STEAM R&E 연구결과보고서

STEAM R&E 연구결과보고서

(EM(유용미생물)발효추출을 이용한 벌레 퇴치제 만들기)

2015. 11. 17.

대전동산고등학교

< 연구결과 요약 >

과 제 명 미생물 발효 추출을 이용한 성분 추출에 관한 연구

연구목표

벌레퇴치의 성분을 가지고 있는 식물 내 성분을 EM 미생물 발효추출을 이용하여 식 물 내 성분을 추출하는 것에서 더 나아가 EM미생물 발효액을 벌레퇴치에 이용할 수 있게 하여 이를 바탕으로 집에서도 간편하게 사용할 수 있는 효과적인 벌레퇴치제를 만드는 것이다.

연구방법

우선 EM 미생물 발효추출을 하기에 앞서 식물 내 성분 중 벌레퇴치에 가장 큰 효과를 갖고 있는 성분의 식물들을 조사한다. 그 후 EM 미생물 발효 추출의 방식 그대로 식물과 함께 미생물 발효 추출을 한다. 미생물 발효 추출을 하면 PH가 일정치 이하로 떨어지게 된다. PH가 약 3.5 이하로 떨어지게 되면, 완전히 발효가 된 상태이기 때문에 실험을 실시한다.

우선 실험을 하기에 앞서 벌레들의 특성을 이용하여 벌레 퇴치에 효과가 있는지 알아보아야 한다. 초파리의 경우 음식물 쓰레기에 모이는 것이 특성이기 때문에 그를 억제한다면, 벌레퇴치에 효과가 있다고 보아도 무방하다. 따라서 이러한 벌레들의 특성을 이용하여, 초파리 실험을 진행 할 것이다. 또한 벌레들의 빛을 보면 모이는 특성을 이용하여 실험을 했을 때 벌레들이 모이지 않는 다면 EM 발효액의 벌레퇴치 능력이 입증 되는 것이다. 따라서 주광성 실험과 케일 실험을 할 것이다. 또한 개미를 이용 하여 개미들이 잘 모이지 않는다면 EM발효액의 벌레퇴치능력도 입증 된다. EM 발효액의 벌레퇴치제의 성능을 입증한다면, EM 발효액이 미 생물들로 인한 부패로 오랜 저장성을 갖지 못하는 것을 사실이다. 따라서 우리는 이 단점을 보완하기 위해서 전주대학교 EM연구원에 자문을 구해 제균작업을 하여 오랜 저장성을 확보할 것이다. 마지막으로 EM 발효액의 향을 싫어하는 사람의 경우를 대비하여, 사람들이 향기로워하는 향이면서 벌레들이 싫어하는 향을 첨가하여, 시중에 내놓아도 무색할 정도의 친환경 벌레퇴치제를 만들 것이다.

연구성과

벌레퇴치에 강한 효과를 보인 식물을 조사한 결과 쑥, 어성초, 국화, 제충국, 구문초였다. 우리는 이 다섯가지 식물의 성분을 그대로 뽑아 낼 수 있는

EM을 이용하여 EM발효액을 만들었고, 이 EM발효액이 잘 발효가 될 수 있도록 하기 위하여 일정 온도를 맞추어 놓고, 경과를 관찰한 결과 모두

안정적으로 PH가 4이하로 떨어져 식물의 성분을 뽑아낸 EM발효액이 제작 되었다. 그 후 첫 번째 실험인 초파리 실험을 한 결과 초파리들이 EM발효 액을 뿌린 곳에는 모이지 않았다. 이를 봄으로써, EM발효액이 초파리의 본능을 억제하였다고 판단했다. 그다음 실험인 개미를 이용한 실험에서는 개미들이 EM 발효액에 모이지 않는 것으로 보아 EM 발효액 내의 식물 성분과 산성 등 다양한 요인이 개미에게 작용한 것으로 보여진다. 이로써 몇몇 곤충에게 실험을 해 본 결과 EM 발효액의 벌레퇴치능력은 증명이 되었다. 그리고 자문 내용 중에서 지적을 받은 저장성 문제를 해결하기 위해 제균작업을 실시해 미 생물을 제거하였다. 그리고 앞서 말했듯이 미리 조사해놓은 향을 첨가하여 많은 사람들에게 친숙한 EM을 이용한 친환경 벌레퇴치제라는 성과를 이끌어낼 수 있다.

주요어 (Key words)

EM ( Effective Micro-organisms ) - 유용 미생물 군 효모, 유산균, 미생물

유용 미생물 발효추출, 친환경적이고 무해한 벌레퇴치제

EM(유용 미생물) 발효 추출을 이용한 성분 추출에 관한 연구

Ⅰ. 개요

□ 연구동기 및 목적

1. 연구의 동기(필요성 등)

모두가 잠든 새벽에 모기가 윙윙거리는 소리에 잠이 깨본 적은 누구든 한 번쯤은 있을 것이다. 많은 사람들이 그런 경험을 해 보았을 것이고 잠이 깬 것에 화가 나서 방에 분사형 살충제를 대량으로 분사하는 사람들이 많을 것 이다. 그 후 아무 생각 없이 그 방에서 바로 자려고 누웠는데 메스껍고 어지 러워 잠에 들 수 없었던 경험 또한 많은 사람들이 겪어 보았을 것이다. 그래 서 우리들은 무슨 성분이 우리를 이렇게 어지럽게 만드는 것일까? 라는 생각 에 살충제 뒷면의 경고문을 읽어 보았다. 프탈트린과 d-페노트린 이라는 성 분들이 살충제의 주요 성분이었다. 이러한 성분들은 사람의 신경계에 침투하 여 신경을 마비시킨다고 한다. 이러한 성분들이 들어있다는 점이 가히 충격 이었다. 이번 일을 계기로 전 세계 그 어떤 사람이 써도 안전하고 친환경적 인 벌레 퇴치제가 필요하다고 느껴 이 연구를 시작하게 되었다.

