KR102337529B1 - 바닷물을 이용한 토양활성제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바닷물에 황산제1철이 용해되어 혼합된 미네랄수 준비단계와;
바닷물에 식이유황이 용해되어 혼합된 유황수 준비단계와;
바닷물에 부식산(Humic acid)과 풀빅산(Fulvic acid)이 용해되어 혼합된 알칼리수 준비단계와;
바닷물에 유기산이 용해되어 혼합된 유기산수 준비단계와;
상기 미네랄수와, 유황수와, 알칼리수와, 유기산수를 혼합하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 토양활성제 제조방법에 관한 것이다.

Description

바닷물을 이용한 토양활성제 및 그 제조방법{Soil Activator Using Seawater And The Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 바닷물을 이용한 토양활성제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토양을 강력한 부식작용으로 발효시켜 미생물들이 정착할 수 있는 환경을 조성시키며, 유용 미생물 투입 없이 토착 미생물의 증식력을 키워 연작을 가능하게 하는 바닷물을 이용한 토양활성제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

비닐하우스 등 시설에 의한 촉성재배와 지역의 특화농업이 날로 증가하고 있다. 이와 같은 지역의 특화농업과 촉성재배는 연작재배로 이어져 연작으로 인한 토양의 염류집적으로 연작에 많은 문제가 발생하고 있다. 즉, 동일 농작물의 반복재배로 인하여 토양에 염류집적이 발생되고 염류집적을 해소하기 위하여 옮겨가면서 재배하는 윤작을 하게 되나 농경지가 제한된 지역에는 윤작이 불가능하여 연작시 염류를 해소하는 수단으로 유기물(퇴비, 유기질 비료 등)을 다량 시비하여 염류의 집적을 줄이고 있으나 노동력의 부족으로 퇴비생산에 한계성이 있고 유기질 비료 등의 경우에도 반복되는 연작에서의 염류해소에는 한계성을 가지게 되는 실정이다.

윤작하더라도 농작물의 생산성을 높이기 위하여 화학비료의 과다사용으로 토양이 산성화 및 부영양화가 심해지고 이로 인한 작물의 생육이 원활하지 못하고 면역력이 떨어져 병해에 약하게 된다. 이로 인하여 농작물의 병충해에 대한 내성 및 저항력 저하 때문에 더욱더 많은 양의 농약 및 화학비료가 살포되고 이러한 토양에서 생산된 농산물에는 농약이 잔류하면서 국민건강을 저해하게 되고 또 수확량이 절감되는 문제점으로 이어지고 있다. 이와 더불어 기계화, 산업화의 가속화로 인한 토양의 오염과 환경의 파괴로 인한 토양 유기물과 자정력의 기초가 되는 미생물의 개체수가 급격하게 감소되고 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 토양에 유기물을 다량 시비하여 염류집적과 토양의 산성화를 줄이거나, 광물을 이용하거나, 미생물을 이용하는 하는 방법 등이 시도되고 있으나, 토양 자체를 활성화시키는 근본적인 해결책은 제시되지 못하고 있다.

대한민국 등록번호 제10-0869349호 등록특허공보 대한민국 등록번호 제10-1127029호 등록특허공보

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 토양을 강력한 부식작용으로 발효시켜 미생물들이 정착할 수 있는 환경을 조성시키며, 유용 미생물의 투입 없이 토착 미생물의 증식력을 키워 토양을 활성화시켜 연작이 가능하며 식물 생장이 활성화되어 수확량 증가가 가능한 바닷물을 이용한 토양활성제 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여, 바닷물에 황산제1철이 용해되어 혼합된 미네랄수 준비단계와;

바닷물에 식이유황이 용해되어 혼합된 유황수 준비단계와;

바닷물에 부식산(Humic acid)과 풀빅산(Fulvic acid)이 용해되어 혼합된 알칼리수 준비단계와;

바닷물에 유기산이 용해되어 혼합된 유기산수 준비단계와;

상기 미네랄수와, 유황수와, 알칼리수와, 유기산수를 혼합하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 토양활성제 제조방법을 제공한다.

