KR100640195B1 - 골프장 그린 상토 활성 개량재(케이-엠 입제) 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골프장 그린 상토 활성개량재 K-M 입제에 관한 것으로, 상기 K-M 입제는, 63.5 내지 67.5체적%의 이산화규소 SiO₂와, 14.1 내지 15.6체적%의 알루미나 Al₂O₃와, 16.9 내지 22.4체적%의 미소 광물성분들로 구성되고 40℃에서 방사율 89체적%와 방사 에너지 3.58×10²W/㎡㎛40℃를 가지는 원적외선을 복사하는 다공성 바이오세라믹 입자로 이루어지며, 상기 원적외선을 복사하는 다공성 바이오세라믹 입자는 0.8 내지 1.5mm의 입경을 가지며 5 내지 20㎛ 의 파장 범위의 원적외선을 복사하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 K-M 입제는, 골프장에서 그린 잔디를 육성할 때, 그린 잔디의 생육에 유익한 그린 상토의 통기성, 통수성, 및 보수성이 감소되지 않으면서도 토양 입자의 강도가 약화되지 않고 계속적인 답압에도 잘 견디며 장기적으로 그린 잔디를 효과적으로 육성할 수 있는 잇점을 제공한다.

Description

골프장 그린 상토 활성 개량재(케이-엠 입제) 및 그 제조 방법{GOLF GREEN TOP SOIL ACTIVATOR AND METHOD MANUFACTURING THE SAME}

도 1 은 통상적인 USGA 그린 시공법에 따른 그린 상토의 층상 구조를 보여주는 도면.

도 2a 는 본 발명에 따른 바이오세라믹 입자의 전자 현미경 사진.

도 2b 는 본 발명에 따른 바이오세라믹 입자의 다른 전자 현미경 사진.

도 3 는 본 발명의 바이오세라믹 입자로부터 방사되는 파장에 따른 원적외선 방사율을 나타내는 그래프.

도 4 는 본 발명에 따른 바이오세라믹 K-M 입제를 제조하는 방법의 흐름도.

도 5 는 본 발명의 일 실시예로 수행된 USGA 그린 방식에 따른 그린 상토의 층상 구조를 보여주는 도면.

도 6a 내지 도 6f 는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험구인 K-M 입제와 대조구인 모래를 포함하는 그린 상토에서의 잔디의 생육 상태를 대비하는 그래프.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 그린의 층상 구조 54 : 자갈층

56 : 조사층 58 : 상토층

본 발명은, 골프장의 그린 상토를 활성시키는 그린 상토 개량재 K-M 입제, 이 K-M 입제를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 골프장의 그린 상토를 활성화시켜 그린 잔디의 생육을 효과적으로 촉진시키는 골프장 그린 잔디를 위한 그린 상토 활성 개량재 K-M 입제 및 이 K-M 입제를 제조하는 방법에 관한 것이다.

우리나라 골프장 산업은 80년대 이후 질적으로 양적으로 성장하여 현재는 매출액이 1조원이 넘는 큰 단일 산업으로 자리 매김하고 있다. 그러나, 이 골프장 산업은 잔디라는 식물을 매개로 형성되는 것으로 인해 이 골프장 산업에서는 필수적으로 고품질 잔디를 유지하는 것이 매우 중요하다. 이러한 고품질 잔디를 얻기 위해 잔디에 발생하는 병이나 해충을 제거하기 위해 농약을 자주 사용한다. 또한 골프장에 사용되는 잔디는 골프를 치는데 적당한 높이, 예를 들어, 지면으로부터 2 내지 5cm로 깎기를 하거나, 또는 4mm의 높이로 낮은 깎기를 한다. 그러나, 대부분 그린의 퍼팅 감을 높이기 위해 잔디에 낮은 깎기를 하면 광합성 작용을 하는 잔디의 잎사귀를 전술한 4mm 높이로 절단하는 것이기 때문에 잔디의 생육을 크게 저해하게 된다. 이것을 방지하기 위해 골프장의 잔디에는 또한 상시로 유기물 비료를 배토하여 잔디의 생육을 촉진토록 한다. 그러나, 그럼에도 불구하고, 반복되는 농약의 사용에 의한 토양의 오염으로 인해 토양의 물리 화학적 성질이 시간에 따라 더 악화되고 여름과 겨울의 극한 기후 조건으로 인한 스트레스의 증가로 인해 잔디 의 정상적인 생육이 저해되고 있고 그린이 불균일하게 성장하게 된다. 나아가 골프장 그린을 사용하는 사람들이 많아짐에 따라 그린의 답압이 상승하여 배수 불량이 많이 발생할 뿐아니라 토양이 고결되어 잔디의 생육을 더욱 저해하게 된다.

