KR20080042954A

KR20080042954A - 해수에서 생산된 간수를 이용하여 엽면살포제를 제조하는방법

Info

Publication number: KR20080042954A
Application number: KR1020060111337A
Authority: KR
Inventors: 서희동
Original assignee: 서희동
Priority date: 2006-11-11
Filing date: 2006-11-11
Publication date: 2008-05-16
Also published as: KR100871807B1

Abstract

본 발명은 해수에 함유된 미네랄성분을 이용하여 엽면살포제(葉面撒布劑)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수, 특히 수심 200m 이하에 존재하는 심층해수(深層海水)에 함유된 미네랄성분을 이용하여 엽면살포제를 제조하는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 표층해수나 수심 200m 이하의 심층해수를 취수하여, 이 해수를 농축하여 소금을 제조하는 공정에서 배출되는 간수(Bittern)에 미네랄(mineral) 성분과 착염(錯鹽)을 생성하는 풀브산(Fulvic acid)이나 부식산(Humic acid)을 첨가한 반응물을 정전압처리(靜電壓處理)와 자화처리(磁化處理)를 하여 미랄성분을 활성화하여 엽면살포제를 제조한다.

해수, 심층해수(深層海水), 엽면살포제(葉面撒布劑), 미네랄(Mineral), 간수, 풀브산(Fulvic acid), 부식산(Humic acid), 정전압처리(靜電壓處理), 자화처리(磁化處理)

Description

해수에서 생산된 간수를 이용하여 엽면살포제를 제조하는 방법{A method to produce foliar spraying agent using bittern produced by sea water}

도 1은 엽면살포제를 제조하는 공정도

도 2는 해수의 농축에 따른 용존 염류의 농도변화도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1; 반응조 2; 반응조 교반기

3; 정전압 처리조 공급펌프 4; 정전압 처리조

5; 전극 6; 절연체(絶緣體)

7; 도체(導體) 8; 기초 콘크리트구조물

9; 접지 10; 정전압발생장치(靜電壓發生裝置)

10a; 변압기 10b; 전압조정기

10c; 1차 권선 10d; 철심

10e; 2차 권선 10f; 접지

10g; 출력선(10g) 10h; 절연처리 단말(10h)

11; 중간 처리수 저장조 12; 중간 처리수 이송펌프

13; 자화기(磁化器) 14; 엽면살포제 저장조

15; 엽면살포제 저장조 교반기 16; 엽면살포제 이송펌프

FI; 유량 지시계(Flow indicator)

PCV; 압력조절밸브(Pressure control valve)

pHI; 수소 이온 지시계(pH indicator)

ORPI; 산화환원전위 지시계(Oxidation Reduction Potential indicator)

본 발명은 해수(海水)에 함유된 미네랄(Mineral)성분을 이용하여 엽면살포제(葉面撒布劑)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수, 특히 수심 200m 이하에 존재하는 심층해수(深層海水)를 취수하여, 이 해수를 농축하여 소금을 제조하는 공정에서 배출되는 간수(Bittern)에 미네랄성분과 착염(錯鹽)을 생성하는 풀브산(Fulvic acid)이나 부식산(Humic acid)을 첨가한 반응물을 정전압처리(靜電壓處理)와 자화처리(磁化處理)를 하여 미네랄성분을 활성화하여 엽면살포제를 제조하는 방법에 관한 것이다.

해수에는 다음 표 1" 표층해수와 심층해수의 성분 분석표"에서 보는 바와 같이 동·식물의 생육에 필요한 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 규소(Si), 철(Fe), 아연(Zn), 붕소(B)와 같은 다양한 미네랄성분을 함유하고 있으며, 특히 심층해수(深層海水)의 경우는 표층해수(表層海水)에 비해서 수온이 낮으면서 식물의 성장에 필요한 질소(窒素), 인산(燐酸), 규소(硅素)와 같은 영양염류(榮養鹽類)의 농도가 높은 농도가 높으면서 유해미생물이 거의 존재하지 않은 청정(淸淨)한 특성 이 있다.

