KR100640196B1

KR100640196B1 - 케이-엠 입제를 혼합한 골프장 그린 상토조성물(케이-소일)

Info

Publication number: KR100640196B1
Application number: KR1020040051545A
Authority: KR
Inventors: 김영권
Original assignee: 김영권
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2006-10-30
Also published as: KR20060002494A

Abstract

본 발명은 골프장 그린 상토 조성물에 관한 것으로, 상기 그린 상토 조성물은, 4 내지 6체적%의 원적외선 방출 분말과, 4 내지 6체적%의 미생물 유기질과, 4 내지 6체적%의 C.M.S.(CaO, MgO, SiO₂)와, 82 내지 88체적%의 소토 모래를 포함하거나(K-1 조성물), 또는 32 내지 34체적%의 원적외선 방출 분말과, 32 내지 36체적%의 미생물 유기질과, 32 내지 34체적%의 C.M.S.(CaO, MgO, SiO₂)를 포함한다(K-2 조성물). 상기 원적외선 방출 분말은, 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 광물로 구성되고, 40℃에서 방사율 89%와 방사 에너지 3.58×10²W/㎡㎛40℃를 가지는 원적외선을 복사하는 다공성 바이오세라믹 입자로 구성되어 있다. 한편, 상기 미생물 유기질은 소나무 껍질(박피)을 분쇄한 후 일정기간 복수회 부숙시킨 다음 토양에 서식하는 미생물에 의해 발효시키는 공정을 수행하는 것에 의해 생산된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 그린 상토 조성물(K-1 및 K-2 조성물)은, 원적외선 분말과 독성 성분과 중금속이 완전히 제거된 미생물 유기질을 포함하는 것이어서, 골프장에서 그린 잔디를 육성할 때, 그린의 생육을 친환경적으로 촉진하며 그린 잔디의 생육에 유익한 그린 상토의 통기성, 통수성, 및 보수성이 감소되지 않으면서도 토양 입자의 강도가 약화되지 않고 계속적인 답압에도 잘 견디며 장기적으로 그린 잔 디를 효과적으로 육성할 수 있는 잇점을 제공한다.

Description

케이-엠 입제를 혼합한 골프장 그린 상토 조성물(케이-소일){GOLF GREEN TOP SOIL COMPOSITION INCLUDING K-M POWDER}

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

도 2a 는 본 발명에 따른 바이오세라믹 K-M 입제의 전자 현미경 사진.

도 2b 는 본 발명에 따른 바이오세라믹 K-M 입제의 다른 전자 현미경 사진.

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

도 4a 는 본 발명에 따른 바이오세라믹 입자를 제조하는 방법의 흐름도.

도 4b 는 본 발명에 따른 미생물 유기질을 제조하는 방법의 흐름도.

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

도 6 은 본 발명의 일 실시예로 수행된 USGA 그린 방식에 따른 그린 상토의 다른 층상 구조를 보여주는 도면.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 그린의 층상 구조 54 : 자갈층

56 : 조사층 58 : 상토층

본 발명은, 골프장의 그린 잔디의 생육을 촉진하는 그린 상토 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 그린 잔디의 생육을 효과적으로 촉진시키기 위해 원적외선 방출 분말과, 미생물 유기질과, C.M.S.를 포함하는 그린 상토 조성물에 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 유기질 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 생육을 촉진하기 위해 사용되는 부숙 톱밥 등과 같은 유기물은 충분히 부숙되지 못한 경우 종종 독성을 나타내는 것으로 보고 되고 있다. 이는, 소나무에 기생하는 솔잎혹파리 등의 해충 방제를 위해 소나무에 맹독 성분을 포함하는 농약을 주사하기 때문으로 그 소나무를 벌목한 톱밥에는 주입된 맹독성 성분이 잔류하고 있다고 볼 수 있다. 또 수입된 소나무가 있는 경우에는 소나무에 염분과 포르말린 성분이 잔류할 수 있다. 이렇게 오염된 톱밥에는 당연히 독성이 있는 것이다. 그러므로 깨끗한 톱밥일찌라도 생으로 퇴비를 주면 그 톱밥들이 토양속에서 분해되면서 메탄가스를 비롯한 유독가스를 발생시킬 뿐아니라 그 톱밥에 잔류하는 독성으로 인해 식물을 고사시킬 수 있으며, 톱밥을 유기질 비 료로 사용하기 위해 부숙과정을 거친 경우에도 톱밥에 종종 독성 성분이 잔존하여 식물의 생육을 저해할 수 있다.

그러므로, 순수한 톱밥으로부터 제공되는 유기질 비료의 잇점을 살리면서도 톱밥에 잔존하는 독성 성분이나 그린 잔디에 유해한 독성을 완전히 제거할 수 있는 유기질 비료를 제공하는 것이 요구된다.

한편, 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 혼합되 는 경우 큰 입경을 갖는 입자들 사이의 공간에 작은 입경을 갖는 입자들이 위치하게 되므로 결국 상토의 공극율을 저해하게 된다.

따라서, 그린 상토의 공극율을 저해하지 않으면서 그린의 답압에 견디며 토양의 입자들이 원 형태를 유지할 수 있어 토양의 고결과 배수 불량을 방지하며 장기적으로 그린 잔디의 생육을 촉진할 수 있는 그린 상토 조성물을 제공하는 것이 요구된다.

