KR20190092761A

KR20190092761A - 염분 제거용 퇴비 제조방법

Info

Publication number: KR20190092761A
Application number: KR1020180011889A
Authority: KR
Inventors: 윤광표; 서을규; 김찬기
Original assignee: 전일조경주식회사
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2019-08-08
Also published as: KR102072900B1

Abstract

본 발명은 염분 내성이 있는 미생물 및 염분 제거용 퇴비 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토착미생물을 이용하여 염분차단 및 제거용 퇴비(토양 개량제)와 염분을 제거하는 탈취하는 액상형 토착 원종 미생물을 제조하고, 환경 오염원으로 지목되고 있는 굴 껍데기와 버섯 폐 배지, 축산부산물과 임야에 간벌 및 방치되어 산불의 대형화의 원인으로 지목된 목재를 톱밥으로 제조하여 미생물과 퇴비용 자재와 고흡수성 수지를 배합하여 발효와 숙성과정을 거치기 때문에 냄새가 없고 친환경적이며 염분차단 및 제거에 탁월한 효과가 있는 염분 내성이 있는 미생물 및 염분 제거용 퇴비 제조방법에 관한 것이다.

Description

염분 내성이 있는 미생물 및 염분 제거용 퇴비 제조방법{manufacturing method of saline-resistant microorganism and Compost for salt removal}

우리나라는 3면이 바다에 면하고 있으며 해양에서 퍼올린 갯벌과 모래로 매립한 수많은 간척지와 해양 매립지가 있고, 연안의 항만 시설이 있으나 임해지의 특성상 토양에는 염분을 함유하고 있고, 해안에는 비사, 조풍해, 물보라, 해무 등으로 염류장해로 해안은 생육하기에 가혹한 환경이기에 수목이 생존마저 힘들어 고사율이 높은 실정이다.

최근 연안의 어항이나 항만에 친수 공간이 많이 건설되고 있음에도 염류장해로 인해 수목의 식재를 꺼려하거나 축소하고 있는 실정이다.

그리고 연작으로 인해 화학비료와 가축분뇨 등 시비량이 과다하여 대부분이 소모되지 못하여 용탈되지 못하고 염류가 표토에 집적되면서 표토에 염류장해와 가스 발생, 병충해 발생이 많아지고 있어 토양 미생물 수요도 현저히 감소하여 수확량 감소, 작물의 고사로 이어지고 있다.

한편, 어촌의 굴 양식장에서 생산되는 굴 껍데기는 10% 정도는 재활용되고 있으나 90%는 불법매립되거나 방치되고 있어 악취 등의 공해가 발생되며, 버섯 폐 배지와 축산부산물, 옥수수대, 분쇄물, 막걸리 주정박 등도 같은 실정이며, 전술한 임야의 폐목도 마찬가지이다.

이러한 상황에서 기존의 제품들이 생산되고 있으나, 1~2종 정도의 물성을 가진 제품들로서는 염류장해를 방지할 수 없으므로 최소 5~6종이 함유된 본 발명은 염류장해를 제거 또는 탈염을 할 수 있을 뿐 아니라 경제적이고 친환경적인 방법이라 할 수 있다.

수목 및 초화류, 잔디 등과 토양미생물의 생존 및 생육, 성장과 적합한 물리적, 화학적, 생물적 성질을 함유하고 수분의 보유력, 물 빠짐, 통기성이 유지되고 토양이 답압되거나 고형화되지 않아서 물리성 개선 효과가 있어야 하고 유용미생물이 증대되어 식재의 토양 중 유기물과 난분해성 오염물질을 분해처리하며, 특히 NaCl의 염도를 저감, 차단, 탈염하여 토양의 pH 교정과 염류장해 방지, Gas장애 완화 등의 토양 화학적 개선능력이 있어야 한다.

토양에 서식하는 고유 미생물과 경쟁하여 생존하여야 하고 환경에 순기능을 제공하며 미네랄을 충분히 공급할 수 있어야 한다.

한가지 물성이 염류장해 차단에 미흡하면 또 다른 물성이 차례로 또는 공동으로 협동하여 여러 겹의 방어막이 형성되어야 하고, 재료의 취득이 용이하고 저렴하고 근거리에서 취득 가능해야 한다.

