KR20200076870A

KR20200076870A - 나트륨을 제거한 간수와 내염성 미생물을 이용한 발효비료 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20200076870A
Application number: KR1020180165788A
Authority: KR
Inventors: 김경태
Original assignee: 에이지티 주식회사
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-06-30
Also published as: KR102211679B1

Abstract

본 발명은 나트륨을 제거한 간수를 원료로 내염성 미생물 발효를 통해 제조하는 비료에 관한 것으로서, 간수에 풍부한 미네랄을 함유하며 식물의 흡수 이용률을 극대화하기 위하여 미생물 발효를 통해 제조하는 발효비료의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 나트륨 제거 간수 10~20 중량%, 펩톤 1~2중량%, 포도당 5~10중량%, 내염성 미생물(유산균) 발효액 70~90 중량%을 포함하며, 상기 나트륨 제거 간수는 천일염 제조 시 발생하는 간수, 혹은 화력발전소에서 발생하는 농축해수에서 나트륨을 제거한 것을 말하며, 내염성 미생물을 이용한 발효를 통해 제조하는 것을 특징으로 하는 발효비료에 관한 것이다.

Description

나트륨을 제거한 간수와 내염성 미생물을 이용한 발효비료 및 이의 제조방법{Fermentation fertilizer using Na-free bittern and halotolerant microorganism and Manufacturing method threrof}

본 발명은 천연 미네랄과 미생물을 함유한 발효 비료에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 나트륨을 제거한 간수를 원료로 내염성 미생물을 발효하여 제조하는 천연 미네랄 성분이 함유된 미생물 발효 비료에 관한 것이다.

일반적으로, 식물은 리비히의 최소량의 법칙에 의해 가장 소량의 영양소를 기준으로 하여 여러 가지 영양소들을 흡수 이용할 수 있다. 따라서, 질소, 인, 칼륨 등 비료를 충분히 공급하여도, 특정 요소들이 부족하게 되면 토양의 산성화만 촉진할 뿐, 성장에 필수적인 각종 성분들의 효율적인 흡수가 일어날 수 없으므로 식물성장을 위해서는 유기 성분 외에 미량요소인 미네랄 성분의 지속적인 보충이 반드시 필요하게 된다.

또한 토양에 있는 미량원소들은 토양미생물이 운반체의 역할을 한다고 알려져 있어 토양미생물이 충분한 환경에서만이 식물은 이러한 영양소들을 효율적으로 섭취 이용할 수 있게 된다.

일반적으로 미네랄 액체비료는, 각종 광물질을 분쇄, 산 처리하여 물로 희석하여 수용액을 만들거나 산성용액에 침지하여 전기분해 처리하거나 하여 제조되는데, 이렇게 제조된 미네랄 비료는 강한 산성을 띄고 있어 장기간 사용 시 토양 산성화와 염의 형태로 토양에 침착되어 염류장해를 일으키게 된다.

일본의 제품 중에서 천일염의 간수를 농축하여 제조한 제품의 경우 칼슘이 거의 없고 염농도가 높아 희석을 많이 해서 사용하여야 하여 미량요소를 공급하기에는 부족함이 많다. 이 또한 장기간 사용 시에 염의 집적으로 인해 염류장해를 발생시킨다. 이러한 염류장해를 해소하기 위해서는 강력하고 고농도의 토양미생물이 필요한데 시중의 일반 미생물제는 바실러스 단일균종이 대부분으로 고농도의 염이 있는 환경에서 활성을 나타내기 어렵고 액상의 토양미생물제는 상온에서 그 생존력이 2-3개월에 불과하여 제품화의 걸림돌이 되고 있다. 바닷물이나 간수를 이용한 제품화 시도는 그동안 여러 번 있었으나 충분하지 못한 미네랄 농도와 상대적으로 높은 나트륨 함량으로 인한 염류장해에 대한 부작용으로 인해 현장에서 사용하기 어려움이 있었다.

관련 선행기술문헌으로서, 대한민국 공개특허공보 제2004-0034787호(미네랄 액체비료의 제조방법 및 그 액비)가 있다.

