KR20190050571A

KR20190050571A - 미네랄 성분을 함유하는 비료의 제조방법

Info

Publication number: KR20190050571A
Application number: KR1020170146101A
Authority: KR
Inventors: 김동섭; 송옥이
Original assignee: 김동섭
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2017-11-03
Publication date: 2019-05-13
Anticipated expiration: 2037-11-03
Also published as: KR102012951B1

Abstract

본 발명은 식물생장과 병충해 방제에 유용한 효과를 발휘하는 미네랄과 송진 성분을 함유하여 식물 생육에 효율적으로 작용할 수 있도록 하는 비료의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법으로 제조되는 비료는 식물이 생장하는데 필수적인 무기질과 미네랄이 균형있게 함유되고 이를 식물이 효율적으로 흡수할 수 있어서 뿌리생장이 촉진되고 식물의 생육이 우수하며, 살균 및 방충효과를 발휘하여 병충해를 효과적이고 환경친화적으로 방제하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

미네랄 성분을 함유하는 비료의 제조방법{Method for Manufacturing Fertilizer Containing Mineral Element}

본 발명은 식물생장과 병충해 방제에 유용한 효과를 발휘하는 미네랄과 송진 성분을 함유하여 식물 생육에 효율적으로 작용할 수 있도록 하는 비료의 제조방법에 관한 것이다.

산업의 급속한 발달과 인구의 증가에 따른 식량 수요를 감당하기 위해서는 경작지 단위 면적당 생산량을 늘려야 하고 이에 따라 농약과 화학비료의 사용이 급속히 확대되어 왔으며, 이러한 화학비료와 농약에 편중된 관행농법은 지력의 저하와 토양의 산성화를 가져옴에 따라 농토는 점차 황폐화되고 있다.

통상, 토양의 시비(施肥)는 다수확을 위한 것으로서 수량증가는 다소 기대되나, 다량의 비료사용에 의하여 농산물의 생산비가 증대하고 비료의 효율이나 환경보전 면에서 불리하며, 작물의 생육 중 발생하는 병충해를 제거하기 위해 농약을 과다 사용함으로써 토양에 존재하는 병원균과 유해 선충의 내성이 증가하고 이에 따라 다시 농약을 다량 사용해야 하는 악순환이 되풀이되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 화학비료나 농약 대신에 유기질 비료를 사용하는 농법이 개발되고 있으며, 미생물을 이용한 발효 퇴비에 대한 연구개발이 계속되어 왔다.

그러나 유기질 비료는 주로 톱밥, 한약폐기물, 어분 또는 가축분과 이들을 혼합한 천연유기물을 이용하는 경우가 대부분인데, 이들을 발효시켜 유기질 비료를 제조하기 위해서는 미생물 발효에 따른 시간, 인력 및 장치가 필요하여 농가에 부담이 될 뿐만 아니라 이러한 유기질 비료 생산에 따른 오폐수의 발생으로 수질오염을 야기하게 된다.

유기물을 과량 함유한 비료를 장시간 사용할 경우 작물의 생장에 피해를 줄 수 있고 가축분 또는 어분 등이 부패하는 과정에서 유기산이 생성되어 작물뿌리에 손상을 줄 수 있으며, 가축분 퇴비의 과다사용은 염류의 집적을 초래하여 연작장애가 발생하기 쉽고 양분의 불균형으로 암모니아 과잉으로 인한 칼슘의 흡수저해가 발생하며, 이러한 유기질 비료나 화학비료는 작물생육에 필요한 미량원소가 결핍되어 작물이 병충해에 약한 점 등 비료로서의 단점이 있다.

반면에, 무기질 비료는 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 석회(Ca), 붕소(B) 등의 무기질 성분을 함유하고 있고 공장에서 대량 생산되므로 품질이 균일하고 공급이 안정적이며, 가격이 저렴하다는 점, 유기질 비료에 비해 위생적이고 사용이 간편하다는 점, 질소, 인 등 유효성분의 함량이 높고 일정하다는 점, 수송비용이 저렴하고 저장이 용이하다는 점, 목적에 적합한 시비가 가능하다는 점 등을 이유로 대부분의 농가에서 널리 사용되어 왔다.

그러나 무기질 비료의 과잉사용은 토양을 산성화시키고 유기물 함량을 감소시켜 지력(soil productivity)을 떨어뜨리는 등 장기적으로는 농작물에 해를 입힐 뿐만 아니라 토양의 단립(aggregation)을 파괴하고 토양의 유기물 부족과 통기성 및 보수성의 약화를 초래하여 식물의 생육에 악영향을 미치고 있다.

더불어, 토양에 미량요소인 미네랄 성분이 부족할 경우 유기질 및 무기질 비료를 많이 공급하여도 식물성장에 필수적인 각종 성분들이 효율적으로 흡수되지 못하므로 식물의 생장을 위해서는 미네랄 성분의 지속적인 공급이 필요하다.

이에 따라 농업 및 원예 분야에서는 이러한 미네랄 성분을 효과적으로 제공할 수 있는 영양제나 비료에 관한 연구가 널리 이루어지고 있으며, 예를 들어 한국등록특허공보 제1718211호에는 바나듐, 크롬, 셀레늄, 게르마늄, 아연의 미네랄 성분이 함유되고 유용 미생물이 배양된 원적외선 방출용액, 식물로부터 얻은 해충방제액, 식용유 및 법제 유황액을 이용하여 액비조성물을 제조하는 방법이 제안되었다.

