KR20150095067A

KR20150095067A - 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법 및 이를 이용한 식물의 재배방법

Info

Publication number: KR20150095067A
Application number: KR1020140016139A
Authority: KR
Inventors: 김종호; 기윤종; 박희주
Original assignee: 전남대학교산학협력단; (주)벤텍프런티어
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-20
Also published as: KR101605542B1

Abstract

본 발명은 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법 및 이를 이용한 식물의 재배방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축산 분뇨의 퇴비화 과정에서 발생하는 악취를 효과적으로 저감시키고 식물의 생장에 필요한 미네랄이 풍부한 퇴비의 제조방법 및 이를 이용한 식물의 재배방법에 관한 것이다.
본 발명의 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법은 미네랄, 제올라이트, 광촉매를 혼합하여 파우더 조성물을 제조하는 단계와, 축산 분뇨에 상기 파우더 조성물과 수분조절제를 혼합하여 발효시키는 단계를 포함한다.

Description

축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법 및 이를 이용한 식물의 재배방법{manufacturing method for compost using livestocks' excrements and method for growing plant}

본 발명은 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법 및 이를 이용한 식물의 재배방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축산 분뇨의 퇴비화 과정에서 발생하는 악취를 효과적으로 저감시키고 식물의 생장에 필요한 미네랄이 풍부한 퇴비의 제조방법 및 이를 이용한 식물의 재배방법에 관한 것이다.

축산농가에서 배출되는 축산 분뇨는 일반적으로 가축의 대사작용 중 발생하는 고체액체성 물질로 BOD 2만 ~ 3만ppm 정도의 고농도 유기물질이다. 이러한 축산 분뇨는 관리 및 활용의 정도에 따라 자연 및 인간에 득과 실이 될 수 있는 물질로서, 축산분뇨는 오수분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률에 의해 축산폐수로 규정하고 있다.

축산 폐수는 고농도의 유기물로 이루어져 있어 별도의 처리과정을 거치지 않고 방류하게 되면 하천과 호수를 오염시키게 된다. 특히 질소와 인이 다량 함유되어 수계에 부영양화를 초래하여 음용수뿐만 아니라 농업용수 등 하천수의 이용을 불가능하게 만든다.

국내 고농도 유기성 폐기물의 총 발생량은 연간 약 8,000만톤으로서, 그중 하수슬러지가 2400만톤, 음식폐기물이 430만톤, 축산분뇨가 5100만톤을 차지하고 있는 실정이며, 2005년 기준으로 국내 연간 폐기물의 해양투기량은 992만㎥으로서, 그 중에 축산폐수는 274만 5천㎥을 차지하는 실정이며, 해양투기로 인한 처리 비용도 증가하는 실정이다.

현재, 축산폐수를 비롯한 각종 폐기물에 대해 한국에서 가장 많이 사용되는 폐기물 처리방법은 해양투기이나, 앞으로는 유기성 폐기물의 해양투기는 불가능할 것으로 전망되므로 이러한 문제를 해결할 수 있는 대안으로서 해양투기 없이 축산폐수를 육상에서 처리할 수 있는 기술의 개발이 시급하다.

종래에 축산 분뇨는 환경을 오염하는 큰 문제로 대두되어 이를 해소하고자 축뇨(畜尿)를 정화처리장치에 수집하여 일정시간 정화하여 방류하고 있으며, 축분(畜糞)은 농작물의 거름으로 재활용하고 있다.

그러나 이러한 방법은, 축뇨를 정화하여도 하천에 자연 방류할 정도의 수질을 유지하기 어려우며, 이를 위해 정화처리장치를 장시간 가동하여야 하는 문제가 있어 전기적 에너지 소비가 증가하는 문제가 있었다.

