KR100886208B1 - 가공토양 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공토양 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 가공토양은 가공된 형태의 화산암, 가공된 형태의 피트, 그리고 화산암과 피트가 가공된 형태 등으로 제공됨으로써 식물에 대한 우수한 배양효과와 수질, 대기, 토양정화를 가지도록 화산암과 피트를 가공하여 우수한 통기성, 배수성 및 보수성, 정화능력을 가지고, 자연색상을 가지는 가공토양을 제공하도록 하는 효과가 있고, 또한 가공토양을 제조시 열과 훈증에 의한 살균처리가 이루어지도록 하여 자연 채취된 상태의 화산암과 피트의 가공 후에 이들에 함유되어 있을 가능성이 있는 각종 해충, 병원균, 잡초, 세균성 이물 등에 의한 작물의 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

가공토양 및 그 제조방법{Processed soil and processing method thereof}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가공토양의 제조 시스템을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가공토양의 제조 시스템에 설치된 연마기의 구성을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가공토양의 제조방법을 도시한 공정 순서도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화산암의 연마전 상태와 연마후 상태를 도시한 사진이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10...제 1파쇄기

20...연마기

60...제 1저장고

100...제 2파쇄기

200...교반기

400...건조기

본 발명은 가공토양 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현무암과 부석을 포함하는 화산암을 가공하여 식물 생육용과 환경(수질, 대기, 토양)정화용 토양으로 가공하도록 하는 가공토양 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 가공토양은 식물 생육을 위하여 인위적으로 가공하여 제조한 것을 말한다. 종래의 가공토양에 대한 선행 기술로 한국공개특허번호 1999-0088651인 발명의 명칭이 "인공토양"인 기술이 개시되어 있다. 상기 인공토양의 경우는 우수한 통기성, 배수성 및 보수성을 가지고, 자연토양과 거의 동일한 색상을 발현하고, 경시변화에 의하여 그 성능이 저하되지 않으며, 폐유리를 사용한 것을 개시하고 있다. 그러나 상기 공개특허의 인공토양의 경우는 외관상 토양으로 사용할 수 있지만, 토양자체의 효과인 식물생육을 위한 영양분의 공급 및 식물의 재배용으로 사용하기에는 적합하지 않다.

그리고 다른 선행 기술로 한국공개특허번호 1999-0046263인 발명이 명칭이 " 작물재배용 인공토양 조성물 제조방법"인 기술이 개시되어 있다. 상기 두 번째 선행 기술은 흙 분말을 한천(agar)에 의해 고형화하여 물이나 외부환경에 의해서도 최초 성형된 형태가 흐트러지지 않도록 하고, 토양 내부의 영양분 손실이 최소화되고, 흙탕물이나 먼지가 발생할 우려가 적어 실내에서도 작물의 재배가 용이하고, 종묘작물의 재배에도 매우 알맞은 작물재배용 인공토양 조성물에 관한 것이다. 이 러한 상기 두 번째 선행 기술의 경우는 토양을 한천을 이용하여 고형화 한다는 것으로 상기 두 번째 공개특허는 토양의 형태 보존에 유리하지만 그 외에 식물 생육에 유리한 효과는 미약하다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 현무암과 부석을 포함하는 화산암을 가공하여 식물 생육용과 환경정화용으로 활용 가능하도록 하는 가공토양 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가공토양은 현무암과 부석을 포함하며 다수의 미세 기공이 형성된 화산암을 파쇄하여 직경이 0.1 ~ 5cm 가 되도록 연마한 것일 수 있다.

상기 연마시에 물을 상기 연마중인 화산암에 분사할 수 있고, 상기 물에는 액상의 양액이 포함되어 공급될 수 있다.

상기 파쇄된 화산암에는 피트가 혼합될 수 있고, 상기 피트는 100 ~ 180℃ 의 수증기로 5 ~ 20분 동안 훈증된 후 건조된 것일 수 있다.

본 발명에 따른 가공토양의 제조방법은 현무암과 부석을 포함하며 다수의 미세 기공이 형성된 화산암을 파쇄하는 단계, 상기 파쇄하는 단계에서 파쇄된 상기 화산암을 직경이 0.1 ~ 5cm 가 되도록 연마하는 단계를 구비할 수 있고, 상기 연마 하는 단계의 진행시에 상기 연마되는 화산암에 물을 분사할 수 있고, 상기 물에는 액상의 양액이 포함되어 공급될 수 있다. 상기 화산암을 파쇄하는 단계 후에 파쇄된 상기 화산암에 피트를 혼합하는 단계를 더 구비할 수 있고, 상기 피트는 100 ~ 180℃ 의 수증기로 5 ~ 20분 동안 훈증된 후 건조된 것일 수 있다.

