KR101282850B1

KR101282850B1 - 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름

Info

Publication number: KR101282850B1
Application number: KR1020110075844A
Authority: KR
Inventors: 최윤석
Original assignee: 최윤석
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-07-05
Also published as: KR20130013912A

Abstract

본 발명은 농작물의 재배시 농작물에 직접 조사되는 태양광에 의한 광합성 작용뿐만 아니라 토양의 지면 바닥을 덮는 농업용 멀칭필름에 조사된 태양광에 의해 필름으로부터 반사되는 720~740nm의 근적외선 파장영역의 광선 반사율을 높인 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름에 관한 것으로, 농업용 멀칭필름 표면에 일정간격으로 형성된 오목한 반원 홈 형상의 면 또는 삼각 프리즘 홈 형상의 면으로부터 720~740nm의 근적외선 파장영역의 광선이 산란반사, 회절반사 등에 의해 농작물의 하부로부터 상부로 향해 난반사됨으로써, 광합성에 의한 과실 또는 채소류의 생육 발달과 함께 특히 당도를 향상시켜 상품성을 높임으로써, 농민들의 수익향상과 영농에 있어서 본 발명의 기여도는 클 것으로 보여진다.

Description

근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름{Agriculture mulching film for near-infrared ray reflection}

본 발명은 농작물의 재배시 농작물에 직접 조사되는 태양광에 의한 광합성 작용뿐만 아니라 토양의 지면 바닥을 덮는 농업용 멀칭필름에 조사된 태양광에 의해 필름으로부터 반사되는 720~740nm의 근적외선 파장영역의 광선 반사율을 높임으로써, 광합성에 의한 과실 또는 채소류의 생육 발달과 함께 특히 당도를 향상시킨 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름에 관한 것이다.

일반적으로 농업용 멀칭필름은 농작물의 재배시 토양의 지면 바닥을 덮는 필름으로 잡초 발생의 방지, 토양수분 증발의 억제, 토양의 유실방지 등과 같은 기능을 함으로써, 외부환경의 변화로부터 농작물을 보호하고 고품질, 고소득의 농작물을 안정적으로 생산할 수 있도록 하는 필름이다.

그러나 농작물의 성장조건에서 가장 중요한 것은 광합성 및 엽록소 작용에 유효한 광파장 흡수율이 대단히 중요하다. 자연 태양광 또는 인공광에는 가시광선,자외선, 적외선 등 이외의 다수의 광 파장이 존재하며, 광합성 반응에 기여하는 파장대역은 청색 파장대역(450~550nm)과 적색 파장대역(550~700nm)으로 알려져 있고, 주로 비닐하우스용 필름을 대상으로 광합성 파장 대역 광선의 투과율을 높이기 위한 기술들이 다양하게 개발되어 왔다.

광전환제를 사용한 비닐하우스용 필름의 개발내용을 살펴보면, 특허문헌 1에 적색발광체 및 청색발광체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유기발광체를 사용한 광전환 필름이 알려져 있지만, 상기와 같은 특허의 경우에는 폴리에틸렌 등과 같은 고분자 수지에 광전환제인 유기발광체를 균일하게 분산시켜 필름에 투과되는 태양광을 광합성이 일어나는 활성파장에 거의 근접한 635~640nm의 빛으로 광전환시켜 식물의 성장률을 증가시켜 성장기간을 단축시키는 장점은 있다. 또한 특허문헌 2에 농업용 필름에 적외선 흡수색소와 광 전환용 형광색소를 동시에 사용하여 식물의 광합성을 증대시켜 식물의 성장 속도를 촉진시키며, 식물이 자라는데 유용한 광을 선택적으로 투과 흡수하여 식물에 전달하여 과일의 성장 및 수확량을 증대시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광 선택 투과성을 갖는 기능성 농업용 필름이 알려져 있지만 상기와 같은 필름들의 경우에는 비닐하우스용 필름의 용도에 적합할 뿐 농업용 멀칭필름으로써의 용도로 사용하는 필름에 적용시키는 경우에는 농작물의 생육에 특별한 도움을 주지 못하는 문제점이 있었다.

