KR20190133308A - 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 코코넛 허스크 수집 과정; 코코넛 허스크 침지 과정; 코코넛 허스크 건조 과정; 코코넛 허스크 파쇄 과정; 코코넛 더스트 분리 과정; 코코넛 더스트 수세 과정; 및 코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정; 을 포함하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에 있어서, 코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정은, 수세가 수행된 코코넛 더스트 100 중량부에 대해서 추가 원료로 제오라이트 30 내지 40 중량부를 혼합기로 송부하고, 컨베이어 벨트를 통해 혼합기로 송부하여 1~10분 동안 무중력 혼합기에서 혼합한 뒤, 과대 입자 크기의 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고, 규격화된 성형을 통해 탄닌 저감 방식의 코코피트를 획득하는 것을 특징으로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법, 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제를 제공한다.
본 발명에 따르면, 코코넛 더스트가 함유하고 있는 탄닌 성분의 저해물질 함량을 효과적으로 낮추어 코코피트 생산성을 향상시킬 수 있고, 탄닌의 저해 물질을 함유하는 더스트나 코코피트를 작물 식재로 사용할 경우 추가 원료 배합을 통해 가장 안전한 방법으로 작물 성장을 유도할 수 있으며, 탄닌의 저해 물질을 함유하는 더스트나 코코피트와 추가 원료의 배합, 그 밖의 유기질 비료 및/또는 미생물 제제 등에 대한 최적의 배합을 통한 첨가시 발아율과 뿌리 길이 등과 같은 조직의 부활 및 생장을 촉진할 뿐만 아니라, 저해 물질의 함유 여부가 의심될 경우 제오라이트 혼합을 통한 이의 저감 효과를 기대할 수 있는 효과가 있다.

Description

탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제{Manufacturing method co cocopeat with tannin-reducing process, and plant treatment agent comprising the cocopeat manufactured by the same}

본 발명은 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 코코넛 더스트가 함유하고 있는 탄닌 성분의 저해물질 함량을 효과적으로 낮추어 코코피트 생산성을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 탄닌의 저해 물질을 함유하는 더스트나 코코피트를 작물 식재로 사용할 경우 추가 원료 배합을 통해 가장 안전한 방법으로 작물 성장을 유도할 수 있도록 하기 위한 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제에 관한 것이다.

코코피트(cocopeat)는 코코넛(coconut)에서 추출한 유기 부산물로 섬유질이 풍부하여 수분조절 및 통기성이 좋고 산화조건에 안정적이고, 다량의 유기 양분과 미량원소를 함유하고 있어서 다양한 기능성 제품 외에 작물 식재용으로 많이 이용되고 있다. 그러나 코코피트 부산물에는 식물 성장에 저해가 되는 탄닌(tannin)이나, 플라보노이드(flavonoid) 등의 폴리페놀(polyphenol) 화합물들이 다량 존재하기에 이를 충분히 제거하지 않은 경우 작물 지하부의 신장이 짧아지거나 갈변 등으로 심할 경우 고사하는 경우도 발생하게 된다.

종래의 코코피트 생산시, 신선한 코코넛 열매에서 코코넛 오일을 제거하고 껍질(husk)을 일정 기간 물에 침수시켜 부풀린 후 화이버(fiber)와 더스트(dust)를 분리시킨다. 이후, 더스트에 포함되어 있는 탄닌의 저해 물질을 제거하기 위하여 더스트를 일정시간 동안 숙성시키는 에이징(aging) 방식이나 질산칼슘 배양액으로 칼슘 교환의 버프(buffering) 방식을 통해서 타닌의 함량을 낮추어 작물 식재가 가능한 코코피트를 생산하고 있다.

한편, "에이징 방식"은 별도의 처리 비용은 발생하지 않으나 처리 지역의 기온이나 강수량에 따라 다르나 최소 6개월에서 1년 동안 노지에 쌓아 놓고 방치하면서 자연 저해 물질을 제거함에 긴 처리 시간이 필요하고, "버프 방식"은 별도의 처리제가 저해 물질과 반응하여 용해시켜 이른 시일 내에 코코피트 제품을 생산할 수 있으나 에이징 처리 제품보다 고가로 유통되고 있는 실정이다.

이와 같은 코코피트 생산 과정 중에 저해 물질을 제대로 제거하지 못하면 작물의 발아율이 떨어지거나 성장이 억제되는 증상을 보이므로, 이에 대한 제거를 위한 기술 개발이 요구되고 있다.

한편, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2009-0134349호 "코코피트와 피트를 포함하는 퇴비 및 이의 제조방법(Compost comprising cocopeat and peat, and the preparation method thereof)"(특허문헌 1)은 코코피트, 피트, 팜박, 피마자박, 미강 및 미생물촉진제로 이루어진 퇴비는 농경지에 사용함으로써, 농경지의 보비력, 보수력, 투수성 등 토양의 물리성을 개선시켜 농작물 생산성 향상에 기여할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0181886호 "코코피트와 퍼라이트 미분을 활용한 상토용 다공성 입단제조 방법(method for the production of porous aggregation bed-soil using coir and perlite powder)"(특허문헌 2)은 재배작물의 최적의 생산을 위해 육묘용 상토의 소재를 개발함에 있어 오존수를 이용한 유기질 소재인 코코피트와 무기질 소재인 퍼라이트의 살균과 분말형태의 소재를 이용한 양수분 최적화 상토용 다공성 입단을 제고하는 기술에 관한 것이다.

또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2011-0052547호 "톱밥과 코코피트를 혼합한 축사용 흡착 블럭 및 그 제조방법(Adsorption block for cattle shed mixed sawdust and cocopeat)"(특허문헌 3)은 코코스 야자(Coconut palm; 학명 cocos nucifera)의 코코넛 열매의 껍질(husk)에서 코이어섬유(coir fiber)를 제거한 후, 잔류하는 부산물인 코이어섬유 심(pith)과 잔사(bale)를 주성분으로 하는 일명 코코피트라 하는 흡착재에 톱밥과 탄화흡착제를 혼합하여 톱밥과 코코피트를 혼합한 축사용 흡착 블럭 및 그 제조방법으로, 질퍽거림이 적어 교체하는 기간이 길어지고, 또한 겨울에 가축이 부상을 당하는 경우가 매우 희박하여 축사에서의 사용이 용이한 장점을 제공하는 기술에 관한 것이다.

또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2002-0076727호 "코코피트와 당밀(CMS), 숯을 이용하여 유기성 폐기물(음식물+축분)을 발효시켜 비료(퇴비)를 만드는 방법 및 이에 의해 제조된 비료(퇴비)"(특허문헌 4)는 코코피트(야자수 열매 껍질)와 같은 수분 조절제와 충분한 발효미생물을 먼저 혼합하는 공정, 혼합된 폐기물과 적당한 함수율이 되도록 혼합조절하여 일정한 형태로 쌓는 공정, 쌓인 폐기물을 가끔씩 교반시켜주며, 강제로 공기를 불어 넣어주는 공정, 일정시간이 경과하여 발효가 완료되어 폐기물 더미의 온도가 하강된 후, 수분을 폐기물 더미에서 제거하는 공정으로 구성되어, 냄새 제거, 미생물 제거, 토양의 영양효과 장시간 지속, 토양의 보수력(保水力), 보비력(保肥力), 통기성 및 침투성을 높이며 일반 토양 미생물의 수를 증가시켜서 토양의 굳음을 방지하는 효과를 갖는다.