일반적으로, 골프장에 가설되는 그린의 시공법으로는, USGA(United States Golf Association) 공법과 캘리포니아 공법, 및 PURR-WICK 공법이 있다. 일반적인 그린 시공법인 USGA 그린 시공법은, 주로 모래에 약간의 유기물질 및 점토질 토양을 혼합하는 방식을 말하는 것이며, 그린 토양의 층상 구조(10)를 보여주는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 맨 아래층에 30 내지 60cm 정도의 왕자갈(11)과 유공관(9)이 배치되며, 그 위에 10cm 두께의 자갈층(12)과, 그 위에 5cm 두께의 조사층(14)과, 그 위에 30cm 두께의 혼합 상토층(16)으로 그린 토양을 구성하는 것이다. 그리고 맨 아래층에 있는 자갈은 직경 6 내지 10mm 정도이며, 그 위의 조사층의 조사는 직경 2 내지 5mm 정도이며, 그 위의 혼합 상토를 구성하는 모래와 유기물질의 입경은 0.2 내지 1.0mm로 형성되어 있다. 이 구조는 필요한 투수성, 통기성, 보수성, 적절한 탄력성 및 경도를 제공하면서도 균일하게 영양 성분을 공급할 수 있도록 하기 위함이다.

위와 같이 조성된 혼합 상토층에 그린 잔디를 이식하여 육성한다. 통상 혼합 상토층은 0.2 내지 1.0mm 정도의 입경을 갖는 모래와 유기물 외에 필요에 따라 토양의 기능을 활성화시키기 위한 토양 개량재를 더 포함한다. 모래는 그린 사용으로 인한 답압과 배수불량을 최소화하여 배수와 통기를 용이하게 하기 위하여 사용되며, 토탄과 피트모스 및 부숙 톱밥 등과 같은 유기물은 그린 잔디의 생육을 촉진하 기 위해 사용된다. 또한 버미큐라이트와 펄라이트와 같은 토양 개량재는 토양의 활성을 유발하여 토양의 답압 및 배수 불량을 완화시키기 위해 사용되어 왔다. 그런데, 이 버미큐라이트는 마그네슘과 철이 포함된 알루미늄 실리케이트 원석을 900℃ 고열로 처리하여 용적을 십 수배 증가시킨 원예용 인조 용토이며 그 성분을 보면 규산(SiO₂) 39.4%, 점토 12.1%, 마그네슘 23.4%, 칼륨(K) 2.5%, 및 망간 0.3%를 함유하며, 육종용으로 많이 사용되고 있지만, 그 성분과 제조 과정 때문에 쉽게 부서지는 특성이 있다. 한편, 펄라이트는 화산의 용암지대에서 캐낸 회백색의 광물을 760℃에서 고열 처리하여 원광석을 십 수배 팽창시켜 만든 백색의 가벼운 입자이며, 용토에 섞어 통기성을 증진시키기 위해 원예용으로 사용된다.

그러나, 위와 같이 그린 잔디의 생육 활성을 위해 혼합 상토에 버미큐라이트 또는 펄라이트와 같은 토양 개량재를 사용함에도 불구하고, 토양 입자의 강도가 약하여 계속적인 답압에 의해 입자들이 원 형태를 유지하지 못하고 토양의 고결과 배수 불량을 초래하며 장기적으로 그린 잔디의 생육을 저해하는 것으로 나타났다.

일반적으로 토양의 강도를 높이기 위해서는 토양 입자의 밀도를 높이는 것이 필요하지만, 토양 입자의 밀도를 높이는 것은 토양 내의 공극율을 감소시켜 그린 생육에 중요한 통기성, 통수성, 및 보수성이 나빠지게 되는 문제를 유발한다. 또 그린 생육에 중요한 통기성, 통수성, 및 보수성을 좋게 하기 위해 공극율을 증가시키는 경우에는, 토양의 강도가 약하여 계속되는 답압에 의해 입자들이 원 형태를 유지하지 못하고 토양의 고결과 배수 불량을 초래하게 된다. 그리하여 장기적으로 그린 잔디의 생육을 저해하는 단점이 있다.

이에 대해, 그린 상토의 공극율을 증가시키면서도 가중되는 답압에 견디기 위하여 여러 입경을 갖는 입자를 사용하는 것도 생각해 볼 수 있지만, 여러 입경을 갖는 입자는 답압에 의해 모난 부분이 부서지는 경우 오히려 그린 상토 입자들 사이의 공극을 감소시키는 요인이 될 수 있다. 또 여러 입경을 갖는 입자들이 혼합되는 경우 큰 입경을 갖는 입자들 사이의 공간에 작은 입경을 갖는 입자들이 위치하게 되므로 결국 상토의 공극율을 저해하게 된다.

한편, 식물의 생장을 위해 토양에 원적외선을 방출하는 광물 입자를 배토하는 것이 유익한 것이 알려져 있다. 이는 원적외선이 토양 내의 물분자를 활성화시켜 산소와 질소 등을 함유한 후 식물의 뿌리에 제공하여 주기 때문이다. 그렇지만 원적외선을 방출하는 광물 입자를 그린 잔디의 생육을 위해 그린 상토에 사용하는 것은 아직 알려져 있지 않다.

