KR100612767B1 - 폐자원의 재활용을 통한 식물 생육보조재 조성물 - Google Patents

폐자원의 재활용을 통한 식물 생육보조재 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절토 및 성토 사면에 식생 정착을 위하여 폐자원을 재활용한 식물 생육보조재 조성물에 관한 것으로, 솜화이버 5 내지 30중량%, 비중 0.8이하의 제지슬러지 5 내지 50중량%, 황토 5 내지 30중량% 및 분변토 5 내지 30중량 %, 유기성 퇴비 10 내지 60 중량%, 화학비료 0.5 내지 3중량 %를 포함하는 것을 특징으로 하여, 본 발명에 따른 식물 생육보조재 조성물을 절토 및 성토 사면에 취부하면 생육보조재 조성물의 갈라짐을 방지하고 경도를 낮추며 비표면적을 증가시켜 다른 구성 성분들을 많이 흡수, 흡착할 수 있고 보수력을 증가시킬 뿐만 아니라 비중이 가볍기에 자체의 무게에 의한 생육보조재 조성물의 흘러내림을 방지할 수 있어 철망을 설치하지 않고도 녹화가 가능하다.

Description

폐자원의 재활용을 통한 식물 생육보조재 조성물{Composition of growing auxiliary material for the reforestation of devastated cut and fill slopes through recycling of the wasted resources}
본 발명은 절토 및 성토 사면의 식생 정착을 위하여 폐자원을 재활용한 식물 생육보조재 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 토목, 도로건설 등의 대형 개발 사업에 뒤따르는 절토 및 성토 경사면의 녹화 공법 중 종자 살포법에 사용되는 식물 생육보조재 조성물로서 철망 등의 보조 용구 없이도 녹화가 가능한 식물 생육보조재 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 대상이 되는 생육보조재 조성물은 그동안 두 차례의 품질 개선이 이루어 졌는데 첫 번째는 특허등록 제198981호로 등록된 것으로 이 당시의 발명의 목적은 토목공사가 행해진 절토 및 성토 사면에 별도의 보조 용구 없이 식물이 직접 정착되도록 함으로써 인공 토양의 무게에 의한 침식 및 붕괴의 위험이 없고 기존 지반에 식물의 뿌리가 정착하는 영구적이며 식물성장이 우수하고 지반이 토사인 경우뿐만 아니라 암반의 경우에도 범용적으로 사용할 수 있으며, 완전히 분해되어 환경 문제를 야기하지 않는 식물 생육보조제 조성물의 개발이 목적이었다.
그러나 상기 특허등록 제198981호의 식물 생육보조재 조성물은 풍화암, 연암, 리핑암 등의 암반 사면과 마사토, 경질토사, 일반 토사 등의 토사 사면에 적용하였더니 암반 사면과 토사 사면의 경사면 특성상 경사면에 취부된 생육보조재가 동일한 두께로 형성되기 어려워 두껍게 취부된 부분과 얇게 취부된 부분의 수분 함량의 차이가 생기고 이에 따라 습윤·건조의 정도가 달라 수축과 팽창의 정도도 서로 다르게 되어 경사면에 취부된 생육보조재가 거북의 등처럼 갈라지는 문제가 발생하였다. 이는 원지반과 생육보조재층을 유리시켜 식물의 뿌리부가 공중에 노출되어 식물이 고사되는 원인을 제공하였으며 갈라진 틈사이로 빗물이 직접 원지반에 침투되어 생육보조재가 흘러내리는 현상을 초래하였다. 또한, 상기 특허에 따른 생육보조재 조성물은 건조시 생육보조재의 경도가 30 전후를 상회하여 일반적으로 식물 생육에 적합한 토양 경도로 알려진 경도20 전후를 훨씬 넘어서기에 강우에 의한 슬라이딩을 억제하는 면에서는 효과적이나 식물 종자의 발아와 생육을 더디게 하는 문제점이 노출되어 상기 특허등록 제198981호의 식물 생육보조재 조성물에서 제지슬러지의 일부를 제지슬러지와 같은 기능을 하는 섬유질(fiber) 소재이면서도 장섬유로 구성되어 있는 솜(cotton fiber)으로 대체함으로써 종래의 생육보조재 조성물을 사용할 경우 발생하던 갈라짐 현상, 고경도 및 생육보조재의 흘러내림 현상 등의 문제점을 해결함과 동시에, 상기 특허등록 제198981호의 생육보조재 조성물 중 통기성과 배수성에 문제가 있는 것으로 나타난 Na계 벤토나이트를 버미큘라이트와 제올라이트로 대체함으로써 보수력과 보비력을 획기적으로 증대시킴을 발견하여 두 번째로 특허 등록 되었다(특허 제 0427542호).
