KR102430672B1 - 토착 미생물을 활용한 비료 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대나무 낙엽에서 채취한 토착 미생물균을 기반으로 조성되는 토착 미생물 배양체와 상기 토착 미생물 배양체를 활용한 비료의 제조방법에 관한 것으로서, 토착 미생물균이 발효하기에 적합한 환경을 조성하여 인산, 질소, 칼륨에 편중되지 않은 다양한 영양소를 함유하는 유기물을 생산하여 생육 촉진함은 물로 병충해를 방지하고 토양을 중화하는 기능을 갖춘 친환경적이면서도 저비용 고효율의 비료를 제조할 수 있다. 이를 위하여 익힌 곡물과 대나무 낙엽을 자연 발효시켜 토착 미생물균을 채취하는 단계와 토착 미생물균이 붙어있는 상기 익힌 곡물에 별도의 미생물균 희석액, 전분, 삶은 콩물, 쌀겨 및 온탕한 물을 혼합하는 단계와 상기 혼합단계에 의해 얻은 혼합물을 배양하는 단계 및 상기 배양단계에 의해 얻은 혼합물을 건조하여 보관하는 건조 및 보관단계를 거쳐 토착 미생물 배양체를 제조한다. 다음으로, 토착 미생물을 활용한 비료를 제조하는 방법은 상기 건조 및 보관단계에 의해 얻은 배양체와 퇴비, 계분 및 기타 첨가제를 혼합하는 단계와 상기 혼합물을 3~6개월간 자연 발효시키는 단계와 상기 발효시킨 혼합물을 1~2개월간 숙성시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 토착 미생물을 활용한 비료를 제조한다.

Description

토착 미생물을 활용한 비료 제조방법{Fertilizer manufacturing method using indigenous microorganisms}

토착 미생물 배양체 제조방법 및 토착 미생물 배양체를 활용한 비료 제조방법에 관한 것이다.

비료는 토지를 기름지게 하고 초목의 생육을 촉진시키는 것의 총칭으로, 비료는 토양의 생산력을 유지 또는 증진시키고, 작물을 잘 생장시키기 위하여 토양 또는 식물에 투입하는 영양물질과 직접적으로는 작물의 영양물질이 되지는 않더라도 토양의 물리적 화학성 등을 개선하고 유용한 미생물들을 증진시키며, 토양 중에 식물에 이용될 수 없는 형태로 있는 양분을 이용이 가능한 형태로 바꾸어 다든지, 유독성 물질의 독성을 저감시키는 등 간접적으로 작물의 생육에 도움을 주는 물질이라고 볼 수 있다.

산업의 급속한 발달과 양질의 농산물에 대한 수요증대 및 생산성 향상을 위하여 농약과 화학비료를 과다 사용하고, 생력재배를 위한 편의성 위주의 가공된 화학제제에 대한 수요 욕구가 급속히 확대되어 왔고 이들 농후 자제들이 토양에 광범위하게 적용되어 왔다. 이러한 농후 화학비료와 농약에 편중된 관행농법은 토양내의 염류집적을 가속화시켜 지력의 저하와 토양의 산성화를 야기시키고, 최종 분해자인 미생물 및 토양생물계를 억제하는 결과를 가져와 농토를 점차 황폐화시키는 주범이 되고 있다. 이뿐만 아니라 식물의 생육도중에 발생되는 병충해를 방제하기 위한 농약의 과다사용으로 인하여 병원균의 방제제에 대한 내성의 증가 외에도 토양내 유용 미생물상의 단순화 및 억제로 인해 토양 병원균과 유해 선충 밀도의 급격한 증가와 다발로 이어져 농약을 다량 사용하여야 하는 악순환이 되풀이되고 있다.

또한, 농후한 유기물 및 비료 등의 반복적인 사용으로 인한 심각한 염류집적 현상과 이로 인한 영양분간의 길항작용으로 필요한 주요 영양분의 지속적 결핍과 미량요소의 결핍 등에 의한 연쇄적인 장애가 발생하여 농작물의 내병성이 저하되고, 생육불량으로 수확이 감소하며, 품질과 맛이 저하되는 등 심각한 문제를 야기 시키고 있다.

최근에는 환경오염 문제와 함께 이러한 농작물 오염문제가 심각하게 대두되면서 화학비료나 농약을 사용하기보다는 양질의 유기질 비료나 퇴비를 사용하는 농법개발이 확산되어, 많은 유기질비료를 개발하여 사용하고 있으며 미생물을 이용한 퇴비 발효방법에 대한 개선노력이 지속적으로 시도되고 있다. 그러나 이런 노력에도 불구하고 지력저하의 근본 원인에 대한 이해부족과 대안부재로, 화학비료의 대안으로서 과량 사용되는 유기질비료 및 퇴비의 집중적 사용은 재료학적으로만 차이가 있을 뿐 토양의 건전성 회복이라는 관점에서는 화학제와 비슷한 또 다른 문제점을 심화시켜 가고 있다.

