KR20030045484A

KR20030045484A - 식물 재배용 고형 비료의 제조방법, 그에 의하여 제조되는고형 비료칩 및 그 고형 비료칩을 포함하는 식물재배용 용기

Info

Publication number: KR20030045484A
Application number: KR1020010076215A
Authority: KR
Inventors: 조신형
Original assignee: 바이오메디아 주식회사
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2003-06-11
Also published as: WO2003048076A1; AU2002233808A1; KR100420573B1

Abstract

본 발명은 식물재배용 고형 비료의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 제올라이트를 분쇄하고, 입도별로 선별하여 제올라이트 입자들을 혼합하고, 상기 혼합된 제올라이트 입자에 비료성분을 흡착시킨 후 벤토나이트를 첨가하고 압착 성형하여 제조된 고형 비료를 제조하는 방법, 그에 의하여 제조되는 고형 비료칩 및 상기 고형 비료칩을 포함하는 식물 재배용 용기에 관한 것이다.

Description

식물 재배용 고형 비료의 제조방법, 그에 의하여 제조되는 고형 비료칩 및 그 고형 비료칩을 포함하는 식물재배용 용기{A METHOD FOR PRODUCING A SOLID FERTILIZER FOR PLANT GROWTH, THE SOLID FERTILIZER CHIP AND A POT FOR PLANT GROWTH CONTAINING THE SOLID FERTILIZER CHIP}

본 발명은 제올라이트 및 벤토나이트를 포함하는 고형 비료의 제조 방법, 그에 의하여 제조되는 고형 비료칩 및 상기 고형 비료칩을 포함하는 식물 재배용 용기에 관한 것이다.

일반적으로 일반 가정에서 취미나 관상용으로 화초를 기르는 경우, 특별히 식물 재배에 대한 지식이 별로 없이 단순히 화분에 물만 주어 기르는 경우가 허다하다. 또한, 생활이 바쁜 현대에는 화분에 물을 제대로 주는 시간조차 없을 때도 있으며, 더욱이 가족이 모두 여행하는 경우에는 아파트의 실내에 둔 화초에 여러날 물을 주지 못하여 아까운 화초가 말라 죽는 등의 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 비료 성분을 수용액의 형태로 식물에 공급하는 경우, 단시간 내에 비료 성분이 고갈되어 그 효과가 오래 지속되지 못하였다. 이를 개선하기 위하여, 예를 들면 대한민국 실용신안 등록번호 실 1995-0002579호와 같이, 화초 종류별로 설정된 비율의 각종 유기질 비료와 무기질 비료의 혼합비료에 석고를 50:50의 중량비로 물과 함께 교반하여 수개의 돌조가 방사상으로 돌출된 막대형 또는 속이 빈 관상의 고형 비료로 압착 성형하고, 고형 비료의 속이 빈 내부에는 연탄재와 석고의 혼합물로된 물흡수재를 채워 넣어, 고형 비료 하단부에 통수공이 형성된 캡을 결합하며, 화분의 하단부에 형성된 수조의 물에 고형 비료의 캡이 접촉되게 화분의 토양에 묻어 자연으로 수분 및 비료성분을 공급할 수 있게 한 석고로 성형된 화분용 고형 비료가 개발되었다.

그러나, 상기의 고형 비료는 수조가 설치된 화분과 일체로 되어 있을 뿐만 아니라, 석고로 성형된 것이어서 식물의 종류에 따라 비료의 양을 조절할 수 없는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 비료성분을 흡착한 제올라이트 및 벤토나이트를 포함하고, 이를 성형하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고형 비료의 제조방법, 그에 의하여 제조되는 고형 비료칩 및 상기 고형 비료칩을 포함하는 식물재배용 용기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 고형 비료칩을 적용하여 고추를 재배한 경우, 고추 주당 수확량의 누적양을 나타내는 도면이고,

도2는 본 발명에 따른 고형 비료칩을 적용하여 고추를 재배한 경우, 고추 주당 총 수확량을 나타내는 도면이고,

도3은 본 발명에 따른 고형 비료칩을 적용하여 오이를 재배한 경우, 오이 주당 총 수확량을 수량으로 나타낸 도면이고,

도4는 본 발명에 따른 고형 비료칩을 적용하여 오이를 재배한 경우, 오이 주당 총 수확량을 g 단위로 나타낸 도면이고,

도5는 본 발명에 따른 고형 비료칩을 포함하는 식물 재배용 용기의 사시도이고,

도6은 본 발명에 따른 고형 비료칩을 포함하는 식물 재배용 용기의 부분 단면도이고,

도7은 본 발명에 따른 고형 비료칩을 포함하는 식물 재배용 용기의 정단면도이다.

