KR0166164B1 - 식양토를 주재료로 하는 사면 녹화재 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 분사3식 녹화 공법의 녹화재 조성물은 법면의 녹화 시공이 용이하며 안전한 분사식 녹화 공법에 사용되며 경제적이면서 보비력과 보수력이 우수한 재료인 식양토, 발효오니, 피트모스, 식물섬유, 폴리 아크릴계 고분자와 폴리 아크릴계 선상 유기 고분자물질을 포함하여 제조하였다. 이 조성물은 분사식 녹화 공법에서 요구하는 조건에 잘 만족하였으며, 토양의 침식과 고결화를 방지할 수 있었고 토양의 단립 구조를 형성함으로 식물 생육에서도 우수한 효과를 보였다.

Description

식양토를 주재료로 하는 사면 녹화재 조성물

제1도는 본 발명의 실시예에 사용된 슬럼프 콘의 모양을 개략적으로 나타낸 도면이고,

제2도는 유동성 실험에 사용되는 장치를 개략적으로 나타내는 도면이며,

제3도는 슬럼프 실험에서 생성된 반응 후의 녹화재를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

D_t: 콘의 상변 지름 D_b: 콘의 저변 지름

h : 콘의 높이 R : 유동성 실험에서 녹화재가 퍼진 후의 직경

x : 슬럼프 실험에서 단립 반응 후에 콘이 제거된 녹화재의 높이와의 차 (㎝)

y : 단립 반응 후의 녹화재

[산업상 이용분야]

본 발명은 사면 녹화 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 녹화 공법 중에서 특히 시공 안정성과 효율성이 좋은 분사식 녹화 공법에 적합한 식물의 생육에 우수한 효과를 갖는 식양토(埴壤土)을 주재료로 하는 사면 녹화 조성물에 관한 것이다.

[종래 기술]

일반적으로 최근에 전 국토에 걸쳐서 국토 개발이 가속화 되어가고 있고, 그로 인하여 법면이 발생하게 된다. 이러한 암반이나 토양으로 되어 있는 법면의 발생은 시각적으로 불안정한 감을 주어 자연 경관의 상당한 부분을 해치는 것은 물론 풍화와 침식에 노출되어 낙석 및 붕괴의 위험을 항상 초래하게 된다. 그러므로 이를 방지하기 위하여 많은 법면에 인공적으로 식물이 식생할 수 있는 초지를 조성하고 녹화하는 사면 녹화 공법등이 개발 시도되고 있다.

현재 많이 실시되고 있는 사면 녹화 방법으로는 초류종자 살포공법, 환경 보전용 또는 토양 유지용 블럭을 이용하는 공법, 철망 네트를 설치하고 네트에 잔디 묘판을 재봉하는 공법(대한민국 특허공고 제91-2889호, 동 제90-3035호, 동 제88-2291호 및 동 제91-7196호 참조)이 있다.

