KR102505083B1 - 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 및 이를 포함하는 완효성 기능성 농업비료 - Google Patents
잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 및 이를 포함하는 완효성 기능성 농업비료 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 및 이를 포함하는 완효성 기능성 농업비료에 관한 것이다.
본 발명의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물은 천연유황수, 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 호열성 미생물 배양액 및 농약분해능을 갖는 미생물 배양액을 포함하는 것이 특징이다.
본 발명에 의해, 폐기물로 인지되는 잔디부산물을 친환경적으로 분해하고 이 잔디부산물에 잔류하는 농약도 함께 분해함으로써 부숙이 완료된 잔디부산물을 완효성 기능성 농업비료로 재활용할 수 있도록 하는 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 및 이를 포함하는 완효성 기능성 농업비료를 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물은 천연유황수, 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 호열성 미생물 배양액 및 농약분해능을 갖는 미생물 배양액을 포함하는 것이 특징이다.
본 발명에 의해, 폐기물로 인지되는 잔디부산물을 친환경적으로 분해하고 이 잔디부산물에 잔류하는 농약도 함께 분해함으로써 부숙이 완료된 잔디부산물을 완효성 기능성 농업비료로 재활용할 수 있도록 하는 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 및 이를 포함하는 완효성 기능성 농업비료를 제공할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 및 이를 포함하는 완효성 기능성 농업비료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기물로 인지되는 잔디부산물을 천연유황수와 유용미생물을 이용하여 친환경적으로 분해하고 이 잔디부산물에 잔류하는 농약도 함께 분해함으로써 발효부숙이 완료된 잔디부산물을 완효성 기능성 농업비료로 재활용할 수 있도록 하는 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 및 이를 포함하는 완효성 기능성 농업비료에 관한 것이다.
잔디는 한 종류 또는 여러 종류의 지초를 인공적으로 응집하여 적절히 손질 등의 관리를 하고 지표면을 치밀하게 생육을 유지시켜 어느 정도의 퍼짐을 가지고 운동장, 휴양지 조성, 골프장 조성, 야영장, 친화적 자연환경 조성 등 목적으로 이용되는 벼과의 다년생 식물을 의미한다.
이러한 잔디는 생육이 매우 활발하여 잎의 길이를 3cm정도로 1주일에 1~2회정도 깎아줘야 하며, 최근에는 잔디의 병해충 예방을 위해 농약을 많이 사용하고 있다.
그러나, 농약은 병충해 및 잡초 방제에 사용되는 필수 영농 자재로서 흔히 사용되고 있는 물질이긴 하나, 그 고유의 독성으로 인하여 분해되지 못한 농약이 작물, 토양 및 수계 등에 잔류하여 토양 산성화, 지력 손실, 환경오염과 생태계 파괴, 인축독성, 병해충 및 잡초의 농약에 대한 저항성 유발 등의 문제를 야기하고 있다.
특히, 잔디에 사용되는 농약은 섭취 용도가 아니다 보니 그 사용량이 상당히 많아 잔디를 깍고 나온 부산물 처리시 토양으로 유실되어 인체에 흡수될 경우 분해되지 않고 체내에 축적되어 건강상 커다란 위험을 초래하기 때문에 잔디의 잔류농약 문제는 시급히 해결해야 될 과제이다.
최근에는 잔류농약을 제거할 수 있는 방법으로 여러 천연추출물을 이용하는 방법, 회분식 실험으로 Bauxsol TM과 맥반석 등의 흡착제를 사용하여 수용액 시료의 농약을 제거하는 방법, 과채류에 세제, 밀가루, 식초, 소금물 처리 등의 첨가제를 이용하여 잔류농약을 제거하는 방법, 중성세제 세척과 삭힘 과정 등을 이용한 깻잎의 잔류농약의 제거방법, 곡물발효알콜과 주방용 합성세제를 이용한 사과 및 풋고추의 잔류농약 제거방법, 산화칼슘을 포함하는 세척제에 의한 방울토마토의 잔류농약 제거방법, 전해수, 초산, 오존수 등의 조성이 다른 세척수에 의한 사과의 잔류농약 제거방법 등 다양한 방법이 제시되어 왔으며, 이러한 잔류농약의 제거방법은 많은 농산물에 적용되어 연구되고 있으나, 잔디부산물을 이용한 연구는 거의 없는 바, 잔디부산물을 포함하는 비료사용으로 인한 역작용 즉, 농작물의 피해 또는 환경오염 유발 등을 방지하기 위해서는 비료의 안전 사용 여부를 판단할 수 있는 숙성 판단 기준과 중금속을 비롯한 오염물질의 기준 등을 깊이 고찰할 필요가 있다고 판단된다.