그러나 상기 종래의 특허문헌들은 코코피트를 이용한 비료 또는 블럭 등을 제공할 뿐 작물 식재가 가능하면서도 타닌의 함량을 낮추고, 더스트나 코코피트를 작물 식재로 사용할 경우 추가 원료 배합을 통해 가장 안전한 방법으로 작물 성장을 유도할 수 있도록 하기 위한 방식을 제공하지 못하는 한계점이 있다.

대한민국 특허출원 출원번호 제10-2009-0134349호 "코코피트와 피트를 포함하는 퇴비 및 이의 제조방법(Compost comprising cocopeat and peat, and the preparation method thereof)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0181886호 "코코피트와 퍼라이트 미분을 활용한 상토용 다공성 입단제조(method for the production of porous aggregation bed-soil using coir and perlite powder)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2011-0052547호 "톱밥과 코코피트를 혼합한 축사용 흡착 블럭 및 그 제조방법(Adsorption block for cattle shed mixed sawdust and cocopeat)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2002-0076727호 "코코피트와 당밀(CMS), 숯을 이용하여 유기성 폐기물(음식물+축분)을 발효시켜 비료(퇴비)를 만드는 방법 및 이에 의해 제조된 비료(퇴비)"

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코코넛 더스트가 함유하고 있는 탄닌 성분의 저해물질 함량을 효과적으로 낮추어 코코피트 생산성을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 탄닌의 저해 물질을 함유하는 더스트나 코코피트를 작물 식재로 사용할 경우 추가 원료 배합을 통해 가장 안전한 방법으로 작물 성장을 유도할 수 있도록 하기 위한 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 탄닌의 저해 물질을 함유하는 더스트나 코코피트와 추가 원료의 배합, 그 밖의 유기질 비료 및/또는 미생물 제제 등에 대한 최적의 배합을 통한 첨가시 발아율과 뿌리 길이 등과 같은 조직의 부활 및 생장을 촉진할 뿐만 아니라, 저해 물질의 함유 여부가 의심될 경우 제오라이트 혼합을 통한 이의 저감 효과를 기대할 수 있도록 하기 위한 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제를 제공하기 위한 것이다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법은, 코코넛 허스크 수집 과정; 코코넛 허스크 침지 과정; 코코넛 허스크 건조 과정; 코코넛 허스크 파쇄 과정; 코코넛 더스트 분리 과정; 코코넛 더스트 수세 과정; 및 코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정; 을 포함하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에 있어서, 코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정은, 수세가 수행된 코코넛 더스트 100 중량부에 대해서 추가 원료로 제오라이트 30 내지 40 중량부를 혼합기로 송부하고, 컨베이어 벨트를 통해 혼합기로 송부하여 1~10분 동안 무중력 혼합기에서 혼합한 뒤, 과대 입자 크기의 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고, 규격화된 성형을 통해 탄닌 저감 방식의 코코피트를 획득하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법은, 상기 코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정 이후, 유기질 비료 또는 미생물 제제 처리 과정 및 코코피트 성형 과정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에 있어서, 상기 유기질 비료 또는 미생물 제제 처리 과정은, 유기질 비료를 코코넛 더스트 1kg 당 1~10g 그리고 코코넛 더스트 1kg 당 미생물 제제 5~20g를 녹여 저장탱크에 저장한 후 무중력 혼합기로 송부하여 혼합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에 있어서, 상기 코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정은, 미리 설정된 횟수로 수세가 수행된 코코넛 더스트 100 중량부에 대해서 규산질 비료 50~100 중량부를 추가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에 있어서, 상기 코코넛 더스트 수세 과정은, 수세를 3~10회 처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제에 따르면, 코코넛 더스트가 함유하고 있는 탄닌 성분의 저해물질 함량을 효과적으로 낮추어 코코피트 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제에 따르면, 탄닌의 저해 물질을 함유하는 더스트나 코코피트를 작물 식재로 사용할 경우 추가 원료 배합을 통해 가장 안전한 방법으로 작물 성장을 유도할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 코코피트를 포함하는 식물처리제에 따르면, 탄닌의 저해 물질을 함유하는 더스트나 코코피트와 추가 원료의 배합, 그 밖의 유기질 비료 및/또는 미생물 제제 등에 대한 최적의 배합을 통한 첨가시 발아율과 뿌리 길이 등과 같은 조직의 부활 및 생장을 촉진할 뿐만 아니라, 저해 물질의 함유 여부가 의심될 경우 제오라이트 혼합을 통한 이의 저감 효과를 기대할 수 있는 효과가 있다.

[도 1]은 본 발명의 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에서 탄닌 물질을 함유한 더스트를 수세 횟수를 통한 생물 검정을 설명하기 위한 도면이다.
[도 2]는 본 발명의 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에서 탄닌을 함유한 더스트와 일부 원료를 배합 처리를 통한 생물 검정을 설명하기 위한 도면이다.
[도 3]은 본 발명의 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에서 탄닌 물질을 함유한 더스트를 처리제를 통한 생물 검정을 설명하기 위한 도면이다.
[도 4]는 본 발명의 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 작물 재배용 코코피트는 코코넛 더스트가 함유하고 있는 탄닌 성분의 저해물질 함량을 효과적으로 낮추어 코코피트 생산성을 향상시킬 수 있는 방법을 제시한다.

코코피트는 천연 코코넛 열매 중 허스크(husk) 부분에서 화이버를 빼고 난 부위에서 추출한 완전 무공해 입자성 유기질 성분으로 리그린과 셀룰로오스 성분이 많아 흙 대용의 원예용으로 많이 사용되고 있으며 사용이 간편하고 그 자체에 많은 영양소들을 함유하고 있기 때문에 훌륭한 기반재로 사용이 가능한 재료이다.

한편, 탄닌의 폴리페놀(polyphenol) 화합물들은 식물계에 다량으로 존재하며 녹차나 포도주, 딸기나 약초에도 많이 함유하고 있는 것으로 코코피트 생산시 신선한 코코넛 더스트에 다량 함유된 탄닌 물질을 제거하여야 원활한 작물 성장이 가능하다.

국내 코코피트 사용량은 매년 10% 이상의 증가를 보이며, 2017년도 무역통계 자료로 45만톤(현물환산 730억원)으로 추정되며, 이의 대부분이 농업용으로 사용되고 있는 실정이다. 코코피트는 1990년 전에는 스리랑카가 주로 생산하였으나 이후 인도, 스리랑카, 베트남, 방글라데시, 태국 순으로 생산량이 증가하고 있다. 인도와 스리랑카의 경우 코코넛 허스크를 물웅덩이에 3 내지 6개월간 침지시켰다가 이를 화이버와 더스트를 분리 작업을 거치는데 침지 과정에서 허스크에 포함되어 있는 탄닌의 저해 물질을 제거하는 방법을 취하며, 베트남 등의 동남아에서는 허스크의 침지 과정을 거치지 않고 노지에 쌓아 놓고 우기를 보내고 나서 건기 때 건조한 상태에서 파쇄기를 이용하여 허스크를 부수는데, 이때 신선한 허스크를 일정 기간 숙성시키고, 우기 때 비를 맞으면서 탄닌의 저해 물질을 제거하는 방법으로 생산하고 있다.

[도 1]은 본 발명의 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에서 탄닌 물질을 함유한 더스트를 수세 횟수를 통한 생물 검정을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 하기의 [표 1]은 수세 횟수에 의한 더스트의 발아율 및 뿌리 길이 조사 시험 결과를 나타내는 도표이다.

