양액살균기술
순환식 수경재배를 위한 폐양액 살균기술
앞서 순환식 수경재배기술에서 언급한 바와 같이 순환식 수경재배기술에 중점적으로 관심을 가져야 할것은 순환을 위해 모아지고 재활용되는 폐양액에 균이나 곰팡이가 오염되는 것을 막는 살균과 양액내 비료성분의 균형을 맞추는 2가지 입니다.
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그 중에서 가장 중요한것이 살균입니다.
수경재배 즉 양액재배는 토양재배와 비교해서 토양장해 및 영양장해가 적고 좋은 작물을 생산할 수 있다는 이점이 있는 반면에 뿌리와의 접촉기회가 많아 일단 병원균이 발생하면 양액탱크와 배관라인을 거쳐 재배조 전체에 병원균이 급속히 확산되어 큰 피해를 입는 경우가 많습니다.
그래서 만약 한번 사용한 폐양액을 모아서 순환 재이용할 때에는 완전살균소독으로 배지 또는 뿌리주변에서의 병원균이나 바이러스의 발병을 억제하는 일이 중요합니다.
그래서 다양한 형태의 폐양액 살균기술이 존재합니다.
저도 아는 범위에서 이야기하면 다음과 같습니다.
1. 열처리법
한마디로 양액을 열교환기나 전기히터 등으로 가열해서 균이나 곰팡이 등이 살 수 없는 온도까지 높이는 것입니다.
균이 70℃ 이상에서 완전 살균되기때문에 살균효과가 우수하고 양액의 비료성분에도 영향을 주지 않아 작물생육에도 지장이 없는 가장 우수한 방법중의 하나입니다.
문제는 정상적인 온도의 양액을 살균을 위해 70℃ 이상으로 올렸다가 다시 정상적인 온도로 내려서 순환해야 하기 때문에 에너지 비용이 너무 많이 들어 아직 경제성이 높지 않다는 것입니다.
농촌진흥청에서 열교환기를 이용해 예비가열과 냉각을 동시에 하고 그것을 전기가열을 통해 70℃ 이상 올리는 전기가열식 양액살균장치를 개발했지만 아직 상용화되지 않은 것으로 알고 있습니다.
2. 자외선처리법
자외선은 100~400㎚의 파장범위를 갖는 전자파로서 생물에 대한 작용의 정도는 각각의 파장에 따라서 크게 다르다고 합니다. 그 중 200~280㎚범위(UVC (Ultraviolet C))의 자외선은 매우 강력한 살균효과를 갖고 있는데 미생물에게는 돌연변이나 살균 등 치사에 이르게 할 정도의 중대한 광상해를 일으키게 한다고 합니다. 이러한 자외선 파장을 활용하여 살균하는 것이 자외선 처리법입니다.
자외선살균장치의 종류에는 유수형, 침적형, 조사형이 있습니다,
유수형은 중앙의 파이프에 처리수를 흘려보내어 외측에서 조사하는 외조식과 유수파이프내에 살균램프를 설치하여 내측에서 조사하는 내조식이 있습니다.
침적형은 살균램프를 처리수내에 침적하여 물내부에서 에너지가 효율좋게 조사하도록 한 것이고 조사형은 주로 처리수의 표면살균을 목적으로 개발된 것입니다.
[PRIVA의 자외선 양액살균장치]
자외선은 수중에 조사되면 물, 수용액속에 용해되어 있는 성분, 탁도 등의 영향을 받아 감소합니다. 또한, 장시간 조사할 경우 램프관의 오염에 의해 살균효과를 저하시킬 우려가 있습니다. 특히, 자외선처리에 의하여 양액내의 철분과 망간의 함량이 감소하여 양액성분이 변화하게 되는데 자외선 처리후 2주부터는 철결핍증이 나타나게 됩니다. 따라서, 자외선 처리에 의한 살균소독시에는 처리후 Fe과 Mn을 반드시 보정하여야 합니다.
최근에는 단순한 자외선 살균법을 벗어나 자외선 살균에 이산화티타늄을 처리한 관을 이용하여 광촉매 살균을 같이 하는 경우도 있습니다.
PRIVA의 살균장치 역시 양액이 흐르는 관 내부에 이산화티타늄이 처리되고 중앙에 자외선램프가 있어 자외선 살균과 같이 이산화티타늄을 통한 광촉매 살균이 되는것으로 알고 있습니다.
국내의 대부분 양액살균은 자외선 살균을 사용하고 있는데 실질적으로 재배에 사용하는 경우 살균효과에 대해서는 장담할 수 없는 상태입니다.
[ 우성하이텍의 UV살균기]3. 오존처리법
오존은 자연의 기본물질로서 공기중에 산소와 강력한 태양의 자외선에 의해 만들어지고 벼락과 같은 전하의 작용으로 생성되며 강력한 살균 및 산화작용으로 정수장 및 의료, 양식업 등 포괄적인 범위에서 이용되고 있습니다. 또한 사람에게 영향을 주는 병원성 바이러스와 세균도 오존처리에 의하여 불활성화시킬 수 있습니다. 오존에 의한 세균의 불활성화의 주요원인은 세포막계의 파손에 의한 생물기능의 저해 및 DNA손상, 세포질의 유출 등에 의한 것으로 알려지고 있습니다. 이것은 세포막상의 효소계가 산화되어 그 활성을 잃고 보다 고도의 오존처리에 의해 각 물질이 파괴되는 실험에 의해서 증명되고 있습니다. 이 메카니즘은 또 하나의 중요한 소독제인 염소의 경우와는 크게 다릅니다. 염소의 경우는 염소가 세포벽을 투과하여 생체내 효소가 손상되기 때문입니다.
양액에서는 1분당 10g의 오존이 있으면 곰팡이, 세균, 바이러스 등은 물론 곰팡이 포자까지도 거의 살균할 수 있다고 합니다. 그러나 오존살균의 문제점으로는 킬레이트 철 특히 EDDHA-Fe이 산화철로 변하기때문에 활성탄으로 제거해야 하는 것과 낮은 pH조건에서는 용존 오존의 양이 많아서 소독하기 전에 양액을 활성조건으로 맞추기 위한 산소공급장치가 필요하다는 것입니다.
4. 모래여과법
이 방법은 식수를 소독하는데 이용되어 온 전통적인 방법으로서 소규모의 생산시설에서도 실용적으로 이용할 수 있고 병원균을 제거하는데에도 이용됩니다.
5. 박막여과법
염분을 제거하는데 사용되는 박막(membrane)여과법은 역 삼투압을 이용하여 여과하는 것입니다.
그외에 마이크로버블(초미세기포)를 이용한 살균방식을 사용하는 곳도 있습니다.
참 고 문 헌
농촌진흥청. 1999. 월간 농업기술 1월호.
이공인 외. 1998. 농업과학연구논문집 40(2) : 138-143.
日本施設園藝. 1991-1992.
田中和夫 外. 1992. 生物環境調節.
三重縣農業技術センタ-. 1994. 成果報告書.
[출처] 양액살균기|작성자 정현정