따라서, 골프장에서 그린 잔디를 육성할 때, 그린 잔디의 생육에 유익한 그린 상토의 통기성, 통수성, 및 보수성이 감소되지 않으면서도 토양 입자의 강도가 약화되지 않고 계속적인 답압에도 잘 견디며 장기적으로 그린 잔디를 효과적으로 육성할 수 있는 그린 상토 활성 개량재 제품이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 전술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 입자 성분의 강도가 계속적인 답압 조건에도 약해지지 않고 오래 견디며 소재의 입자들이 원 형태를 유지하면서 토양의 고결과 배수 불량을 초래하 지 않아 장기적으로 그린의 생육을 촉진시키는 입자의 강도가 높은 SiO₂ 성분을 다량 함유하는 그린 상토 활성 개량재 K-M 입제를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 그린 잔디의 생육에 유익한 그린 상토의 통기성, 통수성, 및 보수성을 증진시키는 공극율이 큰 입자 구조를 가지는 그린 상토 활성 개량재 K-M 입제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 골프장의 그린 상토를 활성화시켜 그린 잔디의 생육을 촉진시킬 수 있는 원적외선을 방출하는 바이오세라믹 성분으로 이루어진 그린 상토 활성 개량재 K-M 입제를 제공하는 것이다.

본 발명의 더 다른 목적은 골프장의 그린 상토를 활성화시켜 그린 잔디의 생육을 촉진시킬 수 있는 원적외선을 방출하는 바이오세라믹 성분으로 이루어진 그린 상토 활성 개량재 K-M 입제를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따라, 본 발명은 SiO₂와 Al2O₃을 주성분으로 하고 골프장 그린 상토를 활성화시키는 원적외선을 방출하는 맥반석과 각섬석을 혼합한 맥섬석을 포함하는 다공성 바이오세라믹 입자로 이루어진 그린 상토 활성 개량재 K-M 입제를 제공한다. 본 발명에 따라 골프장 그린 상토 활성 개량재 K-M 입제는, 63.5 내지 67.5체적%의 이산화규소 SiO₂와, 14.1 내지 15.6체적%의 알루미나 Al₂O₃와, 16.9 내지 22.4체적%의 미소 광물성분들로 구성되고 40℃에서 방사율 89체적%와 방사 에너지 3.58×10²W/㎡㎛40℃를 가지는 5 내지 20㎛ 파장 범위의 원적외선을 복사하며 0.8 내지 1.5mm의 입경으로 된 다공성 바이오세라믹 입자로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다. 상기 미소 광물성분들은, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, MnO₂, P₂O₅, 및 ZnO로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 바이오세라믹 K-M 입제의 성분과 특성을 표로 나타내면 아래의 표 1에 나열된 바와 같다.

[표 1]

성분	함량(체적%)
SiO2	63.5%∼67.5%
Al2O3	14.1%∼15.6%
Fe2O3	1.0∼1.29%
CaO	2.58∼3.55%
MgO	3.5∼4.75%
K2O	3.33∼3.5%
Na2O	3.16∼4.44%
MnO2	0.02∼0.1%
P2O5	0.1∼0.28%
SnO2	불검출
ZnO	0.05∼0.09%
비표면적(㎡/g)	230∼300
흡수성(%)	100∼200
흡유성(%)	55∼65
pH	7.5∼8.5

위 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 이 바이오세라믹 K-M 입제는 SiO₂와 Al₂O₃를 주 성분으로 하고 이들 성분의 합이 전체 성분의 77 내지 84%를 차지하는 맥반석과 각섬석을 혼합한 맥섬석을 포함하는 바이오세라믹 입자이다.

위 표 1에서도 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 바이오세라믹 K-M 입제는 규소 성분(SiO₂)을 다량 포함하며, 이 K-M 입제에 포함된 규소 성분은 석영과 동일한 구조식을 갖는 것으로서 다른 광물 입자보다 그 입자 강도가 훨씬 크다는 특징을 갖는다. 그리하여 본 발명의 바이오세라믹 K-M 입제는, 입자 강도가 훨씬 큰 다량의 규소 성분을 포함하는 것에 의해 그린 상토에 혼입시 그린 상토의 강도를 효과적으로 증가시킬 수 있어, 그린 상토에 대한 계속되는 답압에도 불구하고 토양의 결정 입자의 강도를 장기적으로 유지할 수 있는 잇점을 제공한다. 나아가, SiO₂의 입자 성분이 강도가 크므로 그 입자들이 원 형태를 장기적으로 유지할 수 있어 그린의 사용에도 불구하고 토양의 고결과 배수 불량을 유발하지 않아 장기적으로 그린의 생육을 효과적으로 촉진시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 바이오세라믹 K-M 입제에 포함된 규소 성분은 상기와 같은 잇점 이외에도 일반적으로 수용성 또는 산가용성 규산으로 식물체에 흡수되어 식물의 신진 대사를 원활하게 하며 줄기와 잎을 강건하게 할 뿐아니라 병원균에 대한 저항성을 증진시키는 것으로 알려져 있다. 그렇지만, 너무 많은 규소 성분의 사용은 다른 성분의 결핍을 유발하는 등 식물의 식생에 악영향을 줄 수 있으므로 적절히 제한하는 것이 좋고, 필요에 따라 그 성분비를 조절할 필요가 있으며, 본 발명에서는 이를 고려하여 60 내지 70% 범위의 SiO₂를 포함하며 구체적으로 63.5%∼67.6%의 SiO₂를 포함한다.

