KR101129338B1

KR101129338B1 - 식생매트 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101129338B1
Application number: KR1020110080115A
Authority: KR
Inventors: 정용교; 방승준; 김영재
Original assignee: 방승준; 신림산업 주식회사
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2012-03-26

Abstract

본 발명은 생분해성 섬유의 시트로 이루어진 베이스층; 상기 베이스층의 일면에 적층되고, 양이온교환능력을 가진 광물, 수분 흡수성 고분자, 및 피막 형성용 고분자를 포함하는 식생용 조성물로 이루어진 식생조성물 코팅층; 상기 식생조성물 코팅층 상에 부착되고, 식물 종자를 포함하는 식물종자층; 상기 식물종자층 위에 적층되고, 생분해성 섬유의 시트로 이루어진 식물종자 보호층; 및 상기 식물종자 보호층 위에 적층되고, 천연 섬유의 네트로 이루어진 식생네트층;을 포함하는 식생매트를 제공한다.
본 발명에 따른 식생매트는 수분 흡수율, 양이온교환용량, 수분 보유력이 우수하여 식물 종자 발아 후 지속적으로 양분과 수분을 공급하고 식물 생육을 촉진하며 절토사면이나 성토사면을 신속하고 안정적으로 녹화시킬 수 있다.

Description

식생매트 및 이의 제조방법{Vegetation mat and manufacturing method of the same}

본 발명은 식생매트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절토사면 또는 성토사면과 같은 경사면의 녹화공법에 적용되어 식생을 안정적으로 복원시킬 수 있는 식생매트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

각종 도로, 철도, 하천제방, 또는 터널입구 등을 시공하는 지역에는 다양한 절토사면이나 성토사면이 생겨나게 된다. 최근 이러한 사면에 대하여 친환경적인 녹화를 위한 여러 가지 공법들이 적용되고 있는데, 이러한 공법 중에는 종자와 비료를 직접적으로 뿌리고 피복하는 씨드스프레이 공법, 종자, 비료 및 식생시트를 일체화하여 설치하는 식생매트공법 등이 많이 사용되고 있다.

자연적 또는 인위적으로 형성되는 비탈면은 식재토양의 조건이 식생의 도입에 부적합한 경우가 많았으나 대부분 부적합한 토질에 대한 개선이 이루어지지 않았기 때문에 식물 생육을 건전하게 유지하기 어려웠다. 구체적으로 대부분의 절토사면이나 성토사면의 토양은 유효토심이 낮아 보수력이 낮거나 부식량이 작아 양분 보유력이 낮으며, 토양 입자간 결합력이 약하여 토양입단형성이 불량하다. 이로 인하여 토양으로부터 수분공급이 어려워지고 양분이 쉽게 용탈되어 시간이 경과함에 따라 식물생육이 불량해지는 경우가 많다. 특히, 경사면에 종자가 포함된 식생매트를 설치하는 경우 식물종자가 완전히 성장하여 뿌리가 사면토양층까지 발달하기 전까지 건조기의 수분부족이나 강우에 의한 양분손실 등의 문제점이 발생한다. 통상 식생매트의 소재로 사용되고 있는 코이어섬유, 황마섬유, 피트모스 등의 천연섬유질은 표면의 왁스층 때문에 건조 후 수분의 재흡수가 어려워 건조피해가 더욱 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 분해성 또는 수분보유력을 높이기 위하여 자연친화적인 천연펄프 소재를 사용하는 경우 양분보유력이 낮아 비료성분이 용탈되기 쉬워 지속적인 양분공급이 어렵다. 따라서, 사면을 안정적으로 녹화하기 위해서는 식생매트에서 발아된 식물들이 조기에 사면토양층에 활착될 수 있도록 식생매트에 연계된 식재토양의 조건을 식물생육에 적합하도록 개선하여야 한다.

사면 녹화 등에 적용되는 식생매트와 관련된 기술은 한국등록특허 제10-0953950호, 제10-0878797호, 제10-0896037호, 제10-0930833호, 10-0995659호 등에 개시되어 있다. 그러나, 대부분의 식생매트 내에서 종자발아 시기의 생육환경은 다소 양호하나 발아 후 식물성장에 적합한 식재환경을 제공하지는 못하고 있다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수분 흡수율, 양이온교환용량, 수분 보유력이 우수하여 식물 종자 발아 후 지속적으로 양분과 수분을 공급하고 식물 생육을 촉진하며 절토사면이나 성토사면을 신속하고 안정적으로 녹화시킬 수 있는 식생매트를 제공하는데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 식생매트의 제조방법을 제공하는데에 있다.

