KR101301086B1 - 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 점질성 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 토양지반의 조성방법에 관한 것으로, 토양 전기전위를 +220mv 이상으로 조절하는 단계; 염분 제거제를 혼합하여 토양에서 염분을 유탈시키는 단계; 무기질 규산질 발포세라믹 골재를 포함하는 토양구조물질을 혼합하여 토양을 경량화시켜 토양구조를 안정화시키는 단계;를 포함하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법을 제공한다.

Description

임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성방법{Method of constructing ground for tree planting with dredged soil of reclaimed land from the sea}
본 발명은 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성방법에 관한 것으로서, 구체적으로 미립자 점질토양을 인위적으로 산화시켜 토양전위를 조절하고, 염분제거제를 토양에 공급하여 나트륨을 유탈시키며, 발포성형된 무기 규산질 경량골재를 토양구조물질로 혼합하여 토양 공극률 및 토양 통기성을 향상시켜 식물 식재에 적합한 이화학성을 지닌 조경용 식재 토양의 조성 공법에 관한 것이다.
최근 하천 및 항만에서 산업단지 조성 및 생태계와 수환경 개선 등을 목적으로 공유수면 매립사업이 많이 이루어지면서 많은 양의 퇴적토 준설매립지반이 생겨나고 있다. 준설매립지반은 점질 미립자에 의하여 통기성이 불량한 환원 상태의 토양이 되는 경우가 많으며, 특히 염분을 다량 함유하는 경우에는 식물 식재용 지반으로 직접 활용하는 것이 매우 어렵다.
일반적으로 해안가의 개흙이나 임해매립지의 준설퇴적토는 미립 토양 입자가 많고, 해수에 의하여 염분이 과다 집적되어 있으며, pH가 높고, 산화환원전위가 낮은 알칼리성 환원 토양이다. 이러한 토양을 조경 식재 토양으로 이용하기 위해서는 자연적인 강우에 의하여 염분을 용탈시키고, 토양을 산화시키는 것이 바람직한 방법이지만, 이는 10년 이상의 장기간이 소요되는 단점이 있다. 또한 산흙 등 사질 계통의 외부 토양을 반입하여 식재 지반을 조성하는 방법도 적용되고 있으나 식재 지반으로 조성하는 매립지의 면적이 크게 증가하면서 공급할 수 있는 토양이 부족해졌기 때문에 현장 토양을 직접적으로 처리하여 사용해야만 하는 상황이 발생하고 있다.
한편 매립 후 상업부지나 공업부지로 개발하는 기간이 단축되면서 준설매립 토양의 문제점을 단기간에 개선하여 식물 생육이 가능한 식재 기반으로 조성할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
이러한 임해 매립지 준설토를 식재 지반의 조성용으로 사용하기 위해서는 토양의 전기전도도는 1.0 dS/m 이하, 최적으로는 0.2 dS/m 이하, pH는 7.8 이하, 최적으로는 5.5~7.0 범위를 만족하도록 제염한 후 토양의 이화학성 부족분을 보완하는 것이 필요하다.
제염 대책에 있어서 가장 기본적이고 중요한 대책은 토양의 통기성 및 투수성을 높여 강우에 의한 염분의 용탈이 가능하도록 하는 것이다. 준설토의 경우, 점토와 미사의 함량이 다소 높아 SCL~CL의 토성을 나타내는 경우가 많아서 토양의 투수성을 확보하는 것이 필요하다.
또한 해저에서 펌핑한 토양은 염분 과다 문제와 더불어 토양의 산환환원전위가 낮아 환원화되어 있는 경우가 많다. 환원토양에 대한 대책으로는 통기성을 확보하고, 강우에 의하여 자연적으로 산화시킬 수 있지만, 염분을 제거하는 과정과 마찬가지로 상당한 시간이 소요된다.
염분 과다의 피해를 줄이기 위하여 유기물 등 부식물질을 토양에 공급하여 토양 완충력을 증가시키는 방법은 토양의 염분흡착능력(양이온교환용량)을 향상시켜 염분 함량을 줄이고, 토양 pH를 안정화할 수 있다. 하지만, 환원상태의 점질성 임해매립지 토양의 경우 부숙된 유기물을 혼합하였을 때 토양 산화환원전위가 더욱 낮아져 식물 피해가 발생할 수 있다.
