KR100913693B1 - 짚 식생매트 및 이를 이용한 식생기반재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절개면, 하안, 호안 등에 식생이 완료될 때까지 토사유출 및 침식을 예방하여 주는 생태복원용 짚 식생매트와 이를 이용한 식생기반재에 관한 것이다.

식생매트, 짚, 식생기반재

Description

짚 식생매트 및 이를 이용한 식생기반재{Ecomat made of straw and planting material using the same}

본 발명은 절개면, 하안, 호안 등에 식생이 완료될 때까지 토사유출 및 침식을 예방하여 주는 생태복원용 짚 식생매트와 이를 이용한 식생기반재에 관한 것이다.

최근 하천, 해안 및 도로의 절개지나 강에서 자생식물이나 양잔디 및 관목 씨앗을 이용하여 녹화시키는 식생매트, 식생롤이나 철망 등을 이용하거나 차광망 및 부직포, 시멘트 및 황토블럭, 식생블럭 등을 이용한 씨드스프레이 공법 및 녹생토 공법 등 다양한 공법들이 시도되고 있다.

인공구조물이 가지는 단점들을 해소하기 위해 다양한 형태의 식생기반재들이 있으며, 예를 들면 코이어롤, 코이어네트, 코이어백, 포트코이어롤 등의 식생기반재가 사용되고 있다.

상기 식생기반재들은 통상 야자섬유를 이용하여 로프를 형성하고 망체를 구성한 후, 내부에 벌크상 섬유사를 충진처리하는 형태를 이루며, 이를 수변 경계부나 경사면 절개지 등에 설치하여 각종 식물류를 식재함으로써 일정 시간 동안 구조 를 유지하면서 침식을 방지하고, 식물체가 지면에 활착 안정화되면 자연적으로 분해되어 유기질 비료화되는 것이다.

종래 식생기반재의 원료라 하면 야자섬유 및 황마섬유, 종이 화이바, 코코피트, 피트모스, 질석, 퍼라이트 등 여러 가지 자연 소재나 자연 소재를 개량하여 만든 재료를 이용하는데, 가장 널리 사용되는 야자섬유(코코화이바)의 경우 항균성이 강하여 토양 미생물이 번식하지 못하는 문제점이 있었다. 이로 인해 야자섬유로 제조한 식생매트 등은 원래의 목적인 식물 식생의 기능을 수행하는데 있어서 비효율적이었다.

상기 식생기반재를 이용하는 방법 외에 콘크리트로 제조된 호안블록이나 식생호안블럭을 이용하여 식생을 유도하는 방법 또한 시행되고 있다. 그러나, 콘크리트 블럭은 설치시 토양수 및 토양의 생태계를 파괴하게 되어 득보다는 해가 더 많다. 콘크리트 블록 사용시 토양으로의 수분 흡수가 저해되어 지하수의 고갈을 초래할 수 있으며 빠른 물의 흐름으로 토양 및 식물이 필요로 하는 수분을 얻기가 어렵게 된다. 식물이 생장하는데 필요한 식생 기반층은 숙근초의 경우 토양 기반층이 약하므로 숙근초가 아닌 일년초 및 월년초의 생육이 우수하다. 숙근초의 경우 대략 20㎝ 이상의 식생 기반층을 가져야하나 콘크리트 식생블록의 경우 대략 10~15㎝의 홀이 형성되어있기 때문에 토양 기반층이 약하여 숙근초가 아닌 일년초 및 월년초의 생육이 우수하다.

일년초 및 월년초가 우점일 경우 토양 생태계에서는 토양 속 깊은 곳까지 뿌리가 내려가지 않기 때문에 공기의 유통이 차단될 뿐 아니라, 미생물이나 유기물 의 활동이 억제된다. 결국 물의 유통이 차단되어 토양의 공극이 작아져 딱딱하고 단단해지며 토양을 산성화하게 된다.

