KR20220030796A - 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 톱밥 퇴비 - Google Patents

Abstract

본 발명의 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법에 있어서, 상기 톱밥을 이용한 퇴비는, 채소에서 채소즙을 추출하는 채소즙 추출 단계; 상기 채소즙 추출 단계에서 제조된 채소즙을 황토, 톱밥과 혼합하는 혼합 단계; 상기 혼합 단계로 제조된 혼합물을 숙성하는 발효 단계 및 상기 발효된 혼합물을 펠렛으로 성형하는 성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 톱밥 퇴비 {Sawdust compost and method of manufacturing sawdust compost}

본 발명은 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 톱밥 퇴비에 관한 발명으로서, 톱밥을 이용하여 퇴비를 제조함에 있어, 퇴비의 성분이 되는 유용 미생물의 배양을 촉진시키기 위해, 채소즙과 혼합되어 발효되는 퇴비를 제공할 수 있는 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 톱밥 퇴비에 관한 것이다.

작물에 필요로 하는 양분을 매년 토양에 공급하지 않고 지속적인 작물 생산성이 가능한 농경지는 지구상에서 극히 일부에 지나지 않으며, 그러므로 작물 생장에 필요한 양분을 보충해주어야만 우리가 원하는 농산물을 얻을 수 있다.

이와 같이, 작물을 재배하기 위한 토양에 양분을 공급하기 위한 수단으로, 퇴비가 널리 이용되고 있으며, 퇴비는 토양에 유기물을 공급하여 물리성을 개선하고, 토양 비옥도를 높여 작물의 기본양분으로 활용되고 있다.

한편, 비료가 가진 화학성분을 선호하지 않는 농민들은 비료를 사용하지 않고, 6개월마다 두 차례 농작물을 수확하고 남아있는 짚과 작물의 줄기 더미를 물리적으로 뒤집어주고, 수분을 유지하여 자연 발효처리된 퇴비를 만들어 사용하기도 하였다.

이러한 자연에서 발생되는 자원들을 활용한 유기적 과정으로 만들어진 퇴비는 양분이 고갈된 토양을 살릴 수 있는 천연 퇴비라 하였다.

그러나, 상기 상술한 천연 퇴비는, 제조 하는 과정에 사람의 인력이 대거 투입되고, 인력이 충분하지 못한 농촌 지역에서는 적절한 시기에 맞춰 천연 비료를 생산하기 매우 까다로운 실정에 따라, 화학 비료를 사용하는 농가가 점차 증가하는 추세이다.

이와 같이 화학적 비료가 사용된 농산물은, 일부 소비자들에게 선호도가 떨어지고 있으며, 이러한 화학 비료의 새로운 위험성과 비선호도가 대두됨에 따라, 친환경 실천 농가들은 퇴비 사용의 필요성과 중요성을 더욱 중요하게 여기고 있는 추세이다.

한편, 기계톱에 의해 발생하는 톱밥으로 이들 톱밥은 과거에는 대부분 소각처리하였지만 지금은 다양한 방법으로 재활용하므로써 자연보호 및 자국의 경제적 이득을 도모하려는 노력을 계속하고 있으며, 이와 같은 문제에 주목하여, 자연에서 얻을 수 있는 목재 가공 부산물의 재료인 톱밥을 이용하여 퇴비를 제조하는 기술이 개발되고 있는 추세이며, 그 예로, 한국공개특허 제10-2001-0031266호 '폐목을 이용한 시설하우스용 톱밥퇴비 제조방법' 및 한국등록특허 제10-1376187호 '대나무 톱밥을 포함하는 식물용 퇴비 및 이의 제조방법'이 개시되어 있다.

그러나, 톱밥은 축산농가의 바닥깔개용으로 사용되어 우분, 돈분, 계분등의 생분(生糞)을 퇴비화하는데 사용되기도 하나, 이는 축분(畜糞)의 퇴비화효과를 높이기 위해 수분을 조절하는 용도나 통기성을 좋게 하기 위한 퇴비촉진제로만 소량 사용되는 것일 뿐, 퇴비의 직접적인 원재료로 사용되는 것은 아니며, 소량의 톱밥만을 필요로 하는 것으로, 이는 다량 폐기 처분되고있는 톱밥의 재활용측면에서는 매우 낭비적인 요소에 불과한 것이다.

이에 따라, 매년 다량 발생되는 목재 폐기물인 톱밥으로 퇴비를 제조함에 있어, 보다 많은 톱밥을 소비할 수 있도록 함으로서 목재의 소요량을 줄이고, 톱밥의 고부가가치적인 톱밥을 주 원료로 하여 작물 생장에 도움을 줄 수 있는 퇴비 제조 방법에 대한 기술 개발이 절실한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 식물 생장에 도움이 되는 유기물을 다량 함유한 발효 혼합물과, 주위에서 수월히 조달 가능한 황토 및 톱밥과 혼합하여 제조된 톱밥 퇴비를 재배자에게 저렴한 가격에 제공 가능하며, 양질의 작물을 획득할 수 잇는 톱밥을 이용한 퇴비 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 톱밥 퇴비를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법은, 채소에서 채소즙을 추출하는 채소즙 추출 단계; 상기 채소즙 추출 단계에서 제조된 채소즙을 황토, 톱밥과 혼합하는 혼합 단계; 상기 혼합 단계로 제조된 혼합물을 숙성하는 발효 단계 및 상기 발효된 혼합물을 펠렛으로 성형하는 성형 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 채소즙 추출 단계에 투입되는 채소는, 양파, 배추, 무우 중 어느 하나 이상의 채소가 사용될 수 있다.