따라서 점질성 임해매립지 준설토 지반을 조경용 식재 지반으로 조성하기 위해서는 토양의 배수성, 통기성, 염분, pH, 양분 공급과 더불어 지하수위가 높은 퇴적 토양층이 산소 부족에 의해 환원성 토양으로 되어 있는 것을 감안하여 토양의 전기전위를 동시에 고려하는 것이 필요하며, 이를 위한 친환경적이고 경제적인 임해매립지 식재 공법이 필요한 실정이다.
이에 본 발명은 점질성 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 토양지반의 조성방법을 제공하려고 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 토양 산소 공급제 조성물, 산화반응 촉진제, 전기전위완충제, 안정화제 및 계면활성제를 포함하는 토양 전위조절제 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 과산화칼슘, 과산화마그네슘 및 과산화칼륨으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 과산화금속 화합물을 포함하는 토양 전위조절제 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 산화철, 염화철, 황산철, 수산화철, Fe-옥살산, Fe-EDTA(에틸렌디아민아세트산), 황산망간 및 황산아연으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 산화반응 촉진제를 포함하는 토양 전위조절제 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 질산, 질산칼륨, 질산칼슘 및 질산마그네슘으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 전기전위 완충제를 포함하는 토양 전위조절제 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 인산소다, 규산소다, 피로인산칼륨, 피로인산 나트륨, 인산 및 구연산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 안정화제를 포함하는 토양 전위조절제 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 토양 산소 공급제 조성물 0.1~4.5%, 산화반응촉진제 0.1~3.5%, 전기전위완충제 0.2~5.0%, 안정화제 0.01~0.3%, 계면활성제 0.005~1.0% 및 나머지량의 용수를 포함하는 토양 전위조절제 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 토양 전기전위를 +220mv 이상으로 조절하는 단계; 염분 제거제 조성물을 혼합하여 토양에서 염분을 유탈시키는 단계; 및 토양경량화 조성물을 혼합하는 단계;를 포함하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 토양 전기전위를 +220mv 이상으로 조절하기 위하여, 토양 1m2당 5~20L, 토심 0.4~0.8m이 되는 양으로 토양 전위조절제 조성물을 혼합하는 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 토양 전위조절제 조성물은 pH 4~8로 하여 토양에 처리되는 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 황산칼슘 45~83중량%, 탄산칼슘 5~25중량%, 탄산마그네슘 5~25중량%, 황산칼륨 5~20중량%, 황산철 2~5중량%로 이루어진 염분제거제로 처리하는 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 토양에 대하여 1~15g/kg의 양으로 염분제거제를 처리하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 경량골재 3~20중량%, 점토광물 15.5~35중량%, 결합재 30~80중량%, 탄산칼슘 1.4~10중량%, 수산화알루미늄 0.1~2중량%를 포함하는 토양 경량화 조성물로 처리하는 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 펄라이트 8중량%, 규조토 28중량%, 석고 25중량%, 시멘트 35중량%, 탄산칼슘 3.7중량%, 수산화알루미늄 0.3중량%를 포함하는 토양 경량화 조성물을 혼합하는 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 토양 경량화 조성물을 토양에 대하여 부피비로 5~50v%로 혼합하는 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 임해매립지 개발에 따라 방치되고 있은 환원조건의 임해매립지 점토질성 준설매립토양을 신속하게 토양전기전위를 조절하고, 염분이 과다집적된 토양을 이화학적으로 개량하여 식물이 정상적으로 자랄 수 있는 조경식재 토양으로 개선할 수 있다.
또한 점토질 토양의 수분증발을 원활하게 하여 수분 함량을 신속하게 감소시킬 수 있다.
또한 염분을 과다하게 포함하고 있는 환원성 점질 준설퇴적토를 단기간에 개량할 수 있는 토양 개량 공법이므로, 10년 이상의 장기간이 소요되는 자연적인 산화방법에 비하여 단기간에 이용할 수 있으므로 매립지 개발의 효율성을 증가시킬 수 있다.
