KR20230080225A - 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물 및 그 제조방법이 개시되어 있다.
이 중, 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물은 미생물에 의해 발효한 알갱이 형태의 밀웜 분변토를 포함할 수 있다.
이 중, 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물은 미생물에 의해 발효한 알갱이 형태의 밀웜 분변토를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 밀웜의 사육시에 발생하는 분변물, 사체 및 탈피물 등으로 이루어진 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
비료는 농작물의 생육을 돕기 위한 영양분을 포함하는 물질로서, 주로 경작지에 뿌려진 후 농작물이 심어지는 표토의 일부와 섞여진다. 또한 비료는 농작물의 생육을 도울 수 있는 질소, 인 및 칼륨 등의 비료 3대 요소 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 일반적이고, 최근에는 상기 3대 요소와 각종의 미네랄이 더 포함된 비료도 제시되고 있다.
더불어 과거의 비료는 비료의 대량 생산을 위하여, 화학적으로 가공된 것을 주로 이용하였으나, 토양 오염 및 친환경 농작물 선호 현상에 의하여 최근에는 화학적 비료의 사용이 최소화되고 있는 실정이다.
또한, 과거의 비료는 가축의 분뇨, 음식물 찌꺼기 또는 폐기되는 음식ㆍ생물의 부산물 등과 같은 물질을 원료를 이용하여 만들어졌으나, 상기와 같은 물질로 제조된 비료는 각종의 유해균이 증식되어 오히려 농작물에 유해한 영향을 끼치는 문제가 발생하였다.
이러한 문제를 해소하기 위하여 최근에는 밀웜이나 지렁이, 굼벵이 등을 대량으로 사육하고 있는 곳이 많음을 감안하여 이의 활용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
갈색거저리(Tenebrio molitor)는 어두운 갈색을 띄며 길이가 약 15mm인 곤충으로서, 성충은 보통 곡류 속에 알을 낳는데 이 알은 1~2주 후 부화하고, 부화한 유충을 밀웜(mealworm)이라고 부른다. 갈색거저리 유충(밀웜)은 9~20번의 탈피를 통해 번데기가 된 후 성충으로 우화(羽化)하며, 야행성이고 전 세계적으로 분포되어 있다. 밀웜은 암, 알코올성 간 독성, 치매 등에 치료 또는 예방 효과가 있는 것으로 연구된 바 있고, 단백질 함량이 높아서 과자류 등에 포함시켜 섭취하기도 한다.
선행특허조사 결과, 밀웜을 이용한 비료는 개시된 바 없다. 다만, 등록특허공보 제10-2293553호(밀웜 단백질을 포함하는 운동수행능력 향상용 조성물)에서는 밀웜 단백질을 유효성분으로 포함하는 근육 질환 치료, 개선 또는 운동수행능력 향상용 약학적, 건강 기능식품 및 건강식품 조성물이 개시된 바 있으나, 밀웜으로부터 탁유된 오일을 단백질 분해효소로 가수분해한 다음 농축 및 동결 건조하여 제조하는 것이어서 본원과는 무관하다 할 것이다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래 비료는 가축의 분뇨, 음식물 찌꺼기 또는 폐기되는 음식ㆍ생물의 부산물 등과 같은 물질을 원료를 이용하여 만들어졌으나, 상기와 같은 물질로 제조된 비료는 각종의 유해균이 증식되어 오히려 농작물에 유해한 영향을 끼치는 문제가 발생하였고, 밀웜의 사육시에 발생되는 다량의 분변물을 폐기물로서 용이하게 처리하기 곤란한 문제가 발생하였기 때문에, 이에 대한 해결점을 제시하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 미생물에 의해 부숙 및 발효한 알갱이 형태의 밀웜 분변토를 포함하는, 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 밀웜 분변토 100 중량부에 대하여 굼벵이 분변토 40 내지 50 중량부, 지렁이 분변토 10 내지 20 중량부를 혼합하여 구성되는 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물이 제공된다.
바람직하게, 상기 밀웜 분변토, 굼벵이 분변토 및 지렁이 분변토가 혼합된 혼합물은 발효 및 숙성되어 비료로 만들어질 수 있다.
