KR20040050258A

KR20040050258A - 미세 은입자 또는 콜로이달 실버를 제오라이트에 흡착시킨살균 및 생육촉진 식물용 상토

Info

Publication number: KR20040050258A
Application number: KR1020020078036A
Authority: KR
Inventors: 김상기
Original assignee: 김상기
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-06-16

Abstract

본 발명은 살균 및 생육촉진을 위한 식물용 상토에 관한 것으로 나노(Nano)입자의 은을 정제수에 균일하게 분산시킨 은용액 또는 전기분해로 만들어진 콜로이달 실버(1-4nano)를 제오라이트에 흡착시킴으로써 은이 갖고 있는 살균력과 제오라이트가 갖고 있는 생육촉진 기능을 이용하여 병해와 영양결핍에 쉽게 노출되는 작물의 어린 육묘를 키우는 전용 인공 토양을 만드는 것으로 잔류 독성이나 약해가 전혀 없이 여러 가지 균주에 작용함으로 경제적이며 국가에서 장려하는 친환경 정책에 부합되는 친환경 농업자재로써 처리 보관이 용이하고, 아울러 농가수익 증대에 도움을 준다.

Description

미세 은입자 또는 콜로이달 실버를 제오라이트에 흡착시킨 살균 및 생육촉진 식물용 상토 {Use pland media for growing and sterilization of zeolites absorption to colloidal silver or nano-size silver particles }

본 발명은 미세 은입자 또는 콜로이달 실버를 제오라이트에 흡착 또는 첨가 시킨 살균 및 생육촉진 식물용 상토에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 입자의 은분말을 정제수에 균일하게 분산 또는 전기분해를 통해 얻어진 콜로이달 실버에 몇 가지 식물생육보조제를 첨가하여 물분자가 결정수형태로 구조 중에 존재하는 함수알루미나 규산염 광물인 제오라이트에 교반을 통해 흡착시킴을 특징으로 하는 살균 및 생육촉진 식물용 상토에 관한 것이다.

: 은은 금속중 수은 다음으로 강력한 살균력을 갖고 있으며. 또한 전자파 차단,대전방지,탈취및 소취,음전하 발생등 다양한 기능을 갖고 있다. 은은 동의보감이나 본초강목에도 그 효능과 효과가 잘나타나고 있듯이 현대에서도 우황정심환과 은단,화상치료제 등으로 사용되고 있다. 그러나 은은 귀금속의 일종으로 가격적 경쟁력에서 일반화학제품에 밀려 소외 되어왔으나 적은 양의 은으로도 큰 효과를 볼 수 있도록 Nano-technology가 발전하여 다양한 산업의 적용이 가능해 졌으며, 은이 갖고 있는 효능이 하나 씩 과학적으로 증명되고 있다. 은용액의 제조방법은 다양한데 1)물리적 방법으로 분말로 만드는 것 2)화학적 용매를 이용하여 만드는 방법 3)전기화학적 방법으로 분해하여 만드는 방법 등 다수 있다.

은을 살균에 응용한 특허나 실용실안은 다수 공개되어 있다.

o 제오라이트는 흡착, 흡습, 양이온 교환성 등을 이용하여 그 용도가 매우 넓어 졌다. 축산용은 축사에 살포하면 방취효과가 있고, 농지 토양 개량제 및 상토재료, 농약첨가제, 비료첨가제, 산성토 방지, 공해방지 분야에 요즘 눈부신 진출로 각광을 받고 있다. 즉, 물리적 흡착성과 화학적인 양이온치환작용의 특성이 자동차 등의 배기가스의 유해성분의 제거, 공장의 폐수 정화, 폐광산의 중금속 이온의 제거, 도금, 폐액중의 중금속의 제거, 염색공장 폐수의 탈색제 등에 점차 사용되고 있다. 또 공기나 가스의 건조제, 변암기유의 탈수, 액체 프로판이나 천연 가스의 탈황제. 향료의 흡착제. 탈취제. 경수연화제 등에 사용되는 외에 클레이(찰흙)로 만들어 제지용 충전제로 사용된다. 특히 제오라이트의 경우 다수의 특허와 실용실안이 공개 되어 있으며 농업분야에도 많이 등재 되어 있는 실정이나 농업용 자재로써 (인공토양) 은과 결합하여 이용한 예는 없는 것으로 조사 되었다.

o 따라서 본 발명이 이루고져하는 과제는 은의 살균력과 제오라이트의 특성을 결합하여 천연의 재료로 살균 및 생육촉진을 위한 농작물 전용 인공토양(상토)의 개발에 있다.