임해매립지의 녹화를 위한 기존의 녹화 방법은 자연강우에 의하여 준설토를 산화시키고 제염한 후 식재 지반으로 조성하는 방법과, 식재 지역의 준설토를 파내어 다른 곳으로 이동시키고 양질의 외부 토양을 채우거나 준설토 상부층에 조경토를 1~2m 복토하여 식재 지반을 조성하는 방법이 주로 사용되고 있다. 전자의 경우 토양이 산화되어 제염되는데 오랜 시간이 소요되는 단점이 있으며, 후자의 경우 매립지 면적이 증가하면서 양질의 조경 토양을 구하는 것이 어려우며, 토양 구입 비용과 토목 비용이 증가하여 조경 공사의 단가가 증가하는 단점이 있다.
이러한 점을 개선하기 위하여 본 발명자들은 개흙을 포함하는 점질성 임해매립지 준설토의 불량한 이화학성을 개선하고, 조경용 식재 지반으로 사용할 수 있는 기간을 단축하여 식물이 정상적으로 생육할 수 있는 조경용 토양 지반을 조성하는 토양 개량 방법에 대해 개발하고 본 발명으로서 제안한다.
본 발명은 점질성 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 토양지반의 조성방법에 관한 것으로, 토양 전기전위를 +220mv 이상으로 조절하는 단계; 염분 제거제를 혼합하여 토양에서 염분을 유탈시키는 단계; 무기질 규산질 발포세라믹 골재를 포함하는 토양구조물질을 혼합하여 토양을 경량화시켜 토양구조를 안정화시키는 단계;를 포함하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법을 제공한다. 즉 미립자 점질성 토양을 인위적으로 산화시켜 토양의 산화환원전위를 조절하고, 염분 제거제를 토양에 혼합하여 나트륨을 유탈시키며, 발포성형된 규산질 경량골재를 토양에 혼합하여 토양공극률의 향상을 통해 토양의 경량화 및 토양 통기성을 향상시킬 수 있어 식물 식재에 적합한 이화학성을 지닌 조경용 식재 토양의 조성 공법을 제공할 수 있다. 이러한 본 발명의 조경용 식재 지반의 조성 방법에 따르면, 염분 함유 점질성 임해매립지 준설토의 불량한 이화학성을 개선하고, 조경용 식재 지반으로 사용할 수 있는 기간을 단축할 수 있게 된다.
이하 본 발명의 조경용 식재 지반의 조성 방법을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명의 조경용 식재 지반의 조성 방법은 토양 전기전위를 +220mv 이상으로 조절하는 단계를 포함하며, 이를 위해 토양 전기전위조절용 조성물을 제공한다.
본 발명의 토양 전위조절제 조성물은 토양의 산화환원 전위가 낮은 환원조건의 점질성 준설퇴적토에 제공되어 전기전위를 조절할 수 있다. 토양 전위조절제 조성물은 토양 조건을 산화 조건으로 변경하는 산화제 조성물, 산화제 조성물의 분해 속도를 조절하는 첨가제 및 보관을 장기간 가능하게 하는 안정화제를 포함한다. 식물의 종류에 따라 다르지만 일반적인 조경 식물 식재 토양의 적정 산화환원전위는 +220~+380mv이며, 본 발명의 토양 전위조절제 조성물을 환원된 토양에 처리하여 적정 산화환원전위를 제공할 수 있다.
토양 전위조절제 조성물을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 토양 전위조절제 조성물은 토양조건을 환원조건에서 산소가 풍부한 산화 조건으로 변경하는 토양 산소 공급제 조성물, 토양 산소 공급제 조성물의 분해 속도를 조절하는 산화반응 촉진제, 전기전위 완충제, 토양 전위조절제 조성물의 보관을 장기간 가능하게 하는 안정화제 및 계면활성제를 포함하며, 이들을 혼합하여 제조할 수 있다.
본 발명의 토양 산소 공급제 조성물은 과산화물로서 토양에 산소를 공급할 수 있는 공지의 화합물이면 특별히 제한되지 않으나, 분해되어 산소나 과산화수소를 제공할 수 있는 과산화물이 더 바람직하며, 토양 콜로이드에 전기적 인력에 의하여 흡착되어 있는 나트륨 이온보다 흡착강도가 더 큰 금속의 과산화물인 것이 바람직하다. 구체적으로 과산화칼슘, 과산화마그네슘 및 과산화칼륨과 같은 과산화물이 포함될 수 있다.
