KR20060057445A - 광유계 오일을 포함하는 유기질 비료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광유계 오일을 포함하는 유기질 비료의 제조방법에 관한 것으로, 유기질 비료 원료를 분쇄, 부숙, 선별 및 사출 성형하여 펠릿/블록형 유기질 비료를 제조하는 방법에 있어서, 상기 유기질 비료 원료의 최종 분쇄배합공정 또는 성형공정 단계에서 40℃에서의 동점도가 7 내지 110cSt이고, 평균탄소수가 18 내지 40인 광유계 프로세스 오일을 상기 유기질 비료 원료에 대하여 0.2 내지 3.3중량%의 양으로 첨가하는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 펠릿형(Pellet Type) 또는 블록형(Cube/Block Type) 유기질 비료 제조시 광유계 오일을 적용함으로써 펠릿화(Pelletizing) 또는 블록화 과정에서 생산성을 향상시키고 유기질 비료의 취급성 및 저장성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

광유계 오일, 유기질 비료, 프로세스 오일, 펠릿, 블록

Description

광유계 오일을 포함하는 유기질 비료의 제조방법 {Method for preparing organic fertilizer comprising mineral oil}

도 1은 본 발명의 실시예 1~5 및 비교예 1~2에 따라 제조된 펠릿형 유기질 비료의 광유계 오일량에 따른 펠릿 강도 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 2는 본 발명의 실시예 11 및 비교예 6에 따라 각각 제조된 유기질 비료의 항곰팡이 시험결과로서 미세하게 코팅된 오일에 의해 균류의 접촉방지 및 포자 발생을 제어하는 효과를 나타내는 실기시험 사진물이다.

본 발명은 광유계 오일을 포함하는 유기질 비료의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 펠릿형(Pellet Type) 또는 블록형(Cube/ Block Type) 유기질 비료 제조시 광유계 오일을 적용함으로써 성형 과정에서 생산성을 향상시키고 유기질 비료의 취급성 및 저장성을 향상시킬 수 있는 광유계 오일을 포함하는 유기질 비료의 제조방법에 관한 것이다.

반적으로 유기질 비료는 기름을 함유한 식물의 종자에서 기름을 짜고 남은 찌거기로 유박(油粕), 살아 있는 물고기에 물을 가해서 자비, 압착해서 수분과 유 분을 제거한 후 건조시킨 어박(魚粕), 동물의 뼈를 가열해서 분말로 한 골분(骨粉), 닭의 분비물인 계분(鷄粉) 등이 많이 이용되고 있으며, 비료로서의 기본 원소인 질소, 인산, 카리의 세가지 요소 외에, 칼슘, 마그네슘, 유황과 같은 미량원소를 최적 혼합비로 함유토록 설계된 혼합형이 사용되기도 한다.

유기질 비료는 토양에 시여해도 즉시 효과가 나타나지 않고 토양 중에서 서서히 분해되어 무기질 형으로 전환되면서 식물에 흡수되기 때문에, 효과가 나타나기까지 시간이 걸리며 분해도 서서히 진행되기 때문에 비료분의 효과는 상당히 완만해서 오래 지속된다. 이러한 유기질 비료는 토양 1그람 중에 수천만개 존재하는 박테리아, 곰팡이와 같은 미생물에 의해 식물에 흡수될 수 있도록 물에 녹는 형태로 분해되는데, 미생물이 활동하기 위해서는 적당한 수분과 온도가 필요하며, 건조한 형태로는 미생물이 활동할 수 없어 유기질 비료는 분해되지 않는다. 따라서 많은 유기질 비료는 분말 형태보다도 펠릿, 블록과 같은 형태로 만들어 적절한 수분이 함유된 작은 덩어리 형태로 제조된다.