o 본 발명은 은용액의 살균력에 착안하여 특정범위의 물리적 화학적 성상을 갖는 은용액이 농작물에 잘 발생하는 곰팡이균류의 병원균에 특정효과가 있으며, 아울러 제오라이트가 흡수,흡착력과 양이온 교환성이 뛰어나 식물생육에 적합한 상토 재료라는데 착안하여 식물생장에 필요한 양액을 보조로 첨가하여 친환경적이고 경제적인 살균 및 생육촉진 기능을 갖춘 식물용 상토(인공토양)를 제공하기 위한 것이다.

o 이하 본 발명의 실시 예를 구체적인 구성 및 작용을 통하여 설명하지만 단순한 함량의 변경과 보조제의 종류를 바꿔 그 설계를 변경 할 수 있으나. 그 기술적 방법론은 본 발명에 속해 있는 것이다.

도 1은 본 발명 실시 예 살균 및 생육촉진 식물용 상토의 제조 공정도

o 본 발명에서 은 입자 크기는1∼4nm이며. 은용액의 농도는 2.5∼10ppm으로 제오라이트의 표면과 세공속에 흡착시켜 그 효능과 효과를 영구히 유지하도록 하는데 있다.

o 은용액을 희석하여 직접 작물에 적용시 주기적으로 뿌려야하는 번거로움과 경제적 가치가 떨어지나 제오라이트에 흡착시킬 경우 지속적으로 그 작용을 할수 있어 매우 경제적이다.

o 본 발명에 사용되는 나노 입자의 은은 전기분해 방식으로 나노화 하며 이 과정 중 물의 크기가 60Hz로 기존의 일반 용수의 120Hz보다 작게 하며. 산도는 약 7.8±0.5 정도로 식물생육에 적합하도록 한다.

o 본 발명의 주재료인 나노 입자화 된 은은 그 자체의 브라운운동으로 별도의 안정(Stabilizer)가 필요 없다는 장점과 천연의 재료로 인한 환경오염 방지의 장점이 있다.

o 본 발명의 은용액은 은이온과 은입자가 공존하는 형태를 띠며, 은입자는 살균력을 은이온은 입자의 안정성과 식물생육촉진 및 제오라이트와의 원활한 결합으로 촉진한다.

o 본 발명에서 은용액이 적용 될 수 있는 범위는 곰팡이성 균류에 특히, 탁월하다. 난균류(우미세테스:oomycetes)와 진균류(true fungi)에 매우 유효하다. 예를 들자면 난균류에서는 부패균(피티아세아에:pythiaceae)과 파이토프라(phytothora)속의 각종기주식물의 역병균에 유효하며, 진균류에서는 흰가루병 ,벼도열병,라이족토니아에 유효하다.

o 본 발명의 제오라이트는 결정성 규산알루미늄 화합물을 이용하여 은이온수와 교반하는 방법과 액상용제오라이트를 이용하여 은을 전기분해시 지지용매로 활용하여 사용하는 방법 모두 유효하다.

o 본 발명의 제오라이트는 3∼20Å크기의 균일한 세공을 갖고 있으며,이 세공을 통해 화학적으로 양이온교환작용을 하며 수분 흡수력(20배)이 커 전기분해로 최소화 된 물분자를 최대로 흡수하여 농작물 생육촉진을 원활히 한다.

o 본 발명의 작물재배 실험 시 나타난 생육 촉진 결과는 일반 작물재배 시 보다 150%이상의 수확을 거두었으며. 일반 병충해에 대한 면역력도 매우 강한 것으로 나타났다.

-별첨1

o 본 발명은 제로라이트에 다음과 같이 은이온수와 보조 첨가제를 교반하여 이루어지며 제오라이트 외적으로 상토재료가 되는 무기광석(버미큐라이트.퍼라이트).유기화합물(코코피트)등에도 적용가능하다.

o 본 발명에 있어 가장 중요한 것은 은 입자의 크기와 분산성이다. 입자의 크기는 작을수록 적은량으로 큰효과를 볼 수 있어 때문에 기능적으로나 경제적으로 매우 중요하다. 또한, 입자의 균일한 분산은 효과의 지속성과 균일성에 미치는 영향이 크므로 역시 중요한 과제중 하나다.

o 본 발명에서는 이러한 과제를 순수하게 정수한 물(증류수정도)에 고전압 교류(220v)에서 주파수 증폭을(60Hz에서 300Hz로)하여 직류로 전환 후 DMF(디메틸포름아마이드),DMAC(디메틸아세트아마이드),EG(에틸렌글리콜)등을 첨가하여 미세하고(1∼4nm) 균일한 분산구조를 갖춘 미세은입자 용액을 제조하였다. 또한 안정적인 분산을 제오라이트와 균일한 계면흡착을 유도하기 위해 비이온계면활성제인 Tween20을 첨가하였다.

