KR20070074519A

KR20070074519A - 수도작 유무기복비 원료 첨가재와 그 제조방법

Info

Publication number: KR20070074519A
Application number: KR1020070060374A
Authority: KR
Inventors: 김재인
Original assignee: 김재인
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2007-07-12
Also published as: KR100881638B1

Abstract

본 발명은 국민의 주식인 쌀의 자급생산을 위한 지속가능한 자연순환형 친환경 유기농업으로 논 토양 개량과 벼 생육에 필요한 성분을 고르게 공급하는 지력증진용 첨가재 제조방법과 재활용기술에 관한 것이다.

WTO/FTA 협정에 따른 농산물 수입시판에 대비하여 저렴한 외국쌀과 경쟁력 제고와 소비자의 고품질 쌀에 대한 선호도가 높아져 이에 대비하는 친환경 유기농업 방법으로 무농약과 무화학비료 고품질 쌀 생산을 위한 벼 재배 농민의 수요가 증대하고 있으며, 국민의 주식인 쌀 안보차원에서 품질 경쟁력 제고와 영농비 절감으로 자급기반 조성을 위한 지력증진 모델로 수도작의 친환경 유기농자재 개발에 관한 것이다.

본 발명은 각종 산업폐기물을 재활용하여 논 토양 개량과 벼 생육에 필요한 성분인 유기물, 규산, 석회, 고토, 미량원소 비료삼요소(N.P.K)를 고르게 함유한 첨가재 제조기술을 제공하며 부산물비료 일반 퇴비에 혼합하여 편리하게 수도용 유무기복비를 제조함을 특징으로 한다.

본 발명은 친환경 유기농법으로 고품질 쌀 생산을 위하여 사용하는 유기물, 규산질비료, 화학비료와 농약을 별도로 사용하지 않고, 논을 경운시 1회의 기비로 퇴비와 규산질비료,석회,고토,복비(N+P₂O₅+K₂O)를 동시 사용 효과로 논 토양 개량과 친환경 유기농 고품질 쌀 생산용 농자재가 되어 인력과 생산비를 절감하며 쌀 농사 의 국제경쟁력 제고 및 농민의 영농에 편리와 농가소득을 증대하고, 쌀 농사의 보호를 위한 발명으로서 처리가 곤란한 각종 폐기물의 재활용기술 제공으로 재활용 촉진과 자원의 절감에 기여하는 유효한 발명이다.

수도작 유무기복비. 첨가재, 친환경 유기농업, 유기농자재. 고품질 쌀. 폐기물, Fly ash, 연소재, 제지.펄프슬러지, Amino acids.

Description

수도작 유무기복비 원료 첨가재와 그 제조방법{Method of manufacture and additive of matherial organic and inorganic fertilizer for Paddy rice soil}

[도.1]은 본 발명의 제조 공정도

친환경 유기농 고품질쌀 생산

종래의 수도작은 논 토양의 개량과 지력증진을 위하여 객토와 퇴비제조 사용방법으로 벼농사를 경작하여 왔으나 1960∼70년대 이후 공업화로 농촌의 노동력 부족으로 객토와 퇴비사용을 못하였고, 주 식량인 쌀의 자급자족 다수확 위주로 화학비료와 농약을 남용하여 흙이 죽어가고 논에 유기물 무기물 부족으로 지속가능한 친환경농업에 문제가되고 있다

지금까지 생산 유통되는 부산물비료 퇴비의 공정규격은 유기질(25％이상)을 주성분으로 생산 판매하여 논 토양개량과 벼 생육에 필요한 규산질, 석회, 고토 등 무기질이 없어 벼 농사에는 적합하지 않아서 주로 밭작물에 사용하여 왔다.

폐기물의 재활용

국민의 생활 수준향상과 문명의 발달에 비례하여 전기의 수요와 종이펄프 소 비량이 증가함에 따라서 석탄화력발전소 폐기물인 석탄재의 발생은 '04년도 년간 538만톤에 달하며 사용량의 증가로 석탄재 발생량은 증가 일로에 있고, 재활용율은 65％에 불과하며 잔량은 회처리장에 매립하고 있다.

국내 150여개소 제지.펄프공장의 부산물인 슬러지 수량은 최근 3년간 약 180∼230만톤이 폐기물로 발생하고 있으며, 종이와 펄프의 사용량 증가로 슬러지 발생량은 매년 증가하고, 재활용율은 10％ 이하로 90％ 이상 대부분을 소각처리 또는 해양투기로 처리하고 있다.

