KR101106951B1 - 모래 응집체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 유기성 폐기물 또는 부산물 분말을 제조하는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 유기성 폐기물 또는 부산물 분말과 토양미생물을 혼합하는 단계; (c) 상기 단계 (b)의 결과물과 모래를 혼합하여 토양미생물을 모래에 접종하는 단계; 및 (d) 상기 (c)의 결과물에 수분을 공급하고 증식하는 토양미생물의 균사에 의해 상기 유기성 폐기물 분말과 모래 입자를 응집시키는 단계를 포함하는 모래 응집체의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 유기성 폐기물(또는 부산물) 및 토양미생물을 이용하여 모래 응집체(바람직하게는 모래떡, 모래케이크, 보도블록 또는 벽돌 등) 또는 모래를 개질 (바람직하게는, 비옥토화)하여 폐기물(또는 부산물)을 재활용할 수 있어 유기성 폐기물(또는 부산물)로 인한 토양 또는 수질 오염을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명을 식물이 잘 자라지 못하는 모래에 적용하는 경우 모래의 비옥토화(肥沃土化)로 공생미생물들의 번식이 촉진되어 식물을 재배할 수 있으며 화학비료 및 농약의 사용 억제로 녹색 친환경농업이 활성화될 수 있다. 한편, 본 발명은 황사현상을 일으키는 중국 등의 사막에 적용하는 경우 모래 및 황토에 비산성(飛散性) 방지효과가 생겨 황사현상을 방지하고 이로 인한 환경오염 및 동식물에게 주는 폐해를 예방할 수 있다.

유기성 폐기물, 사상균, 황사, 응집체, 모래떡

Description

모래 응집체의 제조 방법{Method for Preparing Sand Aggregate}

본 발명은 모래 응집체의 제조 방법, 모래의 개질 방법 및 사막 표면의 응집 고착방법에 관한 것이다.

일반적으로 황사란 아시아 대륙의 중심부인 중국과 몽골의 사막지역, 황하 중류의 황토 고원 또는 내몽골 고원에서 한랭전선의 후면에서 부는 강한 바람이나 지형에 의해 만들어진 난류에 의하여 다량의 먼지가 공중으로 떠올라 바람을 타고 이동하면서 지표에 천천히 낙하하는 현상을 말하며, 이러한 현상이 우리나라에서 최초로 기록된 것은 삼국사기에 나오는 신라 아달라왕 때(서기 174년)이며, 그 당시에는 하늘의 신이 화가 나서, 비나 눈이 아닌 흙가루를 땅으로 뿌린 것으로 기록되어 있다.

이러한 황사현상은 해마다 되풀이되는 현상으로 그 피해가 매년 급격하게 증가하고 있어 심각한 환경오염과 건강문제, 농사문제 또는 식수(食水)의 오염 등 국가 산업시설 및 기반산업에 미치는 영향이 크게 나타나고 있는 실정이다.

그러나 피해가 가장 큰 중국이나 우리나라를 비롯하여 일본 및 미국에서도 황사 문제를 근본적으로 해결하기 위한 구체적인 대안이 전혀 없어, 그 막대한 피 해를 그저 앉아서 그 피해를 수수방관하는 수밖에 없는 안타까운 실정 하에 있는 것이다.

물론 중국을 비롯하여 한국이나 일본에서는 사막화를 방지하고 황사 문제를 해결하기 위한 대책으로 사막에 나무 심기를 검토하고 있지만, 물이 부족한 사막에서는 나무의 생장이 어렵기 때문에 사실상 본격적인 시행이 지연되고 있다.

이와 같이 황사 현상에 의한 문제는 우리나라뿐만 아니라, 피해를 보고 있는 각 국가들의 환경오염과 국민건강에 큰 악영향을 미치고 있으므로 이에 대한 시급한 대책이 요구되고 있다.

본 발명자는 사막 또는 모래사장의 모래를 바람에 의한 비산(飛散)을 방지하거나 사막 또는 모래사장에 작물 또는 나무를 심을 수 있도록 옥토화하는 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 유기성 폐기물 또는 부산물 분말, 및 균사체를 가지는 미생물을 이용하면, 유기성 폐기물 또는 부산물을 영양원으로 하는 미생물이 증식하면서 끈끈한 점도를 나타내는 균사에 의해, 비산성을 가지는 모래의 입자를 결속시켜 모래를 응집시키는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 모래 응집체 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 모래의 개질 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 사막 표면 응집 고착 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 모래 응집체의 제조 방법을 제공한다: (a) 유기성 폐기물 또는 부산물 분말을 제조하는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 유기성 폐기물 또는 부산물 분말과 토양미생물을 혼합하는 단계; (c) 상기 단계 (b)의 결과물과 모래를 혼합하여 토양미생물을 모래에 접 종하는 단계; 및 (d) 상기 (c)의 결과물에 수분을 공급하고 증식하는 토양미생물의 균사에 의해 상기 유기성 폐기물 또는 부산물 분말과 모래 입자를 응집시키는 단계.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 모래의 개질 방법을 제공한다: (a) 유기성 폐기물 또는 부산물 분말을 제조하는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 유기성 폐기물 또는 부산물 분말과 토양미생물을 혼합하는 단계; (c) 상기 단계 (b)의 결과물을 모래의 표면에 뿌리고 상기 결과물과 모래의 표면을 혼합하여 토양미생물을 모래의 표면에 접종하는 단계; 및 (d) 상기 (c)의 결과물에 수분을 공급하고 증식하는 토양미생물의 균사에 의해 상기 유기성 폐기물 또는 부산물 분말과 모래 입자를 응집시키는 단계.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 사막 표면의 응집 고착 방법을 제공한다: (a) 유기성 폐기물 또는 부산물 분말을 제조하는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 유기성 폐기물 또는 부산물 분말과 토양미생물을 혼합하는 단계; (c) 상기 단계 (b)의 결과물을 사막의 표면에 뿌리고 상기 결과물을 모래와 함께 혼합하면서 표층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 표층에 물을 뿌려 수분을 공급하고 증식하는 토양미생물의 균사를 통해 표층의 모래와 유기성 폐기물 또는 부산물을 결집시켜 응고시키는 단계.