그리고 농업용 멀칭필름의 개발내용을 살펴보면, 특허문헌 3에 단층 또는 2층 이상으로 구성되는 멀칭필름에 있어서, 기본수지에 자외선 산란제와 적색 파장 발생 보광제를 첨가한 것을 특징으로 하는 뿌리혹 선충 방지용 적색 멀칭필름이 알려져 있지만, 상기 특허의 경우에는 뿌리혹 선충의 생장을 억제할 수 있고, 지표면 또는 지상줄기에서 성장하는 과일, 채소 등의 생육을 증가시킬 수 있는 효과가 있으며, 특허문헌 4에 기본수지에 대하여 산화방지제, 자외선흡수제, 자외선 산란제, 적색파장 발생 보광제, 방충제 및 방서제로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀칭필름용 수지조성물이 알려져 있지만, 상기와 같은 특허의 경우에는 농작물의 수확을 증가시키고 뿌리혹 선충의 생장률을 억제하여 병충해를 감소시키며, 방충·방서제를 첨가하여 모기, 파리 등의 해충과 쥐 등과 같은 설치류의 접근을 억제할 수 있는 우수한 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

따라서, 본 발명자는 상기 농업용 멀칭용 필름들의 경우에는 농작물의 생육 증가 또는 병충해의 방제 등에는 효과가 탁월하지만, 과실류의 당도 등을 현저히 향상시킬 수 있는 효과 등이 없는 점에 착안하여 과실류의 당도를 향상시킬 수 있는 농업용 멀칭필름을 개발함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

: 국내 등록특허공보 제10-0863006호(유기발광체를 함유하는 광전환 수지조성물 및 이를 이용한 광전환 필름) : 국내 등록특허공보 제10-0984329호(광 선택 투과성을 갖는 기능성 농업용 필름) : 국내 등록특허공보 제10-0579534호(병충해 방지 효과를 갖는 적색 멀칭필름) : 국내 등록특허공보 제10-0553970호(방충성 및 방서성이 부가된 멀칭필름용 수지조성물)

본 발명은 농작물의 재배시 농작물에 직접 조사되는 태양광에 의한 광합성 작용뿐만 아니라 지면 바닥을 덮은 농업용 멀칭필름에 조사된 태양광에 의해 필름으로부터 반사되는 720~740nm의 근적외선 파장영역의 광선 반사율을 높임으로써, 광합성에 의한 과실 또는 채소류의 생육 발달과 함께 특히 당도를 향상시킨 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 제공함을 과제로 한다.

그리고 본 발명은 농업용 멀칭필름의 표면에 오목한 반원 홈 또는 삼각 프리즘 홈 형상 또는 피트 홈 형상을 일정간격으로 형성시킴으로써, 농업용 멀칭필름 표면에 일정간격으로 형성된 홈의 면으로부터 720~740nm의 근적외선 파장영역의 광선이 산란반사, 회절반사 등에 의해 농작물의 하부로부터 상부로 향해 난반사됨으로써, 과실류의 당도를 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 제공함을 다른 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 본 발명은 합성수지 기재와 첨가제로 이루어진 농업용 멀칭필름에 있어서,

합성수지 100 중량부에 대하여 근적외선 반사염료 25~30 중량부, 자외선 안정제 4~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 과제 해결 수단으로 한다.

그리고 상기 근적외선 반사염료는 파장 720~740nm인 근적외선 영역 광선을 반사시키는 나프톨 에이에스계(Naphtol AS) 염료 또는 카민계(CARMINE) 염료 중에서 1종을 선택하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 합성수지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지중에서 1종을 선택하며,

상기 농업용 멀칭필름은 필름의 표면에 요철 형상을 일정간격으로 형성시킨 것을 특징으로 한다.

상기 과제 해결 수단에 의한 본 발명은 농작물 성장 및 수확을 증대시키는 효과가 있으며, 특히 과실류의 당도를 증가시켜 상품성을 높임으로써, 농민들의 수익향상과 영농에 있어서 본 발명의 기여도는 클 것으로 보여진다.

