여 2ℓ 용적의 스테인리스제 발효용기에 투입하였다. 상기 발효용기를 전술한 발효장치에 투입하여 밀폐된 상태로 40 내지 45℃에서 7일 동안 발효하였으며, 연속하여 개방된 상태로 30 내지 35℃에서 1일 동안 숙성하였다.

제조된 발효비료를 상토에 대하여 30 중량%가 되도록 배합한 후 이를 식재용 포트에 채웠다. 상기 식재용 포트에 새싹보리 종자를 파종하였고, 15일이 경과한 후의 발아율과 생장율을 측정하였다. 또한 대조군으로 동일한 상토에 상기 발효비료를 배합하지 않고 이를 식생용 포트에 채운 후 새싹보리 종자의 발아율과 생장율을 측정하였다.

실시예와 대조군 각각 20개의 식재용 포트를 준비하고 동시에 파종하였으며, 새싹보리 종자의 평균 생장율은 식재용 포트 중에서 최대 생장량을 보인 식재용 포트의 값을 100으로 하여 상대적으로 나타내었으며, 그 결과는 표 1과 같다.

	평균발아율(%)	평균생장율(%)
실시예	83.27	88.07
대조군	79.12	74.53

표 1의 결과를 살펴보면, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 발효비료를 상토에 혼합하는 경우 작물의 생장 효율이 더 향상하는 것으로 나타나 본 발명에 따른 발효비료의 효과를 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 비료 제조장치
10 : 밀폐구역
11 : 저장공간 12 : 상부덮개
13 : 산소노즐 14 : 이송관
15 : 연장관
20 : 개방구역
21 : 개방공간
30 : 확장관
31 : 회전팬 32 : 지지편
33 : 베어링
40 : 혼합모듈
41 : 가열체 42 : 교반체
43 : 이동수단

Claims (3)

1. 목분, 왕겨, 미강을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 혼합물을 발효 및 숙성하는 단계를 포함하는 발효비료의 제조방법으로서,
   상기 목분은 수목의 뿌리를 3㎜ 미만의 크기로 분쇄한 분말이며,
   상기 발효 및 숙성하는 단계는 40 내지 45℃에서 7 내지 10일 동안 밀폐구역 내에서 발효하고 30 내지 35℃에서 1 내지 2일 동안 개방구역 내에서 숙성시키며,
   상기 발효 및 숙성하는 단계는 밀폐구역(10), 개방구역(20)에서 비료 제조장치(1)를 사용하여 수행하며,
   상기 밀폐구역(10)에 저장공간(11)에 저장된 비료에 산소를 공급하여 산소 폭기를 수행하는 산소노즐(13)이 구비되며,
   상기 개방구역(20)은 상기 밀폐구역(10)에서 발효된 비료가 이송된 후 저장되는 개방공간(21) 및 상기 개방공간(21)에 배치되어 저장된 비료를 혼합함과 동시에 일측으로 이송시키는 혼합모듈(40)이 구비되며,
   상기 개방공간(21)은 편평한 바닥면(211)과 상기 바닥면(211)에서 수직하게 배치되되 상호 이격된 위치에 배치되어 상기 개방공간(21)을 형성하는 한 쌍의 격벽(212)을 포함하며,
   상기 혼합모듈(40)은 상기 개방공간(21)에 저장된 비료를 숙성시킴과 동시에 일측으로 이송시키기 위하여 상기 바닥면(211)에 배치되어 저장된 비료를 숙성하기 위한 온도를 제공하는 가열체(41)와, 상기 개방공간(21)에 이동 가능하게 배치되는 교반체(41)와, 상기 교반체(41)을 상기 개방공간(21)에서 이동시키기 위한 이동수단(43)을 포함하며,
   상기 가열체(41)은 외부에 배치된 히터에 의해 형성된 고온의 공기를 전달 받아 상기 개방공간(21)로 분사하도록 내부가 빈 관체 형태로 이루어져 고온의 공기가 이동하는 통로가 형성되고, 상기 통로와 연통되는 배출공(411)이 일정 간격으로 타공 형성되며,
   상기 교반체(42)은 편평한 플레이트 형태로 이루어져 상기 이동수단(43)에 의해 상기 개방공간(21)에서 좌우 및 전후로 이동하면서 상기 개방공간(21)에 저장된 비료를 혼합하고 이와 함께 상기 개방공간(21)에 저장된 비료를 개방공간(21)의 일측으로 이동시키며,
   상기 이동수단(43)은 상기 개방공간(21)의 상측에 구성되어 상기 교반체(42)을 개방공간(21)에서 이동시키도록 안내레일(431)과 상기 안내레일(431)에 이동 가능하게 배치되는 이동블럭(432)와 상기 이동블럭(432)와 상기 교반체(42)을 연결하는 와이어(433)을 포함하며,
   상기 안내레일(431)은 상기 개방공간(21)의 전체 면적에 대응하여 형성되되 상기 교반체(42)을 이동시키는 경로를 설정하며,
   상기 이동블럭(432)는 상기 안내레일(431)을 따라 이동 가능하게 배치되는 것으로, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하며,
   상기 와이어(433)은 상기 이동블럭(432)와 상기 교반체(41)을 상호연결하는 것으로, 상기 와이어(433)은 롤(roll)형태로 권취되며 인가된 전원 및 신호에 의해 감기거나 풀리도록 구성되어 교반체(42)을 상승 또는 하강시키도록 구성되며,
   상기 와이어(433)을 통해 교반체(42)은 이동블럭(432)의 이동에 연동하여 이동하면서 개방공간(21)에 저장된 비료를 교반하고 동시에 상기 개방공간(21)의 일측으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 발효비료의 제조방법.
   
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