신선한 코코넛 허스크에서 파쇄한 더스트는 다량의 탄닌 저해 물질을 함유하고 있으나 웅덩이의 침지나 우기의 강우를 통해서 친수성의 탄닌 저해 물질을 제거할 수 있기에 인위적인 수세 방법을 통해서도 이의 효과를 확인할 수 있었다. 더스트를 부피비로 물을 10배 이상 수세할 경우 개선된 결과를 보였으며, 검증은 복수의 배추 종자(제 1 내지 제 3 배추 종자) 파종을 통한 생물 검정과 발아율 및 뿌리 길이로 확인할 수가 있었다. 즉, [도 1] 및 [표 1]과 같이 제 1 배추 종자(항암쌈 배추)를 "수세를 5회 처리한 시험구"는 "무처리 시험구"에 비해 발아율은 115% 증가, 지하부 뿌리 길이는 550%가 증가 되었고, "수세를 10회 처리한 시험구"는 "무처리 시험구"에 비해 발아율 119%, 뿌리 길이 650%로 크게 향상되는 것으로 시험됨에 탄닌 저해 물질이 수세를 통해 가수분해되는 것으로 확인할 수 있었다. 한편, 가수 분해시 코코피트 생산량 대비 수세에 필요한 물량이 10배로 다량의 원수 확보가 필연적이며, 또한 처리 후의 폐수 처리가 필요하다.

처리 방법	발아		뿌리
	발아율(%)	지수	길이(cm)	지수
무처리	81	-	0.2	-
수세 5회	93	115	1.1	550
수세 10회	96	119	1.3	650

[도 2]는 본 발명의 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에서 탄닌을 함유한 더스트와 일부 원료를 배합 처리를 통한 생물 검정을 설명하기 위한 도면이다. 하기의 [표 2]는 탄닌을 함유한 더스트와 일부 원료를 배합 처리의 처리구를 나타내며, [표 3]는 탄닌을 함유한 더스트와 일부 원료를 배합 처리시 시험 결과를 나타내는 도표이다. 여기서, 신선한 더스트와 식물 식재에 사용되는 인공 토양 자재인 피트모스, 펄라이트, 제오라이트 혼합시의 효과를 시험 검증하였다.

시험 결과, 제 2 배추 종자(봄돔 배추)에 있어서, "코코넛 더스크 100% 처리구(처리구 1)"는 발아율과 뿌리 길이는 매우 현저한 수치를 보였으나 "다른 원재를 혼합한 처리구(처리구 2 내지 처리구 4)"에서는 탄닌의 저해 물질의 함량 감량으로 인해 발아율이 향상되는 것을 확인할 수 있었으나, 피트모스나 펄라이트를 혼합한 처리구(처리구 2, 처리구 3)에서는 여전히 뿌리 길이 신장은 낮은 것으로 확인되었다. 하지만 제오라이트를 혼합한 처리구(처리구 4)에서는 발아율 및 뿌리 길이 모두 향상되는 결과를 보였는데 이는 제오라이트의 광 특성에 기인한 것에 해당한다.

구분	처리구 1	처리구 2	처리구 3	처리구 4
더스트	100%	60%	60%	60%
피트모스	0	40%	0	0
펄라이트	0	0	40%	0
제오라이트	0	0	0	40%

구분	발아		뿌리
	발아율(%)	지수	길이(cm)	지수
더스트 100%	20	-	1.8	-
더스트 60% + 피트모스 40%	84	420	1.1	61
더스트 60% + 펄라이트 40%	68	340	0.8	44
더스트 60% + 제오라이트 40%	86	430	3.5	194

여기서 사용되는 제오라이트(Zeolite)는 대체로 나트륨, 칼륨 등의 알카리 금속과 칼슘 등의 알카리 토금속을 함유하고 있으며 물분자를 결정수의 형태로 함유한 함수 규산염광물을 말한다. 제오라이트는 2~10Å 크기의 공동(surface pore)으로 연결되어 있는 특이한 세공구조를 가지고 있으며 현재 약 46종의 천연 제오라이트와 200 여종의 합성 제오라이트가 있다. 미세한 세공 구조와 (Si, Al)O₄ 사면체 내에서 Si₄의 일부가 Al₃로 치환됨으로써 발생하는 전하결손을 보상하기 위해서 양이온들이 구조 내로 들어오기 쉬워 보수 능력이 우수하고 200~400meq/100g 에 달하는 치환성 양이온능력(CEC)이 우수하다.

한편, 제오라이트는 물과 함께 다른 물질을 교환할 수 있는 기공(pore)의 3차원의 구조를 형성하며 결정 내의 기공의 크기와 형태에 따라서 다양한 성질을 가지고 있어 농약의 보조제, 어류의 사료첨가제 및 토양 개량제 등에서 광범위하게 사용되고 있다. 이의 특성으로 탄닌의 저해 물질이 다른 원료와 다르게 저감되는 효과를 발휘하는 것으로 나타났다.

결과적으로 탄닌의 저감 효과는 신선한 더스트를 물을 가수하는 것보다 유기질 비료를 일정량 혼합하는 것이 효과적이었고, 이보다 제오라이트를 40% 혼합하는 것이 가장 저감하는 효과가 뛰어난 것으로 이에 신선한 코코넛 더스트를 이용한 코코피트 생산이나 인공 토양 생산시 제오라이트를 40% 혼합하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 즉, 본 발명으로 인해 탄닌의 저해 물질을 함유하는 더스트나 코코피트를 작물 식재로 사용할 경우 제오라이트를 40%나 일정량 함유할 경우 가장 안전한 방법으로 작물 성장을 유도할 수 있게 되었다. 특히 저해 물질의 함유 여부가 의심될 경우 제오라이트 혼합은 이의 저감 효과를 기대할 수가 있을 것이다.

[도 3]은 본 발명의 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에서 탄닌 물질을 함유한 더스트를 처리제를 통한 생물 검정을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 하기의 [표 4]는 처리제를 통한 더스트의 발아율 및 뿌리 길이 조사 시험 결과를 나타내는 도표이다. [도 3] 및 [표 4]를 참조하면, 탄닌의 저해 물질을 저감하는 방법으로 유기질 비료나 미생물 제제(Bacillus subtills)의 처리제로 처리하도 효과적인 것으로 나타났다. 보다 구체적으로, 제 3 배추 종자(얼갈이 배추)에 있어서, "무처리 시험구"에 비해 "유기질 비료를 처리한 시험구"의 더스트에서는 발아율이 129%, Bacillus subtills 종 "미생물 제제를 처리한 시험구"의 더스트에서는 발아율이 143%로 향상되었다. 또한 뿌리 길이에 있어서, "무처리 시험구"의 더스트에서 0.7cm 신장한 것에 비해서 "유기질 비료를 처리한 시험구" 및 "미생물 제제를 처리한 시험구"의 더스트에서는 각각 4.3cm, 4.4cm 로 크게 증가된 것으로 나타났다.

처리 방법	발아		뿌리
	발아율(%)	지수	길이(cm)	지수
무처리	70	-	0.7	-
유기질 비료	90	129	4.3	614
미생물 제제	100	143	4.4	629

한편, 탄닌 정량 분석한 결과도 "무처리 시험구"의 경우 탄닌 함량이 2.7mg/kg, "유기질 비료를 처리한 시험구"는 0.558mg/kg, "미생물 제제를 처리한 시험구"는 1.366mg/kg으로 현저히 낮아지는 것으로 조사되었다.

[도 4]는 본 발명의 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. [도 4]를 참조하면, 코코넛 허스크 수집 과정(S11), 코코넛 허스크 침지 과정(S12), 코코넛 허스크 건조 과정(S13), 코코넛 허스크 파쇄 과정(S14), 코코넛 더스트 분리 과정(S15), 코코넛 더스트 미리 설정된 횟수로 수세 과정(S16), 코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정(S17), 유기질 비료 또는 미생물 제제 처리 과정(S18), 코코피트 성형 과정(S19)을 포함할 수 있다.