그러나 지금까지 시도되고 있는 이들 방법들은 기존 방법의 특성 혹은 사면 녹화 조성물의 구성비 등에 의해 식생조건이 불량한 토질이나 급경사면에서는 녹화에 의한 피복율이 낮을 뿐만 아니라, 법면의 붕괴 위험이 크며 급경사면의 경우 시공 자체의 어려움으로 인하여 공사기간이 길어지고 인건비의 상승으로 공사비가 크게 증가하게 되었다. 특히 장마철에는 토사가 흘러내려 더욱 큰 위험성이 있으므로 법면이 완만한 현장인 경우에만 주로 시공되고 있다. 또한 식물 생육에 필요한 단립 구조의 형성이 이루어지지 않고 표면이 고결화되어 경도가 매우 높아져 식물이 전혀 자라지 못하는 현상을 나타내 다른 방편이 요구되고 있는 실정이다.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 한 방법으로서 대한 민국 특허 공고 제91-7196호에는 암반, 토양으로 된 법면에 철망을 앙카볼트로 고정시키고 그 사이에 생육기반 조성용 인공 토양을 적정두께로 접착충전시키고 다시 그 상면에 별도의 씨앗메틀을 얇은 두께로 분무하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 식물이 단시간에 활발히 생육할 수 있어 법면의 녹지 조성에 매우 효과적이며 펌프의 사용이 가능하므로 공사의 안정성과 시공의 용이성을 크게 향상시켰으며, 이로 인한 노동력의 절감과 공사 기간의 단축 효과를 도출해 낼 수 있다. 특히 인공 토양은 토양이 전혀 없은 암반 경사면까지도 녹화 가능하도록 강한 증기압으로 분무하여 충진하고 그 상면에는 별도의 씨앗을 분무하여 식물이 단시간에 활발히 자랄 수 있으므로 법면의 녹지 조성에 상당한 효과를 거둘 수 있다. 또한, 이 분사식 녹화 공법에 의하여 분무된 녹화물은 고차 단립화가 조성되어 급경사면에서의 보습, 보비화가 가능하게 되었고 이로 인한 식물 생육 기반 조성이 활성화되어 인공 녹화가 용이하게 되었다. 여기에 사용된 생육기반 조성용 인공 토양은 무연분, 석분과 골분 및 토분을 적당량 혼합한 재와 같은 혼합물과 식물성 및 광물성으로 된 셀룰로스(Cellulose), 그리고 질소, 인산 칼륨으로 된 복합비료 및 탄산칼슘, 폴리 아크릴산 소오다와 알코올 수지가 주성분으로 된 접착제와 피복제를 적정량의 물과 함께 혼합하여서 이루어진 혼합물이다. 그런데 이 생육 기반 조성용 인공 토양은 시간이 경과함에 따라 생육 기반용 인공 토양층이 균열되고 고결되는 현상이 발생하여 식물이 단시간에 자랄 수 있다 하더라도 장기적으로는 식물 생육 상태를 지속하기가 불가능한 토양으로 변화하는 문제점이 있다. 이렇듯 분사식 녹화 공법에 적합한 녹화재의 제조는 이 분사식 녹화 공법의 여러 가지 특징상 어려운 점이 많고 그 연구도 미진한 상태이다.

[본 발명이 해결하고자 하는 과제]

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 분사식 녹화 공법에 적합하고 영구적으로 식물을 생육할 수 있는 기반을 조성할 수 있으며, 경제적이고 보비력과 보수력이 우수하여 식물 생육에 뛰어난 사면 녹화 공법용 인공 식생토 조성물을 제공하는데 그 목적을 둔다.

[본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단]

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 식양토 40 내지 65 %(V/V), 맥주 슬러지 발효 오니 20 내지 35% (V/V), 피트모스 15 내지 25 %(V/V), 식물 섬유 15% (W/V), 그리고 폴리 아크릴 고분자 0.1 내지 5 %(W/V)를 포함하는 사면 녹화재 조성물을 제공한다.

본 발명의 조성물중에서 식양토는 토양 성분 중 지름이 0.002㎜ 이하인 점토(clay)의 함유율이 37.5-50 %인 토양을 가리키는데, 경제적이고 점성이 뛰어나 급경사면의 시공 후 붕괴 위험을 막아 줄 뿐만 아니라 점토 자체가 식물 생육 및 성장에 적합한 조건을 가지고 있다.

피트모스는 수만년전 거대한 습지의 수태(moss)가 퇴적되어 만들어진 것으로 우수한 유기질 농토이다. 고압증기 소독으로 완전 살균, 살충처리가 되어 있고, 자연 유기 섬유질이 풍부하여 보수성, 보비성이 좋고 통기성이 탁월하여 잔뿌리의 발육과 통기성 미생물의 증식을 촉진시키며 하ㆍ동절기에 지온의 변화를 적게하여 건조와 냉해를 방지한다. 발효오니는 맥주오니를 주원료로 톱밥과 수피등을 넣고, 1년이상 충분히 발효시켜 리그닌 함량이 높아 유기물로의 지속시간이 장기간 유지되어 식물의 후기 생육을 좋게한다. 이 두성분은 식물 생장에 필수 조건인 유기물을 높은 농도로 함유하고 있으며 수분 흡수력과 보수력, 보비력을 상당하게 증가시켜주고 양이온 치환 능력, 유효 인산, 총질소 함유량 등이 높아서 식물 생육 및 생장에 큰 작용을 한다.