상기 발명은 식물로부터 얻은 해충방제액과 법제 유황액을 함유하여 병균과 곤충에 대한 살균 및 살충작용을 할 뿐만 아니라, 미네랄 성분과 법제 유황성분이 함유됨에 따라 질소와 인산 등의 흡수가 촉진되므로 종래의 발효비료에 비하여 농작물의 수확량을 증대시킬 수 있는 효과를 제공한다.

그러나 상기 액비에는 식용유가 함유되어 있어서 식용유가 토양 병균을 사멸시키는 데는 효과가 있으나 토양의 유용한 미생물과 액비에 함유된 유용 미생물까지 사멸시키고, 또한 식용유의 기름막이 식물뿌리가 양분을 흡수하는 것을 방해하여 식물생장에 악영향을 끼친다.

또한, 한국등록특허공보 제0979931호에는 분쇄된 숯에 미네랄 성분(질석, 다시마, 미역, 키토산, 목초액, 부추를 혼합 및 분쇄하여 황산으로 추출) 및 물을 혼합하고 40~80 ℃의 온도로 교반하여 액체 비료를 제조하는 방법이 제안되었다.

상기 발명은 각 미네랄 성분과 숯이 가지는 효능을 모아서 식물 생장에 필요한 성분을 모두 갖추고자 하였으나, 미네랄 성분의 추출이 황산에 의해 이루어지므로 강한 산성을 띠는 황산이 토양의 유용미생물을 사멸시키고 토양을 더욱 산성화할 뿐만 아니라 황산이 식물에 잔존하여 이를 섭취할 경우 건강에 심각한 결과를 초래할 우려가 있다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 식물이 생육하는데 필요한 영양성분을 균형있게 공급하고 이를 식물이 효율적으로 흡수할 수 있으면서 방제효과를 가져서 농약을 사용하지 않아도 병충해로부터 식물을 보호할 수 있는 비료의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 물 100 중량부에 미네랄 3~10 중량부를 혼합하여 미네랄이 함유된 물을 제조하는 단계; 에탄올 100 중량부에 송진 분말 35~45 중량부를 혼합하고 5~15 일간 정치하여 송진 분말이 용해된 에탄올 용액을 제조하는 단계; 및 상기 미네랄이 함유된 물 30~50 중량%, 상기 송진 분말이 용해된 에탄올 용액 30~50 중량% 및 유화제 5~20 중량%를 혼합하는 단계;를 포함하는 미네랄 성분을 함유하는 비료의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 혼합하는 단계; 이후에, 미네랄 10~20 중량%, 깻묵 1~5 중량%, 골분 1~5 중량%, 미강 1~5 중량%, 당 1~5 중량%, 비파나무 1~3 중량%, 참가시나무 0.5~3.0 중량%, 석류 분말 0.5~3.0 중량% 및 포도 분말 0.5~3.0 중량%를 물 60~80 중량%와 혼합하는 단계; 상기 혼합물에 유산균과 효모를 접종하고 상온에서 20~25 일간 발효시키는 단계; 및 상기 제조된 비료 100 중량부에 상기 발효액 20~35 중량부를 혼합하는 단계;가 추가되는 것이 바람직하고, 상기 발효액 100 중량부에 인산화합물 5~10 중량부를 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 혼합하는 단계; 이후에, 칼슘 또는 마그네슘 15~30 중량%와 당 2~10 중량%를 물 60~80 중량%와 혼합하고 유산균과 효모를 접종하여 상온에서 20~25 일간 발효시켜 발효 칼슘 및 발효 마그네슘을 제조하는 단계; 상기 발효 칼슘 30~40 중량%, 발효 마그네슘 30~40 중량% 및 규산 20~30 중량%를 혼합하여 무기질 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 비료 100 중량부에 상기 무기질 혼합물 5~10 중량부를 첨가하는 단계;가 추가되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제조된 비료 100 중량부에 죽초액 5~15 중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법으로 제조되는 비료는 식물이 생장하는데 필수적인 무기질과 미네랄이 균형있게 함유되고 이를 식물이 효율적으로 흡수할 수 있어서 뿌리생장이 촉진되고 식물의 생육이 우수하며, 살균 및 방충효과를 발휘하여 병충해를 효과적이고 환경친화적으로 방제하는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 비료 제조방법은 미네랄이 함유된 물, 송진 분말이 용해된 에탄올 용액 및 유화제를 혼합하는 과정으로 이루어진다.

본 발명에 혼합되는 미네랄은 생물의 성장과 유지 및 생식에 비교적 소량 요구되는 필수 영양물질을 의미하며, 규소, 철, 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨, 구리, 황, 인, 망간, 아연, 붕소, 몰리브덴, 염소 등으로 구성되는 것이 바람직하고, 물 100 중량부에 상기 미네랄 3~10 중량부를 혼합하여 미네랄이 함유된 물을 제조한 후 이를 비료제조에 사용한다.