식생기반재의 주원료인 야자섬유(코코화이바)나 코코피트는 내구성 및 내수성이 우수하고, 천연 소재이므로 일정 기간 후 자연히 분해 소멸되어 식생기반재의 원료로서 널리 이용되어 왔다. 그러나, 야자섬유나 코코피트는 99.9%의 향균력으로 토착 미생물의 생존을 억제하거나 몰살시키며 틴닌 성분과 염을 다량 함유하고 있기 때문에 식물의 생장을 억제하는 효과를 초래한다. 또한, 국내에서는 야자섬유나 코코피트가 생산되지 않고, 원재료를 열대나 아열대 지역으로부터 수입하여야 하는 문제점이 있다.

야자섬유나 코코피트를 이용하는 것 외에 종래 방법으로서 사면이나 하안, 호안 녹화시 씨드 스프레이후 위에 볏짚 거적을 덮거나 볏짚 거적아래 종이펄프에 종자를 부착한 것을 붙이는 방법이 있었다.

특허 10-0687584호는 볏짚을 이용한 것으로 섬유매트와 나일론 망층 사이에 종자, 볏짚, 숯가루를 혼합한 혼합물을 충전하여 제조한다.

그 외에도 씨드스프레이를 이용하는 공법에서 볏짚을 많이 이용하고 있다. 그러나, 볏짚은 외피가 매끄럽고, 섬유사처럼 가는 형태가 아니기 때문에 적층했을 경우 공극이 커서 수분유지나 보습이 쉽지 않으며 스프레이한 종자가 흘러내리는 경우도 생긴다.

따라서, 본 발명은 수입에 의존하는 야자섬유나 코코피트를 대체할 수 있는 식생기반재를 제공하려는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 수분 유지가 가능한, 짚을 이용한 식생기반재를 제공하려는 것을 목적으로 한다.

뿐만 아니라, 본 발명은 종자 보유가 용이한 식생기반재를 제공하려는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명자들은 볏짚, 보리짚, 밀짚을 포함하는 짚을 해포하여 가는 섬유질로 형성한 다음, 가는 섬유질 상태의 짚을 천연 접착제를 이용하여 매트형으로 결합시킴으로써 식생매트를 제조하였다.

본 발명자들은 먼저 볏짚에 스팀을 가하여 부드러운 상태로 만든 후 이를 일정 길이(5~20㎝, 바람직하게는 10~15㎝)로 절단한 후 해포기 등을 이용하여 폭 1~8㎜ 정도의 가는 섬유사로 가공하였고, 이를 매트 형태로 적층하면서 라텍스, 전분 등의 천연 접착제를 사용하여 일체화하고 압착함으로써 짚 식생매트를 제조하게 되었다.

본 발명자들은 상기와 같이 제조된 짚 식생매트의 위 및/또는 아래에 천연섬유 네트나 포대형의 천연섬유 매트, 천연섬유 식생롤, 천연섬유 펠트 등을 설치하 여 절개면이나 하안 등 식생이 필요한 곳에 설치하되, 식물 종자를 상기 짚 식생매트의 위쪽에 뿌려 볏짚섬유사 안쪽까지 종자가 들어가게 하고, 다시 전분풀 등의 접착제를 뿌려 원활한 식생을 가능하게 하였다.

상기 짚 식생매트의 위 및/또는 아래에 천연섬유 네트 등을 설치하고, 종자를 뿌리는 단계 이후 접착제를 도포하고 건조한 후 압착롤러를 통하여 일정 두께로 눌러주어 일체화 시킨 다음 설치가 필요한 현장에 설치하는 것도 가능하다.

본 발명의 짚 식생매트는 일정 두께의 짚 섬유층을 유지하여 지표면을 보호하고 종자의 유실을 방지한다.

또한, 본 발명의 짚 식생매트는 일반 짚의 단점인 공극이 커서 보습력이 떨어지는 문제를 가공을 통하여 섬유사로 만들어 이용함으로 공극을 줄여주어 보습력을 유지하도록 함으로써 종자의 발아율을 높였다.