본 발명자는 사막 또는 모래사장의 모래를 바람에 의한 비산(飛散)을 방지하거나 사막 또는 모래사장에 작물 또는 나무를 심을 수 있도록 옥토화하는 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 유기성 폐기물 또는 부산물 분말, 및 균사체를 가지는 미생물을 이용하면 유기성 폐기물을 영양원으로 하는 미생물이 증식하면서 끈끈한 점도를 나타내는 균사에 의해, 비산성을 가지는 모래의 입자를 결속시켜 모래를 응집시키는 것을 확인하였다.

모래 응집체 제조, 모래의 개질 및 사막의 표면을 응집 고착하기 위한 본 발명의 방법을 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다:

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 모래 응집체는 모래떡, 모래케이크, 보도블록, 벽돌 또는 모래벽이다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “모래 응집체”는 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 또는 부산물 분말을 모래와 혼합하여 토양미생물을 배양하고, 그 모래와 혼합된 유기성 폐기물 또는 부산물 분말에 포함된 토양미생물로부터 균사를 생성시키면 끈적끈적한 점도를 가지는 균사체에 의해 모래 입자를 상호 결속 및 응집시켜 형성된 응집체를 의미하며, 이를 응고시켜 절단하여 떡 모양 또는 케이크 모양의 사각 입체형의 모래 응집체를 “모래떡 또는 모래케이크”라 하고, 내구성있는 화합물을 추가적으로 포함하여 형성된 모래 응집체는 보도블록, 벽돌 또는 모래벽으로 이용할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “모래의 개질”은 유기물이 존재하지 않아 작물 등이 자라지 않는 모래에 유기성 폐기물 또는 부산물 분말을 혼합하고 거기에 번식하는 토양미생물을 접종하여 토양미생물의 균사를 통해 토양의 입자를 결속시 킴으로써 토양의 성질을 바꾸는 것, 바람직하게는 토양의 표면을 비옥토(肥沃土)화하는 것을 의미한다.

(a) 유기성 폐기물 분말의 제조

우선, 본 발명의 방법에 따르면, 유기성 폐기물을 건조하고 분쇄하여 유기성 폐기물의 분말을 제조한다.

본 발명에 이용되는 유기성 폐기물 또는 부산물은 토양미생물의 영양원이 되는 것이라면 당업계에 공지된 다양한 유기성 폐기물 또는 부산물을 포함하며, 바람직하게는 농업 부산물 또는 폐기물, 육류 부산물 또는 폐기물, 또는 음식물 쓰레기 등이고, 본 명세서에서 유기성 폐기물과 유기성 부산물은 혼용되어 사용된다.

본 발명에 이용되는 농업 부산물 또는 폐기물은 일반적으로 용이하게 수집할 수 있는 농업 부산물 또는 폐기물이며, 예컨대 야채, 채소, 옥수수대, 고추대, 고구마 넝쿨, 감자줄기, 배추, 무청 또는 과일껍질 등이다.

유기성 폐기물의 건조는 유기성 폐기물 분말을 제조하기 위하여 자연건조 또는 건조실에서 완전 건조하는 것이 바람직하다.

건조된 유기성 폐기물은 토양미생물과의 혼합을 용이하게 하기 위하여 분쇄한다. 분쇄 과정은 당업계에 공지된 다양한 분쇄기를 이용할 수 있다.

(b) 유기성 폐기물 분말과 토양미생물의 혼합

본 발명의 방법에 따르면, 상기 단계 (a)의 유기성 폐기물 분말과 토양미생 물을 혼합한다.

본 발명은 토양미생물이 균사체를 형성하는 경우에 그 목적을 달성할 수 있으므로, 본 발명에 이용되는 토양미생물이 균사체를 형성하는 토양미생물이라면 본 발명의 토양미생물에 포함된다. 균사체를 형성하는 토양미생물은 바람직하게는 사상균 또는 방선균이다.

본 발명에 이용되는 토양미생물으로서 사상균은 균류 중에서 진균류에 속하는 미생물로서 그 본체가 실처럼 길고 가는 모양의 균사로 되어 있는 곰팡이를 말하는 것이고, 산성, 중성 또는 알칼리성 토양에서 널리 발견되는 것으로서 본 발명을 적용하고자 하는 모래의 성질에 구애받지 않고 본 발명에 사상균을 이용할 수 있으며, 사상균은 유기물 분해에 있어 일차적으로 작용하는 미생물로서 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스펙틴, 전분 또는 리그닌과 같은 복합 분자를 분해하며, 생육온도가 6-50℃로서 저온 내지 고온의 조건에서도 이용될 수 있다.