석탄재

석탄을 사용하는 화력발전소에서 발생한 석탄재(2004년도 환경부 폐기물 통계)는 1990년도 186만톤에 재활용율은 15％이었으며 '95년도에는 268만톤에 18％, 2000년도에 445만톤에 55％, '04년도에 538만톤에 재활용율은 65％이었다. 정부의 재활용 목표를 2008년도 이후 70％로 정하고, 재활용 촉진 정책을 추진하고 있으며 남어지는 회처리장에 매립으로 처리계획하고 있다.

석탄은 전세계적으로 고르게 분포되어 있고, 다른 화석에너지에 비하여 저렴하여 석탄화력발전소를 증설하였으며 많은 수입탄을 사용하고있다. 석탄재 재활용 현황을 살펴보면 시멘트 원료, 레미콘 혼화재, 건축토목용재, 골재, 성토재 등으로 재활용하며 석탄재 발생량은 매년 증가하고 있어 매립지 확보 곤란과 2차 환경 공해문제가 대두되고 있다.

제지 펄프슬러지

국내 제지.펄프공장 150여 공장에서 최근 3년간 슬러지 발생량은 약 170∼230만톤(2005년도 한국제지공업연합회 통계)이 발생하였고, 65％는 자체 소각처리. 25％는 해양투기, 3％는 자체 매립처리하고, 약 10％ 정도를 재활용하고 있다.

해양오염방지법 시행규칙과 런던덤핑협약에 따라 해양투기 폐기물량 약 50만톤을 감축하고, 2011년이후 전량 육상처리 자원화 하도록 규제하고 있으나 국내외 재활용 기술의 한계로 해양투기를 금지시에는 무기물을 많이 함유하여 소각처리가 어려운 펄프슬러지는 문제가 있다.

또한 제지 펄프 슬러지의 소각처리 물량이 증가하며 소각처리 후 폐기물로 발생하는 연소재 또한 년간 약 30만톤 이상으로 증가하고 있어 연소재의 처리와 재활용기술 개발에 문제가 있다.

Amino acids

한편 조미료 생산공장에서 당밀을 발효하여 조미료를 정제 석출한 후에 폐수로 발생한 Amino acids는 pH3의 강산성 고농도( BOD 22,500∼320,000mg/L. COD 40,000∼165,000mg/L) 폐수로서 일반적인 수처리 공정으로는 분해가 곤란하여 발생량중 일부는 중화처리하여 액비로 또는 사료로 사용하고 있으나 발생량 년간 약 50만톤의 90％이상 대부분을 해양투기로 폐기하고 있다.

석탄재, 연소재, 제지. 펄프슬러지, 조미료 발효폐수, 식품공장 오니류, 등은 유해물질이 거의 검출되지않는 폐기물이지만 안정화 되지 않은채 논토양에 투입하면 유기 무기성분의 불균형으로 농경지 토양의 파괴에 문제점이 지적되고 있다.

가축분뇨 자원화처리 제품의 수요처 창출

국민의 생활수준 향상에 따라 식생활 양상이 육류 소비 증가로 가축의 사육 밀도가 높아지면서 가축분뇨의 발생량이 증가 일로에 있고, '05년도 기준(환경부 2005년도 폐기물통계) 년간 5,000만톤(1일 139천톤)이 발생하였고, 퇴비화 80.9％. 액비화 5.9％. 정화처리 방류 7.7％. 해양투기 방법 5.5％를 처리하고 있다.

퇴비화방법으로 처리하는 년간 4,090만톤 퇴비화 생산시설에서 생산한 완제품의 유통은 6.9％로 저조하였고, 퇴비 생산량 과잉과 수요처 한계로 탄매가 부진하여 가축분뇨 자원화처리에 문제로 대두되었고, 수요처 창출과 유통의 활성화에 문제로 지적되고 있다.

해양투기금지 국제협약에 따라 해양투기 처리하는 가축분뇨 년간 275만톤을 자원화 처리계획으로 생산된 퇴비의 수요처 창출은 정책적인 과제인 반면에 농경지 면적의 54％를 점유하는 논토양에는 적합한 퇴비가 개발되지 않았다.

음식물쓰레기 자원화처리 제품의 수요처 창출

2005년부터 쓰레기매립시설에 직매립이 금지된 음식물쓰레기는 년간 약 415만톤이 발생하며 국내 262개소 자원화시설(사료화 133개소. 퇴비화 98개소)에서 사료화 퇴비화방법으로 처리하고 있으나 재활용제품의 염분문제로 농민이 사용 기피하여 자원화 제품의 유상판매는 13％에 불과하며 상품화에 제한조건이되고, 정부는 재활용 제품의 수요처 창출과 유통의 활성화를 위한 품질관리 강화, 음식물쓰레기 재활용기술 개발과 제품의 재활용 촉진은 당면 과제이다.