대한민국 등록특허 제10-0976445호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 본 발명은 토착 원종 미생물 채취하여 종균을 분리 후 확대 배양하여, 바닷물의 염분 함유량을 점차 증가시켜 염분제거 성능을 향상하여, 균강형과 액상형 2종으로 확대 배양하여, 액상형은 엽면 시비용으로 사용되며, 균강형 종균(토착 원종 미생물)은 버섯 폐 배지, 톱밥, 왕겨, 막걸리 주정박, 견운모, 제오라이트, 옥수수대 분쇄물, 어박, 유박, 막걸리 주정박, 축산물부산물(계분), 굴 껍데기 분쇄물, 쌀겨, 당밀, 토착 원종 미생물과 적정량의 수분을 공급하여 배합하고, 호기발효와 혐기발효의 공정을 거친 다음, 호기발효 내지 숙성하여 유기물질을 완전 발효, 숙성시킴으로 염분 제거 원종 미생물 간의 상호공생은 물론이고, 버섯 폐 배지에 있는 균사체와 사상균과 상호공생으로 미생물의 증식과 미생물과 균사체가 분비하는 다당류 등의 점성물질과 굴 껍데기 분쇄물이 함유한 칼슘과 고흡수성 수지의 보수력(保水力)이 공존하므로 염해와 가뭄에 대한 저항성이 매우 높고, 이온교환 능력이 우수하기 때문에 미생물이 분비하는 생장촉진호르몬과 각종 유기물과 무기물과 생리활성물질의 이용, 양분 흡수 촉진 등으로 식물의 생장촉진되고 병충해에 강한 염분 내성이 있는 미생물 및 염분 제거용 퇴비 제조방법을 제공함에 있다.

특히 기존의 제품은 제염 물성이 1~2종에 국한되어 있으나, 본 발명은 6종의 미생물에 의한 상호작용하여 염해와 가뭄에 저항이 매우 높을 뿐만 아니라, 버섯 폐 배지와 굴 껍데기, 축산부산물, 막걸리 주정박 등의 폐기물을 이용하며 소, 돼지, 닭, 오리 등에 사료로도 급여할 수 있는 경제적이고 환경 친화적이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 염분 내성이 있는 미생물 제조방법은 유산균, 효모, 광합성균, 고초균, 방선균, 사상균으로 이루어지는 미생물들을 배양한 복합 미생물 배양액을 제조하는 S1단계와; 상기 복합 미생물 배양액을 염분이 함유된 액상 배지에서 배양하여 내염 미생물 배양액을 제조하는 S2단계;를 포함하되, 상기 액상 배지는 염분이 함유된 물 100중량부에 당밀과, 쌀겨와, 깻묵 중 적어도 1종 1~5중량부로 이루어지며, 상기 S2단계는 상기 염분이 함유된 물의 염도를 점진적으로 높여 가면서 배양하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 염분 제거용 퇴비 제조방법은 적어도 1종의 호기성 미생물과, 적어도 1종의 혐기성 미생물을 포함하여 이루어지는 미생물을 배양한 복합 미생물 배양액을 제조하는 S1단계와; 염분이 함유된 물 100중량부와, 당밀과, 쌀겨와, 깻묵 중 적어도 1종 1~5중량부로 이루어지는 액상 배지에 상기 복합 미생물 배양액 1~5중량부를 넣고 배양하여 내염 미생물 배양액을 제조하는 S2단계와; 퇴비 원재료에 상기 내염 미생물 배양액을 혼합한 혼합물을 발효 숙성시키는 S3단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 염분 제거용 퇴비 제조방법에 있어서, S1단계의 미생물은 유산균, 효모, 광합성균, 고초균, 방선균, 사상균을 포함하며, 퇴비 원재료는 톱밥 30~50중량부, 버섯 폐 배지 10~30중량부, 막걸리 주정박 3~5중량부, 왕겨 10~20중량부, 옥수수대 파쇄물 4~6중량부, 쌀겨 3~5중량부, 굴 껍데기 파쇄물 4~6중량부, 계분 4~6중량부, 어박 0.1~1중량부, 제올라이트 0.1~1중량부, 운모 0.1~1중량부, 고흡수성수지 0.1~1중량부 및 유박 0.1~1중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 염분 제거용 퇴비 제조방법에 있어서, S3단계는 상기 혼합물을 함수율 40±2%로 맞춘 다음 함수율이 30±2%가 될 때까지 1차 호기 발효를 하는 S3-1단계와, 상기 1차 호기 발효된 혼합물을 함수율 20±2%가 될 때까지 혐기 발효하는 S3-2단계와, 상기 혐기 발효된 혼합물을 함수율 10±5%가 될 때까지 2차 호기 발효를 하는 S3-3단계가 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 염분 제거용 퇴비 제조방법에 있어서, S3-1단계 및 S3-2단계는 각각 35~45℃의 온도에서 10~30시간 동안 이루어지고, 상기 S3-3단계는 35~45℃의 온도에서 10~30시간 동안 호기 발효를 한 다음, 10~20℃에서 1~3시간 동안 숙성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 염분 내성이 있는 미생물 및 염분 제거용 퇴비 제조방법은 토착미생물을 이용하여 염분차단 및 제거용 퇴비(토양 개량제)와 염분을 제거하는 탈취하는 액상형 토착 원종 미생물을 제조하고, 환경 오염원으로 지목되고 있는 굴 껍데기와 버섯 폐 배지, 축산부산물과 임야에 간벌되어 방치되어 산불의 대형화의 원인으로 지목된 목재를 톱밥으로 제조하여 미생물과 퇴비용 자재와 고흡수성 수지를 배합하여 발효와 숙성과정을 거치기 때문에 냄새가 없고 친환경적이며 염분차단 및 제거에 탁월한 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 염분 내성이 있는 미생물 제조방법의 각 단계를 도시하는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 S1단계가 이루어지는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 미생물들이 서로 공생하는 모습을 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 S2단계가 이루어지는 과정을 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따른 염분 제거용 퇴비 제조방법의 각 단계를 도시하는 블럭도이다.
도 6a는 본 발명의 실험예 3의 피복률 실험 과정을 촬영한 사진들이고, 도 6b는 도 6a의 피복률 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실험예 4에 따른 토양 개선 실험 과정을 촬영한 사진들이다.

