KR20170127182A - 유기물이 풍부한 유기질비료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기질 비료를 제조하는 방법에 있어서: 우분·돈분 등의 주자재와 석회고토·골분·한약찌꺼기 등의 부자재를 노지(露地)상태에서 페이로더 등의 이동기기수단을 이용하여 교반하거나 교반기에 투입해서 주자재와 부자재를 혼합하는 혼합공정; 혼합재를 가열기에 투입하거나 노지 상태의 혼합재 위에 살균 및 악취제거제를 살포하여 유해생물 사멸 및 악취를 제거하는 유해균제거공정; 혼합재에 유기미생물을 일부 투입하는 미생물투입공정; 혼합재를 일정 온도와 시간을 통해 노지 상태에서 자연 발효시키거나 발효기에서 발효시키는 발효공정; 혼합재를 노지 상태에서 이동기기수단을 이용하여 분쇄하거나 일반 분쇄기로 잘게 부수는 분쇄공정; 혼합재를 노지에서 건조시키거나 건조기에 투입하여 유기질비료를 생성하는 건조공정 및 유기질비료를 포장하여 마무리하는 포장공정을 그 특징으로 한다.
이러한 본 발명은, 주자재인 돈분과 우분에 소량의 골분·깨묵·한약찌꺼기 등을 유효적절한 비율로 혼합한 뒤, 발효 시의 높은 온도와 유효적절한 생장환경을 장시간 지속시켜 병원균과 잡냄새 등을 효과적으로 사멸시킨 유기질비료를 제조함으로써 각종 토질에 유효하고 길항작용 등이 일어나게 되어 토양의 미생물 증식을 왕성하게 해주고, 토질개선과 고품질의 농작물 수확 및 고소득 수익증진에 크게 도움을 줄 수 있는 효과를 제공한다.

Description

유기물이 풍부한 유기질비료의 제조방법{Producing Method of organic fertilizers with a abundant organic matter}

본 발명은 유기물이 풍부한 유기질비료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주자재인 돈분과 우분에 소량의 골분·깨묵·한약찌꺼기 등을 유효적절한 비율로 혼합한 뒤, 자연적인 발효와 기계적인 발효시설을 함께 이용한 발효공정을 엄격하면서도 순차적으로 실시하는 한편, 발효 시의 높은 온도와 유효적절한 생장환경을 장시간 지속시켜 병원균 및 해충란, 잡씨 및 잡냄새 등을 효과적으로 사멸시킨 유기질비료를 제조함으로써 각종 토질에 유효한 질소·인산·가리의 3대 요소와 고토(마그네슘)·규산 등의 미량요소가 풍부하고 길항작용 등이 일어나게 되어 토양의 미생물 증식을 왕성하게 해주고, 토질개선과 토양의 통기성·보수력·보비력 증진에 효과적이며, 또 대부분의 농작물에 사용이 가능하므로 인해 맛과 향·당도·색깔·저장성 등이 뛰어난 고품질의 농작물 수확과 고소득 수익증진에 크게 도움을 줄 수 있는 유기물이 풍부한 유기질비료의 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 유기질비료는, 무기질 비료(화학비료)와의 상대적 개념으로 사용하고 있는데, 여기에는 유기물을 주원료로 하는 유기질비료와 부산물을 주원료로 하는 부산물비료를 포함하는 것이 일반적이다. 이러한 유기질 또는 부산물비료의 원료에는 부숙겨·재(ash)·분뇨 잔사·부엽토·아미노산 발효 부산비료·부숙 왕겨·톱밥 및 토양 미생물제 등이 있다. 유기물의 기본은 탄화수소이고, 탄소와 탄소·탄소와 수소의 공유결합으로 구성된다. 탄소끼리는 공유결합에 의해 여러 개가 결합하여 사슬모양이나 고리모양의 골격을 형성하기도 하고, 탄소-탄소간의 결합에는 단일결합 외에 2중 결합이나 3중 결합도 가능하므로 탄화수소만으로도 여러 개가 존재한다. 또 탄화수소의 골격을 산소·질소·황 등의 헤테로 원자를 함유한 작용기로 치환하면, 더욱 많은 유도체가 만들어지므로 유기물의 수는 매우 많아져 수백만이나 된다고 한다. 이러한 유기물은 그 종류에 따라 성질이 서로 다르지만, 일반적으로 가연성이고 무기물에 비해 녹는점이 낮으며, 물에 녹기 어렵고 알코올, 에테르 등의 유기용매에 녹기 쉬운 성질이 있다.