종래기술에 따른 펠릿, 블록형의 유기질 비료의 제조시 분쇄, 배합 과정에서 먼지의 발생이 많으며, 펠릿, 블록화 과정에서 손실도 많이 발생한다. 이렇게 제조된 유기질 비료는 강도가 약하여 저장, 취급시 쉽게 부서져 분말가루로 변형되는 것이 많으므로 상술한 바와 같이 적절한 수분 함유가 이루어지지 않아, 즉, 내수성이 결여되어 미생물이 활발히 활동할 수 없는 여건이 되거나 또는 시비 전후 유실이 많아 비료로서의 효과가 낮아진다. 또한, 하절기 저장과정에서 수분의 과다 함유, 즉 방수성이 결여되어 시비 이전에 곰팡이가 발생하여 부패되는 경향이 있다. 따라서, 응집제로서의 기능을 보강하기 위해 유박(油粕)의 비중을 높이거나 팜유, 대두유, 옥수수유와 같은 식물유를 투여하기도 하였으나, 효과가 미흡하며, 특히 식물유 투여시 경제성 저하 및 식물유 자체가 쉽게 부패하는 결점이 있어 보편화되지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 현재 상업화된 펠릿, 블록형 유기질 비료의 문제점을 해결하고 잔류에 따른 환경이나 동식물에 악영향을 미치지 않는 첨가물을 개발하기 위해 예의 연구한 결과, 유기질 비료의 펠릿, 블록화 과정에서 첨가되는 프로세스의 조력제, 즉 프로세스 오일로서, 최적의 성상과 조성을 지닌, 석유로부터 고도로 정제된 광유계 오일 및 그 최적 투여량을 개발하게 되었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 유기질 비료 제조시 응집제 역할을 부여하여 펠릿이나 블록의 강도를 높여 비료를 구성하는 조성물 간의 격리를 방지하고 코팅효과에 의한 내수성 및 방수성을 향상시켜 궁극적으로 종래기술에 따른 유기질 비료 대비 유기질 비료의 효능을 유지 및 향상시킬 수 있는, 광유계 오일을 포함하는 유기질 비료의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유기질 비료 제조과정에서 먼지발생을 줄여 작업환경을 개선하고 하절기 곰팡이 발생을 방지하여 저장성을 향상시킨 개선된 유기질 비료의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광유계 오일을 포 함하는 유기질 비료의 제조방법은:

유기질 비료 원료를 분쇄, 부숙, 선별 및 사출 성형하여 펠릿/블록형 유기질 비료를 제조하는 방법에 있어서,

상기 유기질 비료 원료의 최종 분쇄배합공정 또는 성형공정 단계에서 40℃에서의 동점도가 7 내지 110cSt이고, 평균탄소수가 18 내지 40인 광유계 프로세스 오일을 상기 유기질 비료 원료에 대하여 0.2 내지 3.3중량%의 양으로 첨가하는 것을 특징으로 한다.

상기 광유계 프로세스 오일은 85부피% 이상의 미술폰화 잔류물 함량 및 30% 이상의 생분해도를 갖는다. 상기 광유계 프로세스 오일은 또한 50% 이상의 파라핀계 탄화수소를 함유한다.

이하 본 발명을 구체적으로 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 펠릿형 또는 블록형 유기질 비료 제조시 광유계 프로세스 오일을 적용함으로써 비료의 성형 과정에서 생산성을 향상시키고, 취급성 및 저장성을 향상시킬 수 있는 광유계 오일을 포함하는 유기질 비료의 제조방법이 제공된다.

일반적으로 펠릿/블록형 유기질 비료는 유기질 비료를 구성하는 기본 성분인 유박, 어박, 골분, 계분 등과 이들을 무기질형으로 전환하여 식물이 쉽게 흡수할 수 있도록 분해를 돕는 고체형 미생물 등의 첨가물을 분쇄, 부숙, 선별 및 사출 성형하여 제조된다.

본 발명에 따르면, 상술한 바와 같은 통상의 유기질 비료 제조 과정인 분쇄, 부숙, 선별 및 고체형 미생물 투입 과정 중 최종 배합과정 또는 펠릿/블록화하기 위한 사출과정에 석유로부터 고도의 정제과정을 통해 수득된, 특정 물성값을 갖는 광유계 오일을 프로세스 오일 성분으로 첨가한다.

프로세스 오일이란 용어는 오일이 어떠한 제품을 만드는 과정에 첨가되어 제조 과정을 돕거나(Processing Aid) 또는 제품을 구성하는 조성물 중의 하나로(Component) 적용되는 것을 말하며, 특히 유기질 비료 제조에 적용되는 프로세스 오일은 다음과 같은 특성을 지녀야 한다.

우선, 분무 또는 배합이 용이해야 하고 점착성을 위해 적절한 점성을 가져야 한다. 또한, 유기질 비료와의 혼화성이 우수하고, 농작물에 접촉시 해가 없어야 하며, 토양 내에서 생분해되어 환경오염이 없도록 생분해도가 높아야 하고 잔류에 의한 동식물이나 환경에 대한 해가 없어야 한다.