상기 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 간수 또는 농축해수에서 나트륨(염)을 제거한 천연 미네랄을 원료로 내염성 미생물 발효를 통해 필수 원소인 칼슘, 마그네슘 등이 풍부하면서도 유익한 미생물이 고농도로 함유된 액상 발효비료를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 화력발전소에서 부산물로 발생하는 농축해수나 천일염 제조 부산물인 간수를 원료로 하여 자원 재활용과 제조원가를 절감하고 이로 인하여 농가에게 비교적 저렴한 가격으로 비료를 공급하고, 식물에는 풍부한 미네랄을 공급하여 생산성을 향상시키고 고품질의 농산물을 생산 가능케 함으로써 소비자는 미네랄과 영양이 풍부한 좋은 품질의 농산물을 섭취 할 수 있고 생산자는 수익을 증대시키는 것에 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 나트륨을 제거한 미네랄 농축수 10~20 중량%, 펩톤 1~2 중량%, 포도당 5~10 중량% 및 증류수 10~80 중량%를 포함하며, 상기 미네랄 농축수는 화력발전소에서 발생하는 농축해수 또는 천일염 부산물인 간수에서 나트륨을 제거한 것을 특징으로 하는 발효비료를 제공한다.

또한, 본 발명은, 화력발전소에서 발생하는 농축해수 또는 천일염 부산물인 간수에서 나트륨을 제거한 미네랄 농축수를 얻는 단계 및 상기 얻어진 미네랄 농축수 10~20 중량%, 포도당 5~10 중량% 및 증류수 10~80 중량%의 배지에 내염성 미생물을 접종하여 발효하는 단계를 포함하는 발효비료의 제조방법을 제공한다.

한편, 상기 미네랄 농축수의 제조는 농축해수 또는 간수를 유리용기에 넣고 외부히터 또는 히팅맨틀을 이용하여 90~95℃로 2~5시간 가열하는 제 1단계; 상기 농축수를 저온챔버나 냉각기를 이용하여 10~12℃로 급속 냉각시켜 나트륨이 결정화 되어 석출되도록 하는 제 2단계; 상기 제 2단계의 농축수를 거름종이를 이용하여 나트륨 결정과 침전물을 걸러내어 깨끗한 미네랄 농축수를 얻는 제 3단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 발효비료는 상기 나트륨이 제거된 미네랄 농축수 10~20중량%, 포도당 5~10 중량%를 증류수 10~80 중량%에 잘 녹여서 배지를 만들고 내염성 미생물을 1~10 중량% 접종하여 28℃에서 72~120시간 동안 발효하여 미네랄이 풍부하고 고농도 미생물을 함유하는 발효비료를 제조하는 단계를 거치는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 미네랄을 이용한 발효비료는, 해수의 풍부한 미네랄이 함유되고 이를 식물이 잘 흡수 이용하도록 해주는 미생물이 고농도로 있어 식물의 생장을 촉진하며 재배기간을 단축시키고 식물의 면역력을 높여 병해에 강하게 해준다.

또한, 고농도의 미생물이 토양 내 영양소의 흡수와 이용 효율을 증가시켜 작물의 당도를 높이고 발효를 통해 생성된 각종 항산화물질로 인해 보존성이 높아져 결국 품질의 향상을 가져온다.

도 1은 시금치 재배에 본 발명의 발효비료를 사용한 경우(우)와 타사 비료를 사용한 경우(좌)의 생육 상태를 보여주는 사진이다.
도 2는 도 1의 시금치 개체를 비교한 것을 보여주는 사진이다.
도 3은 홍고추 재배에 본 발명의 발효비료를 사용한 경우(좌)와 타사 비료를 사용한 경우(우)의 생육 상태를 보여주는 사진이다.
도 4는 오이 재배에 본 발명의 발효비료를 1회 처리한 경우(좌)와 2회 처리한 경우를 보여주는 사진이다.