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, 순수한 톱밥으로부터 제공되는 유기질 비료의 잇점을 살리면서도 톱밥에 잔존하는 독성 성분이나 그린 잔디에 유해한 독성을 완전히 제거할 수 있는 유기질 비료를 제공하는 외에 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 조성물 제품이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 전술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 유기질 성분을 포함하여 유기질 성분의 잇점을 유지하면서도 그린 잔디의 생육을 저해하지 않도록 유기질 속에 잔존할 수 있는 독성 성분과 중금속이 완전히 제거된 그린 상토 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 그린 잔디의 생육에 유익한 그린 상토의 통기성, 통수성, 및 보수성을 증진시키는 공극율이 큰 입자 구조를 포함하는 그린 상토 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 것에 의해 유기물 입자 성분의 강도가 계속적인 답압 조건에도 약해지지 않고 오래 견디며 소재의 입자들이 원 형태를 유지하면서 토양의 고결과 배수 불량을 초래하지 않아 장기적으로 그린의 생육을 촉진시킬 수 있는 그린 상토 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 더 다른 목적은 골프장의 그린 상토를 활성화시켜 그린 잔디의 생육을 친환경적으로 촉진시킬 수 있는 원적외선을 방출하는 바이오세라믹 분말(원적외선 방출 분말)로 이루어진 그린 상토 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따라, 본 발명에 따른 그린 상토 조성물은, 4 내지 6체적%의 원적외선 방출 분말(본 명세서에서, K-M 입제라고도 한다)과, 4 내지 6체적%의 미생물유기질과, 4 내지 6체적%의 C.M.S.(CaO, MgO, SiO₂)와, 82 내지 88체적%의 소토 모래를 포함하는 것을 특징으로 한다(상기 성분비를 갖는 그린 상토 조성물을 본 명세서에서 K-1 조성물이라고도 한다).

본 발명의 다른 측면에 따라, 본 발명에 따른 그린 상토 조성물은, 32 내지 34체적%의 원적외선 방출 분말과, 32 내지 36체적%의 미생물 유기질과, 32 내지 34체적%의 C.M.S.(CaO, MgO, SiO₂)를 포함하는 것을 특징으로 한다(상기 성분비를 갖는 그린 상토 조성물을 본 명세서에서 K-2 조성물이라고도 한다).

여기서 상기 원적외선 방출 분말은, SiO₂와 Al2O₃을 주성분으로 하고 골프장 그린 상토를 활성화시키는 원적외선을 방출하는 맥반석과 각섬석을 혼합한 맥섬석을 포함하는 다공성 바이오세라믹 입자로 이루어진 것으로서, 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 89%와 방사 에너지 3.58×10²W/㎡㎛40℃를 가지는 원적외선을 복사하는 다공성 바이오세라믹 입자로 이루어진 것을 특징으로 한다(상기 성분비를 갖는 다공성 바이오세라믹 입자 또는 원적외선 방출 분말은 본 명세서에서 K-M 입제라고도 한다).

나아가, 상기 미소 광물성분들은, 바이오세라믹 입자 전체를 100체적%로 한 기준에 대해 Fe₂O₃ 1.0 내지 1.29체적%, CaO 2.58 내지 3.55체적%, MgO 3.5 내지 4.75체적%, K₂O 3.33 내지 3.5체적%, Na₂O 3.16 내지 4.44체적%, MnO₂ 0.02 내지 0.1체적%, P₂O₅ 0.1 내지 0.28체적%, ZnO 0.05 내지 0.09체적%로 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.

상기 미생물유기질은, 더 후술되는 바와 같이, 골프장이나 잔디밭에 활착서 식하는 길항성 미생물을 이용하여 분쇄된 소나무 껍질을 복수회 완전히 부숙시킨 다음, 발효시킨 후 이 유기질에 토양미생물을 혼입한 새로운 형태의 유기질 비료이다. 이에 의해 유기질의 잇점을 제공하면서도 소나무의 잔류 농약 및 중금속을 완전히 제거할 수 있어 그린에 무농약 무독성 유기질만을 제공할 수 있다.

그리고, C.M.C는 CaO.MgO.SiO₂를 나타내는 것으로서, 원적외선 방출 분말과 미생물 유기질과 소토 모래 외에 본 발명의 두 측면에 따른 상토 조성물에 사용되는 성분 중 하나이다. 이 C.M.C 는 토양 내 무기 광물의 일부 성분, 즉 Ca, Mg, Si 성분을 보충하는 역할을 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전술된 그린 상토 조성물(K-1 및 K-2 조성물)에 함유되는 원적외선 분말, 즉 다공성 바이오세라믹 입자(K-M입제)의 성분과 특성을 이해하기 쉽게 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 원적외선 분말은 SiO₂와 Al₂O₃를 주 성 분으로 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 그린 상토 조성물에 포함되는 원적외선 분말(K-M입제)은 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 발명에 사용되는바이오세라믹 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 답압에도 불구하고 토양의 고결과 배수 불량을 유발하지 않아 장기적으로 그린의 생육을 효과적으로 촉진시킬 수 있다.

한편, 상기 미생물유기질 성분은 소나무 껍질을 분쇄후 토양에 서식하는 미생물에 의해 복수회 일정 기간 부숙시킨 다음, 발효시키는 공정을 수행하는 것에 의해 생산된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 그린 상토 조성물(K-1 및 K-2 조성물)은, 유기질 성분의 독성이 완전히 제거된 것이어서, 골프장에서 그린 잔디를 육성할 때, 그린의 생육을 보다 친환경적으로 촉진하며 토양미생물의 입단 작용으로 공극률이 증가되어 그린 잔디의 생육에 유익한 그린 상토의 통기성, 통수성, 및 보수성이 상승되므로 토양 입자의 강도가 약화되지 않고 계속적인 답압에도 잘 견 디며 장기적으로 그린 잔디를 효과적으로 육성할 수 있는 잇점을 제공한다.

한편, 본 발명의 그린 상토 조성물에 포함되는 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 원적외선 방출 분말, 즉 바이오세라믹 입자 내에 60 내지 70% 범위, 보다 구체적으로는, 63.5%∼67.6% 범위의 SiO₂를 포함한다.

본 발명의 그린 상토 조성물에 포함되는 K-M 입제에 포함된 알루미나 성분(Al₂O₃)은 양쪽성 성분으로 pH 를 조절하는 작용을 하며 예를 들어 산성 토양을 알칼리 토양으로 중화시키고 알칼리 토양을 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 원적외선 방출 분말, 즉 다공성 바이오세라믹 입자 내에 13 내지 17 % 범위, 보다 구체적으로는, 14.1 내지 15.6% 범위의 Al₂O₃를 포함한다.