이러한 요구특성의 전제하에서, 본 발명에서는 유기질 비료용 프로세스 오일로서 광유계 오일을 적용하였는 바, 바람직하게는 상기 광유계 프로세스 오일은 유기질 비료들의 배합을 보다 용이하게 하고 유기질 비료의 구성 성분들간에 격리되지 않도록 점착성을 부여하여 펠릿/블록의 강도를 증대시킬 수 있도록 40℃에서의 동점도가 7 내지 110센티스톡스(cSt), 바람직하게는 13~66cSt이고, 이에 상응하는 평균탄소수값은 18 내지 40이다. 상기 광유계 오일의 점도는 40℃에서의 동점도값으로 7cSt 이상에서 유효하며, 110cSt를 초과하는 경우에는 물성값은 더 이상 향상되지 않는 반면 고점도에 기인하여 취급이 용이하지 않고 제조비용이 높아져 경제 적으로 불리한 단점이 있다.

상기 광유계 오일은 바람직하게는, 식물에 접촉시 해가 없도록 황산 반응 후 미술폰화 잔류물 함량이 85부피% 이상, 바람직하게는 92% 이상인 것이 좋다. 상기 황산 반응 후 미술폰화 잔류물 함량이 85부피% 미만인 경우 유기질 비료가 자외선에 의해 변질되어 발생되는 산성물질이 발생되어 비료의 시비 중에 발생되는 식물과의 직접 접촉에 의한 해(Necrosis)를 유발할 가능성이 높다.

한편, 상기 광유계 오일은 점도가 증대될수록, 즉 평균 탄소수가 증대될수록 생분해도는 저하되는 경향이 있는 바, 토양에서 생분해도가 높아 잔류에 의한 환경이나 동식물에 영향이 없도록 생분해도가 30% 이상인 것이 좋다.

상기 광유계 오일은 또한 유기질 비료와 혼화성을 높이고 펠릿/블록의 표면에 고르게 코팅되어 표면장력이 낮게 유지되도록 파라핀계 탄화수소 함량이 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상인 고도로 정제된 오일을 선정하여 사용하는 것이 좋다.

오일의 표면장력은 오일 중에 극성을 나타내는 물질이 적게 포함될수록 낮아지게 되는데, 탄화수소 화합물은 크게 파라핀, 나프텐, 방향족 화합물로 구분할 수 있으며, 순서대로 극성이 높아 표면장력을 높게 한다. 따라서, 파라핀계 탄화수소를 많이 함유할수록 표면장력이 낮아 펠릿/블록 표면에 고르게 분포할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 특성을 갖도록 선택된 광유계 오일은 상기 유기질 비료 원료에 대하여 0.2 내지 3.3중량%, 바람직하게는 1.0 내지 2.0중량%의 양으로 첨가되는 것이 좋다. 상기 유기질 비료 구성 성분들간에 격리되지 않도록 점착성을 부여하기 위해서는 최소 오일 함량이 0.2중량%가 요구되며, 3.3중량% 초과하는 경우에는 오일량이 과다한 관계로 효과가 미흡하게 나타나는 단점이 있다. 특히, 1.0~2.0중량% 범위에서 펠릿의 강도가 가장 증가되어 저장안정성과 내수성이 향상된 펠릿형 유기질 비료를 확보할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 펠릿형 또는 블록형 유기질 비료 제조시 최종 분쇄배합공정 또는 펠릿/블록화공정 단계에서 특정 물성 범위를 갖는 광유계 프로세스 오일을 투여함으로써, 윤활성을 향상시켜 펠릿/블록화를 용이하게 하고 비료를 구성하는 조성물 간의 격리를 방지할 수 있다. 또한, 펠릿이나 블록의 강도를 높여 저장성 및 취급성, 그리고 내수성 및 방수성을 향상시켜 특히 하절기의 곰팡이 포자 부착 방지에 의한 항곰팡이 기능을 부여하여 저장성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 토양에서의 생분해성이 우수하여 잔류에 따른 작물 또는 환경에 악영향을 미치지 않도록 하여 궁극적으로 종래기술에 따라 제조된 유기질 비료 대비 유기질 비료의 효능이 유지 및 향상되는 장점이 있다. 이외에도, 제조과정에서 먼지발생을 줄여 작업환경을 개선할 수 있다.

이하 제조예, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만 본 발명이 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.

<제조예>

유채씨로부터 얻은 유박, 정어리 박, 증제 골분 3종을 1차 분쇄 및 부숙, 2차 분쇄 및 부숙, 선별 등의 일련의 과정으로 부숙시켜서 펠릿/블록화 이전 단계의 유기질 비료를 얻었으며, 이들이 함유된 성분조성을 하기 표 1에 나타내었다.

