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WO2018128335A1 - 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법 - Google Patents

우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법 Download PDF

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Publication number
WO2018128335A1
WO2018128335A1 PCT/KR2017/015767 KR2017015767W WO2018128335A1 WO 2018128335 A1 WO2018128335 A1 WO 2018128335A1 KR 2017015767 W KR2017015767 W KR 2017015767W WO 2018128335 A1 WO2018128335 A1 WO 2018128335A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
organic
wood chips
weight
wood
wood chip
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/015767
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English (en)
French (fr)
Inventor
김철주
Original Assignee
주식회사 동서산업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 동서산업 filed Critical 주식회사 동서산업
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Priority to CN201780079802.8A priority patent/CN110582477A/zh
Priority to US16/476,054 priority patent/US11370720B2/en
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    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a mixed organic fertilizer in the form of wood chips, and more particularly, by applying a wood chip having a large amount of mixed organic materials (animal and vegetable raw materials) and having various colors to horticulture or landscaping,
  • the present invention relates to a method of preparing mixed organic fertilizers in the form of wood chips that can supply nutrients as well as express the beauty of landscape appearance.
  • N nitrogen
  • P phosphoric acid
  • K potassium
  • Solid forest fertilizers contributed greatly to the restoration of forests in Korea, which were affected by the Japanese colonial era and the Korean War.
  • 30 years after the production of solid compound fertilizers in Korea there have been many changes in the forest soil environment in Korea compared to the time when the solid compound fertilizers were used for the first time, without considering various forest conditions and various target species. Since the ratio of ingredients is used uniformly, new fertilizer types and new fertilizer standards according to the fertilizer are needed.
  • Forest soils in Korea have large differences in physicochemical properties of soils by region, mother rock, and soil conditions. Therefore, the difference in the growth of forests is different, and the soil is shallow and the organic content is very low.
  • fertilizers are used to promote growth, increase fruits, and protect against pests on plant resources such as crops, crops, and trees. These fertilizers are included to make up for the nutrients that are lacking because the nutrients absorbed from the soil by the plant resources. Nutrients contained in fertilizers are various, such as nitrogen, phosphorus, potassium, minerals, moisture, and in particular, many of the components, such as nitrogen, phosphorus, potassium, etc.
  • fertilized fertilizers are not only lost in a large amount due to various natural phenomena such as landslides, floods, and forest fires. It can also seep into groundwater and cause contamination of soil and groundwater.
  • Korean Patent Publication No. 10-2002-0029363 discloses a 'wood chip fermentation method and by-product fertilizer (compost) using a microorganism and its manufacturing method'.
  • the above technique the mixing process of mixing 65 to 75 parts by weight of sawdust per 25 parts by weight of wood chips, 25 to 35 parts by weight of wood chips; A primary fermentation step of decomposing proteins, amino acids, sugars, starches and the like which are easily decomposed by depositing the mixed meals by the mixing step; A secondary fermentation method of fermenting the mixed system powder, which has undergone the primary fermentation process, at a temperature of 70-75 ° C.
  • the above technique can perform the function as a fertilizer (or compost), but the manufacturing process is very complicated and contains a fermentation process, which is not suitable for mass production due to the long production period, especially by culturing microorganisms and adding Therefore, due to the fast-acting decomposition activity, the period of functioning as a fertilizer is quite short, and the management must be periodically performed, there was a problem such as the cost of maintenance.
  • Patent Document 1 Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2002-0029363 (2002.04.18.)
  • Patent Document 2 Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2010-0021103 (2010.02.24.)
  • Patent Document 3 Korean Registered Patent No. 10-1000300 (2010.12.06.)
  • the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention by applying the fertilizer consisting of wood chips in horticulture or landscaping, etc. to properly control the temperature and moisture required for the growth of the crop, as well as to nutrients to the soil and crops
  • the present invention provides a method for producing mixed organic fertilizer in the form of wood chips, which is sufficient to help growth and, in particular, to form a wood chip so that the biodegradable fertilizer effect can be achieved through gradual decomposition. .
  • step e packing the dried wood chips of step e by unit of measurement through measurement of a weighing scale.
  • step e the step of drying the wood chip by applying hot air to the blower or heater toward the conveyor belt at the same time as sorting the good and defective products while transferring the wood chip through the conveyor; Transferring the first dried wood chips to a rotary dryer through a conveyor to apply hot air inside the rotary dryer to dry the wood chips secondly; And transporting the second dried wood chips to a discharger through a conveyor to discharge the wood chips from the discharger, and simultaneously applying hot air to a blower or a heater to dry the wood chips thirdly. do.
  • the organic by-products of step b are soybean meal, castor gourd, rapeseed oil gourd, nymph gourd, rice bran oil, sugar, peat, coconut, sawdust, molasses, chaff, vegetable organic matter selected from bone meal, guano, fish meal, fish meal, chitosan, amino acids , Characterized in that any one or two or more of the animal organic material selected from the thickened leather powder is mixed.
  • the water dispersion binder in step c is polyurethane, alkyd resin, polyacryl, polyurea, polyamide, polyolefin, polyvinyl acetate polyvinyl acetate), polyether, urethane-acrylate copolymer, vinyl-urethane copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyester copolymer, silicone-acrylic-urethane copolymer, ethylene / vinyl acetate It is characterized in that any one or two or more of the copolymers are mixed.
  • the colorant of step c is characterized in that any one selected from inorganic pigments or organic dyes.
  • Wood chip type mixed organic fertilizer of the present invention prepared by the above method,
  • the gradual decomposition of the wood chips is effective for biologically effective fertilizer, so that it can supply the soil and crops with sufficient nutrients for a long time to support the growth, and also to properly control the temperature and moisture necessary for the growth of the crops.
  • the wood chip has a variety of colors to enhance the landscape of planting trees.
  • 1 is a process chart showing a mixed organic fertilizer manufacturing method of the wood chip form according to an embodiment of the present invention.
  • Wood chip type mixed organic fertilizer manufacturing method of the present invention Wood chip type mixed organic fertilizer manufacturing method of the present invention
  • A a step of preparing a wood chip formed by chipping any one or two or more of the wood, twigs, roots peeled the outer shell to a size of 1-4cm in diameter;
  • step D immersing the wood chip of step a in the organic mixture of step c and simultaneously applying hot air at a temperature of 120 to 200 ° C. for 30 to 40 seconds to color the wood chip to obtain a wood chip formed with color. ;
  • the step a is a step of preparing a wood chip formed by chipping any one or two or more parts of the wood, twigs, roots peeled off the outer shell to a size of 1-4cm in diameter,
  • Wood chip refers to a piece of wood or a piece of wood, which is treated with a crusher or crusher, and looks like an ax.
  • the wood chip according to the present invention supplies nutrients to the soil and maintains soil moisture and geothermal It can perform various functions such as control, soil erosion prevention, weed control, soil infectious germ prevention and soil pollution prevention.
  • the wood chip can create a more beautiful living environment by adding a variety of colors to the wood chip while preserving the unique fertilizer function.
  • the wood chip not only facilitates the supply of oxygen by forming voids in the mixture, but also gradually absorbs water after being absorbed by the wood chip during irrigation, thereby smoothly supplying the water required for the action of microorganisms. Can be.
  • the microorganisms are attached to the wood chip itself, it is possible to compost properly by creating a favorable environment for the action of the microorganisms without using a separate microorganism.
  • a wood suitable for the wood chip it is preferable to use conifers that are difficult to decompose microorganisms, and more preferably, pine, cypress, cedar, miso, and meat pine among conifers.
  • conifers that are difficult to decompose microorganisms, and more preferably, pine, cypress, cedar, miso, and meat pine among conifers.
  • the most useful wood for wood chips is pine, which is well developed and low-cost leather.