이하, 첨부된 도면들 및 후술 되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어 지는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 염분 내성이 있는 미생물 제조방법의 각 단계를 도시하는 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 염분 내성이 있는 미생물 제조방법은 유산균, 효모, 광합성균, 고초균, 방선균, 사상균으로 이루어지는 미생물들을 배양한 복합 미생물 배양액을 제조하는 S1단계와, 상기 복합 미생물 배양액을 염분이 함유된 액상 배지에서 배양하여 내염 미생물 배양액을 제조하는 S2단계를 포함하여 이루어진다.

상기 S1단계는 도 2에 도시된 바와 같이 농경지, 산야의 부엽토 및 대밭의 대잎 낙엽 등에서 우위를 점하는 토착미생물을 채취한 다음, 토착미생물에서 종균(Seed)을 분리하고, 우수 균체를 선별한 후 배양하고, 확대 배양하는 과정을 거쳐 이루어지는 것을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 토착미생물에서 미생물들의 종균을 분리, 선별하지 못하는 경우에는 각 종균을 유전자은행 등으로부터 구입하여 사용할 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 각 미생물의 특성을 살펴보면 아래와 같다.

1. 유산균 (Lactobacillus casei)

(1) 특징 : 혐기성 미생물, 막대모양의 간균, 산이나 열에 강함

(2) 효과 : 박테리오신과 같은 향균성 대사 산물 분비

2. 효모 (Sacharomyces cerevisiae)

(1) 특징 : 호기성 미생물, 레몬형 진행 미생물, 알코올과 탄산가스 생성

(2) 효과 : 균체는 양질의 단백질과 식이 섬유 풍부, 비타민 B 풍부, 핵산과 다당체 함량 높음, 식물의 성장성 향상에 도움

3. 광합성균 (Rhodobacter sphaeroides)