상기한 두 번째 특허(특허 제 0427542호)를 현장에서 적용하여 본 결과 두 번째 특허는 특허등록 제198981호가 지닌 문제점인 생육보조재의 물리적 특성을 개선하였으나, 식물 생육측면에서 볼 때 식물의 초기 발아와 초기 생장은 왕성하나 그 이후의 식물의 초장과 지하경 등이 전반적으로 부진한 현상을 보이는 문제점을 드러냈고, 생육보조재가 건조됨에 따라 시공직후인 수분 포화상태일 때와 건조했을 때의 두께 차이가 나타나는 등 수축 폭이 크다는 문제점이 드러났고, 생육보조재 건조 후 수분 공급시 재흡수 속도가 늦는 것이 문제로 드러났다. 또 다른 한편으로, 보다 환경친화적인 공법으로의 발전을 위해 본 발명품인 생육보조재의 조성물들의 폐자원 재활용율을 증대시키는 방향으로 개선하기 위해 새로이 본 발명안을 창출하게 되었다.
이에 본 발명자는 두 번째 특허(특허 제 0427542호)에서 나타난 상기한 3가지 문제점의 해결과 친환경 재료로의 개선을 목적으로 본 발명을 개발하게 되었다. 즉, 본 발명에서는 두 번째 특허(특허 제 0427542호)에서 제기된 식물의 초기 생장이후 나타나는 생육부진 현상은 생육보조재의 보비력(오랫동안 비료 성분을 가지고 있는 능력)을 좌우하는 양이온치환능력(C.E.C.)이 낮음에 있고, 수분 포화시와 건조시의 수축율은 생육보조재의 내의 무기물이 상대적으로 적기 때문이며, 수분의 재흡수 속도가 떨어지는 것은 생육보조재가 건조된 후 생육보조재의 입단화가 이루어지지 않아 생육보조재내의 공극 확보가 이루어 지지 않음을 깨닫았다. 결국, 첫 번째, 두 번째 문제점을 해결하기 위해 무기물로 구성되고 토양 입단화에 사용되는 점토(clay)를 다량 함유하면서 동시에 양이온치환능력을 향상시키는 황토를 포함시켰다. 또한 황토가 포함된 생육보조재의 입단화를 촉진하기 위해 지렁이가 폐자원인 유기물을 소화하여 분비해 낸 분변토를 투입함으로써 생물학적인 방법으로 생육보조재의 입단화를 유도함은 물론 영양분의 지속적인 공급을 가능하게 하였으며, 이를 통해 폐자원의 재활용율을 높여 상기한 목표를 달성하고자 하였다.
본 발명은 절토 및 성토 사면의 원지반에 식물을 직접 정착시키기 위한 생육보조재 조성물을 제공하는 것을 목표로 두 번째 특허(특허 제 0427542호)의 생육보조재 조성물에서 발견된 식물 생육측면에서 식물의 초기 발아와 초기 생장은 왕성하나 그 이후 식물의 초장과 지하경 등이 전반적으로 부진한 현상을 보이는 문제점과 생육보조재가 건조됨에 따라 시공직후인 수분 포화상태일 때와 건조상태일 때의 두께 변화(수축 폭)가 크다는 문제점, 생육보조재 건조 후 수분 공급시 재흡수 속도가 늦는 점 등의 해결책 제시는 물론 보다 환경친화적인 소재로의 발전을 위해 본 발명품인 생육보조재 조성물의 폐자원 재활용율 증대를 꾀하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 생육보조재 조성물은 솜화이버 5 내지 30중량%, 비중 0.8이하의 제지슬러지 5 내지 50중량%, 황토 5 내지 30중량% 및 분변토 5 내지 30중량 %, 유기성 퇴비 10 내지 60 중량%, 화학비료 0.5 내 지 3중량 %를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 솜화이버 5 내지 30중량%, 비중 0.8이하의 제지슬러지 5 내지 50중량%, 황토 5 내지 30중량% 및 분변토 5 내지 30중량 %, 유기성 퇴비 10 내지 60 중량%, 화학비료 0.5 내지 3중량 %를 포함하는 절토 및 성토 사면을 녹화하는 식물 생육보조재 조성물이 제공된다. 이러한 생육보조재 조성물은 접착제와 물, 종자와 함께 절토 및 성토 사면에 살포되어 녹화를 가능하게 한다.