* 도면 기호의 간단한 설명

1: 고형 비료칩을 포함하는 식물 재배용 용기

2: 본 발명에 따른 고형 비료칩

3: 보습포

4: 인공토양

본 발명의 고형 비료의 제조방법은 다음 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

(a) 제올라이트 광물을 분쇄하고 입도별로 선별한 후, 150메쉬이하의 입도를 가진 제올라이트 입자 20∼30중량%와 150∼32메쉬(0.25∼0.5mm)의 입도를 가진 제올라이트 입자 70∼80중량%를 혼합하는 단계;

(b) 상기 (a)에서 얻어진 혼합물과 비료성분으로서 질소, 인산, 칼륨 및 미량원소를 포함하는 용액을 10:1∼ 5:1의 무게비로 혼합하고, 수분함량이 15∼18%가 되도록 건조시켜, 상기 비료 성분들을 제올라이트 입자에 흡착시키는 단계;

(c) 상기 (b)에서 얻어진 비료성분이 흡착된 제올라이트 입자 70∼80중량%와 250메쉬이하의 입도를 가진 벤토나이트 20∼30중량%를 혼합하고, 상기 혼합물의 수분 함량이 5∼18%가 되도록 건조시켜, 직경 2∼5cm의 크기로 압착성형하는 단계.

본 발명의 (a) 단계에서 사용되는 제올라이트 광물은, 화학조성상 NaㆍKㆍCaㆍMgㆍSr 및 Ba을 양이온으로 소량 함유하는 함수 규산염 광물이며, 결정구조상으로는 규산염광물의 기본단위인 (Si,Al)O₄사면체의 모든 산소들이 또 다른 사면체에 의해서 공유되면서, 3차원적으로 연결되는 망상규산염광물(tectosilicate)로서 양분보유능력(CEC)이 일반토양에 비해 10배 가량 높아 식물성장에 필요한 성분을 간직하는 능력이 탁월한 광물이다. 또한, 제올라이트 광물의 분쇄는, 광물 산업에서 통상적으로 상용되는 분쇄기를 사용할 수 있다. 또한, 분쇄된 제올라이트를 특정한 입도를 가진 입자만을 예를 들면, 체와 같은 통상의 수단을 사용하여 선별하고, 이를 당업계에서 통상적으로 사용되는 혼합기를 사용하여 혼합한다.

본 발명에서 150메쉬이하의 입도를 가진 제올라이트 입자가 20중량% 미만인 경우에는 표면적이 넓은 미립자의 분포가 부족하여 입자표면에 흡착되는 비료성분의 흡착이 부족하게 되고, 30중량%를 초과하는 경우에는 미립자의 분포가 상대적으로 많아 비료액의 흡착공정이 용이하지 않다. 또한, 150∼32메쉬(0.25∼0.5mm)의 입도를 가진 제올라이트 입자는 150메쉬 이하의 입도를 가진 제올라이트 입자의 분포비율에 맞추어 70∼80중량%로 구성되어야 하며, 32메쉬 이상의 입도를 가진 제올라이트는 입도가 거칠어 압착성형시 응집력이 부족하여 성형체의 유지가 어려우므로 적합하지 못하다.

