KR102655818B1 - 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카 조성물 - Google Patents
겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 규소의 소스가 포함되는 병해충 방제의 조성물 및 식물의 영양물질 공급을 위한 비료의 조성물의 겔화를 방지하기 위하여 화학적으로 안정적인 흐름성 및 유동성의 유지 기능을 갖도록 콜로이드 실리카를 구성하고 있는 수용액에 음이온 계면활성제를 포함시키고, 음전하를 띠고 있는 콜로이드 실리카에 음전하의 기능을 더욱 부가시켜 나노미터 크기의 규소 입자들의 응집 및 겔화를 방지하고, 반발력을 장기간 안정적으로 유지시킬 수 있는 농약과 비료가 포함되는 실리카의 조성물 제공하여 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템을 이용한 농업분야에 널리 적용될 수 있는 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 물리, 화학적으로 안정한 콜로이드 상태의 실리카를 이용한 다양한 농업분야에 적용되도록 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 농업분야에서 식물의 광합성 작용, 내도복(Lodging resistance), 병저항 능력 강화, 작물 재배용 토양의 물리적 성질 및 비옥도(soil fertility) 향상, 식물의 왕성한 발근력, 질소 이용효율 증진, 토양의 균형 유지, 노화억제, 식물의 스트레스 감소와 세포조직 강화에 의한 흰가루병, 노균병, 탄저병, 갈반병 등의 병해충 저항력 강화에 효과가 우수한 규소성분을 농업분야에 적용을 위하여 규소의 소스에 농약이나 비료 및 기타의 기능성 물질과 혼합하고, 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템을 포함한 기타의 방법을 동원하여 식물 및 토양에 공급할 때 규소의 소스가 겔화가 발생하지 않고, 화학적으로 안정적인 흐름성 및 유동성의 유지 기능을 갖도록 콜로이드 실리카를 구성하고 있는 수용액에 음이온 계면활성제를 포함시키고, 음전하를 띠고 있는 콜로이드 실리카에 음전하의 기능을 더욱 부가시켜 나노미터 크기의 규소 입자들의 응집 및 겔화를 방지하고, 반발력을 장기간 안정적으로 유지시킬 수 있는 기술사상에 의해 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카의 조성물에 관한 것이다.
규소(Si) 성분은 벼 작물에 매우 밀접한 관계를 가지고 있다. 규소(Si)는 식물의 조직을 튼튼하게 하여 벼의 도복 및 각종 병충해에 대한 내성이 증가되어 도열병, 뿌리썩음병 방지에 효과적인 비료로 알려져 있으며, 벼는 규소 성분을 다랑 흡수하며, 규소(수용성)을 벼에 시비함으로서 평균 10%이상의 증수 효과가 있다고 알려져 있고, 특히 도열병 상습지대나 질소 시비량을 늘린 곳에서는 50% 정도 더 증수 효과가 있다.
규소를 충분히 흡수한 식물들은 잎과 줄기가 강도가 증가하여 뻣뻣해져 논바닥에 잘 쓰러지지 않으며, 아래에 존재하는 잎까지 햇빛을 많이 받아서 탄소 동화작용이 왕성해져 수확량을 높일 수 있다. 또한 규산이 식물세포에 들어가 세포벽에 규소층(큐티큘라층)을 형성하고, 도열병, 이화명충, 벼, 멸구 등 병충해에 대한 저항력을 높여 주고, 등숙률이 높고 쌀알이 고르고 밥맛이 좋아진다고 알려져 있다.
그 밖에 내병성 증대효과로 도열병 이외에도 뿌리썩음병, 깨씨무늬병, 세균성 병해, 바이러스 성 병해에는 물론 냉해에 대한 저항성을 길러준다. 즉 전자현미경으로 보면 실리카 층이 있고 그 밑에 세루로스(cellulose)와 결합한 또 하나의 실리카층이 있는데 이는 수분의 손실을 막고 모든 병원균사의 침입을 막아 내병성이 크게 향상된다.
또한, 규소의 성분은 식물의 정상 발육을 유지하는데 필수원소는 아니지만 벼에서만은 광합성 및 시비 효율 증대, 물질 전류촉진, 병충해 경감, 기상장해 경감 등의 작용으로 수량을 증대하고 엽신 녹화 억제, 출수촉진, 병충해 및 재해경감 등의 작용으로 품질을 향상하며 절수효과, 시비효율 증진, 토양 비옥도 증진, 병 해충 경감 등의 작용으로 생산비를 절감하는 효과가 잘 알려져 있으며, 마치 사람에게도 보약이 필수요소는 아니지만 그 효과가 매우 큰 것처럼 벼농사에서도 규소 성분이 보약이라 할 만큼 큰 효과를 낼 수 있을 뿐만이 아니라 그 자체가 독성이 없고 각종 유해성분을 중화하는 작용을 한다. 따라서 지금까지 농가에서 사용하는 규소 소스(Source)로는 수중에 용해되는 나트륨 내지는 칼륨으로 이루어지는 규산염(Silicate)을 이용하고 있다.