- 유기질 비료의 성분조성(중량%)

	전질소 (N)	전인산(P2O5)	전카리(K2O)	전칼슘(CaO)	전마그네슘(MgO)
유채유박	6.22	2.84	1.38	0.94	0.90
정어리박	9.75	8.54	0.47	10.09	0.37
증제골분	5.30	21.30	0.12	31.39	0.74

유기질 비료의 성분조성 분석시험은 하기와 같은 방법으로 하였다.

1) 질소 함량는 ASTM(American Society for Testing and Materials) D 4629를 응용하여 실시하였다.

2) P, K, Ca, Mg 등 무기원소 함량은 ASTM D 5185에 준하여 실시하였다.

상기 유기질 비료에 첨가할 광유계 프로세스 오일은 펠릿/블록의 강도를 증대시키기 위해 오일의 점도가 40℃에서의 동점도 값으로 7에서 110센티스톡스, 상응하는 평균탄소수 값으로는 18에서 40이며, 식물에 접촉시 해가 없도록 황산 반응후 미술폰화 잔류물 함량이 85부피% 이상이고, 토양에서 생분해도가 높아 잔류에 의한 환경이나 동식물에 영향이 없도록 생분해도가 30% 이상이며, 유기질 비료와 혼화성을 높이고 펠릿/블록의 표면에 고르게 코팅되어 표면장력이 낮게 유지되도록 파라핀계 탄화수소함량이 50% 이상인 고도로 정제된 오일 6종을 선정하였으며, 이들의 성상과 조성을 하기 표 2에 나타내었다.

- 유기질 비료 제조용 프로세스 오일의 성상 및 조성

오일 점도등급1)	55 N	70 N	150 N	250 N	350 N	500 N
비중 @15℃	0.823	0.838	0.869	0.870	0.864	0.897
동점도 @40℃, cSt	7.42	13.39	29.2	50.9	66.4	108.2
동점도 @100℃, cSt	2.11	3.13	5.10	7.09	8.78	10.99
인화점, ℃	166	198	220	232	240	242
유동점, ℃	-42	-24	-15	-12	-12	-12
증류성상, ℃ 초류점 10% off 50% off 90% off 종류점	232.0 284.0 320.5 367.0 434.0	265.0 344.0 387.5 420.0 450.0	316.0 376.0 428.5 480.5 502.0	329.0 397.0 489.0 512.5 522.5	340.0 410.0 505.5 535.0 544.0	344.5 418.0 520.5 546.5 553.0
탄소수 분포 @ 10%~90%증류점	16~22	20~27	23~34	25~39	26~42	27~44
평균탄소수 @ 50% 증류점	18	23.5	28	34.5	37.5	40
미술폰화잔류물, v%	99	98	94	93	95	92
탄화수소 조성,% 파라핀계 탄소수(Cp) 나프텐계 탄소수(Cn) 방향족계 탄소수(Ca)	75 25 0	70 29 1	63 33 4	63 32 5	65 32 3	64 29 7
생분해도, %	43	41	37	35	33	32

¹⁾ 오일 점도 등급은 석유산업에서 일반적으로 사용되고 있는 관용적인 오일 분류 체계이며 수치가 높을수록 점도(점성)가 높음.

상기 표 1의 유기질 비료 3종을 동일한 비율로 혼합한, 분쇄된 형태의 복합 유기질 비료를 제조한 후, 표 2의 프로세스 오일을 0.2 내지 3.0%로 혼합한 다음 실험실적 펠릿화 사출기기를 활용하여 원하는 목적의 펠릿 형태의 유기질 비료를 얻었다.

상기 유기질 비료 원료와 광유계 프로세스 오일을 활용하여 제조한 펠릿형 유기질 비료의 강도, 저장성, 환경에 대한 영향 등의 시험 결과를 하기 실시예 및 비교예에 나타내었으며, 이에 수행된 시험은 하기와 같은 방법으로 실시하였다.

1) 비중은 KS M 2002에 준하여 실시하였다.

2) 점도는 KS M 2014에 준하여 실시하였다.

3) 인화점은 KS M 2056에 준하여 실시하였다.

4) 유동점은 KS M 2016에 준하여 실시하였다.

5) 증류성상 및 탄소수분포 시험은 ASTM D 2887에 준하여 실시하였다.

6) 탄화수소 조성은 ASTM D 2140에 준하여 실시하였다.

7) 미술폰화 잔유량 시험은 ASTM D 483에 준하여 실시하였다.