제품화된 미네랄을 분류하면 금속성 미네랄(metallic elemental mineral), 킬레이트 미네랄(chelated mineral) 및 콜로이드 미네랄(colloidal mineral)로 구분할 수 있으며, 금속성 미네랄은 광물로부터 추출한 것으로서 크기가 1 ㎛ 정도이고 전기적으로 양이온을 띠고 있으며 인체의 흡수율은 8~12 % 정도이고, 킬레이트 미네랄은 금속성 미네랄을 좀 더 흡수되도록 하기 위하여 금속성 미네랄을 아미노산, 효소, 단백질 등으로 감싼 형태로서 흡수율이 40~60 %로 높아지며, 콜로이드 미네랄은 식물이 땅에서 흡수한 미네랄을 추출하는 방법을 통하여 얻어지는 식물성 미네랄로서 입자크기가 1 ㎚ 정도이고 콜로이드(colloid) 상태를 유지하며 전기적으로 음이온을 띠고 있어서 흡수율이 98 % 정도로 높다.

따라서 본 발명에 사용되는 미네랄로서 흡수율이 우수한 식물성 콜로이드 미네랄이 바람직하며, 미네랄 입자 크기가 미세할수록 항균력이 증가하여 병충해를 방제할 수 있는 효과를 제공하므로, 나노 크기의 식물성 콜로이드 미네랄은 화학비료나 농약의 사용에 의한 환경오염을 야기하지 않으면서 작물재배에 큰 손실을 유발하는 병충해를 효과적이고 환경친화적으로 방제할 수 있다.

상기 미네랄 성분 중 규소는 토양에서 서서히 분해되면서 비료성분을 보충해 주는 지효성으로서, 흙속의 약한 산이나 작물의 뿌리에서 나오는 산(酸)에 조금씩 용해되어 효과를 나타내는 가용성이어서 건강하고 안전한 흙 만들기에 가장 적합한 성분이다.

규소 성분이 식물체 내에 들어가 세포벽에 규산층을 형성하여 세포를 강화함으로써 병충해에 대한 저항력을 높여주고 내병성 증대로 세균성 병해, 바이러스성 병해는 물론 냉해에 대한 저항성을 높여주며, 생장촉진은 물론 토양개량과 비료효과를 조절하여 질소 과잉과 인산흡수 장해 등을 막아주고 식물체의 신선도를 유지시켜 저장성을 증가시키며 열매의 당도를 높여주는 효과가 있다.

철은 엽록소 생성에 촉매작용을 하고 산소 운반, 효소의 부활제, 과산화수소의 분해제 역할을 담당하여, 철이 결핍되면 엽록소가 합성되지 못하여 잎이 푸른빛을 유지하지 못하고 누렇게 되는 황화 현상이 발생한다.

칼슘은 pH를 조정하고 식물체 내의 유기산을 중화하며 단백질 합성에 관여하고 뿌리혹 박테리아의 질소 고정을 돕는데, 칼슘이 결핍되면 활엽수의 경우 잎은 백화 또는 괴사현상을 보이고 어린 잎의 경우 정상적인 잎보다 크기가 다소 작고 엽선 부분이 뒤틀리며 침엽수의 경우 상단 부분의 생육이 정지되고 잎의 끝 부분이 고사하며 가뭄과 추위의 해를 받기 쉽다.

마그네슘은 엽록소의 생성과 인산 흡수 및 이동에 관여하고 유지방 합성에 필요하며, 결핍시 활엽수의 경우 잎이 얇아져 부스러지기 쉽고 조기에 낙엽이 되며, 충분히 성숙된 잎의 경우 잎맥과 잎 가장자리 부위에 황백화 현상을 보이고 열매는 정상적인 것보다 크기가 작게 달리며 침엽수의 경우 잎의 끝부분이 황색으로 변하고 때로는 적색으로 변하는 경우도 있다.

칼륨은 서리나 한발에 대한 저항성을 강하게 하여 불량한 환경조건을 극복하는데 도움을 주며 수분의 흡수 또는 호흡시 식물체 내에서 기공의 개폐에 중요한 역할을 하고 광합성 산물의 이동을 촉진하며, 식물 내에 칼륨이 부족하면 공변세포 내 칼륨의 농도가 낮아지므로 기공이 닫혀서 잎이 시들게 되고 잎에서 엽록소의 생성이 적어지므로 담황색의 무늬가 생긴 후 갈색으로 변하며, 줄기에서 형성층의 생장속도가 감소하고 목질부와 체관조직의 형성이 억제되며 줄기를 단단하게 만드는 리그닌화가 둔화되므로 조직이 연해져서 식물이 쓰러지고 병충해에 약하게 된다.

나트륨은 세포 내 팽압이나 삼투압 조절은 물론 세포의 생장에도 관여하고 CAM(crassulacean acid metabolism) 식물이나 C4 식물의 경우 광합성에 관여하며, 구리는 식물이 에너지를 합성하는 기능에 도움을 준다.

황은 주로 이산화황의 형태로 흡수되어 식물의 생육을 촉진하는데, 황이 결핍되면 활엽수의 경우 짙은 황록색으로 변하고 수종에 따라 정상적인 잎의 크기보다 작아지며, 침엽수의 경우 잎의 끝 부분이 황색 또는 적색을 띠는 경우도 있다.

