친환경적인 EM(Effective Microorganism) 활용

친환경적인EM(Effective Microorganism) 활용친환경적인EM(Effective Microorganism) 활용 Ⅰ. 주제설정의 동기 Ⅱ. 사전조사 Ⅲ. 탐구의 일정 및 계획 Ⅳ. 실험1의 탐구절차와 방법 EM을 활용한 악취제거 Ⅴ.실험1의 탐구과정 Ⅵ. 실험1의 탐구 결과 Ⅶ. 실험2의 탐구절차 및 방법 EM 흙공을 만들어 물 정화하기 Ⅸ. 실험2의 탐구결과 Ⅷ. 실험2의 탐구과정 Ⅹ. 탐구의 결론 및 알게 된 점 정리 평소 EM에 관심이 많 았는데 뉴스기사로 이 소식을 접하고 매우 흥 미로웠다. 마침 영재 원에서 산출물과제의 주제변경에 고민을 하 던 중 이었는데 원래 하려던 주제와 비슷한 분야여서 더 자세히 알 . 아보게 되었다 . 팀원 모두 EM의 활용분야에 대해 조사해보다 가 EM을 활용하여 하천을 정화하는 것 뿐만 아니라 비누도 만들고 세정제도 만드는등 여 러 방면에 쓰인다는 것을 알게 되었다 . 그중 에서도 특히 하수구 악취제거에 사용된다는 것이 가장 인상이 깊었다 . 그래서 이번 산출물 과제에서 우리는 EM을 활용한 물정화실험과 악취제거 실험을 계획하게 되었다 . 1. EM 의 정의 EM은 Effective Micro-organisms 의 머리글자를 딴 약자로서 유 용한 미생물들이란 뜻이다 . 일반적으로 효모 , 유산균, 누룩균, 광합성 세균, 방선균 등 80여 종의 미생물이 들어 있어 악취 제거 , 수질 정화 , 금속과 식품의 산화방지 ,남은 음식물 발효 등에 탁월한 효과가 있는것 으로 알려져 있다 . 이러한 미생물들은 항산화 작용 혹은 생리 활성물질 을 생성하며 부패를 억제하는 역할을 한다 . 또한 이러한 유용 미생물들 은 인류가 오래 전부터 식품의 발효 등에 이용해 왔던 미생물들이다 . 이러한 미생물들은 항산화 작용 또는 항산화 물질을 생성함 으로써 서 로 공생하며 부패를 억제하여 자연을 소생의 방향으로 이끌어나간다 . 출처: http://www.emcenter.or.kr/ 2. EM 활용분야 ① em을 이용한 욕실용품 치약, 비누, 헤어 케어 , 바디 케어 ② em을 이용한 세제류 섬유세탁 전용 세제 , 식기 전용 세제 , 과일채소 전용 세제 , 세탁비누 ③ em 활성액 다목적용으로 청소나 화분 , 애완동물 등에 희석해서 사용 ④ em을 이용한 화장품 기초케어및 클린징폼 , 마스크 팩 ⑤ 아토피 전용 케어 제품 아토피 피부를 위한 팩과 기초케어 제품이 있습니다 . ⑥ em을 이용한 식품 마시는 물과 소금 , 쌀 ⑦ 건축자재 주택을 지을 때 사용하는 건축자재 em을 이용한 친환경자재와 em공법 3.중랑물재생센터견학3.중랑물재생센터견학 실험에 필요한 물을 구하는 동시에 실험과 관련된 정보를 얻고 궁금 한 질문을 여쭈어보기 위하여 중랑 물 재생센터에 견학을 다녀왔습니 다. EM주요미생물중에는광합성세균과유산균,효모균들4. 물의오염도측정방법결정EM주요미생물중에는광합성세균과유산균,효모균들4. 물의오염도측정방법결정 의 다양한 균들이 있는데 그중 광합성세균은 약 35억 년 전 탄생한 지구 최초의 생물 . 