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

본 발명은 나트륨을 제거한 미네랄 농축수 10 내지 30 중량부, 펩톤 0 내지 5 중량부(펩톤은 생략 가능), 포도당 5 내지 20 중량부 및 증류수 10 내지 80 중량부를 포함하며, 상기 미네랄 농축수는 화력발전소에서 발생하는 농축해수 또는 천일염 부산물인 간수에서 나트륨을 제거한 발효비료를 제공한다.

이를 위해, 화력발전소에서 발생하는 농축해수 또는 간수를 준비하고, 상기 농축해수로부터 나트륨을 제거하여 미네랄 농축수를 얻어, 미네랄 농축수 10 내지 30 중량부, 펩톤 0 내지 5 중량부, 포도당 5 내지 20 중량부 및 증류수 10 내지 80 중량부의 배지에 내염성 미생물을 접종하여 발효시킨다.

미네랄 농축수를 제조하는 단계는 다음과 같은 과정을 포함한다.

즉, 농축해수 또는 간수를 유리용기에 넣고 외부히터 또는 히팅맨틀을 이용하여 90~95℃로 2~5시간 동안 가열하고, 가열된 농축수를 저온챔버 또는 냉각기를 이용하여 10~12℃로 급속 냉각시켜 나트륨이 결정화 되어 석출되도록 한 다음, 상기 농축수를 거름종이를 이용하여 나트륨 결정과 침전물을 걸러내어 깨끗한 미네랄 농축수를 얻는다.

또한, 상기에서 내염성 미생물을 접종하여 발효하는 단계는, 내염성 미생물을 배지에 접종하기 전에 배지를 100 내지 130℃에서 10 내지 50분간 오토클레이브(autoclave) 실시하여 멸균 처리를 먼저 실시하고,

내염성 미생물을 1~10 중량부 배지에 접종하여 25 내지 35℃에서 72~120시간 동안 발효시키는 과정으로 이루어진다.

다음은 좀 더 구체적인 실시예이다.

[실시예 1]

화력발전소에서 발생하는 농축해수를 유리 비이커에 담아 히팅맨틀에 넣고 90~95℃로 2시간 동안 가열한 뒤 10~12℃의 저온 챔버에 넣고 급속히 식힌다. 농축수의 온도가 25℃ 이하로 충분히 내려간 뒤 거름종이를 이용하여 결정화된 나트륨 알갱이를 걸러낸 후 미네랄 농축수를 제조하였다. 이렇게 제조된 미네랄 농축수 20중량%와 펩톤 1.5중량%, 무수결정포도당 15%중량을 증류수에 총 100중량%이 되도록 녹여 미생물 발효배지를 제조하였다. 제조된 배지를 121℃, 30분간 autoclave 실시하여 멸균 한 뒤 미리 준비한 내염성 유산균 종균을 5중량% 접종하고 30℃에서 5일간 발효하여 발효비료를 제조하였다.

[실시예 2]

천일염 제조시 부산물로 얻어지는 간수를 유리 비이커에 담아 히팅맨틀에 넣고 90~95℃로 4시간동안 가열한 뒤 10~12℃의 저온 챔버에 넣고 급속히 식힌다. 농축수의 온도가 25℃ 이하로 충분히 내려간 뒤 거름종이를 이용하여 결정화된 나트륨알갱이를 걸러낸 후 미네랄 농축수를 제조하였다. 이렇게 제조된 미네랄 농축수 10중량%와 펩톤 1.5중량%, 무수결정포도당 15%중량을 증류수에 총 100중량%이 되도록 녹여 미생물 발효배지를 제조하였다. 제조된 배지를 121℃, 30분간 autoclave 실시하여 멸균 한 뒤 미리 준비한 내염성 유산균 종균을 5중량% 접종하고 30℃에서 5일간 발효하여 발효비료를 제조하였다.

[실시예 3]

실시예 1에서 제조된 발효비료의 비료로서의 효과를 검증하기 위하여 다음과 같이 작물에 적용하여 그 효과를 관찰하였다.

-사용법: 물에 1,000배 희석하여 주 1회 엽면살포.

-작물: 시금치, 250평 3개동에 시험.

