KR100472190B1 - 토양살균방법및토양살균장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토양 살균 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 적어도 다음의 단계들, 즉, 물 또는 증기 또는 다른 적당한 물질과 발열반응을 할 수 있는 적어도 한가지 화합물을 토양에 분산시키는 단계와, 그 토양에 분산된 화합물과 발열반응을 일으키도록 그 토양 내로 물 또는 증기 또는 다른 물질을 분출시켜 주입하는 단계를 차례로 포함한다. 이 방법은 상기 2개 단계 사이에, 화합물과의 혼합을 좋게 하고 발열반응을 위한 최선의 조건을 창출하기 위해 토양을 파쇄하는 것으로 이루어진 중간 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 방법을 실행하는데 적당한 장치(10)는, 개방된 전원에 도달할 수 있는 자동 이동 수단(1), 물 또는 다른 적합한 물질을 운송하기 위한 제1 탱크(2), 상기 물을 토양 내로 이송하는 부속장치(5), 물 또는 증기, 또는 일반적으로는 제1 탱크(2)에 의해 운송되는 물질과 발열반응을 하는 화합물을 저장하기 위한 제2 탱크(3), 및 상기 화합물을 토양에 투여하는 수단(4)을 포함한다. 또한, 이 장치(10)는 제1 탱크(2)내에 수용된 반응물질을 가열 또는 기화시키는 보일러(6)와, 화합물의 혼합, 토양에의 반응물질의 침투 및 그 반응물질과 화합물의 반응을 좋게 하는 농기구(8)를 구비할 수도 있다.

Description

토양 살균 방법 및 토양 살균 장치{Method for sterilising soils and equipment related thereto}
본 발명은 토양 살균 방법 및 장치에 관한 것이다.
특히, 관상식물, 원예식물, 옥수수 및 사탕무 분야에 널리 보급되어 있는 농작물의 특화 재배방식, 소위 단일 농작물 재배방식은 토양의 미생물상(microflora)과 식물의 근계(根系) 사이에 강력한 상호작용을 발생시킨다.
또한, 많은 식물 및 동물 기생체가 자체의 병원성 작용을 발휘하기 쉬운 식물체와 접촉하게 될 때까지 토양 내에서 심지어 수년씩이나 생존할 수 있다.
따라서, 동일한 토양에서 상기와 같은 식물체를 계속해서 경작하면 성장 중에 병들게 되고, 점차적으로 수확률이 감소하게 된다. 이러한 문제를 예방하는 최초의 가장 원시적인 방법은 소위 "윤작(crop rotation)" 또는 보다 일반적으로는 토양에 작물을 심지 아니하는 시간 간격을 연장시키는 것이다. 이러한 상황에서, 토양에 존재하는 식물의 기생체들 자체는 "영양 결핍"으로 인해 점차로 사멸하게 된다.
그러나, 윤작 방법으로도 충분한 신뢰를 할 수 없는 경우도 있다. 즉, 많은 기생체들이 다른 식물체의 기생체로서 생존할 수도 있고, 정지 생명체 상태로서 남아 있을 수 있으며, 다른 관점에서, 일정 기간동안 어떤 작물의 경작을 포기하는 것은 경제적인 면에서 유리하지 못할 수 있다. 그래서, 새로운 작물을 심기 전의 어느 시기에, 맨 흙에 대해서만 적용시키게 될 보다 적극적인 조치를 강구하여 해야 할 필요가 있다. 이러한 조치들로서는 화학적 및 물리적 방법으로 살균 및 구제를 달성하는 방법들이 있으나, 매우 번거로운 방법들이었다.
화학적 방법은 살균제, 살충제, 식물 보호제 또는 훈증 소독제를 투여하는 것으로 구성되는데, 이와 같은 방법은 장시간이 소요되고 비용이 높으며 환경 오염상 매우 유해하다. 이 방법은 실시 후에도, 처리된 토양을 사용하여 경작을 시작할 수 있기까지는 비교적 긴 시간간격을 요하게 된다.
