KR102101357B1 - 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소 보충용 친환경 유무기복합 퇴비 - Google Patents

제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소 보충용 친환경 유무기복합 퇴비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소 보충용 친환경 유무기복합 퇴비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제지공정에서 발생되는 탄소원이 풍부한 제지슬러지와, 맥주를 제조하고 남은 질소원으로서 아미노산이 풍부한 맥주박과, 무기원소가 풍부한 제강슬래그분말 및 질석분말을 혼합한 무기질재료와, 옥수숫대(Cornstalk)분말 또는 콩대분말과 피트모스를 혼합한 유기질재료를 포함하는 혼합조성물을 건조, 고화 후 벌크 또는 분말화하여 탄소원, 아미노산 및 무기원소를 보충하기 위한 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 친환경 유무기복합 퇴비에 관한 것이다.

Description

제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소 보충용 친환경 유무기복합 퇴비{Eco-friendly organic and inorganic hybrid compost comprising paper sludge, brewers grain and steel slag powder for supplement of carbon source, amino acid and mineral elements}
본 발명은 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소 보충용 친환경 유무기복합 퇴비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제지공정에서 발생되는 탄소원이 풍부한 제지슬러지와, 맥주를 제조하고 남은 질소원으로서 아미노산이 풍부한 맥주박과, 무기원소가 풍부한 제강슬래그분말 및 질석분말을 혼합한 무기질재료와, 옥수숫대(Cornstalk)분말 또는 콩대분말과 피트모스를 혼합한 유기질재료를 포함하는 혼합조성물을 건조, 고화 후 벌크 또는 분말화하여 탄소원, 아미노산 및 무기원소를 보충하기 위한 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 친환경 유무기복합 퇴비에 관한 것이다.
국내의 제지산업은 1인당 종이 소비량이 연간 약 1,200kg을 넘어설 만큼 고도의 성장을 지속하고 있고, 제지산업에서 제지를 제조하는 제지공정은 제지제품 1톤당 공정수 10 ~ 30톤을 사용하여 제품당 공정수 사용량이 염색공정 다음으로 많이 사용하고 있다.
상기 공정수 사용으로 인해 발생하는 제지슬러지는 제지공정에서 해리, 펄프 및 탈묵 공정 등 수질오염 방지시설에서 발생되는 폐수로서, 그 양은 연간 160만톤 내외로 추정되고 있으나 매년 증가하는 추세이다.
이러한 제지슬러지는 펄프, 제지, 폐수처리오니로 분류되어 매립, 해양배출 및 소각 등의 방법으로 처리하는 것이 일반적이지만 폐기물관리법 시행규칙의 개정에 따라 2003년 7월부터는 제지슬러지의 직매립이 금지되어 소각하거나 시멘트 아스팔트 등의 화합물을 혼합하여 일정 수분 함량 이하로 조정하여 매립하거나 생물학적 방법으로 퇴비화하여 재활용되었다.
특히, 제지슬러지에 대하여 정부에서는 2011년 2월까지 해양투기를 금지하고, 재활용 등을 통한 육상처리 원칙을 발표하였고, 2016년부터는 해양투기의 전면금지를 시행하고 있다. 이에 제지슬러지를 육상에서 처리하기 위한 다양한 재활용 기술이 시도되고 있다.