그리고 축분은 발효시켜 퇴비로 주로 활용되는데, 종래의 퇴비 제조방법으로는 축분 자체에 함유된 여러 유해 세균들을 완전히 제거하기 어렵다. 또한, 퇴비화 과정에서 많은 양의 악취가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 축분을 이용하여 만든 퇴비는 미네랄이 풍부하지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 축산 분뇨의 퇴비화 과정에서 발생하는 악취를 효과적으로 저감시키고 유해 세균을 사멸시킬 수 있으며, 식물의 생장에 필요한 미네랄이 풍부한 퇴비의 제조방법 및 이를 이용한 작식의 재배방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법은 미네랄, 제올라이트, 광촉매를 혼합하여 파우더 조성물을 제조하는 단계와; 축산 분뇨에 상기 파우더 조성물과 수분조절제를 혼합하여 발효시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 축산 분뇨는 상기 파우더 조성물을 첨가한 사료를 급이한 가축으로부터 배출된 것을 특징으로 한다.

상기 사료에 금창초(Ajuga decumbens)를 당과 혼합하여 발효시킨 발효액을 더 첨가하는 것을 특징으로 한다.

상기 광촉매는 이산화티타늄인 것을 특징으로 한다.

상기 미네랄은 질소 100중량부에 대하여 인 80 내지 90중량부와, 칼륨 75 내지 85중량부와, 칼슘 0.4 내지 0.7중량부와, 마그네슘 15 내지 25중량부와, 유황 18 내지 26중량부와, 규소 16 내지 24중량부와, 붕소 0.8 내지 1.0중량부와, 망간 0.2 내지 0.5중량부와, 철 20 내지 26중량부와, 아연 0.8 내지 1.2중량부와, 동 0.02 내지 0.03중량부와, 몰리브덴 0.01 내지 0.02중량부와, 알루미늄 12 내지 20중량부와, 미량원소그룹 0.08 내지 0.12중량부를 함유하는 것을 특징으로 한다.

상기 미량원소그룹은 셀렌과, 게르마늄과, 코발트와, 바나듐과, 텅스텐과, 바륨을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 식물재배방법은 상기 방법으로 제조된 퇴비를 시비하여 식물을 재배하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 다양한 광물질과 광촉매를 축산 분뇨에 혼합하여 퇴비를 제조하므로 퇴비화 과정에서 발생하는 악취를 효과적으로 저감시키고 유해 세균을 사멸시킬 수 있다.

또한, 제조된 퇴비는 자체에 풍부한 미네랄을 함유하고 있어 식물의 생장을 촉진시키고 내병성을 증대시킨다

도 1은 아세트알데히드의 초기 농도와 대비하여 특정 시간에서 측정된 아세트알데히드의 농도의 비율(%)을 나타낸 그래프이고,
도 2 및 도 3은 항균 효과 실험 결과를 나타낸 사진이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 축산분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 축산 분뇨에 첨가할 파우더 조성물을 제조한다. 파우더 조성물은 100 내지 300메쉬 입도 크기의 분말형태로 이루어진다. 일 예에 따른 파우더 조성물은 미네랄, 제올라이트, 광촉매를 포함한다. 가령, 파우더 조성물은 미네랄 40 내지 60중량%, 제올라이트 20 내지 40중량%, 광촉매 10 내지 30중량%로 조성될 수 있다.

미네랄은 식물의 생장에 필요한 광물 화합물이나 광물 원소로서, 식물의 생장에 필수적인 영양소들이다. 미네랄은 식물의 줄기와 잎을 강건하게 하여 내병성을 높여 우수품질과 수확증대를 가져올 수 있다.

본 발명에서 미네랄로 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 규소(Si), 붕소(B), 망간(Mn), 철(Fe), 아연(Zn), 동(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 그리고 미량원소그룹을 포함한다. 가령, 미네랄의 일 예로 질소 100중량부에 대하여 인 80 내지 90중량부와, 칼륨 75 내지 85중량부와, 칼슘 0.4 내지 0.7중량부와, 마그네슘 15 내지 25중량부와, 유황 18 내지 26중량부와, 규소 16 내지 24중량부와, 붕소 0.8 내지 1.0중량부와, 망간 0.2 내지 0.5중량부와, 철 20 내지 26중량부와, 아연 0.8 내지 1.2중량부와, 동 0.02 내지 0.03중량부와, 몰리브덴 0.01 내지 0.02중량부와, 알루미늄 12 내지 20중량부와, 미량원소그룹 0.08 내지 0.12중량부를 포함한다.