  • a wood chip as described above, one or two or more portions of selected wood, tree branches, roots, or the like are chipped. At this time, the selected portion is preferably peeled off the outer shell so that the chipping can be made easily.
  • the diameter of each chipped wood chip is preferably 1cm to 4cm.
  • the coloring of the water dispersion binder or the colorant may not be uniformly carried out over the entire surface of the wood chip in the subsequent process, that is, the organic mixture forming step.
  • the chipped wood chip is less than 1 cm, the fastness may proceed to the wood chip, so the diameter size of the chipped wood chip is preferably 1 cm to 4 cm.
  • the waste wood may be used to shred the waste wood to a certain size as a raw material of the wood chip in the step.
  • the wood chips are wood chips obtained by crushing any wood.
  • the wood chips can be obtained by crushing wood waste or construction waste wood that has been cut through the forest to a predetermined size.
  • wood chips are porous in nature, various nutrients necessary for growth of planted plants may be retained in the wood chips.
  • the step is to prepare an organic fertilizer by combining animal and vegetable organic materials, nutrients and water in order to adsorb the mixed organic fertilizer components to wood chips.
  • composting is usually a process in which organic matter is decomposed and stabilized by microorganisms, the final compost should be able to be used in the soil without adversely affecting the environment And storage should be ensured.
  • carbohydrate, protein and fat decomposition mechanisms are slightly different from each other.
  • the carbohydrates are converted into monosaccharides and then reacted with oxygen and finally decomposed into carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O). This is the same phenomenon as combustion, and oxygen in living organisms acts as a catalyst, so the reaction proceeds at low temperature.
  • CO 2 carbon dioxide
  • H 2 O water
  • organic by-products vegetable organic matter selected from soybean meal, castor meal, rapeseed oil meal, nymph meal, rice bran oil, sugar, peat, palm bark, sawdust, molasses, chaff, bone meal, guano, fishmeal, fish meal, chitosan, amino acid, thickening leather Any one or two or more of the animal organic materials selected from the powders may be formed in a powder form or the like and mixed.
  • the enumerated organic by-products can be pulverized to a uniform size using a conventional crusher if foreign matter and agglomerated raw materials are selected.
  • the organic by-products are preferably contained 73.0% to 80.0% by weight of the total composition of the step.
  • the mechanism of action of the fertilizer shows a non-uniform function of the fertilizer, and when the content of the organic by-products is less than 73.0% by weight, the content of organic substances becomes insignificant. It will not be able to exert its degrading activity.
  • a nutrient comprising nitrogen (N), phosphoric acid (P), and girly (K) as the inorganic fertilizer component.
  • the nutrient containing nitrogen, phosphoric acid and garri may preferably contain 6.1% by weight to 9.0% by weight of the total composition.
  • the content of the nutrients exceeds 9.0% by weight, the aforementioned organic by-products cannot be sufficiently added, so there is no difference from general chemical fertilizers, and when the content of the nutrients is less than 6.1% by weight, the content of the inorganic fertilizer component is It may be too low to lower the efficacy as a fertilizer.
  • the water (H 2 O) is added to form the organic fertilizer in the liquid phase in the step, preferably may contain 13.9% to 18.0% by weight of the total composition.
  • the component that functions as a fertilizer in the organic by-products and nutrients may be diluted by the physical combination of oxygen and hydrogen, and when the content of water is less than 13.9% by weight
  • the blended composition in the step can be semisolidified, making mixing with other compositions in the following step difficult.
  • Step c is a step of forming an organic mixture by mixing 75.0-85.6% by weight of organic fertilizer of step b, 0.10-5.0% by weight of water-dispersing binder and 14.3-20.0% by weight of colorant,
  • the organic fertilizer in the step is preferably 75.0% to 85.6% by weight based on the total content of the composition.
  • the organic fertilizer exceeds 85.6% by weight, the fertilizer component is too high to add a specific organic carbon source and the like, and when the organic fertilizer is less than 75.0% by weight, the effect as a fertilizer is less. It is difficult to manufacture mixed organic fertilizers in the form of wood chips.
  • the water-dispersed binder in the step is preferably 0.10% to 5.0% by weight relative to the total content of the composition, when the content of the water-dispersed binder exceeds 5.0% by weight, the adhesion performance is due to the excessive content of the binder
  • Each wood chip is attached to each other so as not to cause work, and the binder may remain and harden, making it difficult to use work equipment.
  • the content of the water-dispersing binder is less than 0.10% by weight, the content of the binder may be extremely insignificant so that the colorant may not be uniformly distributed over the entire wood chip surface.
  • the water-dispersed binder is a polyurethane (polyurethane), alkyd resin (allkyd resin), polyacryl (polyacryl), polyurea (polyurea), polyamide (polyamide), polyolefin (polyolefine), polyvinyl acetate (polyvinyl acetate ), Polyether, urethane-acrylate copolymer, vinyl-urethane copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyester copolymer, silicone-acrylic-urethane copolymer, ethylene / vinylacetate copolymer Any one or two or more kinds of the above-described water dispersion binders can be used.
  • the water-dispersing binder has a transparency
  • a wood-based adhesive comprising a urethane-based adhesive or a natural tannin (plant tannin) aqueous solution extracted from wood.
  • the wood-based adhesive is composed of 40 to 60% by weight of polyisocyanate compound, 15 to 40 parts by weight of ethylene glycol, and 5 to 8 parts by weight of hexamine based on 100 parts by weight of the natural tannin solution extracted from wood. Can be.
  • the natural tannin aqueous solution is a powder that is extracted from wood and dried to dissolve in water (H 2 O), using a 30-60 wt% tannin aqueous solution.
  • Such natural tannin aqueous solution is of the same type as the wood chip of the present invention, there is an advantage that can further improve the adhesion of the wood chip.
  • the hexamine has a function of catalyzing the reaction between a polyisocyanate compound and ethylene glycol and promoting a crosslinking reaction between a natural tannin solution and a polyisocyanate compound, and the polyisocyanate compound is hexamethyline isocyanate or phenyl. Phenylene diisocyanate.
  • the colorant may be made of any one selected from inorganic pigments or organic dyes, wherein the inorganic pigments are generically the pigments of inorganic chemicals in the pigment, titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), lirophone ( lithopone) and the like, and as a black pigment, carbon black (carbon black, a fine carbon powder of black, corresponding to soot, the size of the carbon particles is 1-500mm and similar to graphite), etc. can be used. Slate powder may be used as a gray pigment, bangala may be used as a red pigment, iron oxide (FeO) may be used as a brown pigment, and zinc chromate as a yellow pigment. And the like can be used. As other pigments, copper oxide (CuO), chromium dioxide (CrO 2 ), Cu (OH) 3 , calcium carbonate (CaCO 3 ), copper sulfide (CuS) and the like can be used.
  • the inorganic pigments are generically the pigment
  • the organic dyes include direct dyes, vat dyes, naphthol dyes, reactive dyestuffs, acid dyes, acid mordant dyes, and the like. Can be used.
  • the inorganic pigment may be preferably used with a dispersant, and the organic dye may be preferably used with a stabilizer such as a mordant.
  • the content of the colorant is preferably 14.3% to 20.0% by weight of the total composition.
  • the colorant is a mixture of inorganic pigments and organic dyes
  • the composition may additionally include additives in addition to organic fertilizers, water dispersion binders and colorants.
  • the type of the additive may include a dispersant, stabilizer, antifoaming agent, water repellent, UV stabilizer, antimicrobial agent, insecticide, penetration enhancer, curing agent and the like, and may further include other additives to improve physical properties.
  • the dispersant may include an anionic dispersant, a nonionic dispersant, and a polymeric dispersant, and the anionic dispersant may include carboxylate, sulfonate, phosphonate, and phosphinate. Dispersants with anionic functional groups, such as and the like.
