KR102522260B1 - 수질 또는 토질 개선제 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수질 또는 토질 개선제와 이의 제조방법으로서, 수질 또는 토질 개선제는 천연제올라이트, 산호, 불가사리, 및 패각류 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 혼합하여 분쇄한 분체를 목분과 함께 소성하여 내부에 수십 나노미터 내지 수백 마이크로미터의 공동(空洞, cavity)를 형성하는 천연 다공성 나노구조체, 마늘종구, 마늘껍질, 마늘대, 마늘잎, 양파껍질, 양파뿌리 중 어느 하나 이상의 부산물을 수분함량이 10 내지 20중량%로 건조하여 분쇄한 부산물 분말, 옥분, 미강, 단백피, 대두박, 당밀의 혼합분말과 물의 혼합액에 미생물을 접종하여 배양한 배양 추출물의 건조분말, 및 탄닌산 분체를 포함한다.
Description
본 발명은 수질 또는 토질 개선제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서방형으로 하천과 저니(底泥)의 오염물질을 제거하고 수질과 토양의 활성화에 기여하는 수질 또는 토질 개선제 조성물과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 최근 하천은 생활하수, 공업용 하수가 모여들어 환경오염에 쉽게 노출되는 한편 이를 정제하지 않고 방류할 경우 스스로 자정작용을 거쳐 수질이 개선되기는 매우 힘든 실정이다.
이를 개선하기 위해 많은 수질 개선제가 개발되고 있으나 화학적 제품의 한계로 인해 오히려 위해 물질이 증가될 수 있는 부작용의 염려가 있다.
한편 토양 또는 오염물질이 퇴적한 토양(저니)은 동식물이 생육하는 기반이고 특히 식물은 토양 속에서 질소, 인산, 칼륨 등의 영양성분을 흡수하여 성장과 분화를 거듭하여 인간에게 유용한 식재료로 활용된다.
토양의 성질과 영양은 동식물 생육과 매우 밀접한 관계가 있기 때문에 식물을 잘 자라게 하기 위한 토양의 지력이나 기질특성을 강화하기 위해서 화학적 또는 생물학적 영양성분을 비료로 공급하고 있다.
이러한 토양 개량제는 인위적으로 개발된 화학성분을 대부분의 농가에서 사용하고 있으나 수질 개선제와 마찬가지로 화학성분 축적으로 인한 유해한 환경이 조성되는 부작용을 동반하는 문제가 있다.
1930년경부터 미국, 일본, 영국 등지에서 농업용 토양개량제, 양어장 개선의 용도로 석회계 개량제가 사용되어 왔으며, 2차 대전 후에는 비의 산성화 현상이 인식되어 왔고 1960년대 초에는 유럽 등지에서 호수의 산성화로 어류가 감소되거나 하천의 부영양화로 인해 생태계가 파괴되어 가는 문제가 있어 왔다.
최근들어 친환경적이고 자연친화적으로 생리활성 물질을 공급해주거나 미생물 생육을 증진하여 식물 스스로 생장을 촉진시키도록 돕는 유기농 비료가 개발되고 있으며, 하천의 수질 개선제 역시 친환경적으로 자정하는 것을 더욱 보조하는 기능성 수질 개선제가 개발되고 있는 실정이다.
다만 기존의 수질 또는 토양 개량제는 하천이나 담수의 특성상 기능이 지속적이지 않고 자정작용을 보조하기 보다는 영양성분을 과도하게 보강할 수 있어 지속적이면서도 개선 효과가 안정적으로 유지되며 친환경적이어서 안심할 수 있는 수질 또는 토질 개선제가 필요하다.
아울러 수질 또는 토질 개선제로 활용되는 소재들은 하천이나 토양에 생리활성 증진 물질을 보강해줄 뿐만 아니라 토양 속에서 빨리 유출되거나 제거되지 않도록 조성될 필요가 있고, 나아가 환경적, 경제적 측면에서 버려지는 물질을 재활용함으로써 경쟁력과 가치가 높은 것이 바람직하다.
그러한 친환경적이고 다기능성 수질 또는 토질 개선제 조성물의 연구개발과 함께 가격 경쟁의 측면에서도 저렴하고 영양성분과 생리활성적 측면의 효과가 높은 개량제의 개발이 요구되는 바, 구체적으로 수질이나 토질에 유효한 성분의 서방형 배출 기능 소재와 식품 산업에서 미처 활용되지 않고 부산물로 배출되는 저가의 유효물질을 재활용하는 방법에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 하천이나 담수의 수질 개선과 토양에서의 식물의 생육과 생존을 장기적으로 증진시킬 수 있도록 정화하고 지력이나 기질 특성을 강화시키는 수질 또는 토질 개선제와 그 제조방법을 제공하는 것이다.
구체적으로 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 오염물질 제거, 생리활성물질, 영양물질, 항산화물질, 영양물질의 서방형 배출 기능을 모두 가지고 있는 수질 또는 토질 개선제의 조성물로서 특히 저렴하고 식품 산업에서 활용되지 않고 부산물로 버려지는 물질을 재활용하여 환경보호적 측면과 가격경쟁적 측면에서 가치가 높은 수질 또는 토질개선제와 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 또는 토질 개선제는, 천연제올라이트, 산호, 불가사리, 및 패각류 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 혼합하여 분쇄한 분체를 목분과 함께 소성하여 내부에 수십 나노미터 내지 수백 마이크로미터의 공동(空洞, cavity)를 형성하는 천연 다공성 나노구조체, 마늘종구, 마늘껍질, 마늘대, 마늘잎, 양파껍질, 양파뿌리 중 어느 하나 이상의 부산물을 수분함량이 10 내지 20중량%로 건조하여 분쇄한 부산물 분말, 옥분, 미강, 단백피, 대두박, 당밀의 혼합분말과 물의 혼합액에 미생물을 접종하여 배양한 배양 추출물의 건조분말, 및 탄닌산 분체를 포함한다.
여기에서 상기 천연 다공성 나노구조체의 상기 분체는 소성 전 탄닌산 용액과 미생물 배양 추출물을 분사한 것일 수 있다.