본 발명의 (b) 단계에서, 질소, 인산, 칼륨 및 미량원소를 제올라이트 입자에 흡착시키는 방법은 상기 (a) 단계에서 얻어진 혼합물과 질소, 인산, 칼륨 및 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn), 붕소(B) 및 몰리브덴(Mo)으로부터 선택되는 미량원소가 녹아 있는 수용액을 10:1∼5:1의 무게비율로 혼합하고, 수분함량이 15∼18%가 되도록 건조시킴으로써 이루어질 수 있다. 상기 혼합물과 비료성분을 포함하는 수용액의 비율이 10:1이하이면 상기 혼합물과 수용액의 혼합시 용액의 양이 부족하여 비료성분의 분포가 고르지 못하며, 5:1이상이면 혼합물에 비하여 수분의 양이 지나치게 많아 하기의 건조 과정에 지나치게 긴 시간이 소요될 뿐만 아니라 수용액과 혼합된 혼합물이 지나치게 유동적이므로 작업이 용이하지 못하게 된다. 상기 건조의 과정은, 상기의 수분함량을 얻을 수 있는 것이면 자연건조 또는 열을 가한 인공건조 어느 것이나 상관없다. 수분함량이 15% 미만인 경우, 수분 함량이 적어 성형체가 부서지기 쉽고, 18%를 초과하는 경우, 수분 함량이 많아 성형체가 잘 만들어지지 않는다. 그 결과 제올라이트 입자에 흡착된 질소, 인산, 칼륨 및 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn), 붕소(B) 및 몰리브덴(Mo)으로부터 선택되는 미량원소의 함량은, 각각 질소(N) 0.1∼0.5중량%, 인산(P) 0.05∼0.1중량%, 칼륨(K) 0.1∼0.5중량% 및 30∼60ppm의 철(Fe), 0.1∼0.3ppm의 구리(Cu), 10∼20ppm의 망간(Mn), 1∼2ppm의 아연(Zn), 15∼25ppm의 붕소(B) 및 0.1∼0.3ppm의 몰리브덴(Mo)으로부터 선택되는 미량원소 0.005∼0.01중량%인 것이 바람직하다.

본 발명의 (c) 단계에서 사용된 벤토나이트는, 몬모닐로나이트를 주성분으로 한 점토이다. 그 외에 석영, 장석 또는 제올라이트를 포함하는 것이 많다. 진주광택, 납상광택을 가지며 지방감이 있는 치밀한 괴상으로 산출되는데, 물을 흡착하여 팽윤하고, 양이온 교환성이 뚜렷한 것 등 몬모릴로나이트의 성질과 흡사하다. 한편, 몬모릴로나이트(montmorillonite)는 단사정계에 속하는 광물로 화학성분은 (Al, Mg)₂Si₄O₁₀(OH)₂로 점토 광물의 일종이다. 괴상, 토상을 이룬다. 수분을 흡수하여 원래 부피의 7∼10배로 팽윤하는 성질이 있으며, 이온 교환성이 높다. 함수량 150%에서 점착력이 생기고, 약 500%의 함수량에서 점착력을 잃으며, 내부 마찰저항이 작은 점 등 특수한 성질을 가진 점토이다. 본 발명에서는, 상기와 같은 성질을 가진 벤토나이트 중 250메쉬이하의 입도를 가진 벤토나이트를 상기 (b) 단계에서 얻어진 비료성분이 흡착된 제올라이트와 혼합하여 일정한 크기의 고체상 압착물로 성형한다. 상기 벤토나이트와 상기 제올라이트의 함량은 각각 20∼30중량%, 70∼80중량%인 것이 바람직하다. 벤토나이트의 함량이 20중량% 미만이면, 최종 고체상 압착물로의 성형이 어려워지고, 30중량%를 초과하는 경우, 비료성분의 비율이 낮게 되어 적당하지 못하다.

또한, 압착 성형시에 수분의 함량은 15∼18%의 수분 조건인 것이 바람직하다. 수분 함량이 15% 미만이거나 18%를 초과하는 경우, 벤토나이트에 의한 점착력이 약하여 압착 성형이 잘 이루어지지 않는다. 최종적으로 얻어지는 성형물의 모양은 고체상의 비료의 용도나 사용 빈도 등에 따라 달라질 수 있다. 바람직하기로는 직경 2∼5cm의 크기로 압착성형하는 것이고, 그 모양은 예를 들면, 직경 2∼5cm, 두께 1∼2cm의 원반형태 또는 직경 2∼5cm의 원형형태가 될 수 있다.