(1) 특징 : 혐기성 미생물, 황색비유황 세균, 유해물질을 분해하며 아미노산 핵산 등 유용물질을 생성

(2) 효과 : 박테리오크로필 함유로 광합성 능력 있어 유기 탄소 공급, 식물 생장촉진, 질소 고정능력, 유기태질소 공급, 토질개선, 항균물질

4. 고초균 (Bacillus subtilis)

(1) 특징 : 호기성 미생물, 건조 고온에 강함, 항생물질 생산

(2) 효과 : 유기물 분해 우수, 토양개량에 용이, 퇴비 제조시 부숙 촉진, 길항 작용 우수, 각종 병원균 생육 억제

5. 방선균 (Actinomycetes)

(1) 특징 : 호기성 미생물, 세균과 곰팡이의 중간 미생물, 광합성균이 생성한 아미노산을 받아서 항균물질 생성

(2) 효과 : 병원균 억제, 곰팡이 세균류 증식 억제, 유용 미생물 생육 환경 조성, 균사층 형성하여 버섯, 흙냄새 유발하여 악취억제

6. 사상균(Filamentous Fungi, Mold)

(1) 특징 : 호기성 미생물, 유용 미생물에 사용되는 사상균은 알콜 발효에 사용되는 아스펠리루스속에 중심된 균으로 효과적이며, 버섯 폐 배지에 있는 채취, 배양한 것을 사용할 수 있음

(2) 효과 : 알코올 생성력 강함, 구더기 등 유해곤충 발생 방지, 악취분리, 배섯 배지의 균사체와 공생하여 염해방지 작용

또한, 본 발명의 미생물들은 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이 서로 공생하면서 결합하게 되고, 공생체들이 상호 협력하면서 다양한 환경에 적응하고 유기물을 저분자화 하는 작용을 하게 된다.

본 발명의 S2단계는 복합 미생물 배양액을 염분이 함유된 액상 배지에서 배양하여 내염 미생물 배양액을 제조하는 것으로서, 토양에서 서식하는 미생물이 정상적인 작용을 할 수 없기 때문에 염분이 함유된 토양에서도 미생물이 활동할 수 있도록 내성을 기르거나, 염분에 대한 내성이 있는 돌연변이 미생물이 발현되도록 하는 것이다. 이때 배양은 35℃에서 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 S2단계는 염분이 함유된 물 100중량부와, 당밀과, 쌀겨와, 깻묵 중 적어도 1종 1~5중량부로 이루어지는 액상 배지에 상기 내염 미생물 배양액 1~5중량부를 넣은 다음, 배양하여 내염 미생물 배양액을 제조하되, 특히 상기 염분이 함유된 물의 염도를 점진적으로 높여 가면서 배양하는 것을 주요 특징으로 한다. 여기서 당밀, 쌀겨 및 깻묵은 미생물의 먹이가 된다.

도 4를 참조하면, S2단계는 총 8차에 걸쳐 배양이 이루어지는데, 1차 배양에서는 바닷물을 30배로 희석하여 염도가 0.1167%인 물에 당밀, 종균, 쌀겨, 깻묵을 넣고 종균 미생물을 배양한다.

2차 배양에서는 염도가 0.140%에서 배양하고, 3차 배양에서는 염도가 0.175%에서 배양하며, 5차 배양에서는 염도가 0.233%에서 배양한다.

1차 배양에서부터 5차 배양까지는 차수가 증가할 때 염도 증가량이 크지 않으나, 6차 배양부터는 염도가 적어도 2 내지 2.5배씩 증가한 상태로 배양이 이루어진다. 이는 1차 배양에서부터 5차 배양을 거치면서 어느 정도 염분에 대한 내성이 생긴 것이거나, 또는 염분이 있는 환경에 적응하면서 변이가 일어났기 때문이다. 정리하면, 1차 배양부터 5차 배양까지는 상대적으로 염도가 낮고 염도 증가 폭이 작은 환경에서 미생물이 염분에 대한 적응력을 키우게 되는 적응기에 해당하고, 6차 배양부터 8차 배양은 내성을 더욱 향상시키는 강화기에 해당한다고 볼 수 있다.