상기 천연 다공성 나노구조체의 분체에 분사되는 상기 미생물 배양 추출물과 상기 수질 또는 토질 개선제에 주재료로서 포함되는 미생물 배양 추출물은 동일한 것이 사용될 수 있으며, 분체에 분사되는 미생물 배양 추출물은 액상으로 사용되고, 상기 수질 또는 토질 개선제에 주재료로서 포함되는 미생물 배양 추출물은 건조분말 형태로 사용된다.
이때 접종되는 미생물은 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 에시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 플랜타럼(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 류코노스톡(Lactobacillus leuconostoc), 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 스트렙토코커스 패칼리스(Streptococcus faecalis), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 퓨트리피커스(Bacillus Putrificus), 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)로 이루어진 각 균주가 동량으로 포함된 복합미생물제이나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
또한 상기 배양 추출물을 생성할 때 상기 혼합분말은, 상기 부산물 분말 90~100중량부, 옥분 90~100중량부, 미강 180~200중량부, 단백피 20~50중량부, 대두박 20~50중량부, 및 당밀 3~5중량부를 포함할 수 있다
또한 상기 혼합액은 상기 혼합분말 100중량부 대비 물이 30~45중량부로 포함될 수 있다.
이때 상기 미생물은 상기 혼합액 100중량부 대비 1~2중량부로 접종될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 천연 다공성 나노구조체는 생성된 후 수질 또는 토질 개선제에 사용되기 전에 탄닌산 용액과 미생물 배양 추출물에 10~48시간 동안 침지시킨 후 상온에서 건조하여 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서 상기 수질 또는 토질 개선제는 탄소나노튜브로 이루어지고 수십 나노미터 내지 수십 마이크로미터의 미세공을 포함하는 다공체 표면을 산처리하여 질소, 암모늄, 칼륨, 인산, 칼슘으로 구성된 물질 중 어느 하나 이상의 물질 이온을 흡착시킨 탄소나노튜브 다공체를 더 포함할 수 있다.
이때 탄소나노튜브 다공체는 상기 수질 또는 토질 개선제의 전체 중량대비 5~30중량%로 포함될 수 있으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 수질 또는 토질 개선제의 성분함량비는 상기 천연 다공성 나노구조체 90~100 중량부, 상기 배양 추출물의 건조분말 50~70 중량부, 및 상기 탄닌산 분체 5~20 중량부인 것이 바람직하나 이에 반드시 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예에서, 상기 분체는 천연제올라이트, 산호, 불가사리, 및 패각류의 중량비를 2:0.5~1:0.5~1:0.5~1 로 혼합하여 분쇄하고, 상기 목분은 상기 분체의 총 중량대비 10~20중량%로 혼합될 수 있다.
또한 천연 다공성 나노구조체를 제조하기 위한 소성 온도는 500~800℃이고 소성 시간은 1~3시간인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수질 또는 토질 개선제의 제조방법은, 천연 다공성 나노구조체를 생성하는 단계, 미생물 배양 추출물의 건조분말을 생성하는 단계, 상기 천연 다공성 나노구조체, 배양 추출물의 건조분말과 탄닌산 분체를 혼합하여 교반하는 단계를 포함한다.
상기 천연 다공성 나노구조체를 생성하는 단계는 천연제올라이트, 산호, 불가사리, 및 패각류 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 혼합하여 분쇄한 분체에 목분을 추가하고, 증류수로 반죽하여 소성시킨 후 3차원 입자로 가공하는 과정이고, 실시예에 따라 3차원 입자로 가공한 후 탄닌산 용액과 미생물 배양 추출물에 10~48시간 동안 침지시킨 후 상온에서 건조하는 과정을 더 추가할 수 있다.
미생물 배양 추출물의 건조분말을 생성하는 단계는 마늘종구, 마늘껍질, 마늘대, 마늘잎, 양파껍질, 양파뿌리 중 어느 하나 이상의 부산물을 수분함량이 10 내지 20중량%로 건조하여 분쇄한 부산물 분말, 옥분, 미강, 단백피, 대두박, 당밀의 혼합분말 100중량부 대비 30~45중량부의 물을 혼합하고, 그 혼합액 100중량부 대비 1~2중량부의 미생물을 접종하여 30~40℃의 발효배양기에서 36~48시간 동안 배양하고 실온에서 24~48시간 동안 건조한 후 20~80 메쉬로 분쇄하는 과정이다.
이들 주재료들을 생성한 후 탄닌산 분체를 혼합하여 최종 제품으로 포장 및 출하할 수 있는데, 다른 실시예에 따르면 탄소나노튜브 다공체를 생성하여 교반하는 과정에서 탄소나노튜브 다공체를 더 추가할 수 있다.
상기 탄소나노튜브 다공체를 생성하는 단계는 촉매를 담지한 담지체 표면에 화학기상증착법으로 탄소나노튜브를 합성시켜 탄소나노튜브로 이루어진 수십 나노미터 내지 수십 마이크로미터의 미세공을 포함하는 다공체를 생성한 후, 표면을 산처리하여 질소, 암모늄, 칼륨, 인산, 칼슘으로 구성된 물질 중 어느 하나 이상의 물질 이온을 흡착시키는 과정이다.
본 발명에 따른 수질 또는 토질 개선제는 수중이나 저니 토양에서 오염물질이나 유해성분을 지속적으로 침전시켜 상층수를 정화시킬 수 있으며, 토양에서도 기상 환경과 주변 토양 특성에 따라 영양성분이 서방형으로 천천히 토양으로 배출되고 토양 속에 영양물질이 오래 보유되어 지력을 꾸준히 증강시킬 수 있다.
또한 본 수질 또는 토질 개선제를 버려지는 식재료 부산물을 재활용함으로써 친환경적이고 최종 비료 제품의 단가를 낮출 수 있어 제품시장에서의 가격경쟁에서 유리하다.
