KR20220095480A

KR20220095480A - 박테리아 및 효모의 공동배양 기술을 활용한 작물 병해방제 및 생육촉진용 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법

Info

Publication number: KR20220095480A
Application number: KR1020200187031A
Authority: KR
Inventors: 김솔비
Original assignee: 주식회사 쏠바이오
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2022-07-07
Also published as: KR102533005B1

Abstract

본 발명은 유기질 비료 원료를 박테리아 및 효모로 발효시키는 공동배양 기술을 활용하여 작물 병해방제 및 생육촉진 효과가 우수한 친환경 발효 비료 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법은, (a) 유기질 비료 원료 100 중량부, 당류 10 내지 200 중량부 및 물 10 내지 200 중량부를 포함하는 혼합물에 박테리아 균주 및 효모 균주를 각각 접종하고 20 내지 50 ℃에서 48 내지 1200시간 동안 발효시켜 pH 1 내지 6의 발효물을 제조하는 단계; (b) 상기 발효물 100 중량부 및 다공성 세라믹 담체 10 내지 300 중량부를 혼합하고, 상기 발효물의 유효성분을 상기 다공성 세라믹 담체에 흡착시켜 봉입 세라믹 담체를 포함하는 발효 혼합물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 발효 혼합물을 이용해 비료 조성물을 제조하는 단계;를 포함한다.

Description

박테리아 및 효모의 공동배양 기술을 활용한 작물 병해방제 및 생육촉진용 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법{Method for manufacturing eco-friendly fermentation fertilizer composition for crop disease control and growth promotion using co-cultivation technology of bacteria and yeast}

본 발명은 유기질 비료 원료를 박테리아 및 효모로 발효시키는 공동배양 기술을 활용하여 작물 병해방제 및 생육촉진 효과가 우수한 친환경 발효 비료 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 국민 소득 수준 향상과 함께 웰빙, 친환경이라는 용어가 우리생활 주변에서 널리 사용되면서 우리가 먹는 농산물에까지 그 위력을 발휘하고 있으며, 이에 발맞추어 정부도 농산물시장 개방의 대안으로 농업정책을 친환경 농업으로 급선회하여 친환경 농업이 국제화 시대의 대응전략으로 부상되면서 친환경 농업을 농업정책의 중심에 두고 각종 정책을 추진하고 있다.

기존의 관행농법에서는 화학비료, 농약의 투입 등으로 생산성을 비약적으로 향상시킬 수 있었으나, 유기물에 의하여 생명력을 영위해 나가는 농지 생태계 고유의 자연법칙을 무시하고 공업의 논리에 바탕을 둔 획일적 기술의 투입으로 토양침식, 염류집적, 지하수의 고갈 및 오염 등 농지의 생산성 유지에 중대한 저해요인을 차례로 유발하는 결과를 초래하였다.

또한, 지력의 저하와 토양의 산성화를 야기 시키고, 최종 분해자인 미생물 및 토양생물계를 억제하는 결과를 가져와 농토를 점차 황폐화시키는 주범이 되고 있으며, 식물의 생육도중에 발생되는 병충해를 방제하기 위한 농약의 과다사용으로 인하여 병원균의 방제제에 대한 내성의 증가 외에도 토양내 유용미생물상의 단순화 및 억제로 인해 토양 병원균과 유해 선충 밀도의 급격한 증가와 다발로 이어져 농약을 다량 사용하여야 하는 악순환이 되풀이 되고 있다.

이를 보완하기 위해서, 최근에는 친환경 비료에 대한 관심과 개발, 투자가 이루어지고 있으며 친환경 비료의 활용은 농림축산 부산물의 재활용, 자원화를 촉진하고 토양환경을 보전하여 지속가능한 농업의 추진과 환경친화적인 자연순환농업의 정착 및 고품질 안전농산물 생산 등이 가능해 적극 권장되고 있다.

하지만, 기존에는 이종 균주를 활용하여 작물 생육 촉진 성능과 병해충 방재성능을 모두 갖는 친환경 발효 비료의 제조방법에 대한 연구가 미흡하여 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.