  • the nonionic dispersant includes a dispersant having a nonionic functional group such as ethylene oxide group and propylene oxide group.
  • the polymeric dispersant is preferably polycarboxylate, lignosulfonate, sulfonated styrene copolymer, and more specifically, hydrolyzed or partially hydrolyzed acrylic.
  • step d the wood chips formed with color by immersing the wood chips of step a in the organic mixture of step c and applying hot air at a temperature of 120 to 200 ° C. for 30 to 40 seconds to coat colors on the wood chips.
  • the organic mixed solution prepared in step c is adsorbed to the wood chips prepared in step a to supply oxygen to obtain a mixed organic fertilizer and simultaneously forms a color on the wood chips having the substrate of the mixed organic fertilizer.
  • hot air of 120 ° C. to 200 ° C. may be applied for 30 seconds to 40 seconds to coat the wood chip with color.
  • the color of the wood chip may be formed. Even if it becomes difficult or the color is formed, there is a high possibility that color deformation may occur within tens of hours or days. Therefore, the wood chip is preferably applied to hot air of 120-200 °C for 30-40 seconds to the organic mixture prepared in step ⁇ .
  • the e step is to remove the water formed on the surface of the wood chip of step d and at the same time drying the wood chip to a high temperature so that the organic mixture evenly penetrates into the inside of the wood chip,
  • the wood chip in the step may be carried out through the following steps in detail the drying process.
  • the wood chips are transported through the conveyor, and the good and bad products (wood chips that have not been properly colored or lost value as goods are sorted separately) are simultaneously screened, and hot air is blown with a blower or a heater toward the conveyor belt.
  • the first dried wood chips, and the first dried wood chips are transferred to a rotary dryer through a conveyor to apply hot air in the rotary dryer to dry the wood chips secondly to obtain the second dried wood chips.
  • the wood chips may be tertiarily dried to obtain a mixed organic fertilizer in the form of wood chips.
  • the reason for going through the drying process as described above is because the coating film is formed on the surface to improve the durability and weather resistance, etc., so that the color of the wood chips can be maintained for a long time, and the wood chips can be protected from mold. In addition, it may be possible to dry even by leaving at room temperature, including the drying step described above.
  • the f step as a step of packaging the dried wood chip of step e by measuring the measurement scale
  • a preservation step may be further included.
  • the antiseptic treatment is for sterilizing molds and bacteria that can stick to wood chips and maintaining the durability of the packaging, and preferably ACQ composed of a copper-alkylalmonium compound. : Alkaline copper quaternary) Preservative can be used. Since the chemical composition and manufacturing method of the ACQ is already well known to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted. On the other hand, when preserving the wood chip, the drying process of step e may be performed again.
  • the wood chip can be commercialized by packaging by unit through the measurement of the weighing scale.
  • the stripped tree bark is crushed to a diameter of about 2cm to 4cm using a grinder to the wood chip Prepared.
  • the organic mixture was prepared by mixing the prepared organic fertilizer 7.5kg, a water dispersion binder consisting of polyether 300g, and a colorant 1.7kg.
  • the wood chips prepared in the above example were used as the experimental group, and the wood chips without the organic mixture solution in the above example were set as the control group.
  • three companies A company, G company, and B company which are commercially available as mixed organic fertilizers were obtained, and these were set as A company material, G company material, and B company material, respectively.
  • the experimental group in the acidity, organic matter, effective phosphate, potassium, calcium, magnesium and electrical conductivity test items difference between the value before and after the experiment -0.2, -8, -208,- 0.27, -1.6, +0.7, -0.55,
  • the wood chips according to the embodiment of the present invention showed superior values in the measurement of acidity, organic matter, effective phosphorus, potassium, calcium, magnesium and electrical conductivity items compared to other products, it can be confirmed that the efficacy as a fertilizer is excellent. have.
  • the method for preparing mixed organic fertilizer in the form of wood chips according to the present invention is a biodegradable fertilizer effect due to the gradual decomposition of the wood chips, which supplies sufficient nutrients to soil and crops, and performs long-term functions to help growth. It can control the temperature and water necessary for the growth of crops properly, and it can act as a thermal insulation to reduce the range of temperature change in the soil by reducing the heat transfer of solar heat in the soil, and by adding various colors to wood chips, the landscape of planting trees It is a very useful invention that can increase.

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Abstract

본 발명은 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혼합유기질(동물성, 식물성원료)이 다량 함유되고 다양한 색상을 갖는 우드칩을 원예 또는 조경 등에 적용함으로서, 토양과 작물에 영양분을 풍부하게 공급함은 물론 조경외관의 미려함을 표출할 수 있는 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은, ⓐ 외껍질을 벗겨낸 원목, 나뭇가지, 뿌리 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 부위를 직경 1 - 4cm의 크기로 칩핑(chipping)하여 형성된 우드칩을 준비하는 단계; ⓑ 유기물 부산물 73.0 - 80.0중량%, 질소(N):인산(P):가리(K)=1:0.1-0.4:1.0-5.0의 중량비율로 혼합된 양분 6.1 - 9.0중량%, 물(H2O) 13.9 - 18.0중량%를 배합하여 액상의 유기질비료를 제조하는 단계; ⓒ 상기 ⓑ 단계의 유기질비료 75.0 - 85.6중량%와, 수분산 바인더 0.10 - 5.0중량% 및 착색제 14.3 - 20.0중량%를 혼합하여 유기질혼합액을 형성하는 단계; ⓓ 상기 ⓒ 단계의 유기질혼합액에 상기 ⓐ 단계의 우드칩을 침지시킴과 동시에 상기 우드칩에 색상이 코팅되도록 30 - 40초간 120 - 200℃의 온도로 열풍을 가하여 색상이 형성된 우드칩을 수득하는 단계; ⓔ 상기 ⓓ 단계의 우드칩 겉면에 형성된 물기를 제거함과 동시에 유기질혼합액이 상기 우드칩의 내부로 골고루 침투되도록 상기 우드칩을 고온으로 건조시키는 단계; 및 ⓕ 상기 ⓔ 단계의 건조된 우드칩을 계량저울의 측정을 통해 단위별 포장하는 단계로 이루어진다.

Description

우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법
본 발명은 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혼합유기질(동물성, 식물성원료)이 다량 함유되고 다양한 색상을 갖는 우드칩을 원예 또는 조경 등에 적용함으로서, 토양과 작물에 영양분을 풍부하게 공급함은 물론 조경외관의 미려함을 표출할 수 있는 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법에 관한 것이다.
최근 목재자원 국가에서는 자원자국주의에 따라 임산업보호를 강화하고 있으며 국제적 협력사항인 지구온난화 문제로 상업벌채를 제한하자는 목소리가 커지고 있다. 따라서, 목재자급률이 적은 국가는 앞으로 수입에 많은 어려움이 있을 수 있기 때문에 국내 목재 자급률을 높이기 위한 수단을 다각적으로 모색해야 한다.
임목의 생산력 증진 및 벌기령 단축을 위해서는 적정 시비와 임분의 균형적인 양분 순환체계 유지가 필수적으로 목재수출국인 선진 임업국에서도 다양한 연구결과에 의해 그 나라에 알맞은 합리적인 시비를 실시하고 있다.
현재 우리나라에는 산림사업용으로 사용하고 있는 비료는 1977년도에 개발된 산림용 고형복합비료 단 1종뿐으로 질소(N), 인산(P), 칼륨(K)의 성분비는 12:16:4이며 약 15% 정도의 제오라이트(zeolite)와 석회석(limestone) 등이 혼합되어 있다.