아울러 본 발명의 수질 또는 토질 개선제는 하천이나 담수에 사용시 지속적으로 녹조, 적조, 기타 유해생물이나 유해 성분을 침전시켜 수질 정화기능이 유지되는 한편, 저니 토양이나 일반 토양에 사용시 영양성분이 서방형으로 천천히 배출되어 토양 속에서 영양물질이 오래 보유됨으로써 지력을 꾸준히 증강시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 또는 토질 개선제의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은 특정한 실시 형태에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수질 또는 토질개선제의 주재료는 천연 다공성 나노구조체. 배양 추출물의 건조분말, 및 탄닌산 분체이다.
발명의 다른 실시예에 따라서 보조적으로 탄소나노튜브 다공체가 더 추가될 수 있다.
이들 배합비는 특별히 제한되지 않으나, 상기 천연 다공성 나노구조체 90~100중량부, 배양 추출물의 건조분말 50~70중량부, 탄닌산분체 5~20중량부로 배합되는 것이 바람직하다.
보조적으로 추가되는 탄소나노튜브 다공체는 상기 천연 다공성 나노구조체와 동량 또는 1/2 수준으로 배합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수질 또는 토질개선제는 천연 다공성 나노구조체 또는 탄소나노튜브 다공체의 소립자를 토대로 배양 추출물의 건조분말과 탄닌산분체가 혼합되거나 소립자의 기공에 물질이 포집되는 방식의 수질 또는 토질개선제를 제안하는 것이다.
천연 다공성 나노구조체 또는 탄소나노튜브 다공체의 소립자의 기공에 수질 또는 토질 개선 물질의 포집성을 보완하기 위하여 천연 다공성 나노구조체 또는 탄소나노튜브 다공체 제조시 분체에 탄닌산 용액 및/또는 미생물 배양 추출물을 분사할 수도 있다.
또한 기제조된 천연 다공성 나노구조체 또는 탄소나노튜브 다공체에 극성이 유도되도록 표면 개질 처리를 진행한 후 탄닌산 용액 및/또는 미생물 배양 추출물에 10~48시간 동안 침지시킨 후 상온에서 건조하여 사용할 수도 있다.
상기 천연 다공성 나노구조체는 천연제올라이트, 산호, 불가사리, 및 패각류의 중량비를 2:0.5~1:0.5~1:0.5~1 로 배합하고, 그 배합물 총 중량대비 10~20중량%의 목분을 추가하고, 증류수로 반죽하여 소성시킨 후 3차원 입체형으로 분쇄하여 획득한다.
이때 소성 온도는 500~800℃이고 소성 시간은 1~3시간일 수 있으나 특별히 제한되는 것은 아니다.
소성된 천연 다공성 나노구조체는 0.1 내지 1.5cm 수준의 입경으로 절단하여 본 발명의 수질 또는 토질개선제에 혼합하여 사용한다. 이렇게 분쇄된 천연 다공성 나노구조체의 3차원 입체형상은 구형, 타원형 또는 다양한 다면체 형상으로 제조될 수 있으며, 내부는 수십 나노미터 내지 수백 마이크로미터의 미세한 공동(空洞, cavity)를 포함하게 된다.
수질 또는 토질개선제에 포함되는 천연 다공성 나노구조체는 그 자체로 하천, 담수의 유해 오염물질을 포집하여 제거하는 기능을 수행할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예와 같이 내부에 탄닌산 용액이 포집된 상태에서는 서방형으로 탄닌산 용액이 배출되어 지속적으로 꾸준하게 수중에서의 오염물질을 제거하여 침전시키는 역할을 수행할 수 있다.
또한 저니 토양에 사용할 경우에도 유해성분 물질을 흡착하여 제거하거나 탄닌산 용액 또는 탄닌산 분체의 지속적인 방출을 통해 환경 유해 물질 등이 제거되거나 침전될 수 있다.
상기 천연 다공성 나노구조체는 천연제올라이트, 산호, 불가사리, 및 패각류 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 혼합하여 분쇄하고 그 분체를 목분과 함께 소성하여 내부에 수십 나노미터 내지 수백 마이크로미터의 공동(空洞, cavity)을 가지도록 형성된다.
천연제올라이트는 중금속의 흡착 및 이온 교환능이 우수하고 성형성이 높기 때문에 다른 물질과 혼합하여 소성될 경우 다공질 세라믹으로 제작이 가능한 특성이 있다.
천연제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물(水化物)인 광물의 총칭으로서, 결정구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하고, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그래로 있기 때문에 다른 미립물질을 흡착 할 수가 있다.
또한 불가사리 및 패각류는 자연에 널리 존재하지만 사용되고 난 후 버려지는 폐기물로 인해 문제가 되고 있는데, 본 발명에서 불가사리와 패각류 역시 다공성 구조체로 활용될 수 있는 재료가 된다.
특히 불가사리는 포식성 해양생물로서 가두리 양식장과 패류 양식장에 막대한 피해를 주고 있으며 매년 해양산업의 부산물로 많은 양이 발생되어 처리에 큰 어려움을 겪고 있어 본 발명의 수질 또는 토질 개선제 기술에 활용될 경우 재활용할 수 있게 되어 환경처리 비용을 절감시키고 환경을 개선하는 효과를 기대해볼 수 있다.
패각류는 풍부한 칼슘이 포함된 석회성분으로 이루어져 오염된 하천이나 담수 또는 저니토양, 일반토양 등을 약알칼리화하는 효과 이외에 중금속이나 오염물질을 응집하여 가라앉히는 효과가 있어 하천이나 토양 속 유해물질 용액을 제거하는 정화기능을 할 수 있다.
천연제올라이트, 불가사리, 패각류를 단독 또는 혼합한 분체를 목분과 같이 소성할 경우 목분의 기화에 의해 각 재료의 혼합 세라믹에 다공성을 제공하여 천연 다공성 나노구조체는 미세 기공으로 인해 비표면적이 매우 증대되게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수질 또는 토질개선제는 이들 천연 다공성 나노구조체를 포함하고 있어 영양성분 물질을 내부 미세 공동에 포집하고 서서히 토양으로 방출시키거나, 혹은 식품 부산물을 미생물 발효시킨 발효 배양 추출물을 포집하여 토양으로 서서히 방출시키는 기능적 특성을 부여할 수 있다.