매년 국내에서는 발생하는 병해충을 살펴보면, 식량 작물인 경우 이산도열병, 잎집무늬마름병, 흰잎마름병, 세균벼알마름병에 의한 피해가 발생되고, 혹명나방, 흰등멸구, 열대거세미나방의 해충에 의한 피해가 발생되며, 해충은 벼멸구, 먹노린재가 포함된다. 채소인 경우 바이러스, 역병, 탄저병, 고랭지 무 배추 무름병, 뿌리혹병에 의한 피해가 발생되고, 고추 담배나방에 의한 해충 피해가 발생되며, 해충은 총해벌레류, 응애류, 가루이류, 진딧물류 등이 포함된다. 그리고 과수의 경우 과수화상병, 과수가지검은마름병, 사고탄저병, 사과갈색무늬병, 점무늬박엽병, 노균병에 대한 피해가 발생되고, 복숭아순나방, 복숭아심식나방, 갈색날개매미충, 미국선녀벌레, 꽃매미에 의한 해충 피해가 발생되며, 과수에 대한 질병은 새눈무늬병, 갈색무늬병이 포함되고, 해충은 응애류와 노린재류가 포함된다.
병해충을 위한 방제란 인간에게 경제적 손실을 초래하고 병해충의 활동을 억제하는 것으로서, 병해충의 밀도 개체수를 일정한 수준 이하로 조절하는 것을 의미한다. 즉 유해한 생물이 존재하더라도 그 밀도가 인간에게 심각한 피해를 줄 정도가 아니면 굳이 시간과 경비를 투자하여 방제 작업을 수행할 필요가 없다. 어떤 병해충의 밀도가 점점 높아져서 이들에 의한 피해를 방치 하였을 때 예상되는 손실액이 방제에 소요될 제반 비용보다 높을 경우에는 방제 수단을 적용해야 할 것이며, 이러한 병해충에 의한 손실액과 방제비용이 같을 때의 해충밀도를 경제적 피해수준이라고 한다.
이와 같이 매년 병해충 발생 지역과 피해 면적이 증가하여 농가 피해액은 매년 크게 늘고 있는 추세임에 따라 농가의 경제적 손실은 매우 크다할 수 있다.
따라서 대부분의 농가에서는 병해충 발생에 의한 피해를 줄이기 위하여 농약을 이용한 적절한 방제방법을 동원하여 병해충을 방제하고 있는 상황이다.
농가에서는 농작물에 대한 규소의 유익한 기능을 제공하기 위하여 단독의 규소 소스만을 제공하지 않고, 병해충 방제 기능을 가진 농약과 함께 병행하도록 규소의 소스와 농약을 함께 혼합하고, 적절한 방제방법을 동원하여 살포하고 있다.
이와 같이 지금까지 작물을 재배할 때 병해충을 방제하면서 규소의 유익한 기능성을 함께 제공하기 위한 종래의 방법은 수중에 이온상태로 용해되는 알칼리의 규산칼륨(Potassium silicate) 내지는 규산나트륨(Sodium silicate) 용액과 산성(Acid)의 pH를 갖는 농약이나 비료 및 다른 기능성 물질과 혼합하여 방제 방법을 동원하여 살포된다.
이때, 종래에 사용되고 있는 규산염(Silicate)은 알콜류와 같은 수중 용해성 유기용매와 혼합할 때 불용성의 규산염이 석출되며, 중탄산염(Bicarbonate)과 혼합되면 아래의 반응식 1과 같이 겔화(Gelation)가 일어나며, 알칼리를 띠고 있는 규산염이 산성을 띠고 있는 농약과 혼합되면 반응식 2와 같이 pH가 4~8의 영역 사이에서 매우 빠른 속도로 겔화(Gelation)가 일어나고, 규산염에 비료성분인 알칼리 토금속류를 혼합하면 반응식 3과 같이 물에 불용성인 석출물이 발생하여 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템을 동원하여 규소 성분과 농약 및 비료성분을 함께 분무하는데 많은 한계가 있는 실정이다.
K2SiO3 + KHCO3 → K2CO3 + H2SiO3 --------------------------<반응식 1>
→ K2CO3 + H2O + SiO2(겔화)
K2SiO3 + H2SO4 → K2SO4 + H2O + SiO2(겔화)-------------------<반응식 2>
K2SiO3 + MgSO4 → K2SO4 + MgSiO3(불용성 규산마그네슘 석출)----<반응식 3>
이와 같이 농작물을 재배하는 과정 중 규소의 소스(Source)를 제공하면서 농약에 의한 병해충 방제 및 비료에 의한 식물의 영양물질 공급을 병행하기 위하여 규산염(Silicate)과 혼합하는 종래의 기술은 규산염의 화학적 반응성에 의한 석출물 내지는 겔화(Gelation)가 발생하여 정상적인 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템을 포함한 기타의 방법을 동원할 수 없다는 문제점이 있다.