한편, 실험을 통해 확인한 결과, 미생물의 염분에 대한 내성을 기르기 위한 1차 배양에서는 염도가 0.15%를 초과하게 되면 상당량의 미생물이 활성을 잃거나 사멸하게 되므로 1차 배양은 염도가 0.15% 미만에서 이루어지도록 하고, 점진적으로 염도를 높여가면서 배양하는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법으로 제조된 내염 미생물 배양액은 일부는 물에 희석하여 엽면 시비용으로 사용하고, 일부는 염분 제거용 퇴비로 사용하게 된다.

이하에서는 염분 제거용 퇴비 제조방법을 설명한다. 다만, 앞서 이미 설명한 내용에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 염분 제거용 퇴비 제조방법은 적어도 1종의 호기성 미생물과, 적어도 1종의 혐기성 미생물을 포함하여 이루어지는 미생물을 배양한 복합 미생물 배양액을 제조하는 S1단계와, 염분이 함유된 물 100중량부와, 당밀과, 쌀겨와, 깻묵 중 적어도 1종 1~5중량부로 이루어지는 액상 배지에 상기 복합 미생물 배양액 1~5중량부를 넣고 배양하여 내염 미생물 배양액을 제조하는 S2단계와, 퇴비 원재료에 상기 내염 미생물 배양액을 혼합한 혼합물을 발효 숙성시키는 S3단계를 포함하여 이루어진다. S3단계의 발효 온도는 45℃를 넘지 않도록 주의하여야 한다.

상기 S1단계의 미생물은 앞서 설명한 바와 같이 유산균, 효모, 광합성균, 고초균, 방선균, 사상균을 포함한다.

상기 퇴비 원재료는 톱밥 30~50중량부, 버섯 폐 배지 10~30중량부, 막걸리 주정박 3~5중량부, 왕겨 10~20중량부, 옥수수대 파쇄물 4~6중량부, 쌀겨 3~5중량부, 굴 껍데기 파쇄물 4~6중량부, 계분 4~6중량부, 어박 0.1~1중량부, 제올라이트 0.1~1중량부, 운모 0.1~1중량부, 고흡수성수지 0.1~1중량부 및 유박 0.1~1중량부로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.

위의 조성으로 혼합된 퇴비 원재료는 수분함유량(함수율) 40%가 되도록 물을 첨가하고, 퇴비 원재료 100중량부를 기준으로 내염 미생물 배양액과 당밀을 각각 0.5~5중량부를 혼합한 원료 혼합물로 만든 다음, 발효를 하게 된다.

퇴비 원재료의 특성은 아래와 같다.

1. 톱밥 : 주재료로써 각종무기질과 유기질이 볏짚이나 왕겨, 산야초 등에 비해 4배 가까이 많이 함유된 우수한 퇴비 재료이다.

2. 버섯(톱밥) 폐 배지 : 염도 2% 에도 견디는 균사체와 다당체 및 사상균이 다량으로 함유되어 염분제거에 우수한 퇴비 재료이며, 취득하기 쉽고 버섯 균주에 의해 1차 발효된 상태로 각종 유.무기물이 풍부한 우수한 퇴비 재료이다.

3. 축산물 부산물(계분) : 풍부한 유기물질을 함유하고 있어 우수한 비료 자원으로써 유기질 함유량이 25.5% 정도되며 질소, 인, 칼륨, 이산화탄소, 산화 마그네슘이 포함되어 있다.

4. 왕겨 : 왕겨 외피는 다공성 실리카(SiO₂)로 치밀하게 피복되어 있고 세포벽 구성 물질 중 55% 이상이 Lignin으로 구성되어 분해하기 어려우나 유용미생물로 발효하면 쉽게 발효되며 실리카와 Lignin은 염분 탈취의 효과가 있다. 공극이 많아 통기성과 배수성이 좋다.

5. 굴 껍데기 분쇄물 : 굴 껍데기의 석회(CaO)물질이 토양을 부드럽게 해주어 배수성, 통기성이 향상되며 염분을 30%이상 낮춰주고 토양의 경도는 40% 이상 낮춰주는 재료이다.

6. 옥수수대 분쇄물 : 영양소 함량이 높고 비중이 낮아 보수력이 좋으며 스펀지와 같이 공극이 많아 미생물의 서식이 활동이 용이한 재료이다.

