KR20090131900A - 토양 효소의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일라이트, 크로라이트, 질석, 쌀겨, 질소화합물, 방선균종 및 미생물 활성수 등이 혼합되어 연작의 피해를 일으키는 토양의 물리화학적 균형인 pH를 중성화시켜 농작물의 생육을 활성화시키고, 농작물의 각종 병충해를 예방할 수 있도록 토양 효소의 제조방법에 관한 것이다.

전술한 본 발명의 특징은, 천연광물인 일라이트(illite), 크로라이트(chlorite) 등을 채취하여 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조하는 단계(S10); 상기 단계(S10)에서 자연 건조된 일라이트, 크로라이트를 각각 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키는 단계(S20); 상기 단계(S20)에서 건조된 일라이트, 크로라이트를 각각 곱게 분쇄하여 30메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계(S30); 질석을 가마에서 700∼900℃의 열을 가하여 소성(燒成)시킨 후 직경 1∼3mm크기의 입자로 분쇄한 팽창 질석을 준비하는 단계(S40); 축사의 뇨나 축분에서 나오는 침출수를 폭기조와 자연암석조를 이용 미생물 활성수를 제조하는 단계(S50); 상기 단계(S30)에서 분말로 가공된 일라이트 분말 0.88∼1.28 중량％, 크로라이트 분말 0.88∼1.28 중량％, 단계(S40)에서 준비된 팽창 질석 45.36∼62.46 중량％, 단계(S50)에서 제조된 미생물 활성수 21.95∼31.95 중량％에 쌀겨 13.17∼19.17 중량％, 방선균종 0.44∼0.64 중량％, 질소화합물 0.22∼0.32 중량％를 투입하여 교반기로 고르게 혼합하는 단 계(S60); 상기 단계(S60)에서 고르게 혼합된 혼합물을 한 달간 발효시킨 후 포장하는 단계(S70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 토양 효소의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

토양, 효소, 일라이트, 크로라이트, 질석

Description

토양 효소의 제조방법{A manufacturing method for soil enzyme}

본 발명은 토양 효소의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 일라이트, 크로라이트, 질석, 쌀겨, 질소화합물, 방선균종 및 미생물 활성수 등이 혼합되어 연작의 피해를 일으키는 토양의 물리화학적 균형인 pH를 중성화시켜 농작물의 생육을 활성화시키고, 농작물의 각종 병충해를 예방할 수 있도록 토양 효소의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 토양의 산성화는 기후나 공해에 의해 토양의 pH가 낮아지는 현상을 말하는 것으로서, 주로 증발량이 강우량보다 클 때 산염의 분해로 유리된 염기가 유실되어 산성토양이 되는 기후에 의한 토양 반응이 있고, 규산염 광물과 가수분해 산물의 분해, 부식이나 비료에 의한 산성화, 산성비와 공해물질 유입으로 인한 산성화 등이 있다.

이와 같이 토양이 산성화되면 식물이 제대로 자라지 못하게 되며 낙엽이나 동물 사체의 분해가 제대로 이루어지지 않아 토양, 동물의 영양공급이나 먹이 제공에 직접적으로 영향을 주는 것이므로 산에 있는 흙, 퇴비와 같은 유기질 비료, 알 칼리성 석회 등을 사용하여 토양을 중화시키는 기술이 많이 사용된다.

또한, 토양에 부식물질이 많으면 토양의 산도는 중성이고 적으면 산성이 강하게 되어 비료효과도 떨어지고 미생물의 서식이 어려워진다. 따라서, 현재 우리 농업에서 가장 노력해야 할 점은 토양에 유기물을 분해시키는 부식물질의 함량을 높이는 일이다.

현재 우리 나라의 경우 토양에 5％정도의 부식물질의 함유량이 있어야 함에도 불구하고 실제로는 부식물질의 함유량이 2％ 내외라고 보고되어 정상에서 3％가 부족한 실정이다.