퇴비의 원자재로서는 주로 톱밥, 각종 박 종류, 음식물 쓰레기, 한약 슬러지, 어분 또는 가축분과 이들을 혼합한 천연유기물을 이용하는 경우가 대부분이다. 이러한 유기물비료를 제조하기 위해서는 장시간 발효시켜야 하고 과다한 장치가 필요하며, 생산에 따른 오폐수로 수질을 오염을 시키고 있다. 톱밥은 충분히 발효되지 않은 상태에서는 타닌이나 리그닌 등이 잔류하여 작물에 피해를 줄 수가 있고, 축분, 어분 등은 부패과정에서 유기산이 생성되어 작물뿌리에 손상을 유발할 수가 있다. 또한, 사용되어지는 유기물 원자재의 질이 일정하지 않고 농업용 자재로서의 질과 안전성을 보장할 수 없어 이러한 유기물이 과량 함유된 미숙비료를 장시간 사용할 경우 오히려 염류집적으로 인한 뿌리장해, 곰팡이성 토양으로의 전환에 의한 곰팡이성 병원균의 다발, 비료성분간의 길항작용 유발로 인한 부족현상 또는 미량원소 부족등이 일어나 작물의 성장에 피해를 준다.

근래에 와서는 퇴비나 유기질비료는 산업부산물을 이용하여 비료를 생산하는 공정으로 직간접 열(통상, 고온 처리)을 이용하여 부숙 내지는 병균을 사멸시키는 방법과, 원료의 화학적 성분과 유기물 함유량을 기초로 하여 단순 가공처리 위주의 공정관리 및 단순 제품화를 한 것이 대부분이다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 부산물비료와 유기질비료는 폐자원의 단순 재활용에 그치거나 공정규격 만족에만 맞춰져 본래의 비료 목적에는 미흡하고 그 효용도 낮은 문제점이 있으며, 이로 인하여 부차적인 첨가물,즉 영양제, 복합제재, 미생물제재나 화학합성물질에 의존하는 문제점이 있었다.

이에 미생물을 활용한 발효 공정을 거친 비료가 대안으로 제시되었다. 그런데, 수많은 미생물체가 있으며 이러한 미생물들은 각각 배양조건, 특성 등에 따라 정화처리용 미생물, 탈취용 미생물, 유기질 비료 제조용 미생물 등과 같이 적용분야가 다양하게 분류되어 목적에 부합되지 않는 미생물균를 농업용 비료 제조에 적용할 경우 오히려 해가 되는 일이 적지 않았다.

또한, 농가의 경우에는 논작물, 밭작물, 과수와 같은 다양한 작물에 비료가 사용될 수 있다. 각각 용도에 따라 상이한 미생물균로 제조된 비료를 사용할 비용이 증가됨과 동시에 이를 사용하는데 불편함이 많은 실정이다.

1. 대한민국 등록특허공보 제 10-0708387(2007.04.18)

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상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 자연에서 채취 가능한 대나무 낙엽에 있는 토착 미생물균을 활용함과 동시에 상기 미생물의 발효에 사용되는 양분을 제공하고 미생물균의 발효로 생성된 물질의 활성화에 필요한 아미노산을 제공하는 삶은 콩물을 더욱 포함시키며, 토착 미생물균에 효모균, 고초균, 광합성균 등과 같은 기능성 미생물균을 더욱 포함시켜 미생물균에 의해 분해된 유기물과 미네랄 및 미량영양소 등의 다양한 유효성분을 함유한 종합영양원이되어 식물 생육을 활성화 시키고 토양 재생에 유용한 기능을 하는 토착 미생물 배양체를 제조하는 것이다.

또한 상기 토착 미생물 배양체를 활용하여 농업 및 과수 등에 사용되는 비료, 가축의 사료, 정화처리 등의 다양한 목적으로 활용할 수 있다.

또한, 작물에 서식하는 병충해를 방지하는 길항미생물균을 더욱 포함할 수 있어 유해한 병원체가 서식하지 못하도록 환경을 조성함으로서 별도 농약 살포없이 친환경적이고 저비용 고효율성을 가지는 효과가 있다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본발명은 대나무 낙엽에서 채취한 토착 미생물균을 기반으로 조성되는 토착 미생물 배양체와 상기 토착 미생물 배양체를 활용한 비료의 제조방법을 제공한다.

우선, 토착 미생물 배양체를 제조하는 방법은 토착 미생물 배양체 제조방법은 익힌 곡물과 대나무 낙엽을 자연 발효시켜 토착 미생물균을 채취하는 단계와 토착 미생물균이 붙어있는 상기 익힌 곡물에 별도의 미생물균 희석액, 전분, 삶은 콩물, 쌀겨 및 온탕한 물을 혼합하는 단계와 상기 혼합단계에 의해 얻은 혼합물를 배양하는 단계 및 상기 배양단계에 의해 얻은 혼합물를 건조하여 보관하는 건조 및 보관단계로 구성될 수 있다.

또한, 상기 삶은 콩물은 수분 40~50%인 것이고, 상기 쌀겨는 수분 40~50%인 것이고, 상기 온탕한 물은 70~80℃에서 온탕한 것이고, 상기 배양하는 단계는 상기 혼합단계에 의해 얻은 혼합물은 55~65℃로 4~5일간 보관하여 배양한 것이고, 상기 건조 및 보관단계는 상기 배양단계에 의해 얻은 혼합물을 상온에서 3~5일간 건조하여 보관한 것일 수 있다.

