KR100430247B1 - 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 이용한 자연형 식생블록의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천의 호안이나 제방 또는 도로의 법면 등의 토사 유실을 방지하여 안정시키기 위한 구조물을 구축하는데 사용하는 블록의 제조방법에 관한 것으로, 특히 제지공장에서 발생하는 펄프슬러지와 콩 가공공장에서 발생하는 콩찌꺼기를 사용해 식물이 정착할 환경을 최대한 유리하게 조성하면서 식물 씨앗의 이동을 자유롭게 하여 줌으로써, 구조적인 안정성을 더욱 높이는 동시에 생태적인 안정을 도모하여서 환경친화적인 토목구조물을 구현할 수 있도록 한 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 이용한 자연형 식생블록의 제조방법에 관한 것이다.

Description

펄프슬러지와 콩찌꺼기를 이용한 자연형 식생블록의 제조방법{Production method of vegetation block using pulp sludge and bean dreg}

본 발명은 하천의 호안이나 제방 또는 도로의 법면 등의 토사 유실을 방지하여 안정시키기 위한 구조물을 구축하는데 사용하는 블록의 제조방법에 관한 것으로, 특히 제지공장에서 발생하는 펄프슬러지와 콩 가공공장에서 발생하는 콩찌꺼기를 사용해 식물이 정착할 환경을 최대한 유리하게 조성하면서 식물 씨앗의 이동을 자유롭게 하여 줌으로써, 구조적인 안정성을 더욱 높이는 동시에 생태적인 안정을 도모하여서 환경친화적인 토목구조물을 구현할 수 있도록 한 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 이용한 자연형 식생블록의 제조방법에 관한 것이다.

우리나라의 경우 하천의 호안이나 도로의 절개지 등은 토양안정과 경사면보호라는 측면을 최우선으로 중요시하여 콘크리트 옹벽이나 콘크리트 블록을 이용하여 구축한 토목구조물이 주류를 이루어 왔다.

이와 같은 콘크리트구조의 토목구조물은 도회경관을 해칠 뿐만 아니라 생태계의 파괴가 일어나고, 특히 하천 제방을 기존 콘크리트 제품으로 시공한 경우 식물의 정착이 어렵고 물고기나 수서곤충 등의 생육환경이 조성되기 어려워 매우 단조로운 환경이 조성되며, 이에 따라서 하천의 물이 자연정화 작용을 거치지 못하므로 수질오염이 가속화되었다.

이를 해결하기 위한 여러 가지 방안이 모색되었는데, 자연재료와 식생을 위주로 한 유럽식의 하천공법이 90년대 중반에 도입되었으나 여름에 장마가 집중되는 우리나라의 기후에서는 제방의 보호에 문제점이 많아 홍수에 대한 문제가 별로 없는 지역에 제한적으로 밖에는 사용되지 못하는 실정이다.

즉, 펄프슬러지와 식물의 씨앗, 예를 들면 잔디씨를 일정량 혼합하여 절개지등의 법면에 살포하여 식생을 유도하는 방법 등이 있으나, 이러한 방법들은 집중 홍수시에 쉽게 휩쓸려 내려가 버리는 중대한 문제점으로 인하여 하천의 호안법면에 시공하지 못하는 기술에 불과하다.

한편으로, 종래 콘크리트 호안블록에 일부 공간을 만들어 식물이 식재되도록 한 콘크리트 호안블록이 출시되고 있으나, 개구된 부분에 한정적으로만 식물이 생육가능하며, 자연생태 복원의 한계성을 나타내고 있다.

최근에 이르러 전면에 물과 공기가 통과되고 식물의 식재가 가능한 다공질 콘크리트 블록의 개발과 보급으로 제방의 보호와 생태복원의 2가지 과제를 모두 해결할 수 있는 방안이 모색되고 있다.

종래 위와 같은 개념의 다공질 콘크리트 블록의 예로서, 실용신안등록 제20-0255021호, 실용신안등록 제20-0232618호, 실용신안등록 제20-0185860호, 특허 제10-0332286호, 특허 제10-0322868호, 특허 제10-0322869호, 특허 제10-0309549호 등과 같은 것이 있다.

그러나, 우리나라의 경우 기후 특성상 여름에 고온이 계속되거나 건조기가 길어서 공극을 통하여 식물의 뿌리가 사면의 토양에 정착되기에는 매우 어려운 실정이다. 국내에서는 위와 같은 다공질 콘크리트블록을 이용하여 시공한 사례들에서 대부분이 실패한 결과로 나타났으며, 완벽한 개념의 자연하천 복원의 목표를 달성하기에는 어려움이 있다.

또한, 집중호우 시에는 많은 강수량으로 인하여 물 속에 장시간 침수되어 있는 상태를 유지할 수밖에 없는 한국적인 기후 특성으로 인하여 식물들이 착상되지못하는 중대한 결점이 있었다.