더욱이 그 동안 일부농가들이 질소 함량이 높은 생 유기물을 사용하여 왔기 때문에 무기양분이 불용하여 토양이 굳어지고 물리성이 떨어지는 부패형 토양으로 대부분 바뀌어 가고 있다.

또한, 일부농가에서는 유기물의 중요성을 인식하고 토양에 유기물만 주면 자연적으로 좋은 미생물이 증식하는 것으로 믿고 있으나 현재 농가에서 사용하고 있는 유기질 퇴비들은 부패성 퇴비로 산성을 띄고 있으므로 토양의 산성화를 근본적으로 방지할 수 없었을 뿐 아니라 토양에 잡균 번식이 왕성해져 오히려 토양이 황폐화되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 일라이트, 크로라이트, 질석, 쌀겨, 질소화합물, 방선균종 및 미생물 활성수 등이 혼합되어 연작의 피해를 일으키는 토양의 물리화학적 균형인 pH를 중성화시켜 농작물의 생육을 활성화시키고, 농작물의 각종 병충해를 예방할 수 있도록 토양 효소의 제조방법을 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 천연광물인 일라이트(illite), 크로라이트(chlorite) 등을 채취하여 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조하는 단계(S10); 상기 단계(S10)에서 자연 건조된 일라이트, 크로라이트를 각각 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키는 단계(S20); 상기 단계(S20)에서 건조된 일라이트, 크로라이트를 각각 곱게 분쇄하여 30메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계(S30); 질석을 가마에서 700∼900℃의 열을 가하여 소성(燒成)시킨 후 직경 1∼3mm크기의 입자로 분쇄한 팽창 질석을 준비하는 단계(S40); 축사의 뇨나 축분에서 나오는 침출수를 폭기조와 자연암석조를 이용 미생물 활성수를 제조하는 단계(S50); 상기 단계(S30)에서 분말로 가공된 일라이트 분말 0.88∼1.28 중량％, 크로라이트 분말 0.88∼1.28 중량％, 단계(S40)에서 준비된 팽창 질석 45.36∼62.46 중량％, 단계(S50)에서 제조된 미생물 활성수 21.95∼31.95 중량％에 쌀겨 13.17∼19.17 중량％, 방선균종 0.44∼0.64 중량％, 질소화합물 0.22∼0.32 중량％를 투입하여 교반기로 고르게 혼합하는 단계(S60); 상기 단계(S60)에서 고르게 혼합된 혼합물을 한 달간 발효시킨 후 포장하는 단계(S70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 토양 효소의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은, 일라이트, 크로라이트와 팽창 질석 및 미생물 활성수, 쌀겨, 방선균종, 질소화합물이 합성된 것으로서, 토양에 공급된 팽창 질석이 토양이 필요로 하는 만큼 적절하게 일라이트 및 크로라이트와 부식물질을 방출함에 따라 토양에 함유된 각종 유기물을 산화 및 분해시켜 토양의 부식물질 함유량을 적정수준으로 유지할 수 있는 것이므로 생물이 서식하기 좋은 중성화된 토양으로 개량하는 한편, 토양에 잔류하는 각종 유익한 미생물을 활성화시키고 유해한 미생물은 흡착 제거하여 토양의 통기성 및 보수성을 좋게 하는 이점이 있고, 연작의 피해를 일으키는 토양의 물리화학적 균형인 pH를 중성화시켜 농작물의 생육을 활성화시키고, 농작물의 각종 병충해를 예방할 수 있는 것으로서 토양 효소의 대외 경쟁력을 최대한 높여줄 수 있는 등의 효과가 있다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1의 제조공정도에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

천연광물인 일라이트(illite), 크로라이트(chlorite)를 각각 채취하여 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거하고, 자연 건조시켰더니 광물의 표피층에 함유된 수분이 충분히 건조되었다(S10).

이어서, 상기 단계(S10)에서 자연 건조된 일라이트, 크로라이트를 건조로에 투입한 후 약 600℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시켰더니 일라이트, 크로라이트에 함유된 수분들이 완전히 건조되었다(S20).