콜로이드 실리카(Colloidal silica) 또는 실리카졸(Silica sol)은, 음(-)전하를 띠는 무정질 실리카(SiO,2,) 미립자가 수중에서 콜로이드 상태를 이룬 것을 말하며, 일반적으로 콜로이드 규소의 입자 구조는 구형의 형상을 가지고 있다. 수중에서 콜로이드 상태로 분산되어있고, 표면에 Si-OH와 OH-이온들이 존재하여 음전하를 형성하고, 알칼리 이온인 Na+이온에 의해 전기적 이중층이 형성되어, 입자간의 반발에 의해 안정화 되어있으며, 이 전하 밸런스가 무너지는 경우 분자끼리 서로 결합하여 응고, 겔화, 응집현상이 발생하여 분무방법을 동원하여 농업분야에 적용하는데 큰 한계를 가질 수 있다.
따라서 수중에 분산되어 있는 콜로이드 상태의 규소가 농약이나 비료가 혼합될 때 응고, 겔화 및 응집현상의 발생을 방지하기 위하여 콜로이드 실리카를 구성하고 있는 수용액에 음이온 계면활성제를 포함시키고, 음전하를 띠고 있는 콜로이드 실리카에 음전하의 기능을 더욱 부가시켜 나노미터 크기의 규소 입자들의 응집 및 겔화를 방지하고, 반발력을 장기간 안정적으로 유지하도록 하여 화학적으로 매우 안정성을 유지함은 물론 여러 범위의 pH로 다양하게 생산되는 농약의 종류에 구애받지 않고, 비료에 포함된 알칼리 토금속의 존재 여부에 따라 구애받지 않으면서 식물에 규소 소스를 포함하여 식물의 영양물질 공급을 위한 비료와 병해충 방제를 위한 농약 살포를 병행할 때 종래의 규소의 소스를 규산염 내지는 콜로이드 실리카를 사용할 때의 문제점을 충분히 극복할 수 있다.
지금까지 항공 방제와 관련된 기술을 살펴보면 다음과 같다.
한국공개특허 공개번호 제10-2023-0063361호에서는 원소 형태 또는 이의 염 또는 착물 또는 유도체의 하나 이상의 미량 영양소 및 하나 이상의 하이드로 콜로이드를 포함하는 유기 농업 조성물을 제시하고 있다.
한국공개특허 공개번호 제10-2017-0123009호에서는 규산염(NaSiO3,10H2O), 은(Ag) 수용액 또는 규산염(NaSiO3,10H2O) 구리(Cu)수용액 조성물 그리고 수용성 규산은염 또는 수용성 규산 구리염과 그 제조방법을 제시하고 있다.
한국공개특허 공개번호 제10-2013-0129885호에서는 a) 수성 액체 연속 상; b) 평균 입자 크기가 1마이크론 이상인 중합체 입자의 분산액을 포함하며, 상기 입자의 외부 표면은 콜로이드성 고체 물질을 포함하고, 상기 입자는 그 안에 분포된 하나 이상의 농약 활성 성분을 갖고, 상기 활성 성분의 방출을 지연시키기 위하여 확산 장벽으로서 작용하는 비다공성 미립자 광물을 임의로 가지며, 분산 상으로부터의 추출이 상기 활성 성분이 확산될 수 있게 하는 방식으로 분산 상이 다공성이 되게 하도록 한 하나 이상의 비가교결합성 이동성 화학물질을 임의로 갖는, 하나 이상의 고체 분산 상;을 포함하는 유동성 수성 분산액 농축물을 포함하는 안정화된 액체 농약 조성물을 제시하고 있다.
한국공개특허 공개번호 10-2014-0010953에서는 실리케이트 용액으로부터의 고순도 수성 콜로이드 실리카졸의 제조 방법, 특정 프로파일의 불순물을 갖는 수성 콜로이드 실리카졸, 및 그의 용도를 제시하고 있다.
한국공개특허 공개번호 10-2020-0084977에서는 액상 규산염으로부터 산성 액상 규산의 제조 방법 및 상기 산성 액상 규산을 포함하는 제4종 복합비료의 제조 방법을 제시하고 있다.
본 발명에서는 식물의 광합성 작용, 내도복(Lodging resistance), 병저항 능력 강화, 작물 재배용 토양의 물리적 성질 및 비옥도(soil fertility) 향상, 식물의 왕성한 발근력, 질소 이용효율 증진, 토양의 균형 유지, 노화억제, 식물의 스트레스 감소와 세포조직 강화에 의한 흰가루병, 노균병, 탄저병, 갈반병 등의 병해충 저항력 강화에 효과가 우수한 규소성분을 농업분야에 적용을 위하여 규소의 소스에 농약이나 비료 및 기타의 기능성 물질과 혼합하고, 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템을 포함한 기타의 방법을 동원하여 식물 및 토양에 공급할 때 규소의 소스가 겔화가 발생하지 않고, 화학적으로 안정적인 흐름성 및 유동성의 유지 기능을 갖도록 콜로이드 실리카를 구성하고 있는 수용액에 음이온 계면활성제를 포함시키고, 음전하를 띠고 있는 콜로이드 실리카에 음전하의 기능을 더욱 부가시켜 나노미터 크기의 규소 입자들의 응집 및 겔화를 방지하고, 반발력을 장기간 안정적으로 유지시킬 수 있는 농업용 콜로이드 실리카의 조성물 제공하는데 주요 핵심 기술사상을 두고 있으며, 콜로이드 실리카(Colloidal silica)를 구성하고 있는 수용액에 음이온 계면활성제를 포함시키고, 음전하를 띠고 있는 콜로이드 실리카에 음전하의 기능을 더욱 부가시켜 나노미터 크기의 규소 입자들의 응집 및 겔화를 방지하고, 반발력을 장기간 안정적으로 유지시킬 수 있는 기술사상에 의해 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카의 조성물은 아직까지 제시된 바 없으며, 또한 선행기술들이 복합되어 적용되는 경우에도 본 발명기술이 제공하고자 하는 목적을 달성할 수 없는 신규의 기술이다.