따라서, 우리나라의 기후 여건상 위와 같은 다공질 콘크리트블록을 이용하여 사면을 녹화시키는 목적을 달성하기에는 어려운 것으로 판단되고 있다.

본 발명자는 상기의 종래 블록들이 가지는 제반 문제점을 해결하고, 하천의 호안, 도로의 법면 등을 안정시키기 위한 구조물을 구축함에 있어 구조적인 안정성을 더욱 높이는 동시에 환경친화적인 토목구조물을 구현하기 위하여 본 발명의 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 이용한 식생블록의 제조방법을 안출하게 되었다.

이에 따라, 본 발명의 목적은 제지공장에서 발생하는 펄프슬러지와 콩 가공공장에서 발생하는 콩찌꺼기를 블록의 구성재로 사용해 식물이 정착할 환경을 최대한 유리하게 조성하면서 식물 씨앗의 이동을 자유롭게 함으로써, 구조적인 안정성을 더욱 높이는 동시에 생태적인 안정을 도모하여서 환경친화적인 토목구조물을 구현할 수 있도록 한 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 이용한 식생블록의 제조방법을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식생블록을 도시한 사시도

도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식생블록의 사시도

도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 식생블록을 이용하여 하천제방의 법면에 시공되는 구조물의 단면을 도시한 도면

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 일실시예에 의한 식생블록 2: 다른 실시예에 의한 식생블록

3: 제방 법면 4: 식물

5: 식물의 뿌리

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 이용한 식생블록의 제조방법은, 펄프슬러지와 콩찌꺼기에 각각 일정량의 흙과 시멘트를 넣고 혼합하여 펄프슬러지 혼합물과 콩찌꺼기 혼합물을 조성하는 1차 혼합과정; 상기 1차 혼합과정을 통하여 조성된 펄프슬러지 혼합물과 콩찌꺼기 혼합물을 각각의 성형기에 넣고 자갈형태로 뭉치는 2차 성형 가공과정: 상기 2차 성형 가공과정을 통하여 뭉친 성형물들을 딱딱한 고형물이 될 때까지 양생 건조하는 3차 건조과정; 상기 과정들을 통하여 성형된 고형물들과 일정량의 모래·자갈 및 시멘트를 혼합한 후 물을 넣고 비벼서 혼합몰탈을 조성하는 4차 혼합몰탈 조성과정; 상기 4차 혼합몰탈 조성과정을 통하여 조성된 혼합몰탈을 식생블록 성형기에 넣고 성형하는 5차 식생블록 성형과정; 상기 5차 식생블록 성형과정을 통하여 성형된 식생 블록을 건조 양생하는 6차 양생과정;을 순차적으로 시행하여서 이루어짐을 기술구성상의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 1차 혼합 과정에서 조성하는 펄프슬러지 혼합물과 콩찌꺼기 혼합물은, 펄프슬러지 또는 콩찌꺼기와, 흙 및 시멘트를 무게비 1:1:2로 넣고 혼합하여서 조성함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 4차 혼합몰탈 조성 과정에서 조성하는 혼합몰탈은, 모래·자갈 및 시멘트를 혼합한 몰탈에 대하여 상기 고형물을 1:0.15~0.35의 부피비로 첨가하여 조성함을 특징으로 한다.

위와 같은 특징의 본 발명의 통해 제작되어지는 식생블록은 하천의 제방 법면이나 절개지의 사면에 포설하는 방법을 통해 사면안정용 구조물을 구축하는데 사용한다.

이러한 본 발명에 의하면 블록의 구성재로서 펄프슬러지나 콩찌꺼기를 이용해 자갈 형태로 뭉친 식물성 고형물이 콘크리트 몰탈과 함께 들어가므로, 하천의제방 법면이나 절개지의 사면에 설치된 후 시간이 지나면서 식물성 고형물이 서서히 썩어 가게 되며, 이에 따라 고형물은 식물의 양분을 제공하게 되고 고형물이 있던 자리의 블록 내부에 다공이 생기게 되며 이 다공을 통해 식물의 뿌리가 사면 토양에 정착하게 된다.

따라서, 야생 식물의 씨앗이 자연적으로 이동하면서 아무 곳에서나 손쉽게 착생할 수 있게 되며, 블록의 표층에 착근한 후에는 뿌리가 식물 소재로 구성된 고형물을 통해 아래의 지층으로 뻗어 내려가 용이하게 성장할 수 있도록 유도하여 주게 된다.