상기에서, 미네랄수에는 철이온과 유황이온이 포함되며;

상기 철이온의 농도는 12,000∼13,000ppm, 유황이온 20,000∼21,000ppm 범위의 농도로 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 알칼리수 준비단계는 바닷물에 부식산이 혼합되는 부식산 알칼리수 준비단계와; 바닷물에 풀빅산이 혼합되는 풀빅산 알칼리수 준비단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 유기산수 준비단계에서 유기산수의 산성도는 pH0.48∼pH1인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 유기산수의 산성도는 pH0.48인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 유기산수는 바닷물을 75℃∼80℃ 범위로 가열하고 유기산이 용해되어 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에 기재된 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 토양활성제를 제공한다.

본 발명에 따르는 바닷물을 이용한 토양활성제는 토양을 강력한 부식작용으로 발효시켜 미생물들이 정착할 수 있는 환경을 조성시키며, 토양부식(또는 토양발효)을 통해 유용 미생물의 투입 없이 토착 미생물의 증식력을 키워 토양을 활성화시켜 연작이 가능하며 식물 생장이 활성화되어 수확량이 증가가 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 바닷물을 이용한 토양활성제 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이며,
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 바닷물을 이용한 토양활성제를 처리하기 전과 후의 실험결과를 보여주는 사진이다.

본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바닷물을 이용한 토양활성제 및 그 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따르는 바닷물을 이용한 토양활성제 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이며, 도 2와 도 3은 본 발명에 따른 바닷물을 이용한 토양활성제를 처리하기 전과 후의 실험결과를 보여주는 사진이다.

본 발명에 따르는 바닷물을 이용한 토양활성제는 오염이 되지 않은 바닷물을 이용한다. 바람직하게는 바닷물 중에서 용존 산소가 풍부한 해양심층수를 이용하는 것이 바람직하다. 해양심층수는 해수의 밀도 차이에 의하여 해저의 가장 낮은 곳에서 느리게 흐르는 해수를 의미하며, 극지방에서 주로 형성된다. 또한 해저의 가장 낮은 곳에서 형성되므로 매우 낮은 온도(약 0℃∼3℃)를 가지고 있기 때문에 상대적으로 용존 산소가 풍부하며, 염분은 심해 전체에서 약 35‰로 일정하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 바닷물을 이용한 토양활성제 제조방법은 미네랄수 준비단계와, 유황수 준비단계와, 알칼리수 준비단계와, 유기산수 준비단계와, 혼합단계를 포함하여 이루어진다.

상기 미네랄수 준비단계에서는 바닷물에 황산제1철(FeSO₄)이 용해되어 미네랄수가 제조된다. 본 발명에서 사용된 황산제1철(FeSO₄)은 덕산종합과학의 황산제일철 7수화물이며, 분말 형태의 식품첨가제로서 철이온(Fe²⁺) 20.1％와 유황이온(S^2-) 34％가 포함되어 있다.

상기 미네랄수에는 철이온과 유황이온이 포함된다.

상기 유황이온(S^2-)은 작물의 병충해를 예방한다.

상기 철이온(Fe²⁺)은 강자성체인 금속도 용해시킬 수 있는 강력한 부식효과를 발휘하며, 토양에 침적된 각종 염류들과의 치환이 가능하여 불용성 염류들을 식물이 흡수할 수 있는 가용성 양분으로 전환시킨다. 그리고 다량의 산소가 생성되어 토양에 풍부한 산소를 공급한다. 상기와 같이 강력한 부식효과와 풍부한 산소발생으로 호기성 미생물을 활성화 시키고, 혐기성 미생물의 증식을 억제시키는 효과가 있다.

상기 미네랄수는 바닷물 10L에 황산제1철 5.5㎏∼6.5㎏을 혼합하여 용해시켜 철이온(Fe²⁺)의 농도는 12,000∼13,000ppm 범위이고, 유황이온(S^2-)의 농도는 20,000∼21,000ppm 범위로 포함된 미네랄가가 제조된다.