본 발명의 일 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 생분해성 섬유의 시트로 이루어진 베이스층; 상기 베이스층의 일면에 적층되고, 양이온교환능력을 가진 광물, 수분 흡수성 고분자, 및 피막 형성용 고분자를 포함하는 식생용 조성물로 이루어진 식생조성물 코팅층; 상기 식생조성물 코팅층 상에 부착되고, 식물 종자를 포함하는 식물종자층; 상기 식물종자층 위에 적층되고, 생분해성 섬유의 시트로 이루어진 식물종자 보호층; 및 상기 식물종자 보호층 위에 적층되고, 천연 섬유의 네트로 이루어진 식생네트층;을 포함하는 식생매트를 제공한다.

본 발명의 다른 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 생분해성 섬유의 시트로 이루어진 베이스층 일면에 양이온교환능력을 가진 광물, 수분 흡수성 고분자, 및 피막 형성용 고분자를 포함하는 식생용 조성물의 슬러리를 도포하고 건조하여 식생조성물 코팅층을 형성하는 단계; 상기 식생조성물 코팅층 상에 접착제를 분사한 후 식물 종자를 골고루 뿌리고 부착시켜 식물종자층을 형성하는 단계; 상기 식물종자층 위를 생분해성 섬유의 시트로 덮어 식물종자 보호층을 형성하는 단계; 및 상기 식물종자 보호층 위에 천연 섬유의 네트를 위치시키고 재봉하여 식생네트층을 형성하는 단계;를 포함하는 식생매트의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 식생매트는 수분 흡수율, 양이온교환용량, 수분 보유력이 우수하여 식물 종자 발아 후 지속적으로 양분과 수분을 공급하고 식물 생육을 촉진하며 절토사면이나 성토사면을 신속하고 안정적으로 녹화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 식생매트의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 통하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일 측면은 식생매트에 관한 것이다. 본 발명의 식생매트는 도 1에서 보이는 바와 같이 베이스층(10), 식생조성물 코팅층(20), 식물종자층(30), 식물종자 보호층(40) 및 식생네트층(50)이 차례로 적층된 구조를 가진다. 이하, 각 층별로 나누어 설명한다.

베이스층 (10)

베이스층은 식생매트를 지면에 설치 시 지면과 맞닿는 층으로써, 생분해성 섬유의 시트로 이루어진다. 이때 생분해성 섬유는 천연펄프와 같은 천연섬유, 폴리라틱산(Polylactic acid, PLA) 섬유, 폴리글리코릭산(Polyglycolic acid, PGA) 섬유, 폴리카프로락톤(Polycaprolactone) 섬유, 폴리부틸렌석시네이트(Polybutylene succinate) 섬유, 부틸렌석시네이트와 아디페이트의 코폴리머[Poly(butylene succinate-co-adipate] 섬유, 및 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate) 섬유와 같은 합성섬유 등 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 식물 종자의 생육에 대한 적합성 및 경제성을 고려할 때 천연펄프인 것이 바람직하다. 또한, 베이스층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트는 소정의 두께를 가진 종이, 부직포 등 그 형태가 크게 제한되지 않으나, 그 위에 적층되는 식생조성물 코팅층(20), 식물종자층(30), 식물종자 보호층(40) 및 식생네트층(50)을 지탱하기 위하여 소정의 강도를 가진 것이 바람직하며, 구체적으천연펄프의 압축시트인 것이 더 바람직하며, 40~100 g/㎡의 평량을 가지는 것이 가장 바람직하다. 생분해성 섬유의 시트가 40 g/㎡ 미만의 평량을 가지는 경우 식생매트의 강도가 낮아질 염려가 있고, 100 g/㎡ 초과의 평량을 가지는 경우 식물 종자의 뿌리 투과율이 낮아져 사면 토양층과의 연계가 불량해지고 이로 인해 식생 안정도가 낮아질 염려가 있다.