또한, 상기 채소즙은, 추출된 채소즙 100 중량부에 대하여, 유용 미생물 혼합액 10~20 중량부를 혼합하여 제조된 채소 혼합액을 용기에 담아 밀폐시킨 후, 40~50°C로 유지되는 배양기에서 5~7일간 발효시킨 발효된 채소즙일 수 있다.

또한, 상기 채소즙 추출 단계는, 채소를 세절하는 세절 단계; 세절된 채소로 즙을 내는 착즙단계 및 상기 착즙된 채소즙을 70~85°C의 온도에서 60초~75초간 노출시키는 살균 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 톱밥을 이용한 퇴비는, 채소즙 1 내지 5 중량부, 황토 50 내지 60 중량부 및 톱밥 30 내지 40 중량부의 비율로 혼합되어 제조될 수 있다.

또한, 상기 발효 단계는, 혼합 단계로 제조된 혼합물을 60~70°C의 온도에서 10일 내지 15일간 발효시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법은, 상기 혼합 단계 이후, 가축 분뇨가 투입되는 가축 분뇨 투입 단계를 더 포함하고, 상기 가축 분뇨 투입 단계에 투입되는 가축 분뇨는, 수분함량이 10~20%로 제조된 가축 분뇨가 이용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라 제조된 톱밥 퇴비는, 친환경 재료를 사용하여 제조되어, 친환경 농업으로 식물을 재배하고자 하는 재배자에게 친환경 퇴비를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 톱밥 퇴비는, 양파, 배추, 무우와 같은 주변에서 쉽게 수집할 수 있으며, 상품성이 떨어지는 채소를 이용하여 제조될 수 있으므로, 애써 키운 농산물을 폐기 처분해야하는 작물 재배인을 구제할 수 있다.

또한, 바이오매스를 다량 함유한 퇴비를 제공해주어, 상기 바이오매스의 유용 효과로 유용 미생물의 활발한 활동으로 보수력과 통기성을 높여, 식물의 뿌리를 튼튼하게 하고 재배물의 생장을 촉진시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 톱밥 퇴비는, 식물 재배에 필수 영양분이 다량 함유되어, 병충해에 대한 저항력을 가진 식물을 재배할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 톱밥 퇴비를 제조하기 위한 단계를 보여주는 흐름도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 채소 즙을 제조하기 위한 단계를 보여주는 흐름도이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 가축 분뇨 투입 단계가 더 포함된 톱밥 퇴비를 제조하기 위한 단계를 보여주는 흐름도이다.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

먼저, 도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 톱밥 퇴비를 제조하기 위한 단계를 보여주는 흐름도이며, 도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 채소 즙을 제조하기 위한 단계를 보여주는 흐름도이다.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법(1)은, 채소즙 추출 단계(S10), 혼합 단계(S20), 발효 단계(S30) 및 성형 단계(S40)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 채소즙 추출 단계(S10)는, 채소에서 채소즙을 추출하기 위한 단계이다.

여기서, 상기 채소즙은, 이후 혼합 단계에 투입될 톱밥에 유용 미생물이 원활히 양생될 수 있도록, 톱밥에 영양분을 공급하는 역할을 한다.

또한, 상기 채소즙은, 종래 사용되던 짚, 낙엽, 나무등을 태워 만든 비료에 대비하여, 식물에 필요한 칼륨이 풍부하게 함유되어 있어, 종래에 사용되던 비료의 성분보다 더욱 향상된 작물 생장의 효과를 가진다.

또한, 상기 채소즙 추출 단계(S10)에 사용되는 채소는 양파, 배추, 무우 중 어느 하나 이상의 채소가 사용될 수 있다.

그러나, 상기 상술된 양파, 배추, 무우는 바람직한 재료가 되는 채소일 뿐, 당근, 가지, 깻잎, 상추, 오이등과 같은 청과물을 모두 포함할 수 있으며, 예를 들자면, 수확 시기가 지나 상품성이 떨어진 양파 혹은 김장철 판매되지 않은 배추와 같은 채소가 이용되는 것이 가장 바람직 하다.

이로써, 수확된 농산물이 날씨 혹은 물가의 영향을 받아 판매되지 않고, 농가에 그대로 저장되거나, 거래처의 창고에서 시들거나 썩게되어, 폐기해야함으로 인해 발생되는 손해액을 퇴비를 제조하도록 하여 줄일 수 있다.

이로 인해, 농산물의 폐기로 인해 발생되는 재배자와 판매자의 피해 및 부담을 줄여줄 수 있다.

또한, 상기 채소즙 추출 단계(S10)는, 세절 단계(S11), 착즙 단계(S12) 및 살균 단계(S13)를 포함할 수 있으며, 상기 공정은 도 2 를 참조하여 자세히 설명하도록 한다.

먼저, 상기 세절 단계(S11)는, 채소를 세절하는 단계이다.