-결과: 8월에는 시금치의 생육이 잘되지 않아 재배가 어렵다고 알려져 있으나 발효비료를 사용하였을 때 정상적으로 잘 자라는 효과를 확인할 수 있었다(도 1 및 2 참조).

[실시예 4]

실시예 2에서 제조된 발효비료의 비료 효과를 검증하기 위하여 다음과 같이 작물에 적용하여 그 효과를 관찰하였다.

-사용법: 물에 1,000배 희석하여 2주 1회 관주 및 엽면살포.

-작물: 홍고추, 600평 1개동에 시험.

-결과: 수확시기가 1주 이상 당겨졌으며, 수확량이 많아졌고 특히, 품질이 눈에 띄게 좋아져서 농가에서 출고가를 높게 받을 수 있었다. 상온에서 보존 시에도 사용하지 않은 곳의 고추에 비해 상태가 좋게 장기간 유지되는 것을 보여주었다(도 3 참조).

또한, 본 발명의 발효비료를 농작물(오이)에 1회 처리한 경우보다 2회 처리한 경우의 성장 정도는 더 앞서 있었으며 이는 발효비료가 생장 속도를 촉진함을 명백히 보여준다(도 4).

상기 실시예서 보인 바와 같이 본 발명에서 제조된 발효비료는 성장촉진, 품질 증가와 같은 좋은 효과를 보여주고 있어 친환경 비료로서 우수한 제품이라고 할 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

나트륨을 제거한 미네랄 농축수 10 내지 30 중량부, 펩톤 0 내지 5 중량부, 포도당 5 내지 20 중량부 및 증류수 10 내지 80 중량부를 포함하며, 상기 미네랄 농축수는 화력발전소에서 발생하는 농축해수 또는 천일염 부산물인 간수에서 나트륨을 제거한 것임을 특징으로 하는 발효비료.
제1항에 있어서, 상기 미네랄 농축수는 10~20 중량부, 펩톤 1~2 중량부, 포도당 5~10 중량부 및 증류수 10~80중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효비료.
화력발전소에서 발생하는 농축해수를 준비하는 단계;
상기 농축해수로부터 나트륨을 제거하여 미네랄 농축수를 얻는 단계; 및
상기 단계에서 얻어진 미네랄 농축수 10 내지 30 중량부, 펩톤 0 내지 5 중량부, 포도당 5 내지 20 중량부 및 증류수 10 내지 80 중량부의 배지에 내염성 미생물을 접종하여 발효하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효비료의 제조방법.
간수를 준비하는 단계;
상기 간수로부터 나트륨을 제거하여 미네랄 농축수를 얻는 단계; 및
상기 단계에서 얻어진 미네랄 농축수 10 내지 30 중량부, 펩톤 0 내지 5 중량부, 포도당 5 내지 20 중량부 및 증류수 10 내지 80 중량부의 배지에 내염성 미생물을 접종하여 발효하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효비료의 제조방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 미네랄 농축수의 제조단계는,
농축해수 또는 간수를 유리용기에 넣고 외부히터 또는 히팅맨틀을 이용하여 90~95℃로 2~5시간 동안 가열하는 제 1단계;
제 1단계에서 가열된 농축수를 저온챔버 또는 냉각기를 이용하여 10~12℃로 급속 냉각시켜 나트륨이 결정화 되어 석출되도록 하는 제 2단계; 및
상기 제 2단계의 농축수를 거름종이를 이용하여 나트륨 결정과 침전물을 걸러내어 깨끗한 미네랄 농축수를 얻는 제 3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효비료의 제조방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 내염성 미생물을 접종하여 발효하는 단계는,
내염성 미생물을 1~10 중량부 접종하여 25 내지 35℃에서 72~120시간 동안 발효하는 것을 특징으로 하는 발효비료의 제조방법.
제6항에 있어서, 내염성 미생물을 배지에 접종하기 전에 배지를 100 내지 130℃에서 10 내지 50분간 오토클레이브(autoclave) 실시하여 멸균 처리하는 것을 특징으로 하는 발효비료의 제조방법.