식생조성물 코팅층(20)

식생조성물 코팅층은 베이스층의 일면에 형성되고, 양이온교환능력을 가진 광물, 수분 흡수성 고분자, 및 피막 형성용 고분자를 포함하는 식생용 조성물로 이루어진다. 이때 식생용 조성물은 바람직하게는 무기질 비료를 더 포함할 수 있다.

상기 식생용 조성물을 구성하는 양이온교환능력을 가진 광물은 양이온교환용량이 높은 광물질이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며 구체적으로 제올라이트, 버미큘라이트, 벤토나이트, 실리카, 실리케이트, 규회석, 활성탄 등이 있으며, 이 중에서 양이온교환능력 및 식물 종자와의 양립성 등을 고려할 때 제올라이트인 것이 바람직하다. 제올라이트는 알루미늄 산화물과 규산 산화물의 결합으로 생겨난 음이온을 알칼리 금속 및 알카리 토금속이 결합되어 있는 광물을 말한다. 양이온교환용량은 전기적으로 이온을 흡착하는 능력이므로 양이온교환용량이 높으면 높을수록 유리하고, 급격한 토양환경변화를 막아주며, 식물생육에 필요한 양분을 지속적으로 공급할 수 있으며, 뿌리발달을 촉진하는 기능을 한다. 제오라이트의 표면은 음전하(-)를 띠고 있어서 양전하를 띤 암모늄, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등을 흡착하여 보유하거나 토양용액 중의 다른 양이온과 교환하게 된다. 이것을 양이온교환용량(cation exchangeable capacity, CEC) 라고하며, 토양의 보비력은 이 능력이 클수록 높아진다. 양이온교환용량은 토양의 완충능력을 평가하는 지표가 되기도 한다. 통상적으로 제올라이트는 CEC가 91.9 cmol/㎏으로 높으며, 순도가 높고 결정 구조가 안정되어 있다.

또한, 상기 식생용 조성물을 구성하는 수분 흡수성 고분자는 프로펜아마이드 폴리머, 프로펜아미드 프로페노에이트 코폴리머, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아마이드, 테라코템(Terracottem) 등이 있으며, 이중 수분 흡수율 및 식물 종자와의 양립성 등을 고려할 때 폴리아크릴아마이드인 것이 바람직하다. 폴리아크릴아마이드는 토양 표면의 입단 형성의 안정화, 관개 시 투수율 증대, 수분공급으로 인한 발아율의 증대 등의 기능을 지닌 아크릴아마이드(-CH₂CHCONH₂-)의 중합체의 일종으로 점성이 있고, 수용성이며, 수분 흡수율이 높아 자체중량의 150배 이상의 수분흡수가 가능하다.

또한, 상기 식생용 조성물을 구성하는 피막 형성용 고분자는 물과 반응하여 방수 기능을 가진 피막을 형성할 수 있는 고분자라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 폴리비닐피롤리디논, 테라콘트롤 등이 있으며, 이중에서 형성된 피막의 방수능 및 식물 종자와의 양립성 등을 고려할 때 폴리비닐알코올인 것이 바람직하다. 폴리비닐알코올은 식생매트와 토양입자의 결속을 강화하는 토양접착제로 건조 시에 토양표면에 접착성 있는 비닐막(방수막)을 형성하여 수분의 증발을 막아주는 역할을 한다. 표면에 노출되어 있는 식생매트의 경우 건조 시 수분의 손실이 매우 크게 나타나는데, 폴리비닐알코올은 수분 증발을 막아 식생매트의 수분 보유력을 개선시킨다.

또한, 상기 식색용 조성물에 선택적으로 포함되는 무기질 비료는 질소, 인산, 칼륨 등을 포함하는 통상의 복합비료라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 질소:인산:칼륨의 중량비가 21:17:17인 복합비료가 있다.

또한, 상기 식생조성물 코팅층을 구성하는 식생용 조성물은 양이온교환능력을 가진 광물 100 중량부 당 수분 흡수성 고분자 50~100 중량부, 및 피막 형성용 고분자 10~50 중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 양이온교환능력을 가진 광물 100 중량부 당 수분 흡수성 고분자 60~90 중량부, 및 피막 형성용 고분자 20~30 중량부를 포함하는 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 식생조성물 코팅층을 구성하는 식생용 조성물은 양이온교환능력을 가진 광물 100 중량부 당 무기질 비료 20~80 중량부, 바람직하게는 40~60 중량부를 더 포함할 수 있다.