2. 연구의 목적

앞에서 언급했듯 효과적인 해충 퇴치와 더불어 부작용이 없는 인체에 무해 한 퇴치 제를 만드는 것이 목적이다. 현재 우리 사회에서는 살충제 제품의 효과가 중요시되는 만큼 그에 따른 안전성도 굉장히 중요하게 여겨지고 있으 나, 현실은 살충제 뒷면에 쓰여 있는 간단한 매뉴얼조차 제대로 읽혀지고 있 지 않은 실정이다.

이에 우리는 살충제 대용으로서 친환경적인 EM(유용 미생물 군)을 이용할 계획으로 EM은 말 그대로 유용 미생물들의 집합체로서 우리에게 해가 되는 유해 미생물들이 아닌 발효를 돕는 효모, 소화를 돕는 유산균 등과 같이 우 리에게 유익한 미생물들이 모여 있다. EM이 각광을 받고 있는 이유 중 하나

는 어떤 식물에 있는 성분을 추출하는 방식 중 에 미생물 발효 추출이라는 방법을 사용하여 식물들 내의 성분을 추출해내는 방식을 사용할 수 있다는 점이다. 이론상으로 가능 하였던 미생물 발효추출과 식물내의 벌레 퇴치 성 분을 추출해내는 방법을 착안하여 우리는 EM을 이용하여 집에서도 간편하게 사용할 수 있는 효과적인 살충제를 만드는 것에 연구의 목적을 두고자 한다.

EM 살충제는 기존 살충제와는 다르게 위에서 언급했듯이 매우 친환경적이 므로 인체에 전혀 무해하며, 또한 기존 살충제와 다르게 위험성과 관련한 복 잡한 매뉴얼을 작성할 필요도 없을 정도로 안전하다고 확신한다. 우리는 이 EM 살충제를 제조하여 실제로 사용해 봄으로써 보완점을 찾고 수정해 나가 는 과정을 거쳐 우리가 가장 원하던 효과적이고 무해한 최적의 퇴치 제를 다 양한 방식으로 적용시켜 제조해내는 것이 최종적인 목표이다.

□ 연구범위

○ 연구 분야 및 범위는 환경, 생물, 미생물학에 기초한다.

Ⅱ. 연구 수행 내용

□ 이론적 배경 및 선행 연구

1. EM이란 무엇인가?

EM(Effective Micro-organisms)액이란, 유효 미생물 군으로 자연계에 생존 하는 미생물 가운데 유산균, 효모균, 방선균, 광합성세균 등 10속 80종 이상 의 미생물 군을 선발하여 복합한 배양액을 말하며 이러한 미생물의 활동이 토양 속에서 상승효과를 발휘하는 구조로 되어 있다. 이러한 미생물들은 항 산화 작용 혹은 항산화 물질을 생성하며 이를 통해 서로 공생하며 부패를 억 제한다.

<표 1- EM의 주요 미생물의 종류>

-다음은 EM(유용 미생물)로 하여금 우리 신체나 물건 따위에 이미 우점하고 있던 다른 세균들과의 환경 경쟁에서 이겨낼 수 있는 EM의 주요적인 특성으 로 하여금 피부알레르기나 여드름 방지 등의 효과를 나타낼 수 있다.

가. 벌레가 우리에게 미치는 영향

1) 집 먼지 진드기

흡혈은 하지 않고 먹이잔사 등을 먹이로 하여 실내돗자리, 침구, 의자 등에 서 생식하고 있다. 강한 알레르기 활성을 하며 신체 안으로 흡입하게 될 경 우 흡입성 알레르기로서 강력한 알레르기 항원이 된다.

2) 바퀴벌레

바퀴는 최근 실내에서 발견되는 곤충 중에 보건학적으로 큰 문제가 되고 있 는데 그것은 식중독을 일으키는 살모넬라균을 비롯한 많은 종류의 병원균과 기생충을 갖고 있기 때문이다. 바퀴는 먹었던 음식을 토해내는 습성을 가지 고 있는데 이때 이 속에 많은 세균이 포함되어 있어 음식물을 오염시킬 수 있으며, 바퀴의 다리에는 많은 병균이 있어 이를 전파할 수 있는 매개체 역 할을 하므로 면역력이 약한 아이들은 쉽게 감염될 수 있다. 체질적으로 바퀴 벌레로부터 유발되는 알레르기 반응을 보이는 사람들이 있다.

EM의 주요 미생물

광합성균 유산균 효모균

환경정화의 필수미 생물로 EM의 효능 을 좌우하는 핵심.

유기물을 처음으로 발효, 분해시키는 미생물.

다른 유용한 미생 물의 증식에 필요 한 영양물질 생성.