성형의 방법으로는, 재료를 상하의 대반의 사이에 삽입하여 가압성형가공하는 프레스와 같은 압착 성형에 통상적으로 사용되는 기계를 사용할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 방법에 의하여 제조되는 고형 비료칩에 관한 것이다. 본 발명에서 사용된 "고형 비료칩"이라는 용어는, 일정한 형태로 성형되어 취급하기 쉽게 되어 있는 고형비료의 성형체를 말하는 것으로, 일정한 형태로 성형된 고형비료의 성형체 그 자체뿐만 아니라, 티백용 종이와 같은 투과성 재질로 포장된 고형비료도 포함하는 의미이다.

본 발명에 의한 고형 비료칩은 질소가 0.1∼0.5중량%, 인산이 0.05∼0.1중량%, 칼륨이 0.1∼0.5중량% 및 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn), 붕소(B) 및 몰리브덴(Mo)으로부터 선택되는 미량원소가 0.005∼0.01중량%로 흡착된 제올라이트 입자 70∼80중량%와 벤토나이트 20∼30중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기의 고형 비료칩는 상기한 본 발명의 고형 비료 제조방법에 의하여 제조될 수 있다.

본 발명의 상기 고형 비료칩은, 제올라이트의 양분보유능력(CEC)이 일반 토양에 비하여 10배 가량 높다는 원리를 이용한 것이다. 제올라이트가 양분을 흡수하면, 음전하를 띄고 있는 제올라이트 표면에 양전하를 띄는 양분들이 전기적 힘에 의하여 강력히 흡착하여 있다가, 수분이 침투되면 확산이중층의 원리에 의하여 서서히 양분이 용출된다. 이 때 고형 비료칩 내부의 비료농도와 외부의 비료농도가 평형을 이룰 때까지 양분 용출은 계속된다. 또한, 본 발명의 고형 비료칩은 인위적으로 양분을 흡착시켜 압축성형하였으므로 비료 이용율이 크게 증가된다. 따라서, 한번 시비하면 그 효과가 오래 지속됨으로써 화분이나 기타 식물용기에 사용할 수 있다.

본 발명의 고형 비료칩이 함유된 식물 재배용 용기는 인공토양(4) 및 상기 방법에 의하여 제조된 고형 비료칩(2)를 함유하고, 용기의 하단에 보습포(3)가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 인공토양(4)은 예를 들면, 부엽토 성분, 제올라이트, 코코피트, 질석, 양액 및 무기물이 포함된 것을 사용할 수 있다. 본 발명에 사용되는 상기 부엽토는 원예에서 통상적으로 사용되는 것으로, 나뭇잎이나 작은 가지 등이 자연상태에서 부숙된 유기물질을 말한다. 매우 다공질이므로 배수가 좋고 수분과 양분의 보축력이 강하며, 지온을 높이고 영양분이 풍부한 것이 특징이다. 또한, 제올라이트는 상기한 바와 같이, 그 화학조성상 NaㆍKㆍCaㆍMgㆍSr 및 Ba을 양이온으로 소량 함유하는 함수 규산염 광물이며, 결정구조상으로는 규산염광물의 기본단위인 (Si,Al)O₄사면체의 모든 산소들이 또 다른 사면체에 의해서 공유되면서, 3차원적으로 연결되는 망상규산염광물(tectosilicate)로서 양분보유능력(CEC)이 일반토양에 비해 10배 가량 높아 식물성장에 필요한 성분을 간직하는 능력이 탁월한 광물이다.

상기 코코피트(cocopeat)는 코코넛 외피를 분쇄하여 얻어진 작은 알갱이의 유기물로서 리그닌 성분을 함유한 불활성물질이며, 분해에 비교적 안정화된 물질로서, 자연과 친화될 수 있는 새로운 섬유성 소재이다.