본 발명은 종래의 규소 소스(Source)로 규산염을 이용하여 병해충 방제 및 비료 성분의 공급을 병행하기 위하여 규산염에 농약이나 비료를 혼합할 때 알칼리 토금속, 중탄산염, pH 변화에 따라 겔화가 쉽게 생성되어 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템을 포함한 기타의 방법을 동원하여 식물 및 토양에 공급할 때 원활하게 공급이 안된다는 문제점을 극복하기 위하여 화학반응이 완전히 완료되어 어떠한 다른 물질로 변하지 않는 콜로이드 규소(Colloidal sililca, SiO2)를 농업분야의 규소의 소스로 이용하되, 콜로이드 규소(Colloidal silica)를 구성하고 있는 수용액에 혼합수단에 의해 음이온 계면활성제를 포함시키고, 음전하를 띠고 있는 콜로이드 규소에 음전하의 기능을 더욱 부가시킬 수 있는 기능을 제공하여 규소 성분과 농약 및 비료성분과 혼합될 때 나노미터 크기의 규소 입자들이 응집 및 겔화가 일어나지 않음은 물론 반발력을 장기간 안정적으로 유지시킬 수 있도록 제공하여 농업용 분야의 분무수단에 사용될 수 있는 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카 조성물을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로 개시되는 본 발명의 기술사상은 규소 성분을 포함하여 농약 및 비료를 농약이나 비료 및 기타의 기능성 물질과 혼합하고, 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템을 포함한 기타의 방법을 동원하여 식물 및 토양에 공급할 때 규소의 소스가 겔화가 발생하지 않고, 화학적으로 안정적인 흐름성 및 유동성의 유지 기능을 갖도록 콜로이드 실리카를 구성하고 있는 수용액에 음이온 계면활성제를 포함시키고, 음전하를 띠고 있는 콜로이드 실리카에 음전하의 기능을 더욱 부가시켜 나노미터 크기의 규소 입자들의 응집 및 겔화를 방지하고, 반발력을 장기간 안정적으로 유지시킬 수 있는 농업용 콜로이드 실리카가 포함되도록 구성되어 진다.
본 발명은 상기 배경기술에서 밝히고 있듯이 규소의 성분은 작물 재배지의 물리적 성질 향상을 비롯한 병해충 저항력 강화를 위해 사용되는 성분으로서 규소 성분을 필요로 하는 작물의 병해충 방제 및 비료 성분 공급을 위해 산성을 띠고 있는 농약 내지는 알칼리 토금속류가 포함된 액상 비료를 규소의 소스(Source)와 혼합 과정 중 화학적으로 반응이 완료되어 겔화 및 응집의 가능성이 전혀 존재하지 않는 콜로이드 실리카(Colloidal silica, SiO2)를 규소의 소스로 하고, 콜로이드 실리카(Colloidal silica)를 구성하고 있는 수용액에 음이온 계면활성제를 공급하여 음전하를 띠고 있는 콜로이드 실리카에 음전하의 기능을 더욱 부가시킴에 따라 나노미터 크기의 규소 입자들의 응집 및 겔화를 방지함은 물론 반발력을 장기간 안정적으로 유지시킬 수 있어 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템을 포함한 기타의 방법을 동원하여 규소의 소스가 겔화가 발생하지 않고, 화학적으로 안정적인 흐름성 및 유동성의 유지 기능을 갖는 농업용 콜로이드 실리카 조성물을 통하여 수동적 방제과정 중 매우 위독한 농약으로부터 인명피해를 예방하거나 최소화할 수 있으며, 비료 공급을 위해 농가의 고령화에 의한 노동력 제공에 대한 어려움을 해소시킬 수 있음은 물론 노동력 절감 및 우수한 병해충 방제효과에 의한 경영비 절감에 따른 농가의 경제적, 기술적 경쟁력을 확보하는데 큰 효과를 가질 것으로 기대된다.
