원예연 시리즈(박경섭 채소과 농업연구사 318)
2007-11-27 원예산업신문
■ 계분 활성탄의 토양 시용 효과와 시용량 ■수박, 오이, 참외, 호박을 포함한 박과 채소의 뿌리는 비교적 얕게 뻗어나가는 특성이 있고, 통기성과 보수력이 좋으면서 배수가 잘되는 토양에서 박과채소의 뿌리는 잘 자라는 것으로 알려져 있다. 작물에 적합한 토양을 만들기 위해 유기물을 충분히 넣고, 깊이 갈아주는 것이 좋다고 한다. 통기성이 뛰어나고, 배수가 잘되는 토양을 만들기 위해 즉 물리적 토양 개량을 위해 어떤 유기물을 시용하는 것이 좋을까? 본격적인 논의를 하기 전에 우리의 조상들은 식물 재나 참나무 숯을 칼륨 공급과 토양 개량의 목적으로 시용하여 왔다는 것을 먼저 말씀드리고 싶다.▲숯과 활성탄 그리고, 계분 활성탄숯(Charcoal)이란 목재를 공기의 공급을 차단하여 가열하거나, 또는 공기를 아주 적게 하여 가열하였을 때 불완전 연소되어 탄화하여 생기는 고체 생성물을 말한다. 재료로는 보통 단단한 나무가 사용되는데, 한국에서는 참나무 종류가 주로 사용되어 참숯을 얻는다. 숯을 만드는데 한국에서는 축요 제탄법이 사용되는데, 숯가마를 쌓고 그 안에 목재를 넣어서 굽는 방법이다. 활성탄(Activated Charcoal)은 야자각, 목재류, 갈탄, 무연탄, 유연탄 등의 탄소질을 원료로 하여 활성화 과정을 통해 분자 크기 정도의 미세 세공을 발달시킨 흡착제로서 1g당 1000㎡ 이상의 큰 내부 표면적을 특징으로 한다(두산대백과사전). 활성탄은 내부 표면적이 커서 활성표면의 견인력과 흡착력에 의해 물에서 유기물질을 제거하는 역할을 하며, 정수기에 활성탄이 많이 들어간다. 또, 공기 중에서 악취가 활성탄을 통과하면서 흡착되는 과정을 통해 탈취되면서 흡착제로 많이 사용된다. 활성탄의 제조 과정은 원재료 수집하여 건조하고, 다음으로 고온 가열하고, 산소 공급을 줄이면서 불완전 연소 시켜 탄화 과정을 거치고, 탄화 과정이 완료 되면 수증기를 통과시키면서 활성화 과정 즉 미세공극을 표면에 남기면서 표면적을 최대로 확대하는 과정을 거치고, 이후 냉각 과정을 통해 활성탄이 완성된다. 정수기에 많이 들어가는 활성탄의 원재료로 야자각이 많이 이용되고, 계분 활성탄은 야자 껍질 대신에 계분을 말려 활성탄 제조 과정을 거치면서 완성되고, 이에 구체적인 공정에 대해 동양탄소와 공동으로 농촌진흥청 축산과학원에서 개발하였고, 특허를 출원·등록하였다(등록번호: 10-0651765-0000). ▲계분활성탄의 특성계분활성탄의 특성을 살펴보면 계분과 야자 껍질로 만든 활성탄소는 탄화 과정만 거친 것과 비교하여 무수한 미세 기공이 뚜렷하게 보인다. 이것은 활성탄소의 표면적을 확장 시키는 역할을 하며, 유기물의 악취의 흡착 능력과 밀접한 연관을 가진다. 축분으로 활성탄을 제조하면 용적은 1/5~1/8로 감소하고, 중량은 1/7~1/15로 감소하며, 탈취제와 유기물질을 제거하는 고부가가치를 가진 필터로 사용이 가능하다. 계분으로 만든 활성탄의 물리화학적 특성은 다음과 같다. 계분퇴비와 야자각 활성탄을 비교 대상으로 계분활성탄을 살펴보면, pH와 EC가 유난히 높고, 계분활성탄의 용적밀도는 계분퇴비에 비해 4배 정도 무겁고, 계분활성탄은 유효 인산과 칼륨 함량이 높은 것을 알 수 있고, 퇴비의 중금속 기준으로 보면 양호하였다.▲계분활성탄의 시용효과토양 내 계분활성탄 시용 비율에 따른 투수계수를 살펴보면 많이 투입할수록 토양의 투수계수가 증가하는 것을 알 수 있었고, 이것은 토양의 배수성을 개선하는 효과로 나타났다. 계분활성탄(500kg/10a)을 시용하여 단호박을 재배하였을 때 생육과 수확량은 다음과 같다. 실험에 사용한 품종은 미니 단호박 보짱이고, 초장 조사는 착과기에 20마디의 길이를 측정하였고, 농진청 시비 기준에 맞추어 추비하였다. 초기 생육은 계분 활성탄 처리에서 높게 나왔고, 수량은 계분활성탄 처리가 가장 높게 나왔고, 계분 퇴비 그리고, 무시용구 순으로 나왔다(표 3). 당도는 처리에 따른 효과가 거의 없었다. 계분 활성탄 처리 효과는 계분 퇴비에 비해 수확량이 오히려 많았다. 토양의 pH와 EC 변화를 살펴보면 계분활성탄(500kg/10a) 시용에 의해 대조구에 비해 pH는 1 정도 상승하고, EC는 0.6dS/m 정도 올라가는 것을 알 수 있었다.계분활성탄 시용량이 많을수록 수량이 증가하는 경향을 보였지만, 처리 효과 측면에서 10a당 500kg 이상을 시용하는 것은 유의적인 차이가 없었다. 10a당 토양 내에 계분활성탄을 1000kg 시용한 구의 경우 토양의 pH가 7.5이고, EC는 3.5dS/m를 넘었고, 토양 내 염류 과잉에 의해 엽이 비대화되는 증상이 나타났다. 전체적인 단호박의 수량과 토양 조건을 고려하여 10a당 500kg이하로 시용하는 것이 적합하며, 계분활성탄의 토양 내 시용을 통해 투수성을 개선하고, 칼륨과 인산을 충분히 공급한다는 결론을 얻을 수 있었다. 토양 pH(1:5)가 6.5 이상 곳 또는 EC(dS/m)가 4이상 에서는 시용하지 않거나 계분활성탄을 200kg이하로 시용할