산림용 고형복합비료는 일제시대와 6.25 한국전쟁에 의해 황폐화된 우리나라 산림복구에 크게 기여하였다. 그러나, 산림용 고형복합비료가 생산된지 30년이 지난 지금 우리나라의 산림토양 환경에는 처음 산림용 고형복합비료를 사용할 당시에 비하면 그 동안 많은 변화가 있었고, 다양한 임지조건 및 여러 대상수종에 대한 고려없이 단일 성분비를 일률적으로 사용하고 있어 현재 실정에 맞는 새로운 비료의 형태와 그 비료에 따른 새로운 시비 기준이 필요한 실정이다.
우리나라 산림토양은 지역별, 모암별, 토양조건별로 토양의 물리화학적 성질의 차이가 크며, 이에 따른 임목의 생장량 차이도 다를 뿐 아니라, 토심이 얕고 유기물 함량이 매우 낮은 토양이므로 지속적인 시비관리가 필요하다.
한편, 농작물, 작물, 수목과 같은 식물자원(plant resource)에 대해 성장 촉진, 과실 증대 및 병충해로부터 보호하기 위해 비료를 사용하고 있다. 이러한 비료는 상기 식물자원이 토양으로부터 흡수하는 영양성분이 부족하기 때문에 부족한 영양성분을 보충하기 위해 포함하고 있다. 비료에 함유되어 있는 영양성분은 질소, 인, 칼륨, 무기질, 수분 등 다양하며, 특히 질소, 인, 칼륨 등의 성분을 강화하는 것이 많다.
현재 사용되고 있는 화학비료는 대부분이 속효성으로 물에 녹아 식물이 흡수하며 비료흡수량보다 과량의 비료를 시비하므로 비료가 과다 용출되는 경향이 많다.
또한, 시비 직후 식물이 비료성분을 일시에 흡수하여 이용할 수 없기 때문에 시비된 비료는 산사태, 홍수, 산불 등의 여러 가지 자연현상에 의해 유실량이 많을 뿐만 아니라, 유실된 비료는 토양에 흡착되거나 또는 토양 내의 지하수로 스며들어 토양 및 지하수의 오염을 증가시키는 원인이 되기도 한다.
따라서, 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 기술로서, 한국 공개특허 제10-2002-0029363호에 '우드칩 발효공법과 미생물을 이용한 부산물비료(퇴비) 및 그 제조방법'이 개시되어 있다.
위 기술은, 계분 100중량부당 톱밥 65 - 75중량부, 우드칩 25 - 35중량부를 혼합하는 혼합공정과; 혼합공정에 의해 혼합된 계분을 야적하여 분해되기 쉬운 단백질ㆍ아미노산ㆍ당질ㆍ전분 등을 분해시키는 1차 발효 공정과; 1차 발효공정을 거친 혼합된 계분을 바로크공법 발효실에서 70 - 75℃ 온도에서 15일간 발효시키는 2차 발효공법과; 2차 발효시 3일간격으로 관수하여 발효시 증발되는 증기로 인한 수분부족을 해결하기 위한 관수공정과; 2차 발효공정을 거친 계분, 톱밥, 우드칩 혼합물을 후숙실에서 6개월 이상 발효시키는 3차 발효공정과; 3차 발효공정을 거친 혼합물에서 우드칩을 걸러내는 선별공정과; 선별공정을 거친 퇴비에 고추 역병균 및 탄저균의 저항성 균주를 대량 배양하여 첨가하고 제올라이트 등으로 규격화하는 미생물 첨가 및 표준화공정으로 이루어지는 것이다.
그러나, 위와 같은 기술은 비료(또는 퇴비)로서의 기능은 수행할 수 있으나, 제조공정이 매우 복잡하고 발효공정이 포함되어 있어 제조기간이 오래 걸림으로 인해 대량생산에는 부적합하고, 특히 미생물을 배양하여 첨가하기 때문에 속효성으로 분해 활동이 이루어져 비료로서 기능을 수행하는 기간이 상당히 짧다는 문제점과 함께 주기적으로 관리를 해주어야 함으로 유지관리 측면에서 비용 상승 등의 문제점이 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국 공개특허 제10-2002-0029363호(2002.04.18.)
(특허문헌 2) 한국 공개특허 제10-2010-0021103호(2010.02.24.)
(특허문헌 3) 한국 등록특허 제10-1000300호(2010.12.06.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 우드칩 형태로 이루어진 비료를 원예 또는 조경 등에 적용함으로서 작물의 생육에 필요한 온도 및 수분을 적절히 조절함은 물론 토양과 작물에 영양분을 충분히 공급하여 생육에 도움을 주고, 특히 우드칩 형태로 형성하여 점진적인 분해로 생물학적 완효성비료 효과가 이루어지도록 하여 비료로서의 기능을 장기간 수행할 수 있도록 하는 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 과제 해결 수단 구성은, ⓐ 외껍질을 벗겨낸 원목, 나뭇가지, 뿌리 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 부위를 직경 1 - 4cm의 크기로 칩핑(chipping)하여 형성된 우드칩을 준비하는 단계; ⓑ 유기물 부산물 73.0 - 80.0중량%, 질소(N):인산(P):가리(K)=1:0.1-0.4:1.0-5.0의 중량비율로 혼합된 양분 6.1 - 9.0중량%, 물(H2O) 13.9 - 18.0중량%를 배합하여 액상의 유기질 비료를 제조하는 단계; ⓒ 상기 ⓑ 단계의 유기질비료 75.0 - 85.6중량%와, 수분산 바인더 0.10 - 5.0중량% 및 착색제 14.3 - 20.0중량%를 혼합하여 유기질혼합액을 형성하는 단계; ⓓ 상기 ⓒ 단계의 유기질혼합액에 상기 ⓐ 단계의 우드칩을 침지시킴과 동시에 상기 우드칩에 색상이 코팅되도록 30 - 40초간 120 - 200℃의 온도로 열풍을 가하여 색상이 형성된 우드칩을 수득하는 단계; ⓔ 상기 ⓓ 단계의 우드칩 겉면에 형성된 물기를 제거함과 동시에 유기질혼합액이 상기 우드칩의 내부로 골고루 침투되도록 상기 우드칩을 고온으로 건조시키는 단계; 및 ⓕ 상기 ⓔ 단계의 건조된 우드칩을 계량저울의 측정을 통해 단위별 포장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 ⓔ 단계에서 우드칩의 건조는, 상기 우드칩을 컨베이어를 통해 이송시키면서 양품과 불량품을 선별함과 동시에 컨베이어벨트를 향하여 송풍기 또는 히터로 열풍을 가해 상기 우드칩을 1차 건조시키는 단계; 상기 1차 건조된 우드칩을 컨베이어를 통해 로터리건조기까지 이송시켜 상기 로터리건조기 내부에서 열풍을 가해 상기 우드칩을 2차 건조시키는 단계; 및 상기 2차 건조된 우드칩을 컨베이어를 통해 배출기까지 이송시켜 상기 배출기에서 상기 우드칩을 배출시킴과 동시에 송풍기 또는 히터로 열풍을 가해 상기 우드칩을 3차 건조시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 ⓑ 단계의 유기질 부산물은 대두박, 피마자박, 유채유박, 님박, 미강유박, 당류, 이탄, 야자피, 톱밥, 당밀, 왕겨 중에서 선택된 식물성 유기물과 골분, 구아노, 어박, 어분, 키토산, 아미노산, 증제피혁분 중에서 선택된 동물성 유기물 중 어느 하나 또는 2가지 이상이 혼합된 것임을 특징으로 한다.