8) 생분해도 시험은 CEC-L-33-T-94에 준하여 실시하였다.

9) 펠릿의 강도 측정은 SRV(Schwing Reib Verschleiss) 시험기로 행하였다.

10) 균류제어시험은 고온(25℃), 고습(80% 이상) 조건에서 자연상태의 균류 포자들에 의한 곰팡이 발생 정도를 실기로 행하였다.

11) 자외선(햇볕)안정성 시험은 길이 9.5cm, 직경 2.5cm, 재질은 자외선을 투과하는 시험관에 시료 30ml를 넣고 햇볕에 노출 시킨 후 매일 일정시간에 점검하여 색상변화, 플록(Floc)이나 침전물 형성 유무를 관찰하는 방법으로 시행하였다.

<실시예 1~5 및 비교예 1~2>

제조예에서 확보된 분쇄된 형태의 복합 유기질 비료에 150N급 프로세스 오일을 0.1~3.3중량% 첨가한 후 펠릿 형태로 제조하여 SRV(Schwing Reib Verschleiss) 시험기를 통해 펠릿에 하중을 가하여 프로세스 오일을 첨가하지 않은 펠릿형 유기질 비료를 기준으로 상대적으로 비교하였으며, 이로부터 얻은 시험결과를 하기 표 3 및 도 1에 나타내었다.

* 비 1~2 => 비교예 1~2 / 실 1~5 => 실시예 1~5

종래기술에 따른 펠릿, 블록형의 유기질 비료는 펠릿, 블록의 강도가 약하여 저장, 취급시 쉽게 부서져 분말가루로 변형되는 것이 많으므로 적절한 수분 함유가 이루어지지 않아, 즉, 내수성이 결여되어 미생물이 활발히 활동할 수 없는 여건이 되거나 시비 전후 유실이 많아 비료로서의 효과가 낮아지는데, 본 발명에 의해 제조된 펠릿형 유기질 비료는 오일 함유량에 따라 최대 75%의 강도가 증대되었다. 한편, 유기질 비료 구성 성분들간에 격리되지 않도록 점착성을 부여하기 위해서는 최소 오일 함량 0.2중량%가 요구되었으며, 3.3중량%를 초과하는 경우에는 오일량이 과다한 관계로 효과가 미흡하게 나타났다. 본 발명에 의한 유기질 비료 제조시 프로세스 오일 함량은 0.2~3.0중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1.0~2.0중량% 범위에서 펠릿의 강도가 가장 증가되어 저장안정성과 내수성이 향상된 펠릿형 유기질 비료 확보가 가능하다.

< 실시예 6~9 및 비교예 3~4>

제조예에서 확보된 광유계 오일들(50N, 70N, 150N, 250N, 350, 500N 점도 등급)이 유기질 비료 제조용 프로세스 오일로서 유용한 점성과 이에 상응하는 탄소수 분포를 갖고 있는지 평가하기 위해 실시예 2의 결과에 따라 오일을 1.0중량% 첨가하여, 펠릿 형태로 제조하여 펠릿의 강도를 측정하였으며, 상대적으로 점도가 낮은 50N급 오일과 점도가 상대적으로 높은 600N급의 오일을 적용한 경우에 대하여 비교예로서 함께 평가하였다.

- 프로세스오일의 점도와 탄소수 분포에 따른 펠릿의 강도 특성

비교예/실시예 오일 점도등급	비 3 50 N	실 6 55 N	실7 70 N	실 8 350 N	실 9 500 N	비 4 600 N
동점도 @40℃, cSt	6.60	7.42	13.39	66.4	108.2	112.2
동점도 @100℃, cSt	1.93	2.11	3.13	8.78	10.99	11.91
유동점, ℃	-45	-42	-24	-12	-12	-9
증류성상, ℃ 초류점 10% off 50% off 90% off 종류점	226.0 271.5 302.0 360.0 428.0	232.0 284.0 320.5 367.0 434.0	265.0 344.0 387.5 420.0 450.0	340.0 410.0 505.0 535.0 544.0	343.0 418.0 520.5 546.5 553.0	354.5 431.0 529.0 550.0 553.0
탄소수 분포 @10%~90%증류점	15~21	16~22	20~27	26~42	27~44	28~45
평균탄소수 @50% 증류점	17	18	23.5	37.5	40	41
펠릿 파괴 하중, N	33	37	46	62	59	59
내하중증가율,%1)	3	16	44	94	84	84

¹⁾ 내하중 증가율은 실시예 2의 오일 미적용 펠릿의 파괴 하중(32뉴턴) 대비임.