7. 막걸리 주정박 : 전분, 단백질,섬유소, 무기질, 비타민,유기산, 효소, 효모 등의 성분이 함유되어 있으며, 유기산 중 아미노산, 아세트산, 구연산 등은 염분 제거의 효과가 있고, pH조절을 해주고 부패를 막고 다양한 미네랄이 함유되어 유용 미생물의 발효 활동에 도움이 되며, 식물 성장의 중요한 물질이다.

8. 운모(Mica) : 토양의 중금속 및 유독 가스의 흡착 탈취하고 살균 및 악취제거, 음이온을 띄기 때문에 소금과 같은 양이온을 응집침전을 유발하며,토양의 지력 향상과 뿌리 활착을 좋게하며 보수력이 큰 물질이다.

9. 제올라이트 : 수분 조절 능력이 탁월하고, 염분제거와 산성 토양의 중성화로 지력을 증진시킨다.

10. 어분(어박) : 질소 6~10중량%, 인산 5~8중량%, 가리 05~0.8중량%, 칼슘 5중량% 등이 들어 있고, 아미노산이 풍부하여 칼슘과 함께 염분제거에 효과적이며 토착 미생물을 활성화시키는 재료이다.

11. 깻묵(유박) : 고분자의 탄수화물, 단백질, 지방 등이 유용미생물이 생성하는 여러 가지 효소인 아밀라제(Amylase), 프로테아제(Protease), 리파아제(Lipase) 등에 의하여 저분자 아미노산, 당류, 유기산, 항산화물질로 전환되며, 발효분해계의 유용한 미생물(효모, 유산균, 광합성균, 방선균, 고초균)이 증가하게 된다. 토착미생물의 배양과, 퇴비의 발효시에 모두 사용되는 재료이다.

12. 쌀겨(미강) : 고분자의 탄수화물, 단백질, 지방 등이 유용미생물이 생성하는 여러 가지 효소인 아밀라제(Amylase), 프로테아제(Protease), 리파아제(Lipase) 등에 의하여 저분자 아미노산, 당류, 유기산, 항산화물질로 전환되며, 발효분해계의 유용한 미생물(효모, 유산균, 광합성균, 방선균, 고초균)의 증가하게 된다. 토착미생물의 배양과, 퇴비의 발효시에 모두 사용되는 재료이다.

13.당밀(Molasses) : 사탕수수나 사탕무를 설탕으로 가공할 때 붓적으로 나오는 찐득한 시럽으로 비타민B와 Biotin이 함유되어 있고 알코올의 발효생산에 도움이 되며, 친환경적인 당분, 유기물, 무기물 등이 풍부하게 포함되어 있어 유용미생물 생장에 중요한 에너지원이다. 토착미생물의 배양과, 퇴비의 발효시에 모두 사용되는 재료이다.

14. 고흡수성수지 : 통상 백색의 분말이고 물속에 들어가면 순간적으로 물을 흡수하고 팽윤되어 겔화되는 성질을 갖고 있는 것으로, 토양의 물리적 화학적 성질의 개선을 위한 토양 개량제 역할을 하며, 토양의 종류, 개량하고자하는 목적, 생육하고자하는 식물, 고흡수성수지의 종류 투입량, 투입방법, 혼입되는 타 원료들에 따라 기술적인 방법 등이 결정될 수 있다.

고흡수성수지는 폴리아크릴 아마이드(Polyacryl amide), 폴리아크릴산(Polyacrylic acid), 폴리메타크릴산(Polymethacrylic acid), 폴리에틸렌 옥사이드(Polyethylene oxide), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol), 젤라틴 (Gelatin), 폴리사카라이드(Polysaccarides) 중 어느 하나인 것을 예시할 수 있다.

이러한 고흡수성수지는 아래와 같은 작용을 한다.

1) 토양의 보수제(Water Retainer For Soil) : 토양에 수지를 섞어 수분을 흡수시켜 땅속에서 지속적으로 수분을 제공하여 식물의 생장을 돕는 용도

2) 사막녹화제(Green Agent Desert) : 수분공급이 원활치 않을 때 고흡수성수지를 사용함으로써 토양의 보수력 지속효과, 녹화사업시 적용될 수 있다.

