KR20160106389A

KR20160106389A - 커피박을 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20160106389A
Application number: KR1020150029239A
Authority: KR
Inventors: 구교영; 박태완; 방서연
Original assignee: (주)이암허브
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-12

Abstract

본 발명은 커피박을 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 커피박을 이용한 토양개량제의 제조 방법은 종래 버려지는 커피박을 유용한 자원으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 황폐화되어 있는 토양의 유기물을 회복시켜 토양의 개량 효과를 기대할 수 있다.

Description

커피박을 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법 {SOIL AMENDMENT MATERIAL COMPRISING COFFEE GROUNDS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 커피박을 이용한 토양 개량제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 농작물 재배방식은 순수한 토양에서 재배하는 것이 관행으로 이어졌는데, 이러한 재배방식은 뿌리의 산소공급이 부족하고 온도 및 일조량과 같은 변화요인으로 작황(作況)이 불안정하여, 카오린(kaolin)을 주성분으로 하는 상토(上土)로 대체하고 있으나, 이러한 토양에는 무기양분이 결핍되기 쉽기 때문에 영양보충을 위해 별도의 질소(N), 인산,(H3PO4), 칼륨(K) 같은 무기영양분을 주요성분으로 하는 복합비료의 일종인 화학비료를 공급하는 실정이다.

초창기에는 퇴비를 비료로 사용하였으나, 퇴비는 퇴비중의 75%나 되는 수분을 동시에 처리하는 것이므로 그 처리무게가 상당하여 노동력 소비가 많은 비효율적인 단점을 가지고 있기 때문에, 오늘날에는 천연 유기질 비료에 비해 소량으로도 충분하며, 또 운반이나 저장이 쉽고, 악취나 더럽혀지는 일이 없고 기생생물이 생길 염려도 없는 화학비료가 주로 이용되고 있는 것이다.

이 화학비료는 무기염(無機鹽) 또는 쉽게 무기염 형태가 되기 때문에 이온의 형태로 물에 쉽게 녹을 수 있어, 토양에 준 화학비료는 토양입자에 흡착되어 유지된다.

그러나, 화학비료는 질산암모늄(NH₄NO₃), 황산칼륨(K₂SO₄) 속의 황산이온이나 염화암모늄(NH₄Cl), 염화칼륨(KCl)속의 염소이온처럼 비료성분 이외의 토질을 산성화시키는 이온도 다량 함유하고 있고, 속효성(涑效性)을 띠기 때문에, 다량으로 사용하게 되면 오히려 작물의 생육을 저하하게 된다.

토양 pH의 변화는 지렁이를 비롯한 유익한 토양생물의 생존에 악영향을 끼치게 되며 토양미생물의 활성 저하로 인한 유기물 대사 역시 약화되어 작물의 생장에 좋지 않은 영향을 줄 수 있으며 병해에 저항성이 약화되며 작황이 저하되는 현상도 나타나게 된다.

토양은 식물체를 지지하는 기반이며 동시에 수분과 각종 영양 물질을 공급하는 매개체로서 토양의 상태는 식물에 있어 매우 중요한 요소이므로 토양의 상태 관리는 재배에 있어 중요한 부분이 된다. 토양개량제는 이러한 물리적, 화학적 상태가 불량한 토양에 적용 통기성, 보수성을 비롯한 물리적 상태의 개선과 영양 물질, 유기물을 비롯한 화학적 상태의 개선을 그 목적으로 하고 있다.

커피는 커피나무의 씨를 볶아서 제조한 것으로서, 커피나무 열매가 붉게 익으면 과육이 벌어지면서 푸른빛을 띤 생두가 나오는데, 이것을 말려서 볶은 후 분발로 가공한 것이다. 커피에는 카페인, 탄닌, 지방산 예컨대, 포화지방산인 팔미트산과 스테아르산, 불포화지방산인 올레인산, 필수지방산인 리놀린산, 유기산 및 당질 등이 주요 성분으로서 포함된다. 오늘날 상업적으로 재배하는 품종은 아라비카종 (Coffee Arabica)과 로부스타종 (Coffee Robusta) 및 라이베리아종 (Coffee Liberia)의 3대 원종이 있으며, 매년 70여개 국가에서 약 600만톤을 생산하는데 총 수확량 중 아라비카 종이 75%이고 나머지 대부분은 로부스타 종이다. 생산량은 브라질에서 매년 약 120만톤, 콜럼비아에서 아라비카 종이 약 90만톤 및 인도네시아에서 로부스타 종 50만t 이 생산되고 있고 멕시코, 에티오피아, 우간다, 인도, 과테말라, 베트남 등이 주요 생산국이다. 세계적으로 커피 음료의 소비는 물 다음으로 많으며 년간 1인당 커피 소비량은 핀란드와 스웨덴 약 13 kg, 덴마크와 노르웨이 약 12 kg, 네덜란드 약 9 kg, 독일, 오스트리아, 벨기에 및 룩셈부르크 약 8kg이며, 그 밖에 프랑스, 스위스, 미국, 이탈리아, 캐나다, 영국 등이 주요 소비국이다.

현재 우리 국민의 기호식품으로써 커피의 소비가 계속 증가되면서, 원두커피를 가공하고 남은 찌꺼기 (커피박)는 커피 제조 공장 및 일반 커피 전문점에서 유기질폐기물로서 처리되거나, 수거되어 일반 사료의 배합물로서 이용되고 있으나, 앞으로 그 양이 증가할 경우 커피박 자체가 일종의 음식물 쓰레기로서 문제가 될 수 있는 상황이다.