또한, 본 발명의 짚 식생매트는 짚과 천연 접착제를 이용하여 제조함으로써 자연 분해되어 식물의 성장을 촉진하며, 오염물질을 발생시키지 않는다.

또한, 본 발명의 짚 식생매트를 이용한 식생기반재는 천연섬유 네트 또는 매트형 식생기반재와 짚 식생매트 및 종자층을 일체화함으로써 씨드스프레이후 윗면에 거적이나 코아네트를 덮는 번거로움을 해결하였으며 천연 접착제의 사용으로 토양과 짚 식생매트를 이용한 식생기반재 사이의 접착력을 강화하여 표면토의 유실을 방지하였다.

또한, 일반 볏짚은 거적으로 포설시 1년 정도의 시일에 걸쳐 분해되지만, 본 발명과 같이 가공된 짚 식생매트는 5~6개월이면 분해되어 식물 성장에 필요한 영양 공급도 쉬워진다.

뿐만 아니라, 본 발명의 짚 식생매트 및 이를 이용한 식생기반재는 그 원료로서 국내에서 생산되는 값싼 짚을 이용하였기 때문에 수송비가 소요되지 않아 제조 비용이 매우 저렴하며, 폐기처분되는 짚을 이용할 수 있으므로 매우 친환경적이다.

본 발명자들은 국내에서 생산되는 볏짚, 밀짚, 보리짚과 같은 짚을 이용하면 수입되는 식생 재료인 코이어섬유, 허스크칩, 코코피트 등을 대체할 수 있을 것으로 기대하여 짚을 이용한 식생기반재 제조 방법을 연구하였다. 그러나, 짚은 외피가 매끄러워 적층한 짚에 충전한 토양이나 종자를 보유하는 것이 쉽지 않고, 수분을 보유하지 못하는 문제점으로 인하여 식생토목공사 등에 매우 제한적으로만 이용되어 왔다.

오랜 연구 끝에 본 발명자들은 짚을 통째로 이용하지 않고 가는 섬유질로 제조하면 상기 문제점들을 해결할 수 있음을 알게 되어 이러한 방법으로 짚을 이용한 식생기반재를 제조하게 되었다.

완전히 성숙한 볏짚의 화학적인 성분을 보면 셀룰로오스가 약 36%, 리그닌 20%, 펜토산 22%, 조단백질 6%, 회분이 13% 정도이며 다른 짚에도 셀룰로오스와 리 그닌의 함량이 많은것이 특징이다. 볏짚의 셀룰로오스는 원생동물 등에 의하여 분해된다. 또한, 짚은 리그닌을 함유하고 있어 물을 흡수하며, 리그닌은 균류인 고등담자균류에 의해 분해되어 자연계로 순환된다. 이와 같이 토양에 사는 미생물이나 균류에 의해 쉽게 분해되고 수분 유지 기능이 뛰어나, 본 발명의 짚 식생매트 및 이를 이용한 식생기반재는 종래 코이어 섬유, 허스크칩 등을 이용하여 제조한 식생기반재에 비하여 분해 속도가 빨라 식물 성장에 필요한 영양을 충분히 공급할 수 있고, 식생대를 빠르게 형성할 수 있다.

먼저, 짚 식생매트는 보리짚, 밀짚, 볏짚과 같은 통상의 짚 외에도 부들, 갈대, 달뿌리풀, 억새, 물억새, 줄, 수크령의 잎이나 줄기를 이용하여 제조할 수 있으며, 본 발명에서는 이를 통칭하여 "짚"이라 한다. 상기 원료를 해포하여 가는 섬유질로 형성하고, 이를 적층하고 결합하여 제조하였다. 짚은 일정 길이로 잘라서 사용하는데, 길이에 특별한 제한은 없으나 통상 5~20㎝이면 바람직하며, 10~15㎝의 길이가 더욱 바람직하다. 이와 같이 일정 길이로 절단된 짚은 해포기 등을 이용하여 폭 1~8㎜ 정도의 가는 섬유사로 가공하였다.