본 발명의 식물 생육보조재 조성물은 토사 사면과 암반 사면의 환경적 특성이 서로 다르기 때문에 이에 따라 조성물의 변화가 있는 것이 바람직하며 같은 토사 사면이라 할지라도 녹화 대상지의 환경 조건(기후, 배수, 경사, 향 등)에 따라 배합비를 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 제지슬러지는 특허등록 제198981호에 사용된 것과 동일한 것, 또는 폐신문지 등 폐자원을 소정의 기준에 의해 분쇄된 것을 사용할 수 있다. 이 제지슬러지는 본 조성물에 직접 사용하지 않고 유기성 퇴비 등과 혼합하여 3개월 이상 충분히 부숙한 후 사용하는 것을 원칙으로 한다. 제지 슬러지는 종이의 제조과정에서 발생되는 것으로 주성분이 셀룰로오스이고 단위중량이 0.76g/㎠ 이하로 가볍고 미세한 섬유질로 구성되며 함수율이 65%이고 고형분이 35%에 이른다. 고형 분 중에는 펄프가 64%이고 유기물 함량이 36%이상으로 수분 흡수율과 보습 능력이 뛰어나다.
제지슬러지는 고분자 섬유질로 구성되어 물과 혼합되면 점성이 증가하여 접착제의 사용을 최소화할 수 있으며 함께 혼합되는 각종 구성요소들을 섬유질 사이에 머금고 있어 강우 등에 의한 이들 구성요소들의 유실을 최소화시켜준다. 또한 건조시 일정 경도를 유지하여 강우에 의한 토양 침식을 방지하는 역할을 한다. 또한 폐신문지를 사용할 경우에는 폐신문지는 제지슬러지와는 달리 양질의 화이버를 지니고 있으며, 제지슬러지에 비해 화이버의 길이가 긴 상태이므로 물에 충분히 불린 후 분쇄하여 일정 크기로 가공하면 함수율, 재료 유실 방지 등이 측면에서 향상된 기능을 발휘하게 된다.
또한 본 발명의 솜은 제지슬러지와 같은 섬유질 형태이고 건조시 섬유질이 잘게 부서지는 단섬유와 달리 장섬유로 구성되어 있기에 솜이 포함된 생육보조재 조성물을 물과 혼합하여 경사면에 취부하면 솜의 장섬유들이 서로 불규칙하게 연결되어 두께를 지닌 매트 형식의 층을 형성하기 때문에 단섬유로 구성된 제지슬러지가 주성분인 식물 생육 보조재(특허등록 제198981호)와 달리 갈라짐을 방지할 수 있다. 장섬유인 솜은 미세한 섬유질이 불규칙하게 연결된 구조로 되어 있어 비표면적이 크기에 흡착, 흡수 능력이 뛰어나 보수력과 보비력의 증대를 기대할 수 있다. 또한 솜은 가볍고 신축성이 있는 식물성 섬유소로 구성되어 있기 때문에 건조되어도 제지슬러지처럼 딱딱하게 굳는 성질이 없어 이를 사용하면 생육보조재의 경도를 대폭 낮출 수 있고, 비중이 가볍기 때문에 경사면에서 조성물의 자중에 의한 흘러내림을 예방할 수 있다.
본 발명에 사용되는 솜은 표 1과 같은 화학적 조성을 갖는다.