식물종자층 (30)

식물종자층은 식생조성물 코팅층 상에 부착된 식물 종자로 이루어지고, 바람직하게는 식생조성물 코팅층 상에 부착된 식물 종자 및 무기질 비료로 이루어진다. 식물 종자는 식생조성물 코팅층 상에 아교풀, 부레풀, 해초풀, 녹말풀과 같은 천연접착제 또는 수용성 에멀젼과 같은 합성 접착제에 의해 부착되며, 식물 종자와의 양립성을 고려할 때 천연 접착제에 의해 부착되는 것이 바람직하다. 이때 식물 종자의 밀도는 사용되는 식물 종자의 종류에 따라 선택되며, 사면 등의 원활한 식생복원 및 경제성을 고려할 때 5~50 g/㎡인 것이 바람직하고, 10~30 g/㎡인 것이 바람직하다. 또한, 식물종자층이 식물 종자와 무기질 비료로 이루어지는 경우 식물 종자 대 무기질 비료의 중량비는 1:1 내지 3:1인 것이 바람직하다. 식물종자층에 사용되는 식물 종자의 종류는 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 줄사철, 잔디, 비수리 등이 있으며, 이중에서 생육 능력, 미관, 경제성 등을 고려할 때 잔디 종자인 것이 바람직하다. 잔디 종자의 예로는 켄터키 블루그래스, 톨페수쿠, 페레니얼 라이글라스, 버무다그래스, 카펫그래스 등이 있다.

식물종자 보호층(40)

식물종자 보호층은 식물종자층 위에 적층된 생분해성 섬유의 시트로 이루어진다. 식물종자 보호층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트는 통상적으로 식생지로 불리는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않는다. 이때 생분해성 섬유는 천연펄프와 같은 천연섬유, 폴리라틱산(Polylactic acid, PLA) 섬유, 폴리글리코릭산(Polyglycolic acid, PGA) 섬유, 폴리카프로락톤(Polycaprolactone) 섬유, 폴리부틸렌석시네이트(Polybutylene succinate) 섬유, 부틸렌석시네이트와 아디페이트의 코폴리머[Poly(butylene succinate-co-adipate] 섬유, 및 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate) 섬유와 같은 합성섬유 등 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 식물 종자의 생육에 대한 적합성 및 경제성을 고려할 때 천연펄프인 것이 바람직하다. 또한, 식물종자 보호층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트는 소정의 두께를 가진 종이, 부직포 등 그 형태가 크게 제한되지 않으며, 베이스층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트와 달리 별도의 외력을 받지 않으므로 2~10 g/㎡의 평량을 가지는 것이 바람직하다.

식생네트층 (50)

식생네트층은 식물종자 보호층 위에 적층된 천연 섬유의 네트로 이루어진다. 이때, 천연 섬유의 네트란 코이어(Coir, 코코넛 껍질), 황마(Jute), 볏짚 등으로 이루어진 천연 섬유를 실, 밧줄 형태로 만들고 네트(Net) 형태로 엮은 것을 말한다. 본 발명의 식생네트층을 구성하는 네트는 황마 섬유, 아마 섬유, 코이어(Coir) 섬유, 볏집 섬유 등과 같은 천연 섬유를 이용하여 형성된 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 식물 종자의 생육에 대한 적합성 및 경제성을 고려할 때 황마네트 또는 코이어(Coir) 네트인 것이 바람직하다. 식생네트층을 구성하는 천연 섬유의 네트는 재봉되어 식생매트의 다른 층과 일체화된다.