한국등록특허 제10-1192005호 (공고일 : 2012.10.16) 한국공개특허 제10-2019-0120605호 (공개일 : 2019.10.24)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유기질 비료 원료를 박테리아 및 효모로 발효시키는 공동배양 기술을 활용하여 작물 병해방제 및 생육촉진 효과가 우수한 친환경 발효 비료 조성물을 제조할 수 있는 방법에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, (a) 유기질 비료 원료 100 중량부, 당류 10 내지 200 중량부 및 물 10 내지 200 중량부를 포함하는 혼합물에 박테리아 균주 및 효모 균주를 각각 접종하고 20 내지 50 ℃에서 48 내지 1200시간 동안 발효시켜 pH 1 내지 6의 발효물을 제조하는 단계; (b) 상기 발효물 100 중량부 및 다공성 세라믹 담체 10 내지 300 중량부를 혼합하고, 상기 발효물의 유효성분을 상기 다공성 세라믹 담체에 흡착시켜 봉입 세라믹 담체를 포함하는 발효 혼합물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 발효 혼합물을 이용해 비료 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 유기질 비료 원료는, 녹차, 홍차, 백차, 흑차, 황차, 청차, 익모초, 향부자, 삼백초, 쑥, 천궁, 화이트 사포나리아, 레몬밤, 카모마일, 로즈마리, 페퍼민트, 유칼립투스, 티트리, 로즈힙, 카모마일, 로즈마리, 라벤더, 제라늄, 로즈우드, 네롤리 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 박테리아 균주는, 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis), 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti), 아세토박터 슈첸바히(Acetobacter schutzenbachii), 아세토박터 펄옥시단스(Acetobacter peroxidans), 아세토박터 파스테리아누스(Acetobacter pasteurianus), 글루코노박터 옥시단스(Gluconobacter oxydans), 아세토박터 자일리늄(Acetobacter xylinum), 코마가테이박터 래티커스(Komagataeibacter rhaeticus), 오에노코커스 오에니(Oenococcus oeni), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 플랜타륨(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 애리우스(Bacillus aerius) 또는 이들의 혼합 균주를 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 효모 균주는, 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae), 사카로마이세스 파스토리아누스(Saccharomyces pastorianus), 사카로마이세스 베티커스(Saccharomyces beticus), 사카로마이세스 페르멘타티(Saccharomyces fermentati), 사카로마이세스 파라독서스(Saccharomyces paradoxus), 사카로마이세스 우바룸(Saccharomyces uvarum), 사카로마이세스 베이아누스(Saccharomyces bayanus), 피치아 스티피티스(Pichia stipitis), 피치아 파스토리스(Pichia pastoris), 피치아 안구스타(Pichia angusta), 데케라 브뤼셀렌시스(Dekkera bruxellensis), 데케라 아노말라(Dekkera anomala), 브레타노마이세스 브뤼셀렌시스(Brettanomyces bruxellensis), 칸디다 스텔라타(Candida Stellata), 스키조사카로마이세스 폼베(Schizosaccharomyces pombe), 스키조사카로마이세스 자포니카스(Schizosaccharomyces japonicas), 스키조사카로마이세스 옥토스포루스(Schizosaccharomyces octosporus), 스키조사카로마이세스 크리오필루스(Schizosaccharomyces cryophilus), 토룰라스포라 델부르에키(Torulaspora delbrueckii), 자이고사카로마이세스 바일리(Zygosaccharomyces bailii), 자이고사카로마이세스 룩시(Zygosaccharomyces rouxii) 또는 이들의 혼합 균주를 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 다공성 세라믹 담체는, 개질 제올라이트 분말을 포함하며, 상기 개질 제올라이트 분말은, (1) 제올라이트 분말 30 내지 70 중량부를 물 100 중량부와 혼합하여 현탁액을 제조하는 단계; (2) 상기 현탁액을 전기분해하여 제올라이트 분말을 전처리하는 단계; (3) 상기 단계(2)에서 전처리한 제올라이트 분말을 포함하는 현탁액에 표면개질제를 혼합하여 반응 혼합물을 제조하는 단계; 및 (4) 상기 반응 혼합물을 열처리하여 개질 제올라이트 분말을 제조하는 단계;를 포함하는 개질 제올라이트 분말의 제조방법으로 제조하고, 상기 표면개질제는, 프로필 갈레이트(propyl gallate), 부틸 갈레이트(butyl gallate), 옥틸 갈레이트(octyl gallate), 헥실 레조르시놀(hexyl resorcinol), 펜타데실페놀(pentadecylphenol) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 친환경 발효 비료 조성물은 잔류 농약 제거제, 미네랄제, 영양 첨가제, 증점제, 계면활성제, 안정제, 소포제, 동결 방지제 및 보존제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 (1) 유기질 비료 원료 100 중량부, 당류 10 내지 200 중량부 및 물 10 내지 200 중량부를 포함하는 혼합물에 박테리아 균주 및 효모 균주를 각각 접종하고 20 내지 50 ℃에서 48 내지 1200시간 동안 발효시켜 pH 1 내지 6의 발효물을 제조하는 단계; (2) 상기 발효물 100 중량부 및 다공성 세라믹 담체 10 내지 300 중량부를 혼합하고, 상기 발효물의 유효성분을 상기 다공성 세라믹 담체에 흡착시켜 봉입 세라믹 담체를 포함하는 발효 혼합물을 제조하는 단계; 및 (3) 상기 발효 혼합물을 음식물 부산물에 접종하여 비료 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법은, 박테리아 및 효모 균주를 공동배양하여 유기질 비료 원료를 발효시켜 제조함에 따라, 작물의 생장을 촉진시킬 수 있는 다양한 영양성분을 함유하고, 식물에 발생하는 각종 질병을 효과적으로 예방할 수 있는 친환경 발효 비료 조성물을 제조할 수 있다.

또한, 일체의 화학 비료, 유기합성농약(생장조절제, 제조체 등) 등 화학 물질을 사용하지 않아 친환경적이며, 생화학적으로 부분 분해된 기질과 유기산을 토양 중에 투입하여 토양 중에서 부숙이 진행되게 하여 작물 생장에 적합한 토질로 토양을 개량하며, 유기산을 포함하는 각종 영양 성분이 순차적으로 작물에 흡수되도록 하여 품질이 우수한 농산물을 생산조할 수 있는 친환경 발효 비료 조성물을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 방법으로 제조한 봉입 세라믹 담체는 박테리아 및 효모 균주를 모두 포함하여 다양한 종류의 음식물을 포함하는 음식물 부산물을 효과적으로 발효시킬 수 있어 음식물 부산물 발효용 미생물 제제로도 활용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법을 나타낸 공정도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법은, (a) 유기질 비료 원료 100 중량부, 당류 10 내지 200 중량부 및 물 10 내지 200 중량부를 포함하는 혼합물에 박테리아 균주 및 효모 균주를 각각 접종하고 20 내지 50 ℃에서 48 내지 1200시간 동안 발효시켜 pH 1 내지 6의 발효물을 제조하는 단계; (b) 상기 발효물 100 중량부 및 다공성 세라믹 담체 10 내지 300 중량부를 혼합하고, 상기 발효물의 유효성분을 상기 다공성 세라믹 담체에 흡착시켜 봉입 세라믹 담체를 포함하는 발효 혼합물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 발효 혼합물을 이용해 비료 조성물을 제조하는 단계;를 포함한다.

상기 단계(a)는, 유기질 비료 원료, 당류 및 물을 포함하는 혼합물에 박테리아 균주 및 효모 균주를 각각 접종하고 발효시켜 발효물을 제조하는 단계이다.

발효물 제조를 위한 혼합물에 대해 상세히 살펴보면, 유기질 비료 원료는, 녹차, 홍차, 백차, 흑차, 황차, 청차 등과 같은 녹차류, 익모초, 향부자, 삼백초, 쑥, 천궁 등과 같은 대용차류, 화이트 사포나리아, 레몬밤, 카모마일, 로즈마리, 페퍼민트, 유칼립투스, 티트리, 로즈힙, 카모마일, 로즈마리, 라벤더, 제라늄, 로즈우드, 네롤리 등과 같은 허브류를 포함할 수 있으며, 상기와 같은 녹차류, 대용차류, 허브류는 음용을 위해 열수 추출된 다음 배출되는 차 부산물을 활용할 수도 있다.

그리고, 유기질 비료 원료는 평균입자 크기가 4 내지 200 메쉬(mesh)가 되도록 분쇄한 분쇄물 또는 마쇄물을 사용할 수 있으며, 이에 의해, 표면적이 넓혀 박테리아 균주 및 효모 균주에 의해 단시간에 발효물을 제조할 수 있도록 한다.

상기와 같은 유기질 비료 원료는 카테킨, 플라보놀 등의 폴리페놀류, 테르펜류, 유리 아미노산, 식물성 알칼로이드, 프로비타민 A, 비타민 B군, 비타민 C, 비타민 E, 비타민 P 등의 비타민류, 칼륨, 인, 마그네슘, 아연, 망간 등의 무기질을 다량 포함하며, 발효에 의해 저분자화가 촉진되어 식물에 장시간 동안 영양성분을 공급할 수 있는 발효물을 제조할 수 있다.

또한, 상기 유기질 비료 원료는 복숭아, 사과, 키위, 자두, 수박, 귤, 오렌지, 레몬, 자몽, 모과, 유자 등과 같은 과일의 과육, 아미노산 공급원으로서 쌀겨, 잠용유박, 미강유박, 대두박, 면실박, 깻묵 등과 같은 식물성 유박류를 추가로 포함할 수도 있다.