[표 1] 솜의 화학적 조성
유기물 전탄소 전질소 C/N율 섬유소 리그닌 지방 회분
92.5 56.3 0.63 85.1 73.2 5.9 7.4 3.4
표 1에서 알 수 있듯이, 솜은 대부분이 유기물로 구성되어 있고 섬유소가 73.2%를 차지하고 있어 장기적으로 이들이 분해되면 식물 생장의 영양원으로도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 식물 생육보조재 조성물은 솜화이버 5 내지 30중량%, 비중 0.8이하의 제지슬러지 5 내지 50중량%를 함께 사용한다. 제지슬러지가 포함되지 않은 솜을 주성분으로 하는 생육보조재는 제지슬러지와 같은 점성과 경도를 갖지 못하기 때문에 경사면에 취부된 생육보조재는 강우에 의해 구성 성분들이 유실되는 현상이 나타난다. 따라서 제지슬러지와 솜의 장점을 최대로 이용하여 생육보조재의 갈라짐 뿐만 아니라 생육보조재의 유실 방지, 생육보조재의 적정 경도 유지 등을 위해 제지슬러지와 솜을 적정비율로 혼합하여 사용한다. 토사 사면의 경우에는 솜화이버 5 내지 15중량%, 비중 0.8이하의 제지슬러지 5 내지 30중량%, 암반 사면의 경우에는 솜화이버 8 내지 30중량 %, 제지슬러지 10 내지 50중량%를 혼합하는 것이 바람직하다. 즉, 식물 생육보조재 조성물의 정착도는 적용되는 토질의 특성에 따라 달라질 수 있는 바, 이를 고려하여 암반 사면의 경우에는 토사 사면의 경우보다 솜과 제지슬러지가 더 포함되도록 조성한다.
또한 본 발명에 따른 식물 생육보조재 조성물은 생육보조재의 건조에 따른 두께 변화폭을 줄이고 생육보조재의 입단화를 통한 보비력, 보수력 증진을 위해 황토를 적정 비율로 혼합하여 사용한다. 본 발명에서의 황토는 학술적 의미(풍성퇴적물)가 아닌 일반적으로 일컫는 것(풍화 잔류토)으로 우리나라 전역에서 쉽게 볼 수 있는 토양을 지칭한다.
황토 도입의 첫 번째 목적은 두 번째 특허(특허 제 0427542호)에서 보비력과 보수력 증진을 위해 사용된 제올라이트와 버미큘라이트를 대체하기 위함이다. 제올라이트와 버미큘라이트가 포함된 생육보조재 조성물을 현장에서 수차례 시공을 행한 결과, 제올라이트는 입자크기가 작으면 바람에 비산되어 사용 효율을 저하시키고 일정 크기 이상의 입도를 지닌 제올라이트는 고가이면서도 입자가 커짐으로 인해 취부장비의 펌프 내구성을 감소시켜 펌프 교체가 빈번해 지는 결과를 초래하였다. 버미큘라이트는 입자의 강도가 너무 약해 취부 공정을 통과하는 과정에서 입자가 부서져 통기성 및 보수성 확보 목적에 부합되지 않았고 비중이 가볍다보니 파괴된 입자가 취부중 생육보조재 조성물에서 이탈되어 공기 중에 비산되는 등 원하는 수준의 통기성, 보수성 증진에 이르지 못하는 결과를 가져왔다. 이에 본 발명에서는 이를 개선하기 위해 고민하던 중 황토가 지닌 가소성, 흡착성, 흡수 및 탈수성, 현탁성, 이온교환성 등의 특징[황진연외 5인(2000), 우리나라 황토(풍화토)의 구성광물 및 화학성분, 한국광물학회지, 제 13권 3호, p.161.]에 주목하고 황토가 제올라이트와 버미큘라이트의 가능을 대체할 수 있을 것이라 판단하여 연구개발에 착수하였다.
토양의 물리, 화학적 성질을 좌우하는 토성(soil texture)은 모래, 미사, 점토의 성분비로 그 특성을 구분할 수 있는데 본 발명의 생육보조재에 투입되는 황토는 점토(clay)를 많이 함유하고 있는 토양으로 표면적이 크기 때문에 입자 표면에서 물의 흡착과 이온 교환 등이 활발히 일어나서 C.E.C.를 높일 수 있고 높은 보수력과 보비력을 기대할 수 있으며, 점착성과 응집성이 커서 토양의 입단화에 관여하는 물질이다. 표 2는 황토의 입도에 따른 양이온치환능력을 보여준다.
[표 2] 황토의 양이온치환능력
치환성 양이온(meq/100g) CEC (meq/100g)
Ca Mg K Na
bulk 9.58 8.04 5.38 1.10 30.70
sand 5.25 1.40 5.73 0.35 12.07
silt 14.61 5.54 4.11 0.94 24.10
coarse clay 32.85 6.76 6.17 1.38 43.42
fine clay 45.30 21.43 20.85 0.98 88.34
[출전: 황진연외 3인(2002), 한우 사육에 이용한 황토(풍화토)의 입도 분리에 따른 광물성분 및 화학적 특성, 한국광물학회지, 제 15권 제 1호, p.41.]