또한, 상기 쌀겨 100중량부 당 상기 토착 미생물균이 붙어있는 익힌 곡물 0.1~1 중량부, 상기 별도의 미생물균 희석액 0.01~0.5 중량부, 상기 전분 0.1~0.5 중량부, 상기 삶은 콩물 0.1~0.5 중량부 및 상기 온탕한 물 1~5 중량부인 것일 수 있다.

또한, 상기 별도의 미생물균 희석액은 효모균, 유산균, 고초균, 누룩균 및 광합성균 중 어느 하나로 이루어진 단독균 희석액 또는 상기 미생물균 중 두 종 이상으로 혼합된 혼합균 희석액을 사용할 수 있다.

다음으로, 토착 미생물을 활용한 비료를 제조하는 방법은 상기 건조 및 보관단계에 의해 얻은 배양체와 퇴비, 계분 및 기타 첨가제를 혼합하는 단계, 상기 혼합물을 3~6개월간 발효시키는 단계, 상기 발효시킨 혼합물을 1~2개월간 숙성시키는 단계로 구성될 수 있다.

또한, 상기 퇴비는 수분 60~70%인 퇴비인 것일 수 있다.

또한, 상기 기타 첨가제는 엿기름일 수 있다.

또한, 상기 퇴비 100 중량부 당 상기 토착 미생물 배양체 0.1~1 중량부로 혼합한 혼합물 75~85 중량부, 상기 계분 15~20 중량부, 상기 기타 첨가제 1~5 중량부를 혼합하여 상기 토착 미생물을 활용한 비료 100 중량부를 제조할 수 있다.

본 발명에 의한 토착 미생물 배양체와 이를 활용한 비료의 제조방법은 대나무 낙엽으로 부터 채취한 토착 미생물균을 이용하여 친환경적이고, 토착 미생물균에 기능성 미생물균인 효모균, 고초균 등을 추가 접종하여 접종 미생물균이 가지는 기능적 요소를 더욱 포함하고, 삶은 콩물을 혼합하여 미생물 발효에 필요한 양분을 충분히 공급함과 동시에 미생물균의 발효작용으로 생성한 물질의 활성화에 필요한 아미노산을 공급함으로서 미생물균 발효 효능을 극대화 할 수 있다. 또한, 활성도가 강한 토착 미생물균을 활용하여 배양한 미생물 배양체는 농업용 또는 과수용 비료, 가축의 사료, 탈취 정화 등에 다양하게 활용될 수 있다. 무엇보다도 농가에 사용되는 비료에 활용하여 화학비료의 염류침적으로 인핸 연작장해를 극복하고, 근원 미생물을 활용함으로서 질소, 칼륨, 인산 뒤주의 편향된 영양성분이 아닌 가용화된 주요 영샹소외 분해된 유기물과 미네랄 등의 다양한 유효성분을 함유한 종합영양원을 제공하여 농작물 생육을 촉진하고, 병충해를 방제하며, 토양 중화를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 토착 미생물 배양체의 제조공정을 도시한 흐름도
도 2는 본 발명의 토착 미생물을 활용한 비료의 제조공정을 도시한 흐름도

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.

본 발명은 전술한 바와 같이 대나무낙엽에서 추출한 미생물균을 기반으로 하여 종래의 다양한 미생물균을 혼합한 복합 미생물균에 의해 제조된 비료를 논작물, 밭작물, 과수 등 다양한 작물에 적용 가능한 친환경 다목적 비료를 제공하기 위하여 토착 미생물균에 의한 비료의 제조하기 위한 것이므로, 이러한 성질을 갖는 미생물체를 발견함이 우선되어야 한다.

이를 위해, 본 출원인은 다양한 실험 끝에 상기한 작용을 하는 미생물균을 발견한 것으로, 대나무낙엽과 익힌 곡물을 혼합한 원료를 발효장에 야적한 상태에서 자연 발효시키게 되면 여기서 채취한 토착 미생물균을 비료의 원료로 사용할 경우에 종자 발아 및 뿌리발육을 촉진하는 기능이 있음을 발견하였다.

이때, 상기한 토착 미생물균을 이용한 비료를 제조함에 있어서는 먼저, 미생물이 원활하게 생존할 수 있는 환경을 조성하면서 영양을 공급하기 위한 첨가제가 필요함은 물론 상기한 토착 미생물균의 생육조건, 예를 들면 배양온도, 미생물체의 호기성 또는 혐기성에 따른 공기 통풍 여부 등을 잘 조절해야 하며, 다양한 실험을 토대로 아래와 같은 결론을 얻을 수 있었다

도 1은 본 발명인 토착 미생물 배양체 제조방법의 흐름도를 나타낸 것으로서, 토착 미생물균 채취단계, 혼합단계, 배양단계, 건조 및 보관단계로 이루어지는 것이다.

도 2는 본 발명인 토착 미생물을 활용한 비료 제조방법의 흐름도를 나타낸 것이며, 혼합단계, 발효단계 및 숙성단계로 이루어지는 것이다.

이하에는 본 발명의 제조방법을 각 단계별로 보다 상세하게 설명한다.

상기 토착 미생물 배양체 제조방법에 있어서, 상기 토착 미생물균 채취단계(S10)는 대나무 낙엽과 익힌 곡물을 섞고 소량의 물을 첨가한 후 발효장에 야적한 상태에서 자연 발효시켜 생성된 미생물균을 배양한다.