여기서, 상기 세절된 채소는, 착즙 단계(S12)에 투입되기 전 채소 즙이 용이하게 추출될 수 있는 크기로 세절되는 것이 가장 바람직하며, 채소를 세절하기 위한 장치로, 분쇄기 또는 세절기와 같은 절단 장치가 사용될 수 있다.

또한, 상기 착즙 단계(S12)는, 상기 세절된 채소를 착즙함으로서 채소즙을 제조하기 위한 단계이며, 착즙기와 같은 가압 방식의 착즙 장치가 사용될 수 있다.

그러나, 이는 바람직한 실시 예일 뿐, 채소에 존재하는 유용 성분만을 추출하고자 할 경우, 채소를 가압하여 채소 즙을 추출하는 방식이 아닌, 채소 액기스를 재조하기 위한 용매 추출법, 이산화탄소에 의한 감압 및 고온에 의한 초임계 추출법, 초음파 추출법, 발효 추출법 중 어느 하나의 추출 방법을 통해 채소 액기스가 추출될 수도 있다.

여기서, 상기 이산화탄소에 의한 감압, 고온에 의한 초임계추출법에 의한 추출법은 초임계 유체 추출법(supercritical fluid extraction)을 의미하는 것으로, 일반적으로 초임계 유체는 기체가 고온 고압 조건에서 임계점에 도달하였을 때 갖는 액체 및 기체의 성질을 지니고 있으며, 화학적으로 비극성 용매와 유사한 극성을 지니고 있으며 이러한 특성으로 인해 초임계 유체는 지용성 물질의 추출에 사용되고 있다.

이산화탄소는 초임계 유체기기의 작동으로 압력 및 온도가 임계점까지 이르는 과정을 거치면서 액체 및 기체 성질을 동시에 지닌 초임계 유체가 되고 그 결과 지용성 용질에 대한 용해도가 증가한다. 초임계 이산화탄소가 일정량의 시료를 함유한 추출 용기를 통과하게 되면 시료에 함유된 지용성 물질은 초임계이 산화탄소에 추출되어 나온다.

지용성 물질을 추출한 후 추출 용기에 남아있는 시료에 다시 소량의 공용매가 함유된 초임계 이산화탄소를 흘려 통과시키면 순수한 초임계 이산화탄소만으로는 추출되지 않았던 성분들이 추출되어 나오게 할 수 있다.

본 발명의 초임계추출법에 사용되는 초임계 유체는 초임계 이산화탄소 또는 이산화탄소에 추가적으로 공용매를 혼합한 혼합유체를 사용함으로써 효과적으로 유효 성분을 추출할 수 있다.

이러한 공용매는 클로로포름, 올리브 오일, 에탄올, 메탄올, 물, 에틸아세테이트, 핵산 및 디에틸에테르로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하게는 올리브 오일, 에탄올, 메탄올, 물로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 본 발명의 채소 추출물이 톱밥 및 황토와 혼합되어 제조되는 퇴비 제조 방법(1)에 관한 발명이므로, 가장 바람직한 용매로는 물일 수 있다.

또한, 상기 초음파 추출법은 초음파 진동에 의해 발생되는 에너지를 이용하는 추출방법으로, 초음파가 수용성 용매 속에서 시료에 포함된 불용성인 용매를 파괴시킬 수 있으며, 이때 발생되는 높은 국부온도로 인하여 주위에 위치하는 반응물 입자들의 운동에너지를 크게 하기 때문에 반응에 필요한 충분한 에너지를 얻게 되고, 초음파 에너지의 충격효과로 높은 압력을 유도하여 시료에 함유된 물질과 용매의 혼합 효과를 높여주어 추출 효율을 증가시키게 된다.

초음파 추출법에 사용할 수 있는 추출용매는 클로로포름, 에탄올, 메탄올, 물, 에틸아세테이트, 핵산 및 디에틸 에테르로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 추출된 시료는 진공 여과하여 여과액을 회수한 후 감압증발기로 제거하고, 동결 건조하는 통상의 추출물 제조 방법을 통해 추출물을 얻을 수 있다.

또한, 상기 착즙 단계(S12)를 거쳐 생산되는 채소 부산물은, 다시 분쇄기 또는 세절기에 투입되어, 분말화시킨 후 건조하여, 톱밥과 혼합될 수 있다.

이로써, 착즙 단계(S12)를 통해 제조된 채소의 부산물 역시, 폐기 처분되지 않고 톱밥과 혼합됨으로서, 폐기물의 처리가 필요하지 않고, 채소의 원물을 전부 이용하여 퇴비를 제조할 수 있어, 자연 친화적이고, 처리 비용이 소요되지 않는 장점을 가진다.

또한, 상기 살균 단계(S13)는, 채소즙에 존재하는 영양분 외에, 불필요한 성분 또는 불순물이 혼합되어, 이후 투입될 톱밥이 퇴비화 되는 것이 아닌 썩어버리는 문제점을 방지하기 위한 것이다.

구체적으로, 상기 살균 단계(S13)는, 70°C 내지 85°C의 온도에서 60초 내지 75초간 수행될 수 있다.