인은 세포 분열을 촉진하여 식물체의 각 기관들의 수를 증가시키고 특히 꽃과 열매를 많이 달리게 하며 뿌리의 발육, 녹말 생산, 엽록소의 기능을 높이고 광합성 작용, 호흡작용, 생리작용 등의 역할을 하며, 인이 결핍되면 활엽수의 경우 엽맥, 엽병 및 잎의 밑 부분이 적색 또는 자색으로 변하며 어린잎의 경우 정상적인 잎보다 크기가 작아지고 조기에 낙엽현상이 생기며 침엽수의 경우 침엽이 구부러지고 나무의 하부에서부터 상부로 점차 고사한다.

이외의 망간, 아연, 붕소, 몰리브덴, 염소 등은 식물의 생장과 성숙에 관여하고 보효소(coenzyme)의 역할을 수행하여, 이들이 부족하면 생화학적인 합성에 지장을 초래하고 식물 자체의 영양학적 가치를 떨어뜨리게 된다.

송진 분말이 용해된 에탄올 용액은 에탄올 100 중량부에 송진 분말 35~45 중량부를 서서히 저으면서 혼합한 후 5~15 일간 정치(定置)하면서 간헐적으로 저어주는 방법으로 제조된다.

통상, 비료는 대부분 물에 잘 녹아서 시비한 비료의 절반 이상이 물에 씻겨나가므로 시비한 비료의 상당량이 식물에 이용되지 못하고 또한 씻겨나간 비료가 수질오염을 유발하는 문제가 발생하는데, 송진은 천연 고분자 물질로서 에탄올 용액에 용해되어 약간의 점착력을 가지므로 미네랄 입자 표면을 감싸게 된다.

이러한 송진은 토양 중에서 서서히 분해되어 미네랄이 서서히 그 효과를 발휘할 수 있도록 하고 이들 입자들을 응집시켜 물에 씻겨 유실되지 않도록 하며, 또한 토양입자를 응집시켜 떼알 구조를 형성시킴으로써 토양의 통기성을 증가시키고 보수(保水) 및 배수(排水)를 적절히 조절하여 식물이 효율적으로 비료를 흡수할 수 있도록 하므로 뿌리생장이 촉진되는 효과를 제공한다.

상기 유화제로서 글리세린 지방산 에스테르(glycerin fatty acid ester)가 바람직하며, 글리세린 지방산 에스테르는 에탄올에 대한 용해성이 좋아서 상기 에탄올 용액에 용해되고 한 분자 속에 다수의 수산기(OH-)가 있어서 본 발명의 비료를 장기간 저장하여도 비료 중의 미네랄이 침전되지 않도록 하는 분산제로 작용한다.

본 발명의 미네랄 성분을 함유하는 비료는 미네랄이 함유된 물 30~50 중량%, 송진 분말이 용해된 에탄올 용액 30~50 중량% 및 유화제 5~20 중량%를 혼합하고 충분히 교반하여 제조되며, 식물생장에 필수적인 각종 성분들을 효율적으로 흡수할 수 있도록 하고 병충해를 효과적이고 환경친화적으로 방제할 수 있는 효능을 가진다.

비료는 무기질과 유기질이 적절히 균형있게 배합되고 이를 식물이 쉽게 흡수할 수 있도록 하는 것이 식물의 생육과 토양의 지력향상에 바람직하므로, 이를 위하여 상기 비료에 미네랄과 식물을 유산균과 효모로 발효시킨 발효액을 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 발효액은 미네랄 10~20 중량%, 깻묵 1~5 중량%, 골분 1~5 중량%, 미강 1~5 중량%, 당(糖) 1~5 중량%, 비파나무 1~3 중량%, 참가시나무 0.5~3.0 중량%, 석류 분말 0.5~3.0 중량% 및 포도 분말 0.5~3.0 중량%를 물 60~80 중량%와 혼합하고 여기에 유산균과 효모를 접종하여 상온에서 20~25 일간 발효시켜 제조된다.

상기 발효액의 미네랄은 상기 비료 제조에 사용된 미네랄과 동일하고 또한 식물성 콜로이드 미네랄이 바람직하며, 상기 나무류는 나무의 잎, 줄기, 뿌리를 파쇄한 파쇄물이거나 마쇄한 분말 형태이거나 또는 물에 넣고 끓인 후 여과한 열수추출액 형태일 수 있으며, 분말류는 과실을 건조하여 마쇄한 형태이다.

당은 유산균 및 효모 미생물의 먹이로 작용하는데, 상기 당으로서 설탕을 제조할 때 부산물로 생산되는 당밀(molasses)을 사용하는 것이 경제성 면에서 바람직하며, 설탕과는 달리 당밀에는 미네랄이 함유되어 있고 다당류(섬유질 등)로 구성되어 미생물이 다당류를 느리게 이용하게 된다.

따라서 설탕은 미생물이 쉽고 빠르게 이용할 수 있기 때문에 짧은 시간 발효에 적합하고 당밀은 장기간 발효시킬 때 적합하므로, 본 발명에서는 당밀을 사용하여 장기간 서서히 발효되도록 함과 동시에 당밀에 함유된 미네랄이 발효액에 포함되도록 한다.

상기 유산균과 효모는 당을 양분으로 하여 미네랄과 각종 식물의 혼합물을 혐기발효시키며, 유산균과 효모의 유산발효 및 알코올발효에 의해 식물류의 유기물이 분해되어 젖산 및 알코올이 생성되면서 식물류에 함유된 식물성 콜로이드 미네랄 성분이 분리되어 물속에 용리된다.