표 4에서, 프로세스 오일의 점도가 40℃에서의 동점도값으로 7센티스톡스 이상이 유효하며, 동점도 값 110센티스톡스 초과에서는 더 이상 향상되지 않는 것으로 나타났다. 본 발명에 따르면, 펠릿형 유기질 비료 제조에 사용되는 프로세스 오일이 유기질 비료 구성 성분들간에 격리되지 않도록 점착성을 부여하기 위한 오일의 점도는 40℃에서의 동점도 값으로 바람직하게는 7~110 센티스톡스, 더욱 바람 직하게는 13~66 센티스톡스로 나타났다. 프로세스 오일의 점도값에 상응하는 탄소수를 ASTM D 2887에 의한 증류시험 결과로부터 계산한 결과 탄소수 18~40의 오일이 점착성을 부여하는데 유용한 것으로 나타났다.

<실시예 10~11 및 비교예 5~6>

하절기 저장과정에서 수분의 과다 함유, 즉 방수성이 결여되어 시비 이전에 곰팡이가 발생하여 부패되어 유기질 비료로서의 효능이 저하되고 악취가 발생되는 것을 방지하는 프로세스 오일의 항곰팡이 기능을 평가하기 위해 제조예에서 확보된 150N, 250N 급 프로세스 오일을 함유한 유기질 비료를 고온(25℃), 고습(80%) 조건하에서 대기중의 균류 포자에 의해 자연적으로 발생되는 곰팡이 발생정도를 오일을 함유하지 않은 펠릿형 유기질 비료와 비교 평가하여 하기 표 5에 나타내었다. 또한, 도 2에 실시예 11 및 비교예 6에 따른 시료의 28일 후의 항곰팡이 발생정도 사진을 나타내었다.

오일을 함유한 유기질 비료는 4주 이상 고온 고습 하에 방치하여도 곰팡이 발생이 없는 반면에, 오일을 함유하지 않은 경우는 4일 이후 곰팡이가 발생되어 10일 이후에는 완전히 표면을 덮었다. 본 발명에 따른 비료의 항곰팡이 성능은 오일이 미세하게 펠릿의 표면에 코팅되어 균류의 포자가 부착되는 것을 방지하기 때문이며, 이러한 효과는 오일함량에도 관련이 있는 바, 오일 함량 0.2중량% 미만에서는 효과가 미약하였다.

- 프로세스오일의 코팅에 의한 유기질 비료의 항곰팡이 성능

비교예/실시예 오일종류/함량 곰팡이 발생율, %	비 5 150N급 오일 0.1%	실 10 150N급 오일 0.2%	실 11 250N급 오일 1.0%	비 6 오일 미함유
4일후, %	0	0	0	30
7일후, %	0	0	0	80
14일후, %	5	0	0	100
21일후, %	10	0	0	100
28일후, %	20	0	0	100

< 실시예 12~13 및 비교예 7~8>

광유계 오일에 함유된 방향족 화합물이나 불포화 탄화수소 화합물은 자외선에 의해 산성물질로 변질되어 식물의 세포를 파괴하는 해(Necrosis)를 유발할 수 있는 물질이다. 유기질 비료가 시비 과정에서 농작물에 직접 접촉할 경우에 함유된 오일에 의해 이러한 해를 일으킬 수 있는 잠재 위험을 제거할 필요가 있다. 이러한 잠재 위험을 평가하기 위해 ASTM D 483에 의해 95% 황산을 오일과 혼합처리하면 방향족 화합물과 다른 불포화 탄화수소 화합물들이 황산과 반응하여 술폰 화합물로 변환되는데, 이때 변환되지 않고 남은 미술폰화 잔류물 양이 높은 오일이 상기의 해를 유발할 가능성이 낮다. 본 발명에 의하면 프로세스 오일 중의 불포화 탄화수소에 의한 식물에 해를 최소화하기 위해서는 프로세스 오일의 미술폰화 잔류물 함량이 바람직하게는 85%, 더욱 바람직 하게는 92% 이상이어야 하며, 상술한 시험결과를 하기 표 6에 기재하였다.