본 발명의 다른 측면은 식생매트의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 식생매트의 제조방법은 생분해성 섬유의 시트로 이루어진 베이스층 일면에 양이온교환능력을 가진 광물, 수분 흡수성 고분자, 및 피막 형성용 고분자를 포함하는 식생용 조성물의 슬러리를 도포하고 건조하여 식생조성물 코팅층을 형성하는 단계; 상기 식생조성물 코팅층 상에 접착제를 분사한 후 식물 종자를 골고루 뿌리고 부착시켜 식물종자층을 형성하는 단계; 상기 식물종자층 위에 생분해성 섬유의 시트를 덮어 식물종자 보호층을 형성하는 단계; 및 상기 식물종자 보호층 위에 천연 섬유의 네트를 위치시키고 재봉하여 식생네트층을 형성하는 단계;를 포함한다.

이때, 상기 베이스층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트는 천연펄프의 압축시트이고, 40~100 g/㎡의 평량을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 식생물 조성물의 슬러리는 물 100 중량부 당 식생용 조성물 14~25 중량부를 포함하고, 바람직하게는 물 100 중량부 당 계면활성제 0.1~0.6 중량부를 더 포함할 수 있다. 계면활성제의 종류는 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르(계면활성제는 polyoxyethylene Nonylphenyl ether), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 올리에이트(polyoxyethylene sorbitan oleate; 상품명 : Tween 80) 등이 있다. 또한, 상기 식생용 조성물은 바람직하게는 제올라이트 양이온교환능력을 가진 광물 100 중량부 당 수분 흡수성 고분자 50~100 중량부, 및 피막 형성용 고분자 10~50 중량부를 포함하고 더 바람직하게는 양이온교환능력을 가진 광물 100 중량부 당및 무기질 비료 20~80 중량부를 더 포함할 수 있다. 이때, 양이온교환능력을 가진 광물은 제올라이트이고, 수분 흡수성 고분자는 폴리아크릴아마이드이며, 피막 형성용 고분자는 폴리비닐알코올인 것이 바람직하다. 식생조성물 코팅층을 형성하는 단계에서 식생용 조성물의 슬러리를 도포하는 방법은 분사(스프레이), 나이프 코팅 등 통상의 방법을 이용할 수 있다.

또한, 상기 식물종자층을 형성하는 단계는 바람직하게는 식생조성물 코팅층 상에 접착제를 분사한 후 식물 종자 및 무기질 비료를 골고루 뿌리고 부착시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 식물종자 보호층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트는 바람직하게는 종이 또는 부직포이고, 더 바람직하게는 2~10 g/㎡의 평량을 가진다.

또한, 상기 식생네트층을 구성하는 천연 섬유의 네트는 바람직하게는 황마네트 또는 코이어(Coir) 네트이다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 명확히 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.

1. 식생용 조성물의 슬러리 제조, 이의 분사성 및 도포성 시험

하기 표 1에 나타난 성분 및 배합량으로 식생용 조성물을 제조하고 이를 천연펄프의 압축 시트(평량은 70 g/㎡) 상에 스프레이기로 분사하여 도포하고, 분사의 용이 여부 및 도포의 용이 여부를 시험하였다.

그 결과, 제조예 1 및 제조예 2에서 제조한 식생용 조성물은 분사가 제대로 이루어지지 않았고, 제조예 7에서 제조한 식생용 조성물은 천연펄프의 압축 시트 상에서 흘러내려 도포가 용이하지 않았다.

성분	성분 단위	배합량
성분	성분 단위	제조예 1	제조예 2	제조예 3	제조예 4	제조예 5	제조예 6	제조예 8
물	㎖	2000	3000	4000	5000	6000	7000	8000
계면활성제	㎖	10	15	20	25	30	35	40
제올라이트	g	400	400	400	400	400	400	400
폴리아크릴아마이드	g	300	300	300	300	300	300	300
폴리비닐알코올	g	100	100	100	100	100	100	100
무기질 비료	g	200	200	200	200	200	200	200

* 상기 표 1에서 제올라이트의 평균 입자 크기는 약 15㎛이다.

* 상기 표 1에서 계면활성제는 트윈 80(Tween 80)을 사용하였고, 무기질 비료는 질소:인산:칼륨의 중량비가 21:17:17인 통상의 복합비료를 사용하였다.

2. 식생매트의 제조

실시예 1.