이하, 본 발명의 기술구성을 본 발명의 실시예에 따른 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식생블록(1)을 도시하고 있으며, 도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 식생블록(2)을 도시하고 있고, 도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 식생블록(1)을 이용해 하천제방의 법면(3)에 시공되는 구조물의 단면을 도시하고 있다. 물론, 본 발명에 의한 식생블록은 구조를 다양하게 변형하여 성형해 낼 수 있는 것이기에 그 형상과 모양이 도1 및 도2에 도시되는 블록의 형태로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서는 자연적으로 이동하면서 아무 곳에서나 착상하여 성장하는 야생 식물들이 본 발명의 식생블록에 용이하게 착상하여 성장할 수 있도록 유도하기 위한 방법으로서 다음과 같은 방법을 이용한다.

제지공장에서는 종이를 생산할 때 순도가 낮은 펄프 부산물이 발생되는데 이것을 펄프슬러지라고 한다. 이러한 펄프슬러지는 펄프의 순도가 낮아서 질이 떨어지는 값싼 종이의 원료로도 사용하기에도 부적합하여서 부득이 폐기처분하고 있는 실정이다.

얼마 전까지만 해도 환경부에서는 이 펄프슬러지를 폐기물로 분류하여 무조건 폐기물처리장에 폐기 처분하도록 하였으나 그 주성분이 나무를 가공하여 만들어내는 재료이기 때문에 다시 법령을 개정하여 하천의 법면이나 제방의 절개지에 사용해도 좋다는 취지로 법이 개정되어 있다. 따라서, 현재는 펄프슬러지를 토목용으로 이용해도 문제가 없는 상태이다.

또한, 콩을 가공하여 만들어내는 식용유 또는 두유의 부산물인 콩찌꺼기는 사료용으로 사용할 수 있으나 콩찌꺼기를 건조하여 사료용으로 전환시키는 비용이 너무 많이 소요되므로 적극적으로 시행되고 있지 않으며, 콩을 가공하는 공장들은 많은 돈을 들여 콩찌꺼기를 폐기 처분하고 있는 실정이다

본 발명은 위와 같은 점을 감안하여 제지공장에서 발생되는 펄프슬러지와 콩 가공공장에서 발생되는 콩찌꺼기를 다음과 같은 방법을 통하여 손쉽고 용이하게 처리하면서 식생블록의 구성재로 이용한 것이다.

우선, 종이를 가공하고 남는 펄프슬러지는 일정한 양의 흙과 일정한 양의 시멘트를 함께 혼합기에 투입하여 혼합한 후, 혼합되어진 혼합물을 소형 고형체로 뭉칠 수 있는 성형기를 이용하여 자갈과 같은 형태로 뭉친 다음 그것을 건조시켜 고형화 한다.

또 다른 첨가물인 콩찌꺼기도 역시 일정한 양의 흙과 시멘트를 함께 혼합기에 넣고 혼합한 후, 혼합되어진 혼합물을 성형기를 이용해 자갈과 같은 형태로 성형한 후 그것을 건조시켜 고형화 한다.

위와 같은 과정에서 조성하는 펄프슬러지 혼합물과 콩찌꺼기 혼합물은, 펄프슬러지 또는 콩찌꺼기와, 흙 및 시멘트를 무게비 1:1:2로 넣고 혼합하여서 조성하는 것이 바람직하다.

상기에서 펄프슬러지와 콩찌꺼기에 일정량의 흙과 시멘트를 혼합하는 이유는 펄프슬러지 또는 콩찌꺼기 특유의 흡수성으로 인하여 펄프슬러지 또는 콩찌꺼기로 된 원료가 자갈 형태로 성형하기 이전에 고체화되는 것을 방지하기 위함이다.

이후, 위와 같이 고형화된 펄프슬러지 고형물과 콩찌꺼기 고형물을 일정 비율로 섞은 후, 또 다시 시멘트와 모래 및 자갈의 비율이 일정한 비율이 되도록 혼합기를 이용하여 교반한다.

이때, 상기 혼합몰탈 조성 과정에서 조성하는 혼합몰탈은, 모래·자갈 및 시멘트를 혼합한 몰탈에 대하여 상기 펄프슬러지 고형물과 콩찌꺼기 고형물을 섞은 고형물을 1:0.15~0.35의 부피비로 첨가하여 조성한다.

다음으로 위와 같이 혼합되어진 혼합몰탈을 식생블록 성형기(몰드)에 투입하여 식생블록을 일정한 블록 모양으로 성형한 후, 양생과정을 거치는 방법을 통하여 본 발명의 식생블록을 생산한다.

이상과 같은 본 발명의 제조방법을 통해 생산되는 식생블록은 하천 제방의법면이나 절개지의 사면에 시공하는데, 종래 시공 방식과 마찬가지로 하천의 법면이나 절개지의 사면에 본 발명의 식생블록을 연이어 포설하여 주면 된다.