물리적 방법은 다양한 방법으로 발생 및 분포될 수 있는 열을 토양에 가하는 것을 포함한다. 일반적으로, 사용되는 방법에 무관하게, 토양을 80∼90℃까지 가열하면 토양 내에 존재하는 모든 기생체들을 사멸시키기에 충분하다. 이러한 유형의 작업은 작업 종료후 단시간 이내에, 토양의 온도가 25∼30℃로 저하되자마자 바로 경작을 시작할 수 있는 장점이 있다.
물리적 방법 중에서, 소위 컨트리 오븐(country oven)내에서 토양을 가열하여 수행하는 건조식 가열방법은, 수확 결과가 항상 만족스럽지 못하기 때문에 그리고 어떤 경우 소규모의 대상에만 적용될 수 있기 때문에, 가장 효과적이지 못한 방법이다. 끓는 물을 사용하는 살균방법은 과도한 고비용이 소요되고, 매우 작은 규모의 땅에만 적용될 수 있는 방법이다.
온실, 안정한 묘상(苗床) 또는 소규모 야외 농지의 토양 살균에는 증기 처리방법이 사용된다. 이 방법은 대규모 시멘트 탱크나 다른 컨테이너에 토양을 도입한 다음, 증기발생기에 의해 발생되는 증기와 살균될 토양 위 또는 토양 내에 위치한 고정식 또는 이동식 도구를 토양에 통과시킴으로써 달성될 수 있다. 이 방법에서, 적당한 증기발생기에 의해 생성된 증기는 파이프를 통해 이동하여, 다양한 설계의 상기한 투여 도구에 이른다. 그 투여 도구로서는, 뒤집힌 케이스, 또는 가장자리들이 증기를 주입할 토양 내에 박혀 있는 캔버스 시트(canvas sheet)와 유사한 후드 디스펜서(hood dispenser); 또는 증기를 토양 내로 이송하는 일련의 수직 파이프가 분기하여 있는 수평 파이프를 포함하는 빗살 디스펜서(comb dispenser)가 사용된다. 후드 디스펜서는 특히 소기의 멸균작용이 20∼25 ㎝ 정도의 깊이에 도달해야 할 때에 사용되고, 빗살 디스펜서는 그 이상의 깊이에 사용된다. 최근에는 상기한 조치를 자동적으로 작용을 할 수 있는 대형의 자체 추진식 기계를 사용할 수 있다.
예를 들어, 화훼 원예와 같은 충분히 경제성이 있는 경작지에만 상기 시스템이 사용될 수 있고, 이 시스템은 광활한 공간에 대해서는 논리적으로 극복할 수 없는 난제를 제공한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 결점들을 극복하는데 있다.
본 발명은, 특허청구범위에서 특정되는 바와 같이, 발열 방식의 공지된 화학반응을 이용하여, 예를 들어, 전원 등과 같은 광활한 공간에서도 토양의 멸균을 실시하는 문제를 해결한다.
본 발명에서 얻어지는 장점들 중 하나는, 증기의 생성이나 물의 가열에 소요되는 에너지 소비가 극적으로 감소된다는 것이다. 따라서, 한편으로는 에너지 소비의 감소에 기여하고, 다른 한편으로는 전원의 나지(裸地)에서 살균작업을 용이하게 수행할 수 있게 하는 보다 경량의 기계가 사용될 수 있다.
다른 중요한 장점은, 발열반응을 수행하기 위해, 예를 들어, 토양의 pH 균형을 시정하거나 토양을 비옥하게 하는 관점에서도 토양에 이로운 물질들을 사용할 수 있다는 것이다. 발열반응의 결과, 처리된 토양 내에서 비료로 작용할 수 있는 물질로 될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치(10)는 자동 이동 수단(1), 예를 들어, 물과 같은 반응물질을 운송하기 위한 제1 탱크(2), 및 그러한 반응물질을 토양 내로 이송하는 적어도 하나의 부속장치(5)를 포함한다. 개방된 전원에서의 이동을 위해서는, 상기 장치(10)가 자유롭게 움직일 수 있어야 하기 때문에, 상기 자동 이동 수단(1)은 트랙터나 또는 장치(10) 자체의 새시(chassis)에 설치된 엔진으로 구성될 수 있다.