또한 식물 섬유는 목재를 가공할 때 나오는 부산물을 이용하여 길이가 1-2㎝, 지름이 0.1㎜ 정도인 섬유(fiber)를 만들고 표면에 양이온성을 주어 압축한 것으로서, 각 성분들간의 이온 결합이 형성되는 것을 도와주어 단립 구조가 용이하게 형성되도록 하는 결착제의 역할을 하게 되어 본 발명의 조성물을 이루는 각 구성 물질들의 이탈을 방지해주고 보수력을 높여준다.

본 발명에서 아용되어 지는 폴리 아크릴계 고분자는 삼원 공중합체(terpolymer)와 선상 유기 고분자이며, 삼원 공중합체는 분자량이 300,000 내지 1,200,000 정도의 폴리 아크릴계 고분자로서 하기 구조식에서 보여지듯이 음이온, 양이온, 비이온이 공존하여 각 성분들간의 이온 결합이 형성되어 균일한 슬러리가 형성되도록 도와준다.

(상기 구조식에서 ℓ, m 그리고 n은 1보다 큰 정수이며, R은 알킬기를 가리킨다.)

또한 폴리 아크릴계 선상 유기 고분자는 분자량이 4,000,000 내지 18,000,000 정도의 직선형으로 이루어진 폴리아크릴계 고분자로서 녹화 조성물의 성분들과의 이온 반응이 순간적으로 일어남으로써 분사시 법면에 슬러리 형태가 아닌 고상 형태로 취부되며, 친수성 젤을 형성함과 동시에 보수력이 뛰어난 단립 구조를 형성하게 되어 수축, 팽창, 동결 및 용해시 토양 표면의 균열을 방지해 주고 탄력성이 있는 안정된 표토를 유지하여 준다.

이러한 조성물에 적당량의 용수를 첨가하면 슬러리 펌프로 분사가능한 형태로 되며, 조성물의 단립화를 형성하기 위해서는 고분자의 가교정도와 분자량 등이 적절해야 한다.

다음에 본 발명의 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

[실시예 1]

식양토 65% (V/V), 발효오니 20 % (V/V), 피트모스 15 % (V/V)를 혼합하고 이 혼합물의 부피에 30 % (W/V)의 식물섬유를 혼합하여 조성물을 제조하였다. 이 조성물에 잔디 종자(Perennial Rye Grass) 0.5% (W/V)를 혼합하고 동일 부피의 용수를 첨가한 후 폴리 아크릴 고분자를 상기 조성물 중에 2.5 %포함되게 첨가한 후 다음과 같은 유동성(Flow) 실험을 실시하였다. 유동성 실험은 분사식 녹화 공법에 필수 조건으로 녹화재가 슬러리 펌프를 잘 통과할 정도의 물성을 유지하는가를 알아보기 위해 실시하는 실험이다. 제1도와 같은 상변 지름 10 ㎝, 저변 지름 20 ㎝, 높이 30 ㎝인 슬럼프 콘에 안정제가 첨가된 녹화재를 6 ℓ넣고 녹화재가 퍼졌을 때의 지름을 측정하였다. 또한, 분사식 녹화 공법의 또 하나의 필수 조건으로, 사면에 부착되었을 때 식물 생육에 필요한 단립 구조의 형성, 사면에 부착될 수 있는 정도의 점성과 식물 생육에 필요한 단립화가 유지되고 있는지를 알아보기 위하여 슬럼프(Slump) 실험을 실시하였다. 슬럼프 실험은 유동성 실험을 실시한 후에 단립제가 첨가된 녹화재를 슬럼프 콘에 넣고 콘을 제거한 후의 녹화재의 높이와 원래 콘의 높이와의 차(x)로 측정하였다. 이들 실험후, 50㎝×50㎝의 면적의 사면에 5㎝의 두께로 녹화재를 취부하여 온도 25±2℃, 상대 습도 30~50%의 조건에서 30일간의 잔디의 생육 상태를 조사하였다. 녹화재에 대한 토양의 고결 정도를 알아보기 위해 토양 경도계를 이용하여 토양 경도를 측정하였다. 녹화재의 유동성 실험, 슬럼프 실험, 잔디 생육 실험의 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 표 1에 나타난 토양 경도의 값은 각 실험구의 3 부위를 임의로 선정하여 3회의 측정값을 평균한 값이다.