이하, 본 발명의 기술사상을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 분무수단에 의해 규소 성분을 필요로 하는 농업분야의 병해충 방제를 위한 농약과 식물이 잘 자라나도록 뿌려 주는 영양 물질의 비료 및 기타의 기능성을 공급하기 위하여 가용성 규소의 소스와 농약, 비료 및 기능성 물질을 혼합할 때 여러 범위의 pH로 다양하게 생산되는 농약의 종류에 구애받지 않고, 비료에 포함된 알칼리 토금속류의 존재 여부에 따라 구애받지 않으면서 규소 입자들의 응집 및 겔화를 방지하기 위하여 화학적으로 반응이 완료되어 겔화 및 응집의 가능성이 전혀 존재하지 않는 콜로이드 실리카(Colloidal silica, SiO2)를 규소의 소스로 하고, 콜로이드 실리카(Colloidal silica)를 구성하고 있는 수용액에 음이온 계면활성제를 공급하여 음전하를 띠고 있는 콜로이드 실리카에 음전하의 기능을 더욱 부가시킴에 따라 농약, 비료 및 기타의 기능성 물질이 포함되는 콜로이드 실리카 조성물의 응집 및 겔화를 방지함은 물론 반발력을 장기간 안정적으로 유지시킬 수 있도록 제공되는 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카 조성물에 관한 것이다.
상기 병해충 방제용 및 식물이 잘 자라나도록 뿌려 주는 영양 물질의 비료를 위한 농업용 콜로이드 실리카 조성물를 제공하기 위한 규소는 이산화규소(SiO2)의 성분으로 구성되는 가용성 규소가 이루어지고, 10~100 nm의 입자크기를 가지는 콜로이드성 이산화규소(Colloidal silica)를 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 규소의 소스가 포함된 병해충 방제를 위한 조성물은 분무방법이나 농작물의 종류에 따라 규소 및 농약의 사용 농도 범위를 크게 달리할 수 있으며, 이에 필요한 농약은 살균제, 살충제, 살균살충제, 제초제, 생장조정제의 용도에 적용될 수 있도록 가용성 농약으로 이루어지고, 가용성 농약을 1/5~1/20로 희석된 수용액에 콜로이드 실리카가 이산화규소(SiO2)로 0.25~10 중량%로 포함되도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 규소의 소스가 포함되어 식물이 잘 자라나도록 뿌려 주는 영양 물질의 비료가 포함된 조성물은 수중에 비료의 주요 성분인 질소(N), 인(P), 칼륨(K)의 총함량이 10~20 중량% 포함된 수용액에 콜로이드 실리카가 이산화규소(SiO2)로 0.10~6.5 중량% 포함되도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 규소의 소스가 포함된 병해충 방제를 위한 조성물과 영양 물질의 비료가 포함된 조성물은 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템 중 선택되어지는 공급방법에 의해 제공되고, 분무방법이나 농작물의 종류에 따라 규소, 농약 및 비료의 분무를 위한 농도 범위를 크게 달리할 수 있으며, 이를 위해 항공방제, 드론방제를 위해서는 상기 제시한 규소의 소스가 포함된 병해충 방제를 위한 조성물 내지는 규소의 소스가 포함되어 식물이 잘 자라나도록 뿌려 주는 영양 물질의 비료가 포함된 조성물은 원액 내지는 1/20로 희석된 조성물을 분무하여 제공할 수 있으며, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템을 이용한 공급할 경우 1/10~2,000의 넓은 농도로 희석된 조성물을 공급하는 것이 바람직하다.
상기 음이온 계면활성제는 콜로이드 규소로 이루어지는 병해충 방제 조성물 내지는 영양 물질의 비료가 포함된 조성물의 수용액에 음이온 계면활성제를 포함시키고, 음전하를 띠고 있는 콜로이드 실리카에 음전하의 기능을 더욱 부가시켜 나노미터 크기의 콜로이드 규소 입자들의 응집 및 겔화를 방지하고, 반발력을 장기간 안정적으로 유지시켜 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카 조성물을 제공하기 위한 목적을 두고 있으며, 이를 위한 음이온 계면활성제는 지방산 메틸에스테르염(비누, Methyl esterification), 알킬벤젠술폰산염(LAS: Linear Alkybenzene Sulfonate), α-올레핀 술폰산염(AOS: α-Olefin Sulfonate), 알킬에테르황산에스테르염(AES: Alkyl Ether Sulfate) 중에서 선택되어지는 1종 이상의 음이온 계면활성제가 병해충 방제 조성물 내지는 영양 물질의 비료가 포함된 조성물에 0.05~0.45 중량% 포함되는 것이 바람직하다.
이때, 콜로이드 규소의 수용액 조성물을 농작물에 공급하는 과정이나 이를 준비하는 과정 중 음이온 계면활성제에 의한 기포 발생으로 농업분야의 적용에 불편을 줄 수 있다. 이러한 음이온 계면활성제의 거품에 의한 문제점을 제거하기 위하여 소포제가 포함될 수 있으며, 소포제는 특별한 제한이 없으며, 식물에 규소 소스를 포함하여 식물의 영양물질 공급을 위한 비료 및 병해충 방제를 위한 농약 살포를 진행할 때 어떠한 문제가 발생하지 않고, 공급할 수 있다면 어떠한 종류의 소포제를 사용하여도 무관할 수 있으며, 이의 소포제는 디메틸폴리실록산, 메틸페닐폴리실록산, 메틸비닐폴리실록산 등의 직쇄형 실리콘 오일을 주성분으로 한 실리콘계 소포제를 사용할 수 있으며, 광유계의 소수성 물질과 역포성 비이온 계면활성제를 사용한 비실리콘계 소포제를 사용할 수 있고, 콜로이드 규소의 수용액 조성물에 0.1~0.5 중량% 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 실시예로 기재하기에 앞서, 본 발명의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 발명의 보호범위는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
본 발명의 기술구성을 구현하기 위하여 항공방제용 가용성 농약(올인원 액상수화제, 팜한농)을 1/5로 희석하고, 이 수용액에 10-20 nm 크기의 콜로이드 실리카[(주)에스켐텍, SS-SOL 30SG)]가 0.25 중량%가 포함되도록 공급하고, 알킬벤젠술폰산염 계통의 음이온 계면활성제 0.05 중량%와 실리콘계열의 소포제 0.1 중량%를 공급하여 규소의 소스로 콜로이드 실리카가 포함된 병해충 방제를 위한 조성물을 준비하였다.