상기 제지슬러지의 재활용에 관한 종래 기술들을 살펴 보면, 한국등록특허 10-1530552(등록일자 2015년06월16일)에 수분함량이 5~10%가 되도록 건조시킨 후 10~100메시로 분쇄한 왕겨분말 70~80 중량부;와 수분함량이 30~40%가 되도록 탈수시킨 제지슬러지 20~30 중량부; 를 배합하여 수분함량이 20~25%가 되도록 한 후 성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 고형연료가 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1876555(등록일자 2018년07월03일)에 제지슬러지와 커피찌꺼기를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합물 제조단계; 상기 혼합물 제조단계에서 제조된 혼합물을 건조하는 건조단계; 및 상기 건조단계에서 건조된 혼합물을 압축하여 성형하는 성형단계;를 포함하며, 상기 혼합물에는 목분이 더 포함되며, 상기 혼합물은, 상기 제지슬러지 100 중량부에 대하여 상기 커피찌꺼기 12 ~ 100 중량부, 상기 목분 45 ~ 100 중량부가 혼합되며, 상기 성형단계에서 제조된 성형물의 발열량은 3,000 ~ 4,500 Kcal/kg이며, 상기 혼합물 제조단계에서, 상기 제지슬러지는 금속성분을 저감할 수 있는 전처리 공정이 수행된 것이 사용되도록 하고, 탈수 공정을 통해함수율 40 ~ 60중량%로 조정된 것이 사용되도록 하며, 상기 혼합물 제조단계에서, 상기 제지슬러지와 커피찌꺼기를 혼합한 혼합물의 함수율은 30 ~ 70중량%로 이루어지며, 상기 건조단계에서, 상기 혼합물 제조단계에서 제조된 혼합물의 함수율은 10 ~ 30중량%로 건조되도록 하며, 상기 건조단계에서, 상기 혼합물의 건조에는 스팀 건조장치가 사용되며, 상기 스팀 건조장치는 수직형 원통형 구조로 이루어지되, 보일러에서 생성된 130 ~ 150℃의 스팀을 공급받아 간접열을 이용하여 혼합물을 건조시키는 챔버, 상기 챔버에서 건조에 사용된 스팀을 응축수로 변환하는 스팀트랩 및 상기 스팀트랩에서 응축수를 저장하는 응축수 탱크를 포함하여 구성되고, 상기 응축수 탱크에 저장된 응축수는 보일러 용수로 재활용되도록 이루어지며, 상기 챔버 내부는 건조구간과 건조 조정구간으로 구분 구성되며, 상기 건조구간에는 상기 챔버 내부로 혼합물을 정량공급하기 위한 스크류 피더가 설치되고, 상기 스크류 피더를 통해 챔버로 투입된 혼합물이 상기 챔버의 회전축에 부착된 다수의 터빈 핀의 회전을 통해 원심력을 받아 벽면에 박막 형태로 밀착되며, 챔버에 인가된 간접열에 의해 수분 증발이 이루어지면서 건조가 진행됨과 함께, 단락된 터빈 핀 사이 공간을 경유하여 혼합과 건조가 동시에 이루어지며, 이후 최상층부에 도달한 혼합물이 탈락되어 하부에 위치한 건조 조정구간으로 낙하 이동되고, 상기 건조 조정구간의 회전축에 부착된 다수의 사이클론핀의 회전을 통해 건조구간과 같은 원리로 건조가 진행되는 것을 특징으로 하는 제지슬러지와 커피찌꺼기를 주원료로 하는 고형연료의 제조방법이 공지되어 있다.
또한, 한국공개특허 10-2018-0097193(공개일자 2018년08월31일)에 철염 및 석회를 이용하여 제지폐수를 응집침전하여 제지슬러지를 수득하는 단계; 상기 제지슬러지를 이산화탄소 분위기에서 열분해하는 단계; 및 상기 열분해에 의해 회수된 자성 바이오차를 흡착제로 사용하여 비소를 흡착하는 단계를 포함하는 제지슬러지를 이용한 비소의 흡착제거방법이 공지되어 있다.
그러나, 상기 종래의 제지슬러지 재활용기술들은 제지슬러지가 가지고 있는 높은 발열량을 이용하기 위해 여러 부가적인 성분과 혼합하여 고형연료를 제조하거나, 제지슬러리를 열분해하여 재활용하기 위한 것으로 제조과정이 복잡하고 부가성분을 사용하며, 전용시설에서 생산함에 따른 설비가 요구되어 제조생산원가가 많이 소요됨에 따른 경제성에 문제가 있거나, 재활용 규모가 적어 대규모로 재활용되기에는 불가능한 문제점이 있었다.
한편, 농작물을 재배하는 과정에서 부족한 양분을 보충하거나 농작물을 원활한 성장을 위해 화학비료 및 농약을 사용하고 있으나, 화학비료 및 농약을 과용함에 따라 토양 산성화 및 지력쇠퇴 등의 문제점이 발생되어 토양의 완충능이 급격히 저하되고 있다.
따라서 최근에는 유기농법의 실행을 위한 퇴비 사용의 필요성이 점차 확대되고 있는데, 농작물을 재배하는 과정에서 사용되는 유기질 퇴비의 효과로는 퇴비 중에 함유된 비료 성분의 효과 및 유기물이 분해되어 만들어지는 부식 효과를 들 수 있다.