태초 지구를 덮고 있 던 이산화탄소와 수소화합물을 재료로 높은 압력과 온 도즉 , 지금의 환경과 반대되는 조건에서 생존하면서 광합성을 하여 유기화합물의 합성 및 산소를 생성하여 오늘의 지구를 만든 공로자이다 . 광합성세균은 주변의 유익한 균을 불러 모으는 역할과 생리활성물질을 생산 공급하여 작물에게 도움을 주며 작물에 높은 항산화 효과가 나타나게 한다 . 이러한 작용은 광합성세균이 토양에서 받는 빛과 열을 에너지로 하여 식물 뿌리에서 나오는 분비물 , 유기물, 또는 유해가스 (황화수소 등 )을 먹이로 하여 질소화합 물인 아미노산 , 핵산과 생리활성물질 , 당류 등 식물의 생육과 생장을 촉진시키는 많은 유용물질을 생합성하 는 독립영양미생물이며 , 카로티노이드를 가진 홍색의 생균체이다. 대표적으로 녹색 세균의 클로로비움 , 황홍색세균의 크 로마튬, 비황홍세균의 로도스피릴륨 , 로돕센도모나스 등이 있다 . 산소를 싫어하기 때문에 EM을 보관할 때 는 산소를 차단시켜 주어야 한다 . 호기성, 혐기성 등 유용 미생물 모두의 생존 증식에 도움을 주며 아조토 박터, 효모, 유산균 등 유기 영양균과 공생하면서 질소 를 고정하는 역할을 한다 . 이러한 정보를 바탕으로 하여 EM이 역할을 하고있다 면 광합성을 하여 물속의 용존산소량이 늘어날것이라 는 가정하에 용존산소량 측정을 결정하였다 . 용존산소량 [ DO ; disolved oxygen , 溶存酸素量 ] 5. 용존산소량의 정의 5. 용존산소량의 정의 물속에 용해되어 있는 산소의 양 . 깨끗한 개울물에는 보통 7∼10ppm 정도가 포함되어 있다 . 수중에 유기물 이 늘어나면 산소가 소비되어 그 양이 줄기 때문에 수 질오염을 측정하는 지표가 된다 . 용존산소는 하천 등 의 자정작용이나 수중생물에 없어서는 안된다 . 용존산소 소비 수중 용존산소는 1) 제1철이온이 제 2철이온으로 산화 될때 , 2) 수중생물의 호흡작용에 의한 것 등 여러 가 지 요인이 있으며 수중용존산소가 현저하게 소비되면 산소부족으로 어패류는 생존되지 않으며 오염도가 높 은 하천은 어패류의 생존이 어렵다 . 일 자 내 용 방 법 5월 20일 ~6월 3일 주제 설정 및 자료수집, 계획안 작성 탐구내용을 계획하고 사전조사를 통해 관련정보를 모음 6월 5일 ~20일 보고서 작성 및 수정 탐구내용의 계획및 방안, 사전조사를 배경으로 보고서 작성 시작 7월 12일 ~7월 21 일 실험1 준비 및 실험 흙공을 제작하고 발효과정중 변화관찰, 보고서를 작성한다 7월 22일 ~8월 10 일 실험 2계획 및 필요한 물 수집. 실험1의 결과를 바탕으로 실험2를 계획하고 실험2에 필요한 실험도구를 준비한다. 실험2에 필요한 오염된 물을 구한다. 9월7일~ 9월 23일 실험2준비및 실험 제작한 흙공으로 수질 정화 실험을 하고 결과를 기록한다. 9월30일~ 10월16일 보고서 정리 , ppt 작성 실험2의 결과를 바탕으로 나머지 보고서와 ppt 를 제작하고 최종발표를 준비한다. 1. 실험1의 가정과 방법 1. 