이 밖에 본 발명의 상토 조성물에 포함되는 원적외선 방물 분말, 즉 K-M 입 제에 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 발명의 상토 조성물에 포함되는 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 통수성을 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 증식을 조장하며 그린 잔디의 발육을 더욱 촉진시킬 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 상토 조성물에 포함되는 바이오세라믹 K-M입제의 결정구조를 전자현미경을 통해 200배 및 750배로 각각 확대한 전자현미경 사진을 나타내는 것이며, 이를 통해 이 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 발명의 상토 조성물에 포함되는 바이오세라믹 K-M 입제는 도 3에 도 시된 바와 같이 대량의 원적외선(infrared radiation)을 방사하는 것이 밝혀졌다. 도 3 은 본 바이오세라믹 K-M입제가 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 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 자신의 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 발명에 사용되는 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 같은 효능을 제공하는 본 발명의 두 측면에 따른 그린 상토 조성물에 포함되는 원적외선 방출 분말(K-M 입제라고도 한다)은 맥반석과 각섬석을 포함하는 원적외선 방출 광물을 도 4a의 소정의 과정에 따라 처리하여 얻은 것이다.

이제 도 4a를 참조하면, 본 발명의 두 측면에 따른 상토 조성물에 포함되는 원적외선 방출 분말 K-M 입제를 제조하는 방법은, SiO₂성분과, Al₂O₃ 성분과, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, MnO₂, P₂O₅, ZnO 성분을 포함하는 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 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 방출 광물을 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 따 라 그 입경을 달리할 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 원적외선 방출 분말 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 바람직하다. 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 가 스가 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.

도 4b 는 본 발명에 따른 상토 조성물에 포함되는 미생물 유기질을 제조하는 방법의 흐름도이다. 본 발명에 따른 상토 조성물에 포함되는 미생물 유기질은 식물성 소나무 껍질을 1차 조분쇄(5 내지 10cm 크기)한 후 독성과 중금속을 제거하기 위해 일정 기간 부숙시키는 공정과, 상기 1차 부숙된 소나무 껍질을 2차 중분쇄 (7mm 내지 3cm 크기)한 후 잔류 독성과 중금속을 제거하기 위해 일정 기간 다시 부숙시킨 다음, 토양에 서식하는 액상 토양미생물에 의해 발효시키는 공정과, 상기 발효된 소나무 껍질을 잔류 독성과 중금속을 제거하기 위해 일정 기간 또 다시 부숙시킨 다음, 3차 미분쇄(2 내지 5mm 크기)한 후 일정기간 더 부숙시키는 공정을 거쳐 사출된 유기질 성분에 고형 토양 미생물이 혼입된 것을 특징으로 한다.

여기서, 소나무 껍질을 발효시키는데 사용되는 미생물은 토양에 흔히 서식하는 미생물로서 슈도모나스균이나 균근균 또는 세균이나 방선균 등과 같은 혐기성 또는 호기성 토양미생물을 말하는 것이다. 본 발명에 따라, 토양 미생물이 2차 분쇄 및 부숙된 소나무 껍질(bark)에 액상으로 투입되면, 부식질(humic substance)과 비부식질(nonhumic substance)로 분해되며, 그 다음 여기에 3차 분쇄 및 부숙된 소나무 껍질은 여러 가지 성분, 즉 부식산(humic acid), 풀브산(fulvic acid), 부식교질(humin), 하마토말란산(hymatomalanic) 등으로 분해되는데, 여기서 부식산과 풀브산에 2차 토양 미생물을 혼합한 것이 본 발명의 상토 조성물에 함유되는 미생물 유기질에 해당한다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 상토 조성물에 함유되는 미생물 유기질은 소나무 껍질을 분쇄후 복수회 일정기간 부숙시키고 토양에 서식하는 미생물에 의해 발효시키는 공정을 수행하는 것에 의해 유기질 내 유해 성분(농약이나 중금속)이 완전히 용출된 토양 부식질 성분으로 구성된 것을 특징으로 하며, 이와 같은 본 발명의 상토 조성물에 포함되는 미생물 유기질은, 유기질 내에 있는 독성 성분과 중금속이 완전히 제거된 유기질로 구성된 것이어서, 골프장에서 그린 잔디를 육성할 때 , 그린에 독성 성분이나 중금속이 배토되는 것이 방지될 뿐 아니라, 수소이온지수(pH), 전기전도도(EC), 또는 양이온 치환능력(CEC)을 높여 토양의 화학성을 개선하는 것에 의해 토양의 지력을 친환경적으로 증진시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 상토 조성물에 포함되는 미생물 유기질은 전술한 바와 같은 토양 미생물을 함유하고 있어, 그린 상토나 배토용으로 사용시에 이 미생물의 활착으로 토양자체의 정화능력 및 완추 능력을 키워줌으로써 장기적으로는 비료의 사용을 효과적으로 줄일 수 있다. 이로 농약 및 화학 비료의 사용을 경감시킬 수 있으며 미생물에 의해 토양 내에 입단구조가 생성되어, 그린 잔디의 생육에 유익한 그린 상토의 통기성, 통수성, 및 보수성이 감소되지 않는 등 토양의 물리성을 개선하는 것에 의해 그린 잔디를 효과적으로 육성할 수 있는 잇점을 제공한다. 이를 위해, 본 발명의 일측면에 따른 그린 상토 조성물(K-1 조성물)에는 4 내지 6체적%의 분쇄된 소나무 껍질을 부숙 발효하여 이루어진 미생물 유기질을 포함하는 반면, 본 발명의 타 측면에 따른 그린 상토 조성물(K-2 조성물)에는 32 내지 36체적%의 분쇄된 소나무 껍질을 부숙 발효하여 이루어진 미생물 유기질을 포함한다.

