KR100995204B1 - 클로렐라 배양액이 혼합된 수질정화 콘크리트블록 조성물과 이 조성물을 이용한 수질정화 콘크리트블록의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 수질정화 콘크리트블록 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클로렐라 배양액이 첨가된 콘크리트 조성물과 이 콘크리트 조성물을 이용한 수질정화 콘크리트블록의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 수질정화 콘크리트블록에 관한 것으로서, 일정비율의 결합재, 골재, 혼화제 및, 물로 이루어지는 콘크리트 배합물에 일정비율의 클로렐라 배양액을 더 첨가하여 혼합한 콘크리트 조성물은, 조성물 전체 중량대비 75∼79중량%의 골재와, 15.8∼16.6중량%의 결합재와, 0.08∼0.09%의 혼화제와, 1.31∼8.92중량%의 물과, 0.2∼3중량%의 클로렐라 배양액으로 이루어지고, 이와 같은 상기 콘크리트 조성물로 일정한 형상의 형틀에 넣어 성형하고 양생시키는 제조방법으로 콘크리트블록을 제작함으로써, 본 발명의 수질정화 콘크리트블록은 첨가물의 하나로 포함되는 클로렐라 배양액에 의해 수질정화에 더욱 효과가 있다.

Description

클로렐라 배양액이 혼합된 수질정화 콘크리트블록 조성물과 이 조성물을 이용한 수질정화 콘크리트블록의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 수질정화 콘크리트블록{CONCRETE BLOCK COMPOSITE FOR WATER PURIFICATION WITH CHLORELLA CULTURE FLUID AND PROCESS OF CONCRETE BLOCK FOR WATER PURIFICATION AND CONCRETE BLOCK FOR WATER PURIFICATION THEREBY}

본 발명은 클로렐라 배양액이 혼합된 수질정화 콘크리트블록 조성물과 이 조성물을 이용한 수질정화 콘크리트블록의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 수질정화 콘크리트블록에 관한 것으로서, 상세히는 시멘트와 슬래그 등의 혼합물로 이루어진 결합재와 쇄석 등의 골재 및 물을 혼합하여 구성되는 콘크리트 배합물에 클로렐라 배양액을 더 첨가하여 혼합한 수질정화 콘크리트블록 조성물과 이 조성물로 수질정화 콘크리트블록을 제조하는 방법 및 상기 제조방법에 의해 만들어진 수질정화 콘크리트블록에 관한 것이다.

크고 작은 하천의 제방에는 보통 콘크리트로 제작된 콘크리트블록이 설치되는데, 상기 콘크리트블록은 시멘트와 같은 독성물질을 포함하고 있는 콘크리트로 제작되기 때문에 수질환경에 나쁜 영향을 미치게 된다.

이러한 이유로 인해 근래에는 콘크리트의 배합물질인 시멘트의 독성을 완화시켜주기 위해 상기 시멘트와 골재 및 물의 대표적인 콘크리트 배합물에 유형미생물이나 균복합체를 첨가하여, 상기 유형미생물이나 균복합체으로 인해 시멘트의 독성을 완화시킨 콘크리트로블록을 제작함으로써 수질정화에 일조하고 있다.

그런데, 상기 유형미생물이나 균복합체 외에도 미생물의 일종인 클로렐라도 시멘트의 독성을 완화시켜 수질정화에 기여할 수 있을 것으로 판단되어, 콘크리트 배합물에 클로렐라 배양액을 더 첨가한 콘크리트 조성물로 콘크리트블록을 제작하되, 상기 클로렐라 배양액을 더 첨가한 콘크리트 조성물로 콘크리트 시험체를 제작한 후, 상기 유형미생물이나 균복합체를 더 첨가한 콘크리트로 조성물로 제작된 콘크리트 시험체와 수질의 척도를 나타내는 다양한 측정값을 측정한 후 서로 비교를 해보았다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 콘크리트의 배합물질의 하나인 시멘트의 독성으로 인해 수질환경에 악영향을 미치는 콘크리트 배합물에 상기 시멘트의 독성을 완화시켜 수질정화에 기여할 수 있는 물질로 유형미생물이나 균복합체 또는 클로렐라를 각각 선택하여 비교한 결과, 수질정화에 더욱 확실한 효과가 있는 클로렐라 배양액을 더 첨가하여 혼합한 수질정화 콘크리트블록 조성물을 제공함에 있다.

다른 목적은 클로렐라 배양액이 더 첨가된 상기 수질정화 콘크리트블록 조성물을 일정한 형상의 틀에 넣어 양생시켜 수질정화 콘크리트블록을 제작하는 제조방법을 제공함에 있다.

또 다른 목적은 클로렐라 배양액이 더 첨가된 상기 수질정화 콘크리트블록 조성물로 제작하는 제조방법에 의해 일정한 형상의 콘크리트블록으로 성형한 수질정화 콘크리트블록을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 클로렐라 배양액이 혼합된 수질정화 콘크리트블록 조성물은, 일정비율의 결합재, 골재, 혼화제 및, 물로 이루어지는 콘크리트 배합물에 일정비율의 클로렐라 배양액을 더 첨가하여 혼합한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 수질정화 콘크리트블록 조성물은, 조성물 전체 중량대비 75∼79중량%의 골재와, 15.8∼16.6중량%의 결합재와, 0.08∼0.09%의 혼화제와, 1.31∼8.92중량%의 물과, 0.2∼3중량%의 클로렐라 배양액으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또, 상기 클로렐라 배양액은 물, 클로렐라 액상체, 무항생제축분발효액이 100:1:1의 중량비로 혼합배양되는 것이 바람직하다.