본 발명에 따라 상기 K-M 입제에 포함된 알루미나 성분(Al₂O₃)은 양쪽성 성분으로 pH 를 조절하는 작용을 하며 예를 들어 산성 토양에서는 알칼리 토양으로 중화시키고 알칼리 토양에서는 산성 토양으로 변화시키는 기능을 할 수 있다. 이 알루미나 성분은 식물에 특별한 영양분을 공급하는 것이 아니므로 토양에 너무 많은 양이 존재하는 경우에는 식물의 생육에 지장을 초래할 수 있으므로, 적정 양으로 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 이를 고려하여 13 내지 17 % 범위의 Al₂O₃를 포함하며 구체적으로 14.1 내지 15.6%를 포함한다.

이 밖에 본 발명에 따라 상기 K-M 입제에 포함된 Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, MnO₂, P₂O₅, 및 ZnO 성분은 수용성 이온의 형태로 식물체에 양분을 공급한다. 보다 구체적으로 Fe₂O₃ 성분은 잎사귀의 황화 증상을 예방하며, CaO 성분은 잎주위 고사나 균열 발생을 예방하며, MgO 성분은 잎맥 사이 황화증상을 예방하며, K₂0 성분은 생육 저하를 예방하며, Na₂O 성분은 K 성분을 보충하는 역할을 하며, MnO₂ 성분은 엽맥이 갈변하는 현상을 막아주며, P₂O₅ 성분은 핵산의 성분이 되며 ZnO 성분은 잎사귀의 적변 현상을 막아준다. 이외에도 이들 성분은 식물체에 흡수된 상태에서 알려져 있는 여러 효능을 제공한다.

또한, 위 표 1에 나타나 있는 본 발명에 따른 바이오세라믹 K-M 입제는, 그 입자 성분과 후술되는 제조 과정으로 인해, 그 입자 내부에 많은 공극이 있는 다공성을 소유하여, 이 K-M 입제를 그린에 사용시 토양의 통기성이나 배수성 또는 통수 성을 한층 향상시킬 수 있다. 이 다공성에 의해 토양은 많은 수분을 함유할 수 있는 외에 산소와 같은 가스를 또한 함유할 수 있게 되므로 토양 내부에 미생물의 생존을 증진시키고 그린 잔디의 발육을 더욱 촉진시킬 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바이오세라믹 K-M 입제의 결정구조를 전자현미경을 통해 200배 및 750배로 각각 확대한 전자현미경 사진을 나타내는 것이며, 이를 통해 본 발명의 바이오세라믹 K-M 입제에는 크고 작은 구형의 결정체들 사이에 다수의 공동이 존재하는 다공성 구조(porosity structure)가 형성되어 있는 것을 명확히 볼 수 있다.

또한 본 발명에 따른 바이오세라믹 K-M 입제는 도 3에 도시된 바와 같이 대량의 원적외선(infrared radiation)을 방사하는 것이 밝혀졌다. 도 3 은 본 발명의 바이오세라믹 K-M 입제가 40℃에서 방출하는 파장에 따른 원적외선 방사율을 나타내는 그래프이다. 도 3으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 이 바이오세라믹 K-M입제가 6㎛ 이상의 파장 범위에서 대량의 적외선을 방출하고 특히 파장이 17㎛ 이상의 범위에서 원적외선을 높은 방사율로 방사하는 것임을 알 수 있다. 이 원적외선은 잔디의 생육을 촉진하는 역할을 한다. 다시 말해, 본 발명에 따른 바이오세라믹 K-M 입제는 식물체 내의 물분자를 활성화시켜 그린 잔디의 성장을 촉진하는 원적외선을 방사율 89%를 갖고 방출하는 방사체의 기능을 제공한다.