본 발명자는 바닷물 10L에 황산제1철 6㎏을 혼합하여 용해시켜 철이온 12,600ppm, 유황이온 20,400ppm인 미네랄수를 제조하였다.

상기 유황수 준비단계에서는 바닷물에 식이유황(MSM)이 용해되어 유황수 제조된다. 식이유황은 분말 형태이며, 황을 함유하는 유기황화합물로 뼈와 콜라겐과 같은 연골 결합조직의 필수 구성 성분이다. 연골은 관절이 흔들리지 않게 고정하며 관절 움직임을 부드럽게 하고, 충격을 흡수 및 분산시켜 관절과 뼈 손상을 예방하는 기능을 한다. 콜라겐은 피부탄력은 물론 근력을 증가시키며, 연골의 주요 구성 성분이기도 하다.

식이유황을 섭취하면 인체 내 콜라겐 성분이 풍부해져 연골 기능이 강화되고, 관절의 염증과 그로 인한 통증을 완화한다. 또한, 세포의 투과성을 높여 독소와 노폐물을 배출하고 항산화 효과, 통증 전달 신경 차단, 신경세포 손상 방지, 체세포 조직의 복구 치료 등의 효과가 있다.

상기 식이유황은 황의 함량이 높은 마늘, 양파, 부추, 삼채와 같은 파속 식물에 많이 들어 있으며, 계란 및 우유와 단백질 식자재에서도 섭취할 수 있다.

상기 유황수는 바닷물 20L에 분말 식이유황(MSM) 15.5㎏∼16㎏을 혼합하면 유황수가 제조된다. 본 발명자는 바닷물 20L에 분말 식이유황 16㎏을 혼합하여 용해시켜 유황수를 제조하였다.

상기 알칼리수 준비단계에서는 바닷물에 부식산(Humic acid)이 용해되어 혼합되는 부식산 알칼리수 준비단계와, 바닷물에 풀빅산(Fulvic acid)이 용해되어 혼합되는 풀빅산 알칼리수 준비단계가 포함되어 이루어진다.

상기 부식산 알칼리수 준비단계에서는 바닷물 5L에 분말 부식산 0.9㎏∼1.1㎏을 혼합하여 용해시키면 부식산 알칼리수가 제조된다. 본 발명자는 바닷물 5L에 분말 부식산 1㎏을 혼합하여 용해시켜 부식산 알칼리수를 제조하였다.

상기 부식산(Humic acid)은 고분자화합물로서, 분자 내에 파손된 부분이 많아 각종 미량원소가 쉽게 결합되고 산화된 부분은 자연히 음전하를 띠게 된다. 부식산은 방향족의 고리와 고리 사이에 아미노산, 아미노당, 펩티드, 지방족화합물 등이 복잡하게 결합되어 있는 복합 방향족 고분자화합물로서, 방향고리에는 질소, 산소, 수산기, 카르복실기 등이 다양하게 결합되어 있다. 부식산 유기구조에는 많은 부분이 자연 산화되어 음전하를 띠고 있다. 따라서 파손된 부분에는 쉽게 양이온성 미량원소가 결합되고 미생물 서식에도 알맞다.

상기 부식산은 식물의 에너지대사(광합성 및 호흡)와 양분 흡수를 증진시키고, 종자와 유묘의 효소활성도 증진시켜 발아와 유묘생장(Seedling growth)이 증진되며, 세포막 투과성이 증진되어 엽면에 요소를 살포할 경우 엽면을 통한 요소 흡수가 촉진된다.

상기 부식산을 토양에 살포할 경우, 토양의 수분 증발을 감소시키고, 미생물의 밀도가 증지되어 토양 비옥도가 향상된다. 토양에 살포한 부식산은 농약과 공해물질과 같은 비이온성 유기화합물을 강하게 흡착함으로써 용해되어 작물에 이용되지 못하게 독성 물질을 감소시키며, 농약으로 오염된 토양에 사용할 경우 독성을 중화시켜 작물이 견딜 수 있는 수준까지 낮추어 준다.