바람직하게, 상기 혼합물은, 밀웜 분변토 100 중량부에 대하여, 유용 미생물 0.5 내지 1 중량부, 미강 2 내지 8 중량부 및 누룩 2 내지 3 중량부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 밀웜 분변토, 굼벵이 분면토, 지렁이 분변토를 수집하는 단계; 상기 수집된 분변토를 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 자연 건조하는 단계; 상기 건조된 혼합물에 유용 미생물, 미강, 누룩을 혼합한 후, 혐기 발효조에서 10 ~ 25일간 발효시켜 발효물을 만드는 단계; 및 상기 발효물을 상온에서 2 내지 4일 동안 숙성시켜 숙성물을 만드는 단계; 를 포함하는 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 과제 해결수단에 따르면, 본 발명의 따른 비료는 밀웜의 분변물 등의 친환경 유기물로 만들어졌기 때문에 화학비료에 비하여 토지 오염을 방지할 수 있고, 특히 한 번의 시비로 유기농법의 효과를 얻을 수 있으므로 별도의 시비작업이 필요없고 수확량을 크게 증대시킬 수 있다.
또한, 생육작물을 저온에서도 고르게 부숙되게 하여 작물의 이른 수확을 가능하게 한다.
본 발명은 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물의 제1 실시예,
도 2는 본 발명에 따른 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물의 제2 실시예,
도 3은 본 발명에 따른 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물의 제조방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물의 제2 실시예,
도 3은 본 발명에 따른 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물의 제조방법을 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.
본 발명은 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
먼저, 본 발명에 따른 친환경 유기질 비료조성물의 주재인 밀웜은 딱정벌레목 거저리과의 곤충의 유충을 의미하며, 일반밀웜, 수퍼밀웜 또는 킹밀웜을 예로 들 수 있다. 한편, 거저리 성충은 곡류 속에서 알을 낳는데, 알은 점액질로 되어 있고 크기가 매우 작으며, 1~2주일 후 부화한다. 유충 기간은 약 12주 정도이다. 밀웜은 주로 낚시 미끼용 또는 파충류, 조류, 포유류 등의 먹이로 사용된다.
밀웜(갈색거저리 유충)은 곤충 중에서도 단백질 함량이 높고, 성장이 빠르며 번식률이 아주 높다. 또한, 밀웜은 적응력이 강하고, 양식기술을 익히기가 쉬워서 공장에서 양식하거나 분산사육이 가능해서 집중 가공에 적합하며, 겨울철에도 번식을 하므로 계절에 관계없이 4계절 양식을 할 수 있다. 밀기울과 미강 등 농장물 줄기, 겨, 폐기채소 등이 갈색거저리 유충에게 좋은 사료이기 때문에, 농작물의 줄기나 잎 등이 농업작물과 농업유기 폐기물을 자원으로 이용할 수 있어 자원낭비와 환경오염문제를 해결할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 장점들로 인해 밀웜은 대량 사육되고 있고, 이로 인하여 분변물은 물론 사체 및 탈피물이 다량 발생하게 되는데, 기존에는 이를 폐기처리 하였으나 본 발명에서는 비료의 주 성분으로 활용하게 된다. 밀웜의 먹이는 주로 밀기울과 야채류이므로 분변물 자체는 천연 성분으로 이루어지게 된다. 따라서, 이를 비료원으로 사용하더라도 유해균이 발생하지 않으며, 특히 밀웜의 사체는 단백질을 다량 포함하고 있으므로 농작물 생장에 큰 도움을 준다.
본 발명의 제1 실시예로서, 도 1에서와 같이, 수거된 밀웜 분변토를 미생물에 의해 발효한 알갱이 형태의 유기질 비료조성물이 제시된다. 이 때, 상기 밀웜 분변토를 발효 숙성시키면 미생물에 의해 발효되어 밀웜 분변토에 포함된 비료 유용성분이 최적의 상태로 발현될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예로서, 도 2에서와 같이, 상기한 밀웜 분변토에 굼벵이 분변토, 지렁이 분변토를 혼합한 혼합물 형태의 유기질 비료조성물이 제시된다.