퇴비 중에는 탄소(C), 질소(N), 인산(P) 및 칼륨(K)을 비롯하여 작물 생육에 필수적인 미량 원소들이 다량 함유되어 있으므로 이를 사용할 경우 토양유기물의 공급에 의한 토양입단구조의 형성촉진, 미량 원소의 결핍에 따른 작물의 피해를 막아 작물의 건강한 성장과 다수확은 물론 품질을 상당히 개선할 수 있다.
퇴비에 관한 대표적인 종래기술들을 살펴 보면, 한국등록특허 10-1605542(등록일자 2016년03월16일)에 미네랄, 제올라이트, 광촉매를 혼합하여 파우더 조성물을 제조하는 단계와; 축산 분뇨에 상기 파우더 조성물과 수분조절제를 혼합하여 발효시키는 단계;를 포함하고, 상기 축산 분뇨는 상기 파우더 조성물을 첨가한 사료를 급이한 가축으로부터 배출되며, 상기 미네랄은 질소 100중량부에 대하여 인 80 내지 90중량부와, 칼륨 75 내지 85중량부와, 칼슘 0.4 내지 0.7 중량부와, 마그네슘 15 내지 25중량부와, 유황 18 내지 26중량부와, 규소 16 내지 24중량부와, 붕소 0.8 내지 1.0중량부와, 망간 0.2 내지 0.5중량부와, 철 20 내지 26중량부와, 아연 0.8 내지 1.2중량부와, 동 0.02 내지 0.03중량부와, 몰리브덴 0.01 내지 0.02중량부와, 알루미늄 12 내지 20중량부와, 미량원소그룹 0.08 내지 0.12 중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 축산 분뇨를 이용한 퇴비의 제조방법이 공지되어 있다.
그러나, 상기 종래의 퇴비 제조방법으로는 축분 자체에 함유된 여러 유해세균들을 완전히 제거하기 어렵고, 퇴비화 과정에서 많은 양의 악취가 발생하는 문제점이 있었으므로 따라서, 최근에는 축산분뇨를 사용하지 않고 악취가 발생하지 않도록 한 퇴비가 다양하게 개발되고 있다.
한편, 악취가 발생하지 않은 퇴비의 원료로 맥주박을 활용하는 기술이 개발되었는데, 맥주박은 아미노산을 포함하는 단백질과 함께 무기원소를 함유하고 있어 그동안 주로 사료 원료로 사용되고 있었지만, 이를 유기질 비료로 사용하고 있는 종래 기술을 살펴 보면, 한국공개특허 10-2007-0015899(공개일자 2007년02월06일)에는 주류생산공정 후 폐기되어 오던 주박의 효모를 이용하여 효모자가소화 반응을 거쳐 효모균체 성분분해에 따른 아미노산 생성물로 비료를 제조하는 것으로 맥주 및 청주 등 주류 제조 후 발생되는 주막에 포함된 효모를 재이용하여 고형분 함량을 4-18%로 조정한 후 자가소화를 촉진하고 미생물 오염 방지를 위해 반응액 기준으로 알코올1-9%(v/v), Protease0.01-1%(w/v)를 첨가하여 40-60℃의 온도에서 4-96시간 동안 자가소화하고 상기 분해가 종료된 다음 원심분리로 상등액을 얻어 여과 후 KH2PO4를 첨가하여 제조한 여러 가지 유용물질을 함유한 아미노산 비료가 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1579485(등록일자 2015년12월16일)에는 맥주오니에서 분리되며, 서열번호1로 표현되는 염기서열로 구성된 신규미생물 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis ) EST-15(KACC92077P) 균주 2×10 6 ~3×10 7 cfu/ml 및, 맥주오니 5~10 중량%, 다시마추출물 2~5중량%, 무수포도당 2~4 중량%, 대두분 1~3 중량%, 나머지 아가로스로 구성된 배양액을 유기질 비료 전체 중량대비 10~20 중량%로 포함하여, 상기 신규미생물 단독 사용대비 더 우수한 작물 생장촉진효과를 갖는 것이 특징인 유기질 비료가 공지되어 있다.
그러나, 상기 맥주박을 이용하여 제조되는 퇴비는 맥주박에 포함된 효모를 재이용하여 별도로 발효하여 사용하거나 또는 맥주박에 포함된 미생물 균주를 분리하고 이를 장시간 배양하여 사용하므로 맥주박을 그대로 사용하지 않고 별도의 후처리를 거쳐 사용하므로 유기질비료 생산에 많은 시간 및 과정이 소요되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명자들은 탄소원이 풍부한 제지공정에서 발생되는 제지슬러지와 맥주를 제조하고 남은 맥주박 및 무기원소가 풍부한 제강슬래그분말을 포함하는 혼합조성물을 퇴비화하여 탄소원, 아미노산 및 무기원소를 보충하기 위한 친환경 유무기복합 퇴비를 개발하고 본 발명을 완성하게 되었다.