즉, 미세 기공의 구조체의 증대된 비표면적으로 인해 단일 면적에서의 하천이나 토양에서 유해 오염물질을 흡착시켜 제거하는 기능이 증대될 수 있고, 한편 증대된 비표면적에 하천이나 토양의 영양물질 또는 정화물질을 효과적으로 많이 담지하고 서방형으로 방출하면서 오랜 기간 동안 하천이나 토양의 오염 제거와 영양분 공급을 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 천연 다공성 나노구조체를 제조하여 수질 또는 토질개선제의 다른 물질들과 혼합하기 전에 식품 부산물을 미생물 발효시킨 발효 배양 추출물에 상기 천연 다공성 나노구조체를 침지시켜 다공성 미세 공동에 배양 추출물이 스며들게 한 후 건조과정을 거쳐 고정되도록 하는 추가적인 제조공정을 더 진행할 수 있다.
이러한 과정은 천연 다공성 나노구조체의 증가된 비표면적에 미생물 발효 배양 추출물의 영양성분을 담지할 수 있고 서방형으로 천천히 오랜 시간 동안 방출하여 하천이나 토양의 영양공급 상태를 안정적으로 제공할 수 있다.
구체적으로 액상의 발효 배양 추출물에 상기 천연 다공성 나노구조체를 10~48시간 동안 침지시킨 후 상온에 건조함으로써 상기 천연 다공성 나노구조체를 건조 고형 상태로도 제조할 수도 있다.
건조한 고형 상태의 천연 다공성 나노구조체가 하천이나 토양에 뿌려지면 미세 기공 내에 포집된 발효 배양 추출물의 영양성분이 서서히 물속 또는 땅속으로 방출될 수 있다. 만일 비가 올 경우 내부 공동 구조에서 배출되는 발효 배양 추출물의 영양분을 더욱더 토양에 잘 공급할 수 있다.
한편, 본 발명의 수질 또는 토질개선제에 포함되는 또다른 주재료인 탄소나노튜브 다공체는 화학물질을 포집하기 위한 미세 기공을 포함하고 있는 다공체이다.
탄소나노튜브는 유체의 저장 또는 분배 용도로 사용할 수 있는 초인성 구조재료로서 유용한 함침 나노다공질 탄소재료이다.
특히 상업상의 주요한 용도는 유체저장 전달 체계에 사용하는 것으로, 탄소질 흡착제는 흡착된 상태에서 유체를 흡착 보유하고 유체의 열적탈착을 위한 가열, 감압으로 흡착된 유체에 커리어 가스를 내보냄으로써 농도 차이를 일으켜 적당한 분배 상태에서 분배하기 위해서 이 유체를 해방하는 데 사용되기도 한다.
본 발명의 수질 또는 토질개선제에 사용되는 탄소나노튜브는 경도, 내마모성 및 인성이 우수한 특성을 가진 것으로 재료가 충전되는 다수의 세공을 가지는 나노 다공질 탄소를 포함한다.
탄소는 평균 다공의 지름이 수 나노미터 내지 수십 나노미터 수준의 다공을 포함한 나노 다공성을 가질 수 있으며 다공 사이즈, 다공 크기 분포, 등을 여러 가지 형태로 다양하게 바꿀 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 다공체는 탄소나노튜브로 이루어지고 수십 나노미터 내지 수십 마이크로미터의 미세공을 포함하는 구조이다.
탄소나노튜브 군집이 서로 얽히는 구조에서 발생되는 미세공은 적은 밀도의 탄소나노튜브 다공체의 비표면적(단위 질량당 표면적)을 매우 크게 넓힘으로써 본 발명에 따른 수질 또는 토질개선제에서의 유효한 영양성분 물질을 포집할 수 있으며 서서히 방출시킬 수 있다.
이를 위하여 본 발명에 따른 수질 또는 토질개선제의 탄소나노튜브 다공체는 표면을 산처리하고 질소, 암모늄, 칼륨, 인산, 칼슘으로 구성된 물질 중 어느 하나 이상의 물질 이온을 흡착시켜 사용할 수 있다.
특히 상기의 질소, 암모늄, 칼륨, 인산, 칼슘 등의 이온물질은 토양을 통해 식물로 유입되어 식물의 생장과 분화를 촉진시키는 영양활성 성분이다. 따라서 본 발명의 탄소나노튜브 다공체는 토양 개선제에 더 추가하여 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로 탄소나노튜브 다공체를 생성하는 방법은 산화마그네슘(MgO)을 담지체로 하여 철(Fe)이나 니켈(Ni)과 같은 촉매를 활용하여 담지체의 표면에 화학기상증착법으로 탄소나노튜브를 합성시키는 것이다.
합성된 복수의 탄소나노튜브는 서로 얽혀서 수십 나노미터 내지 수십 마이크로미터의 미세공을 포함하는 다공체를 형성하는데 비극성 물질이므로 표면을 극성으로 개질시켜야 한다. 이를 위해 탄소나노튜브 복합체를 질산, 황산, 염산 등으로 표면을 산처리한다.
산처리로 인해 극성으로 개질된 부분에 질소, 암모늄, 칼륨, 인산, 칼슘 등의 이온을 흡착시키면 영양성분 물질이 탄소나노튜브 다공체로부터 서서히 방출될 수 있기에 토양의 질을 지속적으로 개량시키는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 또는 토질개선제는 천연 다공체와 탄소나노튜브 다공체로부터 토지 영양성분 물질을 서방형으로 방출시키는 기능을 보완하기 위해 직접적으로 토지 영양성분 물질을 부재료로 혼합할 수도 있다.
또다른 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 또는 토질개선제는 상기 탄소나노튜브 다공체의 중량대비 5~15중량%의 탄닌산 용액과 상기 탄소나노튜브 다공체를 혼합하여 제조될 수 있다. 이 경우 혼합액을 그대로 사용한다면 본 발명의 수질 또는 토질개선제는 반고상 또는 액상의 물성을 가질 수 있다.