또한, 상기 ⓒ 단계의 수분산 바인더는 폴리우레탄(polyurethane), 알키드수지(alkyd resin), 폴리아크릴(polyacryl), 폴리우레아(polyurea), 폴리아미드(polyamide), 폴리올레핀(polyolefine), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리에테르(polyether), 우레탄계-아크릴레이트계 공중합체, 비닐계-우레탄계 공중합체, 에틸렌-비닐알코올계 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 실리콘-아크릴-우레탄 공중합체, 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체 중 어느 하나 또는 2가지 이상이 혼합된 것임을 특징으로 한다.
그리고, 상기 ⓒ 단계의 착색제는 무기안료 또는 유기염료 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기의 방법으로 제조된 본 발명의 우드칩 형태의 혼합유기질비료는,
첫째, 우드칩의 점진적인 분해로 생물학적 완효성 비료 효과가 이루어져 토양과 작물에 영양분을 충분히 공급하여 생육에 도움을 주는 기능을 장기간 발휘할 수 있음은 물론 작물의 생육에 필요한 온도 및 수분을 적절히 조절할 수 있고,
둘째, 태양열의 토양 내 전달을 경감하여 토양 내의 온도 변화의 폭을 줄이는 보온재 역할을 할 수 있으며,
셋째, 우드칩에 다양한 색상을 가미하여 식재 수목의 경관성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법을 나타낸 공정도.
본 발명의 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법은,
ⓐ 외껍질을 벗겨낸 원목, 나뭇가지, 뿌리 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 부위를 직경 1 - 4cm의 크기로 칩핑(chipping)하여 형성된 우드칩을 준비하는 단계;
ⓑ 유기물 부산물 73.0 - 80.0중량%, 질소(N):인산(P):가리(K)=1:0.1-0.4:1.0-5.0의 중량비율로 혼합된 양분 6.1 - 9.0중량%, 물(H2O) 13.9 - 18.0중량%를 배합하여 액상의 유기질비료를 제조하는 단계;
ⓒ 상기 ⓑ 단계의 유기질비료 75.0 - 85.6중량%와, 수분산 바인더 0.10 - 5.0중량% 및 착색제 14.3 - 20.0중량%를 혼합하여 유기질혼합액을 형성하는 단계;
ⓓ 상기 ⓒ 단계의 유기질혼합액에 상기 ⓐ 단계의 우드칩을 침지시킴과 동시에 상기 우드칩에 색상이 코팅되도록 30 - 40초간 120 - 200℃의 온도로 열풍을 가하여 색상이 형성된 우드칩을 수득하는 단계;
ⓔ 상기 ⓓ 단계의 우드칩 겉면에 형성된 물기를 제거함과 동시에 유기질혼합액이 상기 우드칩의 내부로 골고루 침투되도록 상기 우드칩을 고온으로 건조시키는 단계; 및
ⓕ 상기 ⓔ 단계의 건조된 우드칩을 계량저울의 측정을 통해 단위별 포장하는 단계로 이루어진다.
이하, 상기와 같은 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법을 각 단계별로 구분하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
- 다 음 -
ⓐ 단계
상기 ⓐ 단계는, 외껍질을 벗겨낸 원목, 나뭇가지, 뿌리 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 부위를 직경 1 - 4cm의 크기로 칩핑(chipping)하여 형성된 우드칩을 준비하는 단계로써,
우드칩(wood chip)이란, 분쇄기나 파쇄기 등으로 처리하여 마치 도끼로 쪼갠 형상을 보이는 나무 조각이나 토막을 일컫는 것으로, 본 발명에 따른 우드칩은 토양 내에 영양분을 공급함과 동시에 토양의 수분유지, 지온조절, 토양의 침식방지, 잡초억제, 토양전염성 병균방지, 토양오염방지 등의 다양한 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 우드칩은 고유의 비료 기능은 보존하면서 상기 우드칩에 다양한 색상을 가미하여 보다 아름다운 생활환경을 창출할 수 있다.
그리고, 상기 우드칩은 혼합물 내에 공극을 형성하여 산소의 공급을 원활하게 해줄 뿐만 아니라, 관수 시 상기 우드칩에 수분이 흡수되어 있다가 점진적으로 수분을 내놓기 때문에 미생물이 작용하는데 필요한 수분을 원활하게 공급할 수 있다. 또한, 상기 우드칩 자체에 미생물이 달라붙어 있어 미생물 별도의 제재를 이용하지 않아도 미생물의 작용에 호의적인 환경을 조성하여 퇴비화가 제대로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 우드칩에 적합한 목재로는 미생물이 분해되기 어려운 침엽수를 사용하는 것이 바람직하고, 침엽수 중에서도 소나무, 편백, 삼나무, 미소, 육송 등을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 특히, 우드칩으로 가장 유용한 목재로는 소나무로써 목섬유가 잘 발달되어 있고 값이 저렴한 피죽을 주로 이용할 수 있다.
상기 단계에서는 전술한 바와 같은 우드칩을 수득하기 위해서 선택된 원목, 나뭇가지, 뿌리 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 부위를 칩핑(chipping, 일정한 크기의 목편을 절단)한다. 이때, 상기 칩핑이 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 선택된 부위는 외껍질을 벗겨내는게 바람직하다.
여기서, 상기 칩핑된 각각의 우드칩의 직경 크기는 1cm 내지 4cm가 바람직하다. 그 이유는, 상기 칩핑되어진 우드칩이 4cm의 직경을 초과할 경우에는 후속공정, 즉 유기질혼합액 형성 단계에서 수분산 바인더 또는 착색제의 착색이 우드칩 표면 전체에 걸쳐서 균일하게 이루어지지 않을 수 있으며, 상기 칩핑되어진 우드칩이 1cm 미만일 경우에는 상기 우드칩에 속효성이 진행될 수 있으므로 상기 칩핑된 우드칩의 직경 크기는 1cm 내지 4cm가 바람직하다.
추가의 실시예로서, 상기 단계에서 우드칩의 원재료로서 폐목재를 일정크기로 파쇄하여 사용할 수도 있다. 상기 우드칩은 임의의 목재를 파쇄하여 얻어지는 목재파편으로, 바람직하게는 상기 우드칩은 임야를 간벌하고 나온 임목폐기물 또는 건축폐목재를 소정크기로 파쇄하여 얻을 수 있다. 또한, 우드칩은 재료의 성질상 다공성이므로, 식재된 식물 등의 생장에 필요한 각종 영양분이 우드칩 내에 보유될 수 있다.
ⓑ 단계
상기 ⓑ 단계는, 유기물 부산물 73.0 - 80.0중량%, 질소(N):인산(P):가리(K)=1:0.1-0.4:1.0-5.0의 중량비율로 혼합된 양분 6.1 - 9.0중량%, 물(H2O) 13.9 - 18.0중량%를 배합하여 액상의 유기질비료를 제조하는 단계로써,
상기 단계는 혼합유기질비료 성분을 우드칩에 흡착시키기 위해, 동물성 및 식물성 유기질 물질과, 양분 및 물을 배합하여 유기질비료를 제조하는 단계이다.
여기서, 상기 유기질비료에 의한 퇴비화 과정을 언급하자면, 퇴비화(composting)는 통상적으로 유기물이 미생물에 의해 분해되고 안정되는 과정으로써, 그 최종물인 퇴비는 환경에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 토양에 사용할 수 있어야 하고 저장성이 확보되어야 한다. 퇴비화 반응에서 탄수화물, 단백질 및 지방의 분해 기작은 서로 조금씩 다른 양상을 보이는데, 상기 탄수화물은 단당류로 변화된 후 산소와 반응하여 최종적으로는 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로 분해된다. 이는 연소와 동일한 현상으로 생물체가 가지고 있는 산소가 촉매로 작용하여 저온에서 반응이 진행된다. 그 반응식은 하기와 같이 정리할 수 있다.