이러한 유기물비료 관점에서 개발된 일예로서, 한국 등록특허공보 제1289743호는 "본 발명은 악취와 수분을 제거한 우분 20~30 중량부와 유해성분을 제거한 계분 10~20 중량부, 소나무껍질 분쇄물 10~15 중량부, 토탄 25~35 중량부 및 폐기된 버섯재배원목 20~30 중량부를 배합하여 교반기에 투입한 후 30분 내지 2시간 교반하여 골고루 섞이도록 한 후 부숙장으로 이송하여 부숙시키고 노천 야적장에서 자연 건조시켜 제조된다."라고 제안하고 있다. 그러나 상기 선행특허는 우분과 계분(鷄糞)의 분뇨에만 의존하고 있음은 물론, 유기질비료를 생성하는데 사용하는 부산물의 종류가 미약하고 유기질비료의 제조방법 또한 간략하게만 제안하고 있어 실제 유기질 비료를 제조하여 사용할 경우에는 애초의 개발에서 예상했던 그 효과를 제대로 또는 최대한으로 발휘할 수 있을지 여부가 불확실하다는 문제점이 발생한다.

한국 등록특허공보 제1289743호 “유기질비료 및 그 제조방법”(2013.07.19)

이에 따라 본 발명은 주자재인 돈분과 우분에 소량의 골분·깨묵·한약찌꺼기 등을 유효적절한 비율로 혼합한 뒤, 자연적인 발효와 기계적인 발효시설을 함께 이용한 발효공정을 엄격하면서도 순차적으로 실시하는 한편, 발효 시의 높은 온도와 유효적절한 생장환경을 장시간 지속시켜 병원균 및 해충란, 잡씨 및 잡냄새 등을 효과적으로 사멸시킨 유기질비료를 제조함으로써 각종 토질에 유효한 질소·인산·가리의 3대 요소와 고토(마그네슘)·규산 등의 미량요소가 풍부하고 길항작용 등이 일어나게 되어 토양의 미생물 증식을 왕성하게 해주고, 토질개선과 토양의 통기성·보수력·보비력 증진에 효과적이며, 또 대부분의 농작물에 사용이 가능하므로 인해 맛과 향·당도·색깔·저장성 등이 뛰어난 고품질의 농작물 수확과 고소득 수익증진에 크게 도움을 줄 수 있는 유기물이 풍부한 유기질비료의 제조방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 유기물이 풍부한 유기질비료를 제조하는 방법에 있어서: 우분·돈분 등의 주자재와 석회고토·동물성 내장 잔재물·톱밥·골분·깨묵·한약찌꺼기의 부자재를 노지(露地)상태에서 페이로더(payloader) 등과 같은 이동기기수단을 이용하여 교반하거나 대형 교반기에 투입해서 주자재와 부자재를 골고루 섞어 혼합재를 형성하는 혼합공정; 상기 혼합공정의 혼합재를 가열기에 투입하거나 노지 상태의 혼합재 위에 살균 및 악취제거제를 살포하여 유해생물을 사멸시키면서 악취를 제거하는 유해균제거공정; 상기 유해균제거공정의 혼합재에 유기미생물을 일부 투입하는 미생물투입공정; 상기 미생물투입공정의 혼합재를 일정 온도와 시간을 통해 노지 상태에서 자연 발효시키거나 발효기에서 발효시키는 발효공정; 상기 발효공정의 혼합재를 노지 상태에서 이동기기수단을 이용하여 분쇄하거나 일반 분쇄기로 잘게 부수는 분쇄공정; 상기 분쇄공정의 혼합재를 노지에서 건조시키거나 건조기에 투입하여 유기질비료를 생성하는 건조공정; 상기 건조공정의 유기질비료를 포장하여 마무리하는 포장공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 따른 혼합공정의 혼합재는 주자재인 우분 10~20%(바람직하기로는 15% 내외), 돈분 30~50%(바람직하기로는 40% 내외)와, 부자재인 석회고토 3~8%(바람직하기로는 5% 내외), 동물성내장 잔재물 12~18%(바람직하기로는 15% 내외), 톱밥 5~15%(바람직하기로는 10% 내외), 골분 3~7%(바람직하기로는 5% 내외), 깨묵 3~7%(바람직하기로는 5% 내외), 한약찌꺼기 3~7%(바람직하기로는 5% 내외)의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 따른 부자재 혼합재 중, 톱밥 대신에 부엽토 및 깨묵 대신에 음식물쓰레기 폐기물로도 대체·사용할 수 있음을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 부자재 혼합재 중, 한약찌꺼기를 배제하고 밤박을 투입하거나 밤박 및 커피박 2종류의 혼합물을 추가 투입할 수도 있음을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 주자재인 돈분과 우분에 소량의 골분·깨묵·한약찌꺼기 등을 유효적절한 비율로 혼합한 뒤, 자연적인 발효와 기계적인 발효시설을 함께 이용한 발효공정을 엄격하면서도 순차적으로 실시하는 한편, 발효 시의 높은 온도와 유효적절한 생장환경을 장시간 지속시켜 병원균 및 해충란, 잡씨 및 잡냄새 등을 효과적으로 사멸시킨 유기질비료를 제조함으로써 각종 토질에 유효한 질소·인산·가리의 3대 요소와 고토(마그네슘)·규산 등의 미량요소가 풍부하고 길항작용 등이 일어나게 되어 토양의 미생물 증식을 왕성하게 해주고, 토질개선과 토양의 통기성·보수력·보비력 증진에 효과적이며, 또 대부분의 농작물에 사용이 가능하므로 인해 맛과 향·당도·색깔·저장성 등이 뛰어난 고품질의 농작물 수확과 고소득 수익증진에 크게 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제조공정 도식도
도 2(a)는 본 발명에 따른 노지 제조공정의 개략도
도 2(b)는 본 발명에 따른 기계 제조공정의 개략도

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 유기물이 풍부한 유기질비료를 제조하는 방법에 관한 것으로, 토양개량 및 작물생육용 비료자재로 주로 사용한다.