이들 성분들 각각은 토양에서 하기 화학식으로 나타내는 바와 같이 분해되어 토양에 산소를 공급할 수 있고, 산화환원전위를 유지하는 것을 가능하게 해준다. 구체적으로 과산화칼슘은 토양에서 물과 반응하여 수산화칼슘과 과산화수소로, 과산화마그네슘은 물과 반응하여 수산화마그네슘과 과산화수소로 분해되고, 분해산물로 얻어진 과산화수소는 물과 산소로 분해되어 토양에 산소를 공급하게 된다. 한편 과산화칼륨은 물과 반응하여 수산화칼륨과 산소로 분해되어 토양에 직접 산소를 제공할 수 있다.
[화학식 1]
CaO2+2H2O→Ca(OH)2+H2O2
[화학식 2]
MgO2+2H2O→Mg(OH)2+H2O2
[화학식 3]
2H2O2→2H2O+O2
[화학식 4]
2K2O2+2H2O→ 4KOH+O2
이와 같은 금속이온의 과산화물은 분해 속도가 낮아 토양 전위조절 속도가 감소할 수 있다. 따라서 본 발명의 토양 전위조절제 조성물은 산화반응촉진제를 포함한다. 본 발명은 금속산화제에 의하여 환원된 토양을 신속하게 산화시킨 후 첨가제를 혼합하여 토양을 중화시키고, 산화반응촉진제를 이용하여 과잉의 산화제를 제거하는 것을 특징으로 한다. 산화반응촉진제는 산화철, 염화철, 황산철, 수산화철, Fe-옥살산, Fe-EDTA(에틸렌디아민아세트산), 황산망간 및 황산아연으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다. 산화반응촉진제는 토양의 산화가 완료된 후 잔량의 산화제가 토양에 공급된 Fe2 +이온을 Fe3 +로 산화시키면서 과잉의 산화제를 신속하게 분해하게 한다.
또한 토양 전위조절제 조성물은 전기전위 완충제를 포함하며, 예로 질산, 질산칼륨, 질산칼슘 및 질산마그네슘으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다. 질산은 과습 후 토양의 산화 전위를 +220~+280mv로 유지시켜, 일반적으로 조경용 식재 토양에 요구되는 산화환원전위를 양호하게 유지할 수 있게 한다.
또한 본 발명의 토양 전위조절제 조성물은 안정화제를 포함한다. 안정화제로는 인산소다, 규산소다, 피로인산칼륨이나 피로인산나트륨과 같은 피로인산염, 인산 및 구연산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있다.
계면활성제는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜, 트윈 80과 같은 지방산모노글리세린 에스테르, 지방산 폴리글리콜에스테르, 지방산소르비탄에스테르, 지방산자당에스테르, 지방산알칸올아마이드, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있다.
위와 같은 조성 성분으로 이루어지는 본 발명의 토양 전위조절제 조성물은 토양 산소 공급제 조성물 0.1~4.5%, 산화반응촉진제 0.1~3.5%, 전기전위완충제 0.2~5.0%, 안정화제 0.01~0.3%, 계면활성제 0.005~1.0% 및 나머지량의 용수를 포함한다.
토양 전위조절제 조성물은 토양에 pH 4~8로 적용하는 것이 토양 중에서 산소 공급제 조성물의 과산화수소 용출 속도를 증가시킬 수 있어 바람직하며, 알칼리 염분토양 중화를 위하여 pH 4~6으로 적용하는 것이 더욱 바람직하다.
사용량은 토양 1m2당 5~20L, 토심 0.4~0.8m가 되는 양으로 혼합하는 것이 바람직하다. 세척제의 사용량이 20L/M2 이상일 경우 토양층에 흡수되기 전에 토양표면에서 유거수로 배출될 수 있으며, 5L/M2 이하일 경우 세척제 부피가 작아 토양입자와 충분히 혼합되지 않을 우려가 있다.
본 발명의 토양 전위조절제 조성물은 토양에 산소를 공급하여 토양의 전기전위를 조절할 수 있고, 나트륨 이온을 유탈시키고, 토양 입자를 응집시켜 배수성을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 조경용 식재 지반의 조성방법은 토양 전위조절제 조성물을 토양에 처리하여 토양 전기전위를 +220mv 이상으로 조절한다.
다음으로 염분 제거제를 혼합하여 토양에서 염분을 유탈시키는 단계에 대해 설명한다.
해양 준설토를 직접적으로 조경 용토로 사용하는데 있어서 일반적으로 문제가 되는 것은 염분과다집적에 관한 것이 대부분이다. 해양 준설토는 과량의 염분을 함유하고 있는 경우가 많으며, 특히 나트륨의 함량 비율을 나타내는 값인 ESP와 SAR이 높게 나타난다.