표 1 표층해수와 심층해수의 성분 분석표

구 분		울릉도 현포		일본 고지현 무로도(高知縣室戶)
구 분		650m의 심층해수	표층해수	374m의 심층해수	표층해수
일반항목	수온(℃)	0.5	23	11.5	20.3
	pH	7.15	8.1	7.98	8.15
	DO 용존산소 (㎎/ℓ)	6	8	7.80	8.91
	TOC 유기 탄소 (㎎/ℓ)	-	-	0.962	1.780
	COD_Mn(㎎/ℓ)	0.2	0.6	-	-
	용해성 증발잔류물(㎎/ℓ)	37,000	-	47,750	37,590
	M-알칼리도 (㎎/ℓ)	-	-	114.7	110.5
주요원소	Cl 염화물이온(wt%)	NaCl로 3.41	NaCl로 3.40	2.237	2.192
	Na 나트륨 (wt%)	NaCl로 3.41	NaCl로 3.40	1.080	1.030
	Mg 마그네슘 (wt%)	1,320	1,280	0.130	0.131
	Ca 칼슘 (㎎/ℓ)	393	403	456	441
	K 칼륨 (㎎/ℓ)	380	356	414	399
	Br 취소 (㎎/ℓ)	65	-	68.8	68.1
	Sr 스트론튬 (㎎/ℓ)	9.9	-	7.77	7.61
	B 붕소 (㎎/ℓ)	4.7	-	4.44	4.48
	Ba 바륨 (㎎/ℓ)	0.01	-	0.044	0.025
	F 불소 (㎎/ℓ)	1.2	-	0.53	0.56
	SO₄ ² ^-황산 이온(㎎/ℓ)	2,630	-	2,833	2,627
영양염류	NH₄ ⁺암모니아태질소(㎎/ℓ)	0.05	-	0.05	0.03
	NO₃ ^-질산태질소 (㎎/ℓ)	0.28	0.04	1.158	0.081
	PO₄ ³ ^-인산태인 (㎎/ℓ)	0.16	0.026	0.177	0.028
	Si 규소 (㎎/ℓ)	2.8	0.44	1.89	0.32
미량원소	Pb 납 (㎍/ℓ)	0.11	-	0.102	0.087
	Cd 카드뮴 (㎍/ℓ)	0.05	-	0.028	0.008
	Cu 구리 (㎍/ℓ)	0.26	-	0.153	0.272
	Fe 철 (㎍/ℓ)	0.20	-	0.217	0.355
	Mn 망간 (㎍/ℓ)	0.45	-	0.265	0.313
	Ni 니켈 (㎍/ℓ)	0.36	-	0.387	0.496
	Zn 아연 (㎍/ℓ)	0.45	-	0.624	0.452
	As 비소 (㎍/ℓ)	0.04	-	1.051	0.440
	Mo 몰리브덴 (㎍/ℓ)	7.60	-	5.095	5.565
	Cr 크롬 (㎍/ℓ)	0.021	-
균 수	생균 수(개/㎖)	0	520	0	540
균 수	대장균 수(개/㎖)	음성	음성	음성	음성

본 발명에서는 상술한 해수에 함유된 미네랄성분의 특성을 이용하여 식물(농작물) 생육에 적합한 엽면살포제(葉面撒布劑)를 제조하는 방법을 제시코자 한다.

우선 해수에 함유된 미네랄성분을 이용하여 농작물의 생장에 적합한 엽면살 포제를 제조하기 위해서 고려하여야 할 사항을 검토하면 다음과 같다.

① 해수에는 농작물의 생장에 필요한 다양한 미네랄성분이 함유되어 있지만 NaCl이 과잉으로 함유되어 있기 때문에 NaCl을 농도를 최대한 제거해야 한다.

② 미네랄성분을 농작물 및 토양미생물이 쉽게 흡수할 수 있도록 미네랄성분과 착염(錯鹽)을 생성하는 풀브산이나 부식산과 착염 상태로 제조하여야 한다.

③ 그리고 미네랄성분과 물 분자의 집단(Cluster) 및 크기를 작게 하여 농작물 및 토양 미생물이 쉽게 흡수할 수 있도록 해야 한다.

간수(苦鹽, 苦汁, 露水라 하기도 함)의 조성은 소금의 제조방법과 조건에 따라서 상당한 차이가 있으며, 염전에서 소금을 생산하는 경우, 여름 철에 채취한 간수는 온도가 낮은 겨울철에 생산된 간수에 비해서 황산 마그네슘의 석출량이 많으며, 겨울철에 생산된 간수중에는 황산 마그네슘 농도가 낮아지며, 이러한 간수를 월동 간수라 한다.

이온교환 격막제염에서 생산되는 간수에는 염화칼슘(CaCl₂)의 형태로 칼슘함량이 높으면서 황산 마그네슘(MgSO₄)이 존재하지 않는다. 소금의 제조방법에 따른 간수의 성분조성은 다음 표2의 내용과 같다.

표2 소금의 제조방법에 따른 간수의 조성

간수의 종류	NaCl	KCl	MgCl₂	MgSO₄	MgBr₂	CaCl₂	비 고
염전제염간수 (wt%)	2∼11	2∼4	12∼21	2∼7	0.2∼0.4	-	황산 마그네슘계 간수
이온교환 격막제염간수(wt%)	1∼8	4∼11	9∼21	-	0.5∼1	2∼10	염화 칼슘계 간수

본 발명에서 사용하는 간수는 소금의 제조공정에 관계없이 사용할 수 있다.

그리고 본 발명에서 사용하는 풀브산(Fulvic acid)이나 부식산(Humic acid)은 동·식물의 사체가 퇴적되어 생성된 부식물질(腐植物質, 泥炭 또는 土炭이라고도 함)에 가성소다(NaOH)를 pH가 14로 주입하고, 80∼100℃에서 가열·교반하여 용해된 부식산(腐植酸)이나, 이 부식산에 염산(HCl)을 pH가 1.0∼2.5의 범위로 주입하여 침전물을 제거한 풀브산(Fulvic acid)을 사용한다.