여기서, 상기 채소즙을 살균하는 온도가, 70°C의 온도 미만일 경우, 살균이 원활하게 이루어지지 못하여, 퇴비와 혼합되었을때, 채소즙에 잔재할 수 있는 바이러스 또는 작물에 해로운 미생물로 인하여, 퇴비가 썩어버리는 문제점이 발생할 수 있고, 85°C의 온도를 초과할 경우, 채소즙에 존재하는 영양분이 모두 파괴되어, 이후 채소즙이 톱밥과 황토와 혼합된 후 유용 미생물에 영양분을 효과적으로 공급할 수 없는 문제점이 발생될 수 있으므로, 70°C 내지 85°C도의 온도에서 살균하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 채소즙을 살균하는 시간이, 상술한 온도 범위 내에서 수행되되, 60초 미만의 살균 과정을 거칠 경우, 지나치게 단시간의 살균시간으로 하여 살균이 어려운 문제점이 발생할 수 있고, 75초를 초과할 경우, 살균이 지나치게 수행되어 영양분이 과도한 시간동안 열에 노출되어 파괴되는 문제점이 발생될 수 있으므로, 60 내지 75 초의 시간을 유지하도록 살균하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법(1)에 투입되되, 앞서 상술된 채소즙 추출 단계(S10)의 공정으로 추출된 채소즙은, 채소즙의 전체 100 중량부에 대하여, 유용 미생물 혼합액 10 내지 20 중량부를 혼합하여 제조된 채소 혼합액을 용기에 담아 밀폐시킨 후, 40 내지 50°C로 유지되는 배양기에서 5 내지 7일간 발효시키는 채소즙을 발효시키는 단계인 채소즙 발효 단계를 더 포함할 수 있다.

이는, 이후 황토 및 톱밥과 혼합될 채소즙에 존재하는 영양분과 유용 미생물의 증식 속도를 증폭시키기 위함이다.

또한, 상기 혼합 단계(S20)는, 상기 추출된 채소즙을 황토 및 톱밥과 혼합하는 단계이다.

서술하기에 앞서, 상기 황토는 부엽토, 질석, 펄라이트, 피트모스, 모래, 마사토 중 하나 이상을 더 포함하거나, 대체될 수도 있다.

먼저 황토는, 프로테아제를 포함하고 있으며, 상기 프로테아제는 비료 요소의 역할로, 식물 생장에 도움을 줄 수 있다.

또한, 부엽토는, 나뭇잎이나 소분된 나뭇가지가 미생물에 의해 부패된 흙이며, 상기 부엽토는 수분과 양분의 보축력이 강하며, 지온을 높이고 영양분이 풍부한 특징을 가지므로, 작물의 생장에 도움을 줄 수 있다.

또한, 질석은, 칼륨, 마그네슘, 칼슘과 같은 양분을 가지고 있으므로, 작물의 생장에 도움을 줄 수 있다

또한, 펄라이트는, 수분을 잘 유지하고, 우수한 통기성을 가지고 있으며, 펄라이트가 가진 단열 특성으로 인해 식물의 뿌리가 과열되거나, 겨울철 낮은 온도로 인해 작물의 뿌리가 냉각되는 것을 방지할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 피트모스는, 통기성이 좋고 부식속도가 느려 식물의 배양토로 용이한 특징을 가지며, 톱밥과 혼합되었을시, 채소즙과 혼합되어 제조된 퇴비가 썩는 것을 방지할 수 있는 장점을 가진다. (이하, 상기 부엽토, 질석, 펄라이트, 피트모스, 모래, 마사토는 '황토'라고 표기하며, 상기 상토들 역시, 이하 서술될 황토가 이용되는 공정에 투입될 수 있다.)

한편, 상기 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법(1)에 쓰이는 황토는, 소토법, 약제 소독법, 증기 소독법 하나이상의 소독법으로 소독된 황토일 수 있다.

이는, 황토에 포함될 수 있는 병균 혹은 잡초 종자를 제거하기 위함이며, 이에 따라, 입고병, 역병등의 병 발생으로 재배자가 재배하고자 하는 작물에 발생될 수 있는 병충해 피해의 방지를 위한 것이다.

구체적으로, 상기 소토법은, 철판이나 직사각형 모양의 강철 위에 황토를 평평하게 하고, 상기 철판이나 직사각형 모양의 강철을 가열하며, 상기 황토에 포함되어 있는 유기물이 과도한 열에 의해 사멸되는 것을 방지할 수 있도록 황토 표면에 물을 뿌려 황토를 적시며, 상기 가열된 황토의 온도가 65 내지 75°C의 온도에 도달하게 되면 가열을 중단하고, 적정한 온도로 식혀 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 약제 소독법을 이용하여 황토를 소독하는 방법은, 황토를 평평하게 한 후, 평탄화된 황토의 표면 일정 거리마다 구멍을 형성하고, 형성된 구멍에 소독용 약제를 주입한 후, 상기 구멍들을 황토로 메우도록 하여 교반 및 숙성시켜 사용되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 약제 소독법에 사용되는 약제는 클로로피클린 혹은 메틸브로마이드 혹은 싸이론이 사용될 수 있다.