이와 같이 제조된 코코피트(cocopeat)는 열대지방(스리랑카, 인도, 인도네시아, 필리핀 등) 주요 수목인 야자수의 열매인 코코넛(coconut)에서 야자수유 및 야자섬유 등을 뽑고 난 부스러기 부산물을 자연 상태에서 부식시켰다가 규격화한 제품을 말한다.

이러한 코코피트의 특징은 ① 화학적으로는 리그닌, 셀룰로오스 등 불활성 섬유질 성분이면서 상당한 유기 양분과 미량요소를 함유하고 있으며, ② 물리적으로는 보수, 보비, 통기, 흡수성이 좋고 pH는 5.5~6.5, EC(Electro Conductivity)는 0.4 이하이고 독성이나 악취가 없으며, ③ 토양산도를 5.5 내지 6.5 사이에 고정시키는 중화물질(Ca+Mg)이 풍부하며, ④ 통기성, 보수력, 보비력이 좋아 뿌리성장에 좋으며, ⑤ 값이 타 용토에 비해 저렴하고 취급이 간편하며, ⑥ 물과 섞이면 부피가 4 내지 5배까지 팽창하므로 사용이 간편하며, ⑦ 토양 미생물의 활동을 촉진하여 토양에 유용한 화학반응을 촉진시키며, ⑧ 토양 속에서 장기간 부패하지 않아 토양의 물리적 성질을 개선시키며, ⑨ 유기물 함량 대비 가격이 저렴하며, ⑩ 100% 천연야자 섬유질 용토로 환경공해가 없으며, ⑪ 토양을 암갈색이나 흙색으로 변화시켜 태양열의 흡수율을 높인다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법 및 이로부터 제조되는 작물 재배용 코코피트에 관하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

[제조 실시예 1] Si 성분을 많이 필요로 하는 작물 재배용 코코피트

미리 설정된 횟수로 수세가 수행된 코코넛 더스트 100kg와 추가 원료로 제오라이트 40kg을 혼합기로 송부하고, 규산질 비료 90kg를 정확하게 계량하여 컨베이어 벨트를 통해 혼합기로 송부하여 잘 혼합되게 약 5분 동안 무중력 혼합기에서 혼합하였다. 여기에 유기질 비료를 코코넛 더스트 1kg 당 4g 및/또는 코코넛 더스트 1kg 당 미생물 제제 12g를 녹여 저장탱크에 저장한 후 무중력 혼합기로 송부하여 혼합한다. 미리 설정된 입자 이상 되는 큰 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고, 규격화된 성형을 통해 탄닌 저감 방식의 코코피트를 획득한다.

[제조 실시예 2] Ca 성분을 많이 필요로 하는 작물 재배용 코코피트

제조 실시예 1과 동일한 방법으로 규산질비료를 대신하여 소석회 90kg을 투입하여 Ca 성분을 필요로 하는 작물 재배용 코코피트를 제조하였다.

[제조 실시예 3] 유기물 성분을 많이 필요로 하는 작물 재배용 코코피트

미리 설정된 횟수로 수세가 수행된 코코넛 더스트 100kg와 추가 원료로 제오라이트 10kg을 혼합기로 송부하여 잘 혼합되게 약 5분 동안 무중력 혼합기에서 혼합하였다. 여기에 유기질 비료로 코코넛 더스트 1kg 당 물 800g에 유기질 비료 40g 및/또는 코코넛 더스트 1kg 당 물 800g에 미생물 제제 12g를 녹여 저장탱크에 저장한 후 무중력 혼합기로 송부하여 혼합한다.

[ 시험예 1] Si 성분을 많이 필요로 하는 작물 재배용 코코피트 제조

본 발명의 시제품이 시판중인 작물 재배용 코코피트 효과에 비해 유리한 효과가 있는지를 파악하기 위해 상기 제조 실시예 1의 방법으로 제조한 작물 재배용 코코피트를 육묘 묘 상자(30cm(length) × 30cm(wide) × 30cm(depth))에 가득 채우고 벼 모종을 2017년 5월 1일에 이식하여 재배하여 2017년 10월 1일 생육 효과를 점검하였다.

[비교 시험예 1-1]

코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정(S17)을 거치지 않고 제조한 제조 실시예 1과 동일량 동일 방법으로 작물 재배용 코코피트를 제조하여 벼 모종 생육 효과를 점검하였다.

보다 구체적으로, 미리 설정된 횟수로 수세가 수행된 코코넛 더스트 100kg를 혼합기로 송부하고, 규산질 비료 90kg를 정확하게 계량하여 컨베이어 벨트를 통해 혼합기로 송부하여 잘 혼합되게 약 5분 동안 무중력 혼합기에서 혼합하였다. 그리고 미리 설정된 입자 이상 되는 큰 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고, 규격화된 성형을 통해 탄닌 저감 방식의 코코피트를 획득한다.

[비교 시험예 1-2]

코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정(S17) 및 유기질 비료 또는 미생물 제제 처리 과정(S18)을 거치지 않고 제조한 제조 실시예 1과 동일량 동일 방법으로 작물 재배용 코코피트를 제조하여 벼 모종 생육 효과를 점검하였다.

보다 구체적으로, 미리 설정된 횟수로 수세가 수행된 코코넛 더스트 100kg를 혼합기로 송부하여 혼합하였다. 그리고 미리 설정된 입자 이상 되는 큰 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고, 규격화된 성형을 통해 탄닌 저감 방식의 코코피트를 획득한다.

상기와 같은 방법으로 시험한 결과 벼 육묘 형성이 하기의 [표 5]와 같이 본 발명의 제조 실시예 1에 따른 작물 재배용 코코피트가 비교 시험예 1-1 및 비교 시험예 1-2에 비해 월등하고 생육도 우수하였다.

구분	발아율(%)	뿌리 길이(cm)	뿌리 중량(g)
시험예 1	95	12.31	32.43
비교시험예 1-1	75	10.14	28.12
비교시험예 1-2	65	9.85	24.65

[ 시험예 2] Ca 성분을 많이 필요로 하는 작물 재배용 코코피트 제조

본 발명의 시제품이 시판중인 작물 재배용 코코피트 효과에 비해 유리한 효과가 있는지를 파악하기 위해 상기 제조 실시예 2의 방법으로 제조한 작물 재배용 코코피트를 육묘 상자(30cm(length) × 30cm(wide) × 30cm(depth))에 가득 채우고 돌산갓(늦둥이) 모종을 2017년 5월 1일에 이식하여 재배하여 2017년 10월 1일 생육 효과를 점검하였다.

[비교 시험예 2-1]

코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정(S17)을 거치지 않고 제조한 제조 실시예 2와 동일량 동일 방법으로 작물 재배용 코코피트를 제조하여 돌산갓(늦둥이) 모종 생육 효과를 점검하였다.

보다 구체적으로, 미리 설정된 횟수로 수세가 수행된 코코넛 더스트 100kg를 혼합기로 송부하고, 소석회 90kg를 정확하게 계량하여 컨베이어 벨트를 통해 혼합기로 송부하여 잘 혼합되게 약 5분 동안 무중력 혼합기에서 혼합하였다. 그리고 미리 설정된 입자 이상 되는 큰 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고, 규격화된 성형을 통해 탄닌 저감 방식의 코코피트를 획득한다.

[비교 시험예 2-2]

코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정(S17) 및 유기질 비료 또는 미생물 제제 처리 과정(S18)을 거치지 않고 제조한 제조 실시예 2와 동일량 동일 방법으로 작물 재배용 코코피트를 제조하여 돌산갓(늦둥이) 모종 생육 효과를 점검하였다.