3) 개미, 풍뎅이, 나방 : 접촉에 의한 바이러스의 증식과 알레르기 유발.

나. 미생물 발효 추출이란?

미생물이 자신이 가지고 있는 효소를 이용해 직접 유기물을 분해시키는 과 정인 발효반응을 통해 성분을 추출해 내는 방식으로, 우리의 생활에 유용하 게 사용되는 물질이 만들어지면 추출 작업을 통해 미생물들을 걸러내게 되는 데 이는 미생물 자체를 걸러내는 방법이 아닌 미생물이 포함된 원액만을 따 로 추출해내는 방법으로 원액 안에는 미생물 이외에 미생물들이 생산한 다양 한 물질들이 그대로 포함된 상태로써 미생물의 터전과도 같다고 볼 수 있다.

다. 벌레들이 케일을 선호하는 이유

케일은 칼슘, 비타민, 섬유소 등과 같은 영양소들이 다른 식물들과 비교했을 때 월등한 것으로 나타났다. 특히 칼슘은 100g 기준 우유에 함유된 양의 10 배 이상 정도의 수치이다. 식용으로의 가치로 본다면 최상의 가치라고 보아 도 손색이 없다. 이는 벌레에게도 해당되는 사항이다. 케일은 벌레에게 최적 의 터전이자 동시에 먹이가 되어줄 수 있다.

라. 제균 작업

제균 작업: 미생물을 존재하고 있는 장소로부터 제거하는 작업이다.

식품공업에서 이용되고 있는 제균 방법에는 크게 여과법과 침강법의 두 가지 방법이 있으며 액상식품이나 공기 중에 있는 미생물도 제거할 수 있다.

2. 연구방법

가. EM원액 제작

- 우리들은 EM 해충 퇴치 제를 만들기에 가장 중요한 EM원액을 제작해야한 다. 우리는 전주대학교의 EM연구소의 교수님의 도움을 통해 제작을 했다.

〈제작방법〉

1) 준비한 식물들 ( 쑥, 어성초, 국화, 구문초, 제충국 )을 잘게 잘라 통에 넣 는다. (※쑥, 어성초, 국화, 제충국, 구문초는 논문 결과나 학술 데이터를 통해 벌레 퇴치 성분이 있다고 판단된 식물들임.)

2) 각각의 식물들의 무게를 잰 뒤 그 무게의 10배 물을 넣는다.

3) EM 원액과 당밀을 식물의 무게의 3%를 넣는다.

4) 일주일 정도 발효시키면서 PH농도를 측정 하여 발효상태를 점검 한다.

나. 실험1 ( 초파리 실험 )

실험 준비물 : 과육, 종류별 EM 희석 액 ( 어성초, 쑥, 국화 ), 화분

〈실험방법〉

1) 4개의 화분에 동일양의 과육(바나나 200g 포도 50g)을 넣는다.

2) 한 화분은 아무것도 뿌리지 않은 대조군으로 놓고 나머지 화분에는 각각 어성초 희석 액, 국화 희석 액, 쑥 희석 액을 분사한다.

3) 그 후 모이는 초파리의 수를 관찰한다.

4) 그 외의 모든 조건은 동일하게 맞춰놓고, 경과를 관찰 한다.

다. 실험2 ( 케일 실험 )

실험 준비물 : 케일 4촉, EM 희석 액, 분갈이용 흙, 모종삽 실험방법

1) 케일을 분갈이를 해준 뒤 식물이 흙에 자리를 잡는 시간(일주일)을 둔다.

2) 케일을 크기가 같은 화분에 옮겨 심는다.

3) 벌레가 잘 드는 곳에 케일을 놓고, 한 개의 식물에는 아무것도 뿌리지 않 고, 각각의 화분에는 어성초, 국화, 쑥 희석 액을 뿌린 후 경과를 관찰한다.

4) 뿌려준 희석액을 제외한 나머지 요인들은 통제요인으로써 일정하게 한다.

라. 실험3 ( 벌레 키트 실험 )

실험 준비물 : 벌레(개미), EM희석 액, 벌레키트(우드락, 랩, 글루건, 테이프) 실험방법

- 직접 동일한 크기의 벌레키트를 제작한다.

- 벌레키트에 벌레를 넣고, 벌레의 움직임을 관찰한다.

- 그 후 한 부분에 EM희석 액을 뿌린 후 벌레들의 움직임의 변화를 본다.

마. 제균 작업

1) 제균 작업의 다양한 방법

가) 여과법 : 여과지(0.25㎛)를 이용하여 제균 하는 방법으로 열에 영향을 받는 물질을 함유했을 때 사용.

나) 자외선 소독법 : 240-280nm 파장의 자외선을 이용하여 살균함. 주로 표면 살균 또는 투명한 액상 제품의 살균에 사용

다) 방사선 조사법 : 코발트60 동위원소에서 발생되는 고 에너지 이온화 방사선을 이용하는 방법.

라) 고압 멸균법 : 고압멸균기(autoclave)를 사용하여 121℃에서 10-15분간 멸균 하는 방법. 일반적으로 가장 널리 사용하는 방법으로 100ml 이상 의 액체를 완전 멸균할 경우 주로 사용.