염류 토양은 크게 나트륨 함량 및 금속 이온의 비율에 따라 표시할 수 있다. 염류 토양은 치환성 나트륨(Na+) 함량을 기준으로 15%, 토양 용액의 나트륨 비율(SAR)을 기준으로 13을 기준으로 구분한다. 염류 토양과 나트륨성 염류 토양은 치환성 나트륨 비율(ESP)을 감소시키는 방법으로 토양을 개선할 수 있다.
[식 1]
Figure 112012070625984-pat00001
[식 2]
Figure 112012070625984-pat00002
일반적으로 토양의 전기적 흡착력은 한정되어 있으며, 토양 입자와 토양 용액 중의 상대적 농도, 이온전하수 등에 의하여 토양에 흡착되는 이온의 종류와 양이 결정된다.
교환침입력: Al3 +~ H+ > Ca2 + > Mg2 + > K+ = NH₄+ > Na+
교환침출력: Al3 +~ H+< Ca2 + < Mg2 + < K+ = NH₄+ < Na+
염류 토양의 경우 신속하게 토양에서 나트륨 이온을 제거하기 위해서는 나트륨보다 교환침입력이 큰 이온을 투입하여 토양 입자에 전기적으로 흡착되어 있는 나트륨 이온을 침출시키는 것이 바람직하다.
토양 중 나트륨 이온은 토양입자를 분산시켜 대공극(macropore)이 감소하고, 토양 통기성을 불량하게 한다. 통기성이 불량한 토양은 산소가 부족해져 산화환원전위가 음(-)의 값이거나 매우 값이 낮은 환원조건의 토양이 된다. 환원조건의 토양에서 토양용액, 유기물 및 양분원소는 환원되어 전자를 얻게 되어 토양 색상이 어두워지고, pH가 증가하게 되어 식물호흡이 불량해진다.
따라서 본 발명은 염분제거제 조성물을 토양에 처리하여 염분을 제거한다. 염분제거게 조성물은 칼슘, 마그네슘 및 칼륨 이온을 공급할 수 있는 성분으로, 나트륨보다 교환침입력이 큰 금속화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로 염분제거제 조성물은 조성물 전체 중량에 대하여 또한 본 발명은 황산칼슘 45~83중량%, 탄산칼슘 5~25중량%, 탄산마그네슘 5~25중량%, 황산칼륨 5~20중량%, 황산철 2~5중량%를 포함한다.
다음으로 무기질 규산질 발포세라믹 골재를 포함하는 토양구조물질을 혼합하여 토양을 경량화시켜 토양구조를 안정화시키는 단계에 대해 설명한다. 본 발명은 토양구조를 안정화시키기 위하여 토양 경량화 조성물을 제공한다.
해양 준설토는 불투수성에 의한 배수불량, 과다한 함수율에 의한 산소부족 문제가 있다. 토양 공기는 공극의 총량뿐만 아니라 공극의 크기 분포에 의하여 영향을 받는다. 토양에서 토양 입자의 크기가 불균일한 토양과 토양입자의 크기가 균일한 구조를 가진 토양은 전체 공극량 뿐만 아니라 대공극의 분포량도 차이가 크다. 일반적으로 배수불량, 토양구조 파괴 등의 토양 물리성 불량으로 환원된 토양은 내부의 통기성을 높여주기 위해 구조물질을 섞어 주어야 한다. 주로 사용되는 구조물질로는 나무껍질, 나무가지, 퇴비, 파쇄목재, 짚, 이탄 등 유기소재가 많이 사용되는데, 유기소재의 사용은 조경 수목 식재를 위하여 유기물 및 양분을 공급하여 토양을 개량하는 방법이지만, 토양을 지속적으로 환원 조건에 이르게 하는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 이러한 유기소재 대신에 전기적 흡착력이 있는 점토광물을 발포하여 제조한 세라믹 경량골재를 토양구조물질로 토양에 혼합하는 것을 특징으로 하며, 이를 위해 토양 경량화 조성물을 제공한다.