그리고 자화처리(磁化處理) 효율을 향상하기 위해서는 유체 중에 자성 유체인 2가-3가 철염이 소량 함유되어 있는 것이 좋기 때문에, 본 발명에서는 150가우스(Gauss) 이상 자화된 4·3 산화철(Fe₃O₄)이나 자철광(磁鐵鑛)을 염산(HCl) 수용액에 용해한 2가-3가 철염을 수중에서 철 함량이 0.01∼0.3wt% 범위로 공급하며, 이때 화학반응은 다음 반응식①과 같다.

Fe₃O₄(FeO·Fe₂O₃) + 8HCl → FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O …………………………①

해수를 이용하여 엽면살포제를 제조하는 종래의 기술로는 일본 공개특허 2002-255712호의 경우, 수심 200미터(m) 이하의 심해로부터 취수한 심층해수의 원수, 탈염수 혹은 농축수를 적당의 배율로 희석하여 엽면살포제로서 사용하거나, 전술한 해양 심층수의 원수, 탈염수 혹은 농축수에, 농작물 등의 생육을 높이기 위해서 질소(N), 인산(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 미량 요소로서 철(Fe), 아연(Zn), 붕소(B), 규소(Si), 유황(S)을 첨가하고, 발근(發根)을 재촉하기 위해서 규산, 각종 식물호르몬, 구연산, 목초, 죽초를 첨가하며, 더욱 다시마로부터 채취되는 해양 추출액, 효소, 식물 피막제, 한방약 성분, 키토산, 각종 비타민, 아미노 산, 프로인, 당류, 미생물 전반을 첨가한 엽면살포제가 제시되어 있으나, 물 분자 및 각종 미네랄성분의 집단 및 크기가 크기 때문에 흡수효율이 높지 않은 문제점이 있었다.

본 발명에서 해수의 비중을 나타내는 보메도 비중계(Baume's hydrometer)의 보메도(°Be)는 액체의 비중을 측정하기 위하여 보메도 비중계를 액체에 띄웠을 때의 눈금의 수치로 나타낸 것으로, 물의 비중보다 무거운 중액용(重液用)의 무거운 보메도(중보메도)와 물의 비중보다 가벼운 경액용(輕液用)의 가벼운 보메도(경보메도)가 있으며, 이 중에서 중액용은 순수(純水)를 0°Be로 하고, 15% 식염수를 15°Be로 하여, 그 사이를 15 등분한 눈금을 가지며, 경액용은 10% 식염수를 0°Be로 하고, 순수(純水)를 10°Be로 하여, 그 사이를 15 등분한 눈금을 매기고 있으며, 보메도(°Be)는 해수의 경우 염 농도(wt%)와 근사(近似)하기 때문에 농도를 표시하는 척도로도 널리 사용되고 있다.

보메도(°Be)와 액체의 비중(d)과의 관계는 다음과 같다.

액체의 비중이 물의 비중보다 무거운 중보메도의 경우

d = 144.3/(144.3 - °Be) ………………………………………………②

액체의 비중이 물의 비중보다 가벼운 경보메도의 경우

d = 144.3/(134.3 + °Be) ………………………………………………③

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 표층해수나 심층해수를 농축하여 소금을 생산하는 공정에서 배출되는 간수에 미네랄성분과 착염을 생성하는 풀 브산이나 부식산과 반응한 반응물을 고압의 정전압처리와 자화처리를 하여 물 분자의 집단의 소집단화와 미네랄성분을 활성화하여 엽면살포제를 제조하는 방법을 제공하는 데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 표층해수나 수심 200m 이하의 심층해수로부터 간수(Bittern)를 생산하는 단계, 간수와 미네랄성분과 착염을 생성하는 풀브산이나 부식산과 반응하는 단계, 유기산 반응물을 정전압처리 및 자화처리를 하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

그리고 각 물질의 혼합 또는 첨가에서 "부"는 중량 부를 의미하며, wt%는 중량의 백분율을 의미한다.

Ⅰ. 해수로부터 간수(Bittern)를 생산하는 단계

표층해수나 수심 200m 이하의 심층해수를 취수하여 해수를 농축하는 방법은 천일 염전에서와 같이 태양열과 바람에 의해서 농축 염수를 만드는 방법, 가열증발농축에 의해 농축 염수를 만드는 방법, 이온교환막을 이용한 전기투석법에 의한 농축, 음료수를 생산하는 경우는 나노여과와 역삼투 여과에 의해서 담수를 생산하면서 농축된 염수를 자연증발에 의한 농축, 가열증발농축에 의해 농축 염수를 만드는 방법, 이온교환막을 이용한 전기투석법에 의한 농축 등에 의해서 염수를 농축한다.

본 발명에서 해수를 농축하여 농축 염수를 만드는 방법은 특별히 규정하지 않는다.

해수의 농축은, 표층해수나 수심 200m 이하의 심층해수를 취수하여 태양열과 바람에 의한 농축, 가열증발농축에 의한 농축, 이온교환막을 이용한 전기투석법에 의한 농축, 나노여과와 역삼투 여과에 의해서 담수를 생산하면서 1차 농축된 염수를 태양열과 바람에 의한 농축, 가열증발농축에 의한 농축, 이온교환막을 이용한 전기투석법에 의한 농축 중에서 단독 또는 2가지 이상을 조합한 농축공정에 의해서 NaCl의 농도가 낮은 간수를 생산하기 위해서 밀도가 1.3(보메도 비중 33.3Be)에서 1.33(보메도 비중 36Be) 범위까지 농축하여 소금을 석출(析出)한 다음, 액상의 진한 간수를 생산한다.