또, 상기 골재는 폐콘크리트 순환골재, 쇄석 또는 폐콘크리트 순환골재와 쇄석의 혼합물 중 어느 한가지인 것이 바람직하다.

또, 상기 결합재는 시멘트, 플라이애쉬, 슬래그파우더 중 선택된 1종, 2종 또는 3종의 혼합물이거나, 시멘트와 고로슬래그미분말의 혼합물 또는 시멘트와 플라이애쉬의 혼합물 중 선택된 어느 하나이며, 상기 고로슬래그미분말과 플라이애쉬는 각각 시멘트 대비 1∼30중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 클로렐라 배양액이 혼합된 수질정화 콘크리트블록 조성물을 이용한 수질정화 콘크리트블록의 제조방법은, 상기 콘크리트 배합물에 클로렐라 배양액을 더 첨가하여 혼합함으로써 상기 콘크리트 조성물을 완성하는 단계; 상기 콘크리트 조성물을 일정한 형상의 형틀에 투입하여 진동성형하는 단계; 일정한 형상의 형틀에 투입된 콘크리트 조성물을 양생하는 단계; 및 양생 후에 상기 형틀을 분리하여 콘크리트블록을 완성하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

또한 본 발명의 수질정화 콘크리트블록의 제조방법에 의해 제조된 수질정화콘크리트블록은, 결합재, 골재, 혼화제 및, 물을 혼합한 콘크리트 배합물로 성형되는 콘크리트블록에 있어서, 상기 콘크리트 배합물에 클로렐라 배양액을 더 첨가하여 혼합한 콘크리트 조성물로 상기 제조방법에 의해 일정한 형상의 콘크리트블록으로 성형된 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 클로렐라 배양액이 혼합된 수질정화 콘크리트블록 조성물과 이 조성물을 이용한 수질정화 콘크리트블록의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 수질정화 콘크리트블록에 의하면, 콘크리트의 시멘트의 독성을 완화시켜 줄 수 있는 클로렐라 배양액이 콘크리트 배합물에 더 첨가되어 혼합한 콘크리트 조성물로 성형된 콘크리트블록이 하천변에 설치될 때, 클로렐라 배양액의 클로렐라 성분에 의해 하천의 수질이 정화되는 효과가 있다.

또한, 클로렐라는 단세포 미생물의 일종이기 때문에 인공적인 화학제와는 달리 콘크리트 배합물과 함께 혼합하여도 인체에 무해하다는 효과가 있다.

더욱이, 종래 콘크리트 배합물에 적정 범위의 클로렐라 배양액만 더 첨가하면 수질정화에 더욱 효과적인 콘크리트제품이 아주 간단하게 만들어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수질정화 콘크리트블록의 제작과정을 보여주는 제조공정도
도 2는 클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 각각 첨가된 증기양생의 콘크리트 시험체 및 무첨가의 콘크리트 시험체를 각각의 시험수조에 투입한 후, 기간별로 각각의 시험수조에서 치사된 공시어의 수를 나타내는 그래프
도 3은 클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 각각 첨가된 증기양생의 콘크리트 시험체 및 무첨가의 콘크리트 시험체를 각각의 시험수조에 투입한 후, 기간별로 수소이온농도(pH)의 변화를 보여주는 그래프
도 4는 클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 각각 첨가된 증기양생의 콘크리트 시험체 및 무첨가의 콘크리트 시험체를 각각의 시험수조에 투입한 후, 기간별로 생물학적 산소요구량(BOD)의 변화를 보여주는 그래프
도 5는 클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 각각 첨가된 증기양생의 콘크리트 시험체 및 무첨가의 콘크리트 시험체를 각각의 시험수조에 투입한 후, 기간별로 부유물질량(SS)의 변화를 보여주는 그래프
도 6은 클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 각각 첨가된 증기양생의 콘크리트 시험체 및 무첨가의 콘크리트 시험체를 각각의 시험수조에 투입한 후, 기간별로 용존산소량(DO)의 변화를 보여주는 그래프
도 7은 클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 각각 첨가된 일반양생의 콘크리트 시험체 및 무첨가의 콘크리트 시험체를 각각의 시험수조에 투입한 후, 기간별로 각각의 시험수조에서 치사된 공시어의 수를 나타내는 그래프
도 8은 클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 각각 첨가된 일반양생의 콘크리트 시험체 및 무첨가의 콘크리트 시험체를 각각의 시험수조에 투입한 후, 기간별로 수소이온농도(pH)의 변화를 보여주는 그래프
도 9는 클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 각각 첨가된 일반양생의 콘크리트 시험체 및 무첨가의 콘크리트 시험체를 각각의 시험수조에 투입한 후, 기간별로 생물학적 산소요구량(BOD)의 변화를 보여주는 그래프
도 10은 클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 각각 첨가된 일반양생의 콘크리트 시험체 및 무첨가의 콘크리트 시험체를 각각의 시험수조에 투입한 후, 기간별로 부유물질량(SS)의 변화를 보여주는 그래프
도 11은 클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 각각 첨가된 일반양생의 콘크리트 시험체 및 무첨가의 콘크리트 시험체를 각각의 시험수조에 투입한 후, 기간별로 용존산소량(DO)의 변화를 보여주는 그래프
도 12는 본 발명에 따른 수질정화용 콘크리트블록의 사진
도 13은 상기 도 12의 콘크리트블록의 실제 설치상태 사진