더욱이, 상기와 같은 유기질 비료 원료는 80 내지 300 ℃의 온도로 0.1 내지 3시간 동안 열처리하여 제조한 전처리 유기질 비료 원료를 사용할 수 있으며, 이와 같은 전처리 유기질 비료 원료는 열처리를 통해 미생물이 사멸되어 발효시 잡균의 생육을 억제하고, 세포벽 등의 조직에 기계적 분해가 유도되어 단시간에 발효가 가능하며, 균질한 발효성능을 나타내는 유기질 비료 원료를 제조할 수 있다.

당류는 설탕, 올리고당, 포도당, 물엿, 흑설탕, 당밀 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 당류는 탄소원으로 작용하여 박테리아 및 효모가 분해하여 영양분을 형성함으로써 발효를 촉진시킬 수 있도록 첨가하며, 유기질 비료 100 중량부 대비 1 내지 50 중량부의 비율로 혼합될 수 있다.

물은 수분함량을 조절하여 박테리아 균주 및 효모 균주가 유기질 비료 원료를 효과적으로 발효시킬 수 있도록 하는 용매의 역할을 하며, 유기질 비료 100 중량부 대비 10 내지 200 중량부의 비율로 혼합될 수 있다.

본 단계에서는, 상기와 같은 혼합물에 박테리아 균주 및 효모 균주를 각각 접종하고 20 내지 50 ℃에서 24 내지 1200시간 동안 발효시켜 pH 1 내지 6의 발효물을 제조할 수 있다.

상기 박테리아 균주는, 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis), 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti), 아세토박터 슈첸바히(Acetobacter schutzenbachii), 아세토박터 펄옥시단스(Acetobacter peroxidans), 아세토박터 파스테리아누스(Acetobacter pasteurianus), 글루코노박터 옥시단스(Gluconobacter oxydans), 아세토박터 자일리늄(Acetobacter xylinum), 코마가테이박터 래티커스(Komagataeibacter rhaeticus), 오에노코커스 오에니(Oenococcus oeni), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 플랜타륨(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 애리우스(Bacillus aerius) 또는 이들의 혼합 균주를 활용할 수 있다. 바람직하게는, 박테리아 균주는, 아세토박터 트로피칼리스, 오에노코커스 오에니 및 코마가테이박터 래티커스를 포함하는 혼합 균주를 사용할 수 있다.

상기 효모 균주는, 호기성과 혐기성 조건 모두에서 생육이 가능하며, 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae), 사카로마이세스 파스토리아누스(Saccharomyces pastorianus), 사카로마이세스 베티커스(Saccharomyces beticus), 사카로마이세스 페르멘타티(Saccharomyces fermentati), 사카로마이세스 파라독서스(Saccharomyces paradoxus), 사카로마이세스 우바룸(Saccharomyces uvarum), 사카로마이세스 베이아누스(Saccharomyces bayanus), 피치아 스티피티스(Pichia stipitis), 피치아 파스토리스(Pichia pastoris), 피치아 안구스타(Pichia angusta), 데케라 브뤼셀렌시스(Dekkera bruxellensis), 데케라 아노말라(Dekkera anomala), 브레타노마이세스 브뤼셀렌시스(Brettanomyces bruxellensis), 칸디다 스텔라타(Candida Stellata), 스키조사카로마이세스 폼베(Schizosaccharomyces pombe), 스키조사카로마이세스 자포니카스(Schizosaccharomyces japonicas), 스키조사카로마이세스 옥토스포루스(Schizosaccharomyces octosporus), 스키조사카로마이세스 크리오필루스(Schizosaccharomyces cryophilus), 토룰라스포라 델부르에키(Torulaspora delbrueckii), 자이고사카로마이세스 바일리(Zygosaccharomyces bailii), 자이고사카로마이세스 룩시(Zygosaccharomyces rouxii) 또는 이들의 혼합 균주를 활용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 효모 균주는 데케라 브뤼셀렌시스, 칸디다 스텔라타, 사카로마이세스 세레비지에 및 피치아 스티피티스를 포함하는 혼합 균주를 사용할 수 있다.

본 단계에서는, 유기질 비료 원료를 발효시키기 위해서 상기 박테리아 균주 및 효모 균주는 각각 1 × 10⁵ 내지 1 × 10⁹ cfu/mL의 농도로 접종할 수 있다.

본 단계에서는, 상기와 같은 혼합물에 박테리아 균주 및 효모 균주를 각각 접종하고, 20 내지 50 ℃에서 48 내지 1200시간 동안 발효시켜 pH 1 내지 6의 발효물을 제조할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에서는, 상기한 바와 같은 박테리아 균주 및 효모 균주를 모두 이용하여 유기질 비료 원료를 공동배양하는 방법을 통해 발효시킴에 따라, 단일 균주를 활용하는 경우에 비해 유기질 비료 원료를 효과적으로 발효시켜 저분자화시킴에 따라, 작물 생육 촉진과 방재 성능이 더욱 향상된 발효물을 제조할 수 있게 된다.

상기와 같은 박테리아 균주 및 효모 균주의 공동배양을 통해 제조한 발효물은 젖산(lactic acid), 아세트산(acetic acid), 엽산(folic acid), 글루쿠론산(glucuronic acid), 글로콘산(gluconic acid), 시트르산(citric acid), 옥살산(oxalic acid), 카르본산(Carboxylic acid), 타르타르산(tartaric acid), 탄닌산(tannic acid), 말론산(malonic acid), 우스닉산(usnic acid), 숙신산(succinic acid), 말산(malic acid) 등과 같은 유기산을 다량 포함하여 pH 1 내지 6의 산성을 나타냄에 따라 토양 중 각종 미네랄의 흡수 촉진, 불용성 인산염의 가용화에 의한 인산 흡수 증진, 토양환경 개선, 유실되기 쉬운 비료성분의 용탈방지, 뿌리활착 촉진 등의 비료의 기능성을 향상시키고, pH 조절에 의한 아모니아 가스 발생을 억제하는 등의 기능성을 향상시켜 비료의 효율성과 환경친화성을 획기적으로 개선시킬 수 있다.

또한, 아미노산을 다량 포함하여 작물 생장을 촉진시킬 수 있으며, 박테리아 및 효모에 의해 생성되는 아밀라아제(amylase), 카탈라아제(catalase), 전환효소(invertase), 사카라아제(saccharase), 레닛 효소(rennet enzyme), 프로테아제(protease) 등을 다량 포함하여 토양내 성분을 저분자화시켜 작물이 활용할 수 있도록 하고, 알코올, 카페인, 폴리페놀, 항산화제 등과 같은 성분을 다량 포함하여 작물의 생육을 촉진시킴과 동시에 항균성을 나타내어 우수한 방재효과를 나타낼 수 있다.