또한, 잔디는 수확 때까지 여러 차례 잔디를 깎는 과정에서 매년 4만6760톤가량 발생하는 부산물을 처리해야 하는데 이러한 잔디 부산물은 숙성이 잘 되지 않아 퇴비로 만들기 어려워 그간 말린 뒤 소각하는 방법으로 처리돼 왔다. 그러나 불법 소각과 산불, 매연 발생 등 여러가지 문제가 발생되어, 최근에는 친환경 제제를 이용한 잔디부산물 부숙처리를 시도하였으나, 여전히 농약은 그대로 잔존하고 있어, 부산물 처리후에도 재활용할수 없는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 폐기물로 인지되는 잔디부산물을 친환경적으로 분해하고 이 잔디부산물에 잔류하는 농약도 함께 분해함으로써 부숙이 완료된 잔디부산물을 완효성 기능성 농업비료로 재활용할 수 있도록 하는 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 및 이를 포함하는 완효성 기능성 농업비료를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물은, 천연유황수, 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 호열성 미생물 배양액 및 농약분해능을 갖는 미생물 배양액을 포함하는 것이 특징이다.
또 다른 본 발명인 완효성 기능성 농업비료는 상기 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물로 부숙완료시켜 잔디부산물, 천매암 및 제독유황을 포함하는 것이 특징이다.
또 다른 본 발명인 완효성 기능성 농업비료의 제조방법은, 독성유황 분말을 서열번호 1로 표현되는 염기서열을 갖는 바실러스 에스피(Bacillus sp.) LBIO3 KCTC14241BP 균주를 포함하는 배양액에 넣고 발효한 후, 분말화하여 제독된 제독유황분말을 제조하는 제1단계, 수산화나트륨(NaOH), 유산동(CuSO4), 암염 및 유용미생물 배양액으로 구성된 혼합물을 제조하는 제2단계, 상기 제독유황분말과 상기 혼합물을 혼합하여 천연유황수를 제조하는 제3단계, 상기 제3단계의 천연유황수, 물, 잔디부산물을 넣고 1차 발효하여 발효물을 제조한 후, 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 호열성 미생물과 농약분해능을 갖는 미생물을 포함한 배양액을 넣고 2차 발효하여 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물을 제조하는 제4단계 및, 상기 제4단계의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물에 천매암과 제독유황분말을 넣고 혼합하여 완효성 기능성 농업비료를 제조하는 제5단계를 포함하는 것이 특징이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의해, 폐기물로 인지되는 잔디부산물을 친환경적으로 분해하고 이 잔디부산물에 잔류하는 농약도 함께 분해함으로써 부숙이 완료된 잔디부산물을 완효성 기능성 농업비료로 재활용할 수 있도록 하는 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 및 이를 포함하는 완효성 기능성 농업비료를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물을 이용한 완효성 기능성 농업비료의 제조공정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예1의 조성물 처리에 따른 잔디의 잔류농약 분해능을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예1의 조성물 처리에 따른 잔디의 잔류농약 분해능을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예 및 실험예를 상세하게 설명하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물은 천연유황수, 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 호열성 미생물 배양액 및 농약분해능을 갖는 미생물 배양액을 포함하는 것이 특징이다.
상기 천연유황수는 잔디를 깎고 난 후 생성되는 부산물에 잔류되어 있는 잔류농약을 분해하는 효과를 나타내는 것을 특징이다.
이러한 천연유황수는 본 발명자가 미생물로 독성 유황을 제독화하여 제조한 제독유황을 유용미생물 배양액, 수산화나트륨(NaOH), 유산동(CuSO4), 암염으로 구성된 혼합물에 녹여 제조한 것으로, 제독유황이 전체 중량대비 20~50 중량%로 함유되어 있는 것을 특징으로, 구체적인 제조공정 및 그 효능은 하기 완효성 기능성 농업비료 제조공정에 구체적으로 기재되어 있다.
상기 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 호열성 미생물 배양액은 섬유질이 많이 함유된 잔디부산물을 분해하는 효과를 나타내는 것을 특징으로, 70~100℃에서 생존능을 갖으면서 셀룰라아제 분해능이 뛰어난 것이 특징이다.
보다 바람직하게는 본 발명자가 한국생명공학연구원에서 2020년 07월 15일에 기탁하여 받은 것으로 70~100℃에서 생존능을 갖으며 서열번호 2의 염기서열을 갖는 패니바실러스 바르시노넨시스(Paenibacillus barcinonensis) LBIO5(KCTC 14243BP)인 것이 특징이다.
이는 잔디부산물을 발효시켜 분해하는 과정에서 발효분해물의 온도가 일시적으로 70℃이상까지 올라갈 수도 있는 바, 발효분해과정에서도 유용미생물들이 생존할 수 있기 위해서는 반드시 호열성을 갖는 균주를 적용하는 것이 매우 중요하며, 특히 70℃이상이 발생되어 잡초 풀씨도 소멸화되는 바, 잔디부산물을 완효성 기능성 농업비료 재사용도 가능하게 된다.