항공방제용 가용성 농약(올인원 액상수화제, 팜한농)을 1/10로 희석하고, 이 수용액에 10-20 nm 크기의 콜로이드 실리카[(주)에스켐텍, SS-SOL 30E)가 5.0 중량% 공급하고, 지방산 메틸에스테르염(비누) 계통의 음이온 계면활성제 0.25 중량%와 실리콘계열의 소포제 0.2 중량%를 공급하여 규소의 소스로 콜로이드 실리카가 포함된 병해충 방제를 위한 조성물을 준비하였다.
항공방제용 가용성 농약(올인원 액상수화제, 팜한농)을 1/20로 희석하고, 이 수용액에 100 nm 크기의 콜로이드 실리카[(주)에스켐텍, SS-SOL 100)]가 10 중량%가 포함되도록 공급하고, α-올레핀 술폰산염(AOS: α-Olefin Sulfonate) 계통의 음이온 계면활성제 0.25중량%와 실리콘계열의 소포제 0.3 중량%를 공급하여 규소의 소스로 콜로이드 실리카가 포함된 병해충 방제를 위한 조성물을 준비하였다.
항공방제용 가용성 농약(가네마이트 액상수화제, 경농)을 1/20로 희석하고, 이 수용액에 100 nm 크기의 콜로이드 실리카[(주)에스켐텍, SS-SOL 100)]가 10 중량% 포함되도록 하고, 알킬에테르황산에스테르염(AES: Alkyl Ether Sulfate) 계통의 음이온 계면활성제 0.45 중량%와 실리콘계 소포제 0.5 중량%가 포함되도록 공급하여 규소의 소스로 콜로이드 실리카가 포함된 병해충 방제를 위한 조성물을 준비하였다.
요소[(Urea, ㈜삼전순약)], 인산칼륨[Potassium phosphate monobasic, ㈜삼전순약)],
중탄산칼륨[Potassium bicarbonate, ㈜삼전순약)]의 시약을 질소[(N), 인(P), 칼륨(K)의 총합이 10 중량%가 되도록 측량한 후 용해하고, 규소의 소스로 콜로이드 실리카[(주)에스켐텍, SS-SOL 30E)가 이산화규소로서 0.1 중량%가 포함되도록 공급하고, 알킬벤젠술폰산염 계통의 음이온 계면활성제 0.1 중량%와 실리콘계열의 소포제 0.14 중량%하여 콜로이드 규소의 소스와 비료가 포함된 조성물을 준비하였다.
요소[(Urea, ㈜삼전순약)], 인산칼륨[Potassium phosphate monobasic, ㈜삼전순약)], 중탄산칼륨[Potassium bicarbonate, ㈜삼전순약)]의 시약을 질소[(N), 인(P), 칼륨(K)의 총합이 15 중량%가 되도록 측량한 후 용해하고, 규소의 소스로 콜로이드 실리카[(주)에스켐텍, SS-SOL 30E)가 이산화규소로서 3.0 중량%가 포함되도록 공급하고, 알킬벤젠술폰산염 계통의 음이온 계면활성제 0.21 중량%와 실리콘계열의 소포제 0.18 중량% 공급하여 콜로이드 규소의 소스와 비료 성분이 포함된 조성물을 준비하였다.
요소[(Urea, ㈜삼전순약)], 인산칼륨[Potassium phosphate monobasic, ㈜삼전순약)], 중탄산칼륨[Potassium bicarbonate, ㈜삼전순약)]의 시약을 질소[(N), 인(P), 칼륨(K)의 총합이 20 중량%가 되도록 측량한 후 용해하고, 규소의 소스로 콜로이드 실리카[(주)에스켐텍, SS-SOL 30E)가 이산화규소로서 6.5 중량%가 포함되도록 공급하고, 알킬벤젠술폰산염 계통의 음이온 계면활성제 0.42 중량%와 실리콘계열의 소포제 0.35 중량% 공급하여 콜로이드 규소의 소스와 비료 성분이 포함된 조성물을 준비하였다.
(비교예 1)
항공방제용 가용성 농약(올인원 액상수화제, 팜한농)을 1/5로 희석하고, 이 수용액에 규산칼륨 용액[(주)에스켐텍, POSIL 15)]을 이산화규소로서 0.25 중량%가 포함되도록 공급하여 규소의 소스로 규산칼륨(규산염, Silicate)이 포함된 병해충 방제를 위한 조성물을 준비하였다.