본 발명의 혼합공정(S10)은 우분 · 돈분 등의 주자재(11)와 석회고토·동물성 내장 잔재물·톱밥·골분·깨묵·한약찌꺼기의 부자재(12)를 노지(露地)상태에서 페이로더(payloader) 등과 같은 이동기기수단(20)을 이용하여 교반하거나 대형 교반기(21)에 투입해서 혼합재(10)를 형성하는데, 우선 주자재(11)와 부자재(12)에 대해 설명한다.

우분은 소의 분뇨를 말하는 것으로, 비료화 성분이 돈분(돼지의 분뇨)과 계분(닭의 분뇨)보다는 다소 적고, 효과가 천천히 나타난다. 한 달 정도 발효시키면 탄질률(탄소와 질소의 성분량 비율)이 15%정도(20% 이상이면, 질소기가 현상을 일으키지 않음)로 떨이지고, 발열하는 과정에서의 수분도 처음 80% 이상에서 50% 이하로 떨어지면서 냄새도 나지 않는다. 짚이나 톱밥을 섞어 발효시킬 때는 부숙까지 몇 달이 걸리지만 똥만 발효시킬 경우에는 한 달이면 충분하다. 발효시켜 퇴비로 만든 것은 생분(生糞)과는 달리 가스(gas) 피해도 적고 잡초씨도 죽기 때문에 효과가 좋다. 이러한 우분은 여름작물보다는 겨울작물에 효과가 크고, 땅심을 유지하거나 개량하는 유기물로도 적당하다.

돈분은 돼지의 분뇨로서, 비료화 성분량이 우분과 계분의 중간이다. 돈분도 우분처럼 사료에 따른 성분변화가 크지 않다. 다만, 성분이 진해서 쌓아놓으면 발열이 되어 애초의 수분함유량이 70%쯤 되던 것이 발열과정에서 30% 이하로 떨어진다. 탄질률은 10~12% 정도이고, 부숙 정도에 따라 탄질률이 변하지 않아 탄질률로 부숙 정도를 판정할 수 없다. 2~3개월 정도 발효시키면 냄새가 없어지고 질소 성분이 3.8% 내외로 우분(2.3%)에 비해 높아 유기물로서 뿐만 아니라 부산물비료로도 사용이 가능하다. 볏짚이나 톱밥을 섞어 발효시킬 때는 2~3개월 이상 발효시켜야 한다. 질소질이 특히 많기 때문에 화학비료를 적게 주는 것이 좋으며, 돈분 중의 질소질은 황산암모늄이나 요소로 주는 질소질의 50~60%에 해당하는 효과가 있다. 이러한 돈분 역시 여름작물에도 효과가 높지만 겨울작물 위주로 사용하는 것이 안전하며, 칼슘이 많이 들어 있어서 산성토양의 개량에도 효과가 좋다.

석회고토는 석회질 비료를 의미하는 것으로 돌로마이트성 석회라고도 하며, 탄산마그네슘과 탄산석회의 혼합으로 고토(산화마그네슘)의 함량이 높다. 주로 돌로마이트(고회석)를 원료로 하여 제조하며, 석회 40~50%, 고토 10~30%를 함유하고 있다. 마그네슘을 주요성분으로 하는 비료는 황산고토·수산화고토·탄산고토·부식사고토 비료 등이 있다. 우리나라의 토양 중 90%가 산성조건에 해당되는데, 석회는 가장 값싼 비료이면서 가장 효과가 높은 비료다. 흙에서 석회는 물리적으로 떼알 조직을 만들어 통기와 보습을 좋게 해준다. 또 석회는 화학적으로 산도(pH)를 높여, 인산 등 각종 양분의 효과를 높여준다. 질소질이 낳은 흙에서 질소가 과잉 흡수되어 나타나는 해를 막아주는 효과가 있으며, 이로운 미생물을 활성화시키고 해로운 미생물을 억제하며 무엇보다도 뿌리를 튼튼하게 한다. 그 결과 작물이 잘 자라게 하고 수량을 높여준다.

본 발명에서 사용하는 부자재 중 하나인 동물성내장 잔재물은, 소와 돼지와 같은 동물의 몸속 내장 가운데, 식용이나 약용 등으로 사용하는 부위를 제외하고 남은 찌꺼기를 말하는 것인데, 머리·발·껍질 등이 이에 해당한다. 동물의 내장 가운데 식용으로 사용하는 창자(막창·곱창 등)와 같은 내장부위나 약으로 사용되는 간 등의 부위를 제외한 나머지 내장은 더 이상 사용이 어려워 폐기처분하는 것이 보통인데, 이러한 동물성내장 잔재물을 대충의 건조와 분쇄작업을 거친 뒤 유기질비료의 부자재 재료로 사용하는 것이 토질개선이나 작물생육에 효과적인 방법이다.