본 발명에서 황토를 사용하는 두 번째 목적은 수분 포화시와 건조시의 두께 변화폭을 줄이는데 황토가 중요한 역할을 하기 때문이다. 수분의 함유여부에 따라 부피가 변하지 않기 위해서는 외부 환경 변화에 대한 반응이 느리거나 반응하지 않는 물질로 구성되어야 가능하다. 그러나 유기물은 강우, 온도 변화 등의 환경 여건과 미생물에 의해 쉽게 변화되는 속성을 지니고 있어 일정한 두께를 지속적으로 유지하는데 한계를 지닐 수밖에 없다. 따라서 이 문제점을 해결하기 위해서는 무기물을 이용할 수밖에 없는데 황토는 이런 측면에서 중요한 역할을 한다.
황토를 구성하는 주요 광물은 SIO2가 41 ∼ 94%, Al2O3는 2 ∼ 31%, Fe 2O3는 1 ∼ 14%, K2O는 1 ∼ 6%로 구성되고 이외에도 많은 미량원소로 구성되어 있다. 황토를 구성하는 점토광물은 모암의 종류와 풍화 정도에 따라 구성성분의 변화가 심하나 일반적으로 규소와 알루미늄으로 이루어진 2:1의 층상구조를 지니고 있다. 주요 구성이 규소로 풍화에 대한 내구성이 큰 물질이기에 부피변화가 쉽게 일어나지 않아 상기한 두께변화의 폭을 상당하게 줄 일수 있었다.
황토 투입여부에 따른 생육보조재의 두께 변화를 관측하기 위해 황토 투입시의 조성물 배합비는 실시예 1과 2에서의 조성비를 따랐으며, 황토 무투입시의 조성비는 황토와 분변토 대신 제올라이트와 질석을 같은 비율로 배합했을 때를 기준으로 하였다. 표 3은 생육보조재에 황토를 투입한 후 두께 변화를 모니터링한 결과이다. 상기한 표에서 볼 수 있듯 시공후 생육기반재가 건조가 되는 시점에서 두께 변화를 측정하니 10%미만의 변화만을 보여 두 번째 특허(특허 제 0427542호)에 의한 생육보조재보다 수축율이 대폭 감소됨을 알 수 있다. 본 발명에 따른 생육보 조재 조성물은 토사사면에서는 황토를 5 내지 30중량%, 암반사면에서는 황토를 10 내지 30중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
[표 3] 생육보조재의 두께 변화
황토 무투입 황토 투입
시공직후 2cm 5cm 7cm 2cm 5cm 7cm
1일후 1.9cm 4.9cm 6.8cm 1.9cm 5cm 7cm
10일후 1.8cm 4.6cm 6.7cm 1.9cm 4.9cm 6.8cm
15일후 1.6cm 4.5cm 6.5cm 1.8cm 4.8cm 6.7cm
30일후 1.5cm 4.4cm 6.4cm 1.8cm 4.8cm 6.7cm
수축율(%) 25% 12% 8.5% 10% 4% 4.2%
본 발명에 사용되는 황토는 도자기 제조나 황토 염색, 황토 외장재 등을 제조하는 순도가 높은 양질의 황토를 사용하는 것이 아니라 일반적으로 토목공사시 절, 성토 균형을 맞추고 남는 사토중에서 황토를 선별적으로 구별하여 사용하여도 무방하다. 다만 토취한 황토는 식물뿌리, 자갈, 등 불순물이 많이 포함될 수 있으므로 6mm X 6mm의 그물망에 채걸음을 하여 본 생육보조재에 투입한다. 본 생육보조재를 제조하는 충청북도 지방의 여러 곳에서 토취된 황토의 입도를 분석해 보니 모래, 미사, 점토의 구성비가 상기한 범위의 ±5%내에 있어 쉽게 구득이 가능한 자원으로 판단된다. 황토의 사용은 제올라이트나 버미큘라이트 등의 광물처럼 채광하여 원석을 가공하지 않아도 되고, 수입에 의존하지 않아도 되며, 매립이나 기타 용도로 폐기될 중요한 토양 자원을 재활용 한다는 차원에서도 바람직한 것으로 판단된다.