본 발명에 따른 가공토양용 피트의 제조방법은 피트 원석을 분쇄하는 단계, 분쇄된 상기 피트 원석을 100 ~ 150 의 수증기로 5 ~ 20분 동안 훈증하는 단계, 상기 훈증단계 후에 상기 피트를 건조시키는 단계를 구비한다.

상기 수증기에는 액상의 양액이 함유할 수 있고, 상기 훈증하는 단계 후에 상기 피트에 양액이 투입되어 혼합되는 단계를 더 구비할 수 있다.

이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 가공토양은 화산암과 피트를 원석으로 한다.

먼저 화산암은 현무암(Basalt)과 부석(Float Stone)을 포함하는 것으로, 약알칼리성이고, 다공질(多孔質)이며, 적갈색 또는 흑갈색을 띄며, 산화규소(SiO2), 산화알미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2) 또는 산화철(FeO)을 다량 함유한다. 그리고 피트(peat)는 식물질의 주성분인 리그닌(lignin), 셀룰로오스 등이 주로 지표에서 분해작용(泥炭化作用)을 받은 것이다. 이러한 화산암과 피트의 가공되지 않은 상태에서는 상당한 크기와 부피를 가지기 때문에 이를 식물 생육용과 환경정화용으로 사용하기 위해서는 소정의 가공과정을 거쳐야 한다.

본 발명의 실시예에서는 이러한 화산암과 피트의 가공을 위한 가공 시스템을 개시하고 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가공토양의 제조 시스템을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가공토양의 제조방법을 도시한 공정 순서도이다.

도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 가공토양의 가공 시스템은 화산암을 제 1파쇄기(10)에 투입한다. 이 제 1파쇄기(10)는 죠크라셔(Jaw crasher), 롤크라셔(Roll crasher) 또는 롤밀러(Roller mill) 등과 같은 것을 사용할 수 있다. 제 1파쇄기(10)는 화산암을 불규칙한 크기 및 모양으로 단순 파쇄 하는데, 파쇄된 화산암 입자의 크기는 최종 크기의 2-3배인 0.3∼15cm 직경을 가진다. 그리고 이후 파쇄된 화산암은 연마기(20)에 투입된다(S10).

연마기(20)는 좌우 정역 회전이 가능하도록 된 원판형태의 회전통(22)을 가진 것으로 파쇄되어 투입된 화산암 입자들을 좌우 정역 회전시켜, 이들의 자체 마찰에 의하여 화산암 입자들의 표면이 다듬어지도록 하는 역할을 한다. 따라서 이 연마기(20)에서는 대략 볼(ball) 형태의 화산암 입자들이 가공되도록 한다.

이를 위한 연마기(20)의 구성을 보다 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가공토양의 제조 시스템에 설치된 연마기(20)의 구성을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 연마기(20)는 원통형태의 외통(21)을 구비한다. 외통(21)의 상부에는 화산암 공급관(28)과 물 공급관(41)이 연결된다. 그리고 외통(21)의 외주면 일부는 외부로 노출되어 있다.

외통(21)의 내부에는 전술한 바와 같이 상부가 개방된 보울(bowl) 형태로 된 회전통(22)이 설치된다. 이 회전통(22)의 측면과 하면에는 나선형 또는 격자형 연 마면(22a)이 일체로 형성되어 있고, 하부 중앙은 개구되어 이 개구부분에 필터(23)가 설치되어 있다. 그리고 필터(23)의 하부에는 외통(21)을 관통하여 연장된 배출관(24)이 연결되어 있다. 이 배출관(24)은 제 1저장고(60)와 연결된다.

또한 회전통(22)의 외주에는 래크 기어부(22b)가 형성되어 있고, 외통(21)의 측면 개구부분에는 래크 기어부(22b)와 치합되는 피니언 기어부(26)와 이 피니언 기어부(26)를 정역 회전시키는 정역 회전 모터(27)가 연결되어 있다. 이러한 회전통(22)은 외통(21)의 내부에 다수의 베어링(25)에 의하여 회전 가능하게 지지되어 있다.