본 발명에 이용되는 사상균은 녹색진균류, 흑색진균류, 회색진균류, 백색진균류 또는 청색진균류를 포함하고, 바람직하게는 뮤코(Mucor) 속, 지고린츄스(Zygorrhynchus)속, 리조푸스(Rhizopus)속, 압시디아(Absidia)속, 탐니디윰(Thamnidium)속, 아스퍼질러스(Aspergillus)속, 페니실륨(Penicillium)속, 트리코테시윰(Tricothecium)속, 지오트리쿰(Geotrichum)속, 뉴로스포라(Neurospora)속, 스포로트리쿰(Sporotricum)속, 보트리티스(Botrytis)속, 세팔로스포리움(Cephalosporium)속, 트리코데르마(Trichoderma)속, 스코풀라이오피스(Scopulariopis)속 또는 풀루라리스(Pullularis)속이고, 보다 바람직하게는 뮤코 라세노수스(Mucor racenosus), 뮤코 로우시(Mucor rouxii), 아스퍼질러스 글라우쿠스(Aspergillus glaucus), 아스퍼질러스 니거(Aspergillus niger), 아스퍼질러스 플라부스 오리재(Aspergillus flavus oryzae), 페니실륨 엑스팬섬(Penicillium expansum), 페니실륨 디지타툼(Penicillium digitatum), 페니실륨 이타리움(Penicillium italium), 페니실륨 캠맴베르티(Penicillium cammemberti), 페니실륨 로퀘포르티(Penicillium roqueforti), 페니실륨 시트리눔(Penicillium citrinum), 페니실륨 크리소게눔(Penicillium chrysogenum), 페니실륨 노타툼(Penicillium notatum), 페니실륨 이스랜디쿰(Penicillium islandicum), 트리코테시윰 르드세움(Tricothecium rdseum), 지오트리쿰 캔디움(Geotrichum candium), 뉴로스포라 크라사(Neurospora crassa), 뉴로스포라 시토필라(Neurospora sitophila), 스포로트리쿰 카니스(Sporotricum carnis), 세팔로스포리움 아크레모니움(Cephalosporium acremonium), 세팔로스포리움 살오시네마툼(Cephalosporium salosynnematum), 트리코데르마 비리데(Trichoderma viride), 스코풀라이오피스 브레비카우리스(Scopulariopis brevicaulis) 또는 풀루라리스 풀루란스(Pullularis pullulans)이다.

가장 바람직하게는 아스퍼질러스 니거(Aspergillus niger), 아스퍼질러스 플라부스 오리재(Aspergillus flavus oryzae), 페니실륨 엑스팬섬(Penicillium expansum), 페니실륨 디지타툼(Penicillium digitatum), 페니실륨 이타리움(Penicillium italium), 페니실륨 캠맴베르티(Penicillium cammemberti), 페니실륨 로퀘포르티(Penicillium roqueforti), 페니실륨 시트리눔(Penicillium citrinum), 페니실륨 크리소게눔(Penicillium chrysogenum) 또는 페니실륨 노타툼(Penicillium notatum), 페니실륨 이스랜디쿰(Penicillium islandicum)이다. 다만, 동식물에 병원성이 있는 사상균은 본 발명에서 제외한다.

본 발명에 이용되는 방선균은 실모양의 균사상태로 자라면서 포자를 형성한다는 점에서 사상균과 비슷하지만 사상균과 방선균의 차이점은, 사상균은 균사 폭이 3-8 ㎛이지만 방선균은 0.5-1.0 ㎛로 매우 작다는 점이다. 방선균은 5℃이하에서는 거의 자라지 않고 최적생육온도는 28℃에서 37℃이지만, 일부 방선균은 55℃에서 65℃에 이르는 퇴비더미에서 자라며, 산소를 요구하는 호기성이고 알칼리 조건에 내성이 있으므로, 본 발명을 적용하고자 하는 지역의 온도, 산소 조건 또는 알칼리성인지 여부에 따라 방선균을 선택적으로 이용할 수 있다.

본 발명에 이용되는 방선균은 바람직하게는 노카디아(Nocardia)속, 스트렙토마이시스(Streptomyces)속 또는 써모액티노마이시스(Thermoactinomyces)속이고, 보다 바람직하게는 스트렙토마이시스(Streptomyces)속이며, 가장 바람직하게는 스트렙토마이시스(Streptomyces)속의 스트렙토마이시스 아우레오파키엔스(Streptomyces aureofaciens), 스트렙토마이시스 그리세우스(Streptomyces griseus), 스트렙토마이시스 베네주엘라이(Streptomyces venezuelae) 또는 스트렙토마이시스 올리바슈스(Streptomyces olivaceus)이다. 다만, 본 발명에 이용되는 방선균은 동식물에 병원성이 있는 예를 들어 결핵균인 미코박테리움 튜버큘로시스(Mycobacterium tuberculosis)와 감자 더뎅이병균인 스트렙토마이시스 스카비에(Streptomyces scabie)등은 본 발명에서 제외한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법에서 상기 단계 (b)의 토양미생물은 유기성 폐기물 분말 총 용량에 대하여 1-10 용량%로 포함된다.