실험1의가정과방법 흙공이 발효가 잘되는 최대의 조건을 찾는 다. →흙공을 만드는 과정중에 활성액 뿐만 아니 라 다른 요소가 첨가되었을때 발효되는 과 정과 정화효과의 차이가 있을것이라는 가 정하에 흙공을 만드는 과정에 변수를 두어 제작하고, 일주일 이상기간동안 발효시키 면서 그변화를 관찰한다 . ①변수를정하고4가지종류의흙공을만든2. 실험1의실험방법및절차 ①변수를정하고4가지종류의흙공을만든2. 실험1의실험방법및절차 다. 1)황토+물 2)황토+em 활성액 3)황토+em 활성액+음식물발효제 4)황토+em 활성액+음식물발효제+당밀 ② 흙공을 각각 변수에 따라 구분하여 그늘에 서 직사광선을 피해 보관한다 . ③ 매일매일 같은 시각마다 변화를 관찰한다 . ④ 변화를 기록하고 실험결과를 정리한다 . 3. 실험1의조건및유의사항3. 실험1의조건및유의사항 ① 반죽을 할때 활성액과 황토의 비율을 같 게 한다 . ② 변수를 가지고 있는 다른종류의 흙공들이 서로 접촉되지 않게한다 . ③ 같은 장소에 흙공을 보관하며 매일 같은 시각 변화를 관찰한다 . ④ 직사광선을 피하며 그늘에서 보관한다 . 1. 흙공 제작준비물 1. 흙공제작준비물 em 활성액, 황토, 물, 당밀, 저울, 음 식물 발효제 2. 흙공제작과정2. 흙공제작과정 ① 준비물을 준비한다 . ② <황토+물> <황토+em 활성액> <황토+em 활성액+음식물발효제>: 음식물 발효제는 황토의 1/10 <황토+em 활성액+음식물발효제+당밀> :당밀은 em활성액의 5% 순서대로 반죽을 한다 . ③ 각각 100g짜리 공모양을 만들어 준다 . ④ 서늘한곳에 보관한다 . 1일 차 1일차 황토 + 물 황토 + EM활성액 황토 + EM 활성액 + 음식물 발효제 황토 + EM 활성액 + 음식물 발효제 + 당밀 1일후 (7.17) 변함이 없음 변함이 없음 곰팡이 피기시작 곰팡이 피기시작 2일차2일차 황토 + 물 황토 + EM활성액 황토 + EM 활성액 + 음식물 발효제 황토 + EM 활성액 + 음식물 발효제 + 당밀 2일 후 (7.18) 변함이 없음 곰팡이가 피기시작 함 곰팡이가 전체적으 로 꽃처럼 번져감 곰팡이 전체적으로 하얗게번짐 3일차3일차 황토 + 물 황토 + EM활성액 황토 + EM 활성액 + 음식물 발효제 황토 + EM 활성액 + 음식물 발효제 + 당밀 3일 후 (7.19) 변함이 없음 곰팡이가 드문드문 피기시작 곰팡이도 많이 피기 시작 곰팡이가 많이 피기 시작 4일차4일차 황토 + 물 황토 + EM활성액 황토 + EM 활성액 + 음식물 발효제 황토 + EM 활성액 + 음식물 발효제 + 당밀 4일 후 (7.20) 변함이 없음 곰팡이가 전체적으 로 보이기 시작 전체적으로 곰팡이 가 하얗게 핌 곰팡이와 냄새가 나 기 시작하고 거의 전체적으로 하얗게 뒤덮임 5일차5일차 황토 + 물 황토 + EM활성액 황토 + EM 활성액 + 음식물 발효제 황토 + EM 활성액 + 음식물 발효제 + 당밀 5일 후 (7.21) 변함이 없음 곰팡이가 점점늘어 남 전체적으로 곰팡이 가 매우 많이 핌 전체적으로 곰팡이 가 매우 많이 핌 2. 실험1의결과정리2. 실험1의결과정리 ① 황토와 물만 넣어 만든 흙공에서는 곰팡 이가 피지 않았다 . ② 황토와 활성액만 넣어 만든 흙공에서도 곰팡이가 피었다 . ③ 황토와 활성액 , 음식물 발효제를 섞은것 과 여기에 당밀까지 넣어 만든 흙공은 비슷 하게 곰팡이가 많이 피었다 . 