(비교예 2)
항공방제용 가용성 농약(올인원 액상수화제, 팜한농)을 1/10로 희석하고, 이 수용액에 규산칼륨 용액[(주)에스켐텍, POSIL 15)]을 이산화규소로서 5.0 중량%가 포함되도록 공급하여 규소의 소스로 규산칼륨(규산염, Silicate)이 포함된 병해충 방제를 위한 조성물을 준비하였다.
(비교예 3)
항공방제용 가용성 농약(올인원 액상수화제, 팜한농)을 1/20로 희석하고, 이 수용액에 규산칼륨 용액[(주)에스켐텍, POSIL 15)]을 이산화규소로서 10 중량%가 포함되도록 공급하여 규소의 소스로 규산칼륨(규산염, Silicate)이 포함된 병해충 방제를 위한 조성물을 준비하였다.
(비교예 4)
항공방제용 가용성 농약(가네마이트 액상수화제, 경농)을 1/20로 희석하고, 이 수용액에 규산칼륨 용액[(주)에스켐텍, POSIL 15)]을 이산화규소로서 10 중량%가 포함되도록 공급하여 규소의 소스로 규산칼륨(규산염, Silicate)이 포함된 병해충 방제를 위한 조성물을 준비하였다.
(비교예 5)
요소[(Urea, ㈜삼전순약)], 인산칼륨[Potassium phosphate monobasic, ㈜삼전순약)], 중탄산칼륨[Potassium bicarbonate, ㈜삼전순약)]의 시약을 질소[(N), 인(P), 칼륨(K)의 함량이 10 중량%가 되도록 측량한 후 용해하고, 규산칼륨 용액[(주)에스켐텍, POSIL 15)]을 이산화규소로서 0.1 중량%가 포함되도록 공급하여 규산칼륨(규산염, Silicate)의 소스와 비료 성분이 포함된 조성물을 준비하였다.
(비교예 6)
요소[(Urea, ㈜삼전순약)], 인산칼륨[Potassium phosphate monobasic, ㈜삼전순약)], 중탄산칼륨[Potassium bicarbonate, ㈜삼전순약)]의 시약을 질소[(N), 인(P), 칼륨(K)의 함량이 15 중량%가 되도록 측량한 후 용해하고, 규산칼륨 용액[(주)에스켐텍, POSIL 15)]을 이산화규소로서 3.0 중량%가 포함되도록 공급하여 규산칼륨(규산염, Silicate)의 소스와 비료 성분이 포함된 조성물을 준비하였다.
(비교예 7)
요소[(Urea, ㈜삼전순약)], 인산칼륨[Potassium phosphate monobasic, ㈜삼전순약)], 중탄산칼륨[Potassium bicarbonate, ㈜삼전순약)]의 시약을 질소[(N), 인(P), 칼륨(K)의 함량이 20 중량%가 되도록 측량한 후 용해하고, 규산칼륨 용액[(주)에스켐텍, POSIL 15)]을 이산화규소로서 6.5 중량%가 포함되도록 공급하여 규산칼륨(규산염, Silicate)의 소스와 비료 성분이 포함된 조성물을 준비하였다.
(비교예 8)
알킬벤젠술폰산염 계통의 음이온 계면활성제를 공급하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
(비교예 9)
알킬벤젠술폰산염 계통의 음이온 계면활성제를 공급하지 않은 것을 제외하고, 실시예 5와 동일하게 수행하였다. 비교예 1~9와 실시예 1~7에 의해 준비된 조성물에 대한 석출물 내지는 겔화 물질의 생성 여부 및 시간을 확인하였으며, 이에 대한 결과를 표 1에 나타냈다.
| 구분 | 불용성 물질의 발생: ○ 불용성 물질 발생하지 않음: × |
불용성 물질의 형상 |
불용성 물질의 생성 시간 |
| 실시예 1 | × | - | 12개월 이상 |
| 실시예 2 | × | - | 12개월 이상 |
| 실시예 3 | × | - | 12개월 이상 |
| 실시예 4 | × | - | 12개월 이상 |
| 실시예 5 | × | - | 12개월 이상 |
| 실시예 6 | × | - | 12개월 이상 |
| 실시예 7 | × | - | 12개월 이상 |
| 비교예 1 | ○ | 겔(Gel) | 혼합과 동시에 |
| 비교예 2 | ○ | 겔(Gel) | 혼합과 동시에 |
| 비교예 3 | ○ | 겔(Gel) | 혼합과 동시에 |
| 비교예 4 | ○ | 겔(Gel) | 혼합과 동시에 |
| 비교예 5 | ○ | 겔(Gel) | 혼합과 동시에 |
| 비교예 6 | ○ | 겔(Gel) | 혼합과 동시에 |
| 비교예 7 | ○ | 겔(Gel) | 혼합과 동시에 |
| 비교예 8 | ○ | 겔(Gel) | 약 9개월 20일 |
| 비교예 9 | ○ | 겔(Gel) | 약 10개월 15일 |
표 1에서 나타낸 바와 같이 비교예 1~4의 규소의 소스로 알칼리인 규산칼륨과 산성의 농약이 포함된 병해충 방제를 위한 조성물을 혼합, 준비할 때 곧바로 불용성의 실리카 겔화(Gelation)가 발생됨을 확인할 수 있었다. 이는 화학적으로 안정화된 알칼리 분위기의 규산염이 산성의 농약과 혼합되면서 규산염이 겔화 발생이 손쉽게 일어나는 중성 부분에 도달되면서 불용성의 실리카 겔화가 형성된 것으로 판단된다.