나아가, 본 발명에 따른 상토 조성물에 포함되는 소토 모래는 0.05mm 입경의 입자(10%)와, 0.25mm 내지 0.05mm 입경의 입자(20%)와, 0.25 내지 1mm 입경의 입자(60%)와, 1mm 내지 2mm 입경의 입자(10%)로 이루어지는 것으로서, 이 소토 모래는 모래 자체의 각을 열처리 과정에서 마모시키고 열처리를 통해 모래의 경도를 높여 토양 내에서 답압으로 인한 마찰로 발생하는 토분 발생을 막아주며, 열처리 과정에서 병균과 잡초 종자를 제거하여 병균과 잡초 종자의 토양내 유입 및 증식을 막아 주는 외에, 토분이 100% 제거되고 0.25 내지 1mm 입경의 입자가 60%를 차지하여 공극율이 높아 향후 그린 내에 배수불량 문제를 막아주는 잇점을 제공한다. 이를 위해 본 발명에서 소토 모래는 K-1 조성물에는 포함되어 있으나 K-2 조성물에는 포함되어 있지 않다. 또 이 소토 모래는 K-1 조성물에 85% 정도 포함되어 K-1 조성물의 경도를 증강시켜주고 유기질 미생물의 증식 환경을 만들어줄 뿐만 아니라 통기성 및 배수성을 향상시켜 준다.

이외에, 본 발명에 따른 그린 상토 조성물에 포함되는 C.M.S.(CaO, MgO, SiO₂)는 전술된 바와 같이 토양의 활성을 도와주는 기능을 하는 미량요소로서 산성화된 토양을 중성화하거나 식물에 무기질 성분을 공급하거나 토양의 경도를 증가시키는 보충 역할을 한다. 따라서, 너무 많은 양이 포함될 필요는 없으며 다만 미량을 포함하여 그 기능을 완충하는 것으로도 족하다 하겠다. 이를 감안하여 본 발명의 K-1 조성물은 4 내지 6체적%의 C.M.S(CaO, MgO, SiO₂)를 포함하며, K-2 조성물에는 32 내지 34체적%의 C.M.S를 포함하여 다양한 효능이나 기능을 제공할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 잇점과 특성을 기술하였지만, 본 발명의 상기 잇점과 특성 및 다른 잇점과 특성은 이하 특정 실시예로부터 더 명확해질 수 있을 것이다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니라는 것을 유의하여야 할 것이다.

(실시예)

이제부터 본 발명에 따른 그린 상토 조성물이 그린 잔디의 생육에 미치는 영향을 살펴볼 것이다. 먼저 본 발명의 소토 모래를 함유하지 않는 그린 상토 조성물(K-2 조성물을 말한다)이 잔디 생육에 미치는 영향을 알아본 후, 소토 모래를 함유하는 그린 상토 조성물(K-1 조성물을 말한다)이 잔디 생육에 미치는 영향을 알아보기로 한다.

1. 소토 모래가 없는 그린 상토 조성물(K-2)이 그린의 생육에 미치는 영향

이 실험에 이용된 잔디로는 대부분의 골프코스 그린에 흔히 사용되고 있으며 낮은 깎기를 할 수 있는 한지형 잔디인 크리핑 벤트그래스 펜크로스(Creeping Bentgrass 'Penncross')를 채용하였다. 실험용기는 1.0m×1.5m의 사이즈를 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. 즉, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 배수를 용이하게 하는 10cm의 자갈층(54)이며 그 위에 5cm의 조사(모래)층(56)이 배치되고, 그린 잔디가 식생하며 그린에 수분과 양분을 보유하여 공급하는 30cm의 그린 상토 층(58)을 조성하였다.

위와 같이 조성된 그린에서 한지형 잔디인 벤트그래스에 대해 본 발명에 따른 소토 모래가 없는 그린 상토 조성물(K-2 조성물)과 사토 모래의 비율을 조절하 며 각 처리구별 11개의 처리구를 조성하였다. 처리구 1은 순수 모래 100% 처리구이며, 처리구 2 는 5%의 K-2 조성물과 95%의 모래를 포함하는 것이다. 이와 같이 계속하여 처리구 11은 15%의 K-2 조성물과 75%의 모래 외에 10% 진흙을 포함한다. 여기서 위와 같이 조성된 상토에는 본 발명의 성분비를 달리한 K-2 그린 상토 조성물을 함유한 것을 실험구로 사용하였고, 대조구로 순수 모래(pure sand)를 사용하고, 이외에 혼합피트 조성물(처리구 9), 원적외선 방출 분말(K-M입제)이 포함된 조성물(처리구 10)을 대비하였다. 이와 같은 상토층 혼합 성분표는 다음 표 2-1과 같다.

[표 2-1]

위 표 2-1에 따라 조성된 처리구에 대해 그린 잔디의 생육 상태를 토양의 물리성과 화학성을 측정하였다. 먼저 K-2 그린 잔디 조성물의 각 처리구별 초기조성, 그린(Turf) 품질 및 컬러 평가 결과는 다음 표 2-2와 같다.

[표 2-2]

위 표 2-2에서 볼 수 있는 바와 같이, 초기조성에 있어, 파종후 34일(11/4)의 초기조성 상태는 K-2 조성물의 처리구 모두에서 대구조인 모래 100% (처리구 1, 즉 Trt. No. 1)에 비해서 양호하였다. 또 전체 11개 처리구 중에서 K-2 조성물 함량이 증가할수록 초기조성이 양호한 경향이었는데 이중 K-2 조성물 100% 인 처리구(처리구 7, 즉 Trt. No. 7)가 가장 좋았다. K-2 조성물 15%(처리구 4), 20%(처리구 5), 40%(처리구 6) 간에는 초기조성 상태에 큰 차이가 없었다.

한편, 그린의 품질과 컬러 평가에 있어, 3월 중순경 그린의 품질과 컬러는 K-2 조성물 처리구가 대조구인 모래 100%(처리구 1)에 비해서 양호하였다. 전체 K-2 조성물 처리구에서는 100%(처리구 7)에서 그린의 품질과 컬러가 가장 우수하였다.

다음으로, K-2 조성물 처리구별 토양 물리성 분석 결과를 보면 다음 표 2-3과 같다.