친환경 유기농 수도작에 필요한 친환경 유기농자재 수급

국민의 주식인 쌀농사에 지속가능한 친환경 유기농업으로 국제 경쟁력 제고 와 고품질 쌀 생산에 논 토양의 개량과 흙살리기를 위한 정부의 지력증진 방법은 퇴비 구비 사용, 녹비작물 재배 농지주입, 볏짚 환원, 규산질비료 3∼4년 주기 시용, 가축분뇨 액비 농지살포, 오리 왕우렁이 농법 등으로 흙살리기와 고품질 쌀을 생산하고 있으나 영농방법이 번거롭고, 쌀 수확량이 감소하며 농촌 노동력 부족과 고령화로 대중화에 어려운 문제점이 지적되고 있다.

국내 유기질비료, 부산물비료, 퇴비공장 1,240개소에서 년간 생산량 약 320만톤은 대부분이 밭작물, 시설원예, 특용작물, 과수용으로 사용하며 농경지 면적의 54％를 점유하는 논토양개량과 수도작에 적합한 친환경 유기농자재는 제조기술이 개발되지 않아 수요처 한계로 제품판매는 약 70％ 정도로 부진하여 잔량은 이월되는바 부산물비료 퇴비공장은 불황과 도산 위기로 동식물성 부산물, 가축분뇨등 유기성 폐기물의 재활용 촉진, 퇴비 공장의 활성화, 수요처 창출은 중요한 정책 당면 과제이다.

본 발명은 폐기물인 석탄재, 연소재, 제지 펄프슬러지, 오니 등에 함유한 유효 성분을 적정비율로 배합하여 경제적인 재활용으로 잠재 수요가 무한한 논 토양 개량과 벼 생육과 결실 쌀맛을 내는데 필요한 성분을 고르게 함유한 무기성 첨가재를 제조하는 방법과 재활용하는 기술이다.

본 발명 첨가재를 판매가 부진하여 수요처 창출이 필요한 가축분뇨와 음식물 쓰레기 퇴비에 적정한 비율로 배합하여 논 토양 개량과 벼 농사에 필요로하는 유기질 무기질 복비 비료성분을 고르게 함유한 수도용 유무기복비를 제조하는 기술을 제공하여 각종 폐기물의 재활용 촉진과 자원의 경제적인 수요처 창출을 기하는 친환경 유기농자재의 개발로 쌀농사의 국제 결쟁력 제고와 유기농 고품질 쌀 생산에 기여한다.

우리나라 논토양은 [표.1]과 같이 쌀농사를 다수확재배 위주 화학비료 농법으로 경작하여 유기물, 규산, 석회, 고토가 부족하며 인산과 칼리는 집적되어 지속가능한 친환경 유기농업에 문제로 대두되고 있다.

[표.1] 우리나라 논토양의 특성

보통 논에 부족한 성분을 보충하는 종래의 토양개량과 지력증진 방법은 유기물, 규산질비료, 석회 고토, 화학비료를 동시에 겸용하여아 됨으로 정부는 녹비작물재배 농지주입 볏짚 농지환원 가축분뇨 액비 농지주입, 규산질비료 3∼4년 주기시용등 흙살리기운동을 전개하고 있다.

벼농사에 질소는 10a당 10∼12kg 필요로하며 규산은 질소의 8∼10배 이상인 10a당 80∼150kg을 필요하며 정부는 논토양개량에 규산질비료를 3∼4년 주기로 무상공급 살포하나 종래의 규산질비료에는 유기물, 비료삼요소가 적정량 함유하지 않아 별도로 퇴비와 화학비료를 동시 사용해야 됨으로 번거롭고 불편하였다.

또한 유기질비료, 부산물비료, 퇴비에는 논 토양 개량과 벼생육에 필요한 규산, 석회, 고토등 무기성분과 질소, 인산, 칼리 성분을 적정 함유하지 않아 논 토 양개량과 벼농사에 사용시 경제성 부족으로 벼농사에는 수요가 없고, 주로 밭농사 전용으로 생산 판매 사용하여 왔다.

본 발명은 각종 폐기물을 적정량 배합하는 기술로 일반 퇴비에 논 토양개량과 벼생육에 필요한 성분인 유기물, 규산, 석회, 고토, 질소성분을 함유한 첨가재를 제조하여 유기질비료, 부산물비료, 일반 퇴비에 적정량 혼합 첨가재로 사용함으로서 문제를 해결하였다.

