KR20210059886A - 생장율이 높고 폐사율이 낮고 유효 성분이 현저하게 향상시킬 수 있는 식물 수경재배 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화산석 블록을 이용하여 수경재배를 함으로써 생장율이 촉진되고 폐사율이 현저하게 감소하고 유효 성분이 현저하게 향상된 수경재배 방법에 관한 것이다. 본 발명은 배양액 물과 화산석이 접하도록 수조에 화산석과 물을 넣어 식물을 수경재배 하는 것을 특징으로 한다.

Description

생장율이 높고 폐사율이 낮고 유효 성분이 현저하게 향상시킬 수 있는 식물 수경재배 방법{A METHOD FOR CULTURING PLANTS WITH A HIGH GROWTH RATE, A LOW MORTALITY RATE AND HIGH CONTENTS OF AN ACTIVE INGREDIENTS}

본 발명은 생장율이 높고 폐사율이 낮고 유효 성분이 현저하게 향상시킬 수 있는 식물 수경재배 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 화산석 블록을 이용하여 수경재배를 함으로써 생장율이 촉진되고 폐사율이 현저하게 감소하고 유효 성분이 현저하게 향상시킬 수 있는 수경재배 방법에 관한 것이다.

수경재배는 흙을 사용하지 않고 식물체를 지지할 수 있는 인공배지나 용기를 이용하여 물과 수용성 영양분으로 만든 배양액을 이용하여 식물을 키우는 방법을 말한다. 수경재배는 뿌리의 상태와 성장모습을 직접 관찰할 수 있고 오염되지 않은 깨끗한 채소나 식물을 연속해서 생산할 수 있으며, 상업적을 대량생산이 가능하다는 장점이 있다. 또한 집안에서도 누구나 손쉽게 재배가 가능하여 생활 원예로 활용할 수 있다는 장점도 있다.

최근에는 수경재배 기술을 이용하여 인삼을 재배하는 기술이 개발되어 가정에서도 인삼을 수경재배하여 섭취할 수 있는 길이 열리게 되었다. 특히 1~2년근 새싹인삼은 취미나 정서함양을 위한 생활원예나 식물의 생장을 관찰할 수 있는 실험용 학습용으로 활용되고 있다.

이에 인삼의 생장율이 높고 폐사율이 낮고 유효 성분의 함량이 높은 인삼을 수경재배 할 수 있는 방법에 대한 연구를 거듭한 끝에 본 발명을 완성하였다.

1. 공개특허공보 제10-2019-0085453호(2019.07.18.) 2. 등록특허공보 제10-0985920호(2010.09.30.)

본 발명은 생장율이 높고 폐사율이 낮고 유효 성분이 현저하게 향상시킬 수 있는 식물 수경재배 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은 배양액 물과 화산석이 접하도록 수조에 화산석과 물을 넣어 식물을 수경재배 하는 방법일 수 있다.

본 발명은 생장율이 높고 폐사율이 낮고 유효 성분이 현저하게 향상시킬 수 있는 식물 수경재배 방법을 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 측면에 따른 식물 수경재배 방법에 따른 실험군의 재배 과정을 나타내는 사진이다(순서대로 0일, 7일, 14일, 21일, 24일 경과).
도 6 내지 도 10은 대조군의 재배 과정을 나타내는 사진이다(순서대로 0일, 7일, 14일, 21일, 24일 경과).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 본 발명에서, 제1 또는 제2 라는 표현은 순서, 중요도를 의미하는 것이 아니라 단순히 구성요소를 구분하기 위한 것이다.

본 발명은 생장율이 높고 폐사율이 낮고 유효 성분이 현저하게 향상된 식물 수경재배 방법을 제공하고자 한다.

도 1 내지 도 5에는 본 발명의 일 측면에 따른 식물 수경재배 방법에 따른 실험군의 재배 과정을 나타내었다(순서대로 0일, 7일, 14일, 21일, 24일 경과). 도 6 내지 도 10에는 대조군의 재배 과정을 나타내었다(순서대로 0일, 7일, 14일, 21일, 24일 경과).

본 발명의 일 측면은 물과 화산석이 접하도록 수조에 화산석과 물을 넣어 식물을 수경재배 하는 방법일 수 있다. 즉 배양액에 화산석 블록을 넣은 후 이를 이용하여 수경재배를 하는 방법에 관한 발명이다.

물에는 아무런 제한이 없으며, 쉽게 구할 수 있는 일반 수도물을 사용할 수 있다.

물에는 식물의 생장에 필요한 영양분이 적절하게 투입할 수 있다. 이러한 영양분은 일반적으로 식물의 수경재배에 사용하는 것을 그대로 사용할 수 있다.