구체적으로, 상기 토착 미생물균 채취단계(S10)는 익힌 곡물을 담은 삼나무 용기의 개방된 면에 창호지 또는 거름망으로 덮어두고 인근 야산에 쌓인 대나무 낙엽을 덮어 대나무 낙엽에 있는 토착 미생물균주가 익힌 곡물의 양분과 수분에 의해 발효되며, 발효기간은 계절에 따라 상이하겠으나 대략 1주일 후 토착 미생물균을 채취할 수 있다.

상기 익힌 곡물은 꼬들밥을 포함한 쌀 종류의 익힌 곡물이 될 수 있으며, 미생물 발효에 필요한 양분을 제공할 수 있는 곡물이면 되고 특정 종류에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 익힌 곡물로는 쌀을 익힌 꼬들밥일 수 있다.

상기 토착 미생물균 채취 과정에서 삼나무 용기 주변이 너무 건조하면 익힌 곡물이 말라 굳어버리는 경우가 생기기 때문에 건조한 지역의 경우 사전에 물을 흠뻑 뿌려주어 수분을 보충해주어야 한다. 그리고, 삼나무 용기 너무 깊은 경우에는 삼나무 용기 내부로의 공기가 잘 통하지 않아 호기성인 토착 미생물 발효가 되지 않는 문제점이 있다.

익힌 곡물을 이용한 채취 방법 이외에도 대나무 낙엽이 쌓인 나무 아래 부엽토를 걷어내면 백설기 떡처럼 덩어리져있는 흰색 균사체로부터 토착 미생물균을 채취할 수도 있다.

상기 혼합단계(S11)는 배양한 토착 미생물균이 붙어 있는 익힌 곡물에 별도의 미생물균 희석액, 전분, 삶은 콩물, 쌀겨 및 온탕한 물을 혼합한다.

구체적으로, 상기 삶은 콩물은 수분 40~50%인 것이고, 상기 쌀겨는 수분 40~50%인 것일 수 있다. 상기 삶은 콩물과 쌀겨의 수분 함량을 40% 미만일 경우에는 미생물균이 서식하기에 필요한 수분을 제공하지 못하게 되어 미생물균의 배양 효율이 떨어지게 되고, 수분 함량이 50% 이상일 경우에는 부패하기 쉬워진다. 또한, 상기 온탕한 물은 물은 70~80℃에서 온탕한 것일 수 있다. 상기 70~80℃로 온탕한 물을 혼합하는 이유는 발열온도에 따른 유해균을 사멸시키기 위함인데, 특히 발열온도가 50℃일 경우에는 유해선충을 사멸시키고 60℃일 경우에는 다수의 식물 병원균을 사멸시키며, 70~80℃일 경우에는 다수의 박테리아 및 잡초 종자를 사멸시키는 기능을 하기 때문이다. 따라서, 온탕한 물이 70℃ 미만일 경우에는 유해 병충해를 효율적으로 사멸시킬 수 없고, 80℃ 초과일 경우에는 유해한 토착 미생물균을 사멸시켜 적절치 못하다.

또한, 상기 쌀겨 100 중량부 당 상기 토착 미생물균이 붙어있는 익힌 곡물 0.1~1 중량부, 상기 별도의 미생물균 희석액 0.01~0.5 중량부, 상기 전분 0.1~0.5 중량부, 상기 삶은 콩물 0.1~0.5 중량부 및 상기 온탕한 물 1~5 중량부일 수 있다. 상기 미생물균 희석액은 0.01~0.5 중량부이고, 바람직하게 0.1 중량부이다. 0.01 중량부 미만일 경우에는 별도 추가한 미생물균의 군집비율이 떨어져 배양 효율이 떨어지고, 0.5 중량부 초과할 경우에는 대나무 낙엽에서 채취한 토착 미생물균의 군집 분포보다 높은 비율을 차지하게 되어 당초 목적과는 상이한 결과를 얻게 된다. 또한, 전분은 0.1~0.5 중량부이고, 바람직하게는 0.2 중량부이다. 전분이 0.1 중량부 미만일 경우에는 미생물이 서식하는데 필요한 탄수화물을 제공하지 못하게 되고, 0.5 중량부를 초과할 경우에는 효용성을 찾기 어렵고, 미생물 발효에 사용되고 남은 전분을 제거하기 위하여 전분 분해효소인 아밀라아제를 추가적으로 혼합해야 하는 문제가 있다. 상기 삶은 콩물은 0.1~0.5 중량부이고, 바람직하게는 0.3 중량부이다. 삶은 콩물을 혼합하는 이유는 미생물 발효에 필수적인 아미노산을 제공하는 동시에 미생물 발효에 의해 생성된 유해한 유기물질의 활성화에 필요한 아미노산을 충분히 공급하기 위함이고, 이는 삶은 콩물 0.1~0.5 중량부 일때 가장 효율적이다. 만약 삶은 콩물이 0.1 미만일 경우에는 미생물 발효 및 유기물 활성에 필요한 아미노산을 충분히 제공하지 못하고, 0.5 중량부를 초과할 경우에는 효용성을 찾기 어렵다.