70g의 천연펄프를 압축하여 1㎡ 면적의 시트로 이루어진 베이스층을 제조하였다. 물 200㎖에 트윈 80 1㎖, 평균 입자 크기가 약 15㎛인 제올라이트 20g, 폴리아크릴아마이드 15g, 폴리비닐알코올 5g, 및 질소:인산:칼륨의 중량비가 21:17:17인 통상의 무기질 복합비료 10g을 혼합하여 식생용 조성물의 슬러리를 제조하고, 이를 상기 베이스층의 표면에 분사하고 상온에서 건조하여 식생조성물 코팅층을 형성하였다. 이후, 식생조성물 코팅층 상에 천연 접착제인 아교풀을 분사하고, 여기에 페레니얼 라이글라스 잔디종자 20g을 골고루 흩어 뿌리고 부착시켜 식물종자층을 형성하였다. 이후 식물종자층 위에 평량이 약 4 g/㎡인 식생지를 덮어 식물종자 보호층을 형성하고, 그 위에 황마네트를 위치시키고 재봉하여 식생네트층을 형성함으로써 식생매트를 제조하였다.

비교예 1.

물 200㎖에 트윈 80 1㎖, 폴리비닐알코올 5g, 및 질소:인산:칼륨의 중량비가 21:17:17인 통상의 무기질 복합비료 10g을 혼합하여 제조한 식생용 조성물의 슬러리를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 식생매트를 제조하였다.

비교예 2.

물 200㎖에 트윈 80 1㎖, 평균 입자 크기가 약 15㎛인 제올라이트 20g, 및 질소:인산:칼륨의 중량비가 21:17:17인 통상의 무기질 복합비료 10g을 혼합하여 제조한 식생용 조성물의 슬러리를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 식생매트를 제조하였다.

비교예 3.

70g의 천연펄프를 압축하여 1㎡ 면적의 시트로 이루어진 베이스층을 제조하였다. 상기 베이스층의 표면에 천연 접착제인 아교를 분사하고, 여기에 페레니얼 라이글라스 잔디종자 20g 및 질소:인산:칼륨의 중량비가 21:17:17인 통상의 무기질 복합비료 10g을 골고루 흩어 뿌리고 부착시켜 식물종자층을 형성하였다. 이후 식물종자층 위에 평량이 약 4 g/㎡인 식생지를 덮어 식물종자 보호층을 형성하고, 그 위에 황마네트를 위치시키고 재봉하여 식생네트층을 형성함으로써 식생매트를 제조하였다.

3. 식생매트의 수분 흡수율, 양이온교환용량, 수분 보유력, 및 생육 효과

(1) 식생매트의 수분 흡수율

실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 식생매트를 200㎜×100㎜ 크기로 절단하여 시험편을 제작하고, 이를 70℃의 오븐에서 12시간 이상 건조한 후 시험편의 무게를 칭량하였다. 건조된 시험편을 수조에 넣은 후 시험편 내에 기포가 형성되지 않도록 주의하면서 물을 채워 서서히 포화시켰다. 기포를 완전히 제거한 시험편을 수조에서 꺼내 1시간 동안 정치시켜 중력에 의해 과량의 물을 제거한 후 시험편의 무게를 측정하고, 다음의 식으로 수분 흡수율을 계산하였다.

표 2는 상기의 식으로 계산한 각 시험편의 수분 흡수율을 나타낸 것이다. 표 2에서 보이는 바와 같이 본원발명의 실시예 1에서 제조한 식생매트는 비교예 1 내지 3에서 제조한 식생매트에 비해 거의 2배가량 높은 수분 흡수율을 나타내었는데, 이는 폴리아크릴아마이드의 높은 수분 흡수 효과에 기인한 것으로 판단된다.

식생매트 구분	건조 시험편 무게(g)	중력수 제거후 시험편 무게(g)	수분 흡수율(%)
실시예 1	7.16	65.91	820.2
비교예 1	6.46	35.72	452.7
비교예 2	7.02	35.34	403.2
비교예 3	6.31	30.60	384.7

(2) 식생매트의 양이온교환용량(Cation Exchange Capacity, CEC)

실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 식생매트의 양분 보유력을 비교하기 위하여 KS M ISO23470 6.3.1(암모니아태 질소의 측정을 통한 CEC 측정) 표준시험법으로 양이온교환용량을 측정하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

식생매트 구분	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
양이온교환용량(cmol/㎏)	6.14	1.50	6.92	1.52

일반적으로 식재지반용 토양의 적정 양이온교환용량이 6 cmol/㎏인 점을 감안할 때 본 발명의 실시예 1에서 제조한 식생매트는 상기 기준을 만족하는 것으로 나타났다.