상기 질석은 화성암이나 변성암 중 운모나 녹니석류로부터 풍화에 의하여 생성된 광물을 700∼800℃의 온도로 급열하여 박리 팽창시킨 소재로서, 비중이 낮아 단열성과 흡음성이 높고, 농업적으로는 보비력, 보수성, 통기성 및 투수력이 우수하여 토양의 물리적 성질의 개량과 상토의 소재로서 많이 사용된다.

상기 인공토양 중 부엽토 성분, 제올라이트, 코코피트, 질석 및 양액의 함량은 예를 들면, 각각 15∼35중량%, 10∼30중량%, 30∼50중량%, 20∼40중량% 및 5∼10중량%일 수 있다.

그러나, 본 발명에 사용되는 인공토양은 여기에 한정되는 것이 아니며, 당업계에서 식물 재배용 용기에 사용되는 것이면 어느 것이나 사용할 수 있다.

본 발명에 사용되는 고형 비료칩(2)은, 재배될 식물의 종이나 환경에 따라 적당한 수로 포함될 수 있다.

본 발명의 용기 하단에 설치된 보습포(3)는, 물을 보유하고 오랫 동안 유지할 수 있는 성질을 가진 재료이면 어느 것이나 사용될 수 있으며, 바람직하기로는 폴리우레탄 재질이다. 바람직하기로는, 밀도(kg/m³) 20이상, 경도(kgf/314cm²)6∼7, 탄성(%) 25이상, 신장율(%) 200이상, 인장강도(kgf/cm²) 1.3이상, 인열강도(kgf/cm²) 0.4이상인 것이다. 상기 폴리우레탄 재질은 수분친화적이고, 수분흡수가 빠르며 자기복원력과 기간에 관계없이 완벽한 탄성을 가지는 특성이 있다. 상기 보습포(3)는 용기 내부의 하단에 크기에 맞게 잘라 깔고, 그 다음에 식재될 식물의 종류에 따라 적당한 수의 고형 비료칩을 포함시켜 인공토양(4))으로 충진한다.

본 발명의 용기의 재질은, 일반적으로 식물 재배용 용기에 사용되는 것이면 어느 것이나 사용될 수 있다. 예를 들면, 사기, 세라믹 재질, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 등이 포함될 수 있다. 바람직하기로는, 외부 충격이 가하여져도 쉽게 깨어지지 않고, 가벼운 폴리프로필렌이다.

실시예

본 발명에 따라 고형 비료를 제조하고, 상기 고형 비료가 작물의 수확량에 미치는 영향을 고추와 오이를 예로 들어 설명하였다.

(1) 제올라이트를 이용한 고형 비료칩의 제조

(a) 제올라이트 광물을 분쇄하고 입도별로 선별한 후, 150메쉬이하의 입도를 가진 제올라이트 입자 400g과 150∼32메쉬(0.25∼0.5mm)의 입도를 가진 제올라이트 입자 1,400g을 혼합하였다.

(b) 상기 (a)에서 얻어진 혼합물 1,800g에 대하여 2M의 질소, 0.2M의 인산,1M의 칼륨 및 6mM의 철(Fe), 0.01mM의 구리(Cu), 2mM의 망간(Mn), 0.1mM의 아연(Zn), 6mM의 붕소(B) 및 0.01mM의 몰리브덴(Mo)으로부터 선택되는 미량원소를 포함하는 용액 270ml를 혼합하고, 수분함량이 15∼18%가 되도록 천천히 열을 가하여 건조시켜, 비료성분들을 제올라이트 입자에 흡착시켰다.

(c) 상기 (b)에서 얻어진 비료성분이 흡착된 제올라이트 700g과 250메쉬이하의 입도를 가진 벤토나이트 200g을 혼합하고, 그 혼합물의 수분함량이 15∼18%이 되도록 조절한 후 프레스를 사용하여 직경 5cm의 크기의 원형으로 압착성형하였다.

(2) 작물에의 적용

폴리프로필렌 재질로 된 가로 60cm, 세로 30cm, 높이 10cm 및 두께 1.2mm의 본 발명의 식물 재배용 용기에 고추와 오이를 식재하고, 수확량을 측정하였다. 고추는 파종후 50일에 옮겨 심은 것이고, 오이는 파종 후 25일에 옮겨 심은 것이다. 이 때, 대조구에서는 본 발명에 따른 고형 비료칩을 처리하지 않았으며, 자연토양을 사용하였다. 그외의 용기는 본 발명에 따른 고형 비료칩을 처리하였고, 육묘용 인공 토양을 사용하였다.