또한, 증기 소독법을 이용하여 황토를 소독하는 방법으로서, 85°C 내지 100°C의 온도를 가지는 증기로 황토를 찐 후, 식혀 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 톱밥은, 기계적 강도가 높고 다른 퇴비와 비교해서 장기간에 걸친 흙의 팽연화를 지속시킬 수 있으며, 상기 팽연화가 지속될 경우, 재배에 장기간이 소요되는 작물의 뿌리활동과 수명을 연장시켜, 양질의 작물을 재배할 수 있는 장점을 가진다.

한편, 상기 톱밥은, 상기 황토와 원활히 혼합될 수 있도록, 황토의 입자와 동일한 입자를 가지도록 제조될 수 있으며, 구체적으로, 1mm 내지 10mm 의 입자로 분쇄된 톱밥일 수 있다.

이를 위해, 앞서 서술되었던 분쇄기 또는 세절기와 같은 파쇄 장치가 사용될 수 있다.

이후, 상기 채소즙 추출 단계(S10)를 거쳐 제조된 채소즙과, 혼합 단계(S20)에 투입될 황토 및 톱밥이 혼합되는 혼합비는, 채소즙 1 내지 5 중량부, 황토 50 내지 60 중량부 및 톱밥 30 내지 40 중량부로 혼합되어 제조될 수 있다.

구체적으로, 상기 채소즙이 1 중량부 미만으로 첨가될 경우, 채소가 가진 영양분의 성분이 톱밥 및 황토 혼합물에 충분히 스며들기 힘들어, 유용 미생물이 원활히 증식할 수 없는 문제점이 발생될 수 있고, 채소즙이 5 중량부를 초과할 경우, 과도한 영양분으로 인하여, 이후 수행될 혼합물의 발효 단계(S30)에서, 혼합물이 퇴비화 되는 것이 아닌 썩게되어, 폐기될 수 있는 문제점을 방지하기 위함이다.

또한, 상기 황토가 50 중량부 미만으로 혼합될 경우, 혼합물이 숙성되며 양생되는 토양 미생물의 효과를 도출해 내기 어렵고, 황토가 60 중량부를 초과하여 혼합될 경우, 혼합물이 너무 딱딱해짐으로 인해 이후 수행될 성형 단계(S40)에서 퇴비를 성형하는데 많은 압력이 필요하기 때문에, 황토의 조성비는 상술한 바와 같이 50 내지 60 중량부를 유지하도록 하여 혼합하는 것이 가장 바람직하다.

한편, 상기 톱밥이 30 중량부 미만으로 첨가될 경우, 원활한 퇴비화가 수행될 수 없으며, 톱밥이 가진 팽연화의 효과를 도출해내기 어렵고, 톱밥이 40 중량부를 초과할 경우, 성형 단계(S40)의 이후 제조될 퇴비 완제품이 지나친 함량으로 혼합된 톱밥으로 인해 제조된 퇴비의 강도가 낮아져, 유통 및 판매 과정에서 부스러지는 문제점이 발생될 수 있기에, 상기 톱밥은 30 내지 40 중량부가 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 발효 단계(S30)로 투입되기 위해 제조된 혼합물 100중량부에 대하여, 볏짚이 10 내지 15 중량부 더 첨가될 수 있다.

여기서, 볏짚에 함유된 무기원소는, 흙의 성분과 유사한 마그네슘, 칼슘, 망간, 알미늄, 규소를 포함하고 있으며, 비료의 성분인 인과 칼륨, 농약의 성분인 황과 염소를 함유하고 있으므로, 식물 생장을 촉진시켜주고 식물의 생장에 도움이 되는 영양소를 풍부하게 제공해주어 식물 수확시 식물의 질을 향상시켜주는 효과가 있다.

또한, 상기 발효 단계(S30)로 투입되기 위해 제조된 혼합물 100중량부에 대하여, 왕겨가 10 내지 15 중량부 더 첨가될 수 있다.

여기서, 상기 왕겨는 칼슘, 칼륨 및 마그네슘을 함유하고 있으므로, 토양 개량에 효과를 가지며, 식물 생장을 돕는 작용을 할 수 있고, 섬유소와 질소물의 함량이 많으며, 리그닌 함량이 낮아 발효 단계를 거친 퇴비로 제조했을시 퇴비가 섬유소와 질소물 성분이 풍부하게 함유되어 제조될 수 있는 장점을 가진다.

또한, 상기 발효 단계(S30)는, 상기 혼합 단계(S20)에서 제조된 혼합물을 숙성시키는 단계이다.

구체적으로, 상기 발효 단계(S30)는, 상기 혼합 단계(S20)의 이후 제조되는 혼합물을, 60°C 내지 70°C의 온도에서, 10일 내지 15일간 발효시키는 단계일 수 있다.

이는, 상기 혼합된 채소즙, 황토, 퇴비의 혼합물을 숙성시켜, 작물에 공급될 영양분의 효과를 증폭시키기 위한 단계이다.

여기서, 상기 발효를 위한 온도가 60°C 미만의 온도로 발효될 경우, 발효에 소요되는 시간이 너무 오래 걸림과 동시에, 혼합물이 발효되어 퇴비가 되는 것이 아닌 발효 과정에서 혼합물이 썩어버리는 문제점이 발생할 수 있으며, 70°C의 온도를 초과하여 수행될 경우에도, 혼합물에 포함된 유용 성분들이 열에 의하여 파괴되는 문제점이 발생될 수 있기 때문에, 상기 발효단계는 적절한 온도인 60°C 내지 70°C의 온도로 수행되는 것이 가장 바람직하다.