(3) 식생매트의 수분 보유력

식생매트의 물성 중 수분 흡수율뿐만 아니라 수분 증발량에 관계되는 수분 보유력도 중요한 개념이다. 실제 갈수기때 식생매트와 연계된 식생지반재의 수분 보유력은 표면 증발에 의한 수분 손실에 영향을 받게 된다. 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 식생매트의 수분 보유력을 평가하기 위해 식생매트의 시간에 따른 함수율 변화를 측정하였다. 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 식생매트를 200㎜×100㎜ 크기로 절단하여 시험편을 제작하고, 이를 70℃의 오븐에서 12시간 이상 건조한 후 시험편의 무게를 칭량하였다. 건조된 시험편을 플라스틱 사각용기에 넣은 후 함수율이 375%가 되도록 물을 가하여 완전히 흡수시켰다. 수분 흡수가 완료된 식생매트를 50℃의 건조기에 거치한 후 1시간 간격으로 수분 함량 변화를 측정하여 함수율을 계산하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

시험편 구분	시간의 경과에 따른 함수율(%)
시험편 구분	0시간	1시간	2시간	3시간	4시간	5시간	6시간	7시간
실시예 1	375	368.5	363.7	360.2	356.7	354.1	350.9	349.4
비교예 1	375	367.2	361.2	357.7	354.2	350.4	348.4	346.5
비교예 2	375	364.7	356.9	349.0	342.5	337.0	330.3	324.7
비교예 3	375	362.5	355.1	346.7	340.2	333.1	326.5	322.1

표 4에서 보이는 바와 같이 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 식생매트는 시간의 경과에 따른 함수율 변화가 상대적으로 작게 나타났으며, 이는 식생매트에 포함된 폴리비닐알코올이 식생매트의 표면에 피막을 형성하여 수분 증발을 억제하는 것에 기인하는 것으로 판단된다.

(4) 식생매트의 생육 효과 평가

실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 식생매트를 1:2 경사면에 설치한 후 충분한 양의 물을 1회 관수하고, 잔디종자를 생육시켰다. 생육 후 25일이 경과하였을 때 200㎜×100㎜ 크기 면적의 식물체를 채취하고, 지상부의 길이(초장)을 측정하였다. 또한, 채취한 식물체를 70℃의 건조기에서 24시간 건조한 후 무게(건중량)을 측정하였고, 그 결과를 표 5에 나타내었다.

식생매트 구분	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
초장(㎝)	25.6	16.7	16.2	11.8
건중량(g)	20.5	15.8	17.7	13.2

표 5에서 보이는 바와 같이 식물 종자의 생육 효과는 식생매트의 수분 흡수율, 양이온교환용량, 및 수분 보유력이 모두 우수하였을 때 극대화됨을 알 수 있다.

본 발명에 따른 식생매트는 많은 양의 수분을 흡수하고 이를 장기간 보유하며 식물의 생장에 필요한 양분을 충분한 양으로 보유함으로써 건조한 생육환경에서 종자의 발아를 촉진하고, 식물뿌리의 조기 활착을 유도하여 사면을 원활하게 안정화할 수 있으며, 관수 횟수를 줄여 유지관리비용을 줄일 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범주를 벗어나지 않고서도 많은 변형을 실시하여 특정 상황 및 재료를 본 발명의 교시내용에 채용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명을 실시하는데 계획된 최상의 양식으로서 개시된 특정 실시 태양으로 국한되는 것이 아니며, 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 태양을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 베이스층 20 : 식생조성물 코팅층 30 : 식물종자층 40 : 식물종자 보호층 50 : 식생네트층