톱밥은 목재를 절단·연마·사포질 등으로 가공하는 과정에서 발생하는 부산물이다. 고운 목재입자로 구성되어 있고, 질소질이 많은 분뇨를 희석시키기에 좋은 재료이며, 다른 재료에 비해 보수력과 흡수력이 높다.

골분은 소나 돼지 등의 동물 뼈를 분쇄한 후 끓이거나 증자하여 탈지하고 나서 건조분말화한 가루를 말한다. 제조방법에 의해 조골분ㆍ증제골분ㆍ탈교골분ㆍ침출골분(浸出骨粉) 등으로 구분되며, 가장 양질의 것은 탈교골분이다. 조골분은 보통 기압에서, 증제골분은 약 2기압, 탈교골분은 4기압에서 생골을 증열하여 지방과 단백질의 일부를 제거·건조·분쇄하고, 침출골분은 용제로 처리한 후 가열·건조·분쇄하여 제조한다. 조골분 및 증제골분은 질소 25,5%, 인산석회 45~55%, 단백질 18~25%이고, 탈교골분은 질소 1~2%, 인산석회 55~65%, 단백질 5~10%이다. 또한 침출골분은 질소 4.8~5.3%, 단백질 3~3.5%를 함유한다. 골분은 지효성 비료이고, 인산이 주성분이므로, 질소 및 칼륨의 병용이 요망된다. 제조 때의 부산물로서 아교와 젤라틴이 얻어진다. 골분은 백색무취로 주성분은 칼슘과 인이며, 배합사료에 있어서의 무기질 보급원으로 이용되는 외에 약용으로도 쓰인다. 골분에 사용되는 동물 뼈는 주로 도축장에서 많이 나오는데, 뼈 분쇄 시 30 ~ 500메쉬의 조분쇄방법을 사용하여 골분을 형성한다. 분쇄밀도가 조밀하게 미분쇄 형태로 하면 더 효과적이나, 작업비용이 증가하기 때문에 본 발명에서는 조분쇄작업을 기본으로 하면서 사용용도 및 목적 등을 종합적으로 고려하여 미분쇄 형태로 형성하는 것도 가능하다. 도축장 이외에 뼈다귀 해장국집이나 뼈다귀 감자탕집 등을 판매하는 음식점에서도 많은 양의 뼈를 획득할 수 있으며, 이 또한 상술한 분쇄방법을 적용하여 골분을 형성할 수도 있다.

또한 깨묵은 기름을 짜고 남은 깨의 찌꺼기를 말하는 것으로, 흔히 낚시의 밑밥이나 논밭의 밑거름으로 사용한다. 이러한 깨묵 찌꺼기는 올바르고 충분한 발효과정을 거친 상태가 되어야 유해가스나 열이 발생하지 않으므로 비료로 사용하기가 유용하다. 깨묵에는 땅콩깨묵·참깨깨묵·들깨깨묵 등이 있는데, 깨를 압착하여 기름을 짜낸 후의 찌꺼기에는 수분과 기름이 어느 정도 잔존하고 있으나. 시간이 지남에 따라 수분은 증발하고, 기름도 소량만 남게 되어 유기질비료로 사용하기 용이한 깨묵 찌꺼기로 된다. 이러한 깨묵 찌꺼기는 주로 압착된 상태여서 바로 분쇄하는 것이 어려우므로 깨묵을 바닥에 쌓아두고 물뿌리개로 물을 뿌려주면 깨묵이 불어서 잘 풀리게 된다. 이 과정을 하루에 걸쳐 일정하게 반복적으로 작업하면 단단한 덩어리의 깨묵이 작은 입자로 분리되므로 잘게 부수어 건조작업을 거치면 되지만, 발효하는 과정에서도 서서히 풀리므로 비용 면을 고려할 때 압착된 상태의 것을 사용해도 된다.

한약찌꺼기는 약재상·한의원·건강원 등지에서 사용하고 버리는 한약재의 찌꺼기로서, 유기질비료의 부자재로 사용하면 좋은 효과를 볼 수 있다. 한의원이나 건강원에서 한약재를 사용하는 방법은 정제로 복용하는 방법, 한약재를 물에 달여 먹는 방법, 산약 즉 가루로 복용하는 방법 등이 있는데, 본 발명에서는 주로 한약재를 물에 달여 먹는 방법인 탕약(약탕)을 하고 난 찌꺼기를 기본으로 사용하지만, 정제용 한약재나 가루용 한약재의 찌꺼기도 사용할 수 있다. 다만, 한약찌꺼기는 올바른 발효과정을 거치는 것이 중요하다. 즉, 발효과정을 거치지 않고 사용하는 경우에는 발효과정에서 유해가스나 열이 발생하는데, 예민한 식물의 영양공급용 비료로 사용한다면 해가 될 수 있으므로 인위적으로 발효를 시킨 후 사용하는 것이 필요하다. 한약찌꺼기를 축축한 상태로 일 년 정도 보관하면서 골고루 휘저어주어 통기성 박테리아가 활발하게 작용토록 해서 발효작용이 원활했을 때 유기질비료로 사용하는 것이 바람직하다.