상기 유산균은 통상의 유산균 발효에 사용될 수 있는 임의의 유산균이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 아시도필루스(lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 락토바실러스 락티스(Lactobacillus lactis) 중에서 1종 또는 2종 이상이 사용될 수 있다.

상기 효모는 사카로미세스속(Saccharomyces) 균주가 사용될 수 있고 상온에서 발효하는 사카로미세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) 균주를 사용하는 것이 바람직하며, 당분을 발효시켜 알코올과 탄산가스로 분리한다.

유산균의 발효에 의해 생성되는 젖산은 발효물을 산성 분위기로 전환시키고 식물류에 존재하는 잡균이나 세균의 활동을 억제하며, 상대적으로 산성환경을 좋아하는 효모의 활동을 활발하게 하여 효모의 증식과 대사로 인해 알코올과 탄산가스의 생성과 열의 발생이 촉진된다.

또한, 젖산은 토양에 고착하여 불용성화 된 미네랄을 녹여서 식물뿌리에 흡수되도록 하고 비료성분과 결합하여 킬레이트(chelate)화 하여 식물이 이를 흡수하기 쉽게 하며, 식물에 직접 흡수되어 식물 체액을 조정함으로써 내병성을 높이고 장마에도 수종(水腫)이 생기지 않도록 한다.

효모는 유기영양소로 이루어진 균체 덩어리이므로 토양 미생물이 효모의 유기영양소를 이용하여 활동함에 따라 토양이 비옥해지고 식물도 이를 흡수하여 생육이 건전해지며, 효모는 무기상태의 원소도 이용하므로 화학비료의 미네랄을 균체 내에 흡수하여 보존하므로 토양 미생물의 활성을 증가시키고 식물뿌리에 용이하게 흡수되도록 한다.

상기와 같이 유산균과 효모의 발효에 의해 식물류의 유기물이 분해되면서 젖산, 알코올, 탄산가스가 발생하고 젖산과 알코올은 발효액의 저장성을 증가시키고 탄산가스는 증발·제거된다.

상기 발효액은 식물 생육에 필수적인 무기질, 유기질 및 필수 미량원소가 적절한 비율로 함유되어 있고 또한 발효에 의해 식물의 흡수율을 향상시킴에 따라 식물의 종류에 관계없이 생육에 우수한 효과를 제공할 수 있어서 상기 미네랄 성분을 함유하는 비료와 혼합되어 비료의 식물 흡수를 더욱 향상시킬 수 있으며, 밑거름, 웃거름, 엽면시비 등 다양한 방법으로 폭넓게 사용할 수 있다.

상기 발효액의 무기질 성분을 좀 더 보완하기 위하여 상기 혼합물에 인산화합물을 첨가하여 발효시킬 수도 있으며, 인산화합물이 유산균과 효모에 의해 분해되어 식물이 흡수하기 용이한 저분자 상태로 변환되고 더불어 시비 후 시간이 경과함에 따라 토양의 수분 등에 의해 불용화된 인산화합물을 분해시켜 생육 중인 식물이 용이하게 흡수할 수 있도록 한다.

상기 인산화합물은 생육 중인 작물에 인산을 공급하기 위한 화합물로서, 인산성분을 주재료로 하는 통상의 인산비료와 동일 또는 유사한 성분으로 구성되며, 예를 들어 칼륨(K), 칼슘(Ca), 철(Fe)의 인산염, 유기형 인화합물, 알루미늄(Al) 또는 철(Fe)의 수산화물형 원자단(AlOH-, AlOH₂, FeOH-, FeOH₂ 등)에 흡착된 인산염 등이 있다.

인산화합물은 발효액 100 중량부 기준 5~10 중량부 첨가되는 것이 바람직하며, 상기 첨가범위에서 무기물과 미량원소의 함량비가 식물 생육에 적합하게 조화를 이루면서 인산화합물의 속효성 및 지효성 특성에도 적절한 균형을 이룰 수 있다.

또한, 상기 발효액(인산화합물이 첨가된 경우도 포함)은 미네랄 성분을 함유하는 비료 100 중량부에 20~35 중량부 혼합되는 것이 무기물과 미량원소가 적절한 균형을 이루면서 식물의 비료 흡수 향상효과가 우수하고, 또한 비료의 병충해 방제효과를 저해하지 않는 적정 배합비이다.

식물의 생육에 필요한 무기질 중에서 대량으로 필요한 원소는 질소, 인, 칼륨이고 다음으로 칼슘과 마그네슘이 많이 필요하여 이들을 비료의 3요소, 4요소, 5요소라고 하며, 그 밖에 규소, 망간, 아연 및 여러 종의 미량 원소가 중요한 역할을 한다.

상기와 같이 제조된 비료는 식물의 생육에 필요한 성분이 균형있게 함유되어 있으나 작물의 종류와 생장시기에 따라 칼슘, 마그네슘 및 규소 성분을 보충할 필요가 있으며, 따라서 이들 무기질 성분을 상기 제조된 비료에 첨가하는 것이 바람직하고 이들을 식물이 흡수하기 용이한 발효 칼슘, 발효 마그네슘 및 규산 형태로 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 발효 칼슘, 발효 마그네슘은 상기 발효액 제조와 유사한 방법으로 제조될 수 있으며, 칼슘 또는 마그네슘 15~30 중량%와 당 2~10 중량%를 물 60~80 중량%와 혼합하고 여기에 유산균과 효모를 접종하여 상온에서 20~25 일간 발효시켜 제조된다.