경우에 따라서 탄소나노튜브 다공체와 탄닌산 용액이 혼합된 상태에서 건조하여 수분함량 20~30%로 제조하여 고형 상태의 수질 또는 토질개선제 성분을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 수질 또는 토질개선제의 재료 중 하나는 배양 추출물의 건조분말이다.
이는 마늘종구, 마늘껍질, 마늘대, 마늘잎, 양파껍질, 양파뿌리 중 어느 하나 이상의 부산물을 수분함량이 10 내지 20중량%로 건조하여 분쇄한 부산물 분말과, 옥분, 미강, 단백피, 대두박, 당밀의 혼합분말에 물을 혼합한 혼합액에 미생물을 접종하고 배양한 추출물의 건조 분말이다. 또한 상기 혼합액은 상기 혼합분말 100중량부 대비 물이 30~45중량부로 포함되는 것을 특징으로 하나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
마늘은 널리 알려진 바와 같이 우리나라의 4대 채소 중 하나이며, 천연강장제로서 항산화작용과 면역력을 증진시키고 비린내를 없애고 음식의 맛을 좋게 하여 식욕을 증진시키는 유효한 식재료이다. 이러한 유효한 기능은 마늘종구, 마늘껍질, 마늘대, 마늘잎 등의 마늘 부산물에도 그대로 유효성분이 다량 함유되어 있다.
마늘을 수확하고 난 후 버려질 수 있는 마늘종구, 마늘대, 마늘껍질, 마늘잎과 같은 부산물을 수질 또는 토질개선제로 재활용함으로써 환경과 경제적 측면에서 바람직한 긍정적 효과를 줄 수 있다.
마늘종구나 마늘대의 경우 매운 맛 또는 아린 맛 성분이 그대로 남아서 최종 제품에서 불필요한 영향을 미칠 수 있으므로 마늘 부산물을 활용하는 과정에서 매운 맛을 제거하거나 중화하는 과정을 거칠 수 있다. 바람직하게는 세척시 끓는 물에 3~10초간 삶거나 상온의 물에 5~6시간 동안 담그어 매운 맛을 제거할 수 있다.
한편, 양파 역시 백합과에 속하는 채소로 약용성분이 많고 향신료로서 독특한 향과 매운맛으로 예부터 조리시에 널리 사 용되어 왔다. 또한 독특한 매운 맛을 내는 함황화합물과 함께 항균성, 항산화성, 혈압강하, 혈전용해능, 항통풍 성 및 중금속 제거능 등 다양한 생리기능적 특성을 가지는 것으로 밝혀져 있다.
양파는 껍질을 벗겨내어 요리하기 때문에 양파 껍질 역시 부산물로서 엄청나게 쓰레기로 버려지고 있는 실정이지만 양파 껍질에도 영양성분이 다량 함유되어 있으므로 본 발명과 같이 수질 또는 토질개선제에 이용하여 환경보호에 선기능을 함과 동시에 경제적으로 수질 또는 토질개선제 단가를 낮추는 부수적인 효과를 기대할 수 있다.
마늘종구, 마늘대, 마늘껍질, 마늘잎, 양파껍질의 부산물은 필요에 따라 분쇄하여 사용할 수 있으며 분쇄할 경우 분쇄기를 이용하여 80~15 메쉬로 분말형태로 만들 수 있다.
바람직하게는 이후의 수질 또는 토질개선제 제조 과정에서 용이하게 혼합과 교반하기 위하여 마늘종구, 마늘대, 마늘껍질, 마늘잎, 양파껍질의 부산물 그대로 세척한 후 끓는 물에서 열수추출한 뒤 수분함량이 10~20%가 되도록 건조한 후 분쇄하는 것이 좋다.
본 발명의 일 실시예에서 부산물에 대한 열수추출액은 상기 마늘종구, 마늘껍질, 마늘대, 마늘잎, 양파껍질, 양파뿌리 중 어느 하나 이상의 부산물을 100 내지 200℃의 물에서 30분 내지 3시간 동안 끓인 후 상온으로 냉각한 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 미생물 발효를 위한 혼합분말의 성분비는 특별히 제한되지 않으나, 상기 부산물 분말 90~100중량부, 옥분 90~100중량부, 미강 180~200중량부, 단백피 20~50중량부, 대두박 20~50중량부, 및 당밀 3~5중량부를 포함한다.
다양한 실시예에 따라 상기 곡류 성분은 옥분, 미강, 단백피, 대두박 등에 한정되지 아니하고 추가하거나 생략하여 사용할 수 있다.
당밀은 미생물의 주요 영양 공급원으로서 필수적인 성분으로 사용될 수 있다.
미생물 배지로 사용되는 혼합물의 배합비는 특별히 제한되지 않으나, 상기 부산물 분말 90~100중량부를 기준으로 옥분 90~100중량부, 미강 180~200중량부, 단백피 20~50중량부, 대두박 20~50중량부, 및 당밀 3~5중량부로 배합될 수 있다.
다른 실시예에 따라서, 상기 혼합물은 미생물의 생리활성을 증진시키고 무기질 등 각종 영양성분의 보충을 위해 주정박, 해바라기씨박, 전분박, 맥주박, 카사바, 야자박, 영지박, 인삼박, 홍삼박, 코코아피, 도토리박, 소주박, 고량주박, 팜박 중에서 선택된 어느 하나 이상을 상기 부산물 분말 90~100중량부를 기준으로 10~30중량부로 더 추가할 수 있다.
이때 접종되는 종균 미생물로는, 일례로 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 에시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 플랜타럼(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 류코노스톡(Lactobacillus leuconostoc), 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 스트렙토코커스 패칼리스(Streptococcus faecalis), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 퓨트리피커스(Bacillus Putrificus), 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)로 이루어진 복합미생물제일 수 있다. 각각의 미생물은 동량으로 포함될 수 있으며 경우에 따라서 1종의 미생물만을 선택하여 접종할 수도 있다.