2) 채택한 방법: 고압 멸균법

이유: EM연구소에도 천연물질을 사용한 EM발효액의 미생물을 제균할 경우, 15분이라는 짧은 시간에 이루어지기 때문에 성분 파괴 량도 적고 완전 멸균 할 수 있다는 장점을 가지고 있기 때문에 고압 멸균법을 주로 사용한다고 한다. 이처럼 천연벌레 퇴치제의 경우 고압멸균기를 이용하여 제균한 다음,

일반 여과기를 통과시켜, 이물질, 부유물을 제거 하는 것이 바람직해 보임.

3) 제균 작업을 하게 된 이유

9월 16일 카이스트에서 컨설팅을 받은 결과 EM의 저장성에 대해 지적을 받 았다. 이때 미생물의 사체위에 생기는 곰팡이나 다른 균의 침입의 문제 등으 로 저장성이 낮아질 가능성도 있다고 판단하여 저장성을 최대한 늘리기 위해 고압멸균법을 택하게 되었다.

□ 연구 활동 및 과정(논의 등)

○실험 과정 (월별 연구 추진 실적 일지) 가. 벌레 퇴치 성분이 있는 식물들 탐색

인터넷에 벌레퇴치 성분이 있는 식물들을 각종 논문자료나 국립 중앙과학관 과학전람회, 논문 검색과 국회도서관 논문, H사이트와 같은 논문검색 사이트 에서 조사를 진행한 결과 5가지의 식물로 간출일 수 있었다. 이들은 모두 벌 레퇴치 성분을 가지고 있었다.

1) 어성초

어성초(魚腥草)는 약모밀이라고도 불리는데, 이 식물에 어성초 라는 이름이 붙은 것은 약초에서 생선 비린내가 나기 때문이다. 어성초의 성분은 플라보 노이드, 쿠에르세틴, 쿠에르시트린, 이소쿠에르시트린, 정유 등으로 이루어져 있다. 정유에는 데카노일아세트알데히드, 미르센, 캐프릭드, 쿠에르치톨, 로우 릭알데히드 등을 포함하고 있다. 어성초의 비린 냄새는 데카노일아세트알데 히드와 로우릭알데히드에 의한 것이다. 비린내 나는 성분인 데카노일아세트 알데히드는 어성초를 천연 항생제의 역할을 하게 하는데 이러한 비릿한 냄새 가 벌레로 하여금 어성초를 기피하게 만드는 역할을 한다. 이런 성능 때문에 어성초는 최근 벌레 퇴치 성 식물로도 각광을 받고 있는 추세이다.

2) 국화

국(菊)·구화라고도 한다. 국화는 관상용으로 널리 재배하며, 많은 원예 품 종이 있다. 높이 1m 정도로 줄기 밑 부분이 목질 화되어 있으며, 잎은 어긋 나고 깃꼴로 갈라진다. 국화의 성분들 중 피레트린(pyrethrin)이라는 성분은 살충 성분으로 기름 모양의 끈기가 있는 누런 액체로 공기 중에서 산화되기 쉽다. 물에는 녹지 않으나 유기 용매에는 잘 녹는다.

3) 쑥

쑥은 독특한 향을 지니고 있어 벌레들이 싫어한다. 쑥은 국화과로 여러해살 이풀로 짙은 엽록소와 치네온, 세스커텔펜 등 정유성분과 독특한 향을 지니 고 있다. 이것은 정유 성분 때문이며 종류와 산지에 따라 차이가 많지만 대 개 0.02%정도 함유되어 있으며 정유 성분 중에서 시네알이 가장 많고 튜존, 헨콘 등이 있으며 이외에도 다른 종유의 테르펜이 함유되어있다. 그중 튜죤 이라는 테르펜 성분이 있는데 이 성분은 압생트에 독특한 향취를 주는 성분 이지만 뇌세포를 파괴하고 환각 상태를 유발하는 장본인이다.

4) 구문초

구문초는 허브 과의 제니 로얄 민트라고도 불리 운다. 높이 1m 정도 자라 는 소관목 또는 다년초다. 꽃은 여름부터 가을까지 분홍색, 흰색 등이 핀다.

꽃잎은 5개로 가운데 암적갈색의 무늬가 있다. 구문초의 성분 중 정유성분에 는 허브의 독특한 향을 내게 하는 성분을 가지고 있어서 그로 하여금 벌레 퇴치 능력을 갖게 한다.

5) 제충국

제충국은 영문명으로 Phrethrum flower라고도 한다.

제충국제의 유효성분은 피레트린(pyrethrin)Ⅰ,Ⅱ 및 시네린(cinerin)Ⅰ,Ⅱ이다.

피레트린은 황색의 점질유상(粘質油狀) 물질로서 물에는 녹지 않으나 대부분 의 유기용매에는 잘 녹는다. 따라서 제충국제는 주로 실내 위생해충의 방제 약제제로 사용되어 왔으나 최근 이들 구조를 변경시켜 빛이나 산소에 대하여 안정한 합성 제충국제의 개발로 야외 농장의 살충제로 이용되고 있다.

나. EM 발효액 제작

1) 2015. 08. 10 (월) -전주대학교 EM연구동 방문 및 선정 식물들 중 3가지를 이용하여 EM 발효액 제작 시작.

가) 준비물: 물 90L + EM 3L + 당밀 3L + 식물 9kg 정도 -배율: 식물 100%(1kg)로 가정 시 → 물 1000%(10L), EM원액·당밀 3%( 30g정도 ) ※ 1g = 1L로 본다.