상술한 우분·돈분 등의 주자재(11)와 석회고토·동물성내장 잔재물·톱밥·골분·깨묵·한약찌꺼기의 부자재(12)를 이동기기수단(20) 및 대형교반기(21) 등을 통해 혼합재(10)를 형성한다. 혼합재(10)로 사용되는 주자재(11)와 부자재(12)들이 잘 섞이도록 노지(露地)상태 또는 대형건조창고 등지에서 페이로더(payloader) 등과 같은 이동기기수단(20)을 이용하여 상기 혼합재(10)를 교반해도 되지만, 대량이 아닐 경우에는 교반기(21)에 투입해서 교반날개의 회전을 통해 일정한 크기의 입자로 혼합·형성할 수도 있다. 혼합재(10)의 주자재(11)와 부자재(12)는 처음부터 건조작업을 거친 것을 사용하면 최종단계인 유기질비료(60) 제조에 효과적이지만, 재료공급처에서 바로 가져와서 이동기기수단(20) 및 교반기(21) 등을 통해 혼합작업을 해도 된다.

이때, 본 발명의 혼합재(10)는 우분 10~20%(바람직하기로는 15% 내외), 돈분 30~50%(바람직하기로는 40% 내외)와, 부자재인 석회고토 3~8%(바람직하기로는 5% 내외), 동물성내장 잔재물 12~18%(바람직하기로는 15% 내외), 톱밥 5~15%(바람직하기로는 10% 내외), 골분 3~7%(바람직하기로는 5% 내외), 깨묵 3~7%(바람직하기로는 5% 내외), 한약찌꺼기 3~7%(바람직하기로는 5% 내외)의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 한다. 이러한 혼합재(10)의 비율에 따라 유기질 비료를 제조하는 것이 원재료 확보관점 및 제조관점에서 볼 때 가장 효율적일 뿐만 아니라, 이러한 혼합비율로 형성된 유기질비료(60)가 토양 및 식물의 영양공급 측면에서 최적화된 수치로 나타나고 있으므로, 상기한 혼합비율에 따라 적절하게 투입해서 올바른 발효과정을 거치면 유기물이 풍부한 비료를 제조할 수 있게 된다. 현재 시판되는 비료의 1포대 중량이 평균적으로 20kg정도이므로 이를 토대로 본 발명의 중량을 살피면, 우분 3kg 내외·돈분 8kg 내외·석회고토 1kg 내외·동물성내장 잔재물 3kg 내외·톱밥 2kg 내외·골분 1kg 내외·깨묵 1kg 내외·한약찌꺼기 1kg 내외의 중량비율로 구성될 것으로 사료된다.

한편, 본 발명에 따른 혼합공정(S10)의 혼합재(10)는 부자재(12) 중, 톱밥 대신에 부엽토 및 깨묵 대신에 음식물쓰레기 폐기물로도 대체하여 사용할 수도 있다. 톱밥을 대체하는 부엽토는 나뭇잎이나 작은 가지 등이 미생물에 의해 부패하거나 분해되어 생긴 흙을 말하는 것으로, 매우 다공질이라 배수가 좋고 수분과 양분의 보축력이 강하며, 지온을 높이고 영양분이 풍부한 것이 특징이다. 인공적으로 낙엽을 모아 쌓아서 부패시킨 것과 자연적으로 부패 및 분해된 것이 있다. 땅을 파고 묻은 상태로 부패 및 분해과정을 거쳐 만들기도 한다. 대개 1년이 지나면 질 좋은 부엽토를 얻을 수 있으며, 일반적으로는 침엽수보다 활엽수의 낙엽이 유효성분도 많고 부숙이 빨리 되어 좋다.

깨묵을 대체하는 음식물 쓰레기 폐기물은 일반가정·식당·식품공장 등에서 발생하는 것으로, 동식물의 취급·저장·판매·요리 등으로 발생하는 동식물성 쓰레기를 말한다. 음식물 쓰레기 폐기물로 버려지는 양은 측정하기 어려울 정도로 많지만, 처리방법 또한 아직 여러 한계가 있어 대부분 땅속에 매립·폐기한다. 따라서 매립하는 음식물쓰레기 폐기물을 유기물비료의 원료로 사용하면, 환경오염도 줄이고 토지를 기름지게 할 수도 있어 부가가치를 높일 수 있다.

