KR102444144B1 - 수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 수족관 또는 양어장의 어류 배설물에 의한 암모니아를 흡착한 제올라이트를 토양 개량제로 사용하여 토양의 보수력 증가, 비료 사용량 감소, 질소 고정 능력 향상의 효과를 가지는 수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법 {Soil conditioner using ammonia-absorbed zeolite and manufacturing method thereof}
본 발명은 수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 수족관 또는 양어장의 어류 배설물에 의한 암모니아를 흡착한 제올라이트를 토양 개량제로 사용하여 토양의 보수력 증가, 비료 사용량 감소, 질소 고정 능력 향상의 효과를 가지는 수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
현대사회가 급격한 산업화에 따라 발전함으로 인해 도시쓰레기와 같은 다량의 오염물질이 생태계 전반에 걸쳐 생성되어 방출되고 있으나 이를 직접 처분 시, 야적장에서의 야적부지의 증가 및 중금속의 유출에 따라 예로써 하천, 산림, 대기 등과 같은 인간의 주변환경에 2차적 환경오염을 일으킬 수 있는 문제점을 내포하고 있다. 따라서 현재 일본을 비롯한 선진국 등에서는 이를 방지할 목적으로 소각공정은 물론 부피감소를 위하여 1300℃에서 소각재의 용융화 공정이 일반화되어 있다.
이러한 용융공정을 통해 얻어진 용융슬래그는 다량의 SiO2 및 Al2O3을 함유하고 있기 때문에, 현재 환경 개선재로 각광을 받고 있는 제올라이트의 합성에 적합한 물질로 간주될 수 있다. 제올라이트는 일정한 크기의 공동을 갖는 특성을 가진 물질로 다양한 산업분야에서 촉매, 환경개선제, 세제용 빌더 등과 같은 용도로 사용되고 있으며, 동시에 제올라이트 내에 포함된 양이온을 금속 양이온으로 치환시킴으로써 촉매나 흡착 특성을 개선하려는 다양한 연구가 수행되고 있다.
한편, 암모니아는 생물의 사체나 배설물, 비료 등이 부해될 때 발생되며 공장배출수와 기타 하수에도 다량 함유되어 방출되고 있다. 수중 암모니아 농도는 수질오염의 지표로 작용하며, 수중 암모니아 농도가 높은 경우에는 여러 가지 심각한 문제를 야기한다. 암모니아는 음용수에 1.5ppm 이상 존재하면 악취를 발생시키며, 염소 소독시 염소화 유기물질 등의 유해한 부산물을 만들어낸다. 또한 물고기 등의 수생생물에도 유해하며 수생계의 부영양화를 초래하며, 금속과 콘크리트를 부식시키기도 하므로 암모니아를 효과적으로 제거하기 위한 기술의 개발이 시급하다.
이러한 암모니아의 제거와 관련하여, 천연 제올라이트와 같은 이온교환물질을 이용한 이온교환법에 의하면, 저온에서도 저렴한 비용으로 암모니아를 선택적으로 제거할 수 있다. 그러나, 이 경우 폐제올라이트의 재생문제가 제기되는데 현재 제올라이트의 재생방법으로는 미생물을 이용한 탈질, 열분해 및 화학적 처리법 등이 있다. 열분해방법은 고온가열시 제올라이트의 구조가 파괴될 수 있으며 연속조업이 어렵고 비경제적이다. 미생물을 이용하는 방법의 경우에는 재생액 중의 미생물이 제올라이트에 부착되어 생물막을 형성하여 제올라이트의 흡착능력을 떨어뜨리는 단점이 있다. 또한 화학적 처리법으로는, 인산을 폐제올라이트액에 첨가하여 인산암모늄염으로 전환시키는 방법이 있으나, 다량의 인산을 사용하게 됨에 따라 인산염의 침전제거공정과 재생액의 염기화를 위한 추가 알칼리 투여공정 등이 추가되어 공정이 복잡해지게 된다.
이와 관련하여, 한국등록특허공보 제10-2219850호는 천연, 변성 및 항균 제올라이트를 혼합한 홉한 조성물을 이용하여 암모니아를 흡착하고, 암모니아 제거에 사용된 폐 제올라이트를 비료로 활용하여 자원 재활용을 통해 환경 오염 문제를 줄이는 방법이 개시되어 있다.