또한, 상기 호열성 균주는 배양액 상태로 제조되어 이용하는 것으로, 여기서 배양액이란, 균주를 배양한 배지 내에 포함되어 있는 모든 물질을 의미할 수 있으며, 예컨대 균주 배양의 결과물인 대사물 또는 분비물을 포함하는 물질 또는 그 파쇄물을 의미할 수 있고 균주 자체도 배양물 내에 포함되어 있을 수 있다. 또한 상기 배양액은 당업계에 통상적으로 이용되는 방법에 따라 배양할 수 있다.
상기 배지로는 통상의 배지가 사용될 수 있으며, 상기 호열성을 갖는 유용미생물을 포함하는 미생물 균주들을 20~35℃에서 24~72시간 동안 배양하여 1×107 CFU/ml 이상 농도의 미생물 배양액을 준비하는 것이 특징이며, 더욱 바람직하게는 상기 배지에 상기 미생물 균주들을 모두 동량 접종한 다음 20~35℃에서 24~72시간동안 0.05 내지 0.4 vvm(vol/vol/min)의 통기량과 교반속도 100 내지 200 rpm(rotary/min), 내압 0.1 내지 1 kgf/㎠으로 배양할 수 있으며, 상기 배지의 pH는 6.0 내지 9.0 인 것이 가장 적합하다.
이러한 상기 미생물 배양액은 물 1kg당 당밀 5~15g, 염화나트륨 0.5~3g을 넣고 혼합한 후, 발효하여 제조하는 것을 특징으로, 보다 바람직하게는 당밀은 상기 미생물 배양액 1kg당 5~15g, 상기 염화나트륨은 0.5~3g씩을 사용하는 것을 특징으로, 이는 유용미생물의 생장을 촉진시켜주기 위한 것으로써 당밀이 5g미만으로 함유되거나 염화나트륨이 0.5g미만으로 함유될 경우에는 유용미생물의 생장 촉진능이 발휘되지 않아 상승된 분해능을 얻기 어려우며 당밀의 함량이 15g을 초과하거나 염화나트륨의 함량이 3g을 초과할 경우에는 초과물에 따라 오히려 유용미생물의 생장을 방해하게 될 우려가 있게 된다.
또한, 본 공정에서 적용되는 특정 발효조건으로는 25~35℃에서 48~72시간동안 이루어지는 것을 특징으로, 상기 발효조건은 유용미생물의 호열성을 유지하는 등 미생물들의 효력을 최대한 발휘할 수 있도록 하는 조건으로써, 상기 발효조건을 벗어날 경우 발효조건이 맞지 않아 미생물들이 나타내는 호열성이 오히려 떨어지게 된다.
상기 농약분해능을 갖는 미생물 배양액은 상기 천연유황수와 결합하여 더 상상승된 잔디부산물에 잔존하는 농약을 분해하는 효과를 나타내는 것이 특징이며, 보다 바람직하게는 본 발명자가 한국생명공학연구원에서 2020년 07월 15일에 기탁하여 받은 것으로 서열번호 1의 염기서열을 갖는 바실러스 에스피(Bacillus sp.) LBIO3 KCTC14241BP 균주를 포함하는 것이 특징이다.
이러한 상기 농약분해능을 갖는 균주는 배양액 상태로 제조되어 이용하는 것으로, 배양조건은 상기 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 호열성 미생물 배양액의 제조공정과 동일하다.
또한, 상기 농약분해능을 갖는 미생물 배양액에는 추가로 잔류 농약분해능을 갖는 것으로 알려져 있는 아시네토박터 에스피 균주를 더 포함하기도 한다. 상기 추가 균주는 이미 잔류 농약분해능을 갖는 것으로 공지된 균주인 바, 한국생명공학연구소, 한국미생물보존센터등으로부터 누구나 용이하게 분양받을 수 있다.
이러한 상기 서열번호 1로 표현되는 염기서열을 갖는 바실러스 에스피(Bacillus sp.) LBIO3 KCTC14241BP 균주와 상기 아시네토박터 에스피 균주의 잔디농약 분해능을 실제 분석기관을 통해 확인하였으며, 처음 농약수치 대비 10일 경과 후 농약분해능 수치를 확인한 바, 하기 표 1과 같이 나타나 본 단계에 적용하게 된것이다.
| 대조구 (잔디부산물방치) |
서열번호 1로 표현되는 염기서열을 갖는 바실러스 에스피(Bacillus sp.) LBIO3 KCTC14241BP | 아시네토박터 에스피 균주(제10-1970333호) | |
| 잔류농약 감소율 | 30% | 80% | 50% |
이렇게 구성된 상기 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물은 상기 천연유황수, 상기 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 호열성 미생물 배양액, 상기 농약분해능을 갖는 미생물 배양액이 1 : 1~2 : 20~50 중량비로 이루어지는 것을 특징으로, 상기 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 호열성 미생물 배양액의 함량이 상기 천연유황수 중량을 기준으로 1 중량비 미만으로 함유될 경우에는 잔디부산물 분해능이 다소 떨어지며 2 중량비를 초과하여 함유될 경우에는 초과 함량에 따른 잔디부산물 분해에 대한 상승효과를 나타내지 않는다.