일 실시예로서 종균 미생물제제는 상기 발효 배지 혼합액 100중량부 대비 1~2중량부로 접종될 수 있다.
상기 실시예에 따른 중량비로 혼합된 배지 조성물에 물을 혼합하여 복합 미생물제를 접종하고 적정한 배양 온도, 바람직하게는 30~40℃에서 1일 내지 3일간, 더욱 바람직하게는 1일 내지 2일간 배양할 수 있다. 최적의 발효과정을 위해 수분함량은 40~60% 정도로 유지하도록 적정 배양 온도의 수분을 공급하여 조절한다.
이때 접종하는 복합미생물제에서 균수의 총수가 1x105 내지 1x1012 cfu/g 정도로 함유하도록 접종하는 것이 바람직하다.
복합미생물제를 접종한 후 초기 8~10시간 동안 충분히 교반하여 미생물제제가 골고루 배양물에 혼합되도록 하며 나머지 12~48시간 동안 정치하여 숙성시키는 것이 바람직하다.
상기와 같은 발효과정이 완료된 후 얻어진 발효물은 다시 1일 내지 2일간 실온에서 건조하거나 100~150℃에서 열풍 건조하여 배양 추출물의 건조분말을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 수질 또는 토질개선제에서 토질 개선제로만 사용할 경우 보조적인 영양성분을 더 포함하여 제조할 수 있는데, 요소, 인산이암모늄, 인산일암모늄, 황산암모늄, 질소인, 과인산 암모니아, 질산암모늄, 칼슘 암모늄, 염화칼륨, 가성칼륨 중에서 선택된 어느 하나 이상의 화학제비료가 더 포함될 수 있다.
한편 본 발명의 또다른 실시형태에 따른 수질 또는 토질개선제는 전체 수질 또는 토질개선제의 혼합물의 총 중량대비 5~15중량%의 탄닌산 용액을 물에 희석하여 반고상 또는 액상으로 사용할 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 탄닌산 용액을 혼합한 후 다시 건조하여 수분함량 20~30%로 제조할 경우 본 발명의 수질 또는 토질개선제의 물성은 고형으로 제공될 수 있다.
탄닌산 용액을 포함하는 본 발명의 수질 또는 토질개선제는 수중 또는 습도가 높거나 습지 환경의 토양에 사용될 경우 중금속, 유해가스 등의 오염물질을 흡착하여 침전시키는 기능을 하기 때문에 토양의 영양성분 개질은 물론 유해물질로 인한 환경보전과 개선에 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수질 또는 토질개선제의 제조방법을 설명한다.
도 1을 참조하면 본 발명의 수질 또는 토질개선제의 제조방법은 천연 다공성 나노구조체를 생성하는 단계(S1), 미생물 배양 추출물의 건조분말을 생성하는 단계(S2), 및 상기 천연 다공성 나노구조체, 배양 추출물의 건조분말의 재료를 혼합하고 탄닌산 용액을 추가하여 교반하는 단계(S4)를 포함한다.
또한 S4 단계 전에 수질 또는 토질개선제의 사용용도, 적용환경 등에 따라 탄소나노튜브 다공체를 생성하는 단계(S3)가 더 추가될 수 있다.
상기 S1 내지 S3의 단계는 순차적인 것으로 제한되지 않으며 별개의 과정으로 각각의 배합재료가 제조될 수 있다.
또한 고체상의 개선제가 아닌 액체상 또는 반고상의 개선제를 제조할 경우 액상의 영양성분 또는 탄닌산 용액 등과 물이 더 혼합되어 교반될 수 있다.
마지막으로 수질 또는 토질개선제를 포장하는 단계(S5)를 거쳐 제품을 출하한다(S6).
구체적으로 천연 다공성 나노구조체를 생성하는 단계(S1)는 상술한 바와 같이 천연제올라이트, 산호, 불가사리, 및 패각류 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질에 목분을 추가하고, 증류수로 반죽하여 소성시킨 후 3차원 입자로 가공하는 것이다.
일 실시예에 따라서 천연제올라이트 1 중량부 대비 산호, 불가사리, 및 패각류를 각각 0.5중량부의 동량 배율로 혼합하고 분말형태로 분쇄한다.
다시 혼합 분말과 목분을 일정한 배율로 혼합하고 증류수를 첨가하여 반죽한 후 납작한 원반형 또는 구형 등의 적당한 형태로 성형시켜 24시간 풍건시킨다. 이때 목분의 배합 전에 탄닌산 용액이나 미생물 배양 발효 추출물을 상기 혼합 분말에 5~10중량% 수준으로 스프레이 분사하여 진행할 수 있다.
이를 전기로를 이용하여 800℃에서 2시간 동안 소성시킨다.
소성과정이 끝난 후 실온으로 냉각시켜 수질 또는 토질개선제에 혼합되기에 적당한 크기의 3차원 형태로 분쇄한다. 바람직하게는 0.5 내지 1cm 의 입경을 가진 구형으로 가공할 수 있다.
건조 후 가공된 3차원 입체형상의 천연 다공성 나노구조체는 그대로 본 발명의 수질 또는 토질개선제의 주재료로서 사용될 수도 있지만, 다른 실시형태로서 본 발명의 수질 또는 토질개선제 재료로 혼합되는 액상의 미생물 배양 추출물에 10~48시간 동안 침지시킨 후 상온에서 건조한 후 사용될 수 있다.
구체적으로 미생물 배양 추출물의 건조분말을 생성하는 단계(S2)는 마늘종구, 마늘껍질, 마늘대, 마늘잎, 양파껍질, 양파뿌리 중 어느 하나 이상의 부산물을 수분함량이 10 내지 20중량%로 건조하여 분쇄한다.
그런 다음 상기 부산물 분말, 옥분, 미강, 단백피, 대두박, 당밀을 혼합하고, 그 혼합분말 100중량부 대비 30~45중량부의 물을 혼합한다. 그 혼합액 100중량부 대비 1~2중량부의 미생물을 접종하여 30~40℃의 발효배양기에서 36~48시간 동안 배양하고 실온에서 24~48시간 동안 통풍 건조한 후 20~80 메쉬로 분쇄한다.
