[논문]원예용 상토 증기살균장치 개발

김종구; 장유섭; 김현환; 김동억; 이승기; 장진택

문제 정의

따라서 본 연구에서는 원예작물 재배농가에서 자가조제한 원예용 상토를 증기살균하기 위해 증기발생장치와 살균조가 일체형으로 제작된 원예용 상토 전용 증기살균장치를 개발하고 시작기의 성능시험과 현장시험을 실시하였다.
원예용 상토 증기살균장치의 살균조에 적정한 증기를 주입하여 원예용 상토를 살균하기 위한 온도상승정도를 시험하고자 장치를 구성하였다. 주요장치는 증기주입 다공파이프의 형상, 직경 등은 증기주입용 다공파이프의 형상을 소재가 알루미늄인 방열핀부착 다공파이프 #와 원형 다공파이프(O)인 형상별 2종류와 직경을 025, 038, 050mm인 파이프를 각각 ∅1.

제안 방법

그림 1과 같이 요인시험을 위해 증기발생용량이 100kg/h이고 최대증기압력이 0.35MPa인 증기 발생 장치와 원통형 살균조에 압력계와 온도계를 설치하였다. 살균조 내부에는 ∅1.
하여 살균시험을 실시하였다. 병원균 살균처리는 멸균기(autoclave)를 사용하여 병원균을 살균처리전과 살균처리후의 병원균의 밀도변화를 조사한 후 살균율을 산정 비교하였다.
본 연구는 증기발생용량 100kg/h, 최대증기압력 0.35MPa인 증기보일러와 원통형 밀폐식의 살균조로 그 내부에는 5개의 증기분출구가 있는 다공파이프로 구성된 시작기를 제작하여 요인시험을 통하여 살균온도별 증기살균소독 시간을 제시하였다. 이러한 결과를 종합하여 보면 원예용 상토의 증기살균장치는 원예용 상토내의 각종 병원균을 살균처리하여 원예작물의 재배시 생산성을 증가시키는 등 그 효과가 클 것으로 기대된다.
35MPa인 증기 발생 장치와 원통형 살균조에 압력계와 온도계를 설치하였다. 살균조 내부에는 ∅1.2mm 인 증기분출구의 구멍을 30개가 뚫어 증기분출용 다공파이프 5개가 설치되었고 원예용 상토를 투입하여 살균할 수 있도록 살균조를 제작하여 조사하였다.
살균방법은 살균조의 온도를 90~ 100℃범위로 하였다. 세균, 시들음병균, 청고병균 등의 증기살균효과를 알아보기 위해 현장에서 시료를 채취하였으며, 1/10 TSA선택배지를 사용하여 병원균의 살균밀도변화와 살균된 상토의 살균효과를 검증하기 위한 작물배재 시험으로는 강낭콩을 심어서 병발생 유무 등을 조사하였다. 원예용 상토 증기살균장치의 현장시험에서 공시병원균인 세균밀도, 청고병(R solanacearum), 시들음병 (F.
원예용 상토의 병원균 살균조건을 구명하기 위하여 병원균은 청고병원균(R solanacearum), 시들 음 병원균 (F. axsponum)을 사용하였으며 병원균 살균조건 구명용 배자는 청고병원균CR sc&r&n/Ti) 에는 TTC 선택배지를, 시들음병원균CF. oxyspozsn)에는 Komada선택배지를 사용하였다.
원예용 상토의 살균온도를 50〜90℃범위에서 5수준으로, 살균처리시간을 5, 10, 20, 30분의 4수준으로 하여 살균시험을 실시하였다. 병원균 살균처리는 멸균기(autoclave)를 사용하여 병원균을 살균처리전과 살균처리후의 병원균의 밀도변화를 조사한 후 살균율을 산정 비교하였다.
증기살균장치를 제작하여 투입용 컨베이어나 인력으로 살균조에 적정 용량의 원예용 상토를 넣고, 증기주입압력을 O.IMPa으로 하여 증기살균 처리량 및 시간, 연료소모량 등을 측정하였다.
증기주입압력은 O.IMPa에서 증기를 주입하여 살균조내 목표온도인 90℃에 도달하였을 때까지 시간을 측정하였으며, 측정기기는 DATA LOGGER(DCIOO)이고, 기타 온도조절징.치, 살균조와 온도센서, 설정된 살균조의 온도를 일정하게 유지하기 위한 설치된 증기주입용 솔레노이드밸브로 그림 2에서 보는 것과 같다.