-별첨2

o 이렇게 제조된 은용액은 제오라이트의 표면에 흡착되며, 물성분은 세공속에 흡수된다. (제오라이트 세공의 크기가 은 입자 보다 작기 때문에 은입자는 표면에 흡착함)

o 실시예

1) 실시 대상 식물병

은용액의 in vivo 살균활성 검정을 위하여 실험에 사용한 식물 병은 벼 도열병(rice blast, RCB), 벼 잎집무늬마름병(rice sheath blight RSB), 토마토 잿빛곰팡이병(tomato gray mold, TGM), 토마토 역병(tomato late blight, TLB), 밀 붉은녹병(wheat leaf rust, WLR) 및 보리 흰가루병(barley powdery mildew, BPM) 이었다.

2)약제의 조제 및 처리

의뢰된 은용액(colloidal silver)는 희석하지 않고 계면활성제인 Tween 20을 첨가하여 최종 250ppm이 되도록 하여 약제용액을 준비하였다. 약제처리는 각 대상병 당 4pots씩 온실에서 재배하면서 손분무기로 식물체 전체에 골고루 약제가 부착되도록 살포하였으며. 최종 약제처리 1일 후에 병원균을 접종하였다.

3)병원균 접종 및 식물병 발병

벼 도열병은 병원균인 Magnaporthe grisea KJ201 균주를 쌀겨 한천배지(Rice Polish 20g, Dextrose 10g, Agar 15g, 증류수 1L)에 접종하여 25℃ 배양기에서 2주간 배양하였다. 병원균이 자란 배지를 Ruhber Polishman으로 배지표면을 긁어 기중 균사를 제거하고, 형광등이 켜진 선반(25∼28℃)에서 48시간 동안 포자를 형성시켰다. 병접종은 분생포자를 살균증류수를 이용하여 일정농도의 포자현탁액(1x10⁶conidia/ml)을 만든 뒤 낙동벼(본엽 2∼3엽기)에 충분히 분무하였다. 접종된 벼는 습실상에서 암상태로 24시간 놓아둔 뒤에 상대습도 80% 이상이며 온도가 26℃인 항온항습실에서 5일간 발병시킨 후 병반면적을 조사하였다.

벼 잎집무늬마름병(RSB)는 적당한 양의 밀기울을 1L 배양병에 넣고 멸균하였다. 멸균한 배지에 병원균인 Rhizoctonia solani AG-1균주를 접종한 후 25℃ 배양기에서 7일간 배양하였다. 병 접종은 배양된 균사덩어리를 잘게 마쇄하고 이것을 3∼4엽기의 낙동벼가 자란 폿트에 부어주어 접종하였다. 습실상(25℃)에서 7일간 배양하여 발병을 시켰다. 병 발생은 잎집에 발병된 병반면적율을 조사하였다.

토마토 잿빛곰팡이병(TGM)은 병원균인 Botrytis cinerea를 감자한천배지에 접종하여 25℃ 항온기(암상태)에서 7일간 배양한 후 하루에 12시간씩 광암을 교차하면서 다시 7일 동안 배앙하여 포자를 형성시켰다. 병 접종은 배지에 형성된 포자를 Potato dextrose broth로 수확하여 혈구계를 사용하여 포자농도를 5x10⁵conidia/ml로 만든 후 토마토 유묘(3엽기)에 분무접종 하였다. 접종된 토마토 유묘는 20℃ 습실상(상대습도 95% 이상)에 넣어 3일간 발병을 유도시킨 후, 잎에 형성된 병반으로부터 병반면적율을 달관조사 하였다.

토마토 역병(TLB)은 병원균인 Phytophthora infestans PIT 균주를 oatmeal agar 배지에 접종하여 20℃ 항온기(암상태)에서 7일 동안 배양한 후 광을 하루에 16시간씩 조사하면서 다시 7일 동안 배양하여 유주자낭을 형성시켰다. 병균 접종은 형성된 유주자낭을 살균증류수를 첨가하여 수확하고, 광학현미경하에서 혈구계로포자농도를 조사하여 5x10⁵sporangia/ml의 포자현탁액을 만들어 13℃에서 2.5시간 동안 저온처리하여 유주자를 유출시킨 후 토마토 유묘(본엽 2∼3엽기)에 분무접종 하였다. 병균을 접종한 토마토 유묘는 20℃습실상에서 4일간 습실처리하여 발병시킨 후 병반면적율을 조사하였다.