일반적으로 신선한 물분자는 하나의 산소원자를 중심으로 2개의 수소 원자가 104도 31분의 각을 이루고 있는 반면, 중금속과 농약과 같은 이물질을 함유하는 오염된 물분자는 수소원자를 중심으로 산소 원자가 108도의 각을 이루고 있는데, 이 오염된 물분자에 5 내지 20㎛ 파장의 원적외선 에너지를 가해주면, 이 물분자는 자 신의 고유 흡수 파장(6 내지 11㎛) 다시 말해 고유 진동수와 동일한 진동수에 공진을 일으키며 진동 운동을 하게 되며 이때 물분자의 수소원자가 변각운동, 병진운동, 회전운동, 및 신축운동과 같은 여러 진동 운동을 하면서 물분자는 활성화되고 이렇게 활성화된 물분자는 외부로부터 산소나 질소 등 기체 분자를 흡착한 활성수로 된다. 이에 따라 토양도 활성화된다. 본 발명의 K-M 입제가 그린 잔디의 생육에 미치는 영향을 실험한 상세한 자료는 후술되지만, 결과적으로 원적외선은 물분자를 활성화시켜 그린 잔디의 신진대사를 촉진하여 잔디의 생육을 향상시키는 것을 알 수 있다.

상기와 같이 효능을 제공하는 본 발명의 일 측면에 따른 그린 상토 활성 개량재인 바이오세라믹 K-M 입제는 맥반석과 각섬석을 포함하는 원적외선 광물 원석을 도 4의 소정의 과정에 따라 처리하여 얻은 것이다.

이제 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따라, 본 발명의 골프장 그린 상토 활성 개량재 K-M 입제를 제조하는 방법은, SiO₂성분과, Al₂O₃ 성분과, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, MnO₂, P₂O₅, ZnO 성분을 포함하는 맥반석과 각섬석을 포함하는 바이오세라믹 광물원석을 2내지 5cm로 조 분쇄 하는 공정과, 상기 조 분쇄된 바이오 세라믹 광물 입자로부터 불순물을 물리적으로 제거하는 공정과, 상기 불순물이 제거된 바이오 세라믹 입자를 12 내지 20메쉬(0.8 내지 1.5mm)로 미 분쇄하는 공정과, 상기 미 분쇄된 바이오 세라믹 입자를 고온 소성하는 공정과, 상기 고온 소성된 입자를 어닐링 하는 공정을 포함한다.

각 공정을 좀더 구체적으로 살펴보면, 맥반석과 각섬석을 포함하는 원적외선 방사 광물 원석을 채취한 뒤, 알려져 있는 조 분쇄기와 같은 분쇄기를 이용하여 이 광물 원석을 2 내지 5cm 정도의 크기로 조 분쇄(coarse crushing)한다. 그 다음에 조 분쇄된 광물에 포함되어 있을 수 있는 예를 들어 플라스틱이나 비닐 조각과 같은 불순물을 물리적으로 걸려낸다. 여기서 언급되는 불순물은 광물과 함께 섞여 있는 본 발명의 유리한 특성을 제공하지 못하는 이물질을 말한다.

그후, 조 분쇄된 광물은 알려져 있는 햄머 롤러와 같은 분쇄기를 사용하여 0.8 mm 내지 1.5 mm 로 미분쇄한다. 이 미 분쇄는 토양에 추가하고 싶은 기능에 따라 그 입경을 달리 할 수 있다. 즉 미분쇄의 입경이 크면 클수록 공극율이나 투수성이 커지는 반면, 미분쇄의 입경이 작으면 작을 수록 점토와 같이 점착력이 증가하여 토양의 강도를 증가시킬 수 있다. 본 발명에서는 0.8 mm 내지 1.5 mm로 광물을 미분쇄하여 공극율과 투수성을 증가시키는 것에 초점을 두고 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 광물 입자는 많은 SiO₂를 포함하여 그린의 답압에 견딜만큼 토양 강도를 증가시킬 수 있는데 그 점에 대해서는 전술되어 있다.

이렇게 미분쇄된 광물에서 그 광물 내에 포함되어 있을 수 있는 예를 들어 농약이나 기름과 같은 불순물을 제거하기 위하여 물이나 알콜과 같은 극성 용매 또는 아세톤이나 벤젠과 같은 무극성 용매를 사용하여 이들 광물에 포함될 수 있는 불순물이 화학적으로 제거된다. 특히 여기서 이들 미분쇄된 광물로부터 토양을 오염시킬 수 있는 카드늄이나 수은 또는 납과 같은 중금속도 제거하는 것이 바람직하 다. 그 뒤에 화학적으로 불순물이 제거된 미분쇄 광물을 소정 조건 하에 건조시켜 이 광물에 묻어 있을 수 있는 물과 같은 용매를 제거한다. 이후, 미분쇄된 광물의 일부를 샘플로 채취하여 그 성분을 조사하고 그 성분 조사 결과에 따라 성분 미달이거나 성분 초과하는 광물 성분을 추가 또는 제거하여 성분비 조정을 수행할 수 있다. 이외에 적당한 기능성 첨가제를 투입하여 성분을 조정할 수 있다.