도 1은 농작물을 일반적인 농업용 멀칭필름을 사용하여 재배하는 상태를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 농업용 멀칭필름에 태양광이 조사되어 근적외선 영역의 광선이 반사되는 상태를 나타낸 도면이며,
도 3a는 본 발명에 따른 농업용 멀칭필름의 표면에 오목한 반원 홈 형상이 형성된 필름의 단면을 나타낸 도면이고,
도 3b는 본 발명에 따른 농업용 멀칭필름의 표면에 삼각 프리즘 홈 형상이 형성된 필름의 단면을 나타낸 도면이며,
도 3c는 본 발명에 따른 농업용 멀칭필름의 표면에 피트 홈 형상이 형성된 필름의 단면을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 찍은 사진이며,
도 5는 본 발명에 따른 실시 예 1, 2의 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 사용하여 참외를 재배하는 모습을 찍은 사진이고,
도 6은 본 발명에 따른 실시 예 1, 2와 대비되는 비교 예 1을 찍은 사진에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 농업용 멀칭필름 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 언급은 간략히 하거나 생략하였다.

본 발명에 따른 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름은 합성수지 기재와 첨가제로 이루어진 농업용 멀칭필름에 있어서,

합성수지 100 중량부에 대하여 근적외선 반사염료 25~30 중량부, 자외선 안정제 4~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

통상적인 비닐하우스용 필름은 비닐하우스 내부에 투과된 태양광에 의한 광합성 작용으로 농작물의 광합성 작용을 증진시켜 생육을 촉진시키는데 반해, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 토양(100)의 지면을 덮은 농업용 멀칭필름(10)에 구멍을 내고 농작물(20)을 심은 상태에서 재배하게 되므로, 농작물(20)에 직접 조사된 태양광에 의해 농작물이 광합성 작용을 하게 된다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 농업용 멀칭필름(10)에 조사되는 태양광 중에서 근적외선 파장 영역의 광선을 농업용 멀칭필름(10)으로부터 농작물을 향해 반사되게 함으로써, 농작물(20)에서 열리는 과실류의 당도를 향상시킬 수 있도록 한 것이 특징이다.

따라서, 본 발명에 따른 농업용 멀칭필름은 합성수지 100 중량부에 대하여 근적외선 반사염료 25~30 중량부를 첨가함으로써, 농업용 멀칭필름에 조사된 태양광 중에서 파장 720~740nm인 근적외선 영역의 광선이 반사되고, 반사된 근적외선 영역의 광선이 토양의 지면을 덮은 바닥 면의 필름으로부터 농작물을 향해 반사되게 된다.

상기에서 근적외선 반사염료는 파장 720~740nm인 근적외선 영역 광선을 반사시키는 나프톨 에이에스계(Naphtol AS) 염료 또는 카민계(CARMINE) 염료 중에서 1종을 선택하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 상기 720~740nm의 근적외선 파장영역의 광선을 농작물에 조사함으로써, 과실류의 당도가 향상된다는 점에 착안한 것이다.

본 발명에서 사용하는 합성수지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지중에서 1종을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 근적외선 반사염료는 합성수지 100 중량부에 대하여 25~30 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 근적외선 반사염료의 첨가량이 25 중량부 미만이 될 경우에는 농업용 멀칭필름에 조사된 태양광 중에서 파장 720~740nm인 근적외선 영역 광선이 충분하게 반사되지 않을 우려가 있고, 근적외선 반사염료의 첨가량이 30 중량부를 초과할 경우에는 파장 720~740nm을 벗어난 근적외선 영역 광선까지 반사될 우려가 있다.

본 발명에서 농업용 멀칭필름은 근적외선 영역 광선 반사율이 농업용 멀칭필름필에 첨가하는 근적외선 반사염료의 첨가량에 따라 파장 720~740nm인 근적외선 영역 광선이 35~45% 반사된다. 파장 720~740nm인 근적외선 영역 광선의 반사율이 35% 미만이 되면 과실류의 당도가 현저히 증가하지 않을 우려가 있고, 파장 720~740nm인 근적외선 영역 광선의 반사율이 45%를 초과하면, 과량 첨가된 근적외선 반사염료에 의해 농업용 멀칭필름의 기계적 물성이 저하할 우려가 있다.