도 2 "해수농축에 따른 용존 염류의 농도변화"에서 보는 바와 같이 해수를 농축하여 비중이 1.1(보메도 비중 13.1°Be)이 되면 용해도가 낮은 석고(CaSO₄)이 석출하기 시작하여 비중이 1.208(보메도 비중 24.8°Be)이 되면 NaCl이 석출하기 시작하여 비중이 1.3∼1.33(보메도 비중이 33.3∼36°Be)가 되면 용액 중에 NaCl농도가 1∼25g/㎏로 되면서 NaCl농도가 낮은 간수가 생산된다.

[실시 예1]

천일 염전 결정지(結晶池)의 함수(鹹水)를 보메도 비중이 35°Be까지 증발농축하여 석출되는 소금을 침전제거하고 용액의 간수 500㎏을 생산하였을 때 주요성분 분석 치는 다음 표3의 내용과 같았다.

표3 보메도 비중 35°Be에서 생성된 간수의 주요성분 분석표

항목	NaCl	MgCl₂	MgSO4	KCl	총 고형물
농도(wt%)	1.5	22.2	6.1	1.8	33.0

Ⅱ. 간수와 미네랄성분과 착염을 생산하는 풀브산(Fulvic acid)이나 부식산(Humic acid)을 반응하는 단계

간수를 반응조(1)에 공급하고, 반응조 교반기(2)로 교반하면서 해수에 함유되어 있는 미네랄성분과 착염(錯鹽)을 생성하는 풀브산(Fulvic acid)이나 부식산(Humic acid) 중에서 한 종류를 간수에 함유된 무기물의 양에 80∼120wt% 범위로 공급하고, 2가-3가 철염을 수중에서 철 함량이 0.01∼0.3wt% 범위로 공급하여 반응토록 한다.

반응조(1)의 용량은 체류시간이 20∼60분이 되도록 하며, 반응조 교반기(2)는 프로펠러 교반기(Propeller agitator)로 180∼360rpm에서 유량(Q)/체적(V)의 비가 1.0∼1.5 범위가 되도록 임펠러(Impeller)의 크기를 결정한다.

반응조(1)의 재질은 콘크리트 구조물이나 스틸 강재에 에폭시(Epoxy)나 유리 섬유 강화 플라스틱(Fiber glass reinforced plastic)을 코팅(Epoxy coating)이나 라이닝(Lining)을 하며, 반응조 교반기(2)의 재질은 내염성인 티타늄(Titanium)이나 브론즈(Bronze) 계열의 합금을 사용한다.

[실시 예2]

강릉 해안에서 출토되는 이탄(泥炭)을 수분을 제외한 건량기준으로 200kg을 함수율이 80wt%가 되게 수돗물을 가해서 1,000㎏으로 한 다음에 가성소다를 가해서 pH를 14로 조정하고, 90∼92℃로 가열하면서 프로펠러 교반기로 60분 동안 360rpm으로 교반하여 이탄을 용해하고, 용해되지 않은 불용성의 부식탄(腐植炭) 성분 120 ㎏(건량기준으로는 30㎏이었음)을 여과 제거한 부식산 용액 880㎏에 실시 예1의 간수를 첨가하고, 2가-3가 철염을 수중에서 철 함량이 0.01∼0.3wt% 범위로 공급하며, 철염을 건량기준으로 0.2㎏을 첨가한 다음, 60분간 360rpm으로 교반하여 부식산 미네랄 염의 반응물 1,380㎏을 생성하였다.

Ⅲ. 정전압처리 및 자화처리를 하는 단계

간수와 풀브산(Fulvic acid)이나 부식산(Humic acid)의 반응물을 정전압 처리조 공급펌프(3)에 의해 정전압 처리조(4)에 공급되면, 정전압발생장치(10)의 변압기(10a)로부터 고압의 교류 정전압(靜電壓)을 전극(5)에 3,000∼5,000Volt(전계 강도 0.3∼15㎸/m)의 전압과 0.4∼1.6㎂의 전류를 인가하여 전극(5)을 중심으로 +와 -의 정전장을 교대로 반복해서 4∼10시간 동안 인가(印可)하면, 이로 인하여 물 분자 자체가 진동ㆍ회전을 되풀이하면서 물 분자의 수소결합(水素結合)이 부분적으로 절단(切斷)되어 소집단화된 것을 중간처리수저장조(11)로 보내었다가 중간처리수 이송펌프(12)로 도전관에 감은 코일(Coil)에 0.5∼5Volt 범위의 교류 또는 직류의 저전압(低電壓)을 인가한 정전압 도전관(靜電壓導電管)의 자화기(13)로 보내어 자화처리를 하여 정전압 처리조(4)로 반송하면서 핵자기공명(核磁氣共鳴; Nuclear magnetic resonance)의 ¹⁷O-NMR의 측정값이 48∼60㎐ 범위의 소집단수(小集團水; micro-clustered water)로 처리되면서 미네랄성분이 활성화된 엽면살포제(葉面撒布劑)를 엽면살포제 저장조(14)로 보내어 엽면살포제를 제조한다.