위와 같이 시공되어진 본 발명에 의한 식생블록은 도3의 도시와 같이, 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 혼합한 자갈형태의 고형물들이 시멘트와 모래·자갈 등과 함께 혼합되어 성형되어 있기 때문에, 야생에 서식하는 식물(4)들이 용이하게 착근된다. 뿐만 아니라, 식생블록(1)의 공극 사이를 관통하는 식물(4)의 뿌리(5)가 법면 (3)의 토양과 식생블록(1)을 결합하여주는 작용을 발휘하게 됨으로써, 구조적으로도 매우 안정된 자연형 하천으로 복원시키는 기능을 발휘하게 되는 것이다

한편, 이상과 같이 본 발명은 제지공장이나 콩 가공 공장에서 발생하는 펄프슬러지에 일정량의 흙과 시멘트를 혼합하여 생산하는 식생블록의 제조방법으로서, 블록의 형태는 다양하게 변형하거나 그 구성 성분을 달리 첨가하여 제조하여도 식생블록 본질의 성능을 발휘할 수가 있는 것이므로 첨가하는 성분을 상이하게 구성하거나 모양을 상이하게 구성하였다 해도 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 식물성 재료를 이용한 식생블록의 제조방법에 의하면, 폐기 처분하는데 많은 비용이 소요되었던 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 시멘트와 모래, 자갈 등과 일정한 비율로 혼합한 몰탈을 이용해 식생블록을 제조할 수 있게 된다.

이러한 본 발명에 의한 식생블록들은 하천의 제방 법면과 절개지의 사면에 설치되어 야생에 서식하는 야생 식물들을 용이하게 착생시키도록 유도하여서 망가져 가는 자연생태 환경을 되살려 친환경적인 자연환경으로 복원시켜 줄 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 식생블록은 시공후 고형물이 있던 자리의 블록 내부에 생기는 다공을 통해 식물들이 용이하게 침투하여 식물의 뿌리가 사면 토양에 정착하게 된다. 이에 따라 식생블록을 관통하는 식물들의 뿌리가 제방과 식생블록을 견고하게 결합하여 주는 작용을 발휘하게 됨으로써 구조적으로도 보다 안정된 사면 구조물을 구현할 수 있게 되며, 이러한 식생블록과 제방의 토양사이가 견고하게 결합되는 작용에 의해 홍수 피해를 예방하는 효과 또한 발휘하게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 폐기 처분하는데 곤란하였던 식물성 재료를 이용하므로 그것의 폐기비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 저렴한 비용으로 블록을 제작할 수 있게 되며, 따라서 적은 공사비용을 가지고 자연형 하천을 조성할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 망가져 가는 하천을 자연형으로 복원하거나 조성하는데 필수적으로 사용되는 식생블록의 제조방법을 제공하여서 환경친화적인 토목구조물을 구현하여 줄 수 있게 하여 주며, 많은 비용을 투입하여야만 조성할 수 있는 자연형 하천의 복원에 대한 문제점을 일시에 해소시켜 주는 효과를 발휘하게 되는 매우 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 펄프슬러지와 콩찌꺼기에 각각 일정량의 흙과 시멘트를 넣고 혼합하여 펄프슬러지 혼합물과 콩찌꺼기 혼합물을 조성하는 1차 혼합과정;

   상기 1차 혼합과정을 통하여 조성된 펄프슬러지 혼합물과 콩찌꺼기 혼합물을 각각의 성형기에 넣고 자갈형태로 뭉치는 2차 성형 가공과정:

   상기 2차 성형 가공과정을 통하여 뭉친 성형물들을 딱딱한 고형물이 될 때까지 양생 건조하는 3차 건조과정;

   상기 과정들을 통하여 성형된 고형물들과 일정량의 모래·자갈 및 시멘트를 혼합한 후 물을 넣고 비벼서 혼합몰탈을 조성하는 4차 혼합몰탈 조성과정;

   상기 4차 혼합몰탈 조성과정을 통하여 조성된 혼합몰탈을 식생블록 성형기에 넣고 성형하는 5차 식생블록 성형과정;

   상기 5차 식생블록 성형과정을 통하여 성형된 식생 블록을 건조 양생하는 6차 양생과정;을 순차적으로 시행하여서 이루어짐을 특징으로 하는 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 이용한 자연형 식생블록의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 1차 혼합 과정에서 조성하는 펄프슬러지 혼합물과 콩찌꺼기 혼합물은, 펄프슬러지 또는 콩찌꺼기와, 흙 및 시멘트를 무게비 1:1:2로 넣고 혼합하여서 조성함을 특징으로 하는 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 이용한 자연형 식생블록의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 4차 혼합몰탈 조성 과정에서 조성하는 혼합몰탈은, 모래·자갈 및 시멘트를 혼합한 몰탈에 대하여 상기 고형물을 1:0.15~0.35의 부피비로 첨가하여 조성함을 특징으로 하는 펄프슬러지와 콩찌꺼기를 이용한 자연형 식생블록의 제조방법.