한국등록특허공보 제10-2219850호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 수족관 또는 양어장의 어류 배설물에 의한 암모니아를 흡착한 제올라이트를 토양 개량제로 사용하여 토양의 보수력 증가, 비료 사용량 감소, 질소 고정 능력 향상의 효과를 가지는 수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법을 제공한다.
상기 목적은 암모니아를 흡착한 제올라이트를 미생물 배양기에 넣고 대두박 분말, 난각 분말 및 유청 분말을 혼합한 분말 혼합물을 도포 후 교반하여 제올라이트의 표면에 분말 혼합물을 접착시키는 1차 혼합 단계; 상기 분말 코팅된 제올라이트를 25~40℃, pH 7~8의 조건하에서 5~10일간 배양하는 1차 배양 단계; 배양이 완료된 제올라이트를 분쇄한 후, 분쇄 제올라이트 60~80중량%, 코코피트 10~20 중량% 및 플라이 애시 10~20중량%를 혼합하여 제올라이트 혼합물을 제조하는 2차 혼합 단계; 및 상기 제올라이트 혼합물을 20~30℃, pH 7~8의 조건하에서 7~15일간 배양하는 2차 배양 단계; 를 포함하는 것인, 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제의 제조 방법에 의해 달성될 수 있다.
구체적으로, 상기 암모니아를 흡착한 제올라이트는 수족관 또는 양어장에서 어류의 배설물에 의해 생성된 암모니아를 흡착한 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 1차 혼합 단계는 상기 분말 혼합물 도포 후 바실러스 종 (Bacillus sp.), 트리코더마 종 (Trichoderma sp.), 아조토박터 종 (Azotobacter sp.), 라이조비움 종(Rhizobium sp.) 및 트렙토마이세스 종 (Streptomyces sp.)으로 구성되는 미생물군 중에서 선택되는 하나 이상의 미생물을 배양한 배양액을 제올라이트에 분무하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 2차 혼합 단계는 쌀겨, 왕겨, 볏짚, 옥수수 껍질, 옥수수 분말, 옥수수 잎, 옥수수 줄기, 콩껍질, 밀기울, 밀집, 사탕 수수 가공 부산물, 사탕수수 대, 당밀, 감자 및 고구마 가공 부산물, 건초 및 풀잎 중에서 선택되는 하나 이상의 농업 부산물을 상기 제올라이트 혼합물 100중량%에 대하여 10~20중량% 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 1차 혼합 단계의 분말 혼합물은 대두박 분말 60~80중량%, 난각 분말 10~20중량% 및 유청 분말 10~20중량% 로 구성되는 것이며, 상기 1차 및 2차 배양 단계의 습도는 40~80%이며, 상기 2차 혼합 단계의 분쇄 제올라이트의 기공은 0.2~0.6nm이고, 표면적은 20~60m2/g이며, 입자 크기는 1~10mm인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법을 통해 수족관 또는 양어장의 어류 배설물에 의한 암모니아를 흡착한 제올라이트를 토양 개량제로 사용하여 토양의 보수력 증가, 비료 사용량 감소, 질소 고정 능력 향상의 효과를 가지는 수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제를 제공할 수 있으며, 특히 어류 배설물에 의한 암모니아를 흡착한 제올라이트를 재활용하여 토양 개량제를 제조하였기 때문에 중금속과 같은 유해성분이 없는 동시에 친환경적인 토양 재량제를 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 제올라이트가 암모니아를 흡착하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들에서, 별도로 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
본원의 일 측면은, 암모니아를 흡착한 제올라이트를 미생물 배양기에 넣고 대두박 분말, 난각 분말 및 유청 분말을 혼합한 분말 혼합물을 도포 후 교반하여 제올라이트의 표면에 분말 혼합물을 접착시키는 1차 혼합 단계; 상기 분말 코팅된 제올라이트를 25~40℃, pH 7~8의 조건하에서 5~10일간 배양하는 1차 배양 단계; 배양이 완료된 제올라이트를 분쇄한 후, 분쇄 제올라이트 60~80중량%, 코코피트 10~20 중량% 및 플라이 애시 10~20중량%를 혼합하여 제올라이트 혼합물을 제조하는 2차 혼합 단계; 및 상기 제올라이트 혼합물을 20~30℃, pH 7~8의 조건하에서 7~15일간 배양하는 2차 배양 단계; 를 포함하는 것인, 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제의 제조 방법을 제공한다.
이하, 도 1을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제의 제조 방법을 설명할 수 있다.