또한, 상기 토착 미생물균을 채취하는 단계에서 채취한 토착 미생물균이 붙어있는 익힌 곡물에 별도의 미생물균 희석액을 혼합하는 이유는 대나무 낙엽에서 추출한 토착 미생물균이 지니는 효능 이외의 추가 혼합한 미생물균이 지니는 효능을 더욱 포함시키기 위한 것으로서, 상기 별도의 미생물균은 효모균, 유산균, 고초균, 누룩균 및 광합성균 중 어느 하나로 이루어진 단독균 또는 상기 미생물균 중 어느 하나 이상으로 혼합된 혼합균일 수 있다. 상기 효모균(Saccharomyces)은 산소의 존재 유무와 상관없이 자라는 특성이 있고, 당을 발효시켜 에탄올과 이산화탄소로 전환시키며, 식물의 잔사를 분해하여 아미노산과 비타민, 유기산 등 유용 물질을 생산한다. 또한 퇴비에서 생장이 왕성하고 유해가스 분해 및 질소와 생리활성물질 손실을 최소화하는 효과 있으며, 합성비료 잔류에 의한 염류 축적 방지하는 효과가 있다. 상기 유산균(Lactobacillus)은 토양내 산도를 억제하여 혐기성 병원균의 생육을 억제하며, 항생물질(박테리오신)을 생성함과 동시에 종자발아 및 뿌리발육을 촉진하고 유기산을 생산하여 불용성 인산화합물의 양이온과 킬레이트 결합하여 인산을 가용한다. 상기 고초균(Bacillus)은 효소를 생산하여 단백질, 섬유소 등의 유기물 분해 및 발효를 촉진하여 인산 및 질산화합물 분해 및 유해가스를 제거한다. 또한 식물성 병원균 길항물질 및 항생물질을 생성하여 병원균으로부터 작물을 보호하는 역할을 한다. 상기 누룩균(Aspergillus)은 황국균이라고도 불리지며, 저온 건조한 계절에 번식하기 유리하므로 겨울철에 주로 사용될 수 있다. 누룩균은 곰팡이에 속하며 작물 뿌리에 밀착 생장하면서 토양 내 인산과 같은 난용성 성분인산을 흡수하여 작물에 제공하기도 하며, 뿌리 표면의 물리적 방어벽 역할을 하여 뿌리 병해를 방지하기도 한다. 상기 광합성균(Rhodobacter)은 광합성을 하여 당분을 만드는 세균으로 토양 내 황화수소, 암모니아 등 유해가스를 먹이로 사용하여 아미노산으로 전환하고, 아미노산, 핵산, 비타민, 생리활성물질 등을 분리하여 작물의 생육을 촉진한다.

또한, 상기 배양단계(S12)는 상기 혼합단계에 의해 얻은 혼합물은 55~65℃로 4~5일간 보관하여 배양할 수 있다. 미생물균에 의한 유기물 분해반응은 발열과정에 의해 이루어지는데 상기와 같은 온도 조건일 경우에 미생물에 의해 유기물이 분해되고 발열하여 온도가 높아지면 미생물이 리그닌, 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스 등을 분해하기 적합한 온도가 되기 때문이다. 상기 온도가 55℃ 미만일 경우에는 리그닌, 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스 등을 분해하는데 필요한 에너지를 제공받지 못하게 되고, 65℃ 초과할 경우에는 열에 의해 증발이 많이 일어나게 되어 미생물균의 활성화가 떨어지게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 건조 및 보관단계(S13)는 상기 배양단계에 의해 얻은 혼합물을 상온에서 3~5일간 건조하여 보관한 것일 수 있다. 계절에 따라 상이할 수 있으나 상기 상온은 20℃를 기준으로 하여 3~5일간 상온에서 배양할 경우 상기 배양단계를 거친 혼합물이 부패되지 않고 신선도를 유지한 채 장기간 보관할 수 있는 수분을 보유할 수 있다.

구체적으로, 토착 미생물을 기반으로 한 배양체는 활성도가 강한 다종의 미생물을 포함하고 있어 농작물 생육 촉빈과 토양을 중화시키기 위한 비료로 활용되는 것뿐만 아니라, 가축의 사료, 정화처리, 탈취 등의 다양한 용도로도 활용될 수 있다.

다음으로, 도 2에 기재된 토착 미생물을 활용한 비료 제조방법에 구체적으로 살펴본다.

상기 토착 미생물 배양체 제조방법에 의해 얻은 배양체를 퇴비, 계분 및 기타 첨가제를 혼합하는 단계(S20)와 상기 혼합물을 3~6개월간 발효시키는 단계(S21)와 상기 발효시킨 혼합물을 1~2개월간 숙성시키는 단계(S22)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 혼합단계(S10)는 상기 퇴비 100 중량부 당 상기 토착 미생물 배양체 0.1~1 중량부로 혼합한 혼합물 75~85 중량부와 상기 계분 15~20 중량부와 상기 기타 첨가제 1~5 중량부일 수 있다. 바람직하게는 상기 퇴비 100 중량부 당 상기 토착 미생물 배양체 0.1~1 중량부로 혼합한 혼합물 80 중량부와 상기 계분 17 중량부와 상기 기타 첨가제 3 중량부로 구성될 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 퇴비 100 중량부 당 상기 토착 미생물 배양체 0.1~1 중량부로 혼합된 혼합물일 수 있고, 바람직하게는 상기 퇴비 100 중량부 당 상기 토착 미생물 배양체 0.5일 수 있다. 상기 토착 미생물 배양체가 0.1 중량부 미만일 경우에는 본 발명에서 원하는 미생물의 작용에 따른 효과가 낮아 효율성이 떨어지고, 0.5 중량부를 초과할 경우에는 경제성이 떨어져 효용성을 찾기가 어렵다.