이후 성분 조정된 미분쇄 광물을 고온에서 열 처리를 하여 소성한다. 이 고온 소성을 통하여 광물의 입자 특성이 변경된다. 이 열처리는 약 1000℃ 에서 광물을 고온 가열하는 것에 의해 수행된다. 이 열처리는 미세한 광물 입자에 포함된 가스가 방출되면서 광물 입자를 팽창시켜 광물 입자에 수많은 기공을 형성하게 하는 외에 인접한 입자와 상호응착하게 하는 등 광물 입자의 결정 모양을 변경시키거나 또는 그 크기를 증가시키는 외에 입자의 크기, 밀도, 공극율을 포함하는 2차 및 3차상의 크기와 분포를 조절하는 여러 가지의 미세 조직을 갖는 결정체를 만들게 한다. 이외에도 고온에서의 열처리에 의해 광물 내에 존재하는 바이러스나 해충 또는 유충을 완전 박멸할 수 있다.

마지막으로, 고온 소성을 한 후 입자의 특성을 변화시키기 위하여 광물 입자를 급냉하여 입자 내 공극을 증가시키는 등 투수성이나 통기성을 향상시키도록 한다. 이렇게 하여 만들어진 본 발명에 따른 결정 입자는 전술된 바와 같이 그 내부에 많은 공극이 존재하여 이 결정 입자를 그린에 사용시 토양의 통기성이나 배수성을 향상시킬 수 있는 동시에 본 발명에 따라 강도가 큰 SiO₂ 성분을 다량 함유하는 것에 의해 계속되는 답압에도 불구하고 그 입자 형태를 장기간 유지하며 통기성 배수성을 제공할 수 있어 그린 잔디의 생육을 촉진할 수 있다. 나아가, 그린 잔디용 상토에 사용시 많은 공극과 배수성으로 인해 미생물 증식에도 유리한 잇점을 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 잇점과 특성 및 다른 잇점과 특성은 아래의 구체적인 실시예로부터 더 명확해질 것이다.

이제부터 본 발명에 따라 제조된 바이오세라믹(Bio-ceramic) K-M 입제가 그린 잔디의 생육에 미치는 영향을 살펴볼 것이다. 본 발명의 K-M 입제가 잔디 생육에 미치는 영향을 알아보기 위해 실험에 이용된 잔디로는 대부분의 골프코스 그린에 흔히 사용되고 있으며 낮은 깎기를 할 수 있는 한지형 잔디인 크리핑 벤트그래스(Creeping Bentgrass)(품종명 Crenshaw)를 채용하였다. 실험용기는 직경 0.45m, 깊이 0.9m의 용기를 사용하였고, 골프장 그린 조성 방식은 가장 일반적인 USGA 기준 방식에 따라 조성하였다.

도 5 는 본 발명의 일실시예로 수행된 USGA 그린 방식에 따른 그린 토양의 층상 구조(50)를 보여주는 개략도이다. 이 층상 구조는 실제 그린에서와 동일한 환경을 가지도록 일정한 바닥 면적과 높이를 갖는 소형 포트(pot) 내에 USGA 그린 조성 방식에 따른 도 1의 층상 구조와 유사하게 구현되었다. 도 5에 도시되어 있는 참조 번호 54는 배수를 용이하게 하는 자갈층이며 참조 번호 56은 조사층이고, 참조 번호 58 은 그린 잔디가 식생하며 그린에 수분과 양분을 보유하여 공급하는 그린 상토 층이다.

위와 같이 조성된 그린에서 한지형 잔디인 벤트그래스를 정상생육조건(Normal condition), 수분부족조건(Water stress), 최소시비 조건(Nutrient stress), 고온 장애조건(High temperature stress) 등을 인위적으로 조절하여 골프코스 그린 상태와 유사한 조건에서 재배하였다. 위와 같이 조성된 상토에는 본 발명의 바이오세라믹 K-M 입제를 5%와 10%(체적%)함유한 것을 실험구로 사용하였고, 대조구로 순수 모래(pure sand)를 사용하고, 이외에 프로파일(미국산 Profile), 액시스(미국산 Axis), 플렉스어클레이(미국산 Flex-A-Clay)를 대비하였다. 여기서, 잔디의 시각적 평가, 총건물생산량, 최종식물체 지상부, 지하부 중량, 뿌리의 성장 속도 등을 조사하였다.

(실시예 1)

먼저 정상생육조건에서의 생장 결과를 보면 다음 표 2와 같다.

[표 2]

위 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 먼저 시각적 평가를 살펴보면, 본 발명의 바이오세라믹 K-M 입제가 5% 함유된 실험구의 경우 대조구에 비해 식물의 건물 중은 15.8% 증가되었으며 K-M 입제가 10% 함유된 경우 28.1% 증가되었다. 또 10% 실험구에서의 지상부의 생육과 뿌리의 발육이 43.9%로 증가하였으며 5% 실험구에서는 56.3% 증가하였다. 5% 실험구에서의 뿌리의 길이생장은 25.3% 증가하였으며 10% 실험구에서는 26.3% 증가하여, K-M 입제가 지상부와 지하 근계의 발달을 정상적 생육환경에서도 촉진시키는 것으로 분석되었다.