[표 2-3]

위 표 2-3에서 볼 수 있는 바와 같이, 삼상분포에 있어, USGA 그린 방식에서 그린 상토의 총 공극율의 기준치는 35-55%로 되어 있는데, 처리구 9 는 USGA 그린 방식으로 피트를 15% 혼합한 상토로 총 공극율이 44%이고 K-2 조성물인 처리구 7은 총 공극율이 52%이었다. K-2 조성물의 적합한 혼합율을 알기 위해 K-2 조성물 5-40%까지 모래에 혼합한 결과 총 공극량은 39-41%로 USGA 방식 기준치 안에 전부 들어 있는 것을 알 수 있었다. 또한 K-2 조성물 20-40%로 혼합한 시료의 총 공극량은 USGA 그린 방식의 처리구 9 (15% 혼합 피트)와 비교 결과 공극량은 3% 밖에 차이가 없었다.

투수성에 있어, K-2 조성물이 306mm/hr(처리구 7)로 혼합 피트(105mm/hr)에 비해서 양호하였다. USGA 그린 방식 포화 투수속도의 기준치인 300-600mm/hr 에 적합한 K-2 조성물의 혼합 비율은 5-40% 정도로 사료되었다.

보수성에 있어, K-2 조성물이 29%(처리구 7)로 혼합피트(65%)보다 다소 낮았다. 혼합 피트 15%를 섞은 USGA 그린 방식인 처리구 9의 보수성은 21%이나 K-2 조성물 15%인 처리구 4 는 18%로 보수성이 낮았지만, K-2 조성물의 5-40% 사이 범위에서의 보수성은 거의 20%로 처리구 9와 크게 차이가 나타나지 않았다.

다음으로, K-2 조성물 처리구별 토양 화학성 분석 결과를 보면 다음 표 2-4와 같다.

[표 2-4]

위 표 2-4에서 볼 수 있는 바와 같이, 토양산도에 있어, K-2 조성물(처리구 7)의 경우 pH 6.9로 중성에 가까운 반면 혼합 피트는 산성(pH 3.8)으로 혼합피트 15% 혼합 (처리구 9)시 pH 6.0이었다.

염류 집적과 관계가 있는 전기전도도는 혼합 피트(1.05m/s)에 비해 K-2 조성물(처리구 7)은 0.48 m/s로 양호하였지만, 그린에서 전기전도도는 0.2m/s 이하가 바람직하므로 K-2 조성물 20-30% 정도까지 혼합이 바람직할 것으로 사료되었다.

유기물 함량은 혼합 피트 15% 혼합시(처리구 9) 2.2%인 반면, K-2 조성물 15% 혼합시(처리구 4) 0.9%로 혼합피트의 유기물 함량이 높은 것으로 나타났다.

K-2 조성물 처리구의 유기물 함량 비교는 K-2 조성물 5% 혼합시(처리구 2) 0.3%, K-2 조성물 15% 혼합시(처리구 4) 0.9%, K-2 조성물 40% 혼합시(처리구 6) 1.4%, K-2 조성물 100% 혼합시 (처리구 7) 3.7% 등으로 K-2 조성물 함유량에 따라 서 증가하였다.

USGA 기준의 그린은 보통 1∼5% 유기물 함량을 추천하기 때문에 K-2 조성물의 경우, 유기물 함량 관점에서 보면 20∼30% 정도는 혼합되어야 할 것으로 사료되었다.

토양 중의 영양분 흡수 상태와 관계 있는 양이온 치환용량(CEC)은 혼합 피트(19.0me /100g)에 비해 K-2 조성물(처리구 7)이 35.4me/100g으로 월등하게 좋았다. 잔디 토양의 경우 CEC 는 25-30me/100g이 적당하므로, CEC 관점에서 K-2 조성물의 경우 10-40% 정도 혼합시 괜찮을 것으로 판단되었다.

위 실시예에서 K-2 조성물의 토양 물리성 분석 결과를 비교 요약하면, 다음 표 2-5와 같다.

[표 2-5]

또한, 위 실시예에서 K-2 조성물의 토양 화학성 분석 결과를 비교 요약하면, 다음 표 2-6과 같다.

[표 2-6]

이 위 표와 같이 K-2 조성물의 혼합시 그린 잔디의 생육이 양호한 것으로 분석되었다.

2. 소토 모래를 함유하는 그린 상토 조성물(K-1)이 그린의 생육에 미치는 영향

이 실험에 이용된 잔디로는 대부분의 골프코스 그린에 흔히 사용되고 있으며 낮은 깎기를 할 수 있는 한지형 잔디인 크리핑 벤트그래스 펜크로스(Creeping Bentgrass 'Penncross')를 채용하였다. 실험용기는 직경 0.45m, 깊이 0.9m의 용기를 사용하였고, 골프장 그린 조성 방식은 도 6에서와 같이 가장 일반적인 USGA 기준 방식에 따라 조성하였다. 처리구의 수는 총 16개이며 4개씩 반복하여 64개의 용기를 임의로 배치하고 이중 32개에는 소토 모래를 함유하는 K-1 조성물을 사용한 반면, 나머지 32개에는 일반 모래를 사용하였다. 여기서, K-1 조성물의 성분은 아래 표 3-1과 같다.

[표 3-1]

이 표 3-1에서 바이오세라믹 K-M입제의 성분 분석은 표 1과 같으며 40℃에서 원적외선 방출 특성은 도 3과 같다. 혼합 상토를 만들기 위해 실험구(bioceramic)로 모래 : 유기질 : C.M.S. : K-M입제의 용적비를 85:5:5:5로 하였으며 대조구 (control)인 무처리구는 모래 : 유기질 : C.M.S.= 90 : 5: 5 비율로 혼합한 것을 사용하였다. 위와 같이 조성된 처리구에서 시비원을 비교하기 위해 위 처리구에 인위적으로 효소, 황산가리, 용성인비와 같은 속효성 비료(fast release)와, CDU 및 IBDU와 같은 완효성 비료(slow release)를 이용하여 골프코스 그린 상태와 유사한 조건에서 재배하였다. 이들 비료 처리 내역은 다음 표 3-2와 같다.