그리고 전술한 한약찌꺼기 대신에 밤박을 투입하거나 밤박과 커피박의 혼합물 추가 투입할 수도 있다. 밤박은 내용물인 밤을 제외한 나머지 부산물을 말하는데, 주로 밤송이·밤 껍질이 이에 해당한다. 커피박은 커피콩을 열탕한 후 커피액을 추출할 때 생산되는 부산물로서, 커피 찌꺼기를 말한다. 커피박을 재활용해 친환경비료로 사용하는 경우에 얻을 수 있는 경제적 가치는 매우 큰 것으로 확인되고 있다. 즉, 국내 커피전문점에서 한 해 발생되는 커피박이 평균 200,000t 이상이라 추정되며, 이것을 모두 친환경 퇴비로 재활용할 경우에는 대략 20만 포대를 생산할 수 있어 농가이익에도 도움 되는 효과가 발생한다. 또 커피전문점의 커피박은 중금속 등의 불순물이 섞여있지 않고 커피 특유의 향이 있어 악취가 나지 않는 양질의 친환경 퇴비로 재생산할 수 있는 반면, 가축 분뇨만을 재활용하는 퇴비나 액비는 악취가 심한 편이고, 또 커피박으로 제조한 친환경 퇴비는 질소·인·칼륨 등의 필수 함유성분이 기준 공정규격 이상일 뿐 아니라 질소함량이 풍부한 것으로 확인되고 있어 한약찌꺼기 대신에 투입해도 좋을 것으로 사료된다.

그리고 밤박을 3~7%(5%) 내외로 투입하거나 밤박과 커피박의 혼합물을 3~7%(5%) 내외로 투입하면 된다. 이때, 중요한 것은 밤박과 커피박의 비율을 50:50으로 혼합하는 것이 바람직할 것으로 보이지만, 다른 부자재(13)의 혼합비율에 크게 영향을 주지 않는 범위 내에서 부분적으로 조절하여 투입하는 방법도 가능하다.

본 발명에 따른 유해균 제거공정(S20)은 상기 혼합공정(S10)을 거친 혼합재(10)를 대형 가열기(22)에 투입하거나 노지 상태의 혼합재(10) 위에 살균 및 악취제거제를 살포하여 유해생물을 사멸하면서 악취를 제거한다.

유해균 제거공정(S20)은 약 50~60℃의 상온에서 시작하여 점차 시간이 갈수록 온도가 상승하며, 약 10~12시간이 지나면 온도가 80~90℃로 상승하고, 이 상태로 약 10~12시간이 유지된 후에 온도가 하강하기 시작한다. 본 발명에 따른 살균 및 악취제거율을 약 70~95%까지 상승시킬 수 있어, 혼합재(10)에 포함된 유해생물을 사멸시키는 동시에 악취까지 제거하여 질 좋은 비료를 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 미생물투입공정(S30)은 유해균제거공정(S20)을 거친 혼합재(10)에 유기미생물을 투입하여 충분히 혼합한다. 유해균 제거공정(S20)을 마친 혼합재(10)에 미생물을 투입하는데, 방선균·곰팡이균·바실러스크로스트리비움·플라보박테리움·스모악티노마이세스·EM균·비피더스균·황국균·초산균·스트렙토마이세스·아스펠리길루스올리제 등의 여러 유기미생물을 투입한다. 미생물의 투입 시에는 위에서 열거한 미생물을 유해균제거공정(S20)을 거친 혼합재(10)에 5∼10분 간격으로 약 5∼30회 가량 적당히 분무하여 혼합재(10)에 유기미생물을 고르게 배합시켜 균일한 발효도를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 발효공정(S40)은 상기 미생물투입공정(S30)을 거친 혼합재(10)를 일정 온도와 시간을 통해 노지 상태에서 자연 발효시키거나 발효기(41)에서 발효시킨다. 노지(露地)에서는 자연 발효가 이루어지므로 페이로더(payloader) 등과 같은 이동기기수단(20)을 이용하여 수시로 교반해 주거나 A지점에서 임의의 B지점으로 옮겨주면 된다. 발효기(41)는 유기미생물과 혼합재(10)를 발효시키는 장치로서, 일정 온도에서 교반하면서 일측에는 공기유입부 및 공기순환부를 통해 새로운 공기를 투입·순환시킴으로써 혼합재(10)를 발효시키는 유기미생물에게 충분한 산소를 공급하여 혼합재(10)의 발효가 보다 활발하게 이루어지도록 한다.