또한 상기 퇴비는 톱밥, 나무 껍질, 나무 부스러기, 왕겨, 볏짚, 각종 박 종류 등의 단일 퇴비 또는 어느 한 종 이상으로 혼합된 퇴비를 사용할 수 있고, 특정 퇴비에 한정됨이 없이 통상의 농업에서 사용하는 퇴비이면 족하다.

또한 상기 퇴비는 수분 60~70%인 퇴비인 것일 수 있다. 수분 60~70%일 경우가 미생물 발효에 필요한 최적의 수분함량이고, 수분 60% 미만일 경우에는 열에너지의 축적이 부족하고 미생물의 발달이 미흡하여 발효가 충분치 않게 되고, 수분 70% 초과할 경우에는 퇴비의 표면에는 콜로이드의 분산이 심하여 물리성이 약화되고 퇴비 내부의 공기가 차단되어 발효가 억제되는 문제점이 있다. 특히 톱밥 또는 나무 껍질 등으로 이루어진 퇴비는 수분보존이 되지 않아 충분한 수분을 함유할 수 있도록 유의할 필요가 있다.

또한, 상기 기타 첨가제로는 전분을 분해할 수 있는 아밀라아제 대체물질로서 엿기름 등이 될 수 있다. 엿기름에 함유되어 있는 아밀라아제 효소는 다당류인 전분을 단당류로 분해하여 미생물균이 대사작용에 사용되는 에너지원을 제공해 주는 역할을 하여 미생물균의 발효작용을 돕는다.

또한, 상기 기타 첨가제로서 병충해 서식을 방지하기 위하여 무공해 천연 농약으로 구성될 수 있다. 상기 무공해 천연 농약으로는 초목회제제, 돼지쓸개제제, 피마자제 중 어느 하나인 단독제제 또는 상기 두 가지 제제 이상이 혼합된 복합제제일 수 있다.

구체적으로 초목회제제는 초목회와 물을 1:5 중량비로 하여 24시간 침포한 뒤 걸러내어 액비를 제조할 수 있고 이를 비료 제조시 첨가제로 혼합하여 제조한 비료를 이용할 경우 진딧물과 노린재 등을 방제하는 효과가 있다. 만일 초목회액 속에 적당량의 디프테렉스(Dipterex)를 첨가하면 약제효과가 강화될 수 있고 진딧물 살상효과가 높아진다. 돼지쓸개제제는 10%의 돼지쓸개액과 탄산나트륨, 세제가루를 8:1:1 중량비로 혼합한 혼합액을 비료 제조시 첨가제로 혼합하여 제조한 비료를 이용할 경우 가지의 입고병이나 고추의 탄저병을 방제할 수 있고 강낭콩, 오이류 등의 진딧물, 배추흰나비 애벌레 등 해충을 방제할 수 있다. 피마자제제는 찧은 피마자잎과 물을 1:3 비율로 하여 혼합하고 제조할 수 있고, 비료 제조시 첨가제로서 사용한 비료를 이용할 경우 진딧물, 배추흰나비, 각종 해충 등을 방제할 수 있다.

상기 발효단계(S21)는 상기 혼합단계(S20)에 의한 혼합물을 3~6개월간 자연 발효시키는 단계이다. 이를 통해 퇴비와 계분에 있는 유기물을 이용한 토착 미생물의 효소작용에 의해 유용한 물질을 생산할 수 있다.

상기 숙성단계(S22)는 상기 발효단계를 거친 혼합물을 1~2개월간 숙성시키는 것을 말하며, 이는 미생물의 발효작용에 의해 생성된 해로운 물질을 배출시킬 수 있도록 한다.

필요에 따라 건조 및 분말화단계를 거칠 수 있으며, 상기 숙성단계를 거친 혼합물이 부패되지 않을 정도로 건조시킨 후 이를 분쇄기에 의해 미세하게 분말화하는 단계로서, 분말 크기는 통상의 농가에서 이루어 지는 비료의 크기면 족하고, 특정 크기에 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

1. 토착 미생물을 활용한 비료 제조

<실시예 1>

(1) 토착 미생물 배양체의 제조

전라남도 대나무 숲의 낙엽 밑에 꼬들밥을 담고 거름망으로 두른 삼나무 용기를 놓아 두고, 야적한 상태에서 1주일 간 발효하여 토착 미생물균을 채취하고, 토착 미생물균이 붙어있는 꼬들밥 5kg에 농가에서 일반적으로 쓰이는 효모균 500배 희석액 0.1kg, 전분 2kg, 수분 40~50%인 삶은 콩물 3리터, 수분 40~50%인 쌀겨 1톤 및 70~80℃로 온탕한 물을 30리터를 혼합하여 침지하였다. 이후, 배양체를 55~65℃로 5일간 보관하고, 20℃로 4일간 건조하여 미생물 배양체를 제조하였다.