Cm(H2O)n + m(O2) → mCO2 + nH2O
한편, 상기 유기질 부산물로서 대두박, 피마자박, 유채유박, 님박, 미강유박, 당류, 이탄, 야자피, 톱밥, 당밀, 왕겨 중에서 선택된 식물성 유기물과 골분, 구아노, 어박, 어분, 키토산, 아미노산, 증제피혁분 중에서 선택된 동물성 유기물 중 어느 하나 또는 2가지 이상을 분말 형태 등으로 형성하여 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 열거한 유기질 부산물들은 이물질 및 덩어리진 원료가 정선되면 입자가 큰 것은 통상의 분쇄기를 이용하여 균일한 크기로 분쇄할 수 있다.
상기 유기질 부산물은 상기 단계에서의 총 조성물의 함량 중 73.0중량% 내지 80.0중량%가 함유되는게 바람직하다. 상기 유기질 부산물의 함량이 80.0중량%를 초과할 경우에는 비료의 작용 기작이 불균일성을 나타내어 비료로서의 기능을 제대로 발휘하지 못하고, 상기 유기질 부산물의 함량이 73.0중량% 미만일 경우에는 유기물질의 함유량이 미미해져 분해 작용능을 발휘하지 못하게 된다.
또한, 무기질 비료 성분으로 질소(N), 인산(P) 및 가리(K)를 포함하는 양분을 형성할 수 있다. 상기 질소, 인산 및 가리를 포함하는 양분은 총 조성물의 함량 중 6.1중량% 내지 9.0중량%가 함유되는게 바람직하다. 상기 양분의 함량이 9.0중량%를 초과할 경우에는 전술한 유기질 부산물을 충분히 첨가할 수 없어 일반 화학적 비료와의 차이가 없어지고, 상기 양분의 함량이 6.1중량% 미만일 경우에는 무기질 비료 성분의 함량이 너무 낮아 비료로서의 효능이 저하될 수 있다.
또, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 양분의 조성물 중의 질소, 인산 및 가리 성분 비율은 첨가되는 유기질 부산물의 양을 조절함으로써 당업자에 의해 원하는 비율로 용이하게 조절될 수도 있으나, 바람직한 혼합비율은 질소:인산:가리=1:0.1-0.4:1.0-5.0이다.
상기 물(H2O)은 상기 단계에서의 유기질비료를 액상으로 형성하기 위해 첨가하는 것으로, 바림직하게는 총 조성물의 함량 중 13.9중량% 내지 18.0중량%가 함유될 수 있다. 상기 물의 함량이 18.0중량%를 초과할 경우에는 상기 유기질 부산물 및 양분에서 비료로서의 기능을 담당하는 성분이 산소와 수소의 물리적 결합에 의해 희석될 수 있으며, 상기 물의 함량이 13.9중량% 미만일 경우에는 상기 단계에서의 배합된 조성물이 반고체화될 수 있어, 하기 단계에서의 타 조성물과의 혼합이 곤란해진다.
ⓒ 단계
*상기 ⓒ 단계는, ⓑ 단계의 유기질비료 75.0 - 85.6중량%와, 수분산 바인더 0.10 - 5.0중량% 및 착색제 14.3 - 20.0중량%를 혼합하여 유기질혼합액을 형성하는 단계로써,
상기 단계에서의 유기질비료는 조성물의 총 함량에 대해 75.0중량% 내지 85.6중량%가 바람직하다. 상기 유기질비료가 85.6중량%를 초과할 경우에는 비료 성분이 너무 높아 특정 유기 탄소원 등을 충분히 첨가할 수 없게 되고, 상기 유기질비료가 75.0중량% 미만일 경우에는 비료로서의 효과가 적어지므로 본 발명에 있어서 바람직한 우드칩 형태의 혼합유기질비료의 제조가 곤란하다.
또한, 상기 단계에서의 수분산 바인더는 조성물의 총 함량에 대해 0.10중량% 내지 5.0중량%가 바람직한데, 상기 수분산 바인더의 함량이 5.0중량%를 초과할 경우에는 과도한 바인더의 함량으로 인해 접착능이 증대되어 각각의 우드칩이 상호 달라붙게 되어 작업에 곤란을 초래할 뿐 아니라, 바인더가 잔존하면서 굳어질 수 있으므로 작업설비의 사용을 어렵게 한다. 상기 수분산 바인더의 함량이 0.10중량% 미만일 경우에는 바인더의 함량이 극히 미미하여 착색제가 상기 우드칩 표면 전체에 걸쳐 골고루 착색되지 않을 수 있다.
여기서, 상기 수분산 바인더로는 폴리우레탄(polyurethane), 알키드수지(allkyd resin), 폴리아크릴(polyacryl), 폴리우레아(polyurea), 폴리아미드(polyamide), 폴리올레핀(polyolefine), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리에테르(polyether), 우레탄계-아크릴레이트계 공중합체, 비닐계-우레탄계 공중합체, 에틸렌-비닐알코올계 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 실리콘-아크릴-우레탄 공중합체, 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체 중 상기 나열된 수분산 바인더의 종류 중 어느 하나 또는 2가지 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 추가 실시예로서, 상기 수분산 바인더는 투명성을 구비하며, 우레탄계 접착제 또는 목재로부터 추출된 천연타닌(식물타닌) 수용액을 포함하는 목질계 접착제를 사용할 수도 있다.
상기 목질계 접착제는 목재로부터 추출된 천연타닌 수용액 100중량부에 대해 폴리이소시아네이트계 화합물 40 - 60중량%, 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 15 - 40중량부, 헥사민(hexamine) 5 - 8중량부로 이루어질 수 있다.
상기 천연타닌 수용액은 목재로부터 추출되어 건조된 분말을 물(H2O)에 용해시킨 것으로, 30 - 60중량% 타닌 수용액을 사용한다. 이 같은 천연타닌 수용액은 본 발명의 우드칩과 동질계열이므로, 우드칩의 접착능을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 헥사민은 폴리이소시아네이트계 화합물과 에틸렌 글리콜과의 반응촉매 기능 및 천연타닌 수용액과 폴리이소시아네이트계 화합물의 가교반응촉진 기능을 하며, 상기 폴리이소시아네이트계 화합물은 헥사메틸렌 이소시아네이트(hexamethyline isocyanate) 또는 페닐렌 디이소시아네이트(phenylene diisocyanate)이다.
한편, 상기 착색제는 무기안료 또는 유기염료 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있는데, 여기서 상기 무기안료는 안료 중 무기 화학물의 색소를 총칭하는 것으로, 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 리로폰(lithopone) 등을 사용할 수 있고, 흑색안료로서 카본 블랙(carbon black, 흑색의 미세한 탄소분말로, 이른바 그을음에 상당하는 것으로 탄소입자의 크기는 1 - 500mm이며 흑연과 비슷함) 등을 사용할 수 있으며, 회색안료로서 슬레이트(slate) 분말 등을 사용할 수 있고, 적색안료로서 뱅갈라(bangala) 등을 사용할 수 있으며, 갈색안료로서 산화철(FeO) 등을 사용할 수 있고, 황색안료로서 아연크로메이트(zinc chromate) 등이 사용될 수 있다. 또한, 기타 안료로서는 산화구리(CuO), 이산화크롬(CrO2), Cu(OH)3, 탄산칼슘(CaCO3), 황화구리(CuS) 등이 사용될 수 있다.
상기 유기염료로는 직접염료(direct dyes), 건염염료(vat dye), 나프톨염료(naphthol dye), 반응성염료(reactive dyestuff), 산성염료(acid dye), 산성매염염료(acid mordant dye) 등이 사용될 수 있다. 상기 단계에서 바람직한 착색을 위해서는 무기계 안료는 분산제를 함께 사용하는 것이 좋으며, 유기염료는 매염제와 같은 안정화제를 함께 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 상기 착색제의 함량은 총 조성물의 함량 중 14.3중량% 내지 20.0중량%가 바람직하다. 상기 착색제가 무기안료 및 유기염료의 혼합물인 경우에는 상기 혼합물의 함량은 상기 착색제의 함량 범위를 만족해야 함은 물론이고, 이들의 혼합비는 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 무기안료:유기염료=1:0.8-1.2의 비율로 혼합하는게 좋다.