(실시예 2)

또, 수분부족조건에서의 생장 결과를 보면 다음 표 3과 같다.

[표 3]

위 표 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 수분 부족 하에서 실험한 시각적 평가를 살펴보면, 본 발명의 바이오세라믹 K-M 입제가 5%와 10% 함유된 실험구 모두에서 잔디의 질을 현저히 향상시켰고 특히 5% 실험구에서 잔디 식물의 건물중은 100% 증가되었다. 5% 실험구에서의 지상부의 생육과 뿌리의 발육은 180% 증가하였으며, 5% 실험구에서는 70.0% 증가하였다. 한편, 5% 실험구에서의 뿌리의 길이 생장은 40.3% 증가하였으며 10% 실험구에서는 64.1% 증가하여, K-M 입제는 지상부와 지하 근계의 발달을 수분 부족 등의 장애 환경에서도 크게 촉진시키는 것으로 분석되었다.

(실시예 3)

또, 최소시비조건에서의 생장 결과를 보면 다음 표 4와 같다.

[표 4]

위 표 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 최소시비조건 하에서 실험한 시각적 평가를 살펴보면, 본 발명의 바이오세라믹 K-M 입제가 5%와 10% 함유된 실험구 모두에서 잔디의 질을 향상시켰고 특히 5% 실험구에서 잔디 식물의 건물중은 27.0% 증가되었다. 10% 실험구에서의 지상부의 생육과 뿌리의 발육은 42.1% 증가하였다. 한편, 5% 실험구에서의 뿌리의 길이 생장은 11.4% 증가하여, K-M 입제는 지상부와 지하 근계의 발달을 최소시비 하의 생육 환경에서도 그린의 생육을 촉진시키는 것으로 분석되었다.

(실시예 4)

또, 고온장애조건에서의 생장 결과를 보면 다음 표 5와 같다.

[표 5]

위 표 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 고온조건 하에서 실험한 시각적 평가를 살펴보면, 본 발명의 바이오세라믹 K-M 입제가 5%와 10% 함유된 실험구 모두에서 잔디의 질을 현저히 향상시켰고 특히 5% 실험구에서 잔디 식물의 건물중은 50.0% 증가하여, K-M 입제는 지상부와 지하 근계의 발달을 고온조건 하의 장애 환경에서도 크게 촉진시키는 것으로 분석되었다.

도 6a 내지 도 6f 는 본 발명에 따른 각 실시예를 다른 여러 측면에 그래프 형식으로 나타낸 것으로 본 발명에 따른 실험구인 K-M 입제와 대조구인 모래를 포함하는 그린 상토에서 각 잔디의 생육 상태를 대비할 수 있는 그래프이다. 여기서도 알 수 있는 바와 같이, 도 6a 내지 도 6c 는 실험구인 K-M 입제가 대조구에 비해 그린 잔디의 생육을 현저히 촉진하는 것을 알 수 있다. 나아가, 도 6d 내지 도 6e 에서도 실험구인 K-M 입제가 대조구에 비해 그린 잔디의 생육을 촉진시킬 수 있는 효과적인 조성물임을 알 수 있다.

위 실시예를 종합해 보면, 바이오세라믹(Bio-seramic) 5%와 10%의 혼합은 정상 생육 상태에서 시각적 잔디질의 향상, 식물생산량의 증가, 뿌리의 발육에 효과 적이었으며 특히 수분 부족 상태에서 건물중의 생산은 순수 모래를 사용하는 대조구에 비해 2배(5% 혼합시), 뿌리 중량은 70.0%(5% 및 10% 혼합시), 수분부족처리 4주시에는 40.0%(5% 혼합시), 64.1%(10% 혼합시)의 생육 촉진 효과를 보였다. 고온 장애 처리시에도 식물체의 중량은 50.5%(5% 혼합시) 증가하였으며 최소시비 상태에서도 양호한 결과를 보였다.