토양 내에서 발열반응을 일으키기 위해, 이 장치(10)는, 물 및/또는 증기 또는 다른 적당한 물질과 발열반응을 일으키는 화합물을 저장하기 위한 제2 탱크(3)와, 상기 화합물을 토양에 투여하는 수단(4)을 추가로 포함한다.
화학반응에 의해 발생되는 열은 사용되는 화합물에 의해 영향을 받고, 그 화합물이 다른 요건들에 따라 변할 수 있기 때문에, 토양 살균, 즉, 기생체의 제거는 매 경우마다 결정되는 최적의 온도로 물 또는 다른 물질을 주입함으로써 달성된다. 따라서, 토양에 주입되기 전에 물을 가열하거나 또는 기화시키는 것이 필요할 수 있다. 이러한 목적으로, 이 장치(10)는 토양 내로 주입될 물을 기화시킬 수 있고, 보다 일반적으로는, 반응물질의 온도를 상승시킬 수 있는 보일러(6)를 포함할 수 있다.
토양의 균일한 살균을 위한 최선의 조건을 창출하는 것이 바람직하기 때문에, 토양을 괭이나 써레와 같은 기구로 미리 부수어 놓을 수 있다. 그러나, 최적의 해결책은 이 장치(10)에 상기한 쇄토(碎土)기구와 같은 농기구(8)를 설치하는 것이다. 이 농기구(8)는 제1 탱크(2)에 들어 있는 반응물질과 발열반응을 할 화합물을 투여하는 수단(4)과 상기 반응물질을 토양 내로 이송하는 부속장치(5) 사이에 배치되어, 토양에 상기 화합물을 분산시키고 토양 내로의 물 및/또는 증기 또는 일반적으로는 사용되는 물질의 침투를 좋게 한다.
이 장치(10)는 신규한 토양 살균 방법을 실행하도록 기능하며, 이 방법은 그의 혁신적인 특징을 유지하면서 다른 기계에 의해서도 실행될 수 있다. 그러한 방법은 적어도 하기 단계들을 차례로 포함한다.
- 물 및/또는 증기 또는 다른 적당한 물질과 발열반응을 할 수 있는 적어도 한가지 화합물을 토양에 분산시키는 단계와,
- 그 토양에 분산된 화합물과 발열반응을 일으키도록 그 토양 내로 물 및/또는 증기 또는 다른 물질을 분출시켜 주입하는 단계.
상기한 바와 같이, 본 발명의 방법은 화합물 분산 단계와 물 및/또는 증기 또는 다른 물질 주입 단계 사이에, 화합물의 분산을 좋게 하고 발열반응을 위한 최선의 조건을 창출하기 위해 토양을 파쇄하는 것으로 이루어진 중간 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
고체, 액체 또는 기체 형태로 사용될 수 있는 상기 화합물은 비료나 토양 보충제, 즉, 경작할 작물에 따라 토양의 성질을 강한 산성으로 또는 강한 알칼리성으로 변경할 수 있는 물질로 구성되는 것이 유리하다.
예를 들어, 산성 토양에 대해서는 생석회(CaO), 가성 소다(NaOH), 가성 칼리(KOH)를 사용할 수 있고, 알칼리성 토양에 대해서는 오르토인산(H3PO4)을 사용할 수 있다. 전자(前者)는 물(H2O)과 강한 발열반응을 일으키고, 히드록실기[OH-]를 유리하여 pH 값을 상승시키고, 오르토인산은 물과 발열반응하여 수소 이온[H+]을 발생시킴으로써 pH 값을 저하시킨다. 또한, 전술한 모든 실시예에서, 농작물의 발육에 필수적인 물질은 칼슘, 나트륨, 칼륨 및 인의 이온 형태로 방출된다.