이하, 본 발명에 따른 클로렐라 배양액이 첨가된 콘크리트 조성물과 이 콘크리트 조성물을 이용한 수질정화 콘크리트블록의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 수질정화 콘크리트블록의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

우선, 본 발명의 수질정화 콘크리트블록을 구성하는 콘크리트 배합물에 첨가되는 클로렐라에 대해 알아보기로 한다.

상기 클로렐라는 녹민물, 습지 등에서 흔히 볼 수 있는 지름 10㎛ 이하의 구형 또는 타원형의 단세포이며 편모가 없어 운동력이 없고 세포는 1개의 핵과 컵 모양의 엽록체 1개가 있고, 성장세포는 분열을 통하여 증식하며 보통 4개의 딸세포가 (內生胞子)를 형성한다.

현재 약 10종이 알려져 있는 클로렐라는 광합성 능력이 뛰어나고 배양하기 쉽기 때문에 식물의 광합성 연구에 흔히 사용되고 있고, 미국 캘빈교수는 1946∼1954년 클로렐라를 이용하여 14C의 방사성 동위원소를 이용한 획기적인 연구를 통하여 광합성의 암반응 과정을 밝혀 그 업적으로 1961년 노벨생리의학상을 받기도 했다.

특히 클로렐라는 적당한 조건하에서는 하루에 약 10배나 증가하기 때문에 연간 유기물의 생산량이 벼의 약 8배에 해당한다. 또한 배양조건에 따라 지방은 20∼80%, 단백질은 90%까지 그리고 탄수화물은 37%까지 함량을 높일 수 있어서 이를 대량으로 배양하여 물고기의 먹이 및 인간의 식량문제를 해결하고자 연구되고 있으나, 개체가 너무 작고 그대로 먹으면 소화가 잘 안되며 맛도 없어 식품으로 개발되지 못하고 있다가 최근에 무균순수배양으로 소화흡수율을 높인 건강보조식품과 유제품 등이 개발,이용되고 있다.

한때는 클로렐라를 (宇宙食)으로 주문한 바도 있는데 이는 우주여행이 가능하게 될 때 우주선 속에 많은 식량을 넣어가기 힘들고 산소가 부족해지며 이산화탄소가 많아지는 문제까지 해결하는 방안의 하나로서 이와 같은 식물체를 재배하여 여러 가지 문제를 한꺼번에 해결해 보고자 하였기 때문이다.

그밖에 클로렐라는 유기물을 이용하여 분해하고 간접적으로 식품으로 이용하거나 다른 식품에 섞어 넣는 방안도 연구되어, 이를테면 젖산균 따위 미생물의 발육을 촉진시키는데 이용하거나 오염된 물을 정화하는데 이용되기도 하며 가축의 사료에 섞어넣어 이용하기도 한다.

클로렐라의 일반적인 효능으로 상기 클로렐라의 엽록체 속에는 클로렐라의 성장인자인 클로렐라 엑기스가 많이 들어 있고 엽록소가 다량 함유되어 있어 광합성 작용을 활발히 하며, 물속에서 다른 요소들을 공급받아 단백질, 비타민, 무기질, 유기화합물, 탄소(C), 불소(F) 등 많은 영양성분을 만들어낸다.

클로렐라는 식물성 단백질의 함유량이 55∼60%로 단백질의 대명사라고 불리는 콩보다 높고 8가지 필수아미노산이 골고루 들어있다. 또한 비타민이 풍부하게 함유되어 있고 미네랄로는 적혈구 생성에 필요한 철분을 비롯하여 칼슘, 마그네슘, 망간, 구리, 아연, 코발트 등이 골고루 함유되어있다.

상기 클로렐라의 구체적인 성분은 다음의 표1과 같다.

비타민류			미네랄류			아미노산류
성분	함량/100g당		성분	함량/100g당		성분	함량/100g당
엽산	72.8	㎍	칼슘	965	㎎	단백질	62	㎎
비타민E	120.1	㎎	철	15.6	㎎	라이신	2.235	㎎
비타민A	791.6	㎍	아연	3.6	㎎	페닐알라닌	1.078	㎎
비타민B1	5.0	㎎	나트륨	24.4	㎎	시스틴	2.310	㎎
비타민B2	2.6	㎎	칼륨	1.051	㎎	이소로이신	2.262	㎎
비타민B6	2.6	㎎	마그네슘	259.9	㎎	트립토판	295	㎎
판로텐산	0.2	㎎	구리	0.1	㎎	아스파틱산	1.806	㎎
비타민K	2.3	㎍	망간	2.1	㎎	세라	864	㎎
비타민C	35.7	㎎	요오드	1.0	㎎	글리신	1.384	㎎
니코틴산	0.9	㎎	EPA	78.2	㎎	히스티딘	1.007	㎎

또한, 클로렐라와 다른 음식과의 영양분을 비교하면 다음의 표2 및 표3과 같다.