노지 또는 발효기(41)의 혼합재(10)가 발효하기 시작하면, 처음에는 20~30℃에서 발효가 시작되면서 혼합재(10)와 미생물의 배합기일이 평균 10일을 넘어서부터는 약 60℃에 달하고, 15~20일 경과하면 노지나 발효기(41)의 내부온도가 최고조에 다다른 다음, 온도가 점차로 하강하면서 30일 경과 후에는 대체적으로 안정화상태에 접어든다. 본 발명에 따른 혼합재(10)는 유효 미생물의 영향으로 약 60℃ 이상의 고온에서 30~40분 정도만 발효시켜도 탄닌과 리그닌이 분해되고, 단단한 섬유질도 가소화 상태가 되어 최상의 유기질비료로 변하게 된다. 발효공정(S40)은 주로 호기성 발효를 위주로 고속발효과정을 거치게 되는데, 혐기적 시기와 호기적 시기의 사이클 과정을 거치되, 주원료의 종류에 따라 10~20일(최대 30일 내외) 정도 발효시킨다. 상술한 발효시간 및 발효온도는 본 발명의 제조과정에서 나타난 발생 수치를 토대로 하여 기술한 것으로, 발효과정에 사용하는 혼합재(10)의 종류와 혼합비율 등에 따라 각기 다르게 나타날 수 있고, 또 발효공정(S40)의 결과치도 일정한도 범위에서 근소하게 차이날 수도 있다. 또 고속발효는 혐기성 단계에서 60~70℃의 온도로 6~12일, 호기성 단계에서 70~80℃의 온도로 4~8일 정도로 유지되며, 수분은 10~15%가 유지되도록 하고, 공기의 공급은 단계별 발효상태에 따라 적절히 조절하면 된다.

본 발명에 따른 분쇄공정(S50)은 상기 발효공정(S40)을 거친 혼합재(10)의 입자를 분쇄기(51)로 잘게 분쇄한다. 발효공정(S40)을 거쳐 혼합재(10)의 발효가 완료되면, 분쇄하는 단계를 거치게 된다. 이때, 분쇄작업과정에서 혼합재(10)의 100중량%에 대해 1∼3 중량%의 이스트 미생물균을 더 첨가하는 이스트 첨가단계를 더 거칠 수도 있다. 분쇄공정(S50) 과정에서 이스트(yeast)를 골고루 첨가하게 되면, 분쇄된 혼합재(10)는 기존 비료의 시비량보다 약 10∼20%의 적은 시비만으로도 충분한 토양 개선과 식물개체의 증수 및 해충방제 효과를 얻을 수 있게 된다. 이스트는 분쇄된 혼합재(10)의 100 중량% 대비 0.5 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 개선효과를 충분히 얻을 수 없는 단점이 있고, 3 중량% 이상을 초과하여 첨가할 경우에는 제조단가 상승을 초래하는 단점이 있어 1∼3 중량%의 범위에서 첨가하는 것이 효과적이며, 수분함량이 7∼10% 정도의 건조 이스트를 사용하는 것이 좋다.

분쇄공정(S50)에는 다양한 크기의 고체물을 1cm 내외로 분쇄하는 조분쇄, 수mm 내외의 중분쇄, 수십㎛ 내외의 미분쇄 및 그 이하로 분쇄하는 극미분쇄로 나누는데, 본 발명의 분쇄공정(S50)은 조분쇄를 기본으로 분쇄작업을 수행하지만 상술한 혼합재(10)의 질량 및 밀도 등의 종합적인 결과에 따라 중분쇄·미분쇄·극미분쇄 등의 것을 사용할 수도 있다.

또, 본 발명에 따른 건조공정(S60)은 분쇄공정(S50)을 거친 혼합재(10)를 자연 상태에서 건조하거나 대형 건조기(61)에 투입하여 수분을 최소화시킨 유기질비료(60)를 생성한다. 건조기(61)의 내부온도는 약 60∼80℃를 유지하도록 버너를 이용하여 열을 가한다. 건조기(61)의 열원은 60∼80℃를 유지하면서 자동 조절되며, 또 수분·암모니아·CO₂등의 유해가스는 펌프를 통해 펌핑 배출하므로 건조기(61) 내에서 발생하는 유해가스가 제거된다. 또한 건조기(61) 내부에는 혼합재(10)의 공극 사이로 산소를 주입하여 호기성 발효균의 증식에 필요한 조건을 설정해 주면서, 혼합재(10)의 수분함량이 약 10~15% 내외가 유지되도록 한다. 온도·수분·CO₂발생량·탄질율(토양·식물체·유기질비료 등의 탄소와 질소의 함유비율), 부식질 추출 후의 색깔 변화 정도를 분석하여 분쇄된 배합물의 퇴비화 숙성도를 추정한다. 그리고 노지(露地)의 자연건조는 페이로더(payloader) 등과 같이 이동기기수단(20)을 이용한 교반과정에서 발효와 함께 건조되기 시작하므로 별다른 열원공급이 없어도 되며, 유해가스도 A지점에서 임의의 B지점으로 옮기는 과정에서 자연스럽게 사라지는 이점이 있는 대신, 건조시간이 건조기(61)에 비해 3~10배가량 되는 아쉬움이 있다. 결국, 건조공정은 기후·주변 환경·대지확보·납품 시기·활용도 등을 고려하여 자연건조방식을 이용하거나 기계적인 인공건조방식을 채택하면 된다. 또한 유해물제거공정·미생물투입공정·발효공정·분쇄공정 및 건조공정은 자연건조방식과 기계적인 방식을 교호로 혼용하거나 일부만 혼용해서 본 발명에 따른 유기물비료(60)을 생성해도 무방하다 할 것이다.