토양 경량화 조성물은 경량골재, 점토광물 결합재 및 탄산칼슘 및 수산화알루미늄을 포함한다. 경량화한 토양은 다공성 소재를 통해 토양의 무게를 줄일 수 있고, 또한 많은 기공 구조로 인해 식물의 세근 발달을 촉진할 수 있으며, 보습성, 보비력, 통기성을 확보하여 시비를 최소화할 수 있고, 객토의 필요성이 없어서 조경 식재 기반으로서 유용하게 활용되고 있다.
본 발명의 토양 경량화 조성물에 있어서, 경량골재는 특별히 제한되지 않으나, 펄라이트, 화산석, 버미큘라이트와 같은 입자 내부 및 표면에 공극들을 가지는 경량발포소재를 사용하는 것이 바람직하며, 펄라이트가 특히 바람직하다. 다공성 경량골재는 표면의 작은 공극들 때문에 보수력이 좋으며, 특히 통기성 및 배수성이 우수하여 토양 경량화 골재로 바람직하게 사용될 수 있다.
점토광물은 규조토, 제오라이트 등과 같이 전기적인 흡착력을 가지고 있으며 이산화규소를 다량 함유한 실리케이트 광물을 사용하는 것이 바람직하며, 규조토가 특히 바람직하다.
결합재도 특별히 제한되지 않으나, 석고, 시멘트 등이 바람직하게 사용될 수 있다.
또한 탄산칼슘 및 수산화알루미늄이 입자의 강도를 증가시키고, 경량골재 내부에 미세한 기공을 형성하기 위하여 포함될 수 있다.
본 발명의 토양 경량화 조성물은 조성물 전체 중량에 대하여 경량골재 3~20중량%, 점토광물 15.5~35중량%, 결합재 30~80중량%, 탄산칼슘 1.4~10중량%, 수산화알루미늄 0.1~2중량%를 포함하는 것이 토양 경량화, 보수력 및 보비력, 그리고 통기성 및 배수성면에서 바람직하다.
본 발명에서는 발포세라믹 경량골재를 토양에 혼합하는 경우 토양에 물리적인 공극을 형성하여 인위적으로 토양 통기성(산소공급)을 향상시킨다. 구조물질로 사용되는 세라믹입자의 유효입경은 0.5~8mm가 적합하다. 토양에의 혼합비율은 부피비율로 5~50%까지 혼합할 수 있으며, 최적혼합비율은 30%이다.
또한 본 발명의 토양 경량화 조성물은 유기물공급비료를 추가로 포함할 수 있다. 해양 준설토를 조경용 토양으로 활용하기 위해서는 유기물과 식물의 생장에 필요한 양분을 공급해 주어야 한다. 유기물은 점질성 토양과 혼합하였을 때 미생물에 의하여 분해되어 토양을 환원시키고, pH를 상승시키는 원인이 된다. 따라서 유기물은 미생물 분해에 안정하도록 탄소 대 질소의 비율을 30 이하로 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
실시예
제조예 1 내지 3: 토양 전위조절제 조성물의 제조
토양 전위조절제 조성물은 다음의 제조 예와 같이 배합하였고, 배합된 조성물을 비이커에 넣고, 증류수를 채워 1L로 정량하여 제조하였다.
Figure 112012070625984-pat00003
본 제조예에 따른 조성물은 산화제의 금속이온인 칼슘, 마그네슘, 칼륨이온을 토양에 공급하여 나트륨 함량이 높은 토양 용액의 SAR 비율을 조절할 수 있다. 제조예에서 토양전위 조절제의 이온비율은 칼륨(K2O) : 마그네슘(MgO) : 칼슘(CaO) 비율은 각각 1 : 2 : 4의 비율로 공급하였다.
제조예 4: 염분제거제의 제조
염분제거제는 칼슘, 마그네슘, 칼륨을 공급하는 원료로 구성되어 있으며, 각 구성성분은 표준망체 No. 200# 이하(체눈 크기 75㎛)의 크기로 분말화하여 하기 표 2의 중량비로 혼합하여 제조하였다.
Figure 112012070625984-pat00004
제조예 5: 토양경량화 조성물 제조
1. 무기질 경량골재
입자 내부에 기포를 다량 포함하는 발포 경량골재인 펄라이트와 결합재인 석고 및 시멘트, 및 기타 성분을 하기 표 3에 나타낸 비율로 혼합하였으며, 물을 첨가하여 제조한 슬러리를 입상화한 후 증기양생하여 제조하였으며, 입자크기는 0.5~20mm로 선별하였다.