그리고 미량원소그룹으로 셀렌(Se), 게르마늄(Ge), 코발트(Co), 바나듐(V), 텅스텐(W), 바륨(Ba)을 포함한다. 미량원소그룹은 셀렌, 게르마늄, 코발트, 바나듐, 텅스텐, 바륨이 동일 중량비로 혼합되어 조성될 수 있다.

상술한 미네랄은 40 내지 60중량%의 비율로 파우더 조성물에 함유되는 것이 바람직하다. 40중량% 미만이면 첨가 효과가 미미하고, 60중량%를 초과하면 효과의 상승을 기대하기 어렵다.

제올라이트는 규소(Si)와 알루미늄(Al)을 주성분으로 하며, 이외에 양이온으로 Na, K, Ca, Mg, Sr 및 Ba를 소량 함유하는 함수 규산염 광물(hydrous aluminosilicate)이다. 결정 구조상으로는 규산염 광물의 기본단위의 하나인 (Si, Al)O₄ 사면체의 모든 산소들이 또 다른 사면체에 의해서 공유되면서 3차원적으로 연결되는 망상 규산염 광물(tectosilicate)에 속한다. 규산염 광물은 토양을 중화 또는 알칼리성으로 처리함으로써 산성화된 토양과 오염된 토양을 중성으로 개량시킨다.

광촉매는 광, 특히 자외선광에 의해 강력한 산화 환원 능력을 갖는다. 광촉매 물질은 자외선광이 조사되면 전자, 전공대가 형성되어 강한 산화력을 가지는 하이드록시 라디칼(-OH)과 슈퍼옥사이드를 생성하고 하이드록시 라디칼과 슈퍼 옥사이드가 유기화합물을 산화 분해시켜 물과 탄산가스로 변화시킨다.

파우더 조성물에 함유된 광촉매는 살균, 탈취, 유기물 분해 등의 효과가 우수하다. 따라서 가축분뇨의 퇴비화 과정에서 발생하는 악취를 저감시키고 분뇨에 의한 오염도를 감소시킬 수 있다. 또한, 분뇨에 함유된 각종 유해세균을 사멸시킨다. 또한, 경작지에 살포시 토양에 포함된 유해한 세균이나 오염물질을 살균, 분해하여 농작물의 생장 환경을 개선시킨다.

광촉매는 빛을 받아도 자신은 변화시키지 않아 반영구적으로 사용할 수 있다. 또한 광촉매는 여기 전자가 갖는 환원력보다도 정공이 갖는 산화력이 대단히 세다. 정공의 에너지 위치는 전위로 나타내면 수소기준 전위로 약 +3V로서 염소(Cl₂)의 1.36V와 오존(O₃)의 2.07V에 비하여 훨씬 높은 산화력을 가져 강력한 유기물 분해 능력을 갖는다. 광촉매로 사용할 수 있는 물질로는 산화아연(ZnO), 산화텅스텐(WO₃), 이산화티타늄(TiO₂) 등이 있으나 경제성이나 화학안정성 등을 고려할 때 광촉매 물질로서 이산화티타늄(TiO₂)을 이용하는 것이 바람직하다.

이산화티타늄은 루틸(Rutil), 아나타제(Anatase), 부루카이트(Brookite)의 세가지 타입(Type)이 있다. 이 중 아나타제형이 화학적으로 안정되어 있으며 광촉매 활성이 높으므로 아나타제형 이산화티타늄이 바람직하다.

광촉매는 10 내지 30중량%의 비율로 파우더 조성물에 함유되는 것이 바람직하다. 10중량% 미만이면 살균 및 탈취효과가 낮고, 30중량%를 초과하면 효과의 상승을 기대하기 어렵다.

상술한 미네랄, 제올라이트, 광촉매를 혼합하여 파우더 조성물을 제조한다. 그리고 축산 분뇨에 파우더 조성물과 수분조절제를 혼합하여 발효시키는 퇴비화 공정을 수행한다.