또한 본 발명은 농업용 멀칭필름이 자외선으로부터 쉽게 노화되는 것을 방지하기 위하여 자외선 안정제 4~5 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 자외선 안정제의 첨가량이 4 중량부 미만이 될 경우에는 농업용 멀칭필름이 자외선에 의해 쉽게 노화될 우려가 있고, 자외선 안정제의 첨가량이 5 중량부를 초과할 경우에는 농업용 멀칭필름의 기계적 물성이 저하할 우려가 있다.

그리고 본 발명은 농업용 멀칭필름으로부터 반사되는 파장 720~740nm인 근적외선 영역 광선이 농작물에 충분하게 조사될 수 있도록 하기 위해 멀칭필름의 표면에 요철 형상을 일정간격으로 형성시킨다. 상기 요철 형상은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 농업용 멀칭필름(10)의 표면에 오목한 반원 홈 형상(도 3a 참조) 또는 삼각 프리즘 홈 형상(도 3b 참조) 또는 피트 형상(도 3c 참조)을 일정간격으로 형성시키는 것이 바람직하며, 상기에서 한정한 요철 형상 이외에도 다양한 형상의 요철 형상을 형성시킬 수도 있다.

따라서, 농업용 멀칭필름의 표면에 오목한 반원 홈 형상 또는 삼각 프리즘 형상 또는 피트 홈 형상이 형성된 표면에 조사된 태양광으로부터 720~740nm의 근적외선 파장영역의 광선을 선택하여 산란반사, 회절반사 등에 의해 농작물의 하부로부터 상부로 향해 난반사시킴으로써, 과실류의 당도를 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명에 따른 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 하기의 실시 예를 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같으며, 본 발명은 하기의 실시 예에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니다.

1. 농업용 멀칭필름의 제조

(실시 예 1)

폴리에틸렌 수지 100 중량부에 나프톨 에이에스계(Naphtol AS, 독일, CLARIANT社 Red F5RK) 근적외선 반사염료 25 중량부 및 자외선 안정제 4 중량부를 첨가하여 필름의 표면에 오목한 반원 홈 형상을 일정간격으로 형성시킨 두께 0.03 mm의 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 제조하였다.

(실시 예 2)

폴리에틸렌 수지 100 중량부에 나프톨 에이에스계(Naphtol AS, 독일, CLARIANT社 Red F5RK) 근적외선 반사염료 30중량부 및 자외선 안정제 5 중량부를 첨가하여 필름의 표면에 삼각 프리즘 홈 형상을 일정간격으로 형성시킨 두께 0.03 mm의 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 제조하였다.

(비교 예 1)

폴리에틸렌 수지 100 중량부에 카본블랙 25 중량부 및 자외선 안정제 4 중량부를 첨가하여 평면 표면을 갖는 두께 003 mm의 농업용 멀칭필름을 제조하였다.

2. 농업용 멀칭필름 이용한 참외의 재배

비닐하우스 내에서 실시 예 1, 2 및 비교 예 1의 농업용 멀칭필름으로 토양을 덮은 다음 구멍을 내고 참외 묘종을 심고, 재배하였다. 토양의 지중온도 및 지상온도는 아래 [표 1]의 내용과 같다.

(단위 : ℃)

구분	지중온도			지상온도
구분	최고	최저	평균	최고	최저	평균
온도	46.0	20.0	26.2	46.0	20.8	27.3

(측정기간 : 2011. 6.15~7.10)

3. 농업용 멀칭필름의 평가

실시 예 1, 2 및 비교 예 1의 농업용 멀칭필름을 사용하여 참외를 재배한 결과 참외 뿌리의 특성은 아래 [표 2]의 내용과 같다.

구분	실시 예		비교 예
구분	1	2	1
생체중(단위 : g/주)	29.0	29.8	22.5
건물중(단위 : g/주)	2.43	2.67	2.06

그리고 실시 예 1, 2 및 비교 예 1의 농업용 멀칭필름을 사용하여 참외를 재배한 결과 참외 유묘의 특성은 아래 [표 3]의 내용과 같다.