또한 본 발명은 두 번째 특허(특허 제 0427542호)에서는 포함되지 않은 분변토를 포함하고 있는데, 특히 지렁이 분변토를 토사 사면에서는 5 내지 20중량%, 암반 사면에서는 10 내지 30중량%를 포함한다. 지렁이 분변토는 지렁이가 유기물을 먹이로 하여 체내에서 소화하여 배설한 분비물로 소화과정에서 각종 효소와 미생물 등이 첨가되어 유기물이 분해 및 발효된 물질이다. 이를 구성하는 주요 영양 성분은 식물이 직접 흡수할 수 있는 무기태 형태로 변환되어 자연적이고 이상적인 영양분의 결정체로 알려져 있다. 지렁이 분변토를 사용했을 때 얻을 수 있는 효과로는 지렁이 소화효소 등에 의한 토양의 입단 효과, 탈취작용, 부숙 촉진, 염류 장애 억제 등등이다. 지렁이 분변토의 화학적 조성을 보면 표 4와 같다.
[표 4] 지렁이 분변토의 화학조성
비중 유기물 (%) C/N비 질소 (%) 인산 (%) 칼리 (%) EC pH CEC
분변토 0.65 35 25 1.4 0.7 0.3 0.9 7.3 40
상기한 화학적 조성에서 알 수 있듯 지렁이 분변토는 비중이 가볍고 유기물의 함량과 C.E.C.가 높기 때문에 평지에 비해 영양분의 유실이 많고, 척박한 경사진 절, 성토사면에 본 생육보조재를 적용해야 하는 본 발명품에는 안성맞춤의 조건을 구비하고 있다.
본 발명에서 지렁이 분변토를 도입한 첫 번째 목적은 황토와 더불어 생육보조재의 입단화를 촉진시키기 위함이다. 토양이 입단화되면 통기성과 배수성의 개 선은 물론 보비력과 보수력을 증진시킬 수 있고 토양내 미생물의 서식처가 되는 등의 장점을 지니는데 지렁이 분변토는 생물학적으로 토양의 입단화를 증진시키는 물질이다. 토양의 입단화는 토양의 구성 성분중 특히 점토성분을 중심으로 이루어지는데 황토내 점토성분이 입단화를 통해 C.E.C.를 높이는 반면 식물의 영양원이 되는 양분이 부족한 측면이 있으나 분변토는 C.E.C.를 높임과 동시에 식물이 직접 영양원을 흡수할 수 있는 무기태 형태로 존재하여 양 측면을 모두 만족시킬 수 있다. 본 발명에서는 황토를 지렁이 분변토와 적당한 비율로 혼합하여 사용함으로써 두 번째 특허(특허 제 0427542호)에 의한 생육보조재가 갖추지 못한 기능이 대폭적으로 개선되었다.
본 발명에서는 지렁이의 먹이가 되는 유기물을 제지슬러지와 돈분, 우분, 과일찌꺼기 등등의 폐기성 유기물을 부식시킨 것을 주로 이용한다. 지렁이 분변토의 이용은 급속한 경제 성장과 자원 소비량 증가로 배출되는 유기성 폐기물에 대한 재활용 차원에서도 중요한 의의를 지닌다. 자료에 의하면, 유기성 폐기물인 우분을 먹이의 주원료로 사용한 경우 건조 중량의 51%가 감량되고 49%는 분변토로 생산되는 것으로 보고되었다[나영은외 4인(2000), 지렁이를 이용한 젖소분뇨처리에 관한 연구, 한국토양동물학회지, 제 5권 2호, p.129.]. 따라서 본 발명에서 사용되는 지렁이 분변토는 유기성 폐자원의 재활용 측면은 물론 유용한 유기성 토양 개량재의 생산이라는 측면에서도 그 의의를 지닌다고 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 생육보조재 조성물은 유기성 퇴비 10 내지 60 중량%를 포함한다. 두 번째 특허(특허 제 0427542호)에서는 농업 및 원예 분야에서 이미 우수성이 입증된 식물성 부엽토인 부엽토와 피트모스 등을 사용하여 보습, 보비력 증진, 토양의 공극을 확보, 각종 미량 원소에 의한 식물 생육 증진 등을 꾀하고자 하였고 화학비료를 추가하여 부족한 영양원을 보충함으로써 식물 생육을 돕고자 하였다. 그러나 본 발명에서는 이러한 식물성 부엽토 대신에 유기성 폐자원인 가축의 분뇨를 톱밥, 미생물 등으로 처리하여 부숙시킨 유기성 퇴비를 사용하였다. 유기성 퇴비는 3개월이상 부숙시킨 것을 기본으로 사용하며, 가축분뇨에는 식물 생장의 영양원이 되는 질소, 인산, 칼 리가 골고루 포함되어 있고 완효성 비료의 역할도 수행하기에 식물이 성장한 후에도 영양원으로 기능을 수행하여 장기적인 식물생장 측면에서도 바람직한 재료로 판단된다. 