축산 분뇨는 축산농가로부터 배출되는 가축의 분뇨를 의미하는 것으로서, 바람직하게 뇨가 혼합되지 않은 가축의 분, 즉 축분(畜糞)을 의미한다. 또한, 축분은 뇨와 분이 혼합된 상태의 분뇨를 고액분리하여 얻을 수 있다. 또한, 뇨와 분이 혼합된 경우라도 수분 함량 50 내지 70중량%이하로 조절하여 이용할 수 있다. 축분으로는 우분, 돈분 및 계분을 포함한 다양한 가축분을 이용할 수 있으며, 어느 특정한 종류의 가축분에 한정하는 것은 아니다.

수분조절제로 톱밥 또는 왕겨를 이용할 수 있다. 수분조절제는 분뇨의 수분 함량을 낮춰 발효가 잘 이루어지도록 한다. 수분조절제의 첨가로 분뇨의 수분 함량을 60 내지 80중량%로 조절하는 것이 바람직하다.

축산분뇨, 수분조절제, 파우더 조성물이 준비되면 골고루 혼합한다. 예를 들어 축산분뇨 100중량부에 대하여 수분조절제 10 내지 30중량부, 파우더 조성물 1 내지 5중량부를 혼합한다.

축산분뇨, 수분조절제, 파우더 조성물의 혼합시 발효균주를 첨가한다. 발효 균주로 공지의 호기성 미생물을 이용한다. 이러한 발효 균주로 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis), 바실러스 스테아로써모필러스(Bacillus stearothermophilus), 로도슈도마나스(Rhodopsudomonas), 로도스피릴룸(Rhodospirillum), 바실러스 소노렌시스(Bacillus sonorensis), 바실러스 터모아밀로보란스(Bacillus thermoamylovorans) 단독 또는 2 이상이 혼합된 미생물을 이용할 수 있다.

발효 균주는 배양액에 배양시킨 형태로 축산 분뇨에 첨가될 수 있다. 미생물 배양액은 축산분뇨 100중량부에 대하여 0.1 내지 2.0중량부를 첨가한다. 미생물 배양액은 배지를 물에 혼합한 후 균주를 접종하여 호기성 조건 하에서 30 내지 40℃에서 배양하여 얻는다. 배지는 물에 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 글루코스(glucose), 염화나트륨(NaCl), 인산수소칼륨(K₂HPO₄)을 가하여 조성한다. 가령, 증류수 1ℓ에 Tryptone 3g, yeast extract 3g, glucose 3g, NaCl 5g, K₂HPO₄ 1g를 가하여 배지를 조성할 수 있다.

조성된 배지 0.5 내지 1.5ℓ를 물 20ℓ에 혼합한 후 발효 균주를 접종하고 30 내지 40℃에서 4 내지 8일간 배양하여 미생물 배양액을 제조한다.

축산분뇨, 수분조절제, 파우더 조성물을 혼합한 후 미생물 배양액을 첨가하고 20 내지 60일 동안 야적하여 발효시킨다. 야적시 빛이 들어오고 통기가 가능한 곳에 야적한다. 발효에 의한 축산 분뇨의 분해는 발효균주에 의해 호기성으로 이루어지며 자연적으로 야적물에 함유된 각종 세균, 방선균, 사상균 등이 발효에 함께 관여한다. 발효기간 동안 미생물의 호흡열에 의해서 발열이 일어나고, 호흡열이 내부에 축적되어 서서히 야적물의 온도는 상승하다가 발효 말기에 온도가 서서히 저하된다. 발효기간 동인 일정 주기로 야적물의 상하를 뒤집는 과정을 수행한다. 발효가 완료되면 충분히 부숙되어 발효물의 색은 암갈색에서 검정색으로 변한다.

발효과정에서 악취의 발생은 거의 없다. 이는 파우더 조성물에 함유된 광촉매에 의한 탈취작용으로 악취를 크게 감소시킬 수 있기 때문이다. 또한, 광촉매의 살균효과에 의해 축산 분뇨에 함유된 유해 세균을 사멸시킬 수 있다.