구분	실시 예		비교 예
구분	1	2	1
엽면적(cm²/10주)	127.1	129.2	117.3
생체중(단위 : g/주)	6.93	7.27	6.37
건물중(단위 : g/주)	0.73	0.77	0.63

* 엽면적(葉面積)의 측정은 엽면적측정기(Leaf area meter: Ga-5Japan Tokyo Photo제)를 사용하여 광도법으로 측정하여 평균값을 구하였음.

* 엽 및 줄기의 건물중(乾物重)의 측정은 적외선 수분계(FD-610Japan Kett제)를 사용하여 평균값을 구하였음.

또한, 실시 예 1, 2 및 비교 예 1의 농업용 멀칭필름의 파장 720~740nm인 근적외선 영역 광선의 반사율을 측정한 결과 아래 [표 4]의 내용과 같다.

구분	실시 예		비교 예
구분	1	2	1
720 nm 반사율(%)	35.3	45.7	5.7
740 nm 반사율(%)	35.5	45.4	5.8

* 반사율의 측정은 분광측색기(CM-2500D, Japan Minolta 제품)을 사용하여 맑은 날 낮 12시 측정하였음.

상기 [표 4]에 나타난 바와 같이, 실시 예 1, 2은 비교 예 1에 비해 파장 720~740nm인 근적외선 영역 광선의 반사율이 훨씬 높음을 알 수 있다.

그리고 실시 예 1, 2 및 비교 예 1의 농업용 멀칭필름을 사용하여 참외를 재배한 결과 참외의 당도 특성은 아래 [표 5]의 내용과 같다.

구분	실시 예		비교 예
구분	1	2	1
당도(brix)	15.6	16.2	14.2

* 당도의 측정은 당도측정기(PAL-1, Japan Atago 제품)을 사용하여 프리즘 면에 시료를 떨어뜨리고 스타트(Start) 보턴을 누르면 3초 이내에 당도 측정이 완료됨.

상기 [표 2] 내지 [5]에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시 예 1 및 2의 농업용 멀칭필름을 사용하여 참외를 재배한 결과, 참외 뿌리 및 유묘의 상태가 일반적인 비교 예 1의 농업용 멀칭필름을 사용하여 재배한 참외의 뿌리 및 유묘의 상태보다 양호한 것으로 나타났다.

특히 상기 [표 5]에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시 예 1 및 2의 농업용 멀칭필름을 사용하여 재배한 참외는 비교 예 1의 농업용 멀칭필름을 사용하여 재배한 참외보다 당도가 뛰어난 것이 확인되었다.

참고로, 도 4는 본 발명에 따른 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 찍은 사진이고, 도 5는 본 발명에 따른 실시 예 1, 2의 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 사용하여 참외를 재배하는 모습을 찍은 사진이며, 도 6은 본 발명에 따른 실시 예 1, 2와 대비되는 비교 예 1을 찍은 사진에 관한 것이다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름을 상기한 설명 및 첨부한 도면에 따라 설명하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10 : 농업용 멀칭필름 20 : 농작물
30 : 홈
100 : 토양

Claims

합성수지 기재와 첨가제로 이루어진 농업용 멀칭필름에 있어서,
합성수지 100 중량부에 대하여 근적외선 반사염료 25~30 중량부, 자외선 안정제 4~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름.
제 1항에 있어서,
상기 근적외선 반사염료는 파장 720~740nm인 근적외선 영역 광선을 반사시키는 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름.
제 1항에 있어서,
상기 근적외선 반사염료는 나프톨 에이에스계(Naphtol AS) 염료 또는 카민계(CARMINE) 염료 중에서 1종을 선택하는 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름.
제 1항에 있어서,
상기 합성수지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지 중에서 1종을 선택하는 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 농업용 멀칭필름은 필름의 표면에 요철 형상을 일정간격으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름.
제 5항에 있어서,
상기 농업용 멀칭필름은 근적외선 영역 광선 반사율이 35~45%인 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름.