이와 같은 연마기(20)에서 회전통(22)의 정역 회전에 의하여 화산암의 연마가 이루어지며, 연마시 화산암 입자는 직경이 0.1∼5cm 가 되도록 연마된다. 그리고 연마시의 화산암의 입자크기에 따라 연마기(20)의 회전속도와 회전시간이 결정될 수 있다. 그리고 연마기(20)에는 특정크기의 입자를 통과시키도록 하는 필터(23)가 설치되어 있기 때문에 연마된 화산암 입자는 배출관(24)을 통하여 회수되고, 회수된 화산암은 제 1저장고(60)에 저장된다.

한편, 연마기(20)에서의 화산암의 연마중 상당한 분진과 마찰열이 발생할 수 있다. 이때의 마찰열은 대략 수십도 이상이므로 화산암에 잔존할 수 있는 불필요한 세균을 살균하는 효과를 발휘한다. 그리고 마찰열이 일정 온도 이상이 되면 연마기(20) 내부로 물을 분사하도록 물 공급관(41)과 연결된 물 공급부(50)가 마련된다. 이 물 공급부(50)는 연마기(20) 내부의 열을 냉각시키며 분진을 흡착하여 제거하는 기능을 한다.

그리고 이 물 공급부(50)에서 물을 공급할 때 물에 양액을 희석하여 함께 공급하도록 위한 양액 공급부(40)가 물 공급부(50)의 일측에 연결되어 있다. 이때 사용되는 양액의 종류는 화산암의 사용용도에 따라 다양한 종류의 양액이 공급될 수 있고, 또는 목초액, 아미노산, 젖산, 구연산, 당밀 등 유기물을 포함한 액상비료 또는 발효제가 공급될 수 있다. 여기서 양액은 식물이나 미생물 성장과 발육에 필요한 영양소나 화학성분을 포함한 액체이다. 그리고 공급되는 양액의 농도를 제어하기 위한 양액 농도 제어센서 등이 함께 사용될 수 있다. 양액 농도 제어센서는 전기 전도도(EC) 센서를 사용할 수 있다.

한편. 이와 같은 가공과정을 거치게 되면 화산암은 표면이 연마된 볼(Ball) 형태로 가공된다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화산암의 연마전 상태와 연마후 상태를 도시한 사진이다.

즉 도 4에 도시된 바와 같이 연마 전 화산암은 표면이 불규칙한 형태를 가지지만, 연마 후 화산암은 표면이 연마되어 고른 볼 형태를 형성하고, 또한 기공 또한 유지된 상태를 가진다. 따라서 이들 기공을 통하여 양액을 함유함으로써 이후 토양으로 사용되면 식물재배와 환경정화를 위한 효과적인 가공 토양으로 사용이 가능하다. 더욱이 화산암은 다량의 미네랄을 함께 함유 하고 있기 때문에 식물 생육과 환경정화에 매우 우수한 기능을 발휘한다.

한편, 화산암의 가공시 피트(peat)를 함께 포함시켜 가공할 수 있다. 피트는 배수, 통기, 보비, 보수성이 탁월하며 각종 무기질 재료(질석, 펄라이트, 석회, 비료, 습윤제 등) 및 유기질 재료와 혼합이 잘 되어 각종 작물 생육에 적합한 다양한 용토를 만들 수 있다. 이러한 피트는 자연 상태에서 수거되어 활용될 수 있지만, 자연 상태에서 수거하여 즉시 사용하는 경우 피트에 포함된 불필요한 병충해 성분, 잡초씨 등이 잔존할 가능성이 있다.

따라서 본 발명의 실시예에서는 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 원석상태의 피트를 제 2파쇄기(100)로 먼저 파쇄한다(S20). 이후 파쇄된 피트를 제 1교반기(200)에 투입한 후 교반시키며 동시에 제 1교반기(200)에는 100 ~ 180℃ 의 고온 수증기를 고온 수증기 공급부(600)를 통하여 공급하여 피트를 훈증한다(S20). 이때의 훈증과정은 5 ~ 20분 동안 수행되도록 한다. 이러한 과정으로 원석 피트에 포함되어 있을 수 있는 병충해 성분 및 잡초씨 등이 사멸된다.

그리고 훈증시에 양액 공급부(40)를 통하여 양액을 함께 공급할 수 있다. 그리고 사용되는 양액의 종류는 다양한 종류가 채용될 수 있다. 또한, 목초액, 아미노산, 젖산, 구연산, 당밀 등 유기물을 포함한 액상비료 및 발효제가 공급될 수 있다. 그리고 공급되는 양액의 농도를 제어하기 위한 양액 농도 제어센서 등이 함께 사용될 수 있다.