제조된 퇴비는 자체에 풍부한 미네랄을 함유하고 있어 토양에 시비하여 식물의 생장을 촉진시키고 내병성을 증대시킨다. 식물로 열무, 상추, 배추, 무, 부추, 청경채 등과 같은 채소류와 딸기, 메론, 토마토, 방울토마토, 수박, 참외 등의 과일류를 들 수 있으며, 이 외에도 벼, 인삼, 잔디 등을 예로 들 수 있다.

한편, 상술한 발효방법 외에도 통상적인 가축 분뇨의 발효 방법을 적용하여 퇴비를 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예로 파우더 조성물을 첨가한 사료를 급이하여 가축을 사육하고, 가축으로부터 배출되는 축산 분뇨를 퇴비의 원료로 이용하는 것이다.

이러한 본 발명의 일 예는 미네랄, 제올라이트, 광촉매를 혼합하여 파우더 조성물을 제조하는 단계와, 파우더 조성물을 사료에 첨가하여 가축에게 급이하는 단계와, 상기 가축으로부터 배출되는 분뇨에 파우더 조성물과 수분조절제를 혼합하여 발효시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 예에서 파우더 조성물은 상술한 실시 예와 동일하다. 파우더 조성물을 사료에 급이하여 가축을 사육할 경우 파우더 조성물에 함유된 다양한 광물질에 의해 가축의 성장촉진 및 면역력 증강을 가져올 수 있다. 또한, 가축의 배설시 섭취된 광촉매가 분뇨에 함유되어 외부로 배출되므로 분뇨로부터 발생하는 악취를 저감시켜 축사 내부의 환경을 개선할 수 있는 장점을 갖는다.

파우더 조성물은 통상적인 가축 사료에 첨가되어 가축에게 급이된다. 가령, 가축 배합사료 1톤당 파우더 조성물 10 내지 30kg이 첨가될 수 있다. 사육대상인 소, 돼지, 닭, 오리 등 가축의 종류에 따라 배합사료의 종류는 적절하게 선택될 수 있다. 또한, 파우더 조성물은 음용수에 첨가되어 가축에게 급이될 수 있음은 물론이다.

바람직하게 사료에 파우더 조성물 외에 발효액을 더 첨가할 수 있다. 이 경우 파우더 조성물 100중량부에 대하여 발효액은 4 내지 10중량부를 혼합할 수 있다. 발효액은 항산화 활성을 증대시킨다.

발효액의 일 예로 금창초를 당과 혼합하여 발효시킨 것이다. 금창초(Ajuga decumbens)는 쌍떡잎식물 통화식물목 꿀풀과의 여러해살이풀로서, 우리나라 남부지방의 길가에서 자라는 다년생 초본이다. 금창초의 생육환경은 습기가 많은 곳이나 양지에서 잘 자란다. 한방에서는 해수, 천식, 기관지염, 인후염, 장출혈, 코피, 객혈, 유선염, 중이염, 종기 등에 처방하는 것으로 알려져 있다.

금창초는 전초를 모두 이용하거나, 잎, 꽃, 줄기, 뿌리 중 어느 한 부위를 이용할 수 있다. 금창초 발효액을 얻기 위해 먼저 잘게 자른 금창초에 흑설탕을 혼합한다. 이때 혼합비율은 금창초 100중량부에 대하여 흑설탕 20 내지 40중량부를 혼합하여 용기에 투입한다. 그리고 균주를 접종한 후 20 내지 30℃에서 2 내지 4개월 동안 보관하여 발효시킨다. 균주는 금창초 100중량부에 대하여 0.01 내지 0.5중량부를 접종할 수 있다. 균주로는 누룩, 효모 또는 유산균을 접종하여 발효시킬 수 있다. 일 예로, 사카로미세스 속 효모균을 이용할 수 있다. 사카로미세스 속 균주로 사카로미세스 루시(Saccharomyces rouxii), 사카로미세스 세레비시아에(Saccharomyces cereviciae), 사카로미세스 오비폴미스(Saccharomyces oviformis), 사카로미세스 스테이네리(Saccharomyces steineri) 중에서 어느 하나를 이용할 수 있다.