상기 건조로는 열가마 형태의 건조로 형태로 구성되어 일라이트, 크로라이트를 투입하여 건조시켜도 무방하나 가마 내부를 통해 이동되는 컨베이어에 일라이트 및 크로라이트 광물을 투입하여 약10∼20분간 이동시키면서 약600℃ 이상의 열을 가하여 건조하는 방법이 대량생산이 가능하여 바람직하다.

물론, 경우에 따라서는 경사지도록 장착되어 가열되는 회전로에 일라이트, 크로라이트 광물을 투입하여 열 건조시킬 수 있는 것이므로 본 발명에서는 일라이트, 크로라이트 광물의 건조방법에 국한되는 것은 아니다.

이어서, 상기 단계(S10)(S20)에서 건조된 일라이트 및 제올라이트를 각각 곱게 분쇄하여 일라이트, 크로라이트를 30메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 일라이트 및 크로라이트를 미세 분말로 가공하였다(S30).

이어서, 질석을 가마에서 800℃의 열을 가하여 소성(燒成)시킨 후 소성된 질 석을 직경 2mm 정도 크기의 입자로 분쇄하여 팽창 질석을 준비하였다(S40).

이어서, 축사에서 나오는 가축분뇨의 뇨나 축분에서 발생되는 침출수를 공기압축기와 호스 등을 이용하여 공기가 공급되는 3개 폭기조와 바닥에 화강암이 채워진 2개의 자연암석조를 통과시키면서 호기성 박테리아와 혐기성 박테리아를 반복적으로 반응하도록 유도하여 미생물 활성수를 제조하였다(S50).

여기서 미생물 활성수는 수분 조절제로 사용되는 것이다.

이어서, 상기 단계(S30)에서 분말로 가공된 일라이트 분말 20Kg, 크로라이트 분말 20Kg, 상기 단계(S40)에서 준비된 팽창 질석 1000Kg, 상기 단계(S50)에서 제조된 미생물 활성수 500Kg에 쌀 도정과정의 부산물인 쌀겨 300Kg, 소나무 고사목에서 채취한 방선균종 10Kg, 요소비료 분말인 질소화합물 5Kg을 투입하여 교반기로 고르게 혼합하여 1855Kg의 혼합물을 완성할 수 있었다(S60).

이어서, 상기 단계(S60)의 1855Kg의 혼합물을 한 달간 발효시켜 토양 효소를 완성시키고, 토양 효소를 일정량으로 개량하여 각각 포장하여 토양 효소의 제조를 완료하였다.

본 발명의 제조방법에 의해 제조된 토양 효소에 대한 항균효과 및 미생물의 분포 및 밀도에 대한 시험을 실시하여 아래와 같은 결과를 얻었다.

시험예 1 : 항균효과의 측정

본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 토양 효소의 시료를 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 항균효과를 측정하였으며, 시험방법은 용기 내부에 배양한 포상구균과 본 발명에 의하여 제조된 시료를 함께 투입하고, 다른 용기에는 포도상 구균만 투입하여 24시간 후 대조시료와 시험시료의 균수를 비교하여 포도상구균의 감소율을 측정하였다.

그 결과는 표 1의 정균감소율(％) 시험결과에 나타난 바와 같이, 24시간 후 균들의 농도를 측정하였더니 시료가 투입된 포도상구균 배양용기에서 정균감소율이 95.7％로 나타나 토양 효소의 살균 및 항균효율이 매우 높은 것으로 측정되었으며, 시료가 투입되지 않은 용기에는 정균의 수가 증가하는 것으로 나타났다.