[특허문헌 001] 한국등록특허 10-1530552(등록일자 2015년06월16일) [특허문헌 002] 한국등록특허 10-1876555(등록일자 2018년07월03일) [특허문헌 003] 한국공개특허 10-2018-0097193(공개일자 2018년08월31일) [특허문헌 004] 한국등록특허 10-1605542(등록일자 2016년03월16일) [특허문헌 005] 한국공개특허 10-2007-0015899(공개일자 2007년02월06일) [특허문헌 006] 한국등록특허 10-1579485(등록일자 2015년12월16일)
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 제지공정에서 발생되는 탄소원이 풍부한 제지슬러지와, 맥주를 제조하고 남은 질소원으로서 아미노산이 풍부한 맥주박과, 무기원소가 풍부한 제강슬래그분말 및 질석분말을 혼합한 무기질재료와, 옥수숫대(Cornstalk)분말 또는 콩대분말과 피트모스를 혼합한 유기질재료를 포함하는 혼합조성물을 건조, 고화 후 벌크 또는 분말화하여 탄소원, 아미노산 및 무기원소를 보충하기 위한 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소 보충용 친환경 유무기복합 퇴비를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 수분함량이 30~40%가 되도록 탈수시킨 제지슬러지 100중량부에 대하여, 맥주를 제조하고 남은 맥주박 10~20중량부와, 제강공정에서 발생되는 부산물인 환원슬래그분말과 질석분말을 각각 동일중량비로 혼합한 무기질재료 10~20중량부와, 옥수숫대(Cornstalk)분말 또는 콩대분말과 피트모스가 각각 동일중량비로 혼합된 유기질재료 10~20중량부를 포함하는 혼합조성물을 건조, 고화 후 벌크 또는 분말화한 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비를 과제의 해결수단으로 한다.
상기 유기질재료는 혈분, 돈분, 계분, 우분, 미강으로부터 선택된 1종 이상을 발효하여 제조된 액비를 분사하고 열풍으로 건조, 살균한 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 제올라이트분말 0.5~1중량부를 더 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 숯분말 0.5~1중량부를 더 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 인산칼슘원으로서 골분 0.5~1중량부를 더 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 칼륨원으로서 입도가 200~400 메시인 실바이트분말 0.5~1중량부를 더 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 야자수열매 또는 망고열매의 껍질을 수거하여 건조하여 분쇄한 유기질보충재료를 5~10중량부 더 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 제지공정에서 발생되는 탄소원이 풍부한 제지슬러지와, 맥주를 제조하고 남은 질소원으로서 아미노산이 풍부한 맥주박과, 무기원소가 풍부한 제강슬래그분말 및 질석분말을 혼합한 무기질재료와, 옥수숫대(Cornstalk)분말 또는 콩대분말과 피트모스를 혼합한 유기질재료를 포함하는 혼합조성물을 건조, 고화 후 벌크 또는 분말화하여 탄소원, 아미노산 및 무기원소를 보충하여 양질의 유기, 무기 복합비료를 제공할 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 유무기복합 퇴비에 사용되는 제지슬러지의 성분 검사서
본 발명은, 수분함량이 30~40%가 되도록 탈수시킨 제지슬러지 100중량부에 대하여, 맥주를 제조하고 남은 맥주박 10~20중량부와, 제강공정에서 발생되는 부산물인 환원슬래그분말과 질석분말을 각각 동일중량비로 혼합한 무기질재료 10~20중량부와, 옥수숫대(Cornstalk)분말 또는 콩대분말과 피트모스가 각각 동일중량비로 혼합된 유기질재료 10~20중량부를 포함하는 혼합조성물을 건조, 고화 후 벌크 또는 분말화한 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 유기질재료는 혈분, 돈분, 계분, 우분, 미강으로부터 선택된 1종 이상을 발효하여 제조된 액비를 분사하고 열풍으로 건조, 살균한 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 제올라이트분말 0.5~1중량부를 더 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 숯분말 0.5~1중량부를 더 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 인산칼슘원으로서 골분 0.5~1중량부를 더 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 칼륨원으로서 입도가 200~400 메시인 실바이트분말 0.5~1중량부를 더 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 야자수열매 또는 망고열매의 껍질을 수거하여 건조하여 분쇄한 유기질보충재료를 5~10중량부 더 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및 도면에 한정되지 않는다.