다른 방법으로서는, 토양을 가열하기 위해, 다공성의 미세구조를 가진 물질 또는 천연 또는 합성 제올라이트를 사용하여 발열반응을 일으킬 수 있다.
이들 물질에는, 살균과정에서 발생된 열에 의해 대부분이 제거된 박테리아 미생물상(microflora)을 회복시키는데 특히 적합한, 식물에 유용한 유기 물질이나 미생물이 풍부한 천연 비료와 같은 중성 물질이 첨가될 수도 있다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 발명의 개념과 정신으로부터 벗어남이 없이 많은 변경 및 변화가 가능하다. 또한, 본 발명을 이루는 모든 기술적 구성요소들은 기술적 균등 요소들로 치환될 수 있다. 실제로, 이하의 특허청구범위에 기재된 내용으로부터 벗어남이 없이 변경 및/또는 개선이 가능하다는 것은 자명하다.
본 발명에 따르면, 전원 등과 같은 광활한 공간에서도 토양의 살균을 실시할 수 있고, 증기의 생성이나 물의 가열에 소요되는 에너지 소비가 극적으로 감소된다. 따라서, 한편으로는 에너지 소비의 감소에 기여하고, 다른 한편으로는 전원의 나지(裸地)에서 살균작업을 용이하게 수행할 수 있는 경량의 기계가 제공된다.
또한, 발열반응을 수행하기 위해 이용되는 물질은, 예를 들어, 토양의 pH 균형을 시정하거나 토양을 비옥하게 하는 관점에서도 토양에 이롭다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략 측면도이다.

Claims (15)

  1. 토양을 살균하는 방법에 있어서, 농작물의 기생체 또는 병원체를 포함하는 토양 내의 유기체를 죽이기 위해 토양 내에서의 적어도 제1 물질과 제2 물질 사이의 발열반응을 이용하는 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 물질이 먼저 토양에 분산되고, 이어서, 상기 제2 물질이 그 토양에 주입되는 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 물질이 고체, 액체 또는 기체 상태의 화합물이고, 상기 제2 물질이 물 또는 증기인 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 화합물의 분산을 좋게 하고 상기 발열반응을 촉진시키기 위해, 상기 화합물의 분산과 상기 물 또는 증기의 주입 사이에서 상기 토양을 파쇄하는 것으로 이루어진 중간 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 사용되는 상기 화합물이 토양 보충제 또는 비료인 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 사용되는 상기 화합물이 중성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 화합물이 다공성의 미세구조를 가진 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  8. 제 3 항에 있어서, 사용되는 상기 화합물이 천연 또는 합성 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 물질이 가열되는 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 물 또는 증기와 발열반응을 할 수 있는 적어도 한가지 화합물을 토양에 분산시키는 단계와, 그 토양에 분산된 상기 화합물과 발열반응을 일으키도록 상기 토양 내로 물 또는 증기를 분출시켜 주입하는 단계를 차례로 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 물질이 생석회(CaO), 가성 소다(NaOH), 가성 칼리(KOH)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 물질이 오르토인산(H3PO4)인 것을 특징으로 하는 토양 살균 방법.
  13. 자동 이동 수단(1), 반응물질을 운송하기 위한 제1 탱크(2), 및 상기 반응물질을 토양 내로 이송하는 적어도 하나의 부속장치(5)를 포함하는 토양 살균 장치에 있어서, 상기 반응물질과 발열반응을 하는 화합물을 저장하기 위한 제2 탱크(3)와, 상기 화합물을 토양에 투여하는 수단(4)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 살균 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 토양에 주입될 상기 반응물질의 온도를 상승시키거나 기화시킬 수 있는 보일러(6)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 살균 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 토양에 상기 화합물을 분산시키고 토양에서의 상기 발열반응을 좋게 하기 위해, 상기 화합물을 토양에 투여하는 상기 수단(4)과 상기 반응물질을 토양 내로 이송하는 상기 부속장치(5) 사이에 배치된 쇄토(碎土)기구(8)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 살균 장치.
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