짚은 그대로 사용할 수 있으나, 바람직하게는 절단 전·후 스팀 처리하여 부드러운 상태로 만들면 해포 작업이 더 원활해진다. 짚 식생매트의 두께는 특별한 제한은 없고 용도에 따라 달리 형성할 수 있으며, 일정 두께의 짚 식생매트를 용도에 따라 여러 장 겹쳐 사용할 수 있다.

가공전 짚은 짚 100중량부를 기준으로 40~60중량부의 수분을 흡수시킨 후 스 팀기를 통해 쪄내는데 85~100℃의 온도로 4~5분가량 열을 가한 후에 가공하며 가공은 롤러 형태의 압착기로 압착한 후 끝이 날카로운 바늘 형상의 철심이 드럼 표면에 다수개 형성된 드럼형 해포기로 분당 150~180 회전의 속도로 스팀 처리된 짚을 잘게 갈라주어 가는 섬유사로 가공한다.

이와 같이 섬유사로 가공하는 공정 이후에는 이를 매트 형태로 적층하는 과정에서 또는 적층한 후 라텍스, 전분풀, 송진 등의 천연 접착제를 분사 등의 방법으로 도포하여 일체화함으로써 짚 식생매트를 제조하였다.

또한, 본 발명의 짚 식생매트는 상기 적층 과정에서 해포한 짚 섬유사 외에 황마 섬유 및/또는 코이어 섬유를 함께 적층하고 접착제 도포로 일체화하여 짚 식생매트를 제조할 수 있다.

이와 같이 제조된 짚 식생매트는 천연섬유 즉, 코이어 섬유나 황마 섬유 등을 엮어 제조된 네트(망체), 천연섬유로 제조된 펠트, 펄프 또는 한지 등의 종이를 아래에 깔고 그 위에 짚 식생매트를 위치시켜 토양이나 유기성 영양성분, 무기성 영양성분, 종자, 숯 등을 충전함으로써 식생 용도로 사용할 수 있다. 다른 방법으로는 코이어 섬유나 황마 섬유 등의 천연섬유를 엮어 제조된 포대형 매트, 포대형 펠트 또는 한지 포대 내에 상기 짚 식생매트를 충전하고, 여기에 토양과 유기성 영양성분, 무기성 영양성분, 종자, 숯 등을 충전함으로써 식생 용도로 사용할 수 있다.

또한, 상기 짚 식생매트는 다른 망체나 펠트, 종이 등을 대지 않고 이불을 누비는 것과 같은 방식으로 재봉하여 종자를 부착하거나 충전하여 사용하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명은 상기 짚 식생매트를 이용한 식생기반재에 관한 것이다. 코이어 섬유나 황마 섬유와 같은 천연 섬유로 제조한 식생네트(망체)에 전분풀 등의 천연 접착제를 도포하고, 그 위에 상기 짚 식생매트를 결합시킨 후 종자를 도포하고, 천연 접착제를 도포하여 짚 식생매트를 이용한 식생기반재를 구성한다.

코이어 섬유나 황마 섬유 등 식물성 섬유를 꼬아 제조된 식생네트에 전분풀 등의 천연 접착제를 도포하고, 그 위에 상기와 같이 제조된 짚 식생매트를 위치시킨다. 두께는 특별한 제한은 없으나, 수분 유지 및 종자 함유 기능을 고려할 때 0.1~3㎝ 정도로 형성하는 것이 적당하다. 그 위쪽에 전분풀이나 라텍스, 송진과 같은 천연 접착제를 뿌려준 후 필요로 하는 종자를 일정량 뿌려주고 그 위에 다시 전분풀 등의 천연 접착제를 뿌려 종자의 이탈을 방지한다. 천연 접착제의 종류에는 특별한 제한은 없으나, 식물성인 전분풀이 종자의 발아에 영향을 미치지 않으므로 전분풀을 사용하는 것이 바람직하다. 접착제 도포 후에는 로울러 형태의 압착기를 통해 일정 두께로 압착하여 본 발명의 짚 식생매트를 이용한 식생기반재를 완성한다. 전분풀에 함유된 아밀로펙틴은 완전분해되면 포도당을 생성하므로 식물 성장과 발아에 유리하다.