상기 풀빅산 알칼리수 준비단계에서는 바닷물 5L에 분말 풀빅산 1.9㎏∼2.1㎏을 혼합하여 용해시키면 풀빅산 알칼리수가 제조된다. 본 발명자는 바닷물 5L에 분말 풀빅산 2㎏을 혼합하여 용해시켜 풀빅산 알칼리수를 제조하였다.

상기 풀빅산(Fulvic Acid)은 방향족, 지방족 구조를 가지며, 2개 구조 모두 광범위하게 산소를 함유하는 기능성기로 치환되어 있다. 상기 풀빅산은 부식 조성의 하나로 부식 중에 가장 많은 부식산에 비하여 탄소의 함량은 적지만 산소의 함량은 많은 편이며 Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Fe³⁺ 등과 결합하여 물에 잘 녹는 염을 만든다. 풀빅산의 치환성은 900∼1400meq/100g으로서 부식산(400∼870meq/100g)보다 치환성이 높다.

상기 풀빅산은 요소의 안정화, 세포질의 전기적 평형에 도달하게 하는데 기여하고, 모든 세포에게 활력을 제공하는 강력한 유기 전해질이다. 세포분열과 세포신장을 증진시키고, 엽면 살포로 호흡을 증진시킴으로써 생육을 촉진시키고, 노화의 지연으로 생장의 지속을 가능하게 한다.

또한, 농약으로 오염된 토양에 풀빅산을 사용할 경우 독성을 중화시켜 작물이 견딜 수 있는 수치까지 낮추어 준다.

그리고 풀빅산은 수분 보유력을 높여주고, 식물의 당 농도를 조절하여 건조에 잘 견디게 하고, 특히 높은 당 농도를 갖는 식물이 건조에 잘 견디도록 한다. 또한 풀빅산은 토양의 오염물질과 독성물질을 흡수하여 빨리 분해하게 하는 촉매제로서 작용하고, 토양 내 규산을 용해하여 이용성을 증진시키며, 단백질 대사를 증진시키고, 기공의 개폐와 증산을 조절하여 식물의 호흡을 돕고 유용미생물의 호흡을 증진시키다.

상기 유기산수 준비단계에서는 바닷물에 유기산이 용해되어 혼합되어 유기산수가 제조된다. 상기 바닷물은 금속 용기에서 75℃∼80℃ 범위로 가열된 후, 가열된 바닷물에 유기산이 첨가된다. 상기 유기산으로는 사과산, 시트르산 등이 있다. 바닷물을 75℃∼80℃ 범위로 가열함으로써 유기산의 용해가 용이하게 이루어진다. 상기 유기산수 준비단계에서 유기산수의 산성도는 pH0.48∼pH1 이하이다. 산성도가 1 이하인 유기산은 동물과 식물에는 무해하지만 강력한 부식력을 가지고 있어 식물의 활성화제로 적합한 조건을 갖추고 있다.

상기 유기산수는 바닷물 60L를 75℃∼80℃ 범위로 가열하고, 산성도가 pH0.48∼pH1 이하가 될 때까지 유기산을 첨가하여 유기산수가 제조된다. 상기 유기산수는 산성도가 pH0.48인 것이 바람직하다.

본 발명자는 바닷물 60L를 금속용기에서 75℃까지 가열하고, pH0.48이 될 때까지 사과산분말 40∼42㎏을 첨가하여 유기산수를 제조하였다.

상기 혼합단계에서는 하나의 용기에 상기 단계에서 제조된 미네랄수와, 유황수와, 알칼리수와, 유기산수를 넣고 저어서 혼합하여 토양활성제를 제조한다. 상기 미네랄수, 유황수, 알칼리수, 유기산수가 혼합되어 제조된 토양활성제의 pH는 1이하이다.

본 발명자는 바닷물 60L를 금속용기에서 75℃까지 가열하고, pH0.48이 될 때까지 사과산분말 40㎏을 첨가하여 유기산수를 제조하였고; 여기에 바닷물 10L에 황산제1철 6㎏을 혼합하여 용해시켜 철이온 12,600ppm, 유황이온 20,400ppm인 미네랄수와, 바닷물 20L에 분말 식이유황 16㎏을 혼합하여 용해시켜 제조한 유황수와, 바닷물 5L에 분말 부식산 1㎏을 혼합하여 용해시켜 부식산 알칼리수와, 바닷물 5L에 분말 풀빅산 2㎏을 혼합하여 용해시켜 풀빅산 알칼리수를 혼합하여 본 발명에 따르는 바닷물을 이용한 토양활성제를 제조하여 작물에 적용하였다.