3) 염해지에서 염분차단 (Salt Broking Technology) : 우수한 보수력과 보비력으로 수지가 수축 팽창을 반복하여 우수한 토양 물리성 효과를 발하며 최상의 통기, 배수, 보수력이 있어 상승하는 염분을 차단하므로 염류장해를 해결한다.

S3단계를 거친 퇴비는 염분을 흡수, 제거 내지 차단하게 되는데, 완전 발효 및 숙성되어 냄새가 없고, 보슬보슬하며 유용미생물이 다량 함유되며 염류장해를 해결할 수 있기 때문에 염해지나 염분이 많은 질소 비료를 사용하고 연작으로 인해 염류장해를 겪는 비닐하우스에서 특히 효과적이다.

한편, 본 발명의 S3단계는 상기 혼합물을 함수율 40±2%로 맞춘 다음 함수율이 30±2%가 될 때까지 1차 호기 발효를 하는 S3-1단계와, 상기 1차 호기 발효된 혼합물을 함수율 20±2%가 될 때까지 혐기 발효하는 S3-2단계와, 상기 혐기 발효된 혼합물을 함수율 10±5%가 될 때까지 2차 호기 발효를 하는 S3-3단계가 순차적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 상기 S3-1단계의 1차 호기 발효는 배합된 원료 혼합물에 공기를 공급하여 호기성 미생물의 활동을 왕성하게 하여 발효시키는 과정으로서, 배합기 및 발효기에 혼합물을 투입하여 호기성 발효를 하게 되면 리그닌산, 실리카, 텔빈산, 수지 등을 분해시키고, 잡초씨앗, 유해 미생물을 사멸시키고 유용 미생물을 증식시키게 된다.

상기 S3-2단계의 혐기 발효는 수분함량 30%로 1차 발효된 퇴비를 혐기성 미생물을 이용하여 발효기에서 교반을 계속하면서 혐기 발효를 하기 때문에 냄새 없고 보슬보슬한 상태의 퇴비로 발효가 된다.

상기 S3-3단계의 2차 호기 발효 및 숙성은 혐기 발효를 거쳐 수분함량 20% 내외의 상태로 완성된 퇴비를 숙성장으로 이송하여 수분을 탈취하여 함수량이 20% 이하가 되도록 하여 숙성발효기에서 호기 발효 및 숙성 과정을 거쳐 양질의 퇴비를 최종 완성한다.

상기 S3-1단계 및 S3-2단계는 각각 35~45℃의 온도에서 10~30시간 동안 이루어지고, 상기 S3-3단계는 35~45℃의 온도에서 10~30시간 동안 호기 발효를 한 다음, 10~20℃에서 1~3시간 동안 숙성하여 이루어지는 것을 예시할 수 있다.

위와 같이, 숙성과 탈취가 이루어진 양질의 퇴비는 수분함량 검사 후 적정 수분이면 검량(계근) 후 포장 공정을 거쳐 출하하게 된다.

[실험예 1] 토양 내 염분 제거 실험

염분 농도가 0.32%인 간척지 토양 10kg과, 본 발명의 퇴비 1kg을 용기에 넣고 혼합한 다음, 1주일 후 토양의 염분 농도를 측정한 결과 0.09%로 떨어졌다.

[실험예 2] 생육 실험

간척지 토양에 소금물을 뿌려 염분 농도가 0.62%가 되도록 한다.

화분에 염분 농도가 0.62%인 간척지 토양과 시중에서 판매하는 퇴비를 혼합한 다음 토마토 나무를 식재하고(비교예 1), 다른 화분에는 간척지 토양과 함께 본 발명의 퇴비를 넣고 토마토 나무를 식재하였다(실시예 1). 비교예 1은 생육 초기부터 잎이 짙어지다가 결국 잎이 마르면서 정상적인 생육이 이루어지지 않은 반면, 실시예 1은 염류장해 증상 없이 정상적으로 생육이 이루어졌다.