[실시예 2]

식양토 55 % (V/V), 발효오니 20 % (V/V), 피트모스 25 % (V/V), 식물 섬유 15 % (W/V) 을 혼합하여 조성물을 제조하였다. 이 조성물에 잔디 종자 0.5 % (W/V)를 혼합하고 동일 부피의 용수를 첨가한 후 상기 실시예와 같은 방법으로 실시하고 녹화재의 유동성, 슬럼프 실험 및 잔디 생육 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

식양토 60 % (V/V), 발효오니 25 % (V/V), 피트모스 15 % (V/V), 식물 섬유 15 % (W/V) 을 혼합하여 조성물을 제조하였다. 이 조성물에 잔디 종자 0.5 % (W/V)를 혼합하고 동일 부피의 용수를 첨가한 후 상기 실시예와 같은 방법으로 실시하고 녹화재의 유동성, 슬럼프 실험 및 잔디 생육 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 4]

식양토 40 % (V/V), 발효오니 35 % (V/V), 피트모스 25 % (V/V), 식물 섬유 15 % (W/V) 을 혼합하여 조성물을 제조하였다. 이 조성물에 잔디 종자 0.5 % (W/V)를 혼합하고 동일 부피의 용수를 첨가한 후 상기 실시예와 같은 방법으로 실시하고 녹화재의 유동성, 슬럼프 실험 및 잔디 생육 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

본 발명에서 실시된 녹화재의 식물 생육 실험의 결과를 비교해 보기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다. 미사질 토양에 토양 부피에 대하여 0.5 % W/V)의 잔디 종자를 혼합한 후 50 ㎝ × 50 ㎝ 의 면적의 사면에 5 ㎝의 두께로 녹화재를 취부하여 온도 25 ± 2 ℃, 상대 습도 30 ~ 50 %의 조건에서 30일간의 잔디의 생육 상태를 조사하였다. 잔디 생육 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 실험 결과는 11일 경과 후부터 고사하기 시작하여 생육 15일째에는 완전히 고사하였다.

주) 분사식 녹화 공법에 적합한 기준 (일본 재단 법인 토목연구센터 기준치)

(1.유동성 실험의 기준치:100 ± 10 (㎝), 2.슬럼프 실험의 기준치:2㎝이내)

상기 표 1의 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 녹화재 조성물은 유동성 실험과 슬럼프 실험 경과가 양호하며, 잔디의 생육 결과가 매우 좋은 것으로 나타났다. 유동성 실험과 슬럼프 실험의 결과로 녹화재의 균일한 분산과 고차 단립 구조가 형성된다는 것을 알 수 있었다. 또한 토양 경도가 식물 생육에 적합하다고 알려진 18 ~ 25 의 범위를 만족했으며 이것은 기존의 녹화 공법에서 흔히 발생하는 토양의 고결화 현상이 발생하지 않는다는 것을 의미한다. 따라서 본 발명의 조성물은 유기물의 함량이 풍부하고 보비력, 보수력이 우수한 녹화재를 분사식 녹화 공법에 적용할 수 있도록 제조함으로써 식생 조건이 불량하고 급경사면을 이룬 절토면에서의 공사에서도 적은 노동력으로도 시공이 가능하여 안정성과 용이성을 기할 수 있으며 녹화 피복율을 높일 수 있는 조성물임을 알 수 있다.

Claims (6)

1. 식양토 40 내지 49% (V/V)와; 발효오니 20 내지 35% (V/V)와; 피트모스 15 내지 25% (V/V)와; 표면에 양이온성을 띠는 식물섬유 15% (W/V)와; 폴리아크릴계 고분자 0.1 내지 5% (W/V)를 포함하는 분사식 녹화 공법의 사면 녹화재 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 발효오니는 맥주오니를 주성분으로 하고 톱밥과 수피를 넣고 발효시킨 것인 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 피트모스는 퇴적된 수태를 고압 증기 소독한 것인 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 식물섬유는 목재 가공시의 부산물을 원료로 하여 제조된 것으로서 길이는 1 내지 2㎝이며, 표면에 양이온성을 부여 압축한 섬유인 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 폴리 아크릴계 고분자는 삼원 공중합체 또는 선상 유기 고분자인 조성물.
6. 제5항에 있어서, 상기 폴리 아크릴계 선상 유기 고분자는 분자량이 4,000,000 내지 18,000,000인 조성물.