한편, 상기 단계(b)에서는, 상기 발효물 100 중량부 및 다공성 세라믹 담체 10 내지 300 중량부를 혼합하고, 상기 발효물의 유효성분을 상기 다공성 세라믹 담체에 흡착시켜 봉입 세라믹 담체를 포함하는 발효 혼합물을 제조하는 단계이다.

상기 다공성 세라믹 담체는, 실리카, 일라이트, 벤토나이트, 카올리나이트, 제올라이트, 맥반석, 세리사이트, 아타풀자이트, 알로미노실리케이트, 활성탄, 세피오라이트, 스멕타이트, 탄산칼슘, 패각, 난각 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

상기와 같은 다공성 세라믹 담체는 발효물에 포함된 유효성분을 흡착시켜 각종 유효성분을 캡슐화시킬 수 있으며, 이와 같이 발효물을 캡슐화시킨 다공성 세라믹 담체는 발효물에 포함된 유효성분을 서서히 배출하여 장시간 동안 토양에 충분한 영양분을 제공할 수 있고, 우수한 살충 및 살균 성능을 나타내도록 하여 작물 재배시 용이하게 활용할 수 있다.

상기 다공성 세라믹 담체는 평균입자 크기가 0.01 내지 3 mm인 것이 좋으며, 이에 의해, 스프레이 장치 등을 이용해 분무하는 경우에도 세라믹 담체가 용이하게 분사되도록 구성할 수 있으며, 이를 위해, 세라믹 담체를 분쇄하는 공정을 추가로 포함할 수 있으며, 이에 제한받는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 세라믹 담체는 평균입자 크기가 0.1 내지 1 mm일 수 있다.

바람직하게는, 상기 다공성 세라믹 담체는, 개질 제올라이트를 사용할 수 있으며, 개질 제올라이트는 다음과 같은 방법으로 제조한 것을 사용할 수 있다.

구체적으로, 개질 제올라이트 분말은, (1) 제올라이트 분말 30 내지 70 중량부를 물 100 중량부와 혼합하여 현탁액을 제조하는 단계; (2) 상기 현탁액을 전기분해하여 제올라이트 분말을 전처리하는 단계; (3) 상기 단계(2)에서 전처리한 제올라이트 분말을 포함하는 현탁액에 표면개질제를 혼합하여 반응 혼합물을 제조하는 단계; 및 (4) 상기 반응 혼합물을 열처리하여 개질 제올라이트 분말을 제조하는 단계;를 포함하는 개질 제올라이트 분말의 제조방법으로 제조한 것을 사용할 수 있다.

상기 개질 제올라이트 분말의 제조방법을 상세히 살펴보면, 상기 단계(1)에서는, 제올라이트 분말을 물과 혼합하여 현탁액을 제조하며, 제올라이트 분말과 물을 혼합한 다음 교반하여 제올라이트 분말에 물이 충분히 흡수되도록 할 수 있으며, 물 100 중량부 대비 제올라이트 분말 30 내지 100 중량부를 혼합하여 현탁액을 제조할 수 있다.

상기 단계(2)에서는, 현탁액을 전기분해하여 제올라이트 분말을 전처리하는 단계로서, 전기 분해장치에 현탁을 공급한 다음 전압을 인가하여 현탁액에 포함된 물을 전기분해하여 수소 기체 및 산소 기체를 형성시켜 과량의 기포를 생성시킬 수 있으며, 제올라이트 분말에 흡수된 물에도 기포가 과량 형성되어 제올라이트 분말의 표면에 다량의 기공을 형성시킬 수 있게 되며, 이로 인해, 전처리된 제올라이트 분말 입자는 표면적이 크게 증가하여 후술할 표면개질제가 제올라이트 분말 입자에 접촉할 수 있는 반응 표면적을 넓힐 수 있고, 이와 같은 전처리 제올라이트 분말 입자를 활용하여 손쉽게 개질할 수 있도록 한다.

상기 단계(3)에서는 전처리한 제올라이트 분말을 포함하는 현탁액에 표면개질제를 혼합하여 반응 혼합물을 제조하는 단계로서, 표면개질제를 현탁액에 도입하여 반응 혼합물을 제조한 다음 반응 혼합물을 일정시간 동안 반응시켜, 전처리 제올라이트 분말 입자의 기공 및 표면에 표면개질제가 도입되도록 하고, 양친매성 성분을 제올라이트 분말 입자에 도입하여 제올라이트 입자의 기공으로 액상 안정제가 쉽게 흡수될 수 있도록 양친매성 성분을 도입할 수 있다.

이를 위해, 상기 표면개질제는 프로필 갈레이트(propyl gallate), 부틸 갈레이트(butyl gallate), 옥틸 갈레이트(octyl gallate), 헥실 레조르시놀(hexyl resorcinol), 펜타데실페놀(pentadecylphenol) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 표면개질제는 현탁액 100 중량부 대비 0.01 내지 3 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며, 상기 표면개질제의 함량이 0.01 중량부 미만일 경우 제올라이트 분말을 충분히 개질하기 어렵고, 3 중량부를 초과할 경우 추가적인 물성 향상을 기대하기 어렵다.

또한, 본 단계에서는, 반응 혼합물을 제조한 다음 제조한 반응 혼합물을 60 내지 200 ℃의 온도로 가열하고 1 내지 24시간 동안 반응시켜 전처리 제올라이트 분말 입자의 표면에 표면개질제가 도입되도록 구성할 수 있다.

상기 단계(4) 상기 반응 혼합물을 열처리하여 개질 제올라이트 분말을 제조하는 단계로서, 표면개질제가 표면에 도입된 제올라이트 분말을 열처리하여 제올라이트 분말의 표면에 표면개질제를 고정하여 개질 제올라이트 분말을 제조할 수 있다.

이를 위해, 본 단계에서는, 표면개질제가 표면에 도입된 제올라이트 분말을 수득하고, 건조한 다음 건조시킨 개질 제올라이트 분말을 200 내지 1,000 ℃의 온도로 0.5 내지 12시간 동안 가열해 열처리하여 개질 제올라이트 분말을 제조할 수 있으며, 제조한 개질 제올라이트 분말은 전기분해에 의해 기공이 다수 형성되어 표면적이 넓고, 양친매성 성분이 표면에 고정되어 발효물에 포함된 친수성 성분과 소수성 성분을 모두 쉽게 흡수할 수 있는 구조를 형성하고 복수 개의 기공이 형성되어 우수한 살균 및 살충 성능을 나타내는 구조를 가지게 된다.