토사 사면의 경우에는 10 내지 40중량%, 암반 사면의 경우에는 20 내지 60중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 생육보조재 조성물은 N, P, K를 기본으로 하여 녹화 대상지 토양의 화학적 성분, 녹화 목적 등에 따라 다양한 화학비료를 사용하며, 다른 구성 요소와의 배합 관계를 고려하여야 하는데 N 18% P18% K18%인 화학비료 0.5 내지 3중량%를 사용한다. 토사 사면의 경우에는 0.5 내지 2중량%, 암반 사면의 경우에는 1 내지 3중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 식물 생육보조재 조성물은 접착제 0.1 내지 3중량%를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 접착제는 비닐-아크릴계 고분자 수지로 수성 에멀젼 형태로 존재하며 접착성이 뛰어나고 물과 혼합하여 살포하였을 때 얇은 필름막을 형성, 수분 증발을 억제할 수 있는 것이 바람직하다. 형성된 얇은 피막은 물과 직접 접촉하여 수분을 흡수하기도 하고 공기 중에 있는 수분을 흡착하는 성질을 지니고 있어 식물 생육보조재의 기존 지반에의 부착과 초기 단계의 수분 손실 방지, 보습, 흡착 등에 중요한 역할을 한다. 토사 사면과 암반 사면 모두 0.1 내지 3중량%인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 생육보조재 조성물은 시공 후 천연 면네트를 설치할 수 있다. 기존의 녹화 공법에서는 PVC로 피복된 철망이나 코코넛 섬유로 직조한 코이어네트가 사용되었는데, 이들은 암반 경사면에 인공토양을 영구적으로 붙이기 위해 PVC 코팅 철망을 이용하거나 토사면에 코이어네트를 설치하여 토사 경사면의 슬라이딩을 억제하는 것이 목적이었다. 그러나 본 발명에서 사용되는 천연 면네트는 생육보조재 조성물이 경사면에 취부된 후 충분히 경도를 확보하지 못한 상태에서 강우가 내릴 때를 대비하기 위한 것으로 천연 면으로 직조된 네트이기에 생육보조재 조성물에 의해 6개월 정도가 지나면 부식이 되는 한시적 목적의 네트이다. 또한 천연 면네트는 부식되면 유기물로 변화하여 식물의 영양원으로 이용 가능하며 초기 식물이 활착을 하면 뿌리부가 이들 면네트에 엉켜 강력한 매트리스를 형성하기에 사면안정에도 도움이 된다. 천연 면네트는 기존 지반의 상부나 생육보조재 상부보다는 생육보조재의 중간지점에 놓이게 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 이러한 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이로써 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
비중이 0.8인 제지슬러지 20중량%, 솜화이버 5중량%, 황토 28중량%, 분변토 15중량%, 유기성 퇴비 29중량%, 화학비료 1중량%, 비닐아크릴계 접착제 2중량%를 혼합하여 경질 토사 및 마사토 사면용 생육보조재 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
비중이 0.8g/㎤인 제지슬러지 22중량%, 솜화이버 8중량%, 황토 28중량%, 분변토 19중량%, 유기성 퇴비 20중량%, 화학비료 1중량%, 비닐아크릴계 접착제 2중량%를 혼합하여 암반 사면용 식물 생육보조재 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1 및 2의 식물 생육보조재 조성물과 일반 토양 및 특허 등록 제198981호의 생육보조재 조성물, 두 번째 특허(특허 제 0427542호)의 화학분석 결과를 표 5에 나타내었다. 이 분석 및 측정은 (주) A&F에 의뢰하여 실시하였다. 표 5에서 EC는 전기전도도, CEC는 양이온 치환용량을 나타낸다.