먼저, 암모니아를 흡착한 제올라이트를 미생물 배양기에 넣고 대두박 분말, 난각 분말 및 유청 분말을 혼합한 분말 혼합물을 도포 후 교반하여 제올라이트의 표면에 분말 혼합물을 접착시킨다.
상기 제올라이트(zeolite)는 알칼리 금속 및 알칼리토금속이 알루미늄 산화물과 규산 산화물의 결합으로 생성된 음이온과 결합되어 있는 광물을 의미하며, 좀 더 넓은 의미로는 결정질의 알루미늄 규산염광물이 포함된다. 제올라이트는 결정구조 내에 위치하는 양이온에 의해 극성물질을 선택적으로 강하게 흡착하는 성질을 가지는 동시에 일정한 크기의 공극을 갖고 있기 때문에 이것보다 작은 분자를 선택적으로 통과시켜 흡착하는 분자체 효과를 갖는다. 이러한 성질을 이용하여 다양한 원소 및 분자들을 구조 내에 넣어 고정시키는 다양한 연구가 진행되고 있다. 또한, 결정구조 내에 교환가능한 양이온을 함유하고 있기 때문에 용이하게 다른 양이온과 자유롭게 교환할 수 있는 이온교환성을 갖는다. 이러한 성질을 이용하여 토양 또는 수중의 유해물질이나 유용성분의 농축 및 회수를 할 수 있다.
또한, 제올라이트는 암모니아를 흡착 가능하고 공극을 가지는 특성으로 인해 매우 넓은 표면적을 가지기에 미생물이 번식하기에 적합한 구조를 가진다. 본 발명에서의 암모니아를 흡착한 제올라이트는 배양 과정을 통해 질소 고정 미생물을 배양하고 이를 토양 개선제에 활용할 수 있다.
이하, 도 2를 통해 제올라이트가 암모니아를 흡착하는 과정을 설명할 수 있다.
상기 암모니아를 흡착한 제올라이트는 수족관 또는 양어장에서 어류의 배설물에 의해 생성된 암모니아를 흡착한 것일 수 있다. 수족관 또는 양어장에서 암모니아를 흡착하기 때문에 공장의 오·폐수 등에서 사용된 제올라이트 대비 독성물질이 없으며, 회수시 암모니아와 함께 충분한 수분을 머금고 있어 질소 고정 미생물을 배양하기에 최적의 상태를 유지할 수 있다.
상기 대두박은 대두로부터 기름을 짠 후 생기는 산물로서, 탈지대두라고도 한다. 우수한 식물성 단백질 공급원으로, 탈피한 것은 조단백질함량이 50% 이상에 이르고, 하지 않은 것은 44% 정도의 단백질을 가진다.
상기 난각은 알의 껍질을 의미하며, 알을 둘러싸는 맨 바깥층의 막에 석회 등이 침착하여 굳어진 것이다. 주 성분은 탄산칼슘이다.
상기 유청은 우유를 치즈로 가공할 때 형성되는 부산물을 의미하며, 지방(버터)와 카세인(치즈)를 제외한 수용액이다. 유청은 유당, 락토알부민, 락토글로불린, 무기질 등이 포함되어 있다.
본 발명에서의 분말 혼합물은 제올라이트에 코팅되어 배양시 질소 고정 미생물의 배양을 촉진시키는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분말 혼합물은 대두박 분말 60~80중량%, 난각 분말 10~20중량% 및 유청 분말 10~20중량% 로 구성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 1차 혼합 단계는 상기 분말 혼합물 도포 후 바실러스 종 (Bacillus sp.), 트리코더마 종 (Trichoderma sp.), 아조토박터 종 (Azotobacter sp.), 라이조비움 종(Rhizobium sp.) 및 트렙토마이세스 종 (Streptomyces sp.)으로 구성되는 미생물군 중에서 선택되는 하나 이상의 미생물을 배양한 배양액을 제올라이트에 분무하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 분말 코팅된 제올라이트를 25~40℃, pH 7~8의 조건하에서 5~10일간 배양한다.
배양 온도가 25℃ 미만인 경우 미생물이 충분히 배양되지 않을 수 있으며, 40℃ 초과인 경우 미생물이 사멸될 수 있다.
배양 pH가 7~8에서 벗어날 경우 미생물이 충분히 배양되지 않을 수 있다.
배양 기간이 5일 미만일 경우 미생물이 충분히 배양되지 않을 수 있으며, 10일 초과일 경우 미생물의 증가폭이 크지 않아 비효율적일 수 있다.
일 실시예에 있이서, 상기 배양 단계의 습도는 40~80%일 수 있다.