1. 실험2의 가정과 방법 1. 실험2의가정과방법 실험1에서 만들어진 EM흙공을 사용하여 오염된 물을 정화할 수 있다 . → 곰팡이가 많이 핀 첨가물이 들어간 흙 공이 정화가 더 잘될 것이라는 가정하에 흙공을 오염된물에 넣고 시간변화에 따른 용존 산소량을 측정한다 . 2. 실험2의실험방법과절차2. 실험2의실험방법과절차 ① 오염된 물을 수집해온다 .(중랑물재생센 터에서 수집해옴 ) ② 오염된물의 용존산소량를 측정한다 , ③ 실험 1에서 제작한 흙공을 오염된물에 넣고 일정한 주기마다 변화를 관찰한다 . ④ 물의 오염도를 측정하고 결과를 정리한 다. 약 1단계에서 2단계 사이 (물환경등급Ⅴ~Ⅵ약 2ppm) 로 물고기가 살수 없을 정도 약1단계에서2단계사이(물환경등급Ⅴ~Ⅵ약2ppm) 로물고기가살수없을정도 1. 오염된물의수집과정1. 오염된물의수집과정 중랑 물 재생센터에서 아직 정화 되지 않 은 물을 퍼올려서 수집하였다 . 오염된물의 용존산소량을 측정해보니 2. 용존산소량의측정2. 용존산소량의측정 우리가 사용한 용존산소 키트 처음 물의 모습 (흙공을 넣지 않 은 상태 ) 1일차1일차 1일째 1.황토 2.황토+EM활성액 (9월 15일) 3.황토+EM 활성액 +음식물발효제 4.황토+EM 활성액 +음식물발효제 +당밀 3일차3일째(9월17일) 1.황토2.황토+EM활성액제일색깔이연했고용존산소량이조금증가하였다. 전체중가장변화가없었다.(약2ppm 미만) 3,4번에비해용존산소량이적었지만1번보다는용존산소량이높았다. 처음보다수치가증가하였다.(약2ppm) 3.황토+EM 활성액+음식물발효제4.황토+EM 활성액+음식물발효제+당밀1,2 번에비해높은용존산소량이측정되었다.(약5ppm) 1,2번에비해훨씬많은양의용존산소량을가졌으며가장높은양의용존산소량을보였다.(약6ppm) 3일차3일째(9월17일) 1.황토2.황토+EM활성액제일색깔이연했고용존산소량이조금증가하였다. 전체중가장변화가없었다.(약2ppm 미만) 3,4번에비해용존산소량이적었지만1번보다는용존산소량이높았다. 처음보다수치가증가하였다.(약2ppm) 3.황토+EM 활성액+음식물발효제4.황토+EM 활성액+음식물발효제+당밀1,2 번에비해높은용존산소량이측정되었다.(약5ppm) 1,2번에비해훨씬많은양의용존산소량을가졌으며가장높은양의용존산소량을보였다.(약6ppm) 6일차6일째(9월20일) 1.황토2.황토+EM활성액전보다용존산소량의수치가많이증가하였다.(약3ppm) 용존산소량이매우증가하였으며3번과비슷한정도의용존산소량이측정되었다. (약5ppm) 3.황토+EM 활성액+음식물발효제4.황토+EM 활성액+음식물발효제+당밀용존산소량이전과거의변화가없었다.(약5.5ppm) 용존산소량이전보다약간감소하였다. (약5.5ppm) 6일차6일째(9월20일) 1.황토2.황토+EM활성액전보다용존산소량의수치가많이증가하였다.(약3ppm) 용존산소량이매우증가하였으며3번과비슷한정도의용존산소량이측정되었다. (약5ppm) 3.황토+EM 활성액+음식물발효제4.황토+EM 활성액+음식물발효제+당밀용존산소량이전과거의변화가없었다.(약5.5ppm) 용존산소량이전보다약간감소하였다. (약5.5ppm) 9일차9일째(9월23일) 1.