본 발명의 방법에서 모래 응집체 또는 모래를 개질하는 경우에 토양미생물의 함량을 달리할 수 있다. 유기성 폐기물 분말에 포함되는 토양미생물의 함량에 따라 모래의 응집정도가 달라지기 때문에 황사(또는 미세 모래 먼지) 현상을 방지하기 위한 비산방지용도로 본 발명의 이용하고자 하는 경우에는 토양미생물의 함량을 높여 모래 응집체를 제조하고, 모래의 개질(바람직하게는 모래의 비옥토화(肥沃土化))을 목적하는 경우에는 토양미생물의 함량을 낮추어 모래의 응집도를 낮추어 모래를 입단조직화(粒團組織化)하여 모래 입자 사이로 산소를 포함하는 공기의 소통을 원활하게 하여 작물을 재배할 수 있는 토양조직(농토조직)으로 개질할 수 있다.

(c) 상기 단계 (b)의 결과물과 모래의 혼합 및 토양미생물의 모래에 접종

본 발명의 방법에 따르면, 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말과 모래를 혼합하여 유기성 폐기물 분말에 혼합된 토양미생물을 토양에 접종한다.

토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말과 모래의 혼합 비율에 따라, 응고 강도가 달라지기 때문에, 모래 응집체 또는 모래를 개질 하는 경우 모래의 혼합 비율을 달리할 수 있다. 또한, 모래의 혼합 비율에 따라 수분의 투수량(透水量)과 공기의 통기량(通氣量)을 조절할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법이 모래 응집체를 제조 하는 경우에 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 및 모래는 용량비 1:1-1:7로 혼합되고, 본 발명의 방법이 모래를 개질(모래땅의 비옥토화 즉 모래땅을 초원화하거나 작물재배 및 나무류를 식목할 수 있는 땅으로의 개질)하는 경우에는 용량비 1:4-1:20으로 혼합된다. 모래 응집체 제조와 모래를 개질하는 경우에 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말에 혼합되는 모래의 용량비가 중복되는 부분에 있어서는 적용 면적 및 혼합층의 두께를 달리하여 각각의 용도에 이용할 수 있다. 보다 바람직하게는 모래 응집체를 제조하는 경우에는 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 및 모래는 용량비 1:2-1:5로 혼합되고, 모래를 개질하는 경우에는 용량비 1:3-1:10으로 혼합된다. 그러나, 식목하고자 하는 작물류와 나무류의 종류, 주변 토양의 성질 그리고 주변 자연 환경의 여건에 따라 그 비율을 더 높일 수도 있고 낮출 수도 있다. 한편, 식목을 위한 경우에는 혼합 표층의 두께도 그만큼 두터워져야 한다.

또한, 본 발명의 용도에 따라 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말과 모래를 혼합하는 방법을 달리 할 수 있다.

예컨대, 모래 응집체를 제조하는 경우에는 당업계에 공지된 믹서기 내부에 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말과 모래를 주입하여 토양미생물을 증식시키고, 그 증식된 토양미생물의 균사에 의해 모래 입자를 결속시킨 다음, 목적하는 형상으로 성형하는 과정을 거칠 수 있고, 한편으로는 모래 표면에 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말을 뿌리고 모래 표면의 모래입자와 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말을 혼합하고 수분을 공급하여, 증식된 토양미생물의 균사로 모래입자를 결속하여 모래 응집체를 형성한다. 모래 표면에 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말을 혼합하는 경우에는 그 혼합 표층을 10 cm 이내로 하고, 혼합 표층에 생성된 모래 응집체를 분리하여 이를 가공하여 다양한 모래 응집체(예컨대, 모래떡, 모래케이크, 보도블록 등)로 제조할 수 있다.

또한, 모래를 개질하는 경우에는 모래 표면에 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말을 뿌리고, 모래 표면의 모래입자와 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말을 혼합하고 수분을 공급하여, 증식된 토양미생물의 균사로 모래입자를 결속하여 모래 응집체를 형성한다. 모래 표면에 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말을 혼합하는 경우에는 그 혼합 표층을 10-30 cm로 한다.

사막 표면을 응집 고착하는 경우에는 상기 유기성 폐기물과 사막을 혼합한 두께를 5-10cm로 하는 것이 바람직하다.

(d) 상기 단계 (c)의 결과물에 수분의 공급 및 토양미생물 균사에 의한 유기성 폐기물 분말과 모래 입자의 응집

본 발명의 방법에 따르면, 본 발명은 토양미생물을 포함하는 유기성 폐기물 분말과 모래의 혼합물에 수분을 공급하고 증식하는 토양미생물의 균사에 의해 상기 유기성 폐기물 분말과 모래 입자를 응집시킨다.

본 발명의 방법에서 수분의 공급은 적용하는 면적에 따라 다양한 방법으로 가능하며, 넓은 면적 특히 사막 표면에 적용하고자 하는 경우에는 차량 살포, 항공 살포, 파이프에 의한 살포, 인공 강우 또는 우기시 자연 살포가 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에서 상기 단계 (d)는 5-50 ℃에서 실시한다.

토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말과 모래의 혼합 비율 및 혼합 두께에 따라 본 발명의 용도를 정리하면 다음과 같다:

(ⅰ) 사막 표면 또는 모래사장의 모래를 날지 않게 하는 비산방지용(飛散防止用) 모래 응집체를 제조하여 황사 현상 방지 용도:

토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말과 모래의 혼합 비율을 용량비 1:1-1:7로 하고, 혼합 표층의 두께를 10 cm 이내로 한다. 다만, 그 지역의 자연환경 즉 토양, 바람, 건조 정도 및 강우량 등에 따라 비율과 두께를 결정할 수 있다.