먼저, 본 발명의 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 수분함량이 30~40%가 되도록 탈수시킨 제지슬러지 100중량부에 대하여, 맥주를 제조하고 남은 맥주박 10~20중량부와, 제강공정에서 발생되는 부산물인 환원슬래그분말과 질석분말을 각각 동일중량비로 혼합한 무기질재료 10~20중량부와, 옥수숫대(Cornstalk)분말 또는 콩대분말과 피트모스가 각각 동일중량비로 혼합된 유기질재료 10~20중량부를 포함하는 혼합조성물을 건조, 고화 후 벌크 또는 분말화한 것이다.
여기서, 제지슬러지는 제지의 최종과정에서 수분 70~80 중량％와 유기물 20~30 중량％가 혼합된 죽(粥)상태의 케이크 형태로 배출되어 폐수와 함께 배출되는데 본 발명에서는 수분함량이 30~40%가 되도록 탈수시켜 사용한다.
특히, 상기 제지슬러지는 펄프 함량이 높고 질소 함량이 낮아서 탄소 대 질소 비율(C/N 비율)이 평균적으로 95.8%에 이르므로 아주 우수한 탄소원으로 사용될 수 있으며, 제지슬러지의 통상적인 성분은 다음 [표 1] 및 [표 2]와 같다.
물리적 조성
수분 가연분 회분 소계
70.00중량% 16.83중량% 13.17중량% 100중량%
화학적 조성
C H O N S Cl 소계
8.91중량% 1.26중량% 5.64중량% 0.77중량% 0.17중량% 0.08중량% 16.83중량%
상기 제지슬러지는 매년 다량 발생하고 있어 그 처리가 큰 문제로 부상되고 있으나, 그간 제지슬러지는 소각, 매립 등으로 처리하여 왔지만 정부에서는 제지슬러지의 해양투기를 금지하고, 재활용 등을 통한 육상처리 원칙을 발표한 바 있어, 제지 슬러지에 대한 재활용 기술이 시도되고 있는 일환으로 본 발명은 제지슬러지를 탄소원 보충용으로 사용한다.
특히, 본 발명의 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소 보충용 친환경 유무기복합 퇴비에 사용되는 주원료인 제지슬러지는 [도 1]에 나타난 바와 같이, 폐기물공정시험기준에 의한 시험결과 유해성분이 검출되지 않은 것으로 분석되어 퇴비사용에 적합한 것임을 알 수 있다.
한편, 맥주박은 맥주 양조 과정에서 발생하는 가장 풍부한 부산물이다. 이 재료는 맥아즙 생성 후 고형분으로서 수득되는 보리 알갱이 겉껍질로 구성된다. 맥주박은 당과 단백질이 풍부하기 때문에, 현재까지 이 생성물을 사용하는 주요 용도는 동물 사료였다. 그러나, 맥주박은 식이 섬유와 단백질이 많기 때문에, 바로 이러한 동일한 이유로, 특히 생체활성, 건강-증진 화합물의 잠재적인 공급원으로서 활용가치가 있다.
상기 맥주박은 원래의 보리 알갱이를 덮은 종피-과피-겉껍질 층으로 이루어진다. 전분 함량은 일반적으로 낮으며, 그 조성은, 주로 전분이 없는 다당류(NSP; 아라비녹실란(AX) 형태의 헤미셀룰로스 및 셀룰로스)와 상당량의 단백질과 리그닌인 섬유질을 함유한다.
특히, 맥주박의 단백질 함량은 건조 중량 기준 당 통상적으로 약 30%의 수준으로 존재하는데, 가장 풍부한 것은 호르데인, 글루테린, 글로불린 및 알부민이다. 필수 아미노산은 총 단백질 함량의 대략 30%이고, 리신이 가장 풍부한 한편, 비필수 아미노산은 총 단백질 함량의 70% 이하를 구성하며, 상기 리신은 종종 곡물 식품에서 결핍되기 쉬운 아미노산이고, 또한, 맥주박은 다양한 무기질 성분을 함유하며, 특히, 규소, 인, 칼슘 및 마 그네슘이 가장 풍부하므로 유무기 복합비료 원료로 적합한 것이다.