구분	클로렐라	우유	계란	시금치
열량(㎉)	421	59	162	125
단백질(g)	60.5	2.9	11.3	3.3
지방(g)	11.0	3.2	11.2	0.2
당질(g)	20.1	4.5	0.9	3.6
칼슘(g)	203.0	100	51	55

구분	클로렐라	토마토	시금치	상추	배추	오이
타민B1	3	0.1	0.12	0.05	0.05	0.05
비타민C비	60	0.6	2.6	0.4	0.3	0.2
철분	108	0.6	2.6	0.4	0.3	0.2
칼슘	90배추	4	41	54	51	24
섬유질	3.89	1.0	0.7	0.5	0.7	0.5

이와 같은 클로렐라를 이용하여 만들어지는 수질정화 콘크리트블록 조성물과 이 조성물을 이용하여 성형되는 수질정화 콘크리트블록을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 수질정화 콘크리트블록의 제작과정을 보여주는 제조공정도를 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 수질정화 콘크리트블록은 골재, 결합재, 혼화제, 물의 콘크리트 배합물에 클로렐라 배양액을 더 첨가하여 콘크리트 조성물을 조성한 후, 상기 콘크리트 조성물을 건식 혼합(Dry Mixing) 또는 습식 혼합(Wet Mixing)한다.

이와 같이 혼합된 콘크리트 조성물을 일정한 형상의 형틀에 투입한 후 진동 성형하고 양생시킴으로써 원하고자 하는 형상의 수질정화용 콘크리트제품이 완성된다.

이를 더욱 구체적으로 배합공정을 통해 설명하면, 상기 콘크리트 조성물은 조성물 전체 중량 대비 75∼79%의 골재와, 15.8∼16.6%의 결합재와, 0.08∼0.09%의 혼화제와, 0.2∼3%의 클로렐라 배양액과, 잔량으로 1.31∼8.92중량%의 물을 포함하여 이루어지고, 이 콘크리트 조성물을 상기한 바와 같이 건식 혼합 또는 습식 혼합하여 일정한 형상의 성형틀에 혼합된 콘크리트 조성물을 투입하여 성형하되, 진동기를 이용하여 90∼120㎐, 3200rpm의 진동수로 높이 10∼50㎝마다 층으로 나누어 다져 성형한 후, 제조된 성형물을 양생실에서 4∼8시간 동안 증기 양생시키거나 상온에서 24∼168시간 동안 자연 양생시킴으로써 본 발명의 수질정화 콘크리트블록을 완성한다.

여기서, 상기 골재는 폐콘크리트 순환골재, 쇄석, 또는 폐콘크리트 순환골재와 쇄석의 혼합물 중 어느 한 가지를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 상기 결합재는 시멘트, 플라이에쉬, 슬래그파우더 중 선택된 1종 또는 2내지 3종의 혼합물인 것이 바람직하고, 그 외에도 시멘트와 고로슬래그미분말의 혼합물 또는 시멘트와 플라이애쉬의 혼합물 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하며, 고로슬래그미분말과 플라이애쉬는 각각 시멘트 중량대비 1∼30중량% 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 혼화제는 모르타르,콘크리트에 특별한 품질을 부여하거나 성질을 개선하기 위하여 첨가되는 재료로써, 시중에 나와 있는 다양한 종류의 혼화제들이 용도에 맞게 사용되고 있다.

또한, 상기 클로렐라 배양액은 물, 클로렐라 액상체, 클로렐라의 증식을 위한 무항생제축분발효액이 100:1:1의 중량비로 혼합배양된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 골재와 결합재 및 물 등은 일반적인 콘크리트 배합물의 조성범위에 따르지만, 클로렐라 배양액의 경우 0.2중량% 미만으로 첨가되면 클로렐라의 수질정화 기능에 다소 악영향을 미치므로 0.2중량% 이상 첨가하는 것이 바람직하며, 3%를 초과하여 첨가하는 경우 클로렐라의 원가적인 측면 및 콘크리트의 양생에 불리할 수 있으므로 3중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기의 배합공정을 통해 클로렐라 배양액이 더 첨가된 콘크리트 조성물로 일정한 형상의 콘크리트블록과 레미콘 및 일반콘크리트 2차 제품을 만들게 된다.

다음은 클로렐라 배양액이 더 첨가된 콘크리트 조성물로 구성된 본 발명의 콘크리트블록의 시험체를 유형미생물 또는 균복합체가 더 첨가된 콘크리트 조성물로 구성된 콘크리트블록의 시험체와 다양한 실험결과를 통해 비교 분석한 결과이다.

1. 수질정화 콘크리트블록의 비교분석을 위한 시험체의 제작

1.1 수질정화를 위한 미생물의 종류

기존의 시험자료와 문헌자료를 토대로 3가지의 미생물을 선정하여 실험한다.

비교분석용 수질정화블록을 제작하기 위한 미생물은 다음과 같다.