나) 사용가능시기: 하절기 5~7일, 동절기 10일 정도 후에 사용가능.

2) EM 발효액 제조

우리들이 준비한 식물: 쑥, 국화, 어성초, 구문초, 제충국

그러나 이날 가져간 식물중 구문초와 제충국은 크기가 작아서 전주대학교에 서 키운 후에 실험을 재개하기로 하였다. 따라서 이날 쑥, 국화, 어성초만 EM 발효액을 제조하게 되었다.

또한 추가적으로 부족한 식물의 양을 조금 늘리기 위해 EM연구소에서 기르 고있던 어성초를 채집 하였다. (※ 위의 [그림 4] 참조

[그림 4 – 식물채집] [그림 5 – EM 강의]

[그림 7]

[그림 6] [그림 8]

[그림 3]

3) 제조과정

가) 준비한 식물들을 잘게 잘라 식물에 묻어있는 물을 제거한다.

나) 잘게 자른 식물들의 무게를 측정하고 알맞은 비율을 계산한다.

(물은 식물 무게의 10배, EM 원액, 당밀은 식물무게의 3%)

다) 따뜻한 곳에 일주일 정도 보관하면서 수시로 PH농도를 측정한다.

※ 발효 : 인큐베이터를 이용, 37~38℃ 정도의 온도에서 발효시킴.

어성초 국화 쑥

식물 260g 300g 200g

물 2.6L 3L 2L

EM 8g 9g 6g

당밀 8g 9g 6g

<표 3>

- 식물별 비율

4) EM원액의 1차 발효 (어성초, 쑥 , 국화)

사진 내에 있는 실온은 측정당시의 실온을 나타낸 것이며 발효온도는 37 ~ 38℃이다.

가) 2015. 8. 10 (월) 발효 6시간 후 PH농도 측정 - 학교 도착 직후 (1) 쑥: 5.1 (2) 국화: 4.9 (3) 어성초: 5.1

[그림 12]

나) 2015. 8. 11 (화) 발효 24시간 후 PH농도 측정

(1)쑥: 5.1→ 5.0(0.1하강)(2)국화: 4.9→ 5.4(0.5상승) (3)어성초: 5.1→ 5.1(일정)

[그림 13]

다) 2015. 8. 16 (일) 발효 6일차 PH농도 측정 (PH측정 페이퍼 와 같이 측정)

⇒쑥, 국화, 어성초 모두 대략 PH4를 의미하는 오렌지색을 보 임.(이날 만 전자식 PH측정기로 측정하지 못함.)

[그림 14]

라) 2015. 8. 18 (화) 발효 8일차 PH농도 측정

(1) 쑥: 3.1(PH페이퍼 짙은 오렌지색) (2)국화: 3.3 (동일) (3)어성초: 3.1(동일) [그림 15]

-PH 농도가 3에 다다름 (발효완료)

<차트1 EM원액PH측정결과>

※ 1일차에 국화의 ph가 높아진 이유

⇒수산화기의 분해로 수소농도가 증가하여 ph 농도가 높아 졌다.

6) EM 보관 (2015. 08. 18 (화) ~ 2015. 08. 21 (금)) 발효된 EM은 서늘한 곳에 대략 3일 정도 보관.

7) EM 원액 여과 (1차) 2015. 08. 21 (금)

발효되어 보관했던 EM의 원액을 거르는 1차 작업 시행 (쑥 ,어성초) - 국화 는 8월21일 당시 ph가 다른 식물들 보다 높게 나와 일주일간 더 발효를 시 키기로 하였다.

⤷여과한 원액은 500ml 페트병에 담아 역시 서늘한 곳에 보관.

8) EM 원액 여과 (2차) 2015. 08. 29 (토)

발효되어 보관했던 EM의 원액을 거르는 2차 작업 시행. (국화)

⇒추출한 원액은 500ml 페트병에 담아 역시 시 원한 곳에 보관함.

9) EM원액의 2차 발효(제충국 ,국화) 준비한 식물: 제충국, 구문초

[그림 16] [그림 17] [그림 18]

[그림 19] [그림 20]

제충국 구문초

물 2.5l 1l

식물 250g 100g

EM 7.5ml 3ml

당밀 7.5ml 3ml

↳ 역시 물은 식물무게의 10배, 당밀과 EM원액은 식물무게의 3%를 넣음.

가) EM 원액 제작

나) 발효 과정

[좌 - 그림 23 – 발효 24시간: 둘 다 6.5]

[우 - 그림 24 - 발효 48시간: 제충국 6.2 / 구문초 6.0]

[좌 - 그림 25 - 발효 72시간: 제충국 5.8 / 구문초 6.0]

[우 - 그림 26 - 발효 4일차 (96시간 : 제충국 4.5 / 구문초 4.5]

[그림 21] [그림 22]

[좌 - 그림 27 - 발효 5일차: 제충국 3.9 / 구문초 4.0]

[우 - 그림 28 - 발효 6일차: 제충국 3.5 / 구문초 3.5]

<차트2 – ph수치 그래프>

10) 2015. 10. 24 (토)

할 일에 대한 정리와 계획을 짬.

11) 2015. 10. 28 (수)

제충국, 구문초 발효작업 완료.