보다 구체적으로, 미리 설정된 횟수로 수세가 수행된 코코넛 더스트 100kg를 혼합기로 송부하여 혼합하였다. 그리고 미리 설정된 입자 이상 되는 큰 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고, 규격화된 성형을 통해 탄닌 저감 방식의 코코피트를 획득한다.

상기와 같은 방법으로 시험한 결과 돌산갓(늦둥이) 모종 형성이 하기의 [표 6]과 같이 본 발명의 제조 실시예 2에 따른 작물 재배용 코코피트가 비교 시험예 2-1 및 비교 시험예 2-2에 비해 월등하고 생육도 우수하였다.

구분	발아율(%)	뿌리 길이(cm)	뿌리 중량(g)
시험예 2	96	15.65	45.76
비교시험예 2-1	68	13.37	37.98
비교시험예 2-2	66	10.76	33.21

[ 시험예 3] 유기물 성분을 많이 필요로 하는 작물 재배용 코코피트 제조

본 발명의 시제품이 시판중인 작물 재배용 코코피트 효과에 비해 유리한 효과가 있는지를 파악하기 위해 상기 제조 실시예 3의 방법으로 제조한 작물 재배용 코코피트를 육묘 상자(30cm(length) × 30cm(wide) × 30cm(depth))에 가득 채우고 고추 모종을 2017년 5월 1일에 이식하여 재배하여 2017년 10월 1일 생육 효과를 점검하였다.

[비교 시험예 3-1]

코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정(S17)을 거치지 않고 제조한 제조 실시예 3과 동일량 동일 방법으로 작물 재배용 코코피트를 제조하여 고추 모종 생육 효과를 점검하였다.

보다 구체적으로, 미리 설정된 횟수로 수세가 수행된 코코넛 더스트 100kg와 추가 원료로 제오라이트 10kg을 혼합기로 송부하여 잘 혼합되게 약 5분 동안 무중력 혼합기에서 혼합하여 규격화된 성형을 통해 탄닌 저감 방식의 코코피트를 획득한다.

[비교 시험예 3-2]

코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정(S17) 및 유기질 비료 또는 미생물 제제 처리 과정(S18)을 거치지 않고 제조한 제조 실시예 3과 동일량 동일 방법으로 작물 재배용 코코피트를 제조하여 고추 모종 생육 효과를 점검하였다.

보다 구체적으로, 미리 설정된 횟수로 수세가 수행된 코코넛 더스트 100kg를 혼합기로 송부하여 혼합하였다. 그리고 미리 설정된 입자 이상 되는 큰 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고, 규격화된 성형을 통해 탄닌 저감 방식의 코코피트를 획득한다.

상기와 같은 방법으로 시험한 고추 모종 형성이 하기의 [표 7]과 같이 본 발명의 제조 실시예 3에 따른 작물 재배용 코코피트가 비교 시험예 3-1 및 비교 시험예 3-2에 비해 월등하고 생육도 우수하였다.

구분	발아율(%)	뿌리 길이(cm)	뿌리 중량(g)
시험예 3	98	17.33	38.97
비교시험예 3-1	84	14.87	27.76
비교시험예 3-2	82	14.56	24.65

본 발명의 다른 실시예에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트를 이용한 상토 조성물은 바이오차(biochar), 천연 광물질, 질석, 펄라이트, 습윤제(wetting agents), 화학비료, pH조절제를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 각각의 함량은 바이오차 25 내지 35 중량%, 코코피트 50 내지 65 중량%, 천연 광물질 2 내지 5 중량%, 질석 3 내지 6 중량%, 펄라이트 3 내지 7 중량%를 포함하며, 그 밖의 습윤제, 화학비료 및 pH조절제를 각각 0.7 중량% 이내로 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물의 제조방법은, (1) 바이오차, 도 4의 방식에 의해 제조된 코코피트, 천연 광물질, 질석, 펄라이트, 습윤제, 화학비료, pH조절제를 계량하여 혼합기로 송부하여 혼합기 내에서 혼합하는 단계, (2) 이물질 및 과대 크기의 입자를 제거하여 균일 제품을 선별하는 단계, (3) 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고 포장하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물에서 재배하기 위한 작물의 초기 양분 공급을 더욱 원활하게 하기 위하여 혼합 단계에 추가 화학비료를 더 포함하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.

이하에서는 본 발명에 사용되는 각 성분에 관하여 더욱 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 퇴비와 같은 유기물 효과를 나타내도록 하기 위해서 상토의 원재료로 주로 사용되는 코코피트에 바이오차를 주 구성요소로 추가하여 사용한다.

바이오차를 제조하기 위한 바이오매스(biomass)에 대해서 살펴보면, 유기물체를 총칭하여 바이오매스라 하며 생물 현존량 또는 생물량으로 번역하며 지구상에 존재하는 유기물체의 전부를 의미한다. 바이오매스에는 목재, 초본, 수중식물, 동물, 물고기 등이 포함되며, 가장 다량 존재하는 것이 plant biomass인 "식물 바이오매스(PHYTOMASS)"에 해당한다.

바이오차는 바이오매스를 산소가 없는 환경에서 열분해를 통해 얻어지는 고체 물질로, 유기물의 열분해를 거치면서 넓은 표면적을 가지며, 표면전하가 많아져서 원료물질인 유기물보다 흡착능력이 뛰어나고, 유기성 오염물질과 유기성 오염물질을 다양하게 흡착 가능하며, 토양의 비옥도를 높이고, 토양의 개량효과로 작물의 생산성을 증가시키며, 공기중의 온실가스를 흡착시키는 효과 등이 보고되어 오늘날 농업적 활용성이 높아지고 있다.

이러한 바이오차의 구체적인 특징 및 효과는 다음과 같다. 즉, ① 토양에 처리함으로써 DOC(용존유기탄소) 흡착효과가 60% 증가하고, ② 수질정화에 활성탄과 비슷한 효능을 가지며, ③ 토양에 처리함으로써 농약의 농도가 확연히 감소하고, ④ Cd, Zn의 흡착효과를 가지며, ⑤ Pb 오염이 심한 사격장 토양에 처리시 TCLP침출법에 따른 중금속 침출량을 비교한 결과 바이오차 처리량에 비례하여 Pb 침출량이 줄어들어 바이오차를 30% 처리하였을 때 Pb 침출량의 약 80%가 감소하는 효과를 가지며, ⑥ Cu 등의 중금속도 감소시키는 효과를 가지며, ⑦ 높은 pH와 넓은 표면적 때문에 수분 및 양분 보유력이 높아 토양개량 효과를 가지며, ⑧ 많은 공극량과 넓은 표면적이 토양내 양이온 및 음이온을 붙잡아 양분 보유능력을 향상시킨다.

한편, 바이오차 생산 공정을 상세하게 살펴보면, 바이오매스 원료 투입 과정, 이물질 분리 과정, 1차 파쇄 과정, 입토 분리 과정, 건조 및 탄화 과정에 따른 바이오차 제조 과정을 거친다. 그리고, 건조 및 탄화 이후에 냉각시설에 의한 냉각 과정이 추가 될 수 있으며, 탄화 과정에 의해 숯 타입의 바이오차 중간가공물이 생성된 뒤, 냉각 과정이 수행되고, 혼련시설 및 용수 급여에 의한 반죽 형태로 형성한 뒤, 포장시설에 의한 가공에 의해 바이오차 제조 과정을 완료할 수 있다.