[실험예 3]잔디 피복률 실험

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 염분 농도가 0.31%인 해저 준설토(염해지) 위에 염분이 없는 외부반입 산토(山土)를 30cm 두께로 복토하고 한국들잔디를 줄떼 붙이기 방법으로 심은 식재지에서의 피복률은 40% 수준에 머물렀다.(대조구)

해저 준설토 1.0㎥에 본 발명의 염분차단 또는 제거용 퇴비 80㎏을 섞은 후 한국들잔디를 줄떼 붙이기 방법으로 심은 식재지에서의 피복률은 80% 정도였다.(처리구 A)

해저 준설토 0.7㎥와 외부에서 반입한 산토 0.3㎥ 본 발명의 염분차단 또는 제거용 퇴비 80㎏을 섞은 후 한국들잔디를 줄떼 붙이기 방법으로 심은 식재지에서의 피복률은 100%를 보였고 처리구 B보다 성장속도와 피복속도가 빨랐다.(처리구 B)

이 결과를 통해 본 발명의 퇴비는 해저 준설토에 직접 잔디 등의 식물을 식재한 경우 염분을 흡수하고 식물의 염분 흡수를 차단한다는 것을 확인할 수 있었다.

도 7의 왼쪽 사진을 보면 염류 장해로 인해 소금꽃이 핀 토양에 본 발명의 퇴비를 사용하게 되면 오른쪽 사진과 같이 소금꽃이 없어진다는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

유산균, 효모, 광합성균, 고초균, 방선균, 사상균으로 이루어지는 미생물들을 배양한 복합 미생물 배양액을 제조하는 S1단계와;
상기 복합 미생물 배양액을 염분이 함유된 액상 배지에서 배양하여 내염 미생물 배양액을 제조하는 S2단계;를 포함하되,
상기 액상 배지는 염분이 함유된 물 100중량부에 당밀과, 쌀겨와, 깻묵 중 적어도 1종 1~5중량부로 이루어지며,
상기 S2단계는 상기 염분이 함유된 물의 염도를 점진적으로 높여 가면서 배양하는 것을 특징으로 하는 염분 내성이 있는 미생물 제조방법.
적어도 1종의 호기성 미생물과, 적어도 1종의 혐기성 미생물을 포함하여 이루어지는 미생물을 배양한 복합 미생물 배양액을 제조하는 S1단계와;
염분이 함유된 물 100중량부와, 당밀과, 쌀겨와, 깻묵 중 적어도 1종 1~5중량부로 이루어지는 액상 배지에 상기 복합 미생물 배양액 1~5중량부를 넣고 배양하여 내염 미생물 배양액을 제조하는 S2단계와;
퇴비 원재료에 상기 내염 미생물 배양액을 혼합한 혼합물을 발효 숙성시키는 S3단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 염분 제거용 퇴비 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 S1단계의 미생물은 유산균, 효모, 광합성균, 고초균, 방선균, 사상균을 포함하며,
퇴비 원재료는 톱밥 30~50중량부, 버섯 폐 배지 10~30중량부, 막걸리 주정박 3~5중량부, 왕겨 10~20중량부, 옥수수대 파쇄물 4~6중량부, 쌀겨 3~5중량부, 굴 껍데기 파쇄물 4~6중량부, 계분 4~6중량부, 어박 0.1~1중량부, 제올라이트 0.1~1중량부, 운모 0.1~1중량부, 고흡수성수지 0.1~1중량부 및 유박 0.1~1중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 염분 제거용 퇴비 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 S3단계는 상기 혼합물을 함수율 40±2%로 맞춘 다음 함수율이 30±2%가 될 때까지 1차 호기 발효를 하는 S3-1단계와, 상기 1차 호기 발효된 혼합물을 함수율 20±2%가 될 때까지 혐기 발효하는 S3-2단계와, 상기 혐기 발효된 혼합물을 함수율 10±5%가 될 때까지 2차 호기 발효를 하는 S3-3단계가 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 염분 제거용 퇴비 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 S3-1단계 및 S3-2단계는 각각 35~45℃의 온도에서 10~30시간 동안 이루어지고,
상기 S3-3단계는 35~45℃의 온도에서 10~30시간 동안 호기 발효를 한 다음, 10~20℃에서 1~3시간 동안 숙성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 염분 제거용 퇴비 제조방법.