시험항목	시료구분	초기농도	24시간 후 농도	정균감소율(％)
포도상구균에 의한 항균시험	Blank	2.0×105	2.8×106	-
	기능성 광물 (일라이트+크로라이트)		1.2×105	95.7

1) 시험방법 : KFIA-FI-1002

2) 사용균주

Staphylococcus aureus ATCC 6538

시험예 2 : 미생물의 분포 및 밀도 측정

본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 토양 효소의 시료를 충남대학교 농업과학연구소에 의뢰하여 미생물의 분포 및 밀도를 측정하였으며, 시험방법은 시료 1g을 멸균된 생리식염수 99㎖에 넣어 30분간 진탕한 후 희석평판법에 의해 진탕액 1㎖를 멸균된 생리식염수 9㎖에 단계적으로 희석시켜, 단계별 희석액 0.1㎖를 새균 배지, 유산균 배지, 방선균 배지, 효모 배지 및 곰팡이 배지에 각각 도말하고, 세균과 방선균 배지는 28℃, 유산균 배지는 37℃. 효모와 곰팡이 배지는 25℃에서 배양한 후 배지 상에 형성된 생균수를 측정하였더니 표 2와 같은 결과를 얻었다.

시 료	미생물 종류	생균수(cfu/g)	비고
친환경미생물재	세 균	1.4 × 108
	방선균	4.9 × 107
	유산군	4.0 × 106
	효 모	8.0 × 107
	곰팡이	2.2 × 105

이상과 같이 본 발명의 토양 효소는 각 재료가 가지고 있는 효능이 토양에 적용되어 일라이트 및 크로라이트 등의 항균작용으로 토양에서 유해한 병원성 미생물의 활동을 억제시키고 반면 호기적 미생물의 활동을 강화시켜 양질의 비옥한 토양으로 개선시키는 효과가 있는 것이다.

이하, 본 발명에 사용된 물질들의 특징은 다음과 같다.

상기 일라이트(illite)는 광물학적 구조가 점토질 구조로 되어 있고, 화학성분은 SiO₂,Al₂O₃,K₂O로 구성되고, 비중 2.6∼2.9, 화학조성은 (K,H₃O)Al₂(Si,Al)₄O₁₀(H₂O,OH)₂이며 알루미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질(凝灰岩質) 퇴적암 중에 산출되며, 열수성(熱水性) 광상모암의 변질광물로서 산출된다.

또한, 일라이트는 구조상 미소한 다공질로서 강력한 흡착기능과 이온교환기능을 가지고 있고, 자연상태에서 음이온 및 원적외선을 방사하여 미립 물질을 흡착하거나 크기가 서로 다른 미립 물질을 분리시키는 특성에 의하여 토양에 고갈되어 있는 미량원소의 공급차원에서도 절대적이며 자연 상태에서도 음이온을 방사하기 때문에 토양에서 생물의 생육을 방해하는 모든 토양의 잔류물질(오염물질)들을 분해하고 지온을 높여주며 식물의 생육에도 관여하고, 토양에 함유된 강한 독성을 흡착하여 분리시킬 수 있을 뿐 아니라 독성을 차단하는 효과가 있다.

상기 크로라이트(chlorite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물로서 주성분은 알루미늄, 철, 마그네슘의 함수(含水)규산염 (Mg, Fe, Al)₁₂(Si, Al)₈O₂₀(OH)₁₆이다.

상기 크로라이트는 여러 종류의 퇴적암이나 저온의 변성암, 열수(熱水)로 인해 변질된 화성암 등에서 널리 발견되는데 주로 운모·각섬석·휘석 등 철고토 광물이 변질된 것으로서 자연상태에서 음이온을 방출하고 독성물질을 흡착하여 분해하는 성질에 의하여 토양의 독성을 중화시킬 수 있는 것이다.

상기 질석(蛭石)은 화학성분이 CMg, Fe³⁺, Al₃(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂·4H₂O로서 알루미늄, 마그네슘, 철의 수산화규산염으로 된 점토광물이고, 양이온 교환능력이 양호하면서도 가열하면 팽창하여 수많은 기공들이 형성되어 다공질(多孔質)이며, 흡수능력이 뛰어나 각종 영양분이나 부식물질을 흡착하였다가 서서히 토양에 방출하는 특성이 있다.