최근에 이러한 커피박을 탈취제로서 이용하거나 유기질비료의 성분으로 이용하고자 하는 시도가 있었으나 아직까지 척박한 토양을 대상으로 하는 토양 개량제에 대해 구체적으로 연구된 바는 없다.

본 발명은 원두커피를 가공하고 남은 찌꺼기인 커피박을 이용하여 실내용 원예 퇴비의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 토양 개량제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여

i) 커피박의 수분을 40 % 내지 50% 로 조절하는 단계;

ii) 상기 커피박에 아미노산, 규산, 또는 아미노산 및 규산을 첨가하는 단계; 및

iii) 상기 커피박에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계;

를 포함하는 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법을 모식적으로 나타낸다.

본 발명에 따른 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법에 있어서, 상기 커피박에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계에서는 상기 미생물은 커피박 100 중량부에 대하여 400 중량부의 양으로 접종되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법에 있어서, 상기 미생물은 효모(Saccharomyces cerevisiae), 광합성세균(Rhodobacter), 유산균(Lacto bacillus), 바실러스 발리스모르티스(Bacillus vallismortis) BS07M을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 바실러스 발리스모르티스 BS07M 는 기탁 번호 KCTC 11991BP 로 2011년 07월 28일 한국생명공학연구원에 기탁되었으며, 2011년 9월 22일에 출원된 미생물이다.

본 발명에 따른 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법에 있어서, 상기 아미노산은 커피박 100 중량부에 대하여 200 중량부의 양으로 첨가될 수 있다.

본 발명에 따른 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법에 있어서, 상기 규산은 커피박 100 중량부에 대하여 300 중량부의 양으로 첨가될 수 있다.

본 발명에 따른 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법에 있어서, 상기 제조 방법은

i) 커피박의 수분을 40 % 내지 50% 로 조절하는 단계;

ii) 상기 커피박 100 중량부에 대하여 아미노산 200 중량부 및 규산 300 중량부를 첨가하는 단계; 및

iii) 상기 커피박 100 중량부에 대하여 400 중량부의 미생물을 접종하여 발효시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법에 따라 제조된 토양 개량제를 제공한다. 본 발명에 따른 토양 개량제는 pH 및 유기물의 함량이 현저기 개선된다.

도 1은 본 발명의 커피박퇴비 제조 과정을 대략적으로 모식도화 한 것이다.

이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

<실시예> 산성 토양개량제 제조

미생물 발효와 수분 함량이 조절된 커피박 100 중량부에 대하여 아미노산 200 중량부, 규산 300 중량부, 미생물 400중량부를 더하여 합이 500 중량부가 되게 한 후, 30 ℃에서 10분 배합, 50분 숙성의 사이클로 96시간 동안 배합한 후 상기 배합물을 30 ℃에서 5일간 후숙 과정을 통해 발효시켰다.

<실험예> 토양개량제에 의한 토양변화

토양개량 효과를 보기 위해 본 발명의 토양개량제와 일반퇴비를 주며 작물을 재배한 후 토양 분석을 실시했다. 각 퇴비는 2km/3.3m²씩 동일량을 전면살포 후 경운혼화 하는 방식을 취했으며 동일한 시기의 묘목을 정식하여 3반복으로 시행했다. 실험에 이용된 서울시 노들텃밭은 도시농업용으로 조성된 땅이며 부천시 도시텃밭은 일반 도시 토양으로 비옥도가 부족한 척박한 특징을 갖고 있다.

성분	단위	서울시 노들 텃밭			부천시 도시 텃밭
		실험 전	실험 후		실험 전	실험 후
		실험 전	커피 퇴비	일반 퇴비	실험 전	커피 퇴비	일반 퇴비
OM (유기물 함량)	g/kg	12	37	13	3	21.75	11.75
pH (산도)	pH	7.5	7.4	7.8	6.4	6.98	7.35

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 토양개량제의 사용을 통해 토양의 pH 개선 및 유기물 함량이 크게 개선되었다.

Claims

i) 커피박의 수분을 40 % 내지 50% 로 조절하는 단계;
ii) 상기 커피박에 아미노산, 규산, 또는 아미노산 및 규산을 첨가하는 단계; 및
iii) 상기 커피박에 미생물을 접종하여 발효시키는 단계;
를 포함하는 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 미생물은 커피박 100 중량부에 대하여 400 중량부의 양으로 접종되는 것인, 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 미생물은 효모(Saccharomyces cerevisiae), 광합성세균(Rhodobacter), 유산균(Lacto bacillus) 및 바실러스 발리스모르티스(Bacillus vallismortis) BS07M으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것인, 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 아미노산은 커피박 100 중량부에 대하여 200 중량부의 양으로 첨가되는 것인, 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 규산은 커피박 100 중량부에 대하여 300 중량부의 양으로 첨가되는 것인, 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법.
제1항에 있어서,
i) 커피박의 수분을 40 % 내지 50% 로 조절하는 단계;
ii) 상기 커피박 100 중량부에 대하여 아미노산 200 중량부 및 규산 300 중량부를 첨가하는 단계; 및
iii) 상기 커피박 100 중량부에 대하여 400 중량부의 미생물을 접종하여 발효시키는 단계;
를 포함하는 커피박을 이용한 토양 개량제의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따라 제조된 토양 개량제.