본 발명에서는 상기 제지슬러지와 상기 맥주박을 10:1~2중량비로 사용하는 것이 바람직한데, 이는 제지슬러지의 성분과 맥주박의 성분의 균형을 이루는데 바람직하기 때문이다.
한편, 상기 제강환원슬래그분말은 제강 공정 중 용융상태로 발생되는 환원슬래그를 냉각하여 분쇄한 것으로 그 화학성분은 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 이산화규소(SiO2) 성분을 다량 함유하고 있어 칼슘원 보충을 위한 칼슘비료, 마그네슘 보충을 위한 고토비료, 천연규소비료로 활용할 수 있다.
이때, 상기 제강환원슬래그분말은 시멘트분말도인 분말도 1,000~3,000m2/g으로 분쇄한 것으로 사용되는 것이 바람직한데, 이는 퇴비 내에서 식물에 흡수가 빠르도록 하기 위한 것이다.
또한, 질석분말은 운모와 같은 결정구조를 가지는 단사정계에 속하는 광물로서 버미큘라이트라고도 한다. 질석의 색깔은 회백색 또는 갈색이며, 산에 쉽게 분해되고 양이온 교환능력이 크며 가열하면 팽창하는 성질을 가진다. 상기 질석의 화학성분은 CMg, Fe3+, Al3(Al,Si)4O10(OH)2·4H2O로서, 알루미늄·마그네슘·철의 수산화규산염으로 구성된 점토광물이므로, 분해되면 알루미늄, 마그네슘, 철, 규소 등의 미네랄 성분을 식물생장에 활용될 수 있다.
본 발명에서는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 상기 환원슬래그분말과 질석분말을 각각 동일중량비로 혼합한 무기질재료를 10~20중량부로 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 무기질재료의 함량이 10중량부 미만 사용하게 되면, 무기질원료비료로서의 효과가 감소하게 되고, 20중량부 초과 사용하게 되면 무기성분이 필요이상으로 과다하게 되어 오히려 비정상적으로 비대생장을 하여 쉽게 죽을 수 있고, 토양이 산성화되는 등 환경적 측면에서의 문제점을 유발할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 옥수숫대(Cornstalk)분말 또는 콩대분말과 피트모스가 각각 동일중량비로 혼합된 유기질재료 10~20중량부로 상기 무기질 재료와 동일함량으로 사용한다.
여기서, 상기 피트모스(peatmoss)는 수생 식물이나 이끼 등의 습지 식물의 잔재가 연못 등에 퇴적되어 나온 흑갈색의 단립성 토양으로서. 보수력 및 통기성이 뛰어나고 유기질이 풍부며, 상기 옥수수대분말 또는 콩대분말은 농업부산물로 다량 발생되나 재활용가치가 적어 방치되는 것으로 이를 분말화하여 상기 피트모스에 혼합하게 되면 우수한 유기질비료로 사용될 뿐만 아니라 토양의 보습력향상에 탁월한 효과를 발휘하게 된다.
이때, 상기 유기질재료는 혈분, 돈분, 계분, 우분, 미강으로부터 선택된 1종 이상을 발효하여 제조된 액비를 분사하고 열풍으로 건조, 살균하게 되면 유기질 함량을 큰폭으로 증가시키므로 양호한 퇴비로 사용할 수 있다.
한편, 상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 제올라이트분말 0.5~1중량부를 더 포함하여 조성할 수 있다.
이때, 상기 제올라이트분말은, 본 발명의 퇴비 성분을 충분히 흡수하여 퇴비의 유실을 방지함과 동시에 염기 교환 작용으로 산성 토양을 중화시기기 위해서 사용되며, 또 수분 흡수로 냉해 등을 방지할 수 있도록 사용된다.
또한, 상기 제올라이트는 천연 또는 합성 제올라이트를 사용할 수 있으며, 주로 규소, 알루미늄, 산소로 이루어진 알루미노규산염으로써 타이타늄, 주석, 아연 등과 같은 금속을 소량 함께 포함하기도 하며, "분자체(molecular sieve)"로 쓰일 수 있는 미세다공성 고체물질(microporous solid) 중 하나이다.
특히, 본 발명에서는 식물에 흡수되는 이산화탄소를 선택적으로 흡수할 수 있는 제올라이트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 이산화탄소를 흡수할 수 있는 제올라이트로는 예를 들어, ZSM-25와 같은 제품을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 숯분말을 0.5~1중량부 더 포함할 수 있다.