여기서 자화기(21)에서 정전압처리조(4)로 반송하는 유량은, 정전압처리조 공급펌프(3)에서 공급되는 유량의 1∼20배의 유량을 반송하며, 처리용량이 적은 경우 회분식운전(Batch operation)을 하는 경우는 시간당 정전압처리조(4)에 충전된 용량의 2∼6배의 유량으로 반송한다.

이와 같이 생성된 엽면살포제는 약알칼리성의 고유진동수가 높은 고에너지의 산화환원전위(酸化還元電位) 값이 +100∼-200㎷ 범위의 환원수로 처리된다.

정전압발생장치(10)의 변압기(10a)에 인가전압은 중간처리수 저장조(11)에 설치된 pHI(7.4∼7.8 범위) 및 ORPI(+100∼-200㎷ 범위)의 값에 따라서 조정한다.

정전압 처리조(4)의 재질은 스테인리스 스틸(Stainless steel)을 사용하며, 내부에는 전도도(電導度)가 높은 목탄(木炭) 또는 활성탄(活性炭)을 충전(充塡)한 스테인리스 스틸(stainless steel)의 전극(5)의 망을 설치하고, 정전압 처리조(4) 하부의 절연체(6)는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리염화비닐(PVC), 스티로폼(Styrofoam) 중에서 한 종류를 선택하여 설치하고, 절연체(6) 하부에 설치하는 도체(7)는 내식성 재질인 스테인리스강판을 기초 콘크리트구조물(8) 사이에 설치하며, 도체(7)는 땅에 접지(9) 처리한다.

자화기(13)는 합성수지(PVC, PE, 스티렌 수지 등), 에보나이트 (Ebonite), FRP, 베이클라이트(Bakelite)와 같은 절연성 재료의 원통형 도전관에 코일(Coil)을 감은 정전압 도전관(靜電壓導電管)에 0.5∼5Volt 범위의 교류 또는 직류의 저전압을 인가하면 코일의 내부에는 자기장(磁氣場)을 형성되고, 여기에 유체를 통과하면 유체는 자화처리된다.

여기서 정전압 도전관에 코일(Coil)을 감은 자화기(13) 대신 자속밀도(磁束密度)가 10,000∼15,000가우스(Gauss) 범위로 착자(着磁)된 영구자석 자화기를 사용하여도 된다.

그리고 처리용량이 대용량인 경우에는 목탄(木炭) 또는 활성탄(活性炭)을 충전(充塡)한 스테인리스 스틸(stainless steel)의 전극(5)의 망이 내장된 정전압 처리조(4)를 다단을 설치한다.

간수와 미네랄성분과 착염(錯鹽)을 생성하는 풀브산이나 부식산을 반응한 반응물이 정전압 처리조(4)에 공급되면, 정전압발생장치(靜電壓發生裝置; 10)의 변압기(10a)의 2차 권선(10e)의 출력선(10g)을 정전압 처리조(4) 내부에 설치된 전극(5)에 연결하여 인입 전원을 100∼220Volt, 주파수 50∼60㎐의 교류 전원을 인가(印可)하고, 전압조정기(10b)를 조정하여 정전압발생장치(10)의 전압을 1,500∼5,000Volt, 전류를 10∼150㎂의 정전압을 4∼10시간 동안 인가하면서 정전유도처리를 하면 물 분자의 집단은 소집단의 물로 처리되면서 표면장력이 떨어져 침투력이 우수한 활성수로 처리된다.

정전압발생장치(10)의 변압기(10a)는 철심(10d), 1차 권선(10c), 2차 권선(10e), 2차 권선(10e)의 출력선(10g), 2차 코일(10e)의 절연처리 단말(10h)로 구성되어 있으며, 전압 조정기(10b)은 1차 권선(10c)에 접속하며, 2차 권선(10e)의 출력선(10g)은 절연(絶緣)된 절연체(6) 위에 설치된 정전압 처리조(4)에 접속한다.

간수에 미네랄성분과 착염(錯鹽)을 생성하는 풀브산이나 부식산과 반응한 반응물이 정전압 처리조(4)에 공급하고, 정전압발생장치(10) 변압기(10a)의 2차 권 선(10e)의 출력선(10g)을 접속하는 것과 동시에, 2차 권선(10e)의 절연처리 단말(10h)을 변압기(10a) 내의 절연물 안에 절연상태로 하고, 정전압 처리조(4)를 절연체(6)에 의해서 접지(9)와 절연상태로 한 절연체(6) 위에 설치하고, 절연체(6) 하부에 설치된 스테인리스강판과 같은 도체(導體; 7)는 접지(9)처리 한다.

변압기(10a) 내의 고압 측 2차 권선(10e)의 일단인 절연처리 단말(10h)을 변압기(10a) 내의 절연물 안에서 절연상태로 한 콘덴서를 형성하는 것과 동시에, 고압 측의 2차 권선(10e)의 나머지 일단의 출력선(10g)을 절연체(6)로 접지(9)와 절연한 정전압 처리조(4)에 접속하여 콘덴서를 형성하며, 그 결과, 출력선(10g)과 접지(9) 간의 전압은 250∼3,500Volt, 전류는 10∼150㎂의 미약 전류가 되므로 접지상태에서는 사람이 정전압 처리조(4)에 접촉하여도 위험은 없다.