또한, 발효 단계가 10 일 미만으로 수행될 경우, 채소즙이 가진 영양분이 황토 및 톱밥과 혼합 후 퇴비화되기 충분치 않은 시간이므로, 적어도 10일 내지 15 일의 발효 단계(S30)를 거친 혼합물을 이후 서술될 성형 단계(S40)에 투입시키는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 혼합물의 원활한 발효를 위해, 발효실 내부의 습도를 60% 내지 80%로 유지시키는 것이 가장 바람직하다.

이때, 상기 발효실 내부의 습도를 조절하기 위해, 발효실 내부에 물을 분사할 수 있으며, 이때 사용되는 물은, 질소, 인산, 칼리 중 어느 하나이상의 성분을 더 포함하는 물일 수 있다.

여기서, 질소는 단백질, 핵산, 엽록소, 비타민과 같은 다양한 작물 호르몬의 구성물질이며, 줄기와 잎의 성장에 도움을 줄 수 있다.

또한, 상기 인은, 단백질, 효소, 핵산의 구성물질이며, 작물의 뿌리 성장을 도와주고, 식물의 결실촉진에 필요한 물질이다.

또한, 칼륨은, 식물 기공의 작용, 무기질 흡수와 수송에 관여하며, 뿌리와 줄기를 강하게 하는 효과를 가진다.

이는, 퇴비로 제조되는 혼합물을 발효시킴에 있어, 퇴비가 함유하고 있는 작물 생장에 도움을 주는 유용 성분을 보다 보충해주기 위함이다.

마지막으로, 상기 공정으로 생산된 퇴비의 재료인 발효 혼합물을, 유통하기 편리한 형태의 펠렛 형상으로 성형하는 성형 단계(S40)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 성형 단계(S40)는, 압축성형상토 제조용 금형을 사용하여 200 내지 400 kg/cm2 의 압력으로 압축 가압 성형되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 발효된 혼합물이 400 kg/cm2 압력을 초과하여 압축되는 경우, 높은 밀도로 인하여 채소의 뿌리가 착근하기 어렵고, 지나치게 단단하여, 압축된 펠렛형태의 퇴비를 세분화시켜 농작물에 뿌리도록 작업하기 어려운 문제점이 발생할 수 있으며, 200 kg/cm2 미만의 압력으로 압축되는 경우, 상기 압축성형상토의 형상이 제대로 형성되지 않아, 유통 과정에서 펠렛의 형상이 무너져, 유통에 어려움을 겪을 수 있기 때문에, 성형 단계(S40)는 상술한 압축 압력의 범위 내로 수행하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법(1)은, 가축 분뇨 투입 단계(S25)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가축 분뇨 투입 단계(S25)는, 톱밥 퇴비에 바이오매스의 유효 성분을 투입하기 위한 공정이다.

구체적으로, 상기 가축 분뇨 투입 단계(S25)는, 앞서 상술했던 혼합 단계(S20) 이후, 발효 단계(S30)의 이전 수행될 수 있다.

또한, 상기 가축 분뇨 투입 단계(S25)에 이용되는 가축 분뇨는, 수분의 함량이 10% 내지 20% 인 가축 분뇨가 이용될 수 있다.

또한, 상기 가축 분뇨는 채소가 생장하는데 필요한 칼슘, 인, 철분등을 골고루 함유하고 있어, 작물에게 각종 유효 영양소를 동시에 공급 가능하다.

또한, 상기 가축 분뇨는, 채소즙 1 내지 5 중량부, 황토 50 내지 60 중량부 및 톱밥 30 내지 40 중량부가 혼합된 혼합물에 10 내지 20 중량부로 혼합될 수 있다.

한편, 상기 가축 분뇨는, 돼지 분뇨, 소 분뇨, 양계 분뇨를 포함할 수 있으며, 축산업 분야에서 사육되는 가축이라면, 그 종을 가리지 않고 그에 따라 생산되는 분뇨가 이용될 수 있다.

여기서, 상기 분뇨는 채소가 생장하는데 필요한 칼슘, 인, 철분등을 골고루 함유하고 있어, 작물에게 각종 유효 영양소(이하, '바이오매스'라 함)를 동시에 공급 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 바이오매스를 포함하여 제조된 톱밥 퇴비가 가축의 분뇨를 이용하여 제조될 경우, 축사에서 발생되는 분뇨에 따른 악취 및 환경오염문제를 저감시킬 수 있는 효과를 가진다.

한편, 상기 바이오매스는, 가축 분뇨뿐 만이 아닌 수산부산물에서도 추출 가능하다.

이때, 상기 수산부산물은, 어류, 패류, 갑각류의 껍질 혹은 미역 줄기와 같은 해조류를 포함할 수 있다.