다. 실험1 ( 초파리 실험 )

1) 2015. 09. 03 (목)

○EM 벌레 퇴치제 희석 액 제작

※ 희석한 이유

EM 추출물 원액은 ph 3 후반 정도의 산성을 띄 고 있기 때문에 그 원액자체가 식물의 이파리위 에 분사될 경우 식물의 이파리 가말라 죽을 수 있다는 점을 감안하여 EM추출물 원액 분사 시 식물 등의 생태계 의 영향을 끼칠 수 있다 [그림 29]

는 점에서 친환경적 부분을 감안하였다. 따라서 EM 원액의 30배정도로 희석 하여 사용하였다. 아무것도 뿌리지 않고, 내버려둔 화분에 모인 초파리의 수 와 쑥, 어성초, 국화 희석 액을 뿌린 화분을 관찰한다. ( 각각 100g씩 )

○가설 설정

우리가 미생물 발효 추출로 하여금 제작한 용액들을 뿌린 화분에는 과육을 좋아하는 초파리의 꼬임 현상이 대조군으로 설정하여 물(순수한 증류수)을 뿌린 화분보다 적을 것이다.

2) 1일차 - 2015. 09. 04 (금)

⇒첫날은 아무것도 (초파리)벌레가 꼬이지 않음.

3) 2일차 - 2015. 09. 05 (토)

[그림 31 – 쑥]

[그림 33 – 어성초]

[그림 32 – 국화]

[그림 30 – 대조군]

[그림 34-대조군2마리] [그림 35-쑥2마리]

4) 5일차 - 2015. 09. 07 (월)

- 대체적으로 대조군에는 초파리가 많이 모여들었지만 원액을 뿌린 곳에는 많이 모여들지 않음. 이를 통해 EM 벌레퇴치제의 효과를 알 수 있었음.

5) 7일차 (최종결과) - 2015. 09. 09 (수)

위의 사진과 같이 아무것도 뿌리지 않은 화분에는 약 10마리 정도가 모였 다. 쑥 희석 액을 뿌린 화분에는 초파리가 한 마리 정도가 모였다.

국화 희석 액을 뿌린 화분에도 약 1마리 정도가 모였고, 어성초 희석 액을 뿌린 화분은 약 2마리 정도가 모였다. 또한 모두 대조군보다 냄새도 덜했다.

[그림 36-국화1마리] [그림 37-어성초1마리]

[그림 41 – 쑥2마리]

[그림 40 – 국화2마리]

[그림 39-어성초1마리]

[그림 38–대조군7마리]

라. 실험 2( 케일 실험과 주광성 실험 )

1)

^○

나) 실험준비물 : 케일 잎, EM희석액 (제충국,구문초,쑥,국화,어성초,대조군 ) - 케일의 잎을 담은 후 크기와 무게가 거의 비슷한 순으로 정확히 무게를 재어 크기와 신선도가 비슷한 잎들로 분류하여 진행하였다.

○

가) 장소 :　대전광역시 중구 문화 1동 보문산

나) 실험준비물 :손전등,EM 희석액(제충국,구문초,쑥,국화,어성초,대조군)

2) 문제점 및 논의점

우리가 당초 계획했던 실험들은 초파리 실험, 케일 실험, 주광성 실험, 벌레 키트 실험이었다. 그런데 EM 발효액을 발효하기 위한 적당한 온도를 유지해 주는 인큐베이터 확보가 늦어짐에 따라 EM 발효액의 발효 또한 늦어져 당초 예상했던 시간보다 발효 기간이 조금 길어지게 되었다. 이는 초파리 실험의 진행 또한 늦추었고 전체적인 계획 수정을 하도록 만들었다. 당초 초파리 실 험 후 바로 진행할 예정이었던 케일 실험과 주광성 실험에 대한 계획 역시 상당히 늦어지게 되었다. 그런데 그 당시에 우리들은 서늘해지는 날씨에 대 해 간과했다. 당초 벌레를 구하기 쉬울 것이라고 예상했지만 초파리 실험이 끝나고 실험내용을 정리하고 나서는 날씨가 서늘해져 있었고 이는 벌레들을 구하기 어렵도록 만들었다. 결국 며칠을 벌레가 그렇게 잘 먹는다는 케일을 밖에 납두어도 벌레확보가 어려워졌고 2틀을 연속으로 밥 10시부터 12시 내 지 1시까지 보문 산에 올라가 손전등을 켜주고 기다리는 등의 수고에도 불구

[그림 42 - 최종 결과]

하고 계절 탓에 벌레의 확보에 큰 차질이 생겼다. 어쩔 수 없이 우리들은 케 일 실험과 주광성 실험을 제외시키게 되었다. 케일 실험과 주광성 실험을 계 절 탓이라 생각하지 않고 날씨 탓이라고 하고 처사도 지난 그 시점에서 무한 정 늦어진다면 다른 실험들 역시 결국에는 진행할 수 없을 것이라고 판단했 기 때문이었다. 이번 일을 계기로 다양한 변수를 미리 점검하지 않은 점에 대해 깊이 반성하게 되었다. 또한 매사에 벌어질 수 있는 다양한 상황들과 문제점들에 대한 보완점을 미리 세우기 위해 수시로 자체적인 피드백을 통해 철저하게 모든 부분에서 준비를 하게 되었다. 비록 케일 실험과 주광성 실험 은 제외시키게 되었지만 이는 우리들로 하여금 다른 실험을 진행할 때 더욱 신중함을 가하게 했고 다양한 변수에 대해 더욱 확실한 대비를 할 수 있게 해줬다는 의의가 있다.