또한, 상기 농약분해능을 갖는 미생물 배양액이 상기 천연유황수 중량을 기준으로 20 중량비 미만으로 함유될 경우에는 추가 잔류농약 분해능에 대한 효능을 얻기 어려우며 50 중량비를 초과하여 함유될 경우에는 이 역시 초과 함량에 따른 잔류 농약 분해에 대한 상승효과를 나타내지 않는다.
이렇게 구성된 상기 3가지 필수구성요소들은 잔디 부산물을 분해할 뿐만 아니라 잔디부산물에 잔존하는 농약까지 분해하는 능력을 갖고 있어 이를 포함하는 조성물은 완효성 기능성 농업비료로의 소재로 재활용화 할 수 있게 되며, 특히 상기 3가지 필수구성요소들은 그대로 혼합하여 조성물 형태로 사용하기도 하나, 더욱 상승된 효능을 나타내기 위해서는 하기 도 1에 도시된 바와 같이 특정 제조공정을 거쳐 완효성 기능성 농업비료를 제조하기도 한다.
다시말해, 또 다른 본 발명은 도 1에 도시되어 있듯이, 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물을 이용한 완효성 기능성 농업비료에 관한 것으로써, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
<본 발명의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물을 이용한 완효성 기능성 농업비료의 제조공정>
1. 제1단계: 제독유황분말 제조(S10)
본 단계에서는 독성유황 분말을 서열번호 1로 표현되는 염기서열을 갖는 바실러스 에스피(Bacillus sp.) LBIO3 KCTC14241BP 균주를 포함하는 배양액에 넣고 발효한 후, 분말화하여 제독된 제독유황분말을 제조하는 것이 특징이다.
설명하면, 상기 독성유황 분말은 그대로 사용할 경우 유황의 독성으로 인해 식물생장에 악영향을 미치게 된다. 이에, 반드시 제독과정을 거쳐야 하는 것으로써 본 발명의 발명자들은 여러 균주들을 가지고 제독을 수행하였으며, 그 중에서도 서열번호 1로 표현되는 염기서열을 갖는 바실러스 에스피(Bacillus sp.) LBIO3 KCTC14241BP 균주를 적용할 시 제독의 효능이 월등함을 확인하여 본 단계에 적용하게 된다.
이는, 하기 표 2(분석기관을 통한 황화수소 감소율)에서도 확인된다.
| 바실러스 에스피 LBIO3 |
등록특허 제10-1334157호의 12종의 혼합균주 | 등록특허 제10-1697258호에 적용된 애시디티오바실러스 티오옥시단스 균주 | |
| 황화수소(H2S) 감소율 |
22.45% | 10.86% | 16.00% |
다시 말해, 본 발명의 발명자들은 선출원 건으로 제일먼저 등록받은 건으로 '등록특허 제10-1334157호'에 기재되어 있듯이, 독성유황을 제독하기 위해 12종의 혼합균주를 적용한 바 있다.
그 다음으로, 제독유황의 효능을 보다 높이고 경제적 가치를 높이기 위해 '등록특허 제10-1697258호'에 기재되어 있듯이 상기 12종의 혼합균주 대신 단독균주인 황화합물 분해능을 갖는다고 알려져 있는 애시디티오바실러스 티오옥시단스 균주를 적용하여 독성유황을 제독한 바 있다.
이렇듯 유황의 제독율을 높이기 위해 여러 균주들을 대상으로 수차례 연구한 결과, 상기 표 2에 나타나 있듯이, 기존에 사용된 균주들 보다 훨씬 높은 제독능을 나타내는 균주를 선별해내게 되었으며, 이를 동정한 결과 바실러스 에스피에 속하는 신규 균주로 규명되었다. 이에 본 발명자는 이를 바실러스 에스피 LBIO3으로 명명하고, 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2020년 7월 15일자로 기탁하였으며, 수탁번호 KCTC14241BP를 부여받았다.
이렇게 규명된 상기 균주는 배양액 형태로 제조하여 사용하는 것을 특징으로, 이때, 상기 균주는 통상의 액상배양에 접종한 후, 20~35℃에서 48~72시간 동안 배양하여 1×107 CFU/ml 이상 농도를 갖는 배양액을 제조하는 것이 특징이며, 더욱 바람직하게는 20~35℃에서 48~72시간동안 0.05 내지 0.4 vvm(vol/vol/min)의 통기량과 교반속도 100 내지 200 rpm(rotary/min), 내압 0.1 내지 1 kgf/㎠으로 배양할 수 있으며, 상기 배지의 pH는 6.0 내지 9.0 인 것이 가장 적합하다.