이때 미생물은 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 에시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 플랜타럼(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 류코노스톡(Lactobacillus leuconostoc), 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 스트렙토코커스 패칼리스(Streptococcus faecalis), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 퓨트리피커스(Bacillus Putrificus), 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)로 이루어진 각 균주가 동량으로 포함된 복합미생물제이다.
미생물을 접종한 후 발효배양기 내 발효물을 저속으로 교반하여 균일한 발효를 진행시킬 수 있고, 발효물질이 골고루 혼합되도록 할 수 있다.
미생물 배양물의 성분비는 마늘종구, 마늘껍질, 마늘대, 마늘잎, 양파껍질, 양파뿌리 중 어느 하나 이상의 부산물 90~100중량부, 옥분 90~100중량부, 미강 180~200중량부, 단백피 20~50중량부, 대두박 20~50중량부, 및 당밀 3~5중량부를 포함하고 전체 혼합분말 100중량부 대비 물이 30~45중량부로 배합한다.
복합미생물제는 다시 상기 혼합액 100중량부 대비 1~2중량부로 접종하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 배양물의 혼합비를 하기 표 1에 기재하였다.
| 원료 | 배합량(kg) | |
| 혼합배지 | 마늘, 양파 등이 부산물 | 200 |
| 옥분 | 195 | |
| 미강 | 380 | |
| 단백피 | 75 | |
| 대두박 | 80 | |
| 당밀 | 10 | |
| 주정박(막걸리박) | 50 | |
| 혼합배지 중량 | 990 | |
| 물 | 440 | |
| 혼합액 중량 | 1430 | |
| 종균미생물 | 복합미생물제 | 20 |
| 총 중량 합계 | 1450 | |
경우에 따라서 추가될 수 있는 탄소나노튜브 다공체를 생성하는 단계(S3)는 구체적으로 담지체로서 산화마그네슘(MgO)을 사용하고 철(Fe)이나 니켈(Ni)과 같은 촉매 하에 화학기상증착법으로 탄소나노튜브를 중첩적으로 합성시킨다. 탄소나노튜브 중합체는 적층될수록 고비표면적을 가지는 미세기공을 내부에 포함하게 된다.
복수의 탄소나노튜브(탄소나노튜브 중합체)는 서로 얽혀서 수십 나노미터 내지 수십 마이크로미터의 미세공을 포함하는 다공체를 형성하는데 비극성 물질이므로 표면을 질산, 황산, 염산 등으로 산처리한다. 탄소나노튜브 중합체는 일반적인 공지의 방법을 사용하여 제작되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
산처리로 인해 표면이 극성으로 개질된 부분에 질소, 암모늄, 칼륨, 인산, 칼슘 등의 이온을 흡착시켜 최종적으로 탄소나노튜브 다공체를 생성한다.
탄소나노튜브 다공체에 이온물질을 도핑하는 방법 역시 일반적인 방법을 사용하는데, 질산이온, 암모늄이온, 칼슘이온, 칼륨이온, 인산이온의 화학적 분리 및 흡착 방법에 의해 미세기공 표면의 수산화이온 또는 카르복시이온과 결합하게 된다.
상술한 바와 같이 S4 단계에서 상기 S1 내지 S3 단계에서 각각 제조된 수질 또는 토질개선제의 주재료인 천연 다공성 나노구조체, 미생물 배양 추출물의 건조분말, 탄소나노튜브 다공체를 모두 혼합하고, 여기에 탄닌산 용액을 추가하여 교반한다.
교반 후 수질 또는 토질개선제의 물성에 따라 고상, 반고상, 또는 액상으로 다양하게 제품화할 수 있다.
경우에 따라서 하천이나 담수에 사용되는 수질개선제로 제품화할 경우 분쇄강도를 더 높여 입경이 마이크로미터 수준 이하로 작게 가공할 수 있다.
또는 토양에 사용되는 토질개선제로 제품화할 경우 추가적으로 화학제비료인 요소, 인산이암모늄, 인산일암모늄, 황산암모늄, 질소인, 과인산 암모니아, 질산암모늄, 칼슘 암모늄, 염화칼륨, 가성칼륨 중에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하여 교반하고 제품화할 수 있다.
본 발명에서 제조되는 토질개선제를 적용하는 토양의 현재 상태, 육종하는 식물의 품종과 특성, 기후환경 등에 따라 추가되는 화학제 비료 성분은 상술한 것에 한정하지 않고 다양할 수 있다.
바람직하게는 추가되는 화학제비료는 전체 토질개선제의 총 중량대비 5~8중량% 이내로 포함되도록 배합할 수 있다.
만일 액상의 수질 또는 토질개선제로 제조할 경우 배합되는 성분 물질들의 특성상 분산성이 낮아 보관시 침전될 수 있으므로 사용자가 제품을 구매한 후 사용시에는 흔들어서 잘 교반한 후 사용하도록 한다.
수질 또는 토질개선제의 제품이 완성된 후 포장하는 단계(S5)를 거쳐 제품이 출하된다(S6).
이하에서는 본 발명의 구체적 실시태양에 따라 제조된 수질 또는 토질 개선제에 대한 담수호의 저층 수질 개선을 실험하였다.
본 발명에 따라 제조된 고형분말 상태의 수질 또는 토질개선제의 수질개선 효과를 검증하기 위하여 부영양화로 녹조현상을 보이는 서해안 P항의 바닷물(A군)과 공업용수의 혼입으로 문제가 되고 있는 경기도 하천의 하류(B군)에서 각각 물 1000L를 채취하여 본 발명의 수질개선제 5wt%를 증류수 1000L에 혼합한 희석액을 각각 8L 살포하고 이후 3개월 간 방치한다.