- 프로세스 오일의 미술폰화 잔류물 양과 자외선 안정성

실시예/비교예 오일 점도등급	실 12 70 N	실 13 250 N	비 7 70N급	비 8 250N급
비중 @15℃	0.838	0.870	0.854	0.890
동점도@40℃, cSt	13.39	50.9	12.43	53.2
미술폰화잔류물, vol%	98	92	83	79
자외선 안정성(1주후) 색상변화 Floc/침전물 생성	변화없음 발생없음	엷은노란 발생없음	짙은노란 미량발생	짙은갈색 다량발생

본 발명의 제조예에 나타낸 프로세스 오일들은 미술폰화 잔류물 함량이 92% 이상이어서 이들을 적용한 유기질 비료는 자외선에 의해 변질되어 발생되는 산성물질이 발생되지 않아 비료의 시비 중에 발생되는 식물과의 직접 접촉에 의한 해(Necrosis)를 유발할 가능성이 낮음을 알 수 있다.

< 실시예 14~20 및 비교예 9>

유기질 비료에 적용된 프로세스 오일은 토양에서 생분해되어 잔류에 의한 환경이나 동식물에 영향이 없어야 한다. 본 발명에 따라 선택된 제조예의 광유계 오일들은 미국 환경보전협회(EPA)의 관리규격 EPA 41 CFR 180.1001 규격에 의해 농업 분야에 적용시 잔류시험을 면제 받는 물질이다. CEC-L-33-T-94 시험법에 따라 실제 이들의 실험실적 생분해도를 측정한 결과 21일 후의 생분해도가 30% 이상으로 측정되었으며 하기 표 7에 그 결과를 나타내었다. 오일의 점도가 증대될수록 즉 평균 탄소수가 증대될수록 생분해도는 저하되는 것으로 나타났다.

본 발명의 유기질 비료 제조용 프로세스 오일은 미생물에 의해 생분해되어 이산화탄소와 물로 변화된다. 실제 환경에서 생분해도를 측정하는 방법은 현재 없으며 현실적으로 불가능한 관계로 본 발명의 프로세스 오일 중에 생분해도가 가장 낮은 500N급 오일을 권장하는 최고 농도인 3.0중량%를 투여하여 제조된 유기질 비료를 적용한 채소류의 신진대사, 급성 또는 만성 해의 유무 등을 관측하는 간접적 방법으로 오일의 환경이나 대상 작물에 대한 영향을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.

- 프로세스 오일의 엽채류에 대한 영향 평가결과

실시예/비교예 오일 등급	실 20 500 N	비 9 기준(오일 미함유)
오일함량, wt%	3.0	0
복합 유기질, wt%	97.0	100
상추 (품종: 청치마) 적용 2개월후 생육상태 엽면의 기형 유무	정상 없음	정상 없음
오이 (품종: 춘일번) 적용 3개월후 생육상태 엽면, 과채의 기형 유무	정상 없음	정상 없음

상기 시험결과에 따라 유기질 비료 제조용 프로세스오일은 생분해되어야 바람직하며, 생분해도는 CEC-L-33-T-94 시험법에 의해 30% 이상이면 유용함을 알 수 있다.

< 실시예 21~22 및 비교예 10~11>

유기질 비료와 혼화성을 높이고 펠릿/블록의 표면에 고르게 코팅되도록 하기 위해서는 프로세스 오일의 표면장력이 낮은 것이 유리하다. 오일의 표면장력은 오일 중에 극성을 나타내는 물질이 적게 포함될수록 낮아지게 되는데, 탄화수소 화합물은 크게 파라핀, 나프텐, 방향족 화합물로 구분할 수 있으며 순서대로 극성이 높아 표면장력을 높게 한다. 따라서, 파라핀계 탄화수소를 많이 함유할수록 표면장력이 낮아 펠릿/블록 표면에 고르게 분포할 수 있다. 펠릿의 표면에 오일이 고르게 도포되었는지 평가할 수 있는 시험법은 없으므로 프로세스 오일로 제조된 유기 질 비료의 곰팡이 발생 억제는 표면에 코팅된 오일이 균류 포자의 부착을 방지하는 것을 활용하여 곰팡이 억제 능력 평가를 통해 간접적으로 표면장력과 파라핀계 탄화수소 함량에 따른 오일 코팅 정도를 평가하여 하기 표 9에 나타내었다. 오일의 표면장력 값은 오일의 점도 값에도 영향을 받으며, 점도가 높을수록 표면장력은 높아지며, 그 값들의 차이가 적어 분별력이 낮게 나타났으며, 파라핀계 탄화수소 함량과 오일 코팅정도, 즉 곰팡이 발생 억제력의 상관관계가 높게 나타났으며, 본 발명에 따르면 파라핀계 탄화수소를 구성하는 탄소수 함량이 바람직하게는 50% 이상, 더욱 바람직하게는 60% 이상으로 나타났다.