본 단계에서는, 발효물 100 중량부 및 다공성 세라믹 담체 10 내지 300 중량부를 혼합하여 발효물에 포함된 각종 유효성분을 다공성 세라믹 담체에 흡착시켜 캡슐화시킨 봉입 세라믹 담체를 포함하는 발효 혼합물을 제조할 수 있으며, 다공성 세라믹 담체의 함량이 10 중량부 미만일 경우 흡착량이 적어 완효성과 항균력이 저하될 우려가 있고, 300 중량부를 초과할 경우 경제성이 저하될 우려가 있다.

또한, 본 단계에서는, 상기 발효물에서 침전물을 제거하고, 상등액만을 이용해 발효 혼합물을 제조할 수 있으며, 이에 제한받는 것은 아니다.

상기 발효 혼합물은 발효물에 포함된 고형성분과 수분을 모두 포함하며, 발효물에 포함된 수분과 친수성, 소수성 유효성분이 세라믹 담체에 흡착되어 봉입 세라믹 담체와 발효물의 고형성분을 모두 포함한다.

상기 발효 혼합물은 후술할 단계에서 각종 첨가제와 혼합하고, 건조하여 건식타입 비료 조성물을 제조할 수 있으나, 이에 제한받지 않고 봉입 세라믹 담체만을 수득하여 베료 조성물을 제조할 수도 있다.

한편, 상기 단계(c)에서는 상기 발효 혼합물을 이용해 비료 조성물을 제조하는 단계이다.

본 단계에서는, 상기 발효물 및 다공성 세라믹 담체를 혼합해 발효 혼합물을 제조한 다음, 제조한 발효 혼합물을 건조시키는 단계를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 이와 같은 건조 발효 혼합물은 건식 타입 비료로 활용할 수 있다.

또한, 본 단계에서는, 상기 발효 혼합물을 분쇄하여 평균입자 크기가 4 내지 100 메쉬의 분쇄물을 제조하고, 제조한 분쇄물을 물과 1:1 내지 1:1,000의 중량비로 혼합하여 습식 타입 비료로 활용할 수도 있다.

그리고, 상기 비료 조성물은 생육 촉진, 뿌리 발근 촉진, 방재 성능 향상 등을 위해서 첨가제를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 첨가제는, 잔류 농약 제거제, 미네랄제, 영양 첨가제, 증점제, 계면활성제, 안정제, 소포제, 동결 방지제, 보존제 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

구체적으로, 잔류 농약 제거제는, 잔류 농약 제거제는 상기 다공성 세라믹 분말과 함께 혼합되어 토양에 잔류하는 농약 성분을 보다 효과적으로 제거하는 역할을 한다.

구체적으로, 상기 잔류 농약 제거제는 이산화티탄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화니켈(NiO), 염화니켈(NiCl₂) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 이와 같은 성분은 토양에 도입되어 잔류 농약 성분을 제거하는 촉매 역할을 하며, 다공성 세라믹 분말과 함께 토양내 농약 성분을 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 보조하는 역할을 한다.

상기 잔류 농약 제거제는 발효 혼합물 100 중량부 대비 0.01 내지 5 중량부의 비율로 포함될 수 있으며, 함량이 0.01 중량부 미만일 경우 농약 제거 효과가 미미하며, 5 중량부를 초과할 경우 추가적인 물성 향상을 기대하기 어렵다.

또한, 미네랄제는, 작물에 충분한 무기 영양분인 미네랄 성분을 공급하여 작물의 생육을 촉진시키거나, 뿌리 발근을 촉진시킬 수 있도록 하는 역할을 하며, 질석, 염화칼륨, 탄산칼륨, 질산칼륨, 염화마그네슘, 구연산나트륨, 수산화철, 산철, 염화철, 나트륨염, 몰리브덴암모늄, 붕사, 붕산, 황산망간, 황산아연, 황산마그네슘, 인산아연, 인산망간, 인산암모늄, 인산염, 인산철, 규산염 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 미네랄제는 발효 혼합물 100 중량부 대비 0.1 내지 10 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며, 함량이 0.1 중량부 미만일 경우 생육 촉진 및 뿌리 발근 촉진 등의 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과할 경우 토양 내 미네랄 성분의 불균형을 유발하는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 비료 조성물은 작물 생장에 필수적인 유기 성분을 충분히 제공할 수 있도록 영양 첨가제를 추가로 포함하도록 구성할 수 있다.

구체적으로, 영양 첨가제는 토양에 공급하여 자연적인 화학, 생물학적 작용으로 인하여 토양 속에 작물성장에 필수적인 성분을 제공하는 천연 유기물 복합체를 형성하여 작물 생장을 촉진시킬 수 있다.

상기 영양 첨가제는 휴믹산(humic acid), 풀빅산(fulvic Acid), 구아노(guano granular), 해조 추출물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 영양 첨가제는 발효 혼합물 100 중량부 대비 0.1 내지 10 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며, 함량이 0.1 중량부 미만일 경우 생육 촉진 등의 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과할 경우 토양 내 유기 영양 성분의 불균형을 유발하는 문제가 발생할 수 있다.

보다 구체적으로, 휴믹산은 토양에 도입시 자연적인 화학, 생물학적 작용으로 인하여 토양 속에 천연 유기물 복합체를 형성할 수 있고, 뿌리발근을 촉진시키며, 토양의 보비력을 증강시킬 수 있도록 한다.

풀빅산은 양분흡수촉진, 에너지대사 증진, 효소활성 증진, 세포막 투과 증진, 뿌리 발근을 촉진시킬 수 있다. 또한, 높은 양이온 치환능력으로 인한 토양에 함유된 양이온을 킬레이팅하므로 토양간의 정전기적 반발력을 가지게 만들어 토양이 스폰지화되는 기능적 특성과 함께 토양 중 과시비된 비료를 흡착하여 서서히 용출시킴으로 토양 중의 염류를 해소시키고 완효성 비료의 효능을 발휘하는 염류장해 해소, 작물의 RNA 합성을 증진하여 발근과 생육을 촉진시키며, 작물의 뿌리가 깊고 튼튼하게 정착되게 한다.

특히, 풀빅산 및 휴믹산은 동시에 일반토양에 도입할 경우 토양 속의 염이 점토입자들 사이에서 표면의 음전하를 중화시켜 입자들 간의 반발력을 제거한다. 이에 반하여 풀빅산 투입 토양은 염을 해리시켜 점토입자의 표면에서 분리하면 점토입자는 음전하를 띠게 되어 서로 간에 반발력이 작용하고 이에 따라 토양의 구조가 느슨해진다. 즉, 토양의 밀집현상을 해소하고 통기성, 배수성을 강화시킨다.

구아노는 남아메리카 건조지역의 조류 배설물에서 기인한 천연비료로서 질소, 인산, 가리의 주요 3요소 성분과 유기질을 함유하고 있으며, 칼슘, 마그네슘, 철분, 황, 망간, 구리, 요오드 등 유효한 미네랄을 포함하여 토양에 제공할 수 있다.