[표 3-2]

위 표 3-2에서, 예를 들어, "20-1-15" 표시는 질소, 인산, 칼륨의 순서로, 질소 성분이 20%, 인산 성분이 1%, 칼륨 성분이 15% 포함되어 있다는 것을 뜻한다. 위 표 또는 아래에 나오는 표에서, "liquid" 는 액상을 의미하며 "granule" 은 입상을 의미하며, "medium" 및 "fine" 은 입자의 사이즈를 나타내는 표시이다.

위와 처리된 각 처리구에서 벤트그래스를 재배한 후, 실험구와 대조구간 비료 분해형, 비료 형태, 시비량에 따른 지상부 및 지하부 생육과 그린의 가시적 평가 및 짓소(NO₃-) 용탈에 미치는 효과를 조사하였다.

각 처리구에서 벤트그래스의 클리핑 건물중(clipping dry weight)에 대한 비 료 타입과 바이오세라믹(K-1 조성물)의 영향을 나타내는 결과를 보면, 다음 표 3-3 및 표 3-4와 같다.

[표 3-3]

[표 3-4](표 3-3에 계속)

위 표와 아래에 나오는 표에서 "*" 는 유의차가 95% 인정되고, "**" 는 유의차가 99% 인정된다는 것이며, "NS" 는 유의차가 없다는 것을 의미한다.

다음으로, 크리핑 벤트그래스의 건물중에 대한 비료 타입과 바이오세라믹(K-1 조성물)의 효과를 나타내는 결과는 다음 표 3-5와 같다.

[표 3-5]

또, 크리핑 벤트그래스의 건물중에 대한 바이오세라믹(K-1 조성물)과 비료 타입의 효과를 나타내는 결과는 다음 표 3-6과 같다.

[표 3-6]

또, 크리핑 벤트그래스의 건물중에 대한 비료 타입과 바이오세라믹(K-1 조성물) 물질의 영향을 나타내는 결과는 다음 표 3-7과 같다.

[표 3-7]

나아가, 크리핑 벤트그래스의 발아(shoot) 건물중에 대한 비료 타입과 바이오세라믹(K-1 조성물)의 영향을 나타내는 결과는 다음 표 3-8과 같다.

[표 3-8]

또한, 크리핑 벤트그래스의 총 식물 건물중에 대한 비료 타입과 바이오세라믹(K-1 조성물)의 영향을 나타내는 결과는 다음 표 3-9와 같다.

[표 3-9]

또, 크리핑 벤트그래스의 춘계 녹색발현 품질(spring green-up quality)에 대한 비료 타입과 바이오세라믹(K-1 조성물)의 영향을 나타내는 결과는 다음 표 3-10과 같다.

[표 3-10]

더불어, 크리핑 벤트그래스의 품질에 대한 비료 타입과 바이오세라믹(K-1 조성물)의 영향을 나타내는 결과는 다음 표 3-11과 같다.

[표 3-11]

다음으로, 크리핑 벤트그래스의 NO₃ 용출에 대한 비료 타입과 바이오세라믹(K-1 조성물)의 영향을 나타내는 결과는 다음 표 3-12와 같다.

[표 3-12]

다음의 표 3-13은 벤트그래스 그린에서 NO₃ ^- 용출에 대한 바이오세라믹(K- 1 조성물)과 비료 타입의 효과를 나타내는 그래프이다.

[표 3-13]

전술된 바와 같이, 바이오세라믹(K-1 조성물)을 그린에 사용하여 벤트그래스를 재배하였을 때, 본 발명의 바이오세라믹(K-1 조성물)이 그린 잔디의 지상부 생육량에 미치는 영향을 보면,

(a) 클리핑(Clipping) 양을 통하여 지상부 생육을 비교하여 볼 때 K-1 조성물 처리구가 1.74g/㎡/day 이며 무처리구가 1.34g/㎡/day으로 K-1 조성물 처리구가 전체 지상부 생육량을 약 29.9% 증가시켜 주었다.

(b) 비료 분해형에 따른 결과를 보면 K-1 조성물 처리구에서 속효성 비료를 처리시 클리핑 양은 1.78g/㎡/day이었고 완효성 비료를 처리하였을 경우에는 1.70g/㎡/day으로서 속효성 비료가 완효성 비료보다 4.7% 생육량이 증가하였다. 무처리구에서는 완효성 비료 처리구에서 1.59g/㎡/day일 때 속효성 비료 처리구는 1.10g/㎡/day으로 완효성이 속효성보다 44.5%의 매우 높은 생장을 보여 K-1 조성물 의 처리는 완효성 비료보다 속효성 비료 이용시 그 효과가 높게 나타났으며 무처리시에는 속효성 비료보다 완효성 비료 처리가 더 효과적인 것으로 사료된다.

(c) 비료 입자형에 있어서는, K-1 조성물 처리구에서 속효성 비료 입상, 액상, 완효성 비료 액상, 입상이 각각 1.79g, 1.77g, 1.72g, 1.67g/㎡/day 순으로 생육량을 보여 속효성 비료 입상 처리가 제일 많은 생육량을 나타냈고 무처리구에선 완효성 비료 입상, 액상, 속효성 비료 입상, 액상이 각각 1.64g, 1.53g, 1.14g, 1.05g/㎡/day 순으로 나타나 완효성 비료 입상 처리가 가장 높은 생장을 보여 K-1 조성물 처리와는 정반대의 결과를 보였다. K-1 조성물 처리와 무처리간 비교시 가장 높은 생장을 보인 K-1 조성물과 함께 속효성 비료 입상 처리가 1.79g/㎡/day일 때 관행 시비인 무처리 속효성 비료 입상 처리는 1.14g/㎡/day으로 K-1 조성물 처리가 관행 시비보다 57.0% 더 높은 생육량을 나타냈고, 가장 낮은 성장을 보인 무처리 속효성 비료 액상 처리의 결과인 1.05g/㎡/day과 비교하여 볼 때 K-1 조성물 처리와 속효성 비료 액상 처리가 70.5% 의 매우 높은 생육량 증가를 보였다. 이 결과로 볼 때 K-1 조성물 처리시에는 속효성 비료를 입상 형태로 시비하는 것이 가장 효과적인 시비방법으로 사료된다.