이렇게 제조된 상기 배양액에 독성유황분말을 넣은 후, 36~40℃에서 3~5일 동안 발효하고 70~90℃에서 2~4일 동안 건조하여 제독유황분말을 제조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 독성유황을 상기 배양액에 넣은 후 38℃에서 4일 동안 발효하고 80℃에서 3일 동안 건조하여 제조할 수 있다. 상기와 같이 제조된 제독유황 분말은 유황에 포함된 독성을 효과적으로 제거하여 잔디에 처리하여도 잔디 생장에 전혀 영향을 주지 않게 된다.
2. 제2단계: 혼합물 제조(S20)
본 단계에서는 수산화나트륨(NaOH), 유산동(CuSO4), 암염 및 유용미생물 배양액으로 구성된 혼합물을 제조하는 것이 특징이다.
설명하면, 본 발명은 잔디부산물이 갖고 있는 잔류농약을 분해함과 동시에 잔디부산물도 함께 분해하기 위한 것으로 더욱 바람직하게 상기 유용미생물로는 바실러스 마리스플라비(Bacillus marisflavi), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 슈도미코이데스(Bacillus pseudomycoides), 바실러스 네알소니이(Bacillus nealsonii), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis), 바실러스 토요넨시스(Bacillus toyonensis), 바실러스 인판티스(Bacillus infantis) 중 어느 하나이상으로 이루어진 일반 미생물을 포함하는 것으로 이때 상기 균주들이 모두 동량 존재하는 가장 좋다.
이러한 상기 여러 균주들은 잔디부산물 부숙을 시켜주는 효능을 다소 갖고 있는 균주들로 한국생명공학연구소, 한국미생물보존센터 등으로 부터 누구나 용이하게 분양받아 사용한다
이러한 상기 유용미생물들은 액상배지에 접종한 후, 이를 30~35℃에서 24~72시간 동안 배양하여 1×107 CFU/ml 이상 농도의 미생물 배양액 상태로 준비하며, 더욱 바람직하게는 상기 액상배지에 상기 미생물 균주를 접종한 다음 30~35℃에서 24~72시간동안 0.05~0.4vvm(vol/vol/min)의 통기량과 교반속도 100~200 rpm(rotary/min), 내압 0.1~1 kgf/㎠으로 배양하는 것이 가장 적합하다.
이때, 상기 배양온도가 30℃ 미만일 경우에는 배양온도가 너무 낮아 상기 미생물의 배양이 더디게 이루어지며, 35℃를 초과할 경우에는 상기 미생물이 성장에 악영향을 미쳐 오히려 배양이 이루어지지 않게 할 우려가 있게 된다. 또한 상기 24시간 미만으로 배양할 경우에는 시간 대비 배양된 정도가 적어 제제의 효능을 충분히 발휘하기 어렵게 될 우려가 있으며 72시간을 초과하여 배양할 경우에는 초과시간 대비 균주생성의 과포화로 인해 더이상의 상승된 효능을 나타내기 어렵게 된다.
또한, 이렇게 제조된 상기 배양액은 상기 미생물 농도가 1×107cfu/ml ~ 1×109 cfu/ml인 것을 특징으로, 배양된 미생물의 농도가 1×107cfu/ml 미만인 경우 미생물의 농도가 낮아 처리 효과가 좋지 않으며, 1×109cfu/ml를 초과하는 고농도로 배양하는 경우 배양액의 산소 농도를 증가시켜야 하는 등 제조 비용이 증가하게 되어 바람직하지 않다.
본 단계에서는 상기와 같이 제조된 유용미생물 배양액과 수산화나트륨(NaOH), 유산동(CuSO4), 암염을 혼합하여 혼합물을 제조하는 것을 특징으로, 선등록된 등록특허 제10-1697258호 보다 훨씬 경제적인 이점이 있게 된다.
다시말해, 선등록된 상기 특허건에서도 본 발명과 유사하게 구성되어 있긴하나, 식물방제효과를 얻고자 수산화나트륨, 아인산, 유산동, 암염, 규산나트륨으로 구성되어 있는 것으로써 그 구성요소가 보다 다양하게 이루어져 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명에서는 여러 유용미생물 배양액을 사용함에 따라 잔디의 병해를 일으키는 리족토니아 속 균주에 대하여 선등록된 등록특허 제10-1697258호보다 더 우수한 방제효과를 나타내고 있으며, 수산화나트륨, 유산동, 암염만을 추가하여도 본 발명이 목적하는 보다 특정 식물방제효과를 얻을 수 있는 바, 보다 경제적인 이점이 있게 된다.