다음으로, 배양이 완료된 제올라이트를 분쇄한 후, 분쇄 제올라이트 60~80중량%, 코코피트 10~20 중량% 및 플라이 애시 10~20중량%를 혼합하여 제올라이트 혼합물을 제조한다.
상기 분쇄는 고온 또는 저온을 접목하여 미생물의 생장에 저해되는 방법을 제외한 통상의 분쇄 방법을 제한없이 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분쇄 과정을 거친 제올라이트의 기공은 0.2~0.6nm이고, 표면적은 20~60m2/g이며, 입자 크기는 1~10mm일 수 있다.
상기 코코피트(coco peat)는 코코넛 과실에서 섬유, 유지, 과즙 원료를 채취하고 난 과피의 부산물을 의미한다. 수분을 20% 이하로 하여 압축하고 가공한 후 훈연 소독하여 이용한다. 코코피트는 보수력이 뛰어나고 입자 사이의 통기성이 좋아 식물의 뿌리 성장에 도움을 준다.
상기 플라이 애시(fly ash)는 미분탄을 연소하는 보일러의 연도 가스로부터 집진기로 채취한 석탄재를 의미하며, 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)가 주성분이다.
일 실시예에 있어서, 상기 2차 혼합 단계는 쌀겨, 왕겨, 볏짚, 옥수수 껍질, 옥수수 분말, 옥수수 잎, 옥수수 줄기, 콩껍질, 밀기울, 밀집, 사탕 수수 가공 부산물, 사탕수수 대, 당밀, 감자 및 고구마 가공 부산물, 건초 및 풀잎 중에서 선택되는 하나 이상의 농업 부산물을 상기 제올라이트 혼합물 100중량%에 대하여 10~20중량% 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
마지막으로, 상기 제올라이트 혼합물을20~30℃, pH 7~8의 조건하에서 7~15일간 배양하여 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제를 제조한다.
상기 배양조건을 미달하거나 초과한 경우, 미생물의 배양이 충분하지 않거나 미생물이 사멸될 수 있다.
일 실시예에 있이서, 상기 배양 단계의 습도는 40~80%일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
먼저, 수족관 또는 양어장에서 사용되어 암모니아를 흡착한 제올라이트를 수거하여 미생물 배양기에 넣고 대두박 분말 80중량%, 난각 분말 10중량% 및 유청 분말 10중량%를 혼합한 분말 혼합물을 도포 후 교반하여 제올라이트의 표면에 분말 혼합물을 코팅시켰다.
다음으로, 상기 분말 코팅된 제올라이트를 32℃, pH 7.5, 습도 70%의 조건하에서 7일간 미생물 배양기로 배양하였다.
배양이 완료된 제올라이트를 1~10mm의 크기로 분쇄한 후, 분쇄 제올라이트 70중량%, 코크피트 20 중량% 및 플라이 애시 10중량%를 혼합하여 제올라이트 혼합물을 제조하였다.
마지막으로, 상기 제올라이트 혼합물을25℃, pH 7.5, 습도 70%의 조건하에서 14일간 배양하여 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제를 제조하였다. 상기 제조된 토양 개량제를 실시예 1로 명명하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 분말 혼합물 도포 후 아조토박터 종(Azotobacter sp.)의 미생물을 배양한 배양액을 제올라이트에 분무하여 제조한 토양 개량제를 실시예 2로 명명하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 제올라이트 혼합물 100중량%에 대하여 볏짚을 10중량% 첨가하여 제조한 토양 개량제를 실시예 3으로 명명하였다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 제1차 및 제2차 배양 과정에서 재료 혼합 후 배양하는 단계를 거치지 않고 제조한 토양 개선제를 비교예 1로 명명하였다.
[비교예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 제1차 배양 과정에서 분말 혼합물을 제외하고 제조한 토양 개선제를 비교예 2로 명명하였다.
[실험예 1: 토양 개선제의 질소 고정 향상 효과 비교]
암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제의 질소 고정 향상 효과를 확인하기 위해 하기와 같이 콩 종자를 이용하여 실험하였다.