또한 비교예 5~7의 규소의 소스로 규산칼륨과 비료의 주요 3대 성분인 질소(N), 인(P), 칼륨(K)으로 이루어져 규소의 소스가 포함되어 식물이 잘 자라나도록 뿌려 주는 영양 물질의 비료가 포함된 조성물인 경우 가용성인 규산칼륨이 중탄산칼륨과 접하면서 규산염이 겔화가 곧바로 형성된 것으로 판단된다.
그리고 비교예 8~9의 규소의 소스를 화학적으로 불안정한 규산칼륨 대신에 화학적으로 안정화된 콜로이드 규소를 이용한 비료가 포함된 조성물 내지는 농약이 포함된 조성물인 경우 음전하를 띠고 있는 콜로이드 규소에 음전하의 기능을 더욱 부가시킬 수 있는 음이온 계면활성제가 포함되지 않음에도 불구하고, 9~10개월 동안 화학적으로 안정화된 조성물을 제공할 수 있음을 확인하였다. 이와 대조적으로 실시예 1과 실시예 5와 같이 콜로이드 규소의 소스에 음이온 계면활성제가 포함될 경우 병해충 방제를 위한 조성물과 영양 물질의 비료가 포함된 조성물인 경우 1년 이상 화학적으로 안정화된 조성물을 제공할 수 있음을 확인하였다.
비교예 1~4와 비교예 5~7과 달리 실시예 1~4와 실시예 5~7에서와 같이 규소의 소스를 화학반응이 완전히 완료된 콜로이드 실리카(Colloidal silica, SiO2)가 포함되는 병해충 방제를 위한 조성물과 영양 물질의 비료가 포함된 조성물에 포함되면서, 음전하를 띠고 있는 콜로이드 실리카에 음전하의 기능을 더욱 부가시키기 위하여 음이온 계면활성제를 포함시킴으로서, 여러 범위의 pH로 다양하게 생산되는 농약의 종류에 구애받지 않고, 비료에 포함된 알칼리 토금속의 존재 여부에 따라 구애받지 않으면서 식물에 규소 소스를 포함하여 식물의 영양물질 공급을 위한 비료 및 병해충 방제를 위한 농약 살포를 병행하여 적용할 수 있으며, 특히 본 발명의 기술사상에 의해 겔화의 발생을 방지할 수 있음에 따라 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템 중 선택되어지는 어떠한 공급방법에 의해서라도 농업분야에 널리 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
Claims (3)
- 농업 분야에 적용되는 규소의 소스(Source)를 적용함에 있어서,
규소의 소스는 10~100 nm의 입자크기를 가지는 콜로이드성 이산화규소(Colloidal silica)로 이루어지고,
살균제, 살충제, 살균살충제, 제초제, 생장조정제 중 선택되어지는 1종 이상의 농약이 1/5~1/20로 수중 희석된 농약 수용액이 준비되고,
준비된 수중 희석된 농약 수용액에 콜로이드 실리카가 이산화규소(SiO2)로 0.25~10 중량%로 포함되고,
음이온 계면활성제가 0.05~0.45 중량% 포함되도록 구성되어
화학적으로 안정된 규소의 소스와 농약이 포함되는 병해충 방제를 위한 조성물이 준비되고,
수중에 비료의 주요 성분인 질소(N), 인(P), 칼륨(K)의 총함량이 10~20 중량% 포함된 비료의 수용액이 준비되고,
준비된 비료 수용액에 콜로이드 실리카가 이산화규소(SiO2)로 0.10~6.5 중량% 포함되고,
음이온 계면활성제가 0.05~0.45 중량% 포함되도록 구성되어
화학적으로 안정된 규소의 소스와 영양물질의 비료 성분이 포함되는 비료성분을 공급하기 위한 조성물이 준비되고,
병해충 방제를 위한 조성물과 비료성분을 공급하기 위한 조성물을 분무방법에 의해 농업분야에 적용되는 것을 특징으로 하는 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 음이온 계면활성제는 지방산 메틸에스테르염(비누, Methyl esterification), 알킬벤젠술폰산염(LAS: Linear Alkybenzene Sulfonate), α-올레핀 술폰산염(AOS: α-Olefin Sulfonate), 알킬에테르황산에스테르염(AES: Alkyl Ether Sulfate) 중에서 1종 이상이 선택되어지는 것을 특징으로 하는 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 분무방법은 항공방제, 드론방제, 광역방제, 관주용 시비방법, 엽면 시비방법, 스프링클러형 방제, 무인방제시스템 중에서 선택되어지는 공급방법에 의해 분무되는 것을 특징으로 하는 겔화 현상이 발생하지 않는 농업용 콜로이드 실리카 조성물.
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