마. 실험 3( 벌레키트 실험 )

1) 실험실 온도 : 약 20℃

(온도 조절 장치를 통하여 개미의 활동이 활발한 온도로 설정함)

2) 실험준비물 :

벌레키트 제작을 위한 우드락, 랩, 글루건, 일개미 100마리, 샬레, EM 희석액 ( 어성초, 국화, 제충국, 구문초, 쑥, 대조군 )

3) 벌레키트를 정육각형으로 만든 이유 : 정중앙에 개미를 풀어놓았을 때 거 리의 영향을 받지 않고 개미가 자신이 원하는 곳으로 가는 것을 명확히 관찰 할 수 있기 때문이라고 생각하고 정육각 형으로 만들어 가운데 쪽에 개미를 풀어주기로 함.

4) 가설설정

우리가 만든 미생물 발효추출을 이용한 EM 벌레 퇴치 제에는 개미들이 오지 않을 것이고 대조군 쪽에 주로 모여 있을 것이다.

5) 실험 결과 [그림 43]

EM벌레 퇴치 제를 놓은 후 벌레들의 움직임을 관찰하기 위해서 일개미 100 마리를 풀어놓았다. 그 후 개미들이 벌레키트의 환경에 완벽히 적응해 활동 할 수 있을 정도 (약 24시간 )를 시간을 관찰한다.

⇒처음 EM 발효액 제작 때와 동일한 당을 같게 하기 위해 당밀과 물을 3 : 1000의 비율로 섞은 것으로 대조 군에 해당하는 곳에 개미들이 많이 모였다. 대략 70%정 도의 개미(72마리)가 모였다.

-국화 주변에는 개미들이 모이지 않았다.

-어성초 주위로도 개미들이 오지 않았다.

-제충국 주위에도 개미들이 전혀 모이지 않았다.

-구문초 주위에도 개미들이 전혀 모이지 않았다.

-쑥 주위에는 어느 정도의 개미가 모여 있지만, 물과 당밀의 대조군에 비해서는 적게 모인 것으로 보아 어느 정도의 살충능력이 있는 것으로 보여 진다. 대략 15~18%

정도의 개미가 모여 있었다.

-결론 : 어성초, 국화, 제충국, 구문초는 일개미를 상대로 강한 살충능력을 보였다. 특유한 향뿐만 아니라 강한 산성, 그 식물만이 가지고 있는 특이한 성분으로 인해서 많은 벌레들이 기피 한다. 비록 쑥은 강하지는 않지만 어느 정도의 살충 능력이 있다고 판단하였다.

[그림 44 – 대조군]

[그림 45– 국화] [그림 46– 어성초] [그림 47– 제충국]

[그림 48 – 구문초]

[그림 49– 쑥]

바. 제균 작업

전주대학교 EM연구동에서 교수님의 도움을 받아 고압 멸균기로 멸균을 하였다. 제균 작업은 다른 미생물을 제거해 저장성을 높인다.

○전주대학교 EM연구동 방문 및 제균 작업

1) 현재까지 발효한 EM 발효액들의 상태 조사 ( PH농도 및 전기 전도성 등) 2) EM 발효액 제균 작업 시행.

[그림 51]

플라스크 내부로 이물질이 들어가지 못하도록 호일로 위를 막는 사진. (좌) 고온멸균장치, 내부에 EM 발효액들을 넣고 121℃에서 15분간 가열함. (우)

3) 제균 작업 후 부유물 필터링 작업 시행.

제균 작업 시행 후 뜨끈뜨끈한 EM 발효액들의 사진. (좌) 부유물 필터 장치의 사진. 깔때기와 같은 원리이다. (우) [그림 50]

⇒삼각 플라스크 안에 EM 발효액을 넣는 사진.

[그림 52] [그림 53]

[그림 54] [그림 55]

필터링 처리 된 부유물의 사진. (좌)

모든 작업이 끝난 EM 발효액들을 담은 용기들의 사진. (담기 전 사진) (우)

Ⅲ. 연구 결과 및 시사점

□ 연구 결과(결론)

1. EM을 이용한 미생물 발효 추출을 통해 인체에 무해하고 성능 좋은 벌레 퇴치성분 추출.

내용 : 추출 방법에는 열소 추출, 알코올 추출 등 미생물 발효추출 외에도 여러 가지 방법이 있다. 그리고 이들 중에는 미생물 발효 추출보다 효율이 좋은 방법도 있다. 허나 그러한 추출방법을 사용하게 된다면, 고온이라는 특 정 조건 내에서나 알코올 등의 인체에 좋지 않은 화학물질에 의존해야만 성 분이 추출된다. 그런데 고온에서는 벌레 퇴치성분이 열에 의해 변질 될 우려 가 있고 또한 유해한 성분이 포함된다면 이는 연구 취지에도 맞지 않게 된다 고 판단하였다. 따라서 저온의 물에서도 다량의 성분을 추출해 낼 수 있는 미생물 발효 추출을 사용하여 효과적으로 벌레 퇴치 성분을 추출 해냈다.