논벼는 염해에 내성이 강하고 환수(물갈이)로 염분이 용출, 염해 발생우려가 없으며, 수도작은 잠재 수요가 무한하여 논 토양의 개량과 벼 생육에 필요한 성분을 함유한 수도용 유무기복비를 제조 기술을 제공하여 음식물류 폐기물 퇴비의 염해문제 해결로 수요처 창출, 각종 폐자원의 재활용 촉진에 기술적인 과제를 해결하였다.

WTO/FTA협정에 따른 저렴한 외국쌀 수입시판에 대비하여 국내 농경지 면적의 54％. 농업소득의 46％를 점유하는 우리나라 쌀 농사와 농민를 보호하고, 우리나라 쌀농사 국제 품질경쟁력 제고방법으로 주식량 안보차원에서 쌀농사의 자급기반 조성을 위한 지력증진과 지속가능한 친환경 유기농업에 생산비 절감으로 고품질 쌀 생산 영농방법 모델개발을 위한 유효한 발명이다.

부산물비료 퇴비에 첨가재로 사용하는 폐기물의 종류별 유효성분 함량은 [표.2][표.3]과 같으며 성분이 다른 폐기물을 적정량 배합하여 논토양개량 및 쌀맛을 내는 무기성분과 벼생육에 필요한 성분을 고루 함유한 첨가재와 보조재를 제조하여 폐자원의 효율적인 제활용으로 복합비료의 생산원가를 절감하였다.

[표.2] 첨가재 원료의 성분 함유량

[표.3] 보보재 원료의 성분 함유량

상기[표.2][표.3]과 같이 석탄재, 연소재, 슬러지, Amino acids에는 논 토양개량과 벼 생육에 필요한 성분의 불균형으로 한가지만 계속 사용시 불필요한 성분이 토양에 집적되어 환경을 파괴하여 영양분의 불균형으로 결실율이 낮아지는 등 수량에 문제점이 있고, 쌀 맛을 내지 못하며 안전 농산물 생산에 위험 요소가 되고 있다.

본 발명기술은 각종 폐기물의 유효성분 함량에 따라 적정량 배합으로 유기물 25∼30％. 무기물(규산,석회,고토) 15-20％, 비료 삼요소(N.P.K) 2∼3％를 함유하는 수도용 유무기복비 첨가재 보조재로 재활용하여 결실율을 높이며 쌀맛을 내고 2차 환경오염원을 방지하게 되었다.

본 발명 첨가재를 유기질비료, 부산물비료, 일반퇴비에 적정량 배합으로 생산하는 수도용 유무기복비는 경운시 1회의 기비로 사용하여 논 토양 개량과 벼생육에 필요한 비료삼요소와 유기물, 무기성분을 함유하여, 벼를 건강하게 자라게하여 병충해 발생과 도복피해를 줄이고, 쌀 맛을 내는 무기물(규산, 석회, 고토, 철분, 미량원소)을 동시 사용 효과가 있으며 추비와 농약살포, 도복벼 손질 노동력과 인건비, 생산비 절감형 친환경 유기농업과 고품질쌀 생산에 기여하는 첨가재와 보조재의 제조기술로 폐기물의 재활용 촉진과 지속가능한 친환경 유기농업의 발전에 유용한 발명이다.

첨가재 제조

본 발명은 산업폐기물인 석탄재(Fly ash)와 펄프. 제지술러지, 슬러지 연소재의 유효성분 함유량을 적절이 배합하여 논토양 개량과 벼 생육에 필요한 무기물인 규산, 석회, 고토, 철분, 칼리, 미량원소 성분을 고르게 함유하는 첨가재를 제조하였다.

유기물을 주성분으로 제조하는 유기질비료, 부산물비료, 일반퇴비에 첨가재 중량비 20∼30％를 보충하면 논 토양개량과 벼 생육에 필요한 유기물 25％이상, 규산 15％이상, 석회 5％이상, 고토 1％이상. 비료 삼요소(질소, 인산, 칼리) 2％이상을 적정 고르게 함유하는 수도용 유무기복비가 제조된다.

석탄재(Fly ash) 중량비 40∼60％와 제지슬러지 연소재 40∼60％를 중량비로 배합 고르게 혼합하여 분상 또는 입상으로 제조하며 본 발명의 제조 공정도에 의거 공정별로 좀더 자세이 설명하면 아래와 같다.