(ⅱ) 사막 또는 모래사장에 여러 가지 작물과 나무를 심을 수 있게 만드는 사막 또는 모래사장을 옥토화(沃土化)하는 용도:

토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말과 모래의 혼합 비율을 용량비 1:4-1:20으로 하고, 혼합 표층의 두께를 10-30 cm로 한다. 다만, 그 지역의 자연환경 즉 토양, 바람, 건조 정도, 강수량 그리고 키우고 싶은 작물과 나무에 따라 그 비율과 두께를 결정할 수 있다. 만일 심근성 나무류를 심고자 할 경우에는 그 뿌리의 길이에 따라 그 두께를 더욱 깊게 할 수도 있다.

(ⅲ) 시멘트를 사용하지 않는 친환경 모래떡 보도블록을 만드는 용도:

사용 용도 및 요구되는 강도에 따라 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분 말과 모래의 혼합 비율을 용량비 1:1-1:7로 조절하고 그 두께를 결정할 수 있다. 만일 더 높은 강도가 요구 될 경우에는 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말의 비율을 높인다.

(ⅳ) 시멘트를 사용하지 않는 친환경 모래 응집체 벽돌을 만드는 용도:

사용 용도 및 요구되는 강도에 따라 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말과 모래의 혼합 비율을 용량비 1:1-1:7로 조절하고 그 두께를 결정할 수 있다. 만일 더 높은 강도가 요구 될 경우에는 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말의 비율을 높인다.

(ⅴ) 모래성벽(모래담) 만드는 용도

모래폭풍 및 바람 등을 방지하는 모래성벽(모래담)의 경우도 해당지역의 환경에 맞추어 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말과 모래의 혼합 비율을 용량비 1:1-1:7로 조절하고 그 두께 및 넓이를 결정한다.

(ⅵ) 기타 모래 응집체를 이용해 화분 등의 다양한 모양을 만드는 용도

사용 목적과 용도에 따라 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말과 모래의 혼합 비율과 두께 등을 조절해서 활용할 수 있다.

본 발명에 이용되는 사상균은 평균 45℃가 넘는 사막의 고온에서도 견딜 수 있을 뿐만 아니라, 비가 오지 않으면 그 활동을 멈추었다가 비가 오면 다시 활동하는 특성들을 이용하기 때문에, 자연강우 및 인공강우를 통한 수분공급 혹은 항공살포 및 차량살포 또 파이프를 활용한 수분 공급 등의 여러 가지 방식을 이용하면 넓 은 사막지역을 단시일(短時日) 안에 황사의 비산(飛散)을 방지할 수 있는 단단한 모래 응집체로 만들 수 있을 뿐만 아니라 옥토로도 만들 수 있다.

사막 등의 모래땅에서 식물이 자라지 못하는 이유는 식물 생육에 필요한 5대 요인, 즉 온도, 공기, 빛, 물 및 영양분 중에서 영양분이 부족한 경우가 많은 데 본 발명의 방법을 이용할 경우, 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말을 모래와 적절하게 혼합시킨 상태에서 수분을 가해 응집시키게 되면, 모래가 바람에 비산방지(飛散防止)될 뿐만 아니라 영양분의 공급도 가능하게 되어, 모래땅의 초원화(草原化)를 비롯한 여러 가지 작물재배와 나무류의 식목이 가능하게 되는 것이다. 이 경우 모래에 섞인 유기성 폐기물 분말은 작물류 및 나무류들의 뿌리의 생성을 촉진시키는 환경을 조성하는 기비(基肥)의 역할을 하게 된다. 만일 이후 추비(追肥)가 요구될 경우에는 퇴비(堆肥)와 비료 등을 추가 공급해 주면 되고 그로 인해 지속적인 모래땅 옥토화가 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 방법에 의해 제조된 모래 응집체는 이후에 비가 오거나 수분이 가해지면 표면이 약간 부드러워지기는 하나 분해가 되지 않는 특성을 가지고 있어, 이로 인해 지속적으로 황사를 예방할 수 있을 뿐만 아니라 식목을 하는 데 큰 도움이 된다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(a) 본 발명은 유기성 폐기물 및 토양미생물을 이용하여 모래 응집체(바람직하게는 모래떡, 모래케이크, 보도블록 또는 벽돌 등) 및 모래를 개질(비옥토화)하 여 폐기물을 재활용 할 수 있을 뿐만 아니라 유기성 폐기물로 인한 토양 또는 수질 오염을 방지할 수 있다.

(b) 또한, 본 발명을 식물이 잘 자라지 못하는 모래에 적용하는 경우 모래의 옥토화로 공생미생물들의 번식이 촉진되어 식물을 재배할 수 있으며 화학비료 및 농약의 사용의 억제로 녹색 친환경농업이 활성화될 수 있다.

(c) 한편, 본 발명의 황사현상을 일으키는 중국 등의 사막에 적용하는 경우 모래 및 황토에 비산성 방지효과가 생겨 황사현상을 방지하고 이로 인한 환경오염 및 동식물에게 주는 폐해를 예방할 수 있다.

(d) 본 발명의 사막 표면의 응집 고착방법에 의하면 사막 표면의 모래가 유기성 폐기물과 함께 결집된 상태로 응고되기 때문에 강한 바람에 의해 날리는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

(e) 본 발명의 사막 표면의 응집 고착방법에 의하면 사막의 모래가 강한 바람에 날려 발생하는 황사 현상을 방지함으로써, 매년 반복되는 황사 현상으로부터 대기환경을 개선할 수 있으며 동시에 노약자, 어린이, 호흡기 질환자 등과 같이 황사 먼지에 민감한 연령층의 국민건강을 보호할 수 있는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

(f) 본 발명의 사막 표면의 응집 고착방법에 의하면 황사 현상을 방지하기 위한 비용과 노력을 크게 줄일 수 있으므로 매우 경제적이고 효율적인 효과가 발휘된다.