종래의 수산부산물은 유통, 가공, 판매 단계에서 어류의 뼈, 패류의 껍질 등과 같은 비가식 부위를 제거하는 공정으로 발생되고 있으며, 이로 인해 막대한 양의 부산물이 발생되며, 이러한 수산부산물이 단순 폐기 처분될 경우, 환경오염 및 그의 처리 비용이 발생되는 문제점이 발생할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 실시 예를 제시하나, 하기 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

[실험예 1] 시판 퇴비와 본 발명의 톱밥 퇴비의 작물 생장 상태 비교

본 실험에서는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 톱밥 퇴비와, 일반 시판되는 퇴비를 이용하여 오이를 재배한 후, 오이의 생장 상태 및 수확 여부를 측정하였다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 톱밥 퇴비는, 채소즙 5 중량부, 황토 50 중량부 및 40 중량부를 혼합하여 제조하였으며, 65%의 습도와, 60°C의 온도에서 10일간 발효되어 제조된 톱밥 퇴비를 사용하였다.

이하, 그 조건과 결과는 하기 표 1 과 같다.

시판 퇴비와, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 톱밥 퇴비의 비교

	재배 시간	수확	오이 줄기의 길이
톱밥 퇴비	60일	O	55.6cm
시판 퇴비		X	45.2cm

[표 1]을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 톱밥 퇴비를 사용하여 오이를 재배하였을때, 오이의 생장상태가 시판 퇴비를 사용하여 재배한 오이보다 앞서있는 것을 알 수 있으며, 수확 역시 가능한 상태인 것으로 나타났다.

[실험예 2] 톱밥 퇴비를 제조하기 위한 채소즙의 최적의 혼합비 도출

본 실험에서는 톱밥 퇴비를 제조하기 위해 혼합 단계를 거칠 때, 최적의 채소즙 혼합비를 도출하고자 혼합물에 투입되는 채소즙의 비율에 변화를 주어, 발효 단계를 거친 후 제조된 퇴비를 이용하여 오이를 재배한 후, 오이의 생장 상태를 측정하였다.

여기서, 톱밥 퇴비를 제조하는데 있어, 퇴비를 제조하기 위한 채소즙의 함량에만 변화를 주었을 뿐, 퇴비를 발효시키기 위한 습도, 온도, 시간은 각각, 65%, 60°C, 10일로 동일하게 설정하였다.

이하, 그 조건은 하기 [표 2]와 같으며, 이에 따른 오이의 생장 측정에 따른 결과는 하기 [표 3]과 같다.

톱밥 퇴비의 혼합비

	실시예 1	실시예 2	실시예 3
채소즙	0.5 중량부	5 중량부	10 중량부
황토	55 중량부
톱밥	35 중량부

오이 생장 결과

	작물상태	수확	오이 줄기의 길이
실시예 1	건강	X	45.7cm
실시예 2	건강	O	57.4cm
실시예 3	진드기 발생	O	52.1cm

[표 3]을 참조하면, 실시예 2의 조건의 채소즙 함량으로 제조된 톱밥 퇴비에서 50일간 재배 과정을 거쳤을 때, 오이 줄기의 생장 상태가 가장 좋으며, 수확 역시 가능한 상태인 것으로 나타났다.

한편, 실시예 1 의 채소즙 함량으로 제조된 톱밥 퇴비로 재배된 오이는, 충분하지 못한 영양분을 가지는 퇴비로 인하여, 작물의 생장이 늦고, 이에 따라 수확이 불가능한 상태였다.

또한, 실시예 3 의 채소즙 함량으로 제조된 톱밥 퇴비로 재배된 오이는, 수확이 가능하고, 오이 줄기의 길이가 양호한 상태였으나, 오이 줄기와 뿌리에 진드기와, 흰색 반점과 같이 보이는 솜깍지벌레가 발견되어, 재배된 오이의 상품성이 떨어진 상태였다.

이에 따라, 채소즙을 적정 혼합비인 5 중량부를 투입하였을 때, 가장 효과적인 퇴비 생산이 가능한 것으로 도출되었다.

[실험예 3]

한편, 실시예 2로 제조된 퇴비를 이용하여 재배된 오이와, 일반 마트에서 시판중인 오이의 기호도 검사를 수행하였다.

이때, 상기 기호도 검사를 위한 검사원은 불특정 다수의 길거리 행인을 대상으로 20대에서 40대에 이르기까지 남성 10명, 여성 10명을 선발하였다.

이후, 검사원 각각에게 채점표를 나누어 주고, 9점 척도에 의해 각 측정 항목의 기호도를 측정하도록 하였다. 각 시료에 대해 향, 수분량, 맛, 전체기호도 등 여러 항목에 대해 설명하였고, 척도는 9점 척도(1: 매우싫다, 5: 보통, 9: 매우좋다)

그 결과는 하기 [표 4]와 같다.

기호도 비교표

	향	수분량	맛	전체기호도
실시예 2 의 퇴비로 재배된 오이	6.9	7.8	8.6	8.4
시판되는 오이	5.2	6.2	7.1	6.2

이때, 상기 [표 4]를 도시화 시키면, 하기 [그래프 1], [그래프 2]와 같다.

[그래프 1] 실시예 2의 퇴비로 재배된 오이

[그래프 2] 시판 오이

[표 4], [그래프 1], [그래프 2]를 참조하면, 본 발명의 실시 예의 퇴비로 재배된 오이인 실시예 2 와, 시판되는 오이를 대비하였을때, 본 발명의 실시예 2 로 재배된 오이의 전체기호도가 높은 것을 확인 함으로써, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 퇴비를 이용하여 식물을 재배하였을때, 보다 양질의 농산물을 수득할 수 있는 효과를 가짐을 알 수 있었다.