굼벵이 분변토에는 굼벵이의 먹이인 참나무 톱밥 또는 볏짚에 포함되어 있던 질소, 인 및 칼륨 등의 비료 3대 요소가 다량 포함되어 있기 때문에, 비료로서의 우수한 기능을 수행할 수 있다.
지렁이 분변물은 지렁이가 흙 속의 먹이가 될 수 있는 유기물을 섭취하고 지렁이의 소화기관을 통과하여 배설된 것으로서, 다량의 미생물을 함유하고 있기 때문에, 분변물에 포함된 활성화된 미생물은 토양의 유기물을 쉽고 빠르게 분해하여 토양을 비옥하게 하고 식물성장을 촉진하며 통기성, 보수성 및 물빠짐 등이 우수한 특징이 있다.
특히, 지렁이 분변물은 굼벵이 분변물과 비교하여 약알칼리성을 가지기 때문에 굼벵이 분변물의 강알칼리성을 다소 완화시키는 효과를 발휘하고, 그 결과 주로 약산성 토양(경작지)의 산도를 개량하는 효과를 발휘하며, 개량된 토양에 의하여 이에서 재배되는 농작물의 생육을 증대시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 밀웜 분변토, 굼벵이 분변토 및 지렁이 분변토의 혼합물은, 밀웜 분변토 100 중량부에 대하여 굼벵이 분변토 40 내지 50 중량부, 지렁이 분변토 10 내지 20 중량부가 배합될 수 있다.
상기 굼벵이 분변토가 40 중량부 미만이면 굼벵이 분변토의 유효성분이 미흡해지는 문제가 발생하고, 50 중량부를 초과하면 혼합물이 강알칼리화 될 수 있다.
상기 지렁이 분변토가 10 중량부 미만이면 지렁이 분변토에 의한 굼벵이 분변토의 알칼리성 중화 효과가 미흡해지고, 20 중량부를 초과하면 굼벵이 분변토의 조성비가 상대적으로 저하되어 굼벵이 분변토의 유용 성분이 다소 미흡해지는 문제가 발생할 수 있다.
아울러, 상기 혼합물에는 밀웜 분변토 100 중량부에 대하여, 유용 미생물 0.5 내지 1 중량부, 미강 2 내지 8 중량부 및 누룩 2 내지 3 중량부가 더 포함될 수 있다.
상기 혼합물을 발효 숙성시킬 때는 밀웜 분변토, 굼벵이 분변토 및 지렁이 분변토 자체에 이미 미생물이 포함되어 일정 온도 조건과 기간만을 적절하게 확보해 준다면 자체적으로도 발효 및 숙성이 가능하나, 상기 미강, 누룩 등의 추가 구성물이 혼입됨에 따라 유용 미생물이 추가되는 것이 바람직하다.
상기 유용미생물(Effective microorganisms)은 유산균과 효모가 혼합되는 구성으로서, 일반적인 유용 미생물을 이용할 수 있고, 유산균인 락토바실러스 플란타륨(Lactobacillus Plantarum)와 락토바실러스 카세이(Lactobacillus Casei), 효모인 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces Cerevisiae)를 혼합하여 만드는 것이 보다 바람직하다.
상기 유용미생물은 혼합물에 0.5 내지 1 중량부의 조성비로 혼합되는 것이 바람직한데, 유용미생물이 0.5 중량부 미만으로 혼합되면 유용미생물에 의한 밀웜 분변토, 굼벵이 분변토 및 지렁이 분변토의 발효효율이 다소 미흡하여 발효처리가 지연될 수 있고, 1 중량부를 초과하면 유용미생물의 조성이 과다하여 발효되는 혼합물이 부패할 수 있는 우려가 발생하기 때문에, 유용미생물은 상기 범위 내의 조성비로 혼합물에 포함되는 것이 바람직하다.