(g) 본 발명의 사막 표면의 응집 고착방법에 의하면 균사체가 유기성 폐기물 분말과 모래를 서로 얽어 매주는 역할을 하기 때문에 일정기간이 경과되면 작물이 번식할 수 있는 환경조건으로 변화됨으로 작물 생육이 가능한 토양으로 개선되는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

(h) 본 발명은 사막 표면의 응집 고착방법에 의하면 황사 먼지 때문에 발생되는 각종 시설물에 대한 훼손 및 고장을 방지할 수 있으며 황사 먼지에 의하여 발생되는 교통장애 및 항공기 운항의 지장을 사전에 방지할 수 있는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

(i) 본 발명은 사막 표면의 응집 고착방법에 의하면 버려지는 폐기 농산물의 처리를 덜어줌에 따라 버려지는 자원(농산물 폐기물 및 부산물)을 재활용할 수 있으며 미생물 분말가루 및 황사방지(혹은 사막 비옥토화) 기술의 해외 수출로 이어져 경제적인 효과도 크게 작용하는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예

실시예 1: 모래의 비산방지용 (飛散防止用) 모래 응집체의 제조

옥수수대, 콩대, 고추대, 참깨대, 들깨대, 코스모스대, 무청 및 배추잎을 혼합한 농업 부산물(또는 유기성 폐기물)을 10-30℃에서 자연 건조하고 약제 제조용 분쇄기(대구시 소재 영동기계에서 제작)를 이용하여 100-200 메시(mesh) 크기로 분쇄하여 상기 유기성 폐기물을 분말로 제조하였다. 그리고 상기 유기성 폐기물 분말가루 100 cc에 사상균으로 아스퍼질러스 니거(Aspergillus niger)(구입처:KCCM) 및 페니실륨 이스랜디쿰(Penicillium islandicum)(구입처: KCTC) 그리고 방선균으로 스트렙토마이시스 그리세우스(Streptomyces griseus)(구입처: KCTC)(이하, 토양미생물이라 함)를 1-2 cc 혼합하였다.

토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 가루 37.5 리터와 모래 112.5 리터(용량비 1:3)로 충분히 손으로 혼합한(수작업 혼합) 다음 가로 100 cm x 세로 100 cm x 높이 15 cm의 나무틀에 나무틀 높이 15 cm까지 채웠다.

상기 나무틀을 10-30℃로 유지한 다음 분무기로 전층에 걸쳐 충분히 물이 들어가도록 분사하여 수분을 공급한 다음 20일 동안 미생물을 번식시켰다. 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 가루와 모래를 용량비 1:3, 1:4 및 1:5로 혼합한 것은 도 3에서 각각 왼쪽, 중간 및 오른쪽 나무틀에 해당한다.

도 4a 및 4b는 토양 미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 가루와 모래를 용량비 1:3으로 혼합하여 제조한 모래 응집체를 나타내는 사진으로서, 미생물의 번식으로 생긴 균사가 모래를 결속시켜 모래 응집체가 형성됨을 알 수 있었다.

실시예 2: 모래의 옥토화 과정

옥수수대, 콩대, 고추대, 참깨대, 들깨대, 코스모스대, 무청 및 배추잎을 혼합한 농업 부산물(또는 유기성 폐기물)을 10-30℃에서 자연 건조하고 약제 제조용 분쇄기(대구시 소재 영동기계에서 제작)를 이용하여 100-200 메시(mesh) 크기로 분쇄하여 유기성 폐기물을 분말로 제조하였다. 그리고 상기 유기성 폐기물 분말가루 100 cc에 사상균으로 아스퍼질러스 니거(Aspergillus niger)(구입처:KCCM) 및 페니실륨 이스랜디쿰(Penicillium islandicum)(구입처: KCTC) 그리고 방선균으로 스트렙토마이시스 그리세우스(Streptomyces griseus)(구입처: KCTC)(이하, 토양미생물이라 함)를 1-2 cc 혼합하였다.

토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 가루 25 리터와 모래 125 리터(용량비 1:5)로 충분히 손으로 혼합한(수작업 혼합) 다음 가로 100 cm x 세로 100 cm x 높이 15 cm의 나무틀에 나무틀 높이 15 cm까지 채웠다.

상기 나무틀을 10-30℃로 유지한 다음 분무기로 전층에 걸쳐 충분히 물이 들어가도록 분사하여 수분을 공급한 다음 20일 동안 토양미생물을 번식시켰다.

토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 가루와 모래를 용량비 1:3, 1:4 및 1:5로 혼합한 것은 도 3에서 각각 왼쪽, 중간 및 오른쪽 나무틀에 해당한다.

도 3의 오른쪽 나무틀에서 확인할 수 있듯이, 토양미생물의 번식으로 생긴 균사가 모래를 결속시켜 모래가 응집이 되고 유기성 폐기물에 의해 작물 및 나무를 심을 수 있는 토양으로 모래가 옥토화되었음을 알 수 있다.

한편, 실시예 1 및 2와 동일한 과정으로 실험하되, 토양미생물이 혼합된 유 기성 폐기물 분말 가루와 모래의 배합비율을 용량비 1:1 내지 10까지 모래의 비율을 1 씩 증가시켜 실시한 모래 표층의 표면 사진은 도 5a-5j에 나타내었다.