발효가 완료된 후 거름망을 이용하여 고형 이물질을 제거하여 금창초 발효액을 얻을 수 있다. 미생물이 관여하는 발효과정을 통해 유용한 대사 산물이 발효액에 함유된다. 준비된 금창초 발효액은 파우더 조성물과 함께 가축 사료에 첨가된다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 이는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리 범위를 하기의 실시 예로 한정하는 것은 아니다.

(실시 예)

미네랄, 제올라이트, 아나타제형 이산화티타늄을 혼합하여 미네랄 50중량%, 제올라이트 30중량%, 아나타제형 이산화티타늄 20중량%로 조성된 분말 형태의 파우더 조성물을 제조하였다. 미네랄은 질소 100중량부에 대하여 인 85중량부, 칼륨 80중량부, 칼슘 0.55중량부, 마그네슘 20중량부, 유황 22중량부, 규소 20중량부, 붕소 0.9중량부, 망간 0.35중량부, 철 23중량부, 아연 1.0중량부, 동 0.025중량부, 몰리브덴 0.015중량부와, 알루미늄 16중량부, 미량원소그룹 0.1중량부를 혼합하여 얻었으며, 미량원소그룹은 셀렌, 게르마늄, 코발트, 바나듐, 텅스텐, 바륨이 동일 중량비로 혼합된 것을 이용하였다.

다음으로, 계분 100중량부에 대하여 톱밥 20중량부, 파우더 조성물 3중량부, 미생물 배양액 1중량부를 첨가한 후 비를 피할 수 있는 노지에 야적한 다음 40일 동안 발효시켜 퇴비를 제조하였다.

상기 미생물 배양액은 다음과 같이 준비하였다. 증류수 1ℓ에 Tryptone 3g, yeast extract 3g, glucose 3g, NaCl 5g, K₂HPO₄ 1g를 첨가하여 조성한 배지 1ℓ를 물 20ℓ와 혼합한 후 바실러스 소노렌시스를 접종하여 35℃에서 6일간 배양하였다. 배양액 중의 균체 수는 약 6×10¹⁰cells/㎖이었다.

<유기물 분해 실험>

상기 실시 예에서 사용된 미네랄 파우더를 이용하여 유기물 분해 실험을 실시하였다. 대부분 냄새를 유발하는 물질이 유기물질이기 때문에 유기물 분해 능력을 확인하여 소취력을 예상할 수 있다.

본 실험에는 자체 제작한 반응용기를(220 mm × 125 mm × 80 mm) 사용하였으며, 내부에 상기 미네랄 파우더 0.5g을 넣고 측정물질인 아세트알데히드 가스를 2,000ppm 주입하여 완전히 흡착시킨 후(60분), 200분간 UV램프(10W blacklight 3ea., SANKYO DENKI)를 켜고 광활성을 측정하였다. 광활성 측정장비는 가스크로마토그래프(G.C.; Gas chromatograph)로 아세트알데히드의 특성 피크의 감소 정도로 분해 성능을 결정하였다. 분해성능은 초기 농도와 대비하여 특정 시간에서 측정된 농도의 비율(%)로 구하였다.

측정에 사용한 가스크로마토그래프는 HP 5890 seriesII 모델을 사용하였으며, 검출기는 불꽃이온화검출기(FID; Flame Ionization Dectector), 주입기로는 6-port 밸브를 사용하여 정량을 채취하였고 각 부문의 온도는 주입부 250^oC, 검출부 250^oC, 오븐은 40^oC (2 ^oC/min)로 설정하였다.

측정결과를 도 1에 나타냈다. 도 1을 참조하면, 초기에 서서히 농도가 감소하다가 60분 이후에 농도가 급격히 감소하였다. 실험시간 120분 동안에 초기 농도의 약 30%정도까지 아세트알데히드의 농도가 감소한 것으로 확인되었다.