상기 숯분말은 탄소 85%, 수분 10%, 미네랄 3%(칼슘, 칼륨, 마그네슘, 철분 등)로 구성된 탄소 덩어리 물질로서 매우 많은 다공성을 가지고 있으며(그 결과 숯의 표면적 1g당 수백㎡의 표면적을 가짐) 숯의 이러한 내부공간에 냄새 유발물질이나 물속의 유기물질, 무기물질 등을 흡착하여 악취를 제거시키므로 본 발명의 퇴비에 숯을 분말화한 후 배합하면 악취를 제거할 수 있음은 물론 퇴비내의 유해성분을 흡착할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 상기 숯분말은 병해충을 방지하며 물을 정화시켜 퇴비가 시비된 토양 내부를 청결하게 유지하여 식물의 성장을 돕는 역할을 하며 수분의 클러스터를 작아지게 하므로 수분이 식물의 뿌리에 흡수되는 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 골분을 인산칼슘원으로 0.5~1중량부 더 포함할 수 있다.
상기 골분은 인비료원으로 사용되며, 본 발명의 퇴비의 인 함량 보충을 위하여 사용하는데, 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 골분을 인산칼슘원으로 0.5~1중량부 사용하는 것이 바람직하며, 이때, 골분은 분말형태로 조제하여 사용할 수 있고, 시중제품(비료용)도 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 입도가 200~400 메시인 실바이트분말을 칼륨원으로 0.5~1중량부 더 포함할 수 있다.
상기 실바이트분말은 칼리암염으로서 칼륨(K)의 광석광물이다. 칼륨이 다량함유되어 있으므로 본 발명에서는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 0.5~1중량부 사용하는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명에서는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 야자수열매 또는 망고열매의 껍질을 수거하여 건조하여 분쇄한 유기질보충재료를 5~10중량부 더 혼합하여 사용할 수 있다.
즉, 발명에서 사용되는 야자수껍질분쇄물 또는 망고껍질분쇄물은 내부의 과즙이나 씨앗을 제외하고는 버려지던 야자수열매 또는 망고열매의 껍질을 수거하여 건조하여 분쇄한 것으로 섬유질이 다량 함유되어 있어 톱밥을 대신하는 수분조절제로 최적의 조건을 가지고 있는 것이다.
상기 야자수열매 또는 망고열매의 껍질은 베트남 등의 동남아 등지에 그 원료자원이 무궁무진하다.
상기와 같은 본 발명의 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기 복합퇴비는 자체에 풍부한 탄소원, 질소원, 미네랄을 함유하고 있어 그 자체로 토양에 시비하여 식물의 생장을 촉진시키고 내병성을 증대시킬 수 있으며, 열무, 상추, 배추, 무, 부추, 청경채 등과 같은 채소류와 딸기, 메론, 토마토, 방울토마토, 수박, 참외 등의 과일류를 들 수 있으며, 이 외에도 벼, 인삼, 잔디 등 다양한 식물생장에 사용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 수분함량이 30~40%가 되도록 탈수시킨 제지슬러지 100중량부에 대하여, 맥주를 제조하고 남은 맥주박 10~20중량부와, 제강공정에서 발생되는 부산물인 환원슬래그분말과 질석분말을 각각 동일중량비로 혼합한 무기질재료 10~20중량부와, 옥수숫대(Cornstalk)분말 또는 콩대분말과 피트모스가 각각 동일중량비로 혼합된 유기질재료 10~20중량부와, 망고열매의 껍질을 수거하여 건조하여 분쇄한 유기질보충재료 5~10중량부를 포함하는 혼합조성물을 조성하되,
    상기 유기질재료는 혈분, 돈분, 계분, 우분, 미강으로부터 선택된 1종 이상을 발효하여 제조된 액비를 분사하고 열풍으로 건조, 살균한 혼합조성물을 건조, 고화 후 벌크 또는 분말화한 것을 특징으로 하는 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 숯분말 0.5~1중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비는 상기 제지슬러지 100중량부에 대하여 인산칼슘원으로서 골분 0.5~1중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제지슬러지, 맥주박 및 제강슬래그분말을 포함하는 탄소원, 아미노산 및 무기원소보충용 친환경 유무기복합 퇴비
  6. 삭제
  7. 삭제
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