먼저, 콩 종자를 70% 에탄올(1분) 및 2% 차아염소산나트륨(NaOCl)(1분)에 처리하여 표면 살균 후 살균 증류수로 씻어 내고, 살균된 배양토가 들어 있는 작은 플라스틱 포트(36㎠)에 파종하여 2주 동안 온실에서 재배하였다. 이렇게 육묘된 콩 모종을 각각 실시예 1~3 및 비교예 1~2 500g와 살균 토양 1㎏을 잘 혼합하여 나누어 담은 포트(직경 15㎝)에 옮겨 심고 23~28℃의 식물배양기에서 재배하였다. 대조군은 토양 개선제를 사용하지 않고 살균 토양 1.5kg만을 사용하였다. 이후 다시 2~3주 재배 후 콩 뿌리에서 혹 형성 정도를 관찰하였다.
5명의 전문가가 콩 뿌리의 뿌리혹을 관찰하여 1~5점(1점: 혹이 거의 관찰되지 않음, 2점: 아주 적은 수의 혹이 관찰됨, 3점: 일부의 뿌리혹이 관찰됨, 4점: 많은 수의 뿌리혹이 관찰됨, 5점: 뿌리혹의 개수가 많고 일정 크기 이상의 뿌리혹이 관찰됨)으로 평가한 점수의 평균을 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 대조군
뿌리혹 생성 정도 3.8 4.2 3.8 2.4 2.8 1.2
표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 및 대조군과 비교하여 모든 실시예의 콩 작물이 뿌리혹 생성 정도가 우수한 것을 확인하여 토양 개선제의 질소 고정 향상 능력을 확인할 수 있었다.
[실험예 2: 작물 성장 수준 비교]
암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제의 작물 성장 촉진 효과를 확인하기 위해, 하기와 같이 고추 종자를 이용하여 실험하였다.
고추 종자를 70% 에탄올(1분간)과 1% 차아염소산나트륨(NaOCl)(3분간)을 이용하여 표면 살균 후 살균된 증류수로 여러 번 씻었다. 실시예 1~3 및 비교예 1~2 500g를 각각 살균 토양 1㎏와 잘 혼합하여 나누어 담은 포트(직경 15㎝)를 준비하고 2주간 자란 고추 묘종을 심어 재배하였다. 대조군은 토양 개선제를 사용하지 않고 살균 토양 1.5kg만을 사용하였다. 각 실시예, 비교예 및 대조군 당 20주의 식물을 사용하였고, 수확은 2주간 재배 후 실시하였다.
수확한 각 실시예, 비교예 및 대조군 식물의 줄기 길이 및 뿌리 길이를 측정하고 20주의 평균을 계산하여 표 2에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 대조군
줄기 길이(cm) 33.7 36.0 30.8 24.3 22.1 15.3
뿌리 길이(cm) 25.2 28.4 23.7 20.9 19.5 12.2
표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 및 대조군과 비교하여 모든 실시예의 고추 작물이 줄기 및 뿌리의 성장이 촉진된 것을 확인하여 토양 개선제의 작물 성장 촉진 효과를 확인할 수 있었다.

Claims (3)

  1. 암모니아를 흡착한 제올라이트를 미생물 배양기에 넣고 대두박 분말, 난각 분말 및 유청 분말을 혼합한 분말 혼합물을 도포 후 교반하여 제올라이트의 표면에 분말 혼합물을 접착시키는 1차 혼합 단계;
    상기 분말 코팅된 제올라이트를 25~40℃, pH 7~8의 조건하에서 5~10일간 배양하는 1차 배양 단계;
    배양이 완료된 제올라이트를 분쇄한 후, 분쇄 제올라이트 60~80중량%, 코코피트 10~20 중량% 및 플라이 애시 10~20중량%를 혼합하여 제올라이트 혼합물을 제조하는 2차 혼합 단계; 및
    상기 제올라이트 혼합물을 20~30℃, pH 7~8의 조건하에서 7~15일간 배양하는 2차 배양 단계; 를 포함하는 것인, 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 암모니아를 흡착한 제올라이트는 수족관 또는 양어장에서 어류의 배설물에 의해 생성된 암모니아를 흡착한 것인, 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 1차 혼합 단계는 상기 분말 혼합물 도포 후 바실러스 종 (Bacillus sp.), 트리코더마 종 (Trichoderma sp.), 아조토박터 종 (Azotobacter sp.), 라이조비움 종(Rhizobium sp.) 및 트렙토마이세스 종 (Streptomyces sp.)으로 구성되는 미생물군 중에서 선택되는 하나 이상의 미생물을 배양한 배양액을 제올라이트에 분무하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제의 제조 방법.
KR1020220053017A 2022-04-28 2022-04-28 수중 암모니아를 흡착한 제올라이트를 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법 KR102444144B1 (ko)

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