수조에는 화산석 블록이 배치될 수 있다. 화산석 블록은 수조의 바닥에 배치될 수도 있으며, 수조의 벽면에 형성될 수 있다. 화산석 블록은 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 화산석과 물은 서로 접해 있다.

화산석은 지하 100km 이상에서 1,200℃ 내지 1,400℃의 마그마가 용출될 때 식어 굳으면서 형성된 암석인 현무암으로 이루어질 수 있다. 화산석이 분쇄된 것을 화산사라고 한다. 화산석의 내화도, 흡수율 및 마모율은 일반 자갈이나 모래보다 높다. 중금속 흡착율이 뛰어나고 독성 제거 효과가 탁월하다. 특히, 실내 공기정화 효과가 뛰어나며, 음이온 및 원적외선 방사량이 우수한 약알칼리성 소재라고 할 수 있다. 화산석은 주로 산화규소, 산화알루미늄 및 산화철로 이루어지며, 황토, 옥, 맥반석 및 게르마늄석 등에는 없는 이산화티타늄를 포함한다. 화산석에는 이산화티타늄이 3% 내지 7% 존재하며, 이산화티타늄은 광촉매 작용을 수행할 수 있다. 이러한 광촉매 작용에 의해 활성산소가 생성되며, 활성산소는 대기오염 물질, 수질오염 물질 및 악취물 등을 산화적으로 분해시킬 수 있다. 이러한 항균, 살균, 탈취 및 유기물 분해 기능 등은 반영구적이다.

화산석 블록은 하기의 방법에 따라 제조할 수 있다.

먼저, 크기가 0.1 cm 내지 5cm 인 화산석 원석을 준비할 수 있다. 화산석 원석은 제주도 화산석으로부터 유래된 화산석을 사용할 수 있다. 제주 화산석은 실생활에서 다음과 같이 사용되고 있다. 제주 화산석은 습도가 높으면 수분을 흡수하고, 습도가 낮으면 수분을 배출하기 때문에 자연적 습도 조절 도구로 사용된다. 또한 제주 화산석을 수족관에 투입하면 수족관에는 이끼가 생기기 않으며 물고기의 상처 치유 능력도 향상되고, 식물 화분에 투입하면 식물의 생존 기간이 더 길어진다. 또한 제주 화산석을 냉장고에 넣으면 냉장고의 악취를 제거할 수 있다. 특히 제주 화산석은 상온에서 음이온을 발생시키며, 상온(40℃ 이하)에서 92% 이상의 적외선을 방사하는 것으로 알려져 있고, 또한 다공질로서, 흡수성, 통기성이 다른 암석보다 우수하다. 내화도는 1,120℃ 내지 1,210℃ 이고, 흡수율은 17.7% 내지 32.5% 이고, 마모율은 47.25% 내지 67.22% 로 알려져 있다. 화산석 원석의 크기가 5cm 보다 크면 추후 분쇄 공정에서 이를 분쇄하는데 지나치게 오랜 시간이 걸릴 수 있어 바람직하다. 화산석 크기는 작을수록 좋은데 이러한 의미에서 하한을 0.1 cm 로 나타내었다.

다음으로, 화산석 원석을 물로 세척하여 표면에 존재하는 불순물을 제거할 수 있다. 수돗물을 이용하여 고압으로 세척하여 표면에 존재하는 불순물을 제거할 수 있다. 수돗물의 압력은 특별히 한정된 것은 아니며, 표면에 존재하는 불순물을 제거하기에 충분하면 족하다. 고압이 아니더라도 표면의 불순물을 제거할 수 있다면 고압을 수돗물을 사용하지 않는 것이 바람직하다. 고압을 인가하기 위하여는 그만큼 에너지가 소모되어 비경제적일 수 있다.

다음으로, 세척된 화산석 원석을 100℃ 내지 150℃에서 건조할 수 있다. 물로 세척된 화산석 원석의 표면이나 오픈된 기공에 물이 스며들어 존재할 수 있다. 화산석 내의 기공에 존재하는 수분까지 완전하게 제거할 필요가 있으며 이를 위하여 물의 끓는점 이상으로 가열하는 것이 바람직하다. 이로써 화산석 원석 내의 기공에 존재하는 수분까지 효율적으로 제거할 수 있다. 다만 150℃ 이상의 온도로 가열하는 것은 건조 효율이 높지 않아 바람직하지 않다.