특히 이러한 상기 혼합물은 상기 유용미생물 배양액 72~80 중량%, 상기 수산화나트륨(NaOH) 17~25 중량%, 상기 유산동(CuSO4) 0.1~1 중량%, 상기 암염 1~2 중량%로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료 및 배합비로 혼합하여 제조된 혼합물은 본 발명의 잔류농약 분해능 외에 잔디 병원균인 리족토니아 속 균주에 대한 항균활성을 나타내는 이점을 갖게 하며 상기 중량범위를 벗어날 경우에는 이러한 효능을 얻지 못하거나 오히려 잔디작물의 생육에 악영향을 미치게 되는 바, 상기 중량범위내에 구성되는 것이 좋으며, 이를 통해 잔디부산물을 완효성 기능성 농업비료로 재활용할시 잔디병원균에 대한 항균활성도 나타낼 수 있게 된다.
3. 제3단계: 천연유황수 제조(S30)
본 단계에서는 상기 제1단계의 제독유황분말과 상기 제2단계의 혼합물을 혼합하여 천연유황수를 제조한다.
설명하면, 본 발명은 잔디부산물에 남아있는 잔류농약에 대한 분해효능을 제대로 발휘할 수 있도록 하기 위해서는 상기 제독유황분말과 상기 혼합물의 혼합비율이 중요하게 작용하게 된다.
다시말해, 상기 제독유황분말과 상기 혼합물은 1 : 2~5 중량비로 혼합하여 천연유황수를 제조하는 것으로, 상기 조건을 벗어날 경우 잔류농약 분해능이 떨어지거나 오히려 과도한 혼합물의 함량으로 인해 추후 재사용시 잔디생육이 제대로 이루어지지 않는 문제가 발생된다.
4. 제4단계: 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 제조(S40)
본 단계에서는 상기 제3단계의 천연유황수에 물, 잔디부산물을 넣고 1차 발효하여 발효물을 제조한 후, 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 호열성 미생물과 농약분해능을 갖는 미생물을 포함한 배양액을 넣고 2차 발효하여 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물을 제조하는 것이 특징이다.
설명하면, 본 발명은 폐기물로 처리되고 있는 잔디부산물을 재활용화 하기 위한 것으로, 먼저 잔디부산물에 잔존하는 잔디농약을 분해하는 것을 목적으로 상기 제3단계에서 제조해 둔 천연유황수에 물과 재활용화 할 잔디부산물을 넣고 1차 발효하여 발효물을 제조한다.
이때, 상기 천연유황수 1ℓ당 물 300~400ℓ, 잔디부산물 0.5~1ton을 넣고 혼합하여 50~80℃에서 2~5일정도 발효하는 것을 특징으로, 이는 상기 잔디부산물을 분해함과 동시에 잔류농약까지 함께 분해하기 위한 특정 조건으로써, 상기 조건들을 벗어날 경우 그 효능이 떨어질 우려가 있게 된다.
그 다음 잔디 부산물을 분해능과 잔류농약 분해능을 더 상승시키기 위해 상기와 같이 제조된 1차 발효물에 셀룰라아제 효소활성을 갖는 호열성 미생물과 농약분해능을 갖는 미생물 배양액을 넣고 2차 발효하여 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물을 제조하게 되며, 더욱 바람직하게는 상기 1차 발효물 1ton당 상기 셀룰라아제 효소활성을 갖는 호열성 미생물 1~2ℓ, 상기 농약분해능을 갖는 미생물 배양액 20~50ℓ를 넣어 50~80℃에서 2~5일정도 2차 발효하여 조성물을 제조하는 것이 좋다. 이는 더 상승된 잔디부산물 및 잔류농약 분해능을 얻고자 하는 특정 조건으로써, 상기 조건들을 벗어날경우 그 상승된 효능을 얻기 어렵게 된다.
5. 제5단계: 완효성 기능성 농업비료 제조(S50)
본 단계에서는 상기 제4단계의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물에 천매암과 제독유황분말을 넣고 혼합하여 완효성 기능성 농업비료를 제조하는 것이 특징이다.
설명하면, 상기 조성물은 잔디부산물을 분해하거나 잔류농약을 분해하는 효능을 갖고 있으며, 완효성 기능성 농업비료로 사용하기에 영양적가치가 높은 것으로 판단된다.
이에 완효성 기능성 농업비료의 유효성분으로 천매암과 병원균 방제효과를 나타내는 제독유황분말을 혼합하여 사용하며, 이때, 상기 조성물과 상기 천매암, 상기 제독유황분말은 1 : 2~3 : 1~2 중량비로 혼합하는 것이 가장 바람직하다.
다시말해, 상기 천매암은 퇴적암의 일종으로 수천만년전에 살았던 식물과 동물들이 풍화작용을 거치면서 형성된 변성암의 일종으로, 풍화된 천매암에는 식물이 가장 흡수하기 쉬운 형태의 영양분을 함유하고 있다. 이에 상기 천매암이 2 중량비미만으로 함유될 경우에는 비료로서의 활용가치가 떨어지며, 3 중량비를 초과할 경우에는 초과 함량에 따른 비료효능을 나타내기 어렵다.