상기 팽창 질석은 양이온 치환능력이 뛰어나 부식물질과 미생물의 활성물질인 용균물질을 흡착시켜 토양 환경을 개선하는 역할을 하는 것으로서, 다공질(多孔質)인 팽창 질석이 토양에 투입되면 질석의 작은 공극으로 비료와 같은 양이온 영양분과 부식물질을 흡착하고 있다가 작물이 필요할 때마다 적절히 공급하여 토양미생물의 성장에 적절한 조건을 만들어 주는 역할을 한다.

또한, 팽창 질석은 토양에서 미생물을 이용해 형성된 부식물질과 미생물의 대사산물을 흡착시키기 전에 토양에서 유해한 병원성 미생물의 활동을 억제시키고 반면 호기적 미생물의 활동을 강화시키는 등의 기능을 가지고 있는 점토광물인 일라이트(illite)를 합성시킨다.

상기 방선균종은 방사상균(放射狀菌)이라고도 하며, 곰팡이와 세균의 중간에 위치하는 미생물 또는 세균과 사상균의 양쪽에 속하는 미생물로 간주되었으나, 현재는 세균에 가까운 원핵생물 즉 세균의 방선균목으로 분류하고 있다. 토양, 식물체, 동물체, 하천, 해수 등 자연계에 널리 분포하며, 특히 토양에서 검출되는 종류가 다양하고, 또 자연계에 존재하는 방선균의 대부분을 차지하기 때문에 일반적으로는 토양에 존재하는 방사선균만을 일컫기도 한다. 세포의 크기는 세균과 거의 비슷하다. 세포가 마치 곰팡이의 균사처럼 실 모양으로 연결되어 발육하며, 그 끝에 포자를 형성하는 특징이 있다. 토양에서 검출되는 방선균은 호기성, 혐기성, 고온성, 중온성, 저온성, 부생성, 기생성, 내산성, 호중성 등 특성에 따라 분류된다. 그 가운데서도 호기성, 중온성, 종속영양성, 부생성, 호중성 그룹에 속하는 것들이 가장 많으며, 보통 토양 1g당 수백만 개씩 존재한다. 토양 중 방선균은 각종 유기물의 분해, 특히 난분해성 유기물 분해에 중요한 역할을 한다. 농업적인 측면에서는 토양 속 동식물의 사체를 분해하여 무기물로 변환시켜 토양을 비옥하게 만든다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 예시한 제조 공정도

Claims (1)

1. 천연광물인 일라이트(illite), 크로라이트(chlorite) 등을 채취하여 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조하는 단계(S10);

   상기 단계(S10)에서 자연 건조된 일라이트, 크로라이트를 각각 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키는 단계(S20);

   상기 단계(S20)에서 건조된 일라이트, 크로라이트를 각각 곱게 분쇄하여 30메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계(S30);

   질석을 가마에서 700∼900℃의 열을 가하여 소성(燒成)시킨 후 직경 1∼3mm크기의 입자로 분쇄한 팽창 질석을 준비하는 단계(S40);

   축사의 뇨나 축분에서 나오는 침출수를 폭기조와 자연암석조를 이용 미생물 활성수를 제조하는 단계(S50);

   상기 단계(S30)에서 분말로 가공된 일라이트 분말 0.88∼1.28 중량％, 크로라이트 분말 0.88∼1.28 중량％, 단계(S40)에서 준비된 팽창 질석 45.36∼62.46 중량％, 단계(S50)에서 제조된 미생물 활성수 21.95∼31.95 중량％에 쌀겨 13.17∼19.17 중량％, 방선균종 0.44∼0.64 중량％, 질소화합물 0.22∼0.32 중량％를 투입하여 교반기로 고르게 혼합하는 단계(S60);

   상기 단계(S60)에서 고르게 혼합된 혼합물을 한 달간 발효시킨 후 포장하는 단계(S70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 토양 효소의 제조방법.

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