발효 칼슘, 발효 마그네슘 및 규산의 혼합량은 발효 칼슘 30~40 중량%, 발효 마그네슘 30~40 중량% 및 규산 20~30 중량%인 것이 바람직하고, 미네랄 성분을 함유하는 비료 100 중량부에 상기 무기질 혼합물 5~10 중량부를 첨가하는 것이 통상의 작물재배에 범용적으로 적용할 수 있으나, 작물의 종류, 생장시기, 토질에 따라 조정할 수 있다.

본 발명의 비료에 함유된 미네랄이 항균력을 가지는 나노 크기의 식물성 콜로이드 미네랄일 경우 병충해를 방제할 수 있는 효과를 가지게 되나, 이러한 병충해 방제효과를 좀 더 증가시킴과 아울러 식물이 비료를 좀 더 용이하게 흡수할 수 있도록 하기 위하여 상기 비료에 죽초액을 첨가하는 것이 바람직하다.

죽초액은 대나무를 숯으로 만들 때 발생하는 연기가 외부 공기와 접촉하면서 액화된 것을 일컫으며, 죽초액의 원료인 대나무에는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 철, 망간, 인, 아연, 실리콘, 유황 등의 다량의 미네랄이 균형있게 함유되어 있고 대나무에 함유된 규산이나 테르펜(terpene) 성분이 항균 및 항산화 효능을 발휘하고 특히 테르펜은 피톤치드(phytoncide)의 주성분으로서 방충효과를 발휘하므로 토양살균제로서 효과를 발휘한다.

이러한 대나무 성분이 함유된 죽초액은 살균·살충력이 있어서 식물의 병충해를 감소시키고 흙속의 환경을 정비하여 유용한 미생물의 활동을 용이하게 해주기 때문에 식물의 비료 흡수를 도와주어 뿌리생장을 촉진하는 효과를 제공한다.

죽초액은 상기 미네랄 성분을 함유하는 비료 100 중량부 기준 5~15 중량부를 첨가하는 것이 바람직하며, 죽초액 첨가량이 5 중량부 미만이면 살균력의 증가 효과와 뿌리생장 촉진 효과가 미미하고 15 중량부를 초과하면 죽초액의 살균력이 토양의 유용한 미생물의 활동에도 영향을 주어 흙속 환경이 오히려 악화되는 문제가 있다.

상기와 같이 제조된 미네랄 성분을 함유하는 비료는 식물이 생장하는데 필수적인 무기질과 미네랄이 균형있게 함유되고 이를 식물이 효율적으로 흡수할 수 있어서 뿌리생장이 촉진되며, 살균·방충효과를 발휘하므로 병충해를 효과적이고 환경친화적으로 방제하는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예, 비교예 및 시험예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명한다.

단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

<실시예 1>

깨끗한 물 40 ℓ에 나노 크기의 규소, 철, 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨, 구리, 황, 인, 망간, 아연, 붕소, 몰리브덴 및 염소를 포함하는 식물성 콜로이드 미네랄(Orgmin, NUTRITION TM USA, INC., 미국) 2 ㎏을 혼합하여 미네랄이 함유된 물을 준비하였고, 에탄올(순도 95 %) 30 ℓ를 서서히 저어주면서 여기에 송진 분말 12 ㎏을 넣고 10 일간 정치하면서 간헐적으로 저어주어 송진 분말이 용해된 에탄올 용액을 제조하였다.

상기 미네랄이 함유된 물 40 ㎏, 상기 송진 분말이 용해된 에탄올 용액 40 ㎏ 및 글리세린 지방산 에스테르 10 ㎏을 교반용기에 넣고 상온에서 교반기로 혼합하여 미네랄 성분을 함유하는 비료를 제조하였다.

<실시예 2>

깨끗한 물 70 ℓ에 상기 실시예 1의 식물성 콜로이드 미네랄 15 ㎏, 참깻묵 3 ㎏, 골분 3 ㎏, 미강 3 ㎏, 당밀 2 ㎏, 비파나무 열수추출액 1.5 ㎏, 참가시나무 열수추출액 1 ㎏, 석류 분말 1 ㎏ 및 포도 분말 1 ㎏을 혼합하여 혼합물을 준비하였다.

상기 열수추출액은 비파나무(참가시나무)의 잎, 줄기, 뿌리 모두를 파쇄한 후 부피 기준 3 배수의 물을 붓고 3 시간 끓인 후 여과하여 고형물을 제거하는 과정으로 준비하였다.

상기 혼합물에 유산균(락토바실러스 카제이, 락토바실러스 아시도필루스, 락토바실러스 브레비스 및 락토바실러스 락티스의 혼합균주)과 효모(사카로미세스 세레비지에)를 접종하고 밀봉한 다음, 상온에서 23 일간 혐기발효시켜 발효액을 제조하였다.

상기 실시예 1의 비료 80 ㎏에 상기 발효액 20 ㎏을 혼합하여 미네랄 성분과 발효액을 함유하는 비료를 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 2의 발효액 20 ㎏에 제1인산칼륨(KH₂PO₄, (주)영진, 한국) 1.5 ㎏을 첨가하여 실시예 1의 비료 80 ㎏에 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 미네랄 성분, 발효액 및 인산화합물을 함유하는 비료를 제조하였다.