제1공정 ; 원료의 입고

석탄화력발전소 석탄재(Fly ash)는 발전소 Ash silo에서 벌크차량으로 적재 하여 분진 발생이 없도록 운반하며 첨가재 제조공장에 운송하여 에어컴프레셔로 석탄재 Ash silo에 입고한다.

제지, 펄프슬러지 연소재(Fly ash)는 제지공장 Ash silo에서 벌크차량으로 적재 또는 톤빽에 담아 화물차량으로 운반하며 첨가재 제조공장에 운송하여 연소재 Ash silo 또는 보관창고에 입고한다.

제지, 펄프슬러지는 덤프차 암롤차량으로 운반하여 저장고에 입고한다.

제2공정 ; 혼합 교반

석탄재(Fly ash) 중량비 40∼60％와 제지 펄프슬러지 연소재(Fly ash) 중량비 40∼60％를 혼합교반기로 고르게 혼합하여 첨가재 보관 silo에 보관한다. 석탄재 중량비 60∼70％와 제지 펄프슬러지 중량비 30∼40％로 혼합 교반하여 건조 후 보관한다

제3공정 ; 출하 운반 공급

혼합분체 Ash silo에서 벌크차량에 적재 수요처에 운반하여 공급하거나 벌크차량에 적재시 석탄재(Fly ash) silo와 연소재(Fly ash) silo에서 동시에 40∼60％ 비율로 스크류 콘베어로 또는 에어컴프레셔로 뽑아내 벌크차량에 적재 또는 톤빽으로 적재 운반하여 수요처에 공급한다.

이상에서 설명한 바와 같은 방법으로 제조한 첨가재의 생산례는 아래 [표.4]와 같으며 본 발명 첨가재 20∼30％와 일반 부산물비료 퇴비 70∼80％를 혼합하여 제조한 수도용 유무기복비 성분은 [표.5]와 같이 논 토양개량과 벼 생육에 필요한 성분을 고르게 함유한 수도용 유무기복비가 되어 객토, 퇴비, 규산질비료, 석회비료, 고토비료, 복비(질소, 인산, 칼리)를 동시에 시용하는 효과가 있다.

본 발명 첨가재의 비료성분 분석 결과는 [표.4]와 같다.

[표.4] 첨가재의 비료성분 분석표(단위 ; ％)

[표.5] 수도용 유무기복비 비료성분 분석표(단위 ; ％)

수도용 유무기복비를 10a당 1,000kg을 경운시 기비로 시용하여 퇴비 256kg. 규산 157kg. 석회 52kg. 고토 15kg 복비 23kg을 동시 사용하는 효과가 있고, 비료성분이 경운시 1회의 기비로 사용하여 분얼기에서 유수형성기, 결실기까지 완효성으로 서서히 나타나며 별도 분얼비(가지거름) 수비(이삭거름) 실비(열매거름)를 시용 할 필요가 없었다.

대조구(관행구)에는 질소, 인산, 칼리(9kg+4.5kg+5.7kg) 19.2kg/10a를 시비 하였으며 질소는 기비(50％)+분얼비(20％)+수비(20％)+실비(10％)를 분시하였고, 인산(용성인비) 칼리(염화칼리)비료는 전량 기비로 사용하고, 농약을 사용하였다.

수도용 유무기복비 시용구는 전량 기비로 10a당 500kg. 1,000kg. 2,000kg를 시용하고 화학비료와 농약을 사용하지 않은 시험재배 결과는 [표.6]과 같았다.

[표.6] 시험재배 결과 요약

Claims

석탄재(fly ash) 중량비 40∼60％ 와 제지 펄프슬러지 연소재(fly ash) 중량비 40∼60％를 고르게 혼합 교반하여 논토양 개량과 벼생육에 필요한 무기성분인 규산, 석회, 고토, 칼리, 철분, 미량원소의 함유량에 균형을 이루는 첨가재를 제조하여 유기질비료, 부산물비료, 일반퇴비에 첨가하여 수도작에 객토, 퇴비, 규산질비료, 석회 고토비료, 비료삼요소를 동시 사용효과가 있는 유무기복비를 제조하는 첨가재 제조방법.
석탄재(fly ash) 중량비 60∼70％와 제지 펄프슬러지 중량비 30∼40％를 혼합 교반하여 건조하여 논토양 개량과 벼생육에 필요한 무기성분, 유기성분의 균형을 이루어 수도작에 객토 퇴비 규산질비료 비료삼요소를 동시 사용효과가 있는 수도용 유무기복비를 제조하는 방법.