해조 추출물은 바다의 천연자원인 켈프 등을 이용해 제조하여 천연 식물호르몬과 천연미네랄이 다량 함유되어 작물생장 촉진에 탁월한 효과가 있으며, 다량 함유된 고분자 다당체인 알긴산에 의해 토양이 입단화되어 통기성과 배수성을 개선하고, 다량 함유된 알긴산은 그 특성상 수분이 많을 때는 배출하고 적을 때는 함유하고 있어 가뭄 등의 피해를 최소화시킬 수 있다.

또한, 비료 조성물은 살충, 방충 및 살균성을 강화시킬 수 있도록 방제 첨가제를 추가로 포함하도록 구성할 수 있다.

방제 첨가제는 목초액, 정향 추출물, 피마자유, 옻나무 추출물, 데리스 추출물, 비터스위트 추출물, 제충국 추출물, 파리풀 추출물, 구문초 추출물, 고삼 추출물, 고련피 추출물, 인련자 추출물, 천련자 추출물, 초산 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 방제 첨가제는 천연 식물성 원료를 사용해 제조한 것으로, 로테논, 마트린 등의 알칼로이드 성분, 피레트린 등과 같은 피레스로이드, 아자디락틴, 산성 성분, 페놀산 등의 타르성분 등을 다량 포함하여 해충 및 유해 미생물을 효과적으로 방재할 수 있도록 한다.

상기 방제 첨가제는 발효 혼합물 100 중량부 대비 0.1 내지 5 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며, 함량이 0.1 중량부 미만일 경우 충분한 방재 효과 향상을 기대하기 어렵고, 5 중량부를 초과할 경우 추가적인 물성 개선 효과가 미미하다.

또한, 비료 조성물은 저장 안정성, 안정성, 동결 방지성, 보존성 등과 같은 물성 개선을 위해서 증점제, 계면활성제, 안정제, 소포제, 동결 방지제, 보존제 또는 이들의 혼합물을 포함하는 보조 첨가제를 추가로 포함할 수 있으며, 비료, 액제 제조를 위해 통상적으로 사용되는 성분을 도입할 수 있고, 상기 보조 첨가제는 비료 조성물 100 중량부 대비 0.1 내지 5 중량부의 비율로 혼합될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법은, 박테리아 및 효모 균주를 공동배양하여 유기질 비료 원료를 발효시켜 제조함에 따라, 작물의 생장을 촉진시킬 수 있는 다양한 영양성분을 함유하고, 식물에 발생하는 각종 질병을 효과적으로 예방할 수 있는 친환경 발효 비료 조성물을 제조할 수 있다.

또한, 일체의 화학 비료, 유기합성농약(생장조절제, 제조체 등) 등 화학 물질을 사용하지 않아 친환경적이며, 생화학적으로 부분 분해된 기질과 유기산을 토양 중에 투입하여 토양 중에서 부숙이 진행되게 하여작물 생장에 적합한 토질로 토양을 개량하며, 유기산을 포함하는 각종 영양 성분이 순차적으로 작물에 흡수되도록 하여 품질이 우수한 농산물을 제조할 수 있는 친환경 발효 비료 조성물을 제조할 수 있다.

또한, 차 부산물 등과 같은 부산물을 완전히 발효시켜 숙성시킨 발효물을 활용함에 따라, 발효 및 증식과정에서 유용한 미생물을 다량 확보하여 작물 생육을 촉진시킬 수 있다.

또한, 개질 제올라이트는 토양 속에 세균, 곰팡이 등의 유해균을 죽이거나 생육을 저해하는 효과가 일반 제올라이트에 비해 향상되어 작물 재배 시 작물 생육을 촉진시킬 수 있으며, 뿌리 발근 효과, 면역력 향상, 병충해 및 기온 변화에 적응력이 좋아지도록 하는 효과가 있다.

한편, 본 발명은, (1) 유기질 비료 원료 100 중량부, 당류 10 내지 200 중량부 및 물 10 내지 200 중량부를 포함하는 혼합물에 박테리아 균주 및 효모 균주를 각각 접종하고 20 내지 50 ℃에서 48 내지 1200시간 동안 발효시켜 pH 1 내지 6의 발효물을 제조하는 단계; (2) 상기 발효물 100 중량부 및 다공성 세라믹 담체 10 내지 300 중량부를 혼합하고, 상기 발효물의 유효성분을 상기 다공성 세라믹 담체에 흡착시켜 봉입 세라믹 담체를 포함하는 발효 혼합물을 제조하는 단계; 및 (3) 상기 발효 혼합물을 음식물 부산물에 접종하여 비료 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법을 제공한다.

상기와 같은 발효 혼합물은 음식물 부산물을 발효시켜 비료화시킬 수 있는 미생물 제제로 활용할 수 있고, 상기 음식물 부산물은 음식물 찌꺼기, 어패류 부산물, 축산부산물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 플라스틱, 금속 등과 같은 성분이 제거된 것을 사용할 수 있다.

이를 위해, 상기 발효 혼합물을 음식물 부산물 원료를 발효시키기 위해서 박테리아 균주 및 효모 균주를 각각 1 × 10⁵ 내지 1 × 10⁹ cfu/mL의 농도로 포함할 수 있다.

음식물 부산물과 혼합하여 음식물 부산물을 비료화시킬 수 있는 용도로 활용될 수 있으며, 음식물 부산물 100 중량부 대비 발효 혼합물 포함 미생물 제제를 0.1 내지 10 중량부로 균일하게 혼합하여 접종한 다음 120 내지 7,200시간 동안 발효시켜 유기질 발효 비료 조성물, 즉, 발효 퇴비를 제조할 수 있다.

상기와 같은 발효 혼합물은 박테리아 및 효모 균주를 모두 포함하여 전분, 단백질, 지방 등과 같은 다양한 종류의 음식물을 포함하는 음식물 부산물, 즉, 음식물 쓰레기를 효과적으로 발효시킬 수 있으며, 이에 따라, 음식물 부산물을 비료로 활용할 수 있도록 하여 친환경성을 달성할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.

제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

<실시예 1>

건조 녹차 잎 30 중량부, 건조 홍차 잎 30 중량부, 건조 카모마일 잎 20 중량부 및 건조 페퍼민트 잎 20 중량부를 혼합하여 유기질 비료 원료를 제조하였다.

제조한 유기질 비료 원료를 90 ℃의 온도로 15분 동안 열처리하여 잡균의 생육을 억제시키도록 하였으며, 열처리한 유기질 비료 원료를 분쇄하여 평균입자 크기가 30 메쉬인 유기질 비료 원료 분말을 제조하였다. 제조한 유기질 비료 원료 분말 100 중량부에 물 50 중량부 및 당밀 50 중량부와 혼합하여 혼합물을 제조하였다.