바이오매스 원료 투입 과정에서나 바이오매스 원료 투입 과정 이전에 바이오차 생산을 위해 유기성 물질인 바이오매스를 1000 내지 1500℃ 무산소에서 열분해 온도를 증가시킴에 따라 내부 구조가 안정한 형태인 방향족 구조로 재배열되고, 표면적이 많이 증가하게 거대기공이 생성되도록 한다.

그리고, 천연 광물질은 토르마린, 모나자이트, 귀양석, 일라이트, 벤토나이트, 포졸란, 의왕석, 옥, 천기토, 운모, 감람석, 목어석 중 적어도 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

여기서, 본 발명에 적용되는 '토르마린'은 광물 중 유일하게 영구적인 전기적 특성을 가진 전기석이고, 보석의 일종으로 복잡한 구조 내 자연적인 원자들의 불규칙적인 흔들림으로 음이온이 발생하며, 본 발명에 적용되는 '모나자이트'는 음이온 방출량이 풍부한 광물이며, 본 발명에 적용되는 귀양석'은 적색과 백색의 2종류가 있으며, 각각의 특징으로는, 백색은 원적외선 방사율이 광석 중에서 가장 높이 나타나고 있고, 적색은 음이온의 발생량이 대단히 높은 에너지를 가진 천연광석이다.

이에, 천연 광물질들은 원적외선, 음이온을 다량 방출함으로써, 공기 정화작용, 먼지제거 및 살균작용, 중금속제거, 탈취, 방균효과, 곰팡이 번식방지 등으로 인하여 수질정화 및 토양의 부패를 방지한다.

본 발명에 적용되는 '일라이트'는 물속의 부유물질을 흡착하고, 음이온을 띠기 때문에 양이온의 부유 미립자와 전기적인 중화로 응집 침전을 유발하며, 용존산소를 발산하여 물 분자를 활성화함으로써 물을 깨끗하게 하며, 물, 토양 중의 각종 중금속 및 유독가스를 흡착 탈취 분해하고, 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등의 정균 작용도 한다.

또한, 본 발명에 적용되는 '벤토나이트'는, 수분을 갖게 되면 전자와 분자 성분이 빠르게 변화하여 전하를 생성시켜 다공성의 스펀지처럼 팽창하게 되며, 다공성 스펀지 형태의 공간으로 이온이 독소를 끌어당김으로써, 이러한 능력이 독소, 불순물, 중금속과 다른 내부 오염물을 흡수하게 하여 수질을 정화한다.

한편, 본 발명에 적용되는 '포졸란'은, 친환경 소재의 광물로 대표적인 게르마늄 함량이 2.0ppm이며, 음이온, 원적외선 방사로 탈취효과, 항균,살균 및 곰팡이 제거효과가 있으며, 작물에 필요한 미네랄성분을 보강하고 오염된 토양을 활성화하고 개선하여 주며, 본 발명에 적용되는 '의왕석'은, 미네랄이 풍부한 광물이며 원적외선과 다량의 음이온을 방출하여, 방부작용, 정수작용, PH조절작용, 산화, 환원작용과 염소, 초산, 대장균, 일반세균등을 흡착하여 청정한 물로 만들어 준다.

또한, 본 발명에 적용되는 '옥'은 연옥, 경옥 등이 있으며, 칼슘, 마그네슘을 함유하고 있고 그 성분 중에는 마그네슘이 40% 이상을 차지하고 있는데, 마그네슘은 엽록소의 구성물질로 되어있어, 옥에서 나오는 기 파동이 식물 세포에 골고루 침투하여 공명공진 작용을 함으로써 조직의 부활 및 생장을 촉진한다.

그리고, 본 발명에 적용되는 '천기토'는, 염기치환능력(CEC)이 30.70meq으로 각종 미네랄용출, PH조정, 산소증가 등 수질개선 및 탈취효과와, 미량요소인 미네랄, 칼슘 등으로 세포막 기능을 강화하며, 항생제작용 등을 하여 식물의 생장을 촉진시켜 생산성과 품질을 개선하는 효능이 있으며, 본 발명에 적용되는 '운모'는, 견운모, 황운모, 백운모, 흑운모 등이 있으며, 광물의 특성에 따라 수십여 종의 필수 미네랄과 미량원소 등을 풍부하게 함유하고 있고 원적외선과 음이온을 방출하여, 항균, 항곰팡이 작용과 악취제거 등의 효과가 있다.

또한, 본 발명에 적용되는 '감람석'은, 일반광석에 비해 3~4배의 원적외선을 방사하며, 음이온 방출이 높고 살균과 수질정화능력이 뛰어나고, 물분자 구조를 육각수 형태로 재배열하여 물 구조가 안정될 뿐 아니라 산소량이 증가되어 식물의 뿌리 활성화에 도움을 주며, 본 발명에 적용되는 '목어석'(목문석)은, 수종의 미량원소를 함유하고 있고 물에 대해 신선도유지, 자기화 및 소독작용이 있으며, 목어석을 물에 반 시간만 담가 두면 일반 물이 양질의 광천수로 변하므로 수질정화에 탁월한 효능이 있다.

이에. 상기 천연 광물질들은 식물생장에 필요한 미량요소들을 함유하고 있으며, 다량의 음이온, 원적외선 방사로 공기정화, 오염방지, 각종 중금속 및 유독가스를 흡착 탈취 분해하고 수질을 정화하는 기능이 있다.

한편, 천연 광물질들은 입자 크기를 300 내지 500 메쉬로 분쇄한 후, 소정비율로 혼합하고 1000 내지 1500℃로 열처리하여 세균 및 바이러스 등을 소멸시키는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 열처리된 천연 광물질들은 독특한 다공질 입자구조의 기공을 형성하고 있으며, 천연 광물질의 기공 속에 바이오차 및 코코피트를 침투시켜 흡수하게 되면, 바이오차 및 코코피트의 작용 속도를 늦추게 되어 장시간 그 효과를 발휘하는 하는 이점이 있다.

다음으로, 펄라이트는 유문암질 암석의 일종으로 진주광택을 가진 연회색에서 암회색, 갈색, 녹색, 검은색을 띠는 진주암을 870 ~ 1100℃ 정도에서 결합수가 증발하면서 생기는 증발 압력으로 10 ~ 20배 정도 팽창시켜 제조한다. 펄라이트는 공기 공급을 원활히 하기 때문에 배수가 불량한 토양에 주로 사용한다.

질석은 일반적으로 운모와 같은 결정구조를 가지는 단사정계에 속하는 광물로 버미큘라이트(vermiculate) 라고도 한다. 산(酸)에 쉽게 분해되고 양이온 교환능력이 크며 흡습수와 중간수 및 결정수의 3가지 수분을 함유하고 있어 1000℃ 내외로 가열하면 질석 결정 속에서 발생하는 상기 수분이 증기로 변하며 압력때문에 질석 내의 다공질 구조가 부풀어 오르거나 분리되며 박리 팽창한다. 팽창은 8 내지 20배 증가하나 개별 편들은 최대 30배까지도 팽창할 수 있다. 질석의 화학성분은 알루미늄·마그네슘·철의 수산화규산염으로 된 점토광물로 비중 2.76이다. 사문암 지대에서 많이 출토되며 명칭은 가열했을 때 지렁이와 비슷하여 지렁이를 뜻하는 라틴어 vermiculate에서 유래하였다. 질석은 물리성과 화학성이 좋아 많은 분야에서 활용되고, 특히 흡수 능력이 좋아서 농업용 비료나 배양토의 원료로 쓰이고 있다. 또한, 질석은 내화성 및 흡수성, 탈취성과 항균성이 우수하고, 인체에 유익한 원적외선을 방출한다.

습윤제(wetting agents)는 토양 주변의 모관수를 흡수하여 식물의 뿌리에 수분을 공급하며, 토양수분의 증발을 최소화하는 목적으로 포함될 수 있다.