다음으로, 지상부 건물중을 비교한 결과, K-1 조성물 처리구가 무처리구보다 11.5% 정도 증가된 생육량을 나타냈으며 지상부 클리핑 양과는 반대로 완효성 비료 처리가 속효성 비료 처리보다 11.1% 높게 나타냈다. 무처리구에서는 속효성이 완효성비료보다 3.8% 높은 생육량을 보였다.

한편, 지하부 건물중을 비교한 결과, K-1 조성물 처리구가 무처리구보다 낮 게 나타났으며 무처리구에서 속효성 비료를 처리시 가장 높고 K-1 조성물 처리구에서는 완효성 비료를 시비하였을 때 가장 낮게 나타났다. 특히 K-1 조성물 처리시는 속효성 비료와 완효성 비료간 차이가 적은 반면 무 처리시에는 속효성 비료와 완효성 비료간의 차이가 1.5 배 정도였다.

그리하여, 총 건물중을 비교한 결과 비료 분해형에서는 속효성 비료 처리시 K-1 조성물 처리와 무처리구 모두에서 높게 나타났고 입자형에서는 K-1 조성물 처리없이 속효성을 입상으로 처리할 경우 가장 높게 나타났다.

결론적으로, K-1 조성물 처리구와 무처리구간의 비료분해형 비료 입자형, 시비량에 따른 NO₃ 용탈량의 결과를 종합해 보면, K-1 조성물 처리구와 무처리구 간의 총 NO₃ 용탈량을 비슷한 결과를 보여 유의성이 없었다. K-1 조성물 처리구와 무처리구 간의 총 NO₃ 용탈량은 속효성 비료 사용시 완효성 비료의 사용시보다 용탈량이 많았으며 액비보다는 입제 시용에서 더 많은 양의 NO₃가 용탈되었다. 또한 속효성 비료 사용시 K-1 조성물 처리는 NO₃의 용탈을 완효화 하는 효과가 있었다.

나아가, 클리핑 양에 있어서, K-1 조성물 처리구가 무 처리구보다 높았으며 완효성 보다는 속효성 비료를 시비하였을 경우 K-1 조성물의 효과가 높았다. 잔디의 질은 속효성보다는 완효성을 시비하였을 경우에 높게 나타났으나 K-1 조성물에 의한 영향은 없었다. 이상의 결과를 종합하면, K-1 조성물을 그린에 혼합하여 합리적인 관리를 함으로써 관행 시비량인 40g/㎡/year 을 기준으로 할 때 1/2 수준인 20g/㎡/year 내외의 저수준 비료 관리로 잔디 생육을 유지하여 총 시비량을 줄일 수 있고 결과적으로 NO₃의 용탈을 줄일 수 있을 것이라고 생각되며 궁극적으로 저수준 비료, 저비용, 환경 친화적인 잔디관리 체계에 유용한 소재로써 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

한편, 위 K-1 및 K-2 조성물을 2mm 정도 그린에 배토한 후 그린의 상태를 보여주는 결과는 표 4-1과 같다.

[표 4-1]

나아가, 위 K-1 및 K-2 조성물을 3mm 정도 그린에 배토한 후 그린의 상태를 보여주는 결과는 표 4-2와 같다.

[표 4-2]

여기에 대하여, K-1 및 K-2 조성물을 그린에 시제품으로 사용한 후 토양의 화학성을 분석한 결과는 표 4-3, 표 4-4, 표 4-5, 표 4-6, 표 4-7, 표 4-8, 및 표 4-9와 같다.

먼저, 그린의 수소이온농도(pH)를 살펴본 결과는 표 4-3과 같다.

[표 4-3]

위 표 4-3에서, 소토된 모래와 미생물 유기질(새로나), K-M입제, 및 미량원소 등으로 조재된 K-1 조성물과 K-2 조성물은 토양산도 교정 효과면에서 잔디 생육에 적합하도록 개선된 효과가 있다는 것을 보여준다.

다음으로, NH₄-N 시약을 사용하여 10a당 kg을 단위로 하여 그린 내 암모늄태질소의 양을 살펴본 결과는 다음 표 4-4와 같다.

[표 4-4]

위 표 4-4에서, 암모니아태 질소의 함량이 지렁이분을 사용한 토양개량재 시제품에서 높게 나타났으며, 질소의 함량이 다소 적은 면이 있으나 이는 화학비료에 의해 용이하게 조정할 수 있다.

다음으로 NO₃-N 시약을 사용하여 100g 당 mg 을 단위로 하여 그린 내 질산태 질소의 양을 측정한 결과는 표 4-5와 같다.

[표 4-5]

위 표 4-5에서, 식물에 유효한 토양질산태 질소 함량이 증대하였다는 것을 알 수 있다.

다음에, P₂O₅ 시약을 사용하여 100g 당 mg 단위로 그린 내 인산질 함량을 측정한 결과는 표 4-6과 같다.

[표 4-6]

위 표 4-6에서, 3번, 4번, 5번 처리는 토양의 인산성 성분을 다량 함유하여 식물 초기 생육에 효과가 있는 것으로 나타났으며, K-1 조성물의 경우 유효 인산의 함량이 20배 가량 증대하여 잔디 종자 파종시 발아가 우수하며 소토로 인하여 잡초 종자의 발아도 완전 방제될 수 있음을 알 수 있다.

다음에, K₂O 시약을 사용하여 10a 당 kg 단위로 칼륨 함량을 측정한 결과는 표 4-7와 같다.

[표 4-7]

위 표 4-7에서, 3번, 4번, 5번 처리는 토양 칼륨 성분을 다량 함유하여 토양 개선에 효과가 있었고, 칼륨 성분의 함유는 미생물 무기질(새로나) 처리구가 가장 좋았고 K-1 조성물의 경우에도 2배 이상의 효과가 있는 것을 알 수 있다.

다음으로, Fe 시약을 사용하여 ppm 단위로 철성 함량을 측정한 결과는 표 4-8과 같다.