본 발명에 따른 포장공정(S70)은 건조공정(S60)을 거친 유기질비료(60)를 포장함으로써 마무리된다. 포장공정(S70)은 혼합재(10)를 분쇄 및 건조시킨 유기질비료(60)를 20kg·30kg·50kg 등의 제품으로 포장화하는 단계로서, 포장 후에 추가 부패현상이 일어나지 않을 정도의 안정화와 건조과정(약 10~15%의 수분함유량)을 거치는 것이 효과적이다. 이렇게 하여 생산된 유기질비료(60)는 질석의 흡착과 응집능력 등으로 인해, 별도의 복잡한 장치나 설비를 거치지 않고도 상품으로 포장될 수 있고, 시비에 유효적절한 유기질비료(60)가 형성된다.

이러한 본 발명에 따르면, 주자재인 돈분과 우분에 소량의 골분·깨묵·한약찌꺼기 등을 유효적절한 비율로 혼합한 뒤, 자연적인 발효와 기계적인 발효시설을 함께 이용한 발효공정을 엄격하면서도 순차적으로 실시하는 한편, 발효 시의 높은 온도와 유효적절한 생장환경을 장시간 지속시켜 병원균 및 해충란, 잡씨 및 잡냄새 등을 효과적으로 사멸시킨 유기질비료를 제조함으로써 각종 토질에 유효한 질소·인산·가리의 3대 요소와 고토(마그네슘)·규산 등의 미량요소가 풍부하고 길항작용 등이 일어나게 되어 토양의 미생물 증식을 왕성하게 해주고, 토질개선과 토양의 통기성·보수력·보비력 증진에 효과적이며, 또 대부분의 농작물에 사용이 가능하므로 인해 맛과 향·당도·색깔·저장성 등이 뛰어난 고품질의 농작물 수확과 고소득 수익증진에 크게 도움을 줄 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10 : 혼합재 11: 주자재
12: 부자재 20: 이동기기수단
21 : 교반기 22 : 가열기
41 : 발효 51 : 분쇄기
60 : 유기질비료 61 : 건조기
S10 : 혼합공정 S20 : 유해균 제거공정
S30 : 미생물투입공정 S40 : 발효공정
S50 : 분쇄공정 S60 : 건조공정
S70 : 포장공정

Claims (4)

1. 유기물이 풍부한 유기질비료를 제조하는 방법에 있어서:
   우분·돈분 등의 주자재(11)와 석회고토·동물성 내장 잔재물·톱밥·골분·깨묵·한약찌꺼기의 부자재(12)를 노지(露地)상태에서 페이로더(payloader) 등과 같은 이동기기수단(20)을 이용하여 교반하거나 대형 교반기(21)에 투입해서 주자재(11)와 부자재(12)를 골고루 섞어 혼합재(10)를 형성하는 혼합공정(S10);
   상기 혼합공정(S10)의 혼합재(10)를 가열기(22)에 투입하거나 노지 상태의 혼합재(10) 위에 살균 및 악취제거제를 살포하여 유해생물을 사멸시키면서 악취를 제거하는 유해균제거공정(S20);
   상기 유해균제거공정(S20)의 혼합재(10)에 유기미생물을 일부 투입하는 미생물투입공정(S30);
   상기 미생물투입공정(S30)의 혼합재(10)를 일정 온도와 시간을 통해 노지 상태에서 자연 발효시키거나 발효기(41)에서 발효시키는 발효공정(S40);
   상기 발효공정(S40)의 혼합재(10)를 노지 상태에서 이동기기수단(20)을 이용하여 분쇄하거나 일반 분쇄기(51)로 잘게 부수는 분쇄공정(S50);
   상기 분쇄공정(S50)의 혼합재(10)를 노지에서 건조시키거나 건조기(61)에 투입하여 유기질 비료(60)를 생성하는 건조공정(S60);
   상기 건조공정(S60)의 유기질비료(60)를 포장하여 마무리하는 포장공정(S70);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기물이 풍부한 유기질 비료의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 혼합공정(S10)의 혼합재(10)는 주자재(11)인 우분 10~20%, 돈분 30~50%와, 부자재(12)인 석회고토 3~8%, 동물성내장 잔재물 12~18%, 톱밥 5~15%, 골분 3~7%, 깨묵 3~7%, 한약찌꺼기 3~7%의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 유기물이 풍부한 유기질 비료의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 혼합공정(S10)의 혼합재(10) 중, 톱밥 대신에 부엽토 및 깨묵 대신에 음식물쓰레기 폐기물로도 대체하여 사용할 수도 있음을 특징으로 하는 유기물이 풍부한 유기질 비료의 제조방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 혼합공정(S10)의 혼합재(10) 중, 한약찌꺼기를 배제하고 밤박을 투입하거나 밤박 및 커피박 2종류의 혼합물을 추가 투입할 수도 있음을 특징으로 하는 유기물이 풍부한 유기질 비료의 제조방법.

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