2. 초파리 실험, 벌레 키트 실험을 통한 성능 확인

내용 : 실제 우리가 추출해낸 성분이 효과가 있는지 그리고 성분의 효과가 우리가 일상생활에서 사용할 수 있을 정도의 수준이 되는지 확인하기 위해 실험을 했다. 일상생활에서의 효과를 바라기 때문에, 실험벌레의 종류도 우리 주위에 흔히 있는 초파리나 개미 등을 활용하여, 성능을 확인했다. 이러한 실 험들을 통해 효과를 입증했다.

[그림 56] [그림 57]

3. 제균 작업을 통해 편이성 증가

내용 : 사실 제균 작업은 굳이 하지 않아도 된다. 제균 작업을 통해 벌레퇴 치능력이 변하지는 않기 때문이다. 하지만 이 추출액을 그대로 내버려 두면, 효모의 사체가 추출액 위를 떠돌아 다녀서 스프레이 통로를 막아 불편함을 주거나 미관상 불쾌감을 준다. 또한 미생물의 사체 즉 효모 등의 사체 위에 생길 수 있는 유해 미생물(곰팡이) 등의 발아로 성분의 변이가 일어날 수도 있다. 결과적으로 제균 작업을 통해 이러한 문제점을 보완하고 저장기간을 늘릴 수 있다는 장점을 두었다.

Ⅳ. 연구의 제한점

1. 주제가 벌레와 관련된 실험이다 보니 생명체인 벌레를 끌어들여 실험을 진행시키는 부분이 상당한 제약이 있었다. 또한 벌레를 가지고 성능실험을 하는 방식이 기존의 연구 어디서도 찾아 볼 수 없어 우리가 직접 생각하고 고안하여 실험을 진행 하였다.

2. 벌레 실험 도중, 벌레는 계속 돌아다니기 때문에 벌레가 모이는 수를 시각 화하여 표현하기가 어려워서 고민을 많이 해보았으나 사진을 찍어 그때 당 시의 상황을 표현하거나 도표에 의존하여 표현하는 방법을 고안 할 수 밖 에 없었다.

3. 벌레의 주광성 실험과 케일 실험 과정 중 식물의 성분이나 등을 보고 그 동안에 진행해왔던 실험들의 결과를 정리하는데 치중하다 보니 날씨와 계절 에 영향을 받는 벌레의 특성이나 변수를 생각지 못한 부분이 있어 매우 아 쉬웠다.

Ⅴ. 홍보 및 사후 활용

□ EM발효액의 독특한 향을 제거한 EM발효액의 활용범위를 다양하게 확대.

1. EM발효액의 성분을 담아 스티커의 형태로 만들어 창문에 붙이면 창문을 통해 벌레가 들어오는 것을 차단할 수 있고 기존 분사 형으로 만들었을 떄 보다 지속시간 이 길게 유지될 수 있도록 할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

2. 스프레이 형태로 만들어 인체에 무해한 스프레이를 만들어 사용 할 수 있고 그 스프레이에 EM발효액 자체의 향을 사람들에게 조금 친숙하고 거부감 없이

만들고자 향을 첨가하여 방향제의 역할뿐더러 그 선정한 향들 또한 해충들이 싫어 하는 과일 향으로 선정하여 해충의 접근을 막을 수 있다고 생각하였다.

3. EM발효액을 향초 제작에 같이 이용하게 된다면 자는데 향초를 켜두고 자는 사람들에게도 향초 자체의 냄새가 집중력 향상이나 피로 회복등의 효과를 주는 동시에 밤에 모기 등의 벌레들에 공격에 대비 할 수 있다.

□ 교내 대회(행촌 학생 논문 대회)에서 우수한 성적을 거둔 결과 행촌 학생 논문집 에 게재가 예정되어 있다.

Ⅵ. 참고문헌

□ 참고문헌

1.. 대전 중앙 국립과학관 학술 논문 중 (‘em이 강물 환경변화에 미치는 영향’) 2.. 네이버 지식백과

가.‘물, 해충이 우리에게 미치는 영향’

나.‘국화 [菊花] (두산백과)’

3. 해피 캠퍼스 (Happy Campus)

가.‘구문초, 어성초의 벌레퇴치 성분 및 효능’

나. 실험보고서 구문초의 성분분석 모기 기피 현상에 관한 고찰‘질병’

다. 미생물 발효추출의 장점, 고압 멸균기에 관하여

라.로즈제라늄 [Rose Geranium] (허브도감, 2006. 1. 5.아카데미 서적) 4. 위키백과

가.‘EM( 유용미생물군 )이란?’2.‘EM의 주요미생물’

5. 참고도서

가.‘똑똑한 주부가 꼭 알아야 할 착한미생물 EM이야기(강영중)’

나.‘하리하라의 생물학 카페 (이은희)’

6. http://www.goodday.co.nz/boncho/13477 - 어성초의 효능

7. ( google학술 논문 자료 (쑥은 어떤 성분으로 이루어져있나?) ) 가. 국민영양98-3, 장학길/경원대학교 식품생물공학과 교수 나. 최영전, 산나물재배와 이용법, 오성출판사,1992

다. 쑥의 열수추출물과 주요향기성분이 세균의 생육에 미치는 영향.(한국 영양식량학회지, 김영숙 외 3명)