상기 착색제의 함량이 총 조성물의 함량에 대해 20.0중량%를 초과할 경우에는 색상에 실질적인 변화가 얻어지기 어렵고, 총 조성물의 함량에 대해 14.3중량% 미만일 경우에는 우드칩에서 색상의 구현이 어려울 수 있다.
본 발명의 추가 실시예로서, 상기 조성물은 유기질비료, 수분산 바인더 및 착색제 이외에도 첨가제를 추가적으로 포함할 수도 있다.
상기 첨가제의 종류로서 분산제, 안정화제, 소포제, 발수제, UV안정제, 항균제, 살충제, 침투촉진제, 경화제 등을 포함할 수 있으며, 물성의 향상을 위해 다른 첨가제들을 추가적으로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분산제는 음이온성 분산제, 비이온성 분산제, 고분자성 분산제를 포함하며 상기 음이온성 분산제는 카르복실네이트(carboxylate), 술포네이트(sulfonate), 포스포네이트(phosphonate), 포스피네이트(phosphinate) 등과 같은 음이온성 관능기를 지닌 분산제를 포함할 수 있다.
상기 비이온성 분산제는 에틸렌 옥사이드기, 프로필렌옥사이드기 등의 비이온성 관능기를 지닌 분산제를 포함한다. 상기 고분자성 분산제는 폴리카르복실네이트(polycarboxylate), 라그노술폰산염(lignosulfonate), 술폰화된 스틸렌 공중합체(sulfonated styrene copolymer) 등이 바람직하며, 보다 구체적으로는 가수분해한 또는 부분 가수분해한 아크릴아마이드/아크릴레이트(acrylamides/acrylates), 하이드록시프로필아크릴레이트(hydroxypropylacrylate), 포스피노카르복실네이트(phosphinocarboxylates), 포스포네이트 관능기를 갖는 폴리머(polymer), 폴리말레이트(polymaleates), 술폰화된 스틸렌/무수말레인산 공중합체(sulfonated styrene/maleic anhydride copolymers), 폴리카르복실네이티드 포스포네이트(polycarboxylated phosphonates), 아크릴레이트/아크릴아마이드 공중합체(acrylate/acrylamide copolymers), 아크릴네이트/말레인산 공중합체(acrylate/maleic copolymers), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 무기계 인산염, 비개질 또는 개질한 리그닌(lignin), 탄닌류, CMC(carboxymethylcellulose), 폴리아크릴아마이드, 폴리아크릴네이트, 폴리메틸아크릴네이트 등으로서 물에 대해 분산능을 가지는 화합물들이다.
ⓓ 단계
상기 ⓓ 단계는, ⓒ 단계의 유기질혼합액에 상기 ⓐ 단계의 우드칩을 침지시킴과 동시에 상기 우드칩에 색상이 코팅되도록 30 - 40초간 120 - 200℃의 온도로 열풍을 가하여 색상이 형성된 우드칩을 수득하는 단계로써,
상기 단계는 ⓒ 단계에서 제조된 유기질혼합액을 ⓐ 단계에서 마련된 우드칩에 흡착시켜 산소 공급하여 혼합유기질비료를 수득함과 동시에 혼합유기질비료의 기질을 가진 우드칩에 색상을 형성하는 단계이다.
한편, 상기 우드칩에 색상이 코팅되도록 30초 내지 40초간 120℃ 내지 200℃의 열풍 등을 가할 수 있는데, 이때 상기 시간범위 또는 온도범위를 벗어나게 열풍 등을 가할 경우 상기 우드칩에 색상의 형성이 어려워지거나 또는 색상이 형성된다 하더라도 수십시간 내지는 수일 내에 색상의 변형이 발생할 수 있는 가능성이 크다. 따라서, 상기 우드칩은 ⓒ 단계에서 제조된 유기질혼합액에 30 - 40초간 120 - 200℃의 열풍을 가하는게 바람직하다.
ⓔ 단계
상기 ⓔ 단계는, ⓓ 단계의 우드칩 겉면에 형성된 물기를 제거함과 동시에 유기질혼합액이 상기 우드칩의 내부로 골고루 침투되도록 상기 우드칩을 고온으로 건조시키는 단계로써,
상기 단계에서의 우드칩은 건조과정은 세부적으로 하기와 같은 단계를 거쳐서 수행할 수 있다.
먼저, 상기 우드칩을 컨베이어를 통해 이송시키면서 양품과 불량품(착색이 제대로 안되었거나, 상품으로서의 가치를 상실한 우드칩은 별도 선별)을 선별함과 동시에 컨베이어벨트를 향하여 송풍기 또는 히터로 열풍을 가해 상기 우드칩을 1차 건조시키고, 상기 1차 건조된 우드칩을 컨베이어를 통해 로터리건조기까지 이송시켜서 상기 로터리건조기 내부에서 열풍을 가해 상기 우드칩을 2차 건조시키는 단계를 거쳐서 상기 2차 건조된 우드칩을 컨베이어를 통해 배출기까지 이송시켜 상기 배출기에서 상기 우드칩을 배출시킴과 동시에 송풍기 또는 히터로 열풍을 가해 상기 우드칩을 3차 건조시켜 최종적으로 우드칩 형태의 혼합유기질비료를 수득할 수 있다.
상기와 같이 여러 단계의 건조과정을 거치는 이유는 표면에 도막이 형성되어 내구성 및 내후성 등이 향상되어 우드칩의 색상을 오랫동안 유지할 수 있으며, 곰팡이 등으로부터 상기 우드칩을 보호할 수 있기 때문이다. 또한, 상기한 건조 단계를 포함하여 상온에서 방치하는 것으로도 건조가 가능할 수 있다.
ⓕ 단계
상기 ⓕ 단계는, ⓔ 단계의 건조된 우드칩을 계량저울의 측정을 통해 단위별 포장하는 단계로써,
상기 단계에서는 추가의 실시예로서, 방부처리 단계를 더 포함할 수도 있다. 상기 방부처리하는 이유는, 우드칩에 달라붙을 수 있는 곰팡이 및 부패를 유발할 수 있는 균 등을 살균하고 포장의 내구성을 유지하기 위한 것이며, 바람직하게는 구리-알킬알모늄 화합물로 구성된 에이씨큐(ACQ: Alkaline copper quaternary) 방부처리제를 사용할 수 있다. 상기 에이씨큐의 화학성분 및 제조방법은 당업자에게 이미 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. 한편, 상기 우드칩을 방부처리할 경우, 상기 ⓔ 단계의 건조과정을 재수행할 수도 있다.
한편, 상기 우드칩은 계량저울의 계량을 통해서 단위별 포장하여 이를 상품화할 수 있다.
*이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
[실시예]
1. 우드칩의 제조
소나무를 허가된 지역에서 벌목하여, 상기 벌목된 소나무의 나뭇가지 외껍질을 벗겨낸 후, 상기 외껍질이 벗겨진 나뭇가지를 분쇄기를 이용하여 직경의 크기가 약 2cm 내지 4cm가 되도록 분쇄하여 우드칩을 마련하였다.
2. 유기질혼합액의 제조
유채유박 3.5kg, 골분 2.1kg 및 어분 2kg을 혼합한 유기질 부산물과, 질소, 인산, 가리가 각각 5.8%, 0.14%, 1.5% 혼합된 양분 800g과, 물 1.2ℓ를 혼합하여 액상 형태의 유기질비료를 제조하였고, 상기 제조된 유기질비료 7.5kg와 폴리에테르로 이루어진 수분산 바인더 300g과, 착색제 1.7kg을 혼합하여 유기질혼합액을 제조하였다.