<항균시험>

상기 실시 예에 사용된 파우더 조성물을 이용하여 항균 효과를 테스트하였다. 테스트 방법은 KS M 0146 (Shake Flask method, 2003)준용하여 실시하였다. 사용한 시험균은 2종(시험균 1: Staphylococcus aureus ATCC 6538, 시험균 2: Escherichia coli ATCC 25922)을 사용하였다. 초기 시험균의 농도(시험균 1: 2.2×10⁵CFU/ml. 시험균 2: 3.3×10⁵CFU/ml)에서 정균 감소율을 측정하는 방식으로 진행하였다. 이때 대조편은 1/20 Nutrient Broth를 사용하였다. 시험은 24시간 동안 실시하였으며, 온도조건은 37±1℃로 유지하였다. 시험하는 동안에 120rpm으로 진탕배양하면서 형광등을 조사하였다.

실험결과를 도 2 및 도 3에 나타냈다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 미네랄 파우더를 첨가한 시험편의 경우 두 종류의 시험균 모두에서 99.9%의 정균 감소율을 확인하였다.

<재배실험>

실시 예에서 제조된 퇴비의 잔디에 대한 생육효과를 살펴보기 위해 재배실험을 하였다. 고려지(한국산 잔디), 야지(한국산 잔디), 밴드글라스 등 3종류의 종자를 발아시킨 후, 실험실 조건에서 생육시켜 건중량, 엽록소함량, 식물체의 크기 및 밀도가 퇴비의 시비에 따라 대조구와 처리구간에 어떠한 생육변화를 가져오는지를 조사하였다.

1. 실험방법

(1) 실험조건

① 온 도 : 25 ± 3°C (주간)

② 습 도 : 65 ± 5%

③ 광 주 기 : 16시간

④ 배양용기 : 직경11cm, 체적 330cm3의 폴리에스테르 용기

⑤ 수분 및 퇴비 공급

-수분공급 : 7일 간격으로 각 pot 당 100ml씩 공급

-퇴비: 각 pot 당 50g 씩 배양토와 교반 시비

⑥ 종자발아 : 잔디종자를 품종별로 1.4g씩 각각 채취하여 pot에 탈지면을 깔고 발아시킴.

(2)건중량 조사

발아 후 14일부터 7일 간격으로 무작위 표본추출법(random sampling method)을 이용하여 5개체군씩 표본 추출하였다. 추출한 표본은 각 처리구별로 분리 포장한 후 70°C의 항온 건조기에서 7일간 건조시킨 후 Micro analytical balance (Sartorius 2006MP6, Germany)를 사용하여 건증량을 0.1mg단위로 측정하였다.

(3)엽록소 함량 조사

Arnon(1949)의 방법에 준하여 식물체에 포함된 총 엽록소함량을 구하였다.

① 발아 후 14일부터 7일 간격으로 무작위 표본추출법(random sampling method)를 이용하여 3개체군씩 표본을 추출하였으며, 각 표본에서 엽록소 추출에 필요한 묘조(shoot)를 채취하여 생중량을 측정하였다.

② 80% 아세톤 용액과 혼합하여 막자사발에서 분쇄한 후 10ml volumetric flask에 옮겨 80% 아세톤으로 표선을 맞추었다.

③위의 용액을 냉암소에서 2시간 이상 방치한 후 상층액의 흡광도 (absorbance: A)를 645, 663 및 710nm에서 각각 측정하였다.

(4)식물체 지상부의 높이 (height)조사

액체 비료 시비 후 29일째에 각 품종의 추출된 표본에서 가장 큰 표본 10개체의 지상부 높이를 버어니어 캘리버스(VERNIER CALIPER)를 이용하여 0.01cm 단위로 측정하였다.

(5)밀도(density: D)조사

30cm × 30cm의 면적에서 층 개체수를 세어 단위 면적(cm²)당 개체수를 환산하였다.

2. 실험결과

(1)건중량 조사

실험에 이용된 3품종 모두에서 실시예의 퇴비를 시비하지 않은 대조구에 비하여 실시예의 퇴비를 시비한 처리구의 건중량이 높게 나타났으며 건중량 차이가 나타나기 시작한 시기는 각 품종마다 다른 것으로 나타났다.

한국산 잔디(고려지)의 경우 대조구와 비교시 21일째부터 처리구의 건중량이 더 높게 나타났고, 벤트글라스도 이와 유사한 경향을 보였다. 그리고 한국산 잔디(야지)는 14일째부터 유의한 차이를 보이고 있으며 처리후 21일째에는 처리구가 대조구에 비해 확연하게 더 높게 나타나 건중량에서 큰 차이를 보였다.