대상 데이터

살균조 내부 20~ 100cm 깊이 범위에서 등간격으로 3등분하고 각 다공파이프 사이의 4지점에 온도센서 12개소에 설치하였으며, 시험에 사용한 원예용 상토는 일반토양 70%와 시판원예용 상토 15%와 수도용 상토, 질석, 돈분 등 15%로 조성된 상토를 사용하였다. 증기주입압력은 O.
원예용 상토 증기살균장치의 현장시험에서 공시재료는 딸기재배에 1년 4개월 사용한 상토로 피트모스 50%와 펄라이트 30%와 팽화왕겨 20%였다. 살균방법은 살균조의 온도를 90~ 100℃범위로 하였다.
온도상승정도를 시험하고자 장치를 구성하였다. 주요장치는 증기주입 다공파이프의 형상, 직경 등은 증기주입용 다공파이프의 형상을 소재가 알루미늄인 방열핀부착 다공파이프 #와 원형 다공파이프(O)인 형상별 2종류와 직경을 025, 038, 050mm인 파이프를 각각 ∅1.2mm인 증기분출구 30개의 구멍을 뚫어 5개 설치하였다.

성능/효과

원예용 상토 증기살균장치에서 증기 살균조의 증기주입시간별 온도변화를 구명하기 위하여 시험한 결과는 다공파이프의 직경이 025인 경우 증기살균조 내부 온도를 80℃까지 상승시키려면 방열핀부착의 경우 6~26분, 원형 다공파이프의 경우 9~34분이 소요되었으며, 90℃까지 상승시키는 데에 방열핀부착의 경우 7~27분, 원형 다공파이프의 경우 9~36분이 소요되었다. 다공파이프의 직경이 038인 경우 증기살균조 내부 온도가 80℃까지 상승시키려면 방열핀부착의 경우 2〜15분, 원형 다공파이프의 경우 7~25분이 소요되었으며, 90℃까지 상승시키는 데는 방열핀부착의 경우 2〜17분, 원형 다공파이프의 경우 8~25분이 소요되었다.
세균, 시들음병균, 청고병균 등의 증기살균효과를 알아보기 위해 현장에서 시료를 채취하였으며, 1/10 TSA선택배지를 사용하여 병원균의 살균밀도변화와 살균된 상토의 살균효과를 검증하기 위한 작물배재 시험으로는 강낭콩을 심어서 병발생 유무 등을 조사하였다. 원예용 상토 증기살균장치의 현장시험에서 공시병원균인 세균밀도, 청고병(R solanacearum), 시들음병 (F. oxysporurri) 병원균 등 증기살균하기 위해 살균조의 온도와 처리 시간을 20분간 90℃이상으로 살균처리한 결과는 표 5에서 보는 바와 같이 살균후의 밀도조사에서는 살균율이 100%로 나타났다. 또한 증기살균효과에 따른 밀도변화와 살균율과 파종, 발아, 수확직전까지 천적시험용 진딧물 먹이용 강낭콩을 재배한 결과 수확시까지 병 발생이 나타나지 않았다.
표 4에서 보는 바와 같이 lha당 소요되는 상토 2, 500/를 기준으로 하여 증기살균용량이 4752인 시작기로 살균소독할 경우 1.75시간이 소요되었으며, 증기발생용 증기보일러 가동에 사용된 연료는 경유로서 13.65/ 가 소모되었다.
표에서 보는 바와 같이 멸균기(autoclave)로 살균을 하기 전의 대조구 병원균 밀도가 7.3×10⁷cfu/ml인 청고병원균의 경우는 50〜80℃범위에서 살균온도를 증가시켜 5분간 살균처리할 경우 병원균 밀도가 1.5〜6.7cfu/ml로 살균율이 8~79%였으며, 10분간 살균처리할 경우 병원균 밀도가 0.8〜5.6cfu/ml로 살균율이 23〜89%, 20분간 살균처리할 경우 병원균 밀도가 0.0003 ~4.0cfu/m£5. 살균율이 45~99%으로 나타났다.
표에서 보는 바와 같이 증기 살균조의 내부 온도를 70℃, 80℃, 90℃로 나누어 측정한 결과, 증기살균조 내부 온도가 70~90℃까지 상승하는 데에 소요되는 시간은 다공파이프의 직경이 025인 방열핀부착의 경우 26〜27분, 원형 다공파이프의 경우 33〜36분으로 나타났으며, 다공파이프의 직경이 038인 방열핀부착의 경우 15〜17분, 원형 다공파이프의 경우 설정 온도에 상관없이 25분으로 나타났고, 다공파이프의 직경이 050인 방열핀부착의 경우 9 분, 원형 다공파이프의 경우 10분으로 설정온도에 상관없이 일정한 것으로 나타났다.

후속연구

35MPa인 증기보일러와 원통형 밀폐식의 살균조로 그 내부에는 5개의 증기분출구가 있는 다공파이프로 구성된 시작기를 제작하여 요인시험을 통하여 살균온도별 증기살균소독 시간을 제시하였다. 이러한 결과를 종합하여 보면 원예용 상토의 증기살균장치는 원예용 상토내의 각종 병원균을 살균처리하여 원예작물의 재배시 생산성을 증가시키는 등 그 효과가 클 것으로 기대된다.

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