다음으로, 건조된 화산석 원석을 분쇄할 수 있다. 분쇄는 볼 밀을 이용하여 수행할 수 있다. 볼 밀 공정에서 사용하는 볼은 표면 경도가 높은 세라믹 볼을 사용하는 것이 바람직하다. 사용하는 볼은 직경은 큰 것과 작은 것을 적절하게 혼합하여 사용하여 분쇄 효율을 높일 수 있다. 습식 분쇄 또는 건식 분쇄 공정을 사용할 수 있다. 습식 분쇄의 경우 사용한 매질을 다시 제거해야 하는 번거로움이 있기 때문에 건식 분쇄를 하는 것이 바람직하다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 건식 분쇄를 하는 공정에서 열이 지나치게 발생함으로써 문제가 발생하는 경우에 이를 방지하기 위하여 습식 분쇄를 사용할 수 있다. 습식 분쇄를 사용하는 경우라도 분쇄 매질을 쉽게 제거할 수 있도록 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다.

분쇄 공정은 2 단계로 수행될 수 있다. 분쇄를 1 단계로 수행하는 경우에는 원하는 수준의 입도를 가지는 화산석 분말을 얻기 쉽지 않다. 따라서 1 단계 분쇄에서는 세라믹 볼의 크기를 상대적으로 큰 것을 사용하여 분쇄한 후, 2 단계 분쇄에서는 보다 작은 크기의 세라믹 볼을 사용함으로써 원하는 수준의 입도를 가지는 화산석 분말을 얻을 수 있다. 분쇄 공정을 3 단계 이상으로 구분하여 수행할 수도 있지만, 그러한 경우에는 공정이 지나치게 번거롭게 되어 비효율적일 수 있어 바람직하지 않다.

다음으로, 분쇄물을 체로 선별하여 화산석 분말을 준비할 수 있다. 체는 300 메쉬의 체를 이용할 수 있다. 300 메쉬 보다 작은 체를 사용하는 경우에는 화산석 블록의 내부에 기포나 크랙이 존재할 수 있다. 이러한 이유로 큰 체적을 가지는 화산석 블록을 제조하기 쉽지 않을 수 있다.

다음으로, 화산석 분말을 2000℃ 내지 2500℃에서 용융시킬 수 있다. 2000℃ 이상의 온도에서 용융시킴으로서 불순물이 제거된 순수한 결정체를 제작할 수 있다. 선별한 화산석 분말을 전기 용해로나 고주파 용해로에 넣고 가열하여 화산석 분말을 용융시킬 수 있다. 용융 시간은 1시간 내지 2시간이 바람직하다. 온도가 2000℃ 보다 낮은 경우에는 화산석 분말의 용융이 완전하게 이루어지지 않을 수 있으며, 완전한 용융을 위하여는 오랜 시간 가열해야 하는 단점이 있다. 온도가 2500℃인 경우에는 온도가 지나치게 높아 에너지를 낭비하는 측면이 있어 바람직하지 않다. 요컨대, 온도가 상기 범위보다 낮거나 용융시간이 상기 범위보다 짧은 경우에는 용융이 완전하게 일어나지 않을 수 있으며, 온도가 상기 범위보다 높거나 용융시간이 더 긴 경우에는 그 효과에 비하여 에너지가 과도하게 소요되기 때문에 바람직하지 않을 수 있다.

다음으로, 화산석 용융물을 냉각시켜 화산석 응고체를 제조할 수 있다. 용해로에 존재하는 화산석 용융물을 냉각함으로써 응고시킬 수 있다. 냉각시에는 용융물의 내부보다 외부가 먼저 응고될 수 있다. 차가운 물을 공급하는 등의 방법을 이용하여 냉각을 급격하게 시키는 경우에는 용융물의 내부와 외부 사이의 온도 차이가 심하여 열 응력이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 응고체 내부에 크랙이나 기공이 발생할 수 있다. 이는 제품으로써 사용 가치가 떨어질 수 있다. 따라서 최대한 열 응력의 발생을 억제하면서 냉각하는 것이 바람직하다. 하지만 지나치게 온도 하강율이 낮은 경우에는 비경제적일 수 있다. 따라서 자연냉각을 통하여 화산석 용융물을 응고시키는 것이 바람직하다. 냉각 분위기를 조절할 필요는 없으며, 일반 공기 중에서 냉각할 수 있다.