<실시예 4>

깨끗한 물 7 ℓ에 칼슘 2 ㎏, 당밀 0.5 ㎏을 혼합하고 여기에 상기 실시예 2의 유산균과 효모를 접종하여 밀봉한 다음 상온에서 23 일간 혐기발효시켜 발효 칼슘을 제조하였으며, 칼슘 대신에 마그네슘 2 ㎏을 사용하여 상기와 같은 방법으로 발효 마그네슘을 제조하였다.

상기 발효 칼슘 2.2 ㎏, 발효 마그네슘 2.2 ㎏ 및 규산 1.6 ㎏을 혼합하여 무기질 혼합물을 준비한 후, 상기 실시예 1의 비료 80 ㎏에 상기 무기질 혼합물 6 ㎏을 혼합하여 미네랄 성분과 무기질 혼합물을 함유하는 비료를 제조하였다.

<실시예 5>

상기 실시예 1에서 제조된 비료 80 ㎏에 시중에 유통되는 죽초액 10 ㎏을 혼합하여 미네랄 성분과 죽초액을 함유하는 비료를 제조하였다.

<비교예>

상기 실시예 1의 혼합물 중 송진 분말이 용해된 에탄올 용액을 혼합하지 않고 미네랄이 함유된 물과 글리세린 지방산 에스테르만을 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 미네랄 성분을 함유하는 비료를 제조하였다.

<시험예 1> 과실의 품질 측정

사과밭에 종래의 방법으로 비료를 시비하여 사과를 재배하면서 여기에 상기 실시예 1~5 및 비교예의 비료를 더 살포하는 방식으로 영농하였다.

3 월 초 사과(홍로)밭에 토양 1 아르(are)당 상기 실시예 및 비교예의 비료를 희석한 희석제(중량기준 물에 100 배 희석) 50 ㎏을 살포하고 흙과 잘 섞어주었으며, 4 월부터 9 월의 수확기 직전까지 매월 2 회씩 상기 희석제를 과수 엽면이 충분히 젖을 정도로 살포하였다.

실시예 및 비교예의 비료를 시비하지 않고 종래의 방법으로 재배한 사과를 대조군으로 하여, 상기 실시예 및 비교예의 비료를 더 살포하고 수확한 사과의 과중(果重), 경도, 당도 및 산도를 측정하였으며, 각 군별 10 개씩을 무작위로 취하여 그 평균값을 하기 하기 표 1에 나타내었다.

과실의 품질 측정결과

	과중(g)	경도(㎏/5 ㎜Φ)	당도(°Bx)	산도(%)
실시예 1	321	1.5	14.6	0.32
실시예 2	324	1.5	15.3	0.31
실시예 3	330	1.7	14.9	0.33
실시예 4	327	1.6	15.0	0.32
실시예 5	329	1.5	15.1	0.31
비교예	317	1.3	14.8	0.30
대조군	311	1.2	14.2	0.33

상기 표 1을 보면, 실시예 및 비교예의 비료를 살포한 사과의 과중, 경도 및 당도는 대조군에 비하여 전체적으로 증가한 것으로 나타났고 실시예가 비교예보다 대체적으로 증가한 결과를 보인 반면에, 산도는 유의적인 차이를 나타내지 않았다.

과중과 경도는 실시예 3이 가장 높게 측정되어 제1인산칼륨에 함유된 인산과 칼륨 성분이 과실 비대와 생육에 효과를 나타낸 것으로 판단되고, 당도는 실시예 2의 발효액 성분이 과실의 당 함량을 증가시킨 결과로 추정된다.

비교예와 같이 비료 제조시 송진 분말을 혼합하지 않으면 미네랄의 효능이 일시적으로 작용하여 지속적으로 유지되지 못함에 따라 과중과 경도가 저하된 것으로 판단된다.

<시험예 2> 채소의 생육 측정

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 비료를 중량기준 물에 100 배 희석하여 토양 1 아르당 50 ㎏을 살포하고 흙과 잘 섞어주었으며, 고추(풋고추)의 생육기에 매월 2 회씩 엽면에 살포하고 정상적인 수확기에 수확하였다.

본 발명의 비료를 시비하지 않고 종래의 방법으로 시비한 고추를 대조군으로 하여 50 주에서 수확된 고추의 수량과 중량 및 병해충 발생수주를 하기 표 2에 나타내었으며, 병해충 피해를 입은 고추는 측정에서 제외하였다.

채소의 생육 측정결과

	고추 수량(개/50 주)	고추 중량(㎏/50 주)	병해충 발생수주(주)
실시예 1	2122	32.5	0
실시예 2	2193	33.2	0
실시예 3	2216	33.7	0
실시예 4	2152	32.8	0
실시예 5	2184	33.3	0
비교예	2053	30.5	2
대조군	1914	29.1	5

상기 표 2의 결과, 실시예에서는 병해충이 발생하지 않았으나 송진 성분을 혼합하지 않은 비교예와 대조군에서 병해충이 발생하였는데, 이를 통하여 입자 크기가 미세한 식물성 콜로이드 미네랄의 병충해 방제 효과를 확인할 수 있고, 비교예에서 병해충이 발생한 결과로부터 송진 성분이 토양 중에서 서서히 분해되어 식물성 콜로이드 미네랄의 항균 효과를 서서히 지속적으로 발휘할 수 있도록 한 것으로 판단된다.