상기 제독유황분말은 잔류농약 분해능 외에 잔디 병원균인 리족토니아 속 균주에 대한 항균활성을 나타내는 이점을 갖고 있는 바, 1 중량비 미만으로 함유될 경우에는 그 효능을 얻기 어려우며 2 중량비를 초과하여 함유될 경우에는 초과 함량에 따른 효능을 나타내기 어렵다.
이렇게 제조된 상기 완효성 기능성 농업비료는 폐기물로 인지되는 잔디부산물을 친환경적으로 재활용한 것으로써 그 가치가 있으며, 특히 기존 잔디부산물에 잔류하는 농약도 함께 분해된 상태이므로 자원순환 농법과 부산물 재활용 탄소 배출 환경오염 최소화에 근거, 잔디 재배 토양에 살포하여 사용시 잔디의 후육을 두텁게 하고 짧게 생육하도록 하여 고품질 잔디 생산이 가능하게 되고, 잔디 깎는 작업 횟수를 줄일 수 있어 농가 소득향상과 생산량 증가가 가능하게 된다.
또한, 펠렛형상으로 가공하여 제품화함으로써 보다 다각적인 농산물생산에 필요로 하는 완효성 기능성 농업비료로 사용이 가능하게 된다.
이하에서는 실시예 및 실험예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들 실시예 및 실험예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
<실시예 1> 본 발명의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물1 제조
유황 1 g을 삼각플라스크에 넣고 100℃에서 30분씩 3회 살균한 독성유황 분말에 서열번호 1로 표현되는 염기서열을 갖는 바실러스 에스피(Bacillus sp.) LBIO3 KCTC14241BP 배양액(1×107 CFU/ml 균주 포함) 100 mL을 접종한 후 38℃에서 4일 동안 발효하고 80℃에서 3일 동안 건조하여 제독유황 분말을 제조하였다.
바실러스 마리스플라비(Bacillus marisflavi), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 슈도미코이데스(Bacillus pseudomycoides), 바실러스 네알소니이(Bacillus nealsonii), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis), 바실러스 토요넨시스(Bacillus toyonensis), 바실러스 인판티스(Bacillus infantis)가 동량 혼합된 혼합 균주 배양액(1.6×108CFU/ml) 810 L, 수산화나트륨(NaOH) 210 kg, 유산동(CuSO4) 5 kg, 암염 15 kg을 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
그 다음, 상기 제독유황 분말 250 kg에 상기 혼합물 1040 kg을 넣고 혼합하여 천연유황수를 제조하였다.
그 다음 상기 천연유황수 1ℓ에 물 300ℓ, 잔디부산물 1 ton을 넣고 70℃에서 3일간 1차 발효하여 발효물을 제조한 후, 발효물 1ton에 셀룰라아제 효소활성을 갖는 서열번호 2의 염기서열을 갖는 패니바실러스 바르시노넨시스(Paenibacillus barcinonensis) LBIO5(KCTC 14243BP) 배양액(1×107 CFU/ml 균주 포함) 1ℓ와 농약분해능을 갖는 서열번호 1로 표현되는 염기서열을 갖는 바실러스 에스피(Bacillus sp.) LBIO3 KCTC14241BP 배양액(1×107 CFU/ml 균주 포함) 40ℓ를 넣고 70℃에서 3일간 2차 발효하여 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물1을 제조하였다.
<실시예 2> 본 발명의 완효성 기능성 농업비료1 제조
상기 실시예1의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 20%(W/W)에 천매암 50%(W/W)과 제독유황분말 30%(W/W)가 되도록 혼합한 후 펠렛형태로 성형하여 완효성 기능성 농업비료1을 제조하였다.
<비교예 1> 잔디부산물 분해 및 잔류 농약 분해용 조성물2 제조
잔디부산물 1ton에 유용미생물 배양액(바실러스 마리스플라비(Bacillus marisflavi), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 슈도미코이데스(Bacillus pseudomycoides), 바실러스 네알소니이(Bacillus nealsonii), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis), 바실러스 토요넨시스(Bacillus toyonensis), 바실러스 인판티스(Bacillus infantis)가 동량 혼합된 혼합 균주 배양액(1.6×108CFU/ml)) 1ℓ, 물 300ℓ를 넣고 70℃에서 3일간 발효하여 잔디부산물 분해 및 잔류 농약 분해용 조성물2를 제조하였다.
<비교예 2> 완효성 기능성 농업비료 2 제조
천매암 50%(W/W)과 상기 비교예 1의 조성물 50%(W/W)를 혼합한 후 펠렛형태로 성형하여 완효성 기능성 농업비료 2를 제조하였다.