1)TYPE 1 : 클로렐라 배양액

2)TYPE 2 : 유형미생물

3)TYPE 3 : 균복합체

1.2 상기 3종의 수질정화용 미생물을 각각 첨가한 시험체의 제작

1)수질정화 콘크리트블록의 비교분석을 위한 시험용으로 Ø100×200 표준 원기둥형 콘크리트 시험체를 수질정화 특성이 있는 상기 3종의 수질정화용 미생물을 각각 첨가하여 제작한다.

2)시험체 제작시 중성화시킨다.

3)시험체의 종류

구분	수질정화용 미생물	생산조건
		증기양생	일반양생
Type 1	클로렐라균	1	1
Type 2	유형미생물	1	1
Type 3	균복합제	1	1
Type 4	Control	1	1

2. 시험 종류 및 방법

2.1 시험 종류

1)어독성 평가

- 3종의 수질정화용 미생물이 각각 첨가된 시험체의 어독성 평가를 위하여 [KS M 0111]에 규정된 [어류에 의한 급성 독성시험법(한국표준협회, 1993)] 등에 근거하여 시험을 진행한다.

2)수질정화기능 확인

3)용존산소량(DO), 부유물질량(SS : 물속에 현탁하여 있는 고형(固形) 물질. 일정량의 물을 여과하고 잔류물을 증발·건조시켜 측정되는 이 고형 물질의 양은 환경오염 분야에서 수질 오염의 지표로 사용된다. 단위는 ppm), 생물학적 산소요구량(BOD), pH를 측정(국내하천 수질기준 적용)하여 수질정화기능을 확인한다.

2.2 시험방법

1)미생물의 작용에 대해 양생조건이 미치는 영향을 분석하기 위해서 각각의 시험체는 증기양생과 대기중 일반양생의 두가지 조건으로 제작하여 시험체의 영향을 관찰한다.

2)클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체가 첨가된 시험체를 증기양생, 일반양생하여 어독성 시험을 실시한다.

2.3 시험조건

1)수질 2∼3급수에서 살 수 있는 크기가 3∼5cm 정도인 붕어를 공시어로 선정한다.

2)시험수조 용량이 약 20ℓ되도록 설계하고, 수온은 12∼18℃의 온도를 유지하도록 하며, 상기 시험수조는 공시어(붕어)의 생존을 안정화시키기 위하여 온도조절 및 공기송풍이 가능한 것으로 준비한다.

3)충분한 산소를 공급하기 위해 블로워(blower)를 부착한다.

4)붕어의 경우 일반 수돗물을 사용하여 시험하게 되면 수돗물의 염소물질에 의해 붕어가 생존할 수 없기 때문에 하루 정도 방치하여 시험을 진행한다. 시험체로는 Ø=100mm, H=120mm, V≒1ℓ의 원기둥형 시험체 총 8개를 제작한다.

5)클로렐라 배양액, 유형미생물, 균복합체를 각각 첨가한 시험체는 시험수조의 용량에 맞추어 1/2로 절단한다.

6)1/2로 절단된 시험체의 부피는 약 0.5ℓ로, 각각의 상기 시험체를 시험수조에 투입한다. 시험수조에 시험체의 30배수인 15ℓ의 수돗물을 투입하여 공시어의 활동공간을 충분히 확보함으로써 상기 공시어가 스트레스를 받지 않고 생활할 수 있도록 배려한다.

2.4 시험순서

시험순서	사진	비고
① 공시어(붕어) 선정		- 수질환경기준 2∼3급수에 생존가능한 공시어 선정.
② 공시어를 1주일간 시험수조에 넣어 시험 전 수온 및 수질에 적응시킴		- 수온 18℃이하
③ 3종의 미생물이 각각 첨가된 콘크리트 시험체 제작		- 원형 공시체( Ø=10cm, H=12cm, v=1,000㎤) 제작 후 1/2로 나누어 실험
④ 시험체 양생 - 증기양생, 일반양생으로 진행		-항온항습(20℃±3)
⑤ 3종의 균이 첨가된 콘크리트 시험체를 수조에 침적 및 붕어투입		- 클로렐라 배양액 - 유형미생물 - 균복합체 - 무첨가 공시체
⑥ 측정 : 어독성 평가(공시어 치사량), pH, 온도, SS DO, BOD		- 시간별 pH와 SS, DO, BOD 관찰 공시어 생존상태 관찰. - 물의 탁도 관찰.

3. 시험분석

위의 어독성 시험결과를 요약하면 다음과 같다.

3.1 어독성 평가

1)클로렐라균 배양액을 첨가한 시험체의 경우 치사된 공시어가 없었다.

2)유형미생물을 첨가한 시험체의 경우 1마리가 치사되었으며, 균복합체를 첨가함 시험체의 경우는 7일 후 공시어가 치사되어 총 2마리가 치사되었다.

3)무첨가 시험체를 첨가한 경우 공시어의 배설물 등에 의하여 7일부터 치사되기 시작하여 총 6마리 공시어가 치사되었다.

4)양생조건에 따른 영향은 없는 것으로 나타났다.

3.2 수질정화평가

3.2.1 수소이온농도(pH)

1)클로렐라 배양액을 첨가한 시험체의 경우 시험 초기 7.10에서 시험기간에 따라 7.10∼7.13 사이로 측정되었다.