그리고 양액의 공급은 먼저 수증기만을 공급하여 훈증 과정을 5 ~ 10분 동안 진행한 후 양액과 수증기를 함께 다시 5 ~ 10분 동안 공급하는 과정을 단계적으로 수행하도록 함으로써 살균 후 양액 공급이 진행되도록 할 수 있으며, 훈증 후 양액 공급시 수증기의 온도는 훈증 과정보다 낮은 온도로 제공할 수 있다.

한편, 제 1교반기(200)를 거친 피트는 이후 건조기(400)에서 건조된다. 이때 건조기(400)는 고온 건조 또는 통풍 건조 등의 방법이 채용될 수 있다. 그리고 소 정 시간동안 건조가 이루어지면 이후 제 2저장고(500)로 피트가 저장된다.

한편, 제 1교반기(200)에서 훈증 처리된 피트는 제 2교반기(30)를 거치면서 화산암과 혼합된 후 제 1저장고(60)에 저장될 수 있다. 이를 위하여 제 1교반기(200)의 하부에는 밸브(300)가 설치된다. 밸브(300)는 피트가 자중으로 제 2교반기(30) 또는 건조기(400)로 투입되도록 할 수 있고, 또는 컨베이어 이송시스템을 사용하여 피트를 건조기(400) 또는 제 2교반기(30)로 이송되도록 할 수 있다(S40). 이와 같이 화산암과 피트를 함께 혼합하면 화산암과 피트가 혼합된 형태의 가공 토양이 형성된다(S40).

따라서 본 발명의 실시예에 따른 가공토양은 가공된 형태의 화산암, 가공된 형태의 피트, 그리고 화산암과 피트가 가공된 형태 등으로 제공될 수 있으며, 이들 가공토양에 추가적으로 양액을 혼합할 경우 비료성 가공토양으로 제공될 수 있으며, 그 외에 화산암과 피트를 기본으로 하는 다양한 형태의 가공토양이 제공될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 가공토양 및 그 제조방법은 식물에 대한 우수한 배양효과와 환경정화효과를 가지도록 화산암과 피트를 가공하여 우수한 통기성, 배수성 및 보수성을 가지고, 자연색상을 가지는 가공토양을 제공하도록 하는 효과가 있고, 또한 가공토양을 제조시 열과 훈증에 의한 살균처리가 이루어지도록 하여 자연 채취된 상태의 화산암과 피트의 가공 후에 이들에 함유되어 있을 가능성이 있는 각종 병원균, 세균성 이물, 잡초씨 등에 의한 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 현무암과 부석을 포함하며 다수의 미세 기공이 형성된 화산암을 파쇄하여 직경이 0.1 ~ 5cm 가 되도록 연마하고, 상기 연마시에 물을 상기 연마중인 화산암에 분사하고, 상기 물에는 액상의 양액이 포함되어 공급되는 것을 특징으로 하는 가공토양.
2. 현무암과 부석을 포함하며 다수의 미세 기공이 형성된 화산암을 파쇄하여 직경이 0.1 ~ 5cm 가 되도록 연마하고, 상기 파쇄된 화산암에 피트가 혼합되는 것을 특징으로 하는 가공토양.
3. 제 2항에 있어서, 상기 피트는 100 ~ 180℃ 의 수증기로 5 ~ 20분 동안 훈증된 후 건조된 것인 것을 특징으로 하는 가공토양.
4. 현무암과 부석을 포함하며 다수의 미세 기공이 형성된 화산암을 파쇄하는 단계;

   상기 파쇄하는 단계에서 파쇄된 상기 화산암을 직경이 0.1 ~ 5cm 가 되도록 연마하는 단계를 구비하며, 상기 연마하는 단계의 진행시에 상기 연마되는 화산암에 물을 분사하고, 상기 물에는 액상의 양액이 포함되어 공급되는 것을 특징으로 하는 가공토양 제조방법.
5. 현무암과 부석을 포함하며 다수의 미세 기공이 형성된 화산암을 파쇄하는 단계;

   상기 파쇄하는 단계에서 파쇄된 상기 화산암을 직경이 0.1 ~ 5cm 가 되도록 연마하는 단계;

   상기 화산암을 연마하는 단계 후에 연마된 상기 화산암에 피트를 혼합하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 가공토양 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 피트는 100 ~ 180℃ 의 수증기로 5 ~ 20분 동안 훈증된 후 건조된 것인 것을 특징으로 하는 가공토양 제조방법.
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