[표 4-8]

위 표 4-8에서, 각 처리는 미량원소인 철의 함유에는 큰 변화가 없는 것을 알 수 있으며, 필요시 또는 정기적인 유산철 등의 철분을 첨가할 것이 요구된다.

다음으로, Mn 시약을 사용하여 ppm 단위로 망간 함량을 측정한 결과는 표 4- 9 와 같다.

[표 4-9]

다음으로, CaO 시약을 사용하여 10a 당 kg 을 단위로 하여 석회 함량을 측정한 결과는 표 4-10과 같다.

[표 4-10]

위 표 4-10에서, 3번, 4번, 5번 처리는 토양 소다(CaCO₃) 함유량에 효과가 있어 토양 pH를 개선할 수 있다는 것을 보여준다.

다음으로, MgO 시약을 사용하여 100g당 mg을 단위로 하여 인산질 함량을 측정한 결과는 표 4-11과 같다.

[4-11]

위 표 4-11에서, 3번, 4번, 5번 처리는 토양 고토 함량을 향상시킨 것을 보여준다.

전술된 표에서와 같이, K-1 및 K-2 조성물을 그린에 사용시 그 물리, 화학적 효과 및 미생물학적 효과를 살펴본 결과, K-1 및 K-2 조성물에 포함되는 미생물 유기질(새로나)이 유기질 비료로서의 성분과 토양 개량재로서의 효과가 동시에 있었으며 특히 미생물 유기질(새로나)과 K-M 입제를 혼합하였을 때 토양 물리성과 화학성의 증진효과가 대폭 향상되어 골프코스의 그린과 페어웨이 잔디 및 토양의 물리화학성에도 크게 개선효과가 있다는 것을 보여주었다.

나아가, 미생물 유기질(새로나), 맥섬석, 미량 원소를 혼합한 K-1 및 K-2 조성물은 토양 개량면에서 효과가 탁월하였다. 시험된 몇 가지 중 특히 미생물 유기질(새로나)과 K-M 입제의 혼합 배토(K-2)는 그린 밴트잔디(Penncross)의 춘계 녹색발현(spring green-up) 시기를 2주간 앞당겼으며 향후 잔디의 새로나 사용은 비병원성, 호기성 곰팡이의 증식을 유도함으로써 토양내 미생물 군락의 생태를 양호하게 조성하였으며 박테리아 군락의 형성을 방해하는 등 토양 생태계의 안정과 식물 영양 면에서도 아주 양호한 결과를 나타내었다. 결과적으로 미생물 유기질(새로나)은 유기질 비료로서의 효과와 토양개량재로서의 우수성을 가지고 있었으며 K-M 입제와 혼용할 때 효과가 증진된 것으로 나타났다. 특히 인산 1.69%, 고토Mg 0.6%, 석회 3.2% 가 함유된 그린 조성용 K-2 조성물은 물리 화학적 면에서 성능이 우수하였다. 모래 선별, USGA 기준 입도에 의해 규산, 석회, Mg, Lime, 인산 등이 첨가되어 완전 소토된 K-1 조성물은 그린의 시공이나 배토용으로 적절한 것으로 판단된 다.

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 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 유기질 속에 잔존할 수 있는 독성 성분과 중금속이 완전히 제거된 미생물 유기질 성분을 포함하여 유기질 성분에 의한 효능을 갖는 잇점을 유지하면서도 토양 미생물에 의해 그린 잔디의 생육을 촉진하며, 원적외선 방출 분말 즉 바이오세라믹 입자(K-M 입제)의 공극율이 큰 입자 구조를 갖추고 있어 그린 잔디의 생육에 유익한 그린 상토의 통기성, 통수성, 및 보수성을 증진시킬 수 있으며, 함유 성분 내에 입자 경도가 큰 SiO₂ 입자를 다량 포함하여 유기물 입자 성분의 강도가 계속적인 답압 조건에도 약해지지 않고 오래 견디며 소재의 입자들이 원 형태를 유지하면서 토양의 고결과 배수 불량을 초래하지 않아 장기적으로 그린의 생육을 촉진시킬 수 있는 그린 상토 조성물을 제공할 수 있다. 더우기, 본 발명에 따른 상토 조성물에 포함되는 원적외선 분말(K-M입제)은, 다량의 SiO₂ 성분을 포함하여 계속되는 답압에도 불구하고 그 입자의 형태를 유지할 수 있고, 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 증진시켜 그린 잔디의 발육을 더욱 촉진시킬 수 있다. 나아가, 본 발명은, 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 산 소의 식물 체내 흡수를 촉진시켜 뿌리의 썩음을 방지하는 동시에 고온기 지온을 1.6℃ 이상 떨어뜨리며, 수분을 활성화시키는 것에 의해 토양을 건강하고 병해에 저항하는 힘을 키워 강한 잔디를 육성할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

원적외선 방출 분말로서, 40℃에서 방사율 89%와 방사 에너지 3.58×10²W/㎡㎛40℃를 가지도록 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 광물로서 Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, MnO₂, P₂O₅, 및 ZnO로 이루어진 미소 광물성분들을 포함하는 원적외선 방출 분말과,

미생물 유기질로서, 소나무 껍질을 분쇄후 토양에 서식하는 미생물에 의해 복수회 일정 기간 부숙시킨 다음, 발효시키는 공정을 수행하는 것에 의해 생산된 미생물 유기질과,

C.M.S.(CaO, MgO, SiO₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 골프장 그린 상토 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 원적외선 방출 분말과, 미생물 유기질과, C.M.S.는 각각 32∼34체적%, 32∼36체적%, 32∼34체적%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 골프장 그린 상토 조성물.
제 1 항에 있어서, 소토 모래를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 골프장 그린 상토 조성물.
제 3 항에 있어서, 상기 원적외선 방출 분말과, 미생물 유기질과, C.M.S.와, 소토 모래는 각각 4∼6체적%, 4∼6체적%, 4∼6체적%, 및 82∼88체적%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 골프장 그린 상토 조성물.
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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 조성물.
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