상기 미강은 현미를 백미로 도정할 때 생기는 얇은 껍질인 쌀겨로써, 단백질, 식이섬유 및 미네랄을 포함한 쌀영양분 약 95%를 포함하고 있다. 미강이 2 중량부 미만 포함하면 영양분이 부족해지는 문제가 있고, 8 중량부를 초과하면 미강의 효능이 상승되지 않을 뿐 아니라 다른 성분과의 효과적인 혼합비율을 맞추기가 어려워진다.
상기 누룩은 원활한 발효를 위한 것으로, 2 중량부 미만 포함되면 발효가 충분하게 진행되지 않고, 3 중량부 이상 포함되면 발효되지 않은 미강이 부패하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
다음은, 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물의 제법을 기술한다(도 3 참조).
1 단계로, 밀웜 분변토, 굼벵이 분변토, 지렁이 분변토를 수집한다(S100).
2 단계로, 상기 수집된 분변토를 혼합한다(S200).
구체적으로, 상기 혼합과정은 밀웜 분변토 100 중량부에 대하여 굼벵이 분변토 40 내지 50 중량부, 지렁이 분변토 10 내지 20 중량부를 혼합하는 과정인데, 일반적인 교반혼합 처리방식으로 처리가능하다. 상기 혼합 처리되어 만들어진 혼합물은 그대로 비료로서 사용될 수 있고, 다음의 발효 및 숙성 단계가 더 처리되어 비료로 만들어질 수 있다.
3 단계로, 혼합물을 자연 건조한다(S300). 이 건조단계는 혼합물의 함슈율이 5 내지 8%가 되도록 건조하는 단계이다. 함수율이 5% 미만이면 숙성이 잘 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있고, 함수율이 5% 이상이면 부패할 가능성이 높아질 수 있다.
4 단계로, 건조된 혼합물에 유용 미생물, 미강, 누룩을 혼합한 후, 혐기 발효조에서 발효시켜 발효물을 만든다(S400).
상기 발효단계(S400)는 분변토 혼합물에 유용 미생물, 미강, 누룩을 혼합한 혼합물을 발효조 내에서 2 내지 4일 동안 발효시키게 된다.
발효기간이 2일 미만이면 혼합물의 발효가 미진하여 유용 성분의 추출 효과가 미흡하고, 4일을 초과하면 혼합물에 포함된 유용 성분의 추출 효과가 우수해지나, 다른 일부 유용 성분이 오히려 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 발효단계는 혐기 상태를 유지시키는 혐기 발효조에서 30~36℃의 온도로 처리되도록 하는 것이 바람직하다. 혐기 발효조의 온도가 30℃ 미만이면 온도가 낮아 유용미생물의 활성화가 미흡하여 발효가 원활하게 진행되지 않고, 36℃를 초과할 경우 급격한 발효에 의해 산폐가 일어날 수 있기 때문에 혐기 발효조의 온도는30~36℃로 유지되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 혼합물에 포함된 유용미생물에 포함된 혐기성 미생물군은 산소가 차단된 상태의 혐기 발효조에서 발효가 진행되는데, 상기 혐기 발효조의 상단부에는 기체 배출이 가능한 외부공기 유입차단 장치가 구비되어, 발효과정 중의 혐기성 미생물군의 호흡으로 인하여 생성된 다량의 기체를 혐기 발효조의 외부로 배출시키는 것이 바람직하다.
5 단계로, 상기 발효물을 상온에서 2 내지 4일 동안 숙성시켜 숙성물을 만든다(S500).
상기 숙성단계(S500)는 상기 발효단계(S400)에서 만들어진 상기 발효물을 2 내지 4일 동안 숙성시켜 숙성물을 만드는 과정으로서, 유용미생물로 발효된 발효물의 유용 성분을 안정화시키는 과정이다.
이때, 숙성기간은 당업자의 판단에 따라 다양한 기간 동안 처리가능하나, 2 내지 4일 동안 처리하는 것이 바람직한데, 숙성기간이 2일 미만이면 숙성기간이 지나치게 짧아 발효물이 불완전하게 안정화되고, 4일이 초과되면 숙성기간이 지나치게 길어 생산성이 떨어지는 문제가 발생하므로, 숙성기간은 상기 범위 내로 처리되는 것이 바람직하다.