정전유도는 전기적으로 중성인 물질에 대전한 대전체에 접근하면 대전체에 가까운 물질의 표면에 대전체와는 반대의 극성을 가지는 전하가 나타나 먼 쪽의 대전체와 같은 전하가 나타난다. 또, 대전체가 아니고 외부에 전기장이 존재하는 경우에서도 외부전하와 반대의 전하가 나타난다. 이때 나타나는 전하를 유도 전하(誘導電荷)라고 하며, 중성물질은 유도 전하를 가지게 되어 접촉하고 있지 않은 외부의 전기작용에 의해서 물질에 전하가 유도되어 +전하와 -전하가 분극(分極)하는 현상이 일어나며, 이 현상을 정전유도를 받고 있다고 하며, 이 현상을 응용하여 물질에 교류전압을 인가하면 물질의 분자에 회전과 진동이 가해져 분자의 이합집산을 촉진하면서 물질에 물리적인 특성을 변화시키는 것을 정전유도처리(靜電誘導處理) 라고 한다.

다시 말해서, 본 발명은, 정전압발생장치(10)의 변압기(10a)는 성층(成層)의 철심(10d)을 이용한 외철원형 코일 변압기 타입의 것이며, 변압기(10a)의 1차 측 회로의 1차 권선(10c)을 전압조정기(10b)를 개입시켜 교류 전원에 접속하여 변압기(10a)의 2차 측 회로의 2차 권선(10e) 1단의 절연처리 단말(10h)을 변압기(10a) 내의 절연물 안에서 절연처리한 것과 동시에 2차 측 회로의 2차 권선(10e)의 출력선(10g)을 절연체(6)를 접지(12)에 연결하여 절연한 절연체(6) 위에 배치된 정전압 처리조(4)에 250∼3,500Volt의 전압과 10∼150㎂의 전류를 흐르게 하는 것에 의해서 정전유도처리를 하면 정전압 처리조(4)에 주입된 간수와 풀브산이나 부식산의 반응물에 함유된 물 분자의 집단과 염분 및 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 철분 등의 미네랄성분은 미립자화되어 통액성과 침투성이 좋게 된다.

변압기(10a)는, 철심(10d)의 중앙부에 통 모양의 절연 필름을 끼워 넣고, 다시 절연 필름의 외주 면에 1차 권선(10c)과 2차 권선(10e)을 감고, 1차 권선(10c)은 예를 들어 직경 0. 6㎜의 폴리에스테르(Polyester)로 피복 한 동선을 사용하여 220∼240권으로 하고, 2차 권선(10e)은, 예를 들어 직경 0.09㎜의 에나멜로 피복 한 동선을 사용하여 40,000회권으로 하지만, 이 2차 권선(10e)의 40,000회 중, 제1의 2차 권선(10e)을 22,000회권으로 하고, 제2의 2차 권선(10e)을 18,000회권으로 하여도 좋고, 이러한 동선코일의 직경, 종류와 동선의 권수 등은 정전압 처리조(4)의 용량과 처리시간, 인가전압 등의 조건에 따라서 결정을 한다.

통상의 경우, 이러한 동선코일(Coil)은 0.03∼3㎜의 것을 이용할 수 있으며, 동선의 종류는 폴리에스테르이나 에나멜로 피복 한 동선을 사용하여 동선코일의 권수는 1차 권선(10c)은 200∼250회권으로 하고, 2차 권선(10e)은 28,000∼40,000회권으로 하거나 2차 권선(10e) 내에서 제1의 2차 권선(10e)을 16,800∼22,000권으로 하고, 제2의 2차 권선(10e)을 11,200∼18,000권으로 해도 좋다.

2차 권선(10e)의 절연처리 단말(10h)은 변압기(10a) 내에 있고, 그 첨단 부분을 절연 테이프로 감은 후, 타르 피치 등의 절연물을 변압기(10a) 내에 충전해서 2차 권선(10e)의 절연처리 단말(10h)을 가려 싸도록 해서 절연 하지만, 절연물은 타르 피치 이외에도 절연유, 불포화 폴리에스테르, 폴리우레탄 수지 등도 이용할 수도 있다.

변압기(10a)에 교류를 흐르게 하여 변압기(10a)의 1차 전압을 전압조정기(10b)로 조작하여 100∼220Volt로 조정하면, 2차 측의 2차 권선(10e) 단말 사이에는 12,000∼18,000Volt의 전압이 발생하지만, 2차 측 회로에서 2차 권선(10e)의 절연처리 단말(10h)은 절연하고 있으므로, 절연된 절연체(6) 위에 정전압 처리조(4)에 출력선(10g)과 접속하고 접지(9)와 사이에는 3,500∼5,000Volt의 전압과 10∼150㎂의 전류가 흐르게 된다.

상술한, 2차 측에 발생한 12,000∼18,000Volt의 전압이, 정전압 처리조(4)와 접지(9) 사이에 3,500∼5,000Volt의 전압, 10∼150㎂의 전류가 되는 것은 2차 권선(10e)의 절연처리 단말(10h)과 절연체(6)의 저항, 코일의 교류저항회로에 의하는 것이다.