실시예 3: 모래 산지별 모래 응집체 제조

실시예 1과 동일한 방법으로 유기성 폐기물 분말 및 토양미생물을 이용하여 토양미생물이 혼합된 분말 가루를 준비하였다. 그리고 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 가루 37.5 리터와 모래(국내산) 112.5 리터(용량비 1:3)로 충분히 손으로 혼합한(수작업 혼합) 다음 가로 100 cm x 세로 100 cm x 높이 30 cm의 스티로폼 틀에 높이 10 cm까지 채웠다. 그리고 가로 100 cm x 세로 70 cm x 높이 30 cm의 스티로폼 틀 내부에 6개(각각 가로 25 cm x 세로 30 cm x 높이 30 cm)로 구획된 스티로폼 틀 상단에는 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 가루 37.5 리터와 모래(몽골에서 채취) 112.5 리터(용량비 1:3)를 그리고 하단에는 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 가루 37.5리터와 모래(중국에서 채취) 112.5리터(용량비 1:3)를 손으로 혼합(수작업 혼합)한 것을 상단 및 하단에 각각 높이 3 cm까지 채웠다.

상기 스티로폼 틀을 10-30℃로 유지한 다음 분무기로 전층에 걸쳐 충분히 물이 들어가도록 분사하여 수분을 공급한 다음, 실험 6일째, 15일째 및 22일째 실험 결과를 각각 도 6 내지 8에 나타내었다. 국산 모래의 실험결과는 도 6a, 7a 및 8a에, 몽골산 모래의 실험결과는 도 6b, 7b 및 8b의 상단, 그리고 중국산 모래의 실험결과는 도 6b, 7b 및 8b의 하단에 각각 나타내었다.

도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실험 6일째에 모든 모래가 경화되었음을 알 수 있었다. 다만, 도 6b와 비교하여, 도 6a의 국산 모래는 표층의 두께와 표면적이 넓은 관계로 표면에 크랙(금)이 생김을 확인할 수 있고, 표면이 갈라지는 것을 방지하여 위하여 다음날 물을 추가적으로 분무하였다. 한편 실험 6일째에는 토양미생물에 의한 유기성 폐기물 부패로 시큼한 냄새를 맡을 수 있었다.

한편, 도 7의 실험 15일째 결과를 보면, 모든 모래의 표면이 보다 단단해 짐을 확인할 수 있으며 시큼한 냄새가 심하지 않았다.

그리고, 도 8의 실험 22일째에는 모두 단단한 모래 응집체를 형성하였으며 흰색 곰팡이가 피었음을 알 수 있었다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명이 적용된 사막 표면의 응집 고착방법을 도시한 플로우 차트이고, 도 2는 본 발명이 적용된 사막 표면의 응집 고착방법을 도시한 단면도이다.

본 발명의 사막 표면의 응집 고착방법은 도면에 도시된 바와 같이 폐기 농산물 등의 유기성 폐기물을 건조하여 분말 형태로 분쇄하는 단계(ST100), 상기 유기성 폐기물 분말을 사막(100)의 표면에 뿌리면서 모래와 함께 일정한 두께로 섞으면서 표층(200)을 형성하는 단계, 상기 표층에 물을 뿌려 수분을 공급하는 단계(ST300) 및 증식하는 균사체를 통해 표층의 모래와 유기성 폐기물 분말을 결집시켜 응고시키는 단계(ST400)로 이루어진다.

상기 유기성 폐기물을 분말 형태로 분쇄하는 단계(ST100)에서 상기 유기성 폐기물은 버려지는 많은 량의 폐기 농산물을 건조시킨 상태에서 분쇄기에 넣고 일정한 크기로 분쇄한 것이다. 이때, 분쇄된 유기성 폐기물은 분말 형태로 작게 분쇄가 이루어지도록 한다. 폐기 농산물은 야채, 채소, 옥수수대, 고추대, 고구마 넝쿨, 감자줄기, 배추, 무청, 과일껍질 등과 같이 일반적으로 우리가 쉽게 수집할 수 있는 농산물이 실용적이다.

상기 유기성 폐기물 분말을 사막(100)의 표면에 뿌리면서 모래와 함께 일정한 두께로 섞으면서 표층(200)을 형성하는 단계(ST200)에서는 차량(경운기 및 트랙터)을 이용하여 저장된 유기성 폐기물을 뿌리면서 동시에 갈퀴로 갈아 섞을 수 있다. 이때, 상기 유기성 폐기물과 사막을 혼합한 표층(200)의 두께는 10-30 cm(옥토화의 경우, 황사방지를 위한 모래 응집체는 10 cm 이내)가 되도록 함이 바람직하다.

상기 표층에 물을 뿌려 수분을 공급하는 단계(ST300)에서 상기 물은 차량이나 항공기 혹은 파이프를 이용한 살포 또 인공강우에 의한 살포도 무방하나, 우기에 맞춰 유기성 폐기물 분말과 모래를 섞어 놓으면 비에 의해 자연 살포가 이루어질 수 있다.