Claims

생분해성 섬유의 시트로 이루어진 베이스층;
상기 베이스층의 일면에 형성되고, 양이온교환능력을 가진 광물, 수분 흡수성 고분자, 및 피막 형성용 고분자를 포함하는 식생용 조성물로 이루어진 식생조성물 코팅층;
상기 식생조성물 코팅층 상에 부착된 식물 종자를 포함하는 식물종자층;
상기 식물종자층 위에 적층된 생분해성 섬유의 시트로 이루어진 식물종자 보호층; 및
상기 식물종자 보호층 위에 적층된 천연 섬유의 네트로 이루어진 식생네트층;을 포함하고,
상기 식생조성물 코팅층을 구성하는 식생용 조성물은 양이온교환능력을 가진 광물 100 중량부 당 수분 흡수성 고분자 50~100 중량부, 및 피막 형성용 고분자 10~50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식생매트.
제 1항에 있어서, 상기 베이스층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트는 천연펄프의 압축시트인 것을 특징으로 하는 식생매트.
제 2항에 있어서, 상기 천연펄프의 압축시트는 40~100 g/㎡의 평량을 가지는 것을 특징으로 하는 식생매트.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 식생용 조성물을 구성하는 양이온교환능력을 가진 광물은 제올라이트인 것을 특징으로 하는 식생매트.
제 1항에 있어서, 상기 식생용 조성물을 구성하는 수분 흡수성 고분자는 폴리아크릴아마이드인 것을 특징으로 하는 식생매트.
제 1항에 있어서, 상기 식생용 조성물을 구성하는 피막 형성용 고분자는 폴리비닐알코올인 것을 특징으로 하는 식생매트.
제 1항에 있어서, 상기 식물종자층은 무기질 비료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식생매트.
제 1항에 있어서, 상기 식물종자 보호층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트는 종이 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 식생매트.
제 9항에 있어서, 상기 식물종자 보호층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트는 2~10 g/㎡의 평량을 가지는 것을 특징으로 하는 식생매트.
제 1항에 있어서, 상기 식생네트층을 구성하는 천연 섬유의 네트는 황마네트 또는 코이어(Coir) 네트인 것을 특징으로 하는 식생매트.
제 1항 내지 제 3항, 제 5항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식생조성물 코팅층을 구성하는 식생용 조성물은 양이온교환능력을 가진 광물 100 중량부 당 무기질 비료 20~80 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식생매트.
생분해성 섬유의 시트로 이루어진 베이스층 일면에 양이온교환능력을 가진 광물, 수분 흡수성 고분자, 및 피막 형성용 고분자를 포함하는 식생용 조성물의 슬러리를 도포하고 건조하여 식생조성물 코팅층을 형성하는 단계;
상기 식생조성물 코팅층 상에 접착제를 분사한 후 식물 종자를 골고루 뿌리고 부착시켜 식물종자층을 형성하는 단계;
상기 식물종자층 위에 생분해성 섬유의 시트를 덮어 식물종자 보호층을 형성하는 단계; 및
상기 식물종자 보호층 위에 천연 섬유의 네트를 위치시키고 재봉하여 식생네트층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 식생용 조성물은 제올라이트 양이온교환능력을 가진 광물 100 중량부 당 수분 흡수성 고분자 50~100 중량부, 및 피막 형성용 고분자 10~50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식생매트의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 베이스층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트는 천연펄프의 압축시트이고, 40~100 g/㎡의 평량을 가지는 것을 특징으로 하는 식생매트의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 식생용 조성물의 슬러리는 물 100 중량부 당 식생용 조성물 14~25 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식생매트의 제조방법.
삭제
제 13항에 있어서, 상기 식생용 조성물을 구성하는 양이온교환능력을 가진 광물은 제올라이트이고, 수분 흡수성 고분자는 폴리아크릴아마이드이며, 피막 형성용 고분자는 폴리비닐알코올인 것을 특징으로 하는 식생매트의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 식생용 조성물은 양이온교환능력을 가진 광물 100 중량부 당및 무기질 비료 20~80 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식생매트의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 식물종자 보호층을 구성하는 생분해성 섬유의 시트는 종이 또는 부직포이고, 2~10 g/㎡의 평량을 가지는 것을 특징으로 하는 식생매트의 제조방법.
제 13항 내지 제 15항, 제 17항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식물종자층을 형성하는 단계는 식생조성물 코팅층 상에 접착제를 분사한 후 식물 종자 및 무기질 비료를 골고루 뿌리고 부착시키는 것을 특징으로 하는 식생매트의 제조방법.