즉, 전술한 회로는, 도 1에 나타내듯이, 정전압발생장치(10)의 접지(10f)와 정전압 처리조(4)의 접지(9)에 의한 공진 회로를 형성하는 것이며, 2차 권선(10e)의 일단인 절연처리 단말(10h) 부위인 접지(10f)와 2차 권선(10e)의 출력선(10g)을 절연체(6)로 절연되고 있는 접지(9)에 의한 출력전압으로부터의 방전에 의한 공진 주파수에 의해서 정전유도를 일어나게 한다.

정전압 처리조(4)의 크기, 그리고 충전한 양이나 절연체(6)에 따라서 정전압 처리조(4)와 접지(9) 사이의 전압은 3,500∼5,000Volt로 변동하며, 전류도 10∼150㎂ 범위로 변화하며, 또한, 입력 전원을 전압조정기(10b)로 0∼220Volt 범위로 조정하는 것에 따라서 전압과 전류를 변동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 교류저항회로에 의해서 발생시킨 정전압 처리조(4)의 전압은 무부하(無負荷) 시에 3,500∼5,000Volt이지만, 전류는 10∼150㎂ 범위의 미약한 전류이므로 인체에 대해서 안전하고, 감전이나 화재 등의 트러블(Trouble)을 일으킬 우려는 없으며, 또한, 정전압 처리조(4)에 인가되는 전압과 전류는 조의 충전 용량이나 정전유도처리조건에 따라서 전압조정기(10b)에 의해서 전압을 조정하지만, 통상의 경우는 정전압 처리조(4)와 접지(9) 간의 전압이 550∼1,600Volt, 전류 30∼100㎂ 범위로 하는 것에 의해서 정전유도를 하는데 적절한 교류 전계(電界)를 구성할 수 있다.

그리고 정전압 처리조(4)에 대해서는, 정전압 처리조(4) 내의 전극(5)이 +전하가 되면, 접지(9) 측에서는 -전하가 유전(誘電)되며, 반대로 정전압 처리조(4) 내의 전극(5)이 -전하가 되면 접지(9) 측에서는 +전하가 유전되며, 이후 교류 전원의 주파수에 따라서 정전압 처리조(4)는 1초간에 주파수(50 내지 60회)만큼 +전하 와 -전하가 바뀌게 되며, 이것에 따라서 접지(9) 측의 전하도 유전되어 +전하와 -전하가 바뀌게 된다.

일반적으로 물질은 원자(原子)에 의해 성립되고 있으며, 이 원자는 원자핵과 전자에 의해 구성되고 있으며, 다시 원자핵은 중성자와 양자로 구성되어 있으며, 그리고 원자핵의 주위에는 부(-)의 전하를 가지는 전자가 원운동을 하고 있고, 외부 전계가 작용하지 않은 정상상태에서는 양자의 +전하와 전자의 -전하가 동량으로 안정된 상태로 되어 있으나, 외부에서 높은 전압을 인가하면 이것에 의해서 전자는 한편으로 이동하면서, 또한 양자도 한편으로 이동하기 때문에 원자의 전기적 중심이 일치하지 않게 되어 원자는 한 개의 전기쌍극자(電氣雙極子)를 형성하게 되면서 전하의 밸런스(Balance)에 의해서 내부전계(內部電界)가 발생하면서 분극(分極)을 일으키게 된다.

이와 같은 경우 원자(분자)가 외부전계(外部電界)에 의해서 분극이 되므로 이를 전자 분극(電子分極) 혹은 원자 분극(原子分極) 이라고 하며, 정전압 처리조(4)에 충전된 간수와 풀브산이나 부식산의 반응물에 높은 정전압을 인가하면 모든 분자는 정전유도에 의해서 +전하와 -전하의 교체에 따라서 순응하려고 하지만, 분자 간의 결합력의 강한 것과 약한 것의 차이가 생겨 간수와 풀브산이나 부식산의 반응물에 함유된 수분의 물 분자 집단(Cluster)은 수소결합(水素結合)이 부분적으로 절단(切斷) 되어 소집단화(小集團化) 하여 소집단수(Microclustered water)로 처리되면서 표면장력(表面張力)이 적게 되어 점성이 적게 되며, 칼슘, 마그네슘, 철분 등의 미네랄성분도 분자의 이온화가 촉진되어 초미립자화 되어 침투성이 높은 활성화된 미네랄로 처리된다.

상술한 엽면살포제는, 엽면살포제 1부를 농업용수(지하수, 하천수, 호수의 물) 1,000∼2,000부에 희석하여 농작물과 채소, 과일, 화초 등의 원예작물(園藝作物)에 일정한 주기마다 미스트 기(Mist sprayer), 스피드 스프레이어(Speed sprayer) 또는 분무기를 이용하여 안개상태로 살포하여 사용한다.