그 결과를 도1 내지 도4에 나타내었다.

도1 내지 도4에 나타낸 바와 같이, 고추의 주당 수확량은 대조구에서는 338g이었으나, 고형 비료칩 하나를 처리한 실험군에서는 519g, 두 개를 처리한 경우에는 764g이었다. 또한, 오이의 주당 수확량은 대조구에서는 534g이었으나, 고형 비료칩 하나를 처리한 경우에는 1182g, 두 개를 처리한 경우에는 2034g이었다.

이상과 같은 결과로부터, 본 발명에 따른 고형 비료칩을 처리함으로써 작물의 수확량이 크게 증가함을 알 수 있었다.

본 발명에 따른 고형 비료의 제조 방법에 의하면, 식물 성장에 필요한 영양분을 흡착하고 있는 제올라이트를 포함하므로써, 비료성분들이 식물에 천천히 방출되어 자주 갈아줄 필요가 없는 고형 비료칩을 제공한다.

또한, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 제올라이트를 포함하는 고형 비료칩에 의하면, 자주 갈아 줄 필요가 없을 뿐만 아니라 식물에 따라 적당한 양으로 식재시에 화분에 첨가할 수 있어 사용하기에 편리하다.

또한, 본 발명에 따른 고형 비료칩을 포함하는 식물 식재용 용기는 본 발명의 고형 비료칩을 포함하고 있어, 별도로 시비할 필요가 없으며 식물의 종류에 따라 적당한 양의 고형 비료칩에 의해 초보자도 쉽게 식물을 재배할 수 있다.

Claims

다음 단계를 포함하여 이루어지는 고형 비료의 제조방법:

(a) 제올라이트 광물을 분쇄하고 입도별로 선별한 후, 150메쉬이하의 입도를 가진 제올라이트 입자 20∼30중량%와 150∼32메쉬(0.25∼0.5mm)의 입도를 가진 제올라이트 입자 70∼80중량%를 혼합하는 단계;

(b) 상기 (a)에서 얻어진 혼합물과 비료성분으로서 질소, 인산, 칼륨 및 미량원소를 포함하는 용액을 10:1∼5:1의 무게비로 혼합하고, 수분함량이 15∼18%가 되도록 건조시켜, 상기 비료 성분을 제올라이트 입자에 흡착시키는 단계; ;

(c) 상기 (b)에서 얻어진 비료성분이 흡착된 제올라이트 입자 70∼80중량%와 250메쉬이하의 입도를 가진 벤토나이트 20∼30중량%를 혼합하고, 상기 혼합물의 수분 함량이 15∼18%가 되도록 조절하여, 직경 2∼5cm의 크기로 압착성형하는 단계.
제1항의 방법에 의하여 제조되며, 질소(N) 0.1∼0.5중량%, 인산(P) 0.05∼0.1중량%, 칼륨(K) 0.1∼0.5중량% 및 철(Fe) 30∼60ppm, 구리(Cu) 0.1∼0.3ppm, 망간(Mn) 10∼20ppm, 아연(Zn) 1∼2ppm, 붕소(B) 15∼25ppm 또는 몰리브덴(Mo) 0.1∼0.3ppm의 범위에서 흡착되고 상기 미량원소의 누적양 0.005∼0.01중량%가 흡착된 제올라이트 입자 70∼80중량%와 벤토나이트 20∼30중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제올라이트 및 벤토나이트를 포함하는 고형 비료칩.
인공토양(4) 및 제2항의 고형 비료칩(2)을 함유하고, 용기(1)의 하단에 보습포(3)가 설치된 것을 특징으로 하는 고형 비료칩이 함유된 식물 재배용 용기.
제3항에 있어서, 폴리프로필렌 재질로 된 것을 특징으로 하는 식물 재배용 용기.