황토2.황토+EM활성액계속조금씩용존산소량이증가하였다.(약4ppm) 결과적으로가장용존산소량이높게측정되었다.(약7ppm) 3.황토+EM 활성액+음식물발효제4.황토+EM 활성액+음식물발효제+당밀용존산소량이조금감소하였다. (약5ppm) 용존산소량이많이감소하였다. (약2ppm) 9일차9일째(9월23일) 1.황토2.황토+EM활성액계속조금씩용존산소량이증가하였다.(약4ppm) 결과적으로가장용존산소량이높게측정되었다.(약7ppm) 3.황토+EM 활성액+음식물발효제4.황토+EM 활성액+음식물발효제+당밀용존산소량이조금감소하였다. (약5ppm) 용존산소량이많이감소하였다. (약2ppm) 2. 실험2의결과정리2. 실험2의결과정리 ①황토 자체의 정화능력을 확인할 수 있었 다. ②실험 초기에는 음식물 발효제와 당밀을 넣은 흙공이 정화가 가장 잘되었으나 , 시간 이 지날수록 오히려 용존산소량이 감소하 였다. ③결과적으로 EM원액과 황토를 넣은 2번 흙공이 가장 정화가 잘되었다 . 실험1을 통하여 흙공을 발효시킬 때 당밀이나 음식물발 효제와 같은 em의 먹이가 될 수 있는 첨가물을 넣었을 때 곰팡이가 훨씬 많이 빠른 시간 안에 생긴다는 것을 알 수 있었다 . 그러나 실험 2에서는 첨가물을 넣어 만든 흙 공이 정화가 잘될 것이라는 가정과 다른 결과를 얻을 수 있었다. 실험초기에는 3번,4번 흙공이 먼저 용존산소량 수치가 올랐으나 후에 3번 4번 흙공은 오히려 용존산소 량의 수치가 감소하는 것을 볼 수 있었고 특히 4번 흙공 을 넣은 물은 처음과 비슷해지는 현상을 보였다 . 그래서 결과적으로는 황토와 em발효액만을 넣어 만든 2번흙 공이 가장 용존산소량의 수치가 높아졌다 . 그 이유를 찾기 위해 조사한 결과 부영양화라는 정보를 찾을 수 있었다 .여기서 부영양화 현상이란 ? 인,댐등과같은정체된수계에질소 ,저수지,호수,‘수계.. 과 같은 영양염류가 과다하게 유입되어 조류 플랑크톤의 대량 증식으로 생태계가 파괴 되고 사람도 비만이 되면 문제가 되듯이 물속의 영양분이 많아지면 물속에 많은 문제를 발생한다 ....’ 음식물 발효제와 당밀을 넣어 흙공을 만듦으로서 EM의 발효는 더 빨리 활성화 시킬 수 있었지만 , 시간에 지남에 따라 외관으로는 물이 썩는 듯 한 형상을 관찰할 수 있었 고 측정을 통해 용존산소량이 감소하는 것을 알 수 있었 다. 이 원인 중에는 부영양화의 요인이 있었던 것으로 파 악하였다. 또한 다른 문제도 발견하였는데 , 그것은 수조 의 물의 양에 비해 흙공의 양이 너무 많았다는 점이다 . 이번 탐구를 통해 알고 싶었던 점이 많았던 만큼 시간이 부족하여 포기한 점들이 많았던 것 같다 . 실험1에서 흙 공 1,2,3,4번에 각각 재료를 첨가해가면서 제작하였지 만 더 시간이 많았더라면 사실 동일한 재료를 기본적으 로 사용하고 변인은 한가지만 하여 각각 다른 재료를 넣 어 제작하였더라면 훨씬 변인통제가 잘된 실험이었을 것 이다. 또한 실험 2의 결과를 바탕으로 하여 음식물발효제 와 당밀이 em의 발효를 활성화 시키면서 동시에 물을 변질시키지 않는 적절한 양을 탐구하는 실험을 다음번에 기회가 된다면 연구해보고 싶다 .