이상의 결과에서 실시 예의 퇴비를 필수 영양소 부족 현상을 보안시키고 식물의 성장을 촉진시킬 수 있는 것으로 사료된다.

(2)엽록소 함량 조사

한국산 잔디(고려지)의 경우 14일째와 28일째 이후부터 대조구와 처리구의 총 엽록소 함량에서 유의한 차이를 보였다.

한국산 잔디(고려지)의 경우 28일 이후 대조구에 비해 처리구의 잔디가 훨씬 엽록소 함량이 증가된 것으로 나타났다. 벤트글라스의 경우는 처리한 후 7-10일이 경과할 때까지 총엽록소 함량이 처리구에 비해 대조구가 더 높았으나, 14일 이후 부터는 처리구의 총엽록소 함량이 더 높게 나타났다. 그리고 한국산 잔디(야지)의 경우 23일 이후부터 처리구가 대조구 보다 훨씬 총엽록소 함량이 증가된 것으로 나타났다.

(3)식물체 지상부의 높이 조사

처리 후 29일째 대조구와 처리구의 지상부 높이(cm)를 비교한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

품 종	대 조 구	처 리 구
한국산 잔디(고려지)	4.90 ± 0.78	6.25 ± 0.23
벤트글라스	4.47 ± 0.53	6.75 ± 0.58
한국산 잔디(야지)	4.00 ± 0.56	6.27 ± 0.69

상기 표 1의 결과를 참조하면, 대조구에 비해 처리구의 경우 식물 생장 효과가 더 우수한 것으로 나타났다.

(4)밀도 조사

처리 후 29일째 대조구와 처리구의 단위면적당 개체수와 상대밀도를 하기 표 2에 나타내었다.

품 종	대 조 군	처 리 군	상대밀도(%)
한국산 잔디(고려지)	10.04	18.88	188.05
벤트글라스	155.36	218.12	140.39
한국산 잔디(야지)	5.40	10.36	191.85

상기 표 2를 참조하면, 3품종 모두에서 대조구보다 처리구에서 높은 밀도를 나타내고 있다. 이는 처리구의 경우 높은 밀도 내에서의 성장이 가능함을 나타내고 있다.

이상의 재배실험결과를 통해 본 발명은 식물의 건중량과 지상부의 높이를 증가시키며, 고밀도 생육 조건에서 식물의 영양분 부족 현상을 극복시키는 효과를 나타내는 것으로 사료된다.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

미네랄, 제올라이트, 광촉매를 혼합하여 파우더 조성물을 제조하는 단계와;
축산 분뇨에 상기 파우더 조성물과 수분조절제를 혼합하여 발효시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 축산 분뇨는 상기 파우더 조성물을 첨가한 사료를 급이한 가축으로부터 배출된 것을 특징으로 하는 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법.
제 2항에 있어서, 상기 사료에 금창초(Ajuga decumbens)를 당과 혼합하여 발효시킨 발효액을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 광촉매는 이산화티타늄인 것을 특징으로 하는 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 미네랄은 질소 100중량부에 대하여 인 80 내지 90중량부와, 칼륨 75 내지 85중량부와, 칼슘 0.4 내지 0.7중량부와, 마그네슘 15 내지 25중량부와, 유황 18 내지 26중량부와, 규소 16 내지 24중량부와, 붕소 0.8 내지 1.0중량부와, 망간 0.2 내지 0.5중량부와, 철 20 내지 26중량부와, 아연 0.8 내지 1.2중량부와, 동 0.02 내지 0.03중량부와, 몰리브덴 0.01 내지 0.02중량부와, 알루미늄 12 내지 20중량부와, 미량원소그룹 0.08 내지 0.12중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 미량원소그룹은 셀렌과, 게르마늄과, 코발트와, 바나듐과, 텅스텐과, 바륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 퇴비를 시비하여 식물을 재배하는 것을 특징으로 하는 식물 재배방법.