(2) 토착 미생물을 활용한 비료 제조

상기 방법으로 제조한 미생물 배양체 5kg에 수분 65%인 전라남도 대나무숲에서 채취한 나무 부스러기와 나뭇잎 등으로 이루어진 퇴비 1톤을 혼합한 혼합물 80 중량부와 계분 17 중량부와 엿기름 3 중량부로 하여 토착 미생물을 활용한 비료가 100 중량부가 되도록 혼합하고, 혼합물을 3개월간 자연 발효시킨 후, 2개월간 숙성시켜 비료를 제조하였다.

<실시예 2>

(1) 토착 미생물 배양체의 제조

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 미생물 배양체를 제조하였다.

(2) 토착 미생물을 활용한 비료 제조

상기 방법으로 제조한 미생물 배양체 5kg에 수분 65%인 전라남도 대나무숲에서 채취한 나무 부스러기와 나뭇잎 등으로 이루어진 퇴비 1톤을 혼합한 혼합물 80 중량부와 계분 17 중량부와 엿기름과 초목회제제를 1:1 비율로 한 기타 첨가제를 3중량부로 하여 토착 미생물을 활용한 비료가 100 중량부가 되도록 혼합하고, 혼합물을 3개월간 자연 발효시킨 후, 2개월간 숙성시켜 비료를 제조하였다.

<비교예 1>

(1) 토착 미생물 배양체의 제조

효모균 희석액을 첨가하는 단계를 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 토착 미생물 배양체를 제조하였다.

(2) 토착 미생물을 활용한 비료 제조

상기 제조한 미생물 배양체를 실시예 1과 같은 방법으로 비료를 제조하였다.

<비교예 2>

(1) 토착 미생물 배양체의 제조

삶은 콩믈을 첨가하는 단계를 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 토착 미생물 배양체를 제조하였다.

(2) 토착 미생물을 활용한 비료 제조

상기 제조한 미생물 배양체를 실시예 1과 같은 방법으로 비료를 제조하였다.

<비교예 3>

(1) 토착 미생물 배양체의 제조

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 미생물 배양체를 제조하였다.

(2) 토착 미생물을 활용한 비료 제조

기타 첨가제를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 비료를 제조하였다.

<비교예 4>

시중에서 판매되는 인산칼리 복합 화학비료를 사용하였다.

<실험예 1>

하기 표 1은 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 4에서 미생물제제 또는 유기질비료를 살포 후 30일이 지나 토양에 존재하는 선충(단위 : 개)을 조사한 것이다.

비료처리구분	토양무게	유해선충
		진딧물	뿌리혹선충	나선선충	주름선충	참선충
실시예 1	300g	1	2	1	2	3
실시예 2	300g	0	1	1	0	0
바교예 1	300g	2	3	3	2	3
비교예 2	300g	2	2	4	3	4
비교예 3	300g	1	1	3	2	3
비교예 4	300g	10	15	29	41	55
무첨가	300g	12	19	35	38	60

선충은 식물 뿌리에 피해를 주어 식물 생장을 방해하는 해충이고, 진딧물은 식물의 진액을 빨아먹고 바이러스를 퍼트려 식물병을 유발하는 해충이다. 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 3과 같이 본 발명에 따른 토착 미생물을 활용한 비료를 사용할 경우에는 진딧물, 뿌리혹선충, 나선선충, 주름선충, 참선충이 적은 양으로 현저히 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 2와 같이 천연제제로서 초목회제제를 첨가한 경우 월등히 유해한 선충이 줄어든 것을 확인할 수 있었다.

<실험예 2>

하기 표 2는 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 4에서 미생물제제 또는 유기질비료를 살포 한 토양에 식물 파종 및 생장 시험에 관한 것으로서, 보리, 고추, 오이, 딸기를 파종 후 20일이 지난 후 발아율(단위 : %)을 나타낸 것이다.

비료처리구분	보리	고추	오이	딸기
실시예 1	75	85	82	73
실시예 2	79	86	82	73
비교예 1	76	75	79	66
비교예 2	67	52	68	51
비교예 3	73	66	71	58
비교예 4	35	42	26	63
무첨가	0	12	32	22

실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 3은 비교예 4와 비료를 첨가하지 않은 경우보다 발아율이 높은 것을 확인할 수 있었다. 특히, 비교예 2는 삶은 콩물을 넣지 않은 경우에 경우로서 미생물 생장 및 발효에 필요한 아미노산을 충분히 공급하지 못하여 발아율이 낮은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 3은 엿기름 또는 병충해 방지 천연제제를 넣지 않은 경우로서 이를 포함하는 실시예 1 및 2, 비교예 1의 경우보다 낮은 발아율을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

<실험예 3>

하기 표 3는 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 4에서 미생물제제 또는 유기질비료를 살포 한 토양에서 제배한 딸기의 수확량, 당도, 경도, 무게 등의 상태를 분석 비교한 결과를 나타낸 것이다.