[표 5] 화학분석결과
일반토양 특허등록 제198981호 특허등록 제 0427542호 실시예
토사용 암반용 토사용 암반용 토사용 암반용
pH (1:5) 5.5 6.24 6.52 7.7 7.56 7.14 7.04
유기물 (%) 3.2 21.72 32.58 19.61 18.7 17.36 17.76
전질소 (%) 0.15 1.55 1.16 0.4 0.41 0.32 0.37
전탄소 10.07 10.30
유효인산 (ppm) 26.6 6034.8 3611.5 1527.9 1892.8 3,820.4 3,836.3
EC (me/㎝) 9.10 6.27 2.87 2.39
CEC (me/㎎) 11.34 35.18 28.74 16.17 16.92 16.37 15.98
K (me/100㎎) 0.21 18.74 11.40 0.36 0.38 7,155.51 6,999.07
Ca (me/100㎎) 3.51 30.83 31.88 4.03 3.59 11,214.36 11,138.22
Mg (me/100㎎) 1.56 5.62 5.90 1.29 1.13 4,950.3 5,018.66
Na (me/100㎎) 3.55 3.14 0.0045 0.0046 1,227.11 1,288.15
보수력(%) 32 36 87.5 88 50.32 49.10
흡수력(%) 265 307 90.49 93.22
토성 모래(%) 39.47 38.15
미사(%) 9.33 9.20
점토(%) 51.20 52.65
본 발명안과 특허 등록 제198981호, 두 번째 특허(특허 제 0427542호)의 화학적 조성을 비교하면 pH는 약산(6.24와 6.52)에서 중성(7.0과 7.14)으로 식물 생육에 적합한 pH범위에 포함된다. 유기물 함량은 황토와 마사토 등 무기물의 증가로 특허등록 제198981호에 비해서는 낮아졌으나 비슷한 수준을 유지하는 것으로 나타났으며, 일반적인 토양과는 월등히 높은 양을 포함하고 있고 CEC 역시 비슷한 수준을 유지하고 있다. 질소와 인산 그리고 치환성 양이온인 K, Ca, Mg, Na 등도 골 고루 포함되어 있다.
또한 실시예 1 및 2의 조성물을 현장에 적용한 결과 식물 생육 등에서 훨씬 향상된 결과를 얻을 수 있었다. 이와 같이 본 발명에 따른 식물 생육보조재 조성물은 식물 생육에 유리한 생육보조재로서의 효과를 나타내었다.
상술한 바와 같이 솜화이버, 제지슬러지, 황토 및 마사토, 지렁이 분변토, 유기성 퇴비를 포함하는 본 발명에 따른 식물 생육보조재 조성물은, 토사 사면 및 암반 사면에 적용하는 경우, 식물 생육측면에서 초기 생장은 물론 지속적으로 식물의 초장과 지하경 등이 생장하는 효과를 기대할 수 있고 생육보조재의 건조에 따른 두께의 감소가 작게 나타나고, 생육보조재 건조 후 수분 공급시 재흡수 속도가 개선되었으며, 자원 재활용측면에서 본 발명품인 생육보조재 조성물의 폐자원 재활용율을 증대시킬 수 있는 점 등을 기대할 수 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 솜화이버 5 내지 30중량%,
    비중 0.8이하의 제지슬러지 5 내지 50중량%,
    황토 5 내지 30중량%,
    분변토 5 내지 30중량% 및,
    유기성 퇴비 10 내지 60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐자원의 재활용을 통한 식물 생육보조재 조성물.
  3. 제2항에서,
    화학비료 0.5 내지 3중량%를 추가로 포함하는 폐자원의 재활용을 통한 식물 생육보조재 조성물.
  4. 제2항 또는 제3항에서,
    접착제 0.1 내지 3중량%를 추가로 포함하는 폐자원의 재활용을 통한 식물 생육보조재 조성물.
  5. 제4항에서,
    토사 사면에 적용하는 것으로,
    솜 5 내지 15중량%, 제지슬러지 5 내지 30중량%, 황토 5 내지 30중량%, 분변토 5 내지 20중량%, 유기성 퇴비 10 내지 30중량%, 화학비료 0.5 내지 2중량% 및 접착제 0.1 내지 3중량%를 포함하는 폐자원의 재활용을 통한 식물 생육보조재 조성물.
  6. 제4항에서,
    암반 사면에 적용하는 것으로,
    솜 8 내지 30중량%, 제지슬러지 10 내지 50중량%, 황토 10 내지 30중량%, 분변토 10 내지 30중량%, 유기성 퇴비 20 내지 60중량%, 화학비료 1 내지 3중량% 및 접착제 0.1 내지 3중량%를 포함하는 폐자원의 재활용을 통한 식물 생육보조재 조성물.
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