고추 역병(RPB)은 병원균인 Phytophthora capsici CY6225 균주를 oatmeal agar 배지에 접종하여 25℃ 항온기에서 7일 동안 배양한 후, 붓으로 공중 균사를 제거하고 형광등이 켜진 선반(25∼28℃)에서 24시간 동안 포자를 형성시켰다. 형성된 포자는 멸균수로 수확하고 유주자를 유출시킨 후에 광학현미경하에서 혈구계로 포자농도를 조사하여 1x10⁵zoospores/ml의 포자현탁액을 만들어 고추 유묘에 분무접종 하였다. 병원균을 접종한 고추는 25℃ 습실상에서 1일 간 습실처리하고 식물을 꺼내 온실에서 재배하여 발병시킨 후에 병조사 하였다.

밀 붉은녹병(WLR)은 병원균 Puccinia recondita는 활물기생균이므로, 실험실에서 식물체에 직접 계대배양 하면서 밀 유묘에 형성된 하포자를 접종원으로 사용하였다. 균주의 약효조사를 위하여 일회용 폿트(직경 : 6.5cm)에 5립 씩 밀종자(품종: 조광)를 파종하여 온실에서 8일간 재배한 일 엽기의 밀 유묘에 포자현탁액(포자 0.67g/L)을 분무접종 하였다. 접종된 밀 유묘는 20℃의 습실상에서 1일간 습실처리한 후에 상대습도가 70%인 20℃의 항온항습실로 옮겨서 발병을 유도하고 접종한지 7일 후에 병반면적율을 조사하였다.

보리 흰가루병(BPM)은 병원균인 Erysiphe graminis f. sp. hordei는 활물기생균이므로. 실험실에서 보리 유묘로 계대배양하면서 보리에 형성된 포자를 접종원으로 사용하였다. 약효조사는 일회용 폿트(직경 : 6.5cm)에 5팁 씩의 보리종자(품종: 동보리)를 파종하여 온실에서 8일간 재배한 제1엽기 보리 유묘에 보리 흰가루병 포자를 털어 접종하였다. 접종된 보리유묘는 20∼23℃, 상대습도 50% 정도의 항온항습실에 두어 7일간 발병시킨 후 병반면적율을 조사하였다.

4) 결과 및 고찰

본 실험에서는 은용액을 1일 당 2회(오전, 오후) 씩. 1주일 당 1일부터 6일까지 분무처리한 후에 6종의 병원균을 접종하고 발병시켜 방제효과를 조사하였다. 즉 귀사에서 의도한 은용액을 농업용수저럼 사용하면서 식물병을 방제 하고자 하는 실험을 수행하였다. 그 결과, 1주일 당 은용액의 처리횟수를 증가할수록 6종 식물병 모두에 대하여 방제효과가 증가되었다. 특히 벼 도열병은 1일 2회 처리에서도 높은 방제효과를 보였다. 그 외에도 보리 흰가루병. 토마토 잿빛곰팡이병에도 약 50%의 방제가를 보여 은용액의 살균활성을 확인할 수 있었다.

이상의 결과로부터 은용액을 스프링쿨러와 같은 수분 공급 방법으로 반복적으로 사용하면 다수의 식물병을 방제할 수 있는 광범위 살균제로 사용할 수 있으리라 생각되었다.

o 이상 실시예는 본 발명을 예시하여 설명하기 위한 것으로 본 발명 범위를 한정한 것으로 해석 되어서는 아니 되며. 본 발명에서 이루고져 하는 과제는 비료나 농약 같은 약제가 아닌 인공토양으로 친환경 농업자재의 범주에 속한다.

o 본 발명의 은용액은 곰팡이성 식물병원균 예방에 매우 효과적임을 확인 알수 있었으며, 제오라이트의 효과에 대해서는 별도의 설명 없이도 많이 적용되는 광물질이다. 또한 은이나 제오라이트의 경우 천연물성으로 어떠한 환경오염이나 작물에 약해를 유발하지 않으며, 처리와 보관이 용이하여 매우 경제적이며, 일반농가에서 재배 시 작물의 생육촉진과 친환경농산물로의 인증이 가능하여 농가 소득 증대에도 지대한 영향을 미칠 것으로 사료된다.

Claims

o 미세은입자 또는 콜로이달 실버를 제오라이트에 흡착 시킨 작물재배(수도.원예.화훼,분재.등)용 인공토양(상토)
o 청구1항에 있어서 그 성분비나 농도를 달리하거나, 부수첨가물을 첨가한 작물재배용 인공토양
o 청구1항에 있어서의 부가혼합물을 첨가한 토양개량제
o 미세은입자 또는 콜로이달 실버를 제오라이트,버미큐라이트,퍼라이트,코코피트등과 혼합한 혼합물에 흡착 또는 첨가한 식물재배용 인공토양(상토)
o 청구4항에 있어서의 부가혼합물을 첨가한 토양개량제