비료처리구분	무게(g)	수확량(kg/평)	당도(Brix)	경도(kgf)
실시예 1	85	18.9	15.2	0.25
실시에 2	86	18.5	15.7	0.27
비교예 1	81	17.6	15.1	0.24
비교예 2	75	16.9	14.6	0.22
비교예 3	81	17.5	14.9	0.24
비교예 4	64	16.8	13.9	0.21
무첨가	57	15.5	13.2	0.19

실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 3은 비교예 4와 비료를 첨가하지 않은 경우보다 딸기의 무게, 수확량, 당도, 경도에서 높은 수치를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 삶은 콩물을 첨가하지 않은 비교예 2는 이를 첨가한 실시예 1 및 2, 비교예 1 및 3의 경우보다 낮은 무게, 수확량, 당도, 경도를 나타낸 것을 확인 할 수 있었다. 이로부터 미생물균의 발효와 유기물 활성에 아미노산이 필수적이며, 이를 포함하는 본 발명의 경우 딸기의 품질과 생산량이 더욱 증대됨을 확인할 수 있었다.

<실험예 4>

하기 표 4는 실시예 1에 의해 제조된 토착 미생물 배양체의 암모니아 탈취 시험을 측정한 결과에 관한 것이다. 암모니아 탈취 시험은 가스텍(model 801, GASTEC CO)을 이용하여 측정하였고, 미생물 배양체를 증류수에 50배 희석하여 분사기로 분사시켰다.

경과시간(분)	실시예1(ppm)	무첨가(ppm)	탈취율(%)
0	200	200	-
30	142	195	29
60	102	192	49
90	84	188	58
120	42	185	79

<수학식 1>

상기 표 4에서 볼 수 있듯이 시간이 경과함에 따라 암모니아에 대하여 우수한 탈취 효과를 보임을 확인할 수 있다. 이는 토착 미생물균의 발효에 따른 유효성분이 암모니아에 대하여 탈취효과에 따라, 토착 미생물 배양체를 탈취제로 활용할 수 있음을 간접적으로 확인할 수 있다.

<실험예 5>

하기 표 5는 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 4에서 미생물제제 또는 유기질비료의 상대적인 악취 정도를 나타낸 것이다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
악취정도	4점	4점	3점	3점	3점	2점

(1점:매우심함, 2점:심함, 3점:보통, 4점:약간있음, 5점:거의없음)

상기 표 5에서 볼 수 있듯이 본 발명에 따른 토착 미생물을 활용한 비료는 화학비료보다 악취 발생이 적은것을 확인 할 수 있었다. 상기 표 4에서 확인한 바와 같이 토착 미생물균의 발효작용에 따라 생성된 암모니아 탈취성분이 비료 특유의 악취를 저감시킨 것으로 예상되며, 비교예 1 내지 3은 실시예 1 및 2에 비하여 미생물균의 발효율이 떨어져 상대적으로 악취가 나는 것으로 예상된다.

전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 쌀 종류의 익힌 곡물과 대나무 낙엽을 자연 발효시켜 토착 미생물균을 채취하는 단계;
   토착 미생물균이 붙어있는 상기 쌀 종류의 익힌 곡물에 별도의 미생물균 희석액, 전분, 삶은 콩물, 쌀겨 및 온탕한 물을 포함하여 혼합하는 단계;
   상기 혼합단계에 의해 얻은 혼합물을 배양하는 단계; 및
   상기 배양단계에 의해 얻은 혼합물을 건조하여 보관하는 건조 및 보관단계;를 포함하고,
   상기 별도의 미생물균 희석액은 효모균을 포함하고,
   상기 쌀겨 100중량부 당 상기 토착 미생물균이 붙어있는 쌀 종류의 익힌 곡물 0.1~1 중량부, 상기 별도의 미생물균 희석액 0.01~0.5 중량부, 상기 전분 0.1~0.5 중량부, 상기 삶은 콩물 0.1~0.5 중량부 및 상기 온탕한 물 1~5 중량부인 것을 특징으로 하는 토착 미생물 배양체 제조방법
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 삶은 콩물은 수분 40~50%인 것이고,
   상기 쌀겨는 수분 40~50%인 것이고,
   상기 온탕한 물은 70~80℃인 것이고,
   상기 배양하는 단계는 상기 혼합단계에 의해 얻은 혼합물은 55~65℃로 4~5일간 보관하여 배양한 것이고,
   상기 건조 및 보관단계는 상기 배양단계에 의해 얻은 혼합물을 상온에서 3~5일간 건조하여 보관한 것을 특징으로 하는 토착 미생물 배양체 제조방법
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 토착 미생물 배양체와 퇴비, 계분 및 기타 첨가제를 혼합하는 단계;
   상기 혼합물을 3~6개월간 발효시키는 단계; 및
   상기 발효시킨 혼합물을 1~2개월간 숙성시키는 단계를 포함하는 토착 미생물을 활용한 비료 제조방법
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 퇴비는 수분 60~70%인 퇴비인 것을 특징으로 하는 토착 미생물을 활용한 비료 제조방법
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 기타 첨가제는 엿기름인 것을 특징으로 하는 토착 미생물을 활용한 비료 제조방법
   
8. 제 5항에 있어서,
   상기 퇴비 100 중량부 당 상기 토착 미생물 배양체 0.1~1 중량부로 혼합한 혼합물 75~80 중량부;
   상기 계분 15~20 중량부;
   상기 기타 첨가제 1~5 중량부;를 혼합하여 상기 토착 미생물을 활용한 비료 100 중량부를 제조하는 토착 미생물을 활용한 비료 제조방법

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