2)유형미생물을 첨가한 경우 최저 7.10에서 최고 7.14로 측정되었고 균복합체도 비슷한 경향이 나타났다.

3)3종의 미생물을 각각 첨가한 시험체는 공시어의 배설물 등에 의하여 국내 하천 수질 1∼3등급(6.5∼8.5)을 유지하였다.

4) 배합된 미생물의 종류에 따라 pH 변화는 미비한 것으로 나타났다.

5) 양생조건에 따른 차이는 나타나지 않았다.

3.2.2 생물화학적 산소요구량(BOD)

1)클로렐라 배양액을 첨가한 시험체의 경우 BOD양은 초기 0.5mg/L에서 60일 정도 늘어나지만 그 후 초기값으로 환원되며 BOD양이 유지되었다.

2)유형미생물의 경우 0.5∼0.8mg/L 측정되어 클로렐라 배양액 보다 약간 높게 측정되었다.

3)균복합체는 0.5∼1.3mg/L로 초기의 BOD양보다 늘어난 것을 볼 수 있다.

4)3종의 미생물을 각각 첨가한 시험체는 국내 하천수질등급 3등급(3 이하)을 유지하여 공시어의 생존환경 조건에 적합하다.

5)미생물을 첨가하지 않은 시험체의 경우 공시어의 배설물 등에 의하여 BOD양이 4mg/L까지 늘어 수질이 악화 되었다.

6)콘크리트 양생조건에 따른 영향은 나타나지 않았다.

3.2.3 부유물질량(SS)

1)클로렐라 배양액을 첨가한 시험체의 경우 초기 SS양은 0.5mg/L에서 28일 정도까지 양이 늘어났다. 하지만 50일 후 조금씩 줄어드는 것을 확인할 수 있다.

2)유형미생물을 첨가한 시험체의 경우 50일 정도 SS양이 늘어나지만 60일 후 약간 줄어든다.

3)초기 0.5mg/L인 균 복합체를 첨가한 시험체의 경우 시간이 경과함에 따라 SS양이 늘어나 80일 후 초기의 양 보다 25배 정도 증가하였다.

4)미생물을 첨가하지 않은 시험체는 80일 후 클로렐라 배양액의 SS양보다 8배 이상 검출되었다.

5)3종의 미생물을 각각 첨가한 시험체는 국내하천 수질등급 3등급(25 이하)을 유지하지만 무첨가 시험체의 경우 3등급 이하로 측정되었다.

6)일반양생의 경우 증기양생보다 SS양이 조금 많게 측정되었지만 유의미한 차이는 없는 것으로 나타났다.

3.2.4 용존산소(DO)

- 시험체의 용존산소량을 공시어가 살아갈 수 있는 환경인 7.45mg/L으로 유지시킨 후 용존 산소의 변화를 관측한 결과는 다음과 같다.

1)시험이 경과함에 따라 클로렐라 배양액의 DO양이 증가하여 공시어가 살 수 있는 쾌적한 환경이 조성되었다.

2)유형미생물과 균복합체는 DO양이 줄어들어 수질이 오염되었다. 하지만 국내하천 수질등급 3등급(5.0 이상)을 유지하여 공시어의 생존환경에 큰 영향을 주지 않았다.

3)무첨가 시험체의 경우 공시어의 배설물 등에 의하여 DO양이 4.98mg/L까지 감소하여 국내하천 수질등급 3등급 이하로 낮아졌다.

4)양생조건에 따른 영향은 없는 것으로 나타났다.

4. 시험결과

상기한 바와 같은 시험을 통하여 어독성 시험결과와 수질시험 결과를 요약하면 다음과 같다.

4.1 증기양생 시험결과표

구분 시험항목	미생물의 종류		시험기간(일)
			0	7	28	50	62	70	80
치사된 공시어 (마리)	클로렐라 배양액		0	0	0	0	0	0	0
	유형미생물		0	0	0	1	0	0	0
	균복합체		0	1	0	0	1	0	0
	무첨가		0	1	2	1	1	0	1
수소이온농도 ( pH )	클로렐라 배양액		7.1	7.12	7.12	7.13	7.13	7.13	7.13
	유형미생물		7.1	7.13	7.13	7.14	7.14	7.14	7.14
	균복합체		7.1	7.13	7.13	7.13	7.13	7.13	7.13
	무첨가		7.1	7.15	7.15	7.16	7.16	7.16	7.16
생물화학적 산소요구량 ( BOD )(㎎/L)	클로렐라 배양액		0.5	0.7	0.7	0.6	0.6	0.5	0.5
	유형미생물		0.5	0.8	0.8	0.7	0.7	0.8	0.8
	균복합체		0.5	0.8	0.8	0.9	0.9	1.2	1.3
	무첨가		0.5	0.8	1.8	2.9	3	4	4.5
부유물질량 ( SS )(㎎/L)	클로렐라 배양액		0.5	5.1	5.3	5.24	5.1	5	4.97
	유형미생물		0.5	7.4	7.2	7.24	7.19	7.19	7.18
	균복합체		0.5	12	13.25	13.24	13.23	13.24	13.25
	무첨가		0.5	15	20.14	24.54	28.41	28.64	28.68
용존산소량 ( DO )(㎎/L)	클로렐라 배양액		7.45	7.57	7.57	7.62	7.62	8.1	9.5
	유형미생물		7.45	7.64	6.95	6.84	6.84	6.82	6.8
	균복합체		7.45	7.62	6.85	6.7	6.64	6.62	6.6
	무첨가		7.45	6.57	5.75	5.65	5.64	5.6	4.98
온도변화(℃)	클로렐라 배양액		17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5
	유형미생물		17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5
	균복합체		17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5
	무첨가		17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5

1)이와 같이 증기양생된 각 시험체별로 공시어의 어독성 평가는 도 2에 도시된 그래프에 잘 나타나 있다.