상기 증식하는 균사체를 통해 표층(200)의 모래와 유기성 폐기물을 결집시켜 응고시키는 단계(ST400)에서 유기성 폐기물 분말이 수분에 의하여 부숙(腐熟)되고, 이에 따라 균사체가 발생되는데 이 균사체는 곰팡이의 일종으로서 가늘게 얽힌 실 형태로 이루어진 것이다. 이때, 증식하는 균사체에서는 점도를 갖는 분비물이 배출되는데 이 배출되는 점도를 갖는 분비물과 가늘게 얽힌 긴 실 형태가 유기성 폐 기물 분말과 모래 입자들을 서로 얽어 매주는 역할을 하기 때문에 강한 바람에 의해 모래가 날리는 현상을 방지할 수 있는 것이다.

다시 말해 이와 같은 과정을 통해 분말 형태의 유기성 폐기물과 섞인 모래는 마치 떡을 반죽한 것과 같이 균사체에 결집된 상태로 응고되기 때문에 사막의 모래가 바람에 날리는 것을 방지할 수 있는 것이다.

따라서 본 발명의 사막 표면의 응집 고착방법은 사막 표면의 모래 입자들이 유기성 폐기물 분말과 함께 결집된 상태로 응고되기 때문에 강한 바람에 의해 날리는 것을 원천적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 사막(100)의 모래가 날려 발생하는 황사 현상을 방지함으로써, 매년 반복되는 황사 현상으로부터 환경과 건강을 보호할 수 있게 되는 것이다.

특히, 본 발명의 사막 표면의 응집 고착방법에 의하면 황사 현상을 방지하기 위한 비용과 노력을 크게 줄일 수 있으므로 경제적 및 효율성이 크게 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 사막 표면의 응집 고착방법에 의하면 사막 표면층이 응집 모래떡 현상이 되면 사막에 나무를 심어 황사를 방지한다는 무모한 발상에 비하면 실질적으로 효과적이고 그 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 사막 표면의 모래가 유기성 폐기물과 함께 결집된 상태로 응고되기 때문에 대기(大氣)의 오염 정도를 현저히 떨어짐에 따라 대기환경을 개선할 수 있으며 동시에 노약자, 어린이, 호흡기 질환자 등과 같이 황사 먼지에 민감한 연령층을 보호할 수 있는 것이다.

또한, 균사체가 유기성 폐기물 분말과 모래를 서로 얽어 매주는 역할을 하기 때문에 일정기간이 경과되면 작물이 번식할 수 있는 환경조건으로 변화됨으로써 작물 생육이 가능한 토양으로 토양개선이 개선되는 것이다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 사막 표면의 응집 고착방법을 도시한 플로우 차트이다.

도 2는 본 발명이 적용된 사막 표면의 응집 고착방법을 도시한 단면도이다.

도 3은 실시예 1의 과정에 따라 나무틀에 모래 응집체를 제조하는 과정을 보여주는 사진이다. 도 3에서 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 가루와 모래를 용량비 1:3, 1:4 및 1:5로 혼합한 것은 각각 왼쪽, 중간 및 오른쪽 나무틀에 해당한다.

도 4a 및 4b는 실시예 1에 따라 제조된 모래 응집체를 보여주는 사진이다. 도 4a는 위에서 본 사진이고 도 4b는 옆에서 본 사진이다.

도 5a-5j는 실시예 1 및 2와 동일한 과정으로 실험하되, 토양미생물이 혼합된 유기성 폐기물 분말 가루와 모래의 배합비율을 용량비 1:1 내지 10까지 모래의 비율을 1 씩 증가시켜 실시한 모래 표층의 표면 사진을 보여준다.

도 6a-6b는 실시예 3에 따라 실험 6 일째의 모래의 종류별 모래 응집체의 표면을 보여주는 사진이다. 도 6a는 국산모래, 도 6b의 상단은 몽골산 모래 그리고 도 6b 하단은 중국산 모래를 이용한 것이다.

도 7a-7b는 실시예 3에 따라 실험 15 일째의 모래의 종류별 모래 응집체의 표면을 보여주는 사진이다. 도 7a는 국산모래, 도 7b의 상단은 몽골산 모래 그리고 도 7b 하단은 중국산 모래를 이용한 것이다.

도 8a-8c는 실시예 3에 따라 실험 22 일째의 모래의 종류별 모래 응집체의 표면을 보여주는 사진이다. 도 8a는 국산모래, 도 8b의 상단은 몽골산 모래 그리고 도 8b 하단은 중국산 모래를 이용한 것이다. 도 8c는 중국산 모래의 모래 응집체를 보여준다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

100: 사막 200: 표층

Claims (14)

1. 다음의 단계를 포함하는 모래 응집체의 제조 방법:

   (a) 유기성 폐기물 또는 부산물 분말을 제조하는 단계;

   (b) 상기 단계 (a)의 유기성 폐기물 또는 부산물 분말과 사상균 또는 방선균을 혼합하는 단계;

   (c) 상기 단계 (b)의 결과물과 모래를 용량비 1:2-1:5로 혼합하여 사상균 또는 방선균을 모래에 접종하는 단계; 및

   (d) 상기 (c)의 결과물에 수분을 공급하고 증식하는 사상균 또는 방선균의 균사에 의해 상기 유기성 폐기물 또는 부산물 분말과 모래 입자를 응집시키는 단계.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 모래 응집체는 모래떡, 모래케이크, 보도블록, 벽돌 및 모래벽으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 유기성 폐기물 또는 부산물은 농업 부산물 또는 폐기물, 육류 부산물 또는 폐기물, 및 음식물 쓰레기로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)의 사상균 또는 방선균은 유기성 폐기물 분말 총 용량에 대하여 1-10 용량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (d)는 5-50℃에서 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

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