제조한 혼합물 100 중량부 대비 아세토박터 트로피칼리스 배양액 0.05 중량부, 오에노코커스 오에니 배양액 0.03 중량부 및 코마가테이박터 래티커스 배양액 0.02 중량부를 각각 박테리아 균주로 접종하고, 데케라 브뤼셀렌시스 배양액 0.05 중량부, 칸디다 스텔라타 배양액 0.05 중량부, 사카로마이세스 세레비지에 배양액 0.05 중량부 및 피치아 스티피티스 배양액 0.05 중량부을 효모 균주로 각각 접종하였다. 이때, 각각의 균주는, 2 × 10⁷ cfu/mL의 농도로 배양한 배양액을 사용하여 접종하였다.

각각의 균주를 접종한 혼합물을 배양조에 투입하고 25 내지 28 ℃의 온도로 144시간 동안 발효시켜 pH 3.7의 발효물을 제조하였다. 제조한 발효물 100 중량부에 제올라이트 분말 10 중량부, 30 중량부, 50 중량부, 70 중량부 및 100 중량부를 각각 혼합한 다음 반응시켜 봉입 세라믹 담체를 포함하는 발효 혼합물을 제조하였다.

<실시예 2>

개질 제올라이트 분말을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 발효 혼합물을 제조하였다.

개질 제올라이트는 물 100 중량부, 제올라이트 분말 50 중량부 및 염화나트륨 0.5 중량부를 혼합하여 현탁액을 제조하고, 제조한 현탁액을 전기분해 장치에 공급한 다음 전압을 이용해 현탁액에 포함된 물과 전해질인 염화나트륨을 전기분해 하여 기포를 형성시켰으며, 생성된 기포로 제올라이트 분말을 전처리하였으며, 전처리한 제올라이트 분말을 포함하는 현탁액에 표면개질제를 혼합하고 70 ℃의 온도로 2시간 동안 가열하여 제올라이트 분말 및 표면개질제를 반응시켰다. 표면개질제와 반응시킨 제올라이트 분말을 수득한 다음 건조하고, 건조한 제올라이트 분말을 가열 챔버에 공급한 다음 350 ℃의 온도로 3시간 동안 열처리하여 개질 제올라이트 분말을 제조하였다. 표면개질제는, 현탁액 100 중량부 대비 0.05 중량부의 비율로 혼합하였으며, 옥틸 갈레이트를 표면개질제로 현탁액에 공급하였다.

<비교예 1>

4종의 효모 균주를 접종하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 pH 6.1의 발효 혼합물을 제조하였다.

<비교예 2>

3종의 박테리아 균주를 접종하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 pH 5.6의 발효 혼합물을 제조하였다.

<비교예 3>

아세토박터 트로피칼리스 및 오에노코커스 오에니 균주의 2종의 박테리아 균주만을 동량으로 접종하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 pH 4.6 의 발효 혼합물을 제조하였다.

<비교예 4>

데케라 브뤼셀렌시스 배양액 0.05 중량부, 칸디다 스텔라타 배양액 0.05 중량부, 사카로마이세스 세레비지에 배양액 0.05 중량부의 3종의 효모 균주만을 동량으로 접종하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 pH 4.1의 발효 혼합물을 제조하였다.

<비교예 5>

데케라 브뤼셀렌시스 배양액 0.05 중량부, 사카로마이세스 세레비지에 배양액 0.05 중량부의 2종의 효모 균주만을 동량으로 접종하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 pH 4.5의 발효 혼합물을 제조하였다.

<실험예>

(1) 세라믹 담체의 흡수량 평가

세라믹 담체의 발효물에 대한 흡착성능을 평가하기 위해서, 발효물 100 중량부 대비 제올라이트 분말 10 중량부를 혼합하여 제조한 발효 혼합물(시료 1), 제올라이트 분말 30 중량부를 혼합하여 제조한 발효 혼합물(시료 2), 제올라이트 분말 50 중량부를 혼합하여 제조한 발효 혼합물(시료 3), 제올라이트 분말 70 중량부를 혼합하여 제조한 발효 혼합물(시료 4), 제올라이트 분말 100 중량부를 혼합하여 제조한 발효 혼합물(시료 5), 발효물 100 중량부 대비 개질 제올라이트 분말 10 중량부를 혼합하여 제조한 발효 혼합물(시료 6), 개질 제올라이트 분말 30 중량부를 혼합하여 제조한 발효 혼합물(시료 7), 개질 제올라이트 분말 50 중량부를 혼합하여 제조한 발효 혼합물(시료 8), 개질 제올라이트 분말 70 중량부를 혼합하여 제조한 발효 혼합물(시료 9), 개질 제올라이트 분말 100 중량부를 혼합하여 제조한 발효 혼합물(시료 10)의 외관을 각각 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 발효물 및 제올라이트 분말을 활용한 실시예 1의 경우 발효물 100 중량부 대비 제올라이트 분말 30 중량부 및 50 중량부를 혼합하는 경우 외관 특성이 가장 우수한 발효 혼합물을 제조할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었고, 발효물 및 개질 제올라이트 분말을 활용한 실시예 2의 경우 발효물 100 중량부 대비 제올라이트 분말 50 중량부 내지 100 중량부를 혼합하는 경우 외관 특성이 가장 우수한 발효 혼합물을 제조할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 사실을 통해 개질 제올라이트는 개질 처리로 인해 내부에 복수개의 기공이 다수 형성됨에 따라 흡착력이 증가하여 발효물의 수분을 보다 효과적으로 흡착할 수 있고, 유효성분을 제올라이트 분말 대비 과량 보유할 수 있는 것으로 확인되었다.

(2) 발효 혼합물 살포가 고추 및 토마토 재배시 미치는 영향 분석

발효 혼합물의 살포가 고추 재배시 미치는 영향을 분석하기 위해서, 실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 발효 혼합물을 고추에 각각 토양 살포, 엽면 시비 및 관주 시비하였다.

이를 위해, 실시예 1(시료 3 사용), 실시예 2(시료 9 사용) 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 발효 혼합물을 건조시켜 건조 비료를 제조하였고, 발효 혼합물 100 중량부 대비 물 1000 중량부를 혼합하여 액체 비료를 제조하였다.

토양 살포는, 고추 정식 1개월 전 건조 비료를 3.3 m²당 20 g씩 토양에 골고루 살포하였고, 고추 정식 후 액체 비료를 엽면시비하여 단위 면적당 고추 수확량(kg/10a)을 평가하는 방법으로 고추 재배시 미치는 영향을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 비료를 시비하지 않은 것을 대조군으로 함께 평가하였다.

또한, 발효 혼합물의 살포가 토마토 재배시 미치는 영향을 분석하기 위해서, 실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 발효 혼합물을 고추에 각각 토양 살포, 엽면 시비 및 관주 시비하였다.