2)이와 같이 증기양생된 각 시험체별로 시험수조의 수소이온농도(pH) 평가는 도 3에 도시된 그래프에 잘 나타나 있다.

3)이와 같이 증기양생된 각 시험체별로 시험수조의 생물화학적 산소요구량(BOD) 평가는 도 4에 도시된 그래프에 잘 나타나 있다.

4)이와 같이 증기양생된 각 시험체별로 시험수조의 부유물질량(SS) 평가는 도 5에 도시된 그래프에 잘 나타나 있다.

5)이와 같이 증기양생된 각 시험체별로 시험수조의 용존산소량(DO) 평가는 도 6에 도시된 그래프에 잘 나타나 있다.

4.2 일반양생 시험결과표

구분 시험항목	미생물의 종류	시험기간(일)
		0	7	28	50	62	70	80
치사된 공시어 (마리)	클로렐라 배양액	0	0	0	0	0	0	0
	유형미생물	0	0	0	2	0	0	0
	균복합체	0	2	0	0	0	0	0
	무첨가	0	2	2	1	1	0	0
수소이온농도 ( pH )	클로렐라 배양액	7.1	7.12	7.13	7.14	7.14	7.14	7.14
	유형미생물	7.1	7.12	7.13	7.13	7.13	7.13	7.14
	균복합체	7.1	7.13	7.14	7.14	7.14	7.14	7.15
	무첨가	7.1	7.15	7.15	7.17	7.17	7.17	7.17
생물화학적 산소요구량 ( BOD )(㎎/L)	클로렐라 배양액	0.5	0.7	0.7	0.7	0.7	0.6	0.6
	유형미생물	0.5	0.6	0.9	0.8	0.8	0.8	0.8
	균복합체	0.5	0.7	0.8	0.8	0.9	1.2	1.5
	무첨가	0.5	0.8	1.8	3	3.1	3.9	4
부유물질량 ( SS )(㎎/L)	클로렐라 배양액	0.5	6.8	7.19	7.1	7.1	6.98	6.87
	유형미생물	0.5	8.7	9.42	9.38	9.37	9.35	9.28
	균복합체	0.5	13	13.12	13.12	13.12	13.14	13.15
	무첨가	0.5	15	20.21	25.21	25.31	26.25	26.1
용존산소량 ( DO )(㎎/L)	클로렐라 배양액	7.45	7.4	7.42	7.45	7.46	7.48	8.1
	유형미생물	7.45	7.54	7.12	7.13	7.14	7.15	7.15
	균복합체	7.45	7.14	6.95	6.92	6.9	6.9	6.87
	무첨가	7.45	6.41	5.26	5.26	5.2	5.19	5.18
온도변화(℃)	클로렐라 배양액	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5
	유형미생물	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5
	균복합체	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5
	무첨가	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5	17.5

1)이와 같이 일반양생된 각 시험체별로 공시어의 어독성 평가는 도 7에 도시된 그래프에 잘 나타나 있다.

2)이와 같이 일반양생된 각 시험체별로 시험수조의 수소이온농도(pH) 평가는 도 8에 도시된 그래프에 잘 나타나 있다.

3)이와 같이 일반양생된 각 시험체별로 시험수조의 생물화학적 산소요구량(BOD) 평가는 도 9에 도시된 그래프에 잘 나타나 있다.

4)이와 같이 일반양생된 각 시험체별로 시험수조의 부유물질량(SS) 평가는 도 10에 도시된 그래프에 잘 나타나 있다.

5)이와 같이 일반양생된 각 시험체별로 시험수조의 용존산소량(DO) 평가는 도 11에 도시된 그래프에 잘 나타나 있다.

4.3 증기양생 시험체 및 일반양생 시험체의 비교

구분 시험항목	미생물의 종류	시험기간(80일)
		증기양생	일반양생
치사된 공시어 (마리)	클로렐라 배양액	0	0
	유형미생물	1	2
	균복합체	2	2
	무첨가	6	6
수소이온농도 ( pH )	클로렐라 배양액	7.13	7.14
	유형미생물	7.14	7.14
	균복합체	7.13	7.15
	무첨가	7.16	7.17
생물화학적 산소요구량 ( BOD )(㎎/L)	클로렐라 배양액	0.5	0.6
	유형미생물	0.8	0.8
	균복합체	1.3	1.5
	무첨가	4.5	4
부유물질량 ( SS )(㎎/L)	클로렐라 배양액	4.97	6.87
	유형미생물	7.18	9.28
	균복합체	13.25	13.15
	무첨가	28.68	26.1
용존산소량 ( DO )(㎎/L)	클로렐라 배양액	9.5	8.1
	유형미생물	6.8	7.15
	균복합체	6.6	6.87
	무첨가	4.98	5.18
온도변화(℃)	클로렐라 배양액	17.5	17.5
	유형미생물	17.5	17.5
	균복합체	17.5	17.5
	무첨가	17.5	17.5