이하에서는 본 발명에 따르는 바닷물을 이용한 토양활성제를 작물에 적용한 것을 예를 들어 설명한다.

도 2에 도시된 사진과 같이, 600평에 심어진 마늘밭에 물 500L에 토양활성제 500cc을 희석하여 관주를 하고, 물 500L에 토양활성제 100cc을 희석하여 엽면에 시비하였다. 온도는 평균기온 5℃∼25℃ 범위에서 90일∼100일(3월∼6월초) 동안 3∼4회 처리하였다.

도 2의 좌측은 토양활성제를 사용한 경우, 도 2의 우측은 본 발명에 따른 토양활성제를 미사용한 경우의 사진이다. 토양활성제를 처리하지 않은 마늘에 비하여, 본 발명에 따르는 토양활성제 처리를 한 경우에는 생육 상태가 좋아지는 것이 육안으로 확인되었다.

또한, 도 3에서 좌측은 토양활성제 사용 전의 사진이고, 도 3의 우측은 본 발명에 따른 토양활성제 사용 후의 사진이다. 토양활성제를 처리하지 전에는 담자균으로 인해 잔디에 베어링이 발생하였으나, 토양활성제 처리 후에는 잔디가 새로 돋아난 것을 육안으로 확인하였다.

퇴비를 발효시켜야 한다는 개념은 누구나 알고 있는 상식이지만 토양을 발효시킨다는 개념은 현재까지 없었다. 완벽한 발효퇴비는 작물에 있어 보약이 되듯이 완벽한 토양부식(토양발효)은 앞으로 농업의 보약이 될 것이다. 본 발명에 따르는 토양활성제가 토양에 적용되는 경우 농약과 화학비료의 사용량을 줄이는 토양 다이어트 및 연작장애의 해결책이 될 것이다.

Claims (7)

1. 바닷물에 황산제1철이 용해되어 혼합된 미네랄수 준비단계와;
   바닷물에 식이유황이 용해되어 혼합된 유황수 준비단계와;
   바닷물에 부식산(Humic acid)과 풀빅산(Fulvic acid)이 용해되어 혼합된 알칼리수 준비단계와;
   바닷물에 유기산이 용해되어 혼합된 유기산수 준비단계와;
   상기 미네랄수와, 유황수와, 알칼리수와, 유기산수를 혼합하는 단계로 이루어지며; 상기 유기산수 준비단계에서 유기산수의 산성도는 pH0.48∼pH1이며; 상기 미네랄수, 유황수, 알칼리수, 유기산수가 혼합되어 제조된 토양활성제는 pH1이하인 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 토양활성제 제조방법.
2. 제1 항에 있어서, 상기 미네랄수에는 철이온과 유황이온이 포함되며;
   상기 철이온의 농도는 12,000∼13,000ppm, 유황이온 20,000∼21,000ppm 범위의 농도로 포함되며; 상기 철이온과 유황이온은 황산제1철이 해리되어 포함된 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 토양활성제 제조방법.
3. 제1 항에 있어서, 상기 알칼리수 준비단계는 바닷물에 부식산이 혼합되는 부식산 알칼리수 준비단계와; 바닷물에 풀빅산이 혼합되는 풀빅산 알칼리수 준비단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 토양활성제 제조방법.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서, 상기 유기산수의 산성도는 pH0.48인 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 토양활성제 제조방법.
6. 제1 항에 있어서, 상기 유기산수는 바닷물을 75℃∼80℃ 범위로 가열하고 유기산이 용해되어 제조되는 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 토양활성제 제조방법.
7. 제1 항, 제2 항, 제3 항, 제5 항 및 제6 항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 바닷물을 이용한 토양활성제.

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