습윤제로는 바인더, 식물산염 및 폴리올을 포함할 수 있으며, 바인더는 조성물의 점도를 적절하게 조절하여 토양수분의 증발을 최소화하기 위해 포함될 수 있다. 본 발명의 일실시예로, 바인더로는 전분(starch), 아라비노키시란(arabinoxylan), 펙틴, 글리코겐, 셀룰로오스, 밀가루, 덱스트린 및 키틴 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

이러한 성분을 포함시 토양 내에서 자연분해되어 환경을 오염시키지 않으면서 효과적으로 습윤효과를 가져 가뭄피해예방 및 관수주기를 절감할 수 있다.

다음으로, 식물산염은 습윤제의 습윤효과를 더욱 증가시키기 위해 포함될 수 있으며, 알파-하이드록시프로피온산(α-hydroxypropionic acid)의 나트륨염 및 칼륨염 중에서 하나 이상 포함하는 할 수 있다. 이런 식물산염을 사용시 상기 습윤제의 습윤효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 마지막으로, 폴리올은 조성물의 습윤성을 위해 포함될 수 있으며, 폴리올은 글리콜, 글리세롤, 아라비톨, 자일리톨, 에리트리톨, 말티톨, 리비톨, 라시톨 및 소르비톨 중에서 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.

화학비료는 바이오차 및 비료 양분 효과를 나타나도록 하기 위해서 규산질 비료, 규회석 비료, 광재 규산질, 패화석 비료, 소석회, 석회석, 석회 고토, 부산 소석회, 부산 석회, 석고 비료, 석회질 비료, 규조토, 구아노 및 혈분 등을 사용한다. 이 중 중요한 몇 가지에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

석회질 비료는 토양 pH 개선 및 칼슘 성분이 많이 필요로 하는 전작 작물에 필요하고 규산질 비료는 pH 개선 및 규산 성분을 많이 필요로 하는 수도작 작물에 필요하다.

패화석 비료는 남해안 굴껍질을 소성 및 분쇄 가공한 비료로서 칼슘 성분뿐만 아니라 미량성분을 다량 함유하고 있어 토양개량뿐만 아니라 작물의 16대 영양소 중 공기와 물에서 오는 탄소, 수소, 산소를 제외한 13대 영양소 (N,P,K,Ca,Mg,S,B,Fe,Mn,Mo,Zn,Cu,Cl)를 대부분 공급할 수 있어 유기농 작물의 영양소 공급에 아주 우수한 효과를 발휘한다. 다음 [표 8]은 패화석 비료 성분 분석표의 일 예이다

항목		결과	단위
알카리분		51.4	%
분말도	1.7mm 통과	100	%
	0.6mm 통과	99.8
질소		0.06	%
인산		0.19	%
가리		0.08	%
석회		50.5	%
고토		0.5	%
규산		0.15	%
붕소		43.2	mg/kg
망간		101	mg/kg
철		880	mg/kg
아연		25.3	mg/kg

패화석 비료의 비료 양분으로 부족한 일반 농작물은 화학비료를 첨가하여 작물에 필요한 양분을 충분히 공급하면 된다.

pH조절제는 바이오차, 피트모스, 코코피트, 천연 광물질, 질석, 펄라이트, 습윤제(wetting agents), 화학비료 혼합물의 pH를 중성으로 조절하기 위해 사용된다.

즉, pH조절제는 혼합물의 pH를 중성 조건으로 되돌려서 최종 제조되는 토양 조성물의 pH를 중성에 가깝도록 하여 악취 발생, 악취 발생을 억제하기 위해 첨가된다.

본 발명의 다른 실시예로, pH(산도)를 식생의 요구 조건에 따라 차이가 있겠지만, 기본적으로 약산성에서 약알칼리성의 토양이면 입체 녹화시 유리한바, pH조절제는 혼합물의 pH 5.5 내지 8.0으로 기준을 충족할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로, pH조절제는 후술하는 각 제조예의 도표에 나타나는 pH 조건으로 조절하기 위해 사용된다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명에 따른 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물에 관하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

[제조 실시예 4] 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물

제조된 바이오차 30kg, 도 4의 단계(S11) 내지 단계(S18) 과정을 거쳐 생성된 코코피트 160kg를 혼합기로 송부하고, 혼합된 천연 광물질 3kg, 질석 5kg, 펄라이트 5kg, 습윤제 0.62kg, 화학비료 0.4kg 및 pH조절제 0.2kg를 정확하게 계량하여 컨베이어 벨트를 통해 혼합기로 송부하여 바이오차, 코코피트가 잘 혼합되게 약 2분 동안 무중력 혼합기에서 혼합하였다.

4mm 이상 되는 큰 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고 PE 포대 포장시설을 거쳐 최종적으로 바이오차 성분을 많이 포함시킨 많이 필요로 하는 토양 조성물을 제조하였다.

[제조 실시예 5] Si 성분을 많이 필요로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물

상기 제조예 1과 동일한 방법에 규산질 비료 140kg 추가하여 규산질 성분을 필요로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물을 제조하였다. 제조 실시예 5에서, 제조된 바이오차 30kg, 도 4의 단계(S11) 내지 단계(S18) 과정을 거쳐 생성된 코코피트 160kg를 혼합기로 송부하고, 혼합된 천연 광물질 3kg, 질석 5kg, 펄라이트 5kg, 습윤제 0.62kg, 화학비료 0.4kg 및 pH조절제 0.2kg에 추가적으로 규산질 비료 140kg을 정확하게 계량하여 컨베이어 벨트를 통해 혼합기로 송부하여 바이오차, 코코피트가 잘 혼합되게 약 2분 동안 무중력 혼합기에서 혼합하였다.

4mm 이상 되는 큰 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고 PE 포대 포장시설을 거쳐 최종적으로 Si 성분을 많이 필요로 하는 화본과 작물용 바이오차를 이용한 상토 조성물을 제조하였다. 제조 실시예 5에서 얻은 Si 성분을 많이 필요로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물을 분석한 결과를 [표 9]에 나타내었다.

pH	EC	유기물 (%)	T-N (%)	Av-P2O5 (%)	SiO2 (%)
8.38	1.53	26.4	0.35	0.21	33.0

[제조 실시예 6] Ca 성분을 필요로 하는 밭 작물용 바이오차를 이용한 상토 조성물

상기 제조예 1과 동일한 방법으로 규산질비료를 대신하여 소석회 140kg을 투입하여 Ca 성분을 필요로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물을 제조하였다. 제조 실시예 6에서 얻은 Ca 성분을 많이 필요로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물을 분석한 결과를 [표 10]에 나타내었다.

pH	EC	유기물 (%)	T-N (%)	Av-P2O5 (%)	CaO (%)
8.28	1.63	26.4	0.29	0.23	26.32

[ 시험예 1a] 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물

본 발명의 시제품이 시판중인 토양개량제 효과와 유사한 효과가 있는지를 파악하기 위해 상기 제조 실시예 1의 방법으로 제조한 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물을 배추 육묘 상자(120cm(length) × 60cm(wide) × 9cm(depth))에 가득 채우고 배추를 2017년 5월 1일에 이식하여 재배하여 2017년 10월 1일 생육효과를 점검하였다.

[비교 시험예 1a]

시중 시판중인 바이오차가 포함되지 않은 N사 제품 토양 조성물을 사용하여 시험예 1a과 동일량, 동일 방법으로 건조 없이 측정한 결과 하기의 [표 11]과 같은 이화학적 분석결과를 얻었다. 여기서 N사 제품 토양 조성물은 코코피트 1 내지 70 중량%, 천연광물질 1 내지 20 중량%, 질석 1 내지 10 중량%, 펄라이트 1 내지 20중량%, 그 밖의 습윤제, 화학비료, pH조절제 각각을 0.5 중량% 이내로 혼입하여 제조한다.