동일한 조건에서 본 발명의 짚 식생매트와 일반 식생네트(내부는 코코화이바 로 충진되고 외부는 코코화이바를 엮어 제조한 네트) 내부에 양잔디 종자를 넣고 코코피트와 영양성분을 상측에 도포하고 충분한 수분을 공급해주면서 발아시켜 15일 동안 성장시킨 결과, 도 3 및 도 4와 같이 일반 식생매트에서 발아, 성장하는 것보다 현저히 빠른 속도로 식물이 발아 및 성장하는 것을 확인할 수 있었다.

도 1은 본 발명의 짚 식생매트이다.

도 2는 본 발명의 짚 식생매트를 이용한 식생기반재이다. 코이어 섬유 식생네트에 천연 접착제를 도포하고, 그 위에 짚 식생매트를 결합시킨 후 식물 종자를 도포하고, 그 위에 천연 접착제를 도포한 다음 압착하여 제조되었다.

도 3은 본 발명의 짚 식생매트를 이용하여 내부에 양잔디 종자를 뿌리고, 상측에 코코피트와 영양성분을 도포하고 15일 동안 성장시킨 모습이다.

도 4는 일반 식생네트를 이용하여 상기 도 3과 동일한 조건으로 내부에 양잔디 종자를 뿌리고, 상측에 코코피트와 영양성분을 도포하고 15일 동안 성장시킨 모습이다.

Claims (7)

1. 짚 100중량부를 기준으로 40~60중량부의 수분을 흡수시킨 후 스팀 처리하는 과정;

   상기 스팀 처리한 짚을 섬유사 형태로 해포하는 과정;

   상기 해포과정을 거친 섬유사 형태의 짚을 적층하는 과정;

   상기 적층된 섬유사 형태의 짚을 천연 접착제로 일체화하는 과정; 및

   압착하는 과정;

   을 포함하여 제조되는, 자연분해성 다공성 짚 식생매트.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 적층 과정에서 섬유사 형태의 짚과 함께 코이어 섬유 및 황마 섬유 중 선택되는 1종 이상의 식물성 섬유를 혼합하여 적층함을 특징으로 하는 짚 식생매트.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 짚은 부들, 갈대, 달뿌리풀, 억새, 물억새, 줄 및 수크령의 잎 또는 줄기, 보리짚, 밀짚, 볏짚 중에서 선택되어 제조되는 짚 식생매트.
5. 천연 섬유로 제조한 식생네트, 천연섬유로 제조된 펠트, 펄프 및 한지로 이루어진 그룹 중 선택된 1종에 천연 접착제를 도포하고, 그 위에 상기 청구항 1의 짚 식생매트를 결합시킨 후 짚 식생매트 위에 식물 종자를 도포하고, 그 위에 천연 접착제를 도포하여 제조되는 짚 식생매트를 이용한 식생기반재.
6. 천연섬유를 엮어 제조된 포대형 매트, 포대형 펠트 및 한지 포대로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 내부에 상기 제1항의 짚 식생매트를 충전하고, 토양, 유기성 영양성분, 무기성 영양성분 및 숯 중 선택된 1종 이상을 충전하며, 상기 충전된 포대형 매트, 포대형 펠트 및 한지 포대로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 내부 또는 위에 식물 종자를 도포하여 제조되는 짚 식생매트를 이용한 식생기반재.
7. 청구항 1의 짚 식생매트를 누빔 방식으로 재봉하고 그 위에 식물 종자를 도포하여 제조되는 것을 특징으로 하는 짚 식생매트를 이용한 식생기반재.

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