[실시 예3]

실시 예2에서 제조된 부식산 미네랄 염의 반응물 1,380㎏을 1.5㎥ 용량의 정전압 처리조(4)에 공급하고, 정전압발생장치(10)의 변압기(10a)로부터 고압의 교류 정전압(靜電壓)을 참숯 1㎥를 충전한 전극(5)에 3,500Volt(전계 강도 0.5㎸/m)의 전압과 0.62㎂의 전류를 인가하면서 중간처리수 저장조(11)로 보내었다가 중간처리수 이송펌프(12)로 도전관에 감은 코일(Coil)에 1.2Volt의 직류를 인가한 정전압 도전관(靜電壓導電管)의 자화기(13)로 보내어 자화처리를 하여 정전압 처리조(4)로 4시간 동안 6㎥/hr로 반송하면서 회분식 운전(Batch operation)을 한 결과 핵자기공명(核磁氣共鳴)의 ¹⁷O-NMR의 측정값을 측정한 결과 53.2㎐로 처리되었으며, 이때 표면장력(表面張力)은 62.4dyne/㎝으로 처리된 엽면살포제를 제조하였다.

[실시 예4]

실시 예3에서 제조된 엽면살포제를 경북 의성의 사과농장에 공급하여 수확 3개월 전부터 아오리(쓰가루) 10그루에 2주에 1회씩 엽면살포를 한 사과와 엽면살포를 하지 않은 대조구(對照區)의 사과의 당도를 측정한 결과 엽면살포를 한 시험구 의 사과는 16.1브릭스(°bx) 이였으나, 대조구의 사과는 13.5브릭스(°bx)이었다. 그리고 사과의 개당 중량도 엽면살포를 한 사과가 평균 360g 이였으나, 대조구의 사과는 평균 302g이었다. 색상도 엽면살포를 한 사과가 선명하면서 미려한 색상을 띄었다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 엽면살포제를 과수 등의 농작물에 살포하였을 때 색상 및 당도 등의 품질이 향상되면서 수확량을 증대할 수 있는 효과가 있기 때문에 과수 등의 농작물에 널리 이용될 것으로 기대된다.

Claims

Ⅰ. 해수로부터 간수(Bittern)를 생산하는 단계

해수의 농축은, 표층해수나 수심 200m 이하의 심층해수를 취수하여 태양열과 바람에 의한 농축, 가열증발농축에 의한 농축, 이온교환막을 이용한 전기투석법에 의한 농축, 나노여과와 역삼투 여과에 의해서 담수를 생산하면서 1차 농축된 염수를 태양열과 바람에 의한 농축, 가열증발농축에 의한 농축, 이온교환막을 이용한 전기투석법에 의한 농축 중에서 단독 또는 2가지 이상을 조합한 농축공정에 의해서 1.3(보메도 비중 33.3°Be)에서 1.33(보메도 비중 36°Be) 범위까지 농축하여 소금을 석출(析出)한 다음, 액상의 진한 간수를 생산한다.

Ⅱ. 간수와 미네랄성분과 착염을 생산하는 풀브산(Fulvic acid)이나 부식산(Humic acid)을 반응하는 단계

간수를 반응조(1)에 공급하고, 반응조 교반기(2)로 교반하면서 해수에 함유되어 있는 미네랄성분과 착염(錯鹽)을 생성하는 풀브산(Fulvic acid)이나 부식산(Humic acid) 중에서 한 종류를 간수에 함유된 무기물의 양에 80∼120wt% 범위로 공급하고, 2가-3가 철염을 수중에서 철 함량이 0.01∼0.3wt% 범위로 공급하여 반응토록 한다.

Ⅲ. 정전압처리 및 자화처리를 하는 단계

간수와 풀브산이나 부식산의 반응물을 정전압 처리조 공급펌프(3)에 의해 정전압 처리조(4)에 공급되면, 정전압발생장치(10)의 변압기(10a)로부터 고압의 교류 정전압(靜電壓)을 전극(5)에 3,000∼5,000Volt(전계 강도 0.3∼15㎸/m)의 전압과 0.4∼1.6㎶의 전류를 인가하여 전극(5)을 중심으로 +와 -의 정전장을 교대로 반복해서 4∼10시간 동안 인가(印可)하면, 이로 인하여 물 분자 자체가 진동ㆍ회전을 되풀이하면서 물 분자의 수소결합(水素結合)이 부분적으로 절단(切斷)되어 소집단화된 것을 중간처리수 저장조(11)로 보내었다가 중간처리수 이송펌프(12)로 도전관에 감은 코일(Coil)에 0.5∼5Volt 범위의 교류 또는 직류의 저전압(低電壓)을 인가한 정전압 도전관(靜電壓導電管)의 자화기(13)로 보내어 자화처리를 하여 정전압 처리조(4)로 반송하면서 핵자기공명(核磁氣共鳴; Nuclear magnetic resonance)의 ¹⁷O-NMR의 측정값이 48∼60㎐ 범위의 소집단수(小集團水; micro-clustered water)로 처리되면서 미네랄성분이 활성화된 엽면살포제(葉面撒布劑)를 엽면살포제 저장조(14)로 보내어 엽면살포제를 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 정전압 도전관에 코일(Coil)을 감은 자화기(13) 대신 자속밀도(磁束密度)가 10,000∼15,000가우스(Gauss) 범위로 착자(着磁)된 영구자석 자화기를 사용하여 엽면살포제를 제조하는 방법.