또한, 숙성처리 온도는 당업자의 판단에 따라 자유롭게 설정가능하나, 발효물에 포함된 유용 미생물이 더 이상 활성화되지 않도록 15 내지 25℃의 온도로 처리되는 것이 바람직하다.
숙성처리 온도가 15℃ 미만이면 숙성온도가 지나치게 낮아 발효물의 안정화속도가 늦어져 경제성이 떨어지고, 25℃를 초과하면 일부 유용미생물이 활성화되어 발효물이 부폐될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물에 관한 바람직한 실시예 및 제조된 비료에 포함된 유용한 성분을 분석한 결과이다.
밀웜 분변토 100g, 굼벵이 분변토 40g, 지렁이 분변토 20g을 혼합하여 비료를 만든다.
1) 밀웜 분변토 100g, 굼벵이 분변토 40g, 지렁이 분변토 20g의 혼합물에 유용 미생물 0.8g, 미강 5g, 누룩 2g을 더 혼합하여 혼합물을 만든다.
이때, 상기 유용미생물은 토양미생물제제로 사용되는 유산균(lactobacillus plantarum, lactobacillus casei)과 효모(saccharomyces cereviseae)로 구성된다.
2) 상기 혼합물을 31℃로 유지되는 혐기 발효조에 수용시킨 후, 3일 동안 발효시켜 발효물을 만든다.
3) 상기 발효물을 20℃의 온도로 4일 동안 숙성시켜 숙성물인 비료를 만든다.
[시험]
상기 실시예 1, 2에 대한 비료의 분석은 농촌진흥청에서 고시한 비료의 품질검사방법(RDA, 2006)을 참고하여 분석하였다. 즉, 총 질소는 황산으로 습식분해한 후 Kjeldahl법으로 측정하였고, 인산, 치환성 양이온(칼륨)은 ICP(Varian 720-ES)를 이용하여 분석하였다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 |
| 총 질소(mg/L) | 3,000 | 4,030 |
| 인산(mg/L) | 1,510 | 1,620 |
| 칼륨(mg/L) | 3,520 | 3,890 |
상기 표 1과 같이, 본 발명에 따른 비료는 비료의 3 대 요소인 질소, 인산,
칼륨이 매우 풍부하게 포함된 것을 알 수 있고, 동일한 조성물(실시예 1 및 실시예2)을 이용하여 제조한 비료를 발효 및 숙성처리 하면, 유용미생물에 의하여 발효된 비료에 질소, 인산, 칼륨의 함량이 증가되는 것을 알 수 있었다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
Claims (5)
- 미생물에 의해 발효한 알갱이 형태의 밀웜 분변토를 포함하는, 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물.
- 밀웜 분변토 100 중량부에 대하여 굼벵이 분변토 40 내지 50 중량부, 지렁이 분변토 10 내지 20 중량부를 혼합하여 구성되는 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물.
- 청구항 2에 있어서,
상기 밀웜 분변토, 굼벵이 분변토 및 지렁이 분변토가 혼합된 혼합물은 발효 및 숙성되어 비료로 만들어지는 것으로 특징으로 하는 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물.
- 청구항 3에 있어서,
상기 혼합물은,
밀웜 분변토 100 중량부에 대하여, 유용 미생물 0.5 내지 1 중량부, 미강 2 내지 8 중량부 및 누룩 2 내지 3 중량부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물.
- 밀웜 분변토, 굼벵이 분면토, 지렁이 분변토를 수집하는 단계;
상기 수집된 분변토를 혼합하는 단계;
상기 혼합물을 자연 건조하는 단계;
상기 건조된 혼합물에 유용 미생물, 미강, 누룩을 혼합한 후, 혐기 발효조에서 10 ~ 25일간 발효시켜 발효물을 만드는 단계; 및
상기 발효물을 상온에서 2 내지 4일 동안 숙성시켜 숙성물을 만드는 단계;
를 포함하는 밀웜 분변토를 주재로 하는 친환경 유기질 비료조성물의 제조방법.
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