실시예/비교예 오일 점도등급	실 21 150 N	실 22 250 N	비 10 150N	비 11 150N
동점도@40℃, cSt	29.2	50.9	30.5	30.0
탄화수소 조성, % 파라핀계 탄소수(Cp) 나프텐계 탄소수(Cn) 방향족계 탄소수(Ca)	63 33 4	63 32 5	49 45 6	46 47 7
표면장력@40℃,	29.4	29.7	29.9	30.0
오일함량, 중량%	1.0	1.0	1.0	1.0
복합유기질 비료	99.0	99.0	99.0	99.0
곰팡이 발생률, % 7일후 14일후 21일후 28일후	0 0 0 0	0 0 0 0	0 0 0 5	0 5 20 40

이상의 실시예 및 비교예에 따르면, 유기질 비료의 구성 성분들간에 격리되지 않도록 점착성을 부여하여 펠릿/블록의 강도를 증대시키기 위해 광유계 오일은 점도값이 40℃에서의 동점도 값으로 7에서 110센티스톡스이며, 상응하는 평균탄소수 값으로는 18에서 40인 것이 바람직하다. 또한, 식물에 접촉시 해가 없도록 황산 반응후 미술폰화 잔류물 함량이 85부피% 이상이며, 토양에서 생분해도가 높아 잔류에 의한 환경이나 동식물에 영향이 없도록 생분해도가 30% 이상이며, 유기질 비료와 혼화성을 높이고 펠릿/블록의 표면에 고르게 코팅되도록 표면장력이 낮게 유지되도록 파라핀계 탄화수소 함량이 50% 이상인 고도로 정제된 광유계 오일을 선별하여, 펠릿/블록형 유기질 비료 제조시 0.2에서 3.0중량% 투여함으로써, 펠릿이나 블록의 강도를 높이고 코팅효과에 의한 내수성 및 방수성을 향상시켜 궁극적으로 종래기술에 따라 제조된 유기질 비료 대비 유기질 비료의 효능이 유지, 향상되도록 하며, 부수적으로는 제조과정에서 먼지발생을 줄여 작업환경 개선하고 하절기 곰팡이 발생을 방지하여 저장성을 향상시킨 개선된 유기질 비료의 제조방법을 확보하게 되었다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 펠릿형 또는 블록형 유기질 비료 제조시 최종 분쇄 배합 공정 또는 펠릿/블록화 공정 단계에서 40℃에서의 동점도 7센티스톡스 이상 110센티스톡스 이하, 평균 탄소수 18이상 40이하인 광유계 오일, 보다 바람직하게는, 미술폰화 잔류물 함량 85% 이상, 생분해도 30% 이상, 파라핀계 탄화수소 함량 50% 이상의 성상과 조성을 갖는 광유계 오일을 프로세스 오일 용도로 투여함으로써, 유기질 비료 제조시 (1) 먼지발생량 감소에 기인한 작업환경 개선, (2) 윤활성 향상에 따른 펠릿/블록화 용이함, (3) 비료를 구성하는 조성물 간의 격 리 방지, (4) 펠릿 또는 블록의 강도를 높여 저장성 및 취급성 향상, (5) 내수성 및 방수성 향상과 곰팡이 포자 부착 방지에 의한 항곰팡이 기능성 부여, 그리고 (6) 토양에서 생분해되어 잔류에 의한 작물이나 환경에 악영향을 미치지 않고 환경친화적으로 수행할 수 있는 이점을 갖는다.

Claims (4)

1. 유기질 비료 원료를 분쇄, 부숙, 선별 및 사출 성형하여 펠릿/블록형 유기질 비료를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 유기질 비료 원료의 최종 분쇄배합공정 또는 성형공정 단계에서 40℃에서의 동점도가 7 내지 110cSt이고, 평균탄소수가 18 내지 40인 광유계 프로세스 오일을 상기 유기질 비료 원료에 대하여 0.2 내지 3.3중량%의 양으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 광유계 오일을 포함하는 유기질 비료의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 광유계 프로세스 오일은 85부피% 이상의 미술폰화 잔류물 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 광유계 오일을 포함하는 유기질 비료 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 광유계 프로세스 오일은 30% 이상의 생분해도를 갖는 것을 특징으로 하는 광유계 오일을 포함하는 유기질 비료 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 광유계 프로세스 오일은 50중량% 이상의 파라핀계 탄화수소를 함유하는 것을 특징으로 하는 광유계 오일을 포함하는 유기질 비료 제조방법.

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