하기 표 2와 표 3은 각각 A군과 B군의 실험군에 본 발명의 수질개선제를 살포하기 전과 각각의 시간이 경과한 뒤의 수질 특성을 비교한 표이다.
| 측정시기 | pH | COD(mg/l) | NH4-N(mg/l) | PO4-P(mg/l) |
| 살포 전 | 7.5 | 1.2 | 0.82 | 0.96 |
| 살포 후 | 7.6 | 0.9 | 0.83 | 0.86 |
| 1개월 후 | 7.7 | 1.2 | 1.02 | 0.65 |
| 3개월 후 | 7.8 | 0.8 | 0.78 | 0.71 |
| 측정시기 | pH | COD(mg/l) | NH4-N(mg/l) | PO4-P(mg/l) |
| 살포 전 | 6.5 | 1.6 | 0.95 | 1.15 |
| 살포 후 | 6.4 | 1.5 | 0.88 | 1.03 |
| 1개월 후 | 7.2 | 0.8 | 0.82 | 0.98 |
| 3개월 후 | 7.5 | 0.6 | 0.76 | 0.73 |
표 2의 A군 바닷물과 표 3의 B군 하천수에 대한 본 발명의 실시예에 따른 수질 또는 토질개선제를 사용한 측정 결과에 따르면, 지속적인 영양물질과 정화기능을 수행하는 물질들이 서방형으로 방출됨에 따라 시간이 경과된 이후에도 꾸준히 수질이 개선된 효과를 보여줌을 알 수 있다.
특히 오염 정도의 수준이 높은 B군에서 본 발명에 따른 수질개선제는 오니의 침강성, 오니 상등수의 수질, 오니의 함수율에 대해 혼탁층의 감소 및 상등수의 맑은 상태를 유지하는 효과가 있었으며, 화학적 산소요구량(COD, TOC(COD/1.6))이 점차 효과적으로 감소하였으며 수중의 탁질 성분이 현저히 제거되는 기능을 관찰할 수 있었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수 도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
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- 천연제올라이트, 산호, 불가사리, 및 패각류 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 혼합하여 분쇄한 분체에 목분을 추가하고, 증류수로 반죽하여 소성시킨 후 3차원 입자로 가공하여 천연 다공성 나노구조체를 생성하는 단계;
마늘종구, 마늘껍질, 마늘대, 마늘잎, 양파껍질, 양파뿌리 중 어느 하나 이상의 부산물을 수분함량이 10 내지 20중량%로 건조하여 분쇄한 부산물 분말, 옥분, 미강, 단백피, 대두박, 당밀의 혼합분말 100중량부 대비 30~45중량부의 물을 혼합하고, 그 혼합액 100중량부 대비 1~2중량부의 미생물을 접종하여 30~40℃의 발효배양기에서 36~48시간 동안 배양하고 실온에서 24~48시간 동안 건조한 후 20~80 메쉬로 분쇄하여 배양 추출물의 건조분말을 생성하는 단계; 및
상기 천연 다공성 나노구조체, 배양 추출물의 건조분말과 탄닌산 분체를 혼합하여 교반하는 단계;를 포함하고,
상기 교반하는 단계는, 촉매를 담지한 담지체 표면에 화학기상증착법으로 탄소나노튜브를 합성시켜 탄소나노튜브로 이루어진 수십 나노미터 내지 수십 마이크로미터의 미세공을 포함하는 다공체 표면을 산처리하여 질소, 암모늄, 칼륨, 인산, 칼슘으로 구성된 물질 중 어느 하나 이상의 물질 이온을 흡착시킨 탄소나노튜브 다공체를 더 추가하여 교반하는 것을 특징으로 하고,
상기 천연 다공성 나노구조체 90~100 중량부, 상기 배양 추출물의 건조분말 50~70 중량부, 상기 탄닌산 분체 5~20 중량부와, 상기 탄소나노튜브 다공체는 상기 천연 다공성 나노구조체와 동량으로 배합되는 것을 특징으로 하고,
상기 천연 다공성 나노구조체를 생성하는 단계는, 3차원 입자로 가공한 후 탄닌산 용액과 미생물 배양 추출물에 10~48시간 동안 침지시킨 후 상온에서 건조하는 것을 특징으로 하고,
상기 천연 다공성 나노구조체의 상기 분체는 소성 전 탄닌산 용액과 미생물 배양 추출물을 분사한 것을 특징으로 하고,
상기 분체는 천연제올라이트, 산호, 불가사리, 및 패각류의 중량비를 2:0.5~1:0.5~1:0.5~1 로 혼합하여 분쇄하고, 상기 목분은 상기 분체의 총 중량대비 10~20중량%인 것을 특징으로 하고,
상기 미생물 배양 추출물은, 마늘종구, 마늘껍질, 마늘대, 마늘잎, 양파껍질, 양파뿌리 중 어느 하나 이상의 부산물을 수분함량이 10 내지 20중량%로 건조하여 분쇄한 부산물 분말, 옥분, 미강, 단백피, 대두박, 당밀의 혼합분말과 물의 혼합액에 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 에시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 플랜타럼(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 류코노스톡(Lactobacillus leuconostoc), 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 스트렙토코커스 패칼리스(Streptococcus faecalis), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 퓨트리피커스(Bacillus Putrificus), 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)로 이루어진 각 균주가 동량으로 포함된 복합미생물제를 접종하여 배양한 추출물인 것을 특징으로 하고,
상기 혼합분말은, 상기 부산물 분말 90~100중량부, 옥분 90~100중량부, 미강 180~200중량부, 단백피 20~50중량부, 대두박 20~50중량부, 및 당밀 3~5중량부를 포함하고, 상기 혼합액은 상기 혼합분말 100중량부 대비 물이 30~45중량부로 포함되는 것이고, 상기 미생물은 상기 혼합액 100중량부 대비 1~2중량부로 접종되는 것을 특징으로 하고,
상기 소성 온도는 500~800℃이고 소성 시간은 1~3시간인 것을 특징으로 하고, 소성된 천연 다공성 나노구조체는 0.1 내지 1.5cm의 입경으로 절단하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 수질 또는 토질 개선제의 제조방법. - 삭제
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