[실험예 4] 시판 퇴비와 본 발명의 가축 분뇨를 포함하여 제조된 톱밥 퇴비의 작물 생장 상태 비교

본 실험에서는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 톱밥 퇴비와, 일반 시판되는 퇴비를 이용하여 오이를 재배한 후, 오이의 생장 상태 및 수확 여부를 측정하였다.

여기서, 가축 분뇨가 이용되는 톱밥 퇴비를 제조함에 있어, 톱밥 퇴비가 이루는 혼합물은, 채소즙 5 중량부, 황토 50 중량부 및 40 중량부를 혼합하되, 가축 분뇨(이때, 돈분을 사용하였다.) 15중량부를 더 함유하도록 제조하였으며, 65%의 습도와, 60°C의 온도에서 10일간 발효시켜 제조하였다.

[비교예 1, 2] 시판 퇴비

시중에서 판매되는 퇴비 중 2가지를 무작위로 선발하였다.

이하, 그 조건과 결과는 하기 [표 5] 와 같다.

	재배 시간	수확	오이 줄기의 길이
가축분뇨를 포함한 톱밥 퇴비	60일	가능	58.5cm
비교예 1		미흡	52.4cm
비교예 2		가능	56.2cm

[표 5]를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 가축 분뇨를 포함하여 제조된 톱밥 퇴비를 사용하여 오이를 재배하였을때, 오이 줄기의 생장 상태가 가장 좋으며, 수확 역시 가능한 상태인 것으로 나타났다.

또한, [비교예 1] 의 퇴비로 재배된 오이는, 오이 줄기의 생장 상태가 불량하였으며, 수확 역시 불가능한 상태로 나타났다.

또한, [비교예 2] 의 퇴비로 재배된 오이는, 수확이 가능하고, 오이 줄기의 길이가 양호한 상태였으나, 본 발명의 실시 예에 따른 퇴비로 재배한 오이 줄기의 길이보다 2.3cm 가량 짧은 상태를 나타냄으로서, 생장 속도에 있어 차이를 보였다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 가축 분뇨를 포함하는 톱밥 퇴비가, 시판되는 퇴비보다 그 사용에 있어 보다 효과적임을 알 수 있었다.

한편, [비교예 1], [비교예 2]는, 모두 인공합성 화학 첨가물이 첨가되어 있으므로, 친환경 재료만을 사용하여 제조되는 본 발명의 실시 예에 따른 퇴비에 비해 환경 친화적이지 못하고, 재배에 사용되는 퇴비를 제외하고 남은 퇴비를 처리함에 있어, 처분하기 용이하지 못한 문제 또한 발견되었다.

이상으로 첨부된 표 및 그래프를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

1 : 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법
S10 : 채소즙 추출 단계
S11 : 세절 단계
S12 : 착즙 단계
S13 : 살균 단계
S20 : 톱밥, 퇴비 혼합 단계
S25 : 가축 분뇨 투입 단계
S30 : 혼합물 발효 단계
S40 : 혼합물 성형 단계

Claims (8)

1. 채소에서 채소즙을 추출하는 채소즙 추출 단계;
   상기 채소즙 추출 단계에서 제조된 채소즙을 황토, 톱밥과 혼합하는 혼합 단계;
   상기 혼합 단계로 제조된 혼합물을 숙성하는 발효 단계 및
   상기 발효된 혼합물을 펠렛으로 성형하는 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 채소즙 추출 단계에 투입되는 채소는,
   양파, 배추, 무우 중 어느 하나 이상의 채소가 사용되는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 채소즙은,
   추출된 채소즙 100 중량부에 대하여, 유용 미생물 혼합액 10~20 중량부를 혼합하여 제조된 채소 혼합액을 용기에 담아 밀폐시킨 후, 40~50°C로 유지되는 배양기에서 5~7일간 발효시킨 발효된 채소즙인 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 채소즙 추출 단계는,
   채소를 세절하는 세절 단계;
   세절된 채소로 즙을 내는 착즙단계 및
   상기 착즙된 채소즙을 70~85°C의 온도에서 60초~75초간 노출시키는 살균 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 톱밥을 이용한 퇴비는,
   채소즙 1 내지 5 중량부, 황토 50 내지 60 중량부 및 톱밥 30 내지 40 중량부의 비율로 혼합되어 제조되는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 발효 단계는,
   혼합 단계로 제조된 혼합물을 60~70°C의 온도에서 10일 내지 15일간 발효시키는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법
   
7. 제 1 항에 있어서,
   톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법은,
   상기 혼합 단계 이후,
   가축 분뇨가 투입되는 가축 분뇨 투입 단계를 더 포함하고,
   상기 가축 분뇨 투입 단계에 투입되는 가축 분뇨는,
   수분함량이 10~20%로 제조된 가축 분뇨가 이용되는 것을 특징으로 하는 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법
   
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 한항의 톱밥을 이용한 퇴비 제조 방법으로 제조되는 톱밥을 이용한 퇴비
   

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