처리구	내 용	pH1 :5	EC1 :5(dS/m)	비 고
A	N사 제품	5.97	0.087	분석방법 : 육묘상 상토를 채취하여 건조 없이 측정 함.
B	바이오차 30%	6.24	0.087

[비교 시험예 2]

시중 시판중인 바이오차가 포함되지 않은 N사 제품 토양 조성물을 사용하여 시험예 1a과 동일량, 동일 방법으로 배추 재배 시험을 실시하였다.

상기와 같은 방법으로 시험한 결과 배추 형성에 따른 중량 변화가 아래의 [표 12]와 같이 본 발명에 따른 토양 조성물이 타 비교 제품보다 월등하였으며 지상부 생육도 매우 우수하였다.

처리구	내 용	지상부	지하부	비 고
		g/plant
A	N사 제품	0.176	0.045	지상부 및 지하부 모두 월등한 생육
B	바이오차 중량 30%	0.298	0.056

[비교 시험예 3a]

시중 시판중인 바이오차가 포함되지 않은 N사 제품 토양 조성물을 사용하여 시험예 1a와 동일량, 동일 방법으로 배추 재배 시험을 실시하였다.

상기와 같은 방법으로 시험한 결과 배추 형성에 따른 생육상태 조사결과가 아래의 [표 13]과 같이 본 발명에 따른 토양 조성물이 타 비교 제품보다 월등하게 우수하였다.

처리구	A	B
	N사 제품 토양 조성물(25일)	바이오차 30 중량%(23일)
R1
R2
R3
생육상태 : B > A

[비교 시험예 4a]

시중 시판중인 바이오차가 포함되지 않은 N사 제품 토양 조성물을 사용하여 시험예 1a과 동일량, 동일 방법으로 배추 재배 시험을 실시하였다.

상기와 같은 방법으로 시험한 결과 배추 형성에 따른 뿌리 길이 조사결과가 아래의 [표 14]와 같이 본 발명에 따른 토양 조성물이 타 비교 제품보다 월등하게 우수하였다.

처리구	A	B
	N사 제품 토양 조성물(33일)	바이오차 30 중량%(30일)
R1
R2
R3
	평균 길이 : 7.4cm	평균 길이 : 12.7cm

[ 시험예 2a] Si 성분을 많이 필요로 하는 화본과 작물용 바이오차를 이용한 상토 조성물 제조

본 발명의 시제품이 시판중인 상토 조성물 효과와 유사한 효과가 있는지를 파악하기 위해 제조 실시예 5의 방법으로 제조한 상토 조성물을 벼 육묘 묘 상자(60cm(length) × 30cm(wide) × 3cm(depth))에 가득 채우고 잔디를 2017년 5월 1일에 이식하여 재배하여 2017년 10월 1일 생육효과를 점검하였다.

[비교 시험예 2a-1]

상술한 제조 실시예 4의 탄닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물을 사용하여 시험예 2a와 동일량, 동일 방법으로 잔디 재배 시험을 실시하였다.

[비교 시험예 2a-2]

시판중인 N사 제품 토양 조성물을 사용하여 시험예 2a와 동일량, 동일 방법으로 잔디 재배 시험을 실시하였다.

상기와 같은 방법으로 시험한 결과 잔디 뿌리 형성이 본 발명에 따른 Si 성분을 많이 필요로 하는 화본과 작물용 바이오차를 이용한 상토 조성물이 타 비교 제품보다 월등하였으며 지상부 생육도 매우 우수하였다. 다음 [표 15]는 시험예 2a 및 비교 시험예 2a-1, 2a-2에 따른 잔디 생육을 조사한 결과이다.

구분	엽색도(SPAD)	지상부 생체중(g)	지상부 건물중(g)	초장(cm)	비고
시험예 2a	29.3	79	54	199	시험예 2a가 가장 생육 우수
비교 시험예 2a-1	28.4	67	39	176
비교 시험예 2a-2	28.3	62	33	162

[ 시험예 3a]. Ca 성분을 필요로 하는 닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물

상기 제조 실시예 6과 동일하게 제조한 상토 조성물을 돌산갓(늦둥이) 육묘 상자(120cm(length) × 60cm(wide) × 9cm(depth))에 가득 채우고 돌산갓(늦둥이) 묘종을을 2017년 5월 1일에 정식하였고 화학비료 처리 및 생육관리는 농촌진흥청 표준 재배법에 따라 작물 재배 시험을 실시하여 2017년 8월 10일에 최종 수확하여 시험 종료하였다.

[비교 시험예 3a-1]

상술한 제조 실시예 4의 바이오차 성분을 많이 포함시킨 바이오차를 이용한 상토 조성물을 사용하여 시험예 3a과 동일량, 동일 방법으로 돌산갓(늦둥이) 재배 시험을 실시하였다.

[비교 시험예 3a-2]

시판중인 N사 제품 토양 조성물을 사용하여 시험예 3a과 동일량, 동일 방법으로 돌산갓(늦둥이) 재배 시험을 실시하였다.

시험 결과 [표 16]과 같이 본 발명의 Ca 성분을 필요로 하는 닌 저감 방식의 코코피트 및 바이오차를 이용한 상토 조성물이 비교 시제품보다 생육이 월등히 우수하였으며 본 발명의 조성물이 퇴비 대용으로도 충분한 효과가 있음을 입증하였다.

구분	토양 중 유기물함량(%)		엽색도 (SPAD)	초장 (cm)	평균 생체중(g/ea)
	재배전	수확후
시험예 3a	2.7	5.6	49.87	45.0	435
비교 시험예 3a-1	2.3	4.2	45.38	35.9	409
비교 시험예 3a-2	2.2	3.2	45.24	33.6	401

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (5)

1. 코코넛 허스크 수집 과정; 코코넛 허스크 침지 과정; 코코넛 허스크 건조 과정; 코코넛 허스크 파쇄 과정; 코코넛 더스트 분리 과정; 코코넛 더스트 수세 과정; 및 코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정; 을 포함하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법에 있어서,
   코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정은, 수세가 수행된 코코넛 더스트 100 중량부에 대해서 추가 원료로 제오라이트 30 내지 40 중량부를 혼합기로 송부하고, 컨베이어 벨트를 통해 혼합기로 송부하여 1~10분 동안 무중력 혼합기에서 혼합한 뒤, 과대 입자 크기의 원재료와 이물질을 제거하기 위해 스크린 시설을 통과시켜 제품 저장 호퍼에 제품을 저장하고, 규격화된 성형을 통해 탄닌 저감 방식의 코코피트를 획득하는 것을 특징으로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정 이후,
   유기질 비료 또는 미생물 제제 처리 과정; 및 코코피트 성형 과정;을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 유기질 비료 또는 미생물 제제 처리 과정은,
   유기질 비료를 코코넛 더스트 1kg 당 1~10g 그리고 코코넛 더스트 1kg 당 미생물 제제 5~20g를 녹여 저장탱크에 저장한 후 무중력 혼합기로 송부하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 코코넛 더스트와 추가 원료 배합 처리 과정은,
   수세가 수행된 코코넛 더스트 100 중량부에 대해서 규산질 비료 50~100 중량부를 추가하는 것을 특징으로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 코코넛 더스트 수세 과정은, 수세를 10회 처리하는 것을 특징으로 하는 탄닌 저감 방식의 코코피트 제조 방법.

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