전술된 실시예는 본 발명을 한정하는 것이 아니라 예시하는 것이며 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 청구범위를 벗어나지 않고 많은 대안적인 실시예를 디자인 할 수 있는 것임을 알 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 하기 청구항에 있는 모든 권리범위를 포함하는 것으로 이해하여야 할 것이다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 이산화규소 SiO₂와, 알루미나 Al₂O₃와, 미소 광물성분들로 구성되고 원적외선을 복사하는 맥반석과 각섬석을 혼합한 맥섬석을 함유하는 다공성 바이오세라믹 K-M 입제 및 그 제조 방법을 제공하는 것이며, 본 발명에 따른 K-M 입제는, 다량의 SiO₂ 성분을 포함하여 토양의 강도를 증가시키므로 계속되는 답압에도 불구하고 그 입자의 형태를 유지할 수 있고, 다량의 원적외선을 방출하여 그린의 생육을 도우며, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 그 결정 입자들이 다수의 공동이 존재하는 다공성 구조(porosity structure)로 형성되어 있어, 이 K-M 입제를 그린에 사용시 토양의 통기성이나 배수성 또는 통수성을 한층 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 많은 수분을 함유할 수 있는 외에 산소와 같은 가스를 또한 포함할 수 있게 하므로 토양 내부에 미생물의 생존을 증진시키고 그린 잔디의 발육을 더욱 촉진시킬 수 있다. 나아가, 본 발명은, 위와 같은 특징적 구성을 구비하는 것에 의해, 전술된 종래의 문제점을 효과적으로 해소하여, 그린 잔디 토양의 농약 사용을 감소시켜 수질과 토양의 오염을 줄여주는 외에 비료의 사용을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 광물들의 입자 강도를 증가시켜 효과적으로 지속적인 답압 조건에서도 입자의 원 형태를 유지할 수 있어 답압 및 배수 불량으로 인한 피해를 최소화할 수 있는 잇점을 제공한다. 또한, 본 발명은 입자의 강도를 대폭 강화한 것 뿐만 아니라 40℃에서 방사율 89%와 방사 에너지 3.58×10²W/㎡㎛40℃를 갖는, 5 내지 20㎛ 파장 범위의 원적외선을 복사하여 그린 상토의 활성화를 촉진하는 잇점을 제공한다. 한편, 다공성으로 비표면적이 매우 넓어 모세관 현상을 이용하여 중금속, 세균, 오염물질, 방사능을 흡착, 분해하는 작용과 토양중의 수분과 잔류 농약을 흡착하여 원소간 강한 친화력으로 유해물질 원소를 반감시켜 주는 잇점을 제공한다. 나아가, 토양 화성화로 토양조정기능과 수질 조정기능이 뛰어나 유해 세균류를 정균상태로 증식시켜 농약류 사용을 줄여줄 수 있으며, 비료공급이 과잉시 비료를 흡착하고 부족시에는 용출하여 양분을 균형있게 공급시켜 추비의 간격이 길어지게 되어 결국 현재 시비의 약 50%를 감소시킬 수 있으며 시비 횟수의 감소로 인해 노동비용을 또한 절감할 수 있다. 더불어, 토양 중 병원균을 억제하고 물분자 운동을 활성화하여 산소의 식물 체내 흡수를 촉진시켜 뿌리의 썩음을 방지하는 동시에 고온기 지온을 1.6℃ 이상 떨어뜨리며, 수분을 활성화시키는 것에 의해 토양 을 건강하고 병해에 저항하는 힘을 키워 강한 잔디를 육성할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (7)

1. 골프장 그린 상토 활성개량재로서, 40℃에서 방사율 89체적%와 방사 에너지 3.58×10²W/㎡㎛40℃를 가지는 원적외선을 복사하는 다공성 바이오세라믹 입자로 이루어지며, 상기 바이오세라믹 입자는 63.5 내지 67.5체적%의 이산화규소(SiO₂)와, 14.1 내지 15.6체적%의 알루미나(Al₂O₃)와, 16.9 내지 22.4체적%의 미소 광물성분들로서 Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, MnO₂, P₂O₅, 및 ZnO로 이루어진 미소 광물성분들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 골프장 그린 상토 활성개량재.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 원적외선을 복사하는 다공성 바이오세라믹 입자는 0.8 내지 1.5mm의 입경을 가지며 5 내지 20㎛ 의 파장 범위의 원적외선을 복사하는 것을 특징으로 하는, 골프장 그린 상토 활성개량재.
4. 제 1 항에 기재된 골프장 그린 상토 활성 개량재를 제조하는 방법에 있어서,

   맥반석과 각섬석을 포함하는 바이오세라믹 광물원석을 2 내지 5cm로 조 분쇄 하는 공정과,

   상기 조 분쇄된 바이오 세라믹 광물 입자로부터 불순물을 물리적으로 제거하는 공정과,

   상기 불순물이 제거된 바이오 세라믹 입자를 0.8 내지 1.5mm로 미 분쇄하는 공정과,

   상기 미 분쇄된 바이오 세라믹 입자를 1000℃의 고온에서 소성하는 공정과,

   상기 고온 소성된 입자를 어닐링 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 골프장 그린 상토 활성 개량재의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 미 분쇄된 바이오세라믹 입자를 물이나 알콜과 같은 극성 용매 또는 아세톤이나 벤젠과 같은 무극성 용매에 함침시켜 불순물을 화학적으로 제거하는 공정과, 상기 불순물이 화학적으로 제거된 바이오세라믹 입자를 건조시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 골프장 그린 상토 활성 개량재의 제조 방법.
6. 삭제
7. 제 4 항에 있어서, 상기 바이오세라믹 광물원석은 SiO₂성분과, Al₂O₃ 성분과, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, MnO₂, P₂O ₅, ZnO 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 골프장 그린 상토 활성 개량재의 제조 방법.

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