3. 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조
제조된 유기질혼합액 2ℓ에 우드칩 약 500g을 약 30초간 침지시켜 150℃의 열풍을 가한 후, 다시 꺼내어 자동화된 건조설비에서 총 3번에 걸친 건조과정을 거쳐 최종적으로 우드칩 형태의 혼합유기질비료를 제조하였다.
[실험예] 토양성분의 변화 측정
상기 실시예에서 제조된 우드칩을 실험군으로, 상기 실시예에서 유기질혼합액을 미처리한 우드칩을 대조군으로 설정하였다. 또한, 일반 시중에서 혼합유기물비료로 시판되고 있는 3개사의 제품(A사, G사, B사)을 입수하여, 이들을 각각 A사제재, G사제재, B사제재로 설정하였다.
또한, 실험 전과 실험 후의 기간은 30일로 설정하였고, 총 7개 항목(산도, 유기물, 유효인산, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 전기전도도의 증감)을 바탕으로 토양성분의 변화를 측정하였다. 상기 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
구분 토양성분
시험구 조사시기 산도(1:5) 유기물(g/kg) 유효인산(mg/kg) 칼륨 칼슘 마그네슘 전기전도도(dS/m)
실험군 실험전(A) 7.3 40 1021 0.50 13.1 6.2 1.51
실험후(B) 7.1 32 813 0.23 11.5 6.9 0.96
차(A-B) -0.2 -8 -208 -0.27 -1.6 +0.7 -0.55
A사제재 실험전(A) 7.2 37 955 0.36 12.1 5.6 1.30
실험후(B) 7.1 36 820 0.19 11.4 6.2 1.06
차(A-B) -0.1 -1 -135 -0.17 -0.7 +0.6 -0.24
G사제재 실험전(A) 7.0 39 1094 0.39 11.0 6.0 1.83
실험후(B) 7.0 33 705 0.14 10.1 6.7 1.38
차(A-B) 0 -6 -389 -0.25 -0.9 +0.7 -0.45
B사제재 실험전(A) 7.0 34 886 0.34 10.6 5.0 1.39
실험후(B) 7.0 32 822 0.16 9.6 6.8 1.06
차(A-B) 0 -2 -64 -0.18 -1.0 +1.8 -0.33
대조군 실험전(A) 7.1 33 851 0.30 10.2 4.9 1.46
실험후(B) 6.9 32 820 0.19 10.1 6.8 1.03
차(A-B) -0.2 -1.0 -31 -0.11 -0.1 +1.9 -0.43
상기 표 1을 참조하여 실험결과를 분석해보면, 실험군은 산도, 유기물, 유효인산, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 및 전기전도도 실험항목에서 실험 전과 실험 후의 수치의 차이가 -0.2, -8, -208, -0.27, -1.6, +0.7, -0.55로 나타났고, A사제재는 -0.1, -1, -135, -0.17, -0.7, +0.6, -0.24, G사제재는 0. -6, -389, -0.25, -0.9, +0.7, -0.45, B사제재는 0, -2, -64, -0.18, -1.0, +1.8, -0.33으로 나타났으며, 유기질혼합액을 미처리한 대조군은 -0.2, -1.0, -31, -0.11, -0.1, +1.9, -0.43으로 나타났다. 이 같은 결과로 보아, 본 발명의 실시예에 따른 우드칩은 타사 제품보다 산도, 유기물, 유효인산, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 및 전기전도도 항목 측정에서 우수한 수치를 나타냄으로 비료로서의 효능이 탁월함을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법은, 우드칩의 점진적인 분해로 생물학적 완효성 비료 효과가 이루어져 토양과 작물에 영양분을 충분히 공급하여 생육에 도움을 주는 기능을 장기간 수행함은 물론, 작물의 생육에 필요한 온도 및 수분을 적절히 조절할 수 있고, 태양열의 토양 내 전달을 경감하여토양 내의 온도 변화의 폭을 줄이는 보온재 역할을 할 수 있으며, 우드칩에 다양한 색상을 가미하여 식재 수목의 경관성을 높일 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (4)

  1. ⓐ 외껍질을 벗겨낸 원목, 나뭇가지, 뿌리 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 부위를 직경 1 - 4cm의 크기로 칩핑(chipping)하여 형성된 우드칩을 준비하는 단계;
    ⓑ 유기물 부산물 73.0 - 80.0중량%, 질소(N):인산(P):가리(K)=1:0.1-0.4:1.0-5.0의 중량비율로 혼합된 양분 6.1 - 9.0중량%, 물(H2O) 13.9 - 18.0중량%를 배합하여 액상의 유기질비료를 제조하는 단계;
    ⓒ 상기 ⓑ 단계의 유기질비료 75.0 - 85.6중량%와, 수분산 바인더 0.10 - 5.0중량% 및 착색제 14.3 - 20.0중량%를 혼합하여 유기질혼합액을 형성하는 단계;
    ⓓ 상기 ⓒ 단계의 유기질혼합액에 상기 ⓐ 단계의 우드칩을 침지시킴과 동시에 상기 우드칩에 색상이 코팅되도록 30 - 40초간 120 - 200℃의 온도로 열풍을 가하여 색상이 형성된 우드칩을 수득하는 단계;
    ⓔ 상기 ⓓ 단계의 우드칩 겉면에 형성된 물기를 제거함과 동시에 유기질혼합액이 상기 우드칩의 내부로 골고루 침투되도록 상기 우드칩을 고온으로 건조시키는 단계; 및
    ⓕ 상기 ⓔ 단계의 건조된 우드칩을 계량저울의 측정을 통해 단위별 포장하는 단계로 이루어지고,
    상기 ⓔ 단계에서 우드칩의 건조는,
    상기 우드칩을 컨베이어를 통해 이송시키면서 양품과 불량품을 선별함과 동시에 컨베이어벨트를 향하여 송풍기 또는 히터로 열풍을 가해 상기 우드칩을 1차 건조시키는 단계;
    상기 1차 건조된 우드칩을 컨베이어를 통해 로터리건조기까지 이송시켜 상기 로터리건조기 내부에서 열풍을 가해 상기 우드칩을 2차 건조시키는 단계; 및
    상기 2차 건조된 우드칩을 컨베이어를 통해 배출기까지 이송시켜 상기 배출기에서 상기 우드칩을 배출시킴과 동시에 송풍기 또는 히터로 열풍을 가해 상기 우드칩을 3차 건조시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 ⓑ 단계의 유기물 부산물은 대두박, 피마자박, 유채유박, 님박, 미강유박, 당류, 이탄, 야자피, 톱밥, 당밀, 왕겨 중에서 선택된 식물성 유기물과 골분, 구아노, 어박, 어분, 키토산, 아미노산, 증제피혁분 중에서 선택된 동물성 유기물 중 어느 하나 또는 2가지 이상이 혼합된 것임을 특징으로 하는 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 ⓒ 단계의 수분산 바인더는 폴리우레탄(polyurethane), 알키드수지(alkyd resin), 폴리아크릴(polyacryl), 폴리우레아(polyurea), 폴리아미드(polyamide), 폴리올레핀(polyolefine), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리에테르(polyether), 우레탄계-아크릴레이트계 공중합체, 비닐계-우레탄계 공중합체, 에틸렌-비닐알코올계 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 실리콘-아크릴-우레탄 공중합체, 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체 중 어느 하나 또는 2가지 이상이 혼합된 것임을 특징으로 하는 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 ⓒ 단계의 착색제는 무기안료 또는 유기염료 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 우드칩 형태의 혼합유기질비료 제조방법.
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