고추 수량과 고추 중량에서 실시예가 비교예 및 대조군에 비하여 수량과 중량이 많아서 미네랄과 송진 분말 성분의 조합이 고추의 생장과 수확에 효과적임을 알 수 있으며, 실시예 2, 3, 5의 효과가 좀 더 우수하여 실시예 1의 비료 성분에 미네랄과 식물을 발효시킨 발효액, 인산화합물, 죽초액 성분을 첨가하면 효과가 더욱 향상됨을 알 수 있다.

실시예 4와 5를 비교하면, 비료에 실시예 4의 칼슘, 마그네슘 및 규산을 첨가하는 것보다 실시예 5의 죽초액을 첨가하는 것이 채소 생육에 좀 더 효과를 나타내었는데, 이는 식물에 무기질을 더 공급하는 것보다 죽초액에 의한 식물의 비료 흡수를 도와주는 효과가 좀 더 크게 작용한 것으로 해석된다.

<시험예 3> 채소별 생육효과 비교

시중에서 유통되는 제4종 복합비료를 대조군으로 하여 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 비료를 중량기준 물에 100 배 희석하여 오이(다다기오이), 참외(오복참외), 무(조생맛동), 배추(장생3호)에 엽면 및 관주 방식으로 시비하였다.

비닐하우스 시설에 상기 희석액을 토양 1 아르당 50 ㎏을 살포하고 흙과 잘 섞어준 다음, 파종 후의 육묘를 정식하고 20 일 경과시 엽면 및 관주 시비하고 5 일 간격으로 3 회 반복하였다.

각 품종별로 수확시기에 동일한 날에 수확하여 과실 중량을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

생육효과 측정결과(g)

	오이	참외	무	배추
실시예 1	137	345	1142	2935
실시예 2	141	352	1168	3024
실시예 3	143	360	1173	3045
실시예 4	140	353	1152	2969
실시예 5	139	356	1155	2973
비교예	135	336	1087	2874
대조군	124	326	1065	2753

상기 표 3을 보면, 모든 품종에서 실시예 〉비교예 〉대조군 순으로 수확량이 많았고 실시예에서는 실시예 3이 가장 우수한 효과를 발휘하였는데, 상기 결과로부터 미네랄과 송진 분말 성분의 조합이 채소의 생육에 효과적이고 여기에 미네랄과 식물을 발효시킨 발효액, 인산화합물을 더하면 채소의 생육이 더욱 촉진됨을 알 수 있다.

제4종 복합비료(대조군)는 질소, 인산, 칼륨 중 최소 두 성분 이상과 마그네슘, 망간, 철 등의 미량요소가 2 종 이상 포함되는 비료로서, 대조군의 채소가 비교예에 비하여 생육이 부진한 결과로부터 재배토양에 비료의 3요소가 부족한 것보다 미네랄 성분의 부족이 식물 생육에 장애가 되고 있음을 추정할 수 있다.

Claims

물 100 중량부에 미네랄 3~10 중량부를 혼합하여 미네랄이 함유된 물을 제조하는 단계;
에탄올 100 중량부에 송진 분말 35~45 중량부를 혼합하고 5~15 일간 정치하여 송진 분말이 용해된 에탄올 용액을 제조하는 단계; 및
상기 미네랄이 함유된 물 30~50 중량%, 상기 송진 분말이 용해된 에탄올 용액 30~50 중량% 및 유화제 5~20 중량%를 혼합하는 단계;를 포함하는 미네랄 성분을 함유하는 비료의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혼합하는 단계; 이후에,
미네랄 10~20 중량%, 깻묵 1~5 중량%, 골분 1~5 중량%, 미강 1~5 중량%, 당 1~5 중량%, 비파나무 1~3 중량%, 참가시나무 0.5~3.0 중량%, 석류 분말 0.5~3.0 중량% 및 포도 분말 0.5~3.0 중량%를 물 60~80 중량%와 혼합하는 단계;
상기 혼합물에 유산균과 효모를 접종하고 상온에서 20~25 일간 발효시키는 단계; 및
상기 제조된 비료 100 중량부에 상기 발효액 20~35 중량부를 혼합하는 단계;가 추가되는 것을 특징으로 하는 미네랄 성분을 함유하는 비료의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 발효액 100 중량부에 인산화합물 5~10 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 하는 미네랄 성분을 함유하는 비료의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혼합하는 단계; 이후에,
칼슘 또는 마그네슘 15~30 중량%와 당 2~10 중량%를 물 60~80 중량%와 혼합하고 유산균과 효모를 접종하여 상온에서 20~25 일간 발효시켜 발효 칼슘 및 발효 마그네슘을 제조하는 단계;
상기 발효 칼슘 30~40 중량%, 발효 마그네슘 30~40 중량% 및 규산 20~30 중량%를 혼합하여 무기질 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 제조된 비료 100 중량부에 상기 무기질 혼합물 5~10 중량부를 첨가하는 단계;가 추가되는 것을 특징으로 하는 미네랄 성분을 함유하는 비료의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제조된 비료 100 중량부에 죽초액 5~15 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 미네랄 성분을 함유하는 비료의 제조방법.