다음으로, 화산석 응고체를 가공하여 화산석 블록을 제조할 있다. 용해로에서 자연 냉각되어 응고된 화산석 응고체는 커다란 덩어리이며, 이를 분리하여 원하는 형상의 제품으로 가공할 수 있다. 가공은, 이에 한정되는 것은 아니나, 워터 젯을 이용하여 수행할 수 있다. 다이아몬드 톱 등을 사용하는 경우에는 표면에 요철이 존재하여 매끄럽지 않을 수 있는데, 워터 젯을 사용하는 경우에는 요철이 없는 매끄러운 절단면을 얻을 수 있다. 제품의 표면은 폴리싱을 통하여 광택을 낼 수 있다. 제품은 타일 모양, 직육면체 모양 등 다양한 모양을 가질 수 있다.

여기서는 화산석 용융물을 응고시킨 후 응고체를 가공하는 것에 대하여 설명하였지만, 화산석 용융물을 특정 형상을 가지는 금형에 주입하여 특정 형상을 가지는 제품을 제조할 수도 있다. 이때 금형은 1400℃ 내지 1500℃ 정도를 유지하여야 한다. 금형을 이용하여 원뿔형, 바둑알형, 반구형 등의 형상을 가지는 제품을 제조할 수 있다. 금형의 온도가 상기 범위보다 낮으면 화산석 용융물의 급격한 응고가 발생하여 제품 내부에 기포나 크랙 등의 결함이 발생할 수 있다.

화산석 응고체를 가공하여 제조한 화산석 블록의 크기는 직경이 7cm 이상일 수 있다. 즉 내부에 크랙이나 기포 등의 결함이 없는 화산석 블록을 크게 제조할 수 있다. 반면에 기존에 제조할 수 있는 결함이 없는 화산석 블록의 직경은 최대 1cm 정도였다. 이러한 이유로 종래에는 커다란 제품에 화산석 블록을 적용하기에 한계가 있었다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결한 것으로서, 결함이 없는 커다란 화산석 블록을 제조할 수 있게 됨으로 이를 각종 제품에 적용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

화산석 블록은 화산석을 고온에서 용융시킨 후 이를 냉각 응고시켜 제작한 것으로서 원적외선 방사 특성이 우수하고 항균 특성 또한 우수하다.

수경재배 환경은 해당 식물에 적당한 온도와 습도를 유지할 수 있다. 식물에는 특별한 제한은 없으나, 새싹인삼일 수 있다.

본 발명에 의하면 식물의 생육 기간이 현저하게 단축될 수 있다. 특히 새싹인삼의 경우 화산석을 사용하지 않은 경우와 대비하여 약 10일 내지 15일이 단축될 수 있다. 일반적으로 수경재배된 새싹인삼의 경우 생육 후 25일~35일이 경과하면 출하하게 되는데 이러한 생육기간을 현저하게 줄일 수 있어 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있다.

또한, 새싹인삼의 경우 사포닌 등 유효성분이 약 3배 증가할 수 있다.

또한, 새싹인삼의 폐사율이 현저하게 감소할 수 있다. 이러한 결과는 화산석 블록에서 발생하는 원적외선이 배양액의 물에 영향을 주어 수질이 개선되었기 때문인 것으로 추정된다.

이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

1년근 묘삼 구입하여 테스트 베드를 설치하여 수경재배 실험을 실시하였다.

실험군의 경우 일반 수도물 20리터를 이용하여 수경재배를 하였고, 대조군의 경우 60g 화산석 블록 5개를 수조의 바닥에 배치한 후 여기에 일반 수도물 20리터를 이용하여 수경재배를 하였다.

이후 7일마다 뿌리, 뇌두, 줄기의 크기를 측정하였다. 실험군 및 대조군에 대한 결과를 각각 표 1 및 표 2에 나타내었다. 또한 실험군의 성장 과정을 도 1에 도시하였고, 대조군의 성장 과정을 도 2에 도시하였다.

실험일자	전체길이	몸통두께	잎길이	뿌리길이
2019-05-27	11.39	5.13
2019-05-31	14.81	5.11	3.61	11.29
2019-06-03	15.24	5.04	3.99	11.23
2019-06-10	17.22	4.95	5.55	11.54
평균값	14.66	5.05	3.25	11.35

실험일자	전체길이	몸통두께	잎길이	뿌리길이
2019-05-27	10.91	4.95
2019-05-31	13.41	4.83	2.06	11.35
2019-06-03	13.49	4.82	2.97	9.91
2019-06-10	15.2	4.73	4.72	10.45
평균값	13.25	4.83	3.25	10.57

본 발명에서 사용하는 용어는 특정한 실시형태를 설명하기 위한 것으로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부한 도면에 의하여 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 보아야 할 것이다.

Claims (1)

1. 배양액 물과 화산석이 접하도록 수조에 화산석과 물을 넣어 식물을 수경재배 하는 방법.
   

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