5. 결론

1)시험 80일 후 미생물을 첨가하지 않은 시험체의 경우 수질 오염으로 인하여 6마리 공시어가 치사되었다. 하지만 3종의 미생물을 첨가한 시험체는 유형미생물의 경우 1마리, 균복합체를 첨가한 시험체의 경우 2마리가 치사되었고, 클로렐라 배양액을 첨가한 시험체의 경우 공시어는 치사되지 않았다. 이에 따라 미생물을 첨가한 시험체의 수질정화 성능을 확인하였다.

2)시험체 부피의 30배수인 시험수조에서 3종의 미생물을 각각 첨가한 시험체의 경우 pH 상승은 종료시점까지 8.5 이하를 유지하며, BOD, SS, DO 또한 공시어의 생존환경에 적합한 2∼3급수 상태를 유지하였다. 하지만 미생물을 첨가하지 않은 시험체의 경우 공시어의 배설물 등에 의하여 수질환경기준 3급수 이하로 물이 오염되었다.

3)3종의 미생물을 각각 첨가한 콘크리트 시험체의 수질정화 성능을 확인한 결과 본 발명에 따른 클로렐라 배양액을 첨가한 시험체의 수질정화 능력이 가장 뛰어났음을 확인하였다.

4)시험체를 증기양생과 일반양생으로 나누어 제작하여 비교한 결과, 양생 조건이 미생물의 특성 발현에 미치는 영향의 차이는 없는 것으로 확인되었다.

도 12는 본 발명에 따른 수질정화용 콘크리트블록의 사진이고, 도 13은 상기 도 12의 콘크리트블록의 실제 설치상태 사진이다.

도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 콘크리트 배합물에 클로렐라 배양액이 더 첨가된 콘크리트 조성물에 의해 성형 제작된 콘크리트블록의 형상을 잘 보여주고 있고, 상기한 형상의 콘크리트블록을 하천의 제방면에 축조하여 설치한 상태를 잘 보여주고 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 클로렐라 배양액이 혼합된 수질정화 콘크리트블록 조성물과 이 조성물을 이용한 수질정화 콘크리트블록의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 수질정화 콘크리트블록에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims (8)

1. 결합재, 골재, 혼화제 및, 물로 이루어지는 콘크리트 배합물에 클로렐라 배양액을 더 첨가하여 혼합한 것을 특징으로 하는 수질정화 콘크리트블록 조성물.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수질정화 콘크리트블록 조성물은, 조성물 전체 중량대비 75∼79중량%의 골재와, 15.8∼16.6중량%의 결합재와, 0.08∼0.09%의 혼화제와, 1.31∼8.92중량%의 물과, 0.2∼3중량%의 클로렐라 배양액으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수질정화 콘크리트블록 조성물.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 클로렐라 배양액은 물, 클로렐라 액상체, 무항생제축분발효액이 100:1:1의 중량비로 혼합배양된 것을 특징으로 하는 수질정화 콘크리트블록 조성물.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 골재는 폐콘크리트 순환골재, 쇄석 또는 폐콘크리트 순환골재와 쇄석의 혼합물 중 어느 한가지인 것을 특징으로 하는 수질정화 콘크리트블록 조성물.
   
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 결합재는 시멘트, 플라이애쉬, 슬래그파우더 중 선택된 1종, 2종 또는 3종의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수질정화 콘크리트블록 조성물.
   
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 결합재는 시멘트와 고로슬래그미분말의 혼합물 또는 시멘트와 플라이애쉬의 혼합물 중 선택된 어느 하나이며, 상기 고로슬래그미분말과 플라이애쉬는 각각 시멘트 대비 1∼30중량% 혼합된 것을 특징으로 하는 수질정화 콘크리트블록 조성물.
   
7. 청구항 1 또는 청구항 2의 콘크리트 배합물에 클로렐라 배양액을 더 첨가하여 혼합함으로써 청구항 1 또는 청구항 2의 수질정화 콘크리트블록 조성물을 완성하는 단계;
   상기 수질정화 콘크리트블록 조성물을 형틀에 투입하여 진동성형하는 단계;
   형틀에 투입된 수질정화 콘크리트블록 조성물을 양생하는 단계; 및
   양생 후에 상기 형틀을 분리하여 수질정화 콘크리트블록을 완성하는 단계;
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클로렐라 배양액이 혼합된 수질정화 콘크리트블록 조성물을 이용한 수질정화 콘크리트블록의 제조방법.
   
8. 결합재, 골재, 혼화제 및, 물을 혼합한 콘크리트 배합물로 성형되는 콘크리트블록에 있어서,
   상기 콘크리트 배합물에 클로렐라 배양액을 더 첨가하여 혼합한 수질정화 콘크리트블록 조성물로 청구항 7의 제조방법에 의해 콘크리트블록으로 성형된 것을 특징으로 하는 수질정화 콘크리트블록.

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