이를 위해, 실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 발효 혼합물을 건조시켜 건조 비료를 제조하였고, 발효 혼합물 100 중량부 대비 물 1000 중량부를 혼합하여 액체 비료를 제조하였다.

토양 살포는, 토마토 정식 1개월 전 미네랄 조성물을 3.3 m²당 20 g씩 토양에 골고루 살포하였고, 파종한 토마토를 정식 후 액체 비료를 엽면시비하여 단위 면적당 토마토 수확량(kg/10a)을 평가하는 방법으로 토마토 재배시 미치는 영향을 평가하였고, 그 결과를 상기 표 1에 나타내었다. 이때, 미네랄 조성물을 시비하지 않은 것을 대조군으로 함께 평가하였다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 2에 따른 방법으로 제조한 발효 혼합물로 제조한 건조 비료 및 액체 비료를 시비한 경우 고추 및 토마토의 생육이 크게 촉진되어 수확량이 크게 증가하였다는 사실을 확인할 수 있었다. 특히, 비료 살포시 뿌리 활착이 촉진되고, 역병, 탄저병 등과 같은 병충해 발생이 크게 감소하여 수확량 또한 증가하는 것으로 확인되었다. 특히, 개질 제올라이트를 도입한 실시예 2의 경우 생육 촉진 성능이 더욱 우수한 것으로 확인되었으며, 개질 제올라이트의 도입으로 인해

반면에, 비교예에 따른 방법으로 제조한 건조 비료 및 액체 비료를 시비한 경우 실시예 1 및 2에 비해 효과가 저하된다는 사실을 확인할 수 있었다.

(3) 발효 혼합물 살포가 작물 질병 발생에 미치는 영향 분석

고추를 연작한 토양에 실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 액체 비료를 각각 엽면 시비 및 관주 시비하고, 역병과 탄저병 발병률(%)을 조사하였으며, 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다. 이때, 미네랄 조성물을 시비하지 않은 것을 대조군으로 함께 평가하였다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 및 비교예에 따른 방법으로 액체 비료를 시비한 결과, 역병 발생률과 탄저병 발생률이 크게 감소하였다는 사실을 확인할 수 있었으며, 개질 제올라이트가 천연 제올라이트에 비해 병해충 발생률을 더욱 크게 감소시킬 수 있었고, 혼합 균주의 활용이 병해충 발생률에 크게 영향을 미친다는 사실을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims

(a) 유기질 비료 원료 100 중량부, 당류 10 내지 200 중량부 및 물 10 내지 200 중량부를 포함하는 혼합물에 박테리아 균주 및 효모 균주를 각각 접종하고 20 내지 50 ℃에서 48 내지 1200시간 동안 발효시켜 pH 1 내지 6의 발효물을 제조하는 단계;
(b) 상기 발효물 100 중량부 및 다공성 세라믹 담체 10 내지 300 중량부를 혼합하고, 상기 발효물의 유효성분을 상기 다공성 세라믹 담체에 흡착시켜 봉입 세라믹 담체를 포함하는 발효 혼합물을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 발효 혼합물을 이용해 비료 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 유기질 비료 원료는, 녹차, 홍차, 백차, 흑차, 황차, 청차, 익모초, 향부자, 삼백초, 쑥, 천궁, 화이트 사포나리아, 레몬밤, 카모마일, 로즈마리, 페퍼민트, 유칼립투스, 티트리, 로즈힙, 카모마일, 로즈마리, 라벤더, 제라늄, 로즈우드 및 네롤리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 박테리아 균주는, 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis), 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti), 아세토박터 슈첸바히(Acetobacter schutzenbachii), 아세토박터 펄옥시단스(Acetobacter peroxidans), 아세토박터 파스테리아누스(Acetobacter pasteurianus), 글루코노박터 옥시단스(Gluconobacter oxydans), 아세토박터 자일리늄(Acetobacter xylinum), 코마가테이박터 래티커스(Komagataeibacter rhaeticus), 오에노코커스 오에니(Oenococcus oeni), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 플랜타륨(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 및 바실러스 애리우스(Bacillus aerius)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 균주를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 효모 균주는, 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae), 사카로마이세스 파스토리아누스(Saccharomyces pastorianus), 사카로마이세스 베티커스(Saccharomyces beticus), 사카로마이세스 페르멘타티(Saccharomyces fermentati), 사카로마이세스 파라독서스(Saccharomyces paradoxus), 사카로마이세스 우바룸(Saccharomyces uvarum), 사카로마이세스 베이아누스(Saccharomyces bayanus), 피치아 스티피티스(Pichia stipitis), 피치아 파스토리스(Pichia pastoris), 피치아 안구스타(Pichia angusta), 데케라 브뤼셀렌시스(Dekkera bruxellensis), 데케라 아노말라(Dekkera anomala), 브레타노마이세스 브뤼셀렌시스(Brettanomyces bruxellensis), 칸디다 스텔라타(Candida Stellata), 스키조사카로마이세스 폼베(Schizosaccharomyces pombe), 스키조사카로마이세스 자포니카스(Schizosaccharomyces japonicas), 스키조사카로마이세스 옥토스포루스(Schizosaccharomyces octosporus), 스키조사카로마이세스 크리오필루스(Schizosaccharomyces cryophilus), 토룰라스포라 델부르에키(Torulaspora delbrueckii), 자이고사카로마이세스 바일리(Zygosaccharomyces bailii) 및 자이고사카로마이세스 룩시(Zygosaccharomyces rouxii)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 균주를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 다공성 세라믹 담체는, 개질 제올라이트 분말을 포함하며,
상기 개질 제올라이트 분말은,
(1) 제올라이트 분말 30 내지 70 중량부를 물 100 중량부와 혼합하여 현탁액을 제조하는 단계; (2) 상기 현탁액을 전기분해하여 제올라이트 분말을 전처리하는 단계; (3) 상기 단계(2)에서 전처리한 제올라이트 분말을 포함하는 현탁액에 표면개질제를 혼합하여 반응 혼합물을 제조하는 단계; 및 (4) 상기 반응 혼합물을 열처리하여 개질 제올라이트 분말을 제조하는 단계;를 포함하는 개질 제올라이트 분말의 제조방법으로 제조하고,
상기 표면개질제는,
프로필 갈레이트(propyl gallate), 부틸 갈레이트(butyl gallate), 옥틸 갈레이트(octyl gallate), 헥실 레조르시놀(hexyl resorcinol) 및 펜타데실페놀(pentadecylphenol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 친환경 발효 비료 조성물은 잔류 농약 제거제, 미네랄제, 영양 첨가제, 증점제, 계면활성제, 안정제, 소포제, 동결 방지제 및 보존제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 발효 비료 조성물의 제조방법.