<실험예1> 잔디 잔류농약 분해능 확인
1. 실험방법
잔디모종을 구매하여 정식하였으며, 정식 10일 후 통상 많이 사용되고 있는 잔디농약(살균제-바리문(발리다마이신에이 성분 함유))을 2주마다 총 3회 분무처리한 후, 7일 경과 후 상기 실시예 1 및 비교예 1의 조성물을 분무처리하고 3주마다 공인 분석기관을 통해 잔류농약 분해능을 확인하였다.
대조구로 상기 실시예 1의 천연유황수를 단독처리하여 잔류농약 분해능을 함께 확인하였다.
2. 실험결과
상기 실험결과 도 2 및 도 3에 나타나 있듯이, 살균제에 대하여 대조구는 초기 대비 50%의 분해능을 나타내었는 반면, 실시예 1의 경우는 90%로 높은 잔디 잔류농약 분해능을 나타내는 반면, 비교에 1의 경우는 52%의 대조구와 비슷하게 나타나는 바, 미생물을 이용한다고 하더라도 이는 잔디 잔류농약 분해능을 거의 나타내지 않음을 알 수 있었다.
<실험예 2> 잔디생육, 식물병방제효과, 잔류농약 확인
1. 실험방법
실시예 2 및 비교예 2의 비료를 대상으로 먼저 공인 분석기관을 통해 잔류농약을 확인하였으며, 이들을 각각 잔디에 각각 처리한 후 2 달 뒤에 잔디생육 정도 및 항균활성을 확인하였다. 이때 항균활성은 잔디 뿌리병원균인 리족토니아 속 균주의 검출여부로 확인하였다.
2. 실험결과
| 잔류농약 검출여부 | 잔디생육 | 항균활성 | |
| 실시예2 | X | 잔디가 짧고 굵음 | O |
| 비교예2 | O | 잔디가 길고 얇음 | X (균주 검출됨) |
상기 표 3에 나타나 있듯이, 실제 실시예2의 완효성 기능성 농업비료에서는 잔류농약인 살균제-바리문(발리다마이신에이 성분 함유)가 검출되지 않아 비료화로 사용이 적합함을 확인하였으며, 잔디의 뿌리병 병원 진균인 리족토니아 솔라니(Rhizoctonia solani)에 대한 균주 검출도 나타나지 않으며 잔디가 짧고 굵게 자라나 잔디관리가 편함을 확인하였다.
이에 반면, 비교예2의 비료의 경우에는 잔류농약이 검출되어 비료로 사용이 부적합함을 확인하였으며, 병원균에 대한 항균활성 역시 떨어지며, 잔디가 길고 얇게 형성되어 잔디를 자주 관리해줘야 하는 불편함이 있음을 확인하였다.
이와 같이 본 발명에 의해, 폐기물로 인지되는 잔디부산물을 친환경적으로 분해하고 이 잔디부산물에 잔류하는 농약도 함께 분해함으로써 부숙이 완료된 잔디부산물을 완효성 기능성 농업비료로 재활용할 수 있도록 하는 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물 및 이를 포함하는 완효성 기능성 농업비료를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (4)
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- 독성유황 분말을 서열번호 1로 표현되는 염기서열을 갖는 바실러스 에스피(Bacillus sp.) LBIO3 KCTC14241BP 균주를 포함하는 배양액에 넣고 발효한 후, 분말화하여 제독된 제독유황분말을 제조하는 제1단계;
수산화나트륨(NaOH), 유산동(CuSO4), 암염 및 유용미생물 배양액으로 구성된 혼합물을 제조하는 제2단계;
상기 제독유황분말과 상기 혼합물을 혼합하여 천연유황수를 제조하는 제3단계;
상기 제3단계의 천연유황수 1ℓ당 물 300~400ℓ, 잔디부산물 0.5~1ton을 넣고 1차 발효하여 발효물을 제조한 후, 셀룰라아제 효소 활성을 갖는 서열번호 2의 염기서열을 갖는 패니바실러스 바르시노넨시스(Paenibacillus barcinonensis) LBIO5(KCTC 14243BP) 배양액과 농약분해능을 갖는 서열번호 1로 표현되는 염기서열을 갖는 바실러스 에스피(Bacillus sp.) LBIO3 KCTC14241BP 배양액을 넣고 2차 발효하여 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물을 제조하는 제4단계 및,
상기 제4단계의 잔디 예지물 발효 분해를 통한 산업화 재활용 조성물 및 잔류 농약 분해용 조성물에 천매암과 제독유황분말을 넣되, 상기 조성물과 상기 천매암, 상기 제독유황분말은 1 : 2~3 : 1~2 중량비로 혼합하여 완효성 기능성 농업비료를 제조하는 제5단계;를 포함하는,
완효성 기능성 농업비료의 제조방법.
- 제3항의 제조방법에 의해 제조된,
완효성 기능성 농업비료.
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