성분(%) 펄라이트 골재 규조토 석고 시멘트 탄산칼슘 수산화
알루미늄		 소계
제조예5 8 28 25 35 3.7 0.3 100
경량골재 제조배합비
2. 토양경량화 조성물
제조예 5의 비율로 제조된 무기질 경량화 골재와 부숙이 완료된 유기물공급비료(C/N율 10~30)를 40% : 60%의 부피 비율로 혼합하여 토양 경량화 조성물을 제조하였다.
대상 토양의 이화학성 분석
표 4는 시험에 사용된 임해매립지 염류토양인 준설토의 이화학성을 측정한 결과이다.
항목 유기물 질소 유효 P2O5 치환성양이온(cmol/kg) CEC pH 염분 EC
[1:5]
(%) (%) mg/kg K Ca Mg Na me/100g 1:5 % dS/m
시료1 2.55 0.007 85 0.2 3.5 3.97 10.1 16.76 8.8 0.268 3.73
[준설토의 화학성]
염분 함량이 높고, 전기전도도, pH가 높은 알칼리 토양이었으며, 특히 나트륨 이온의 함량이 높고, 질소 성분이 부족한 토양이었다.
항목 모래 (%) 미사 (%) 점토 (%) 토성 투수계수
(cm/sec)
시료1 1.2 64.5 34.3 SiCL 1.20×10-6
[준설토 물리성]
대상토양은 저수지 바닥, 해안 바닥에서 샌드펌핑한 토사이므로 퇴적 위치에 따라 모래, 미사, 점토의 함량 변화가 크게 나타나지만, 대상토양은 미사와 점토의 함량이 적정 범위보다 다소 높게 나타났다. 또한, 통기성을 가늠할 수 있는 투수계수 또한 불량한 토양이었다. 또한 대상토양은 해안 매립준설토로서 토성이 식질식양토(SiCL)로 점토 함량이 과다하여 배수불량이 우려되는 토양이었다. 유기물, 전질소, 유효인산이 적정기준보다 낮았으며, 치환성 양이온인 K+, Ca2 +, Mg2 +, Na+의 함량이 매우 높아 염기포화도 및 치환성 나트륨 비율(ESP)이 적정 기준보다 매우 높게 나타났다.
시험예 2: 토양 전기전위 변화
본 실시예에 쓰여진 토양은 인천 청라지구에서 채취한 준설토로 위에서 나타낸 이화학성을 가지고 있으며, 그늘에서 건조하여 사용하였다. 토양시료는 가로*세로*높이 = 200mm * 400mm * 250mm인 플라스틱 사각용기에 토양을 채운 후 가볍게 다짐하여 충진하였다. 충진된 토양에 수분을 25% 가량 투입한 후 글루코스를 10g/kg의 양으로 투입하여 토양과 고르게 혼합하였다.
충진이 완료된 토양은 공극이 완전히 포화될 수 있도록 물을 충분히 관수하고, 5일 경과 후 증류수, 비교예 1, 비교예 2 및 제조예 1의 조성물을 20ml/kg의 비율로 투입한 후 고르게 혼합하였다.
시험처리구의 설정은 하기 표 6과 같으며, 처리 결과를 표 7에 나타내었다.
구분 처리내역
대조구 증류수 포화처리
처리구 1 토양전위조절제(비교예1) 조성물을 20ml/kg 토양 처리
처리구 2 토양전위조절제(제조예1) 조성물을 20ml/kg 토양 처리
처리구 3 토양전위조절제(비교예2) 조성물을 20ml/kg 토양 처리
처리구 4 토양전위조절제(제조예1) 조성물을 20ml/kg 토양 처리+토양구조물질 20 vol% 혼합
Figure 112012070625984-pat00005
[산화환원전위 변화]
대조구의 경우 초기 글루코스를 이용하는 미생물의 활력이 증가하여 토양전위가 급속하게 감소한 후 서서히 증가하는 경향을 나타내었다. 처리구1의 경우 초기 토양전위 값이 빠른 속도로 증가하였으나 15일 경과 후에는 감소하는 경향을 나타내었으며, 처리구2의 경우 처리구1에서 보다 토양전위 값이 비교적 완만하게 상승하였으며, 토양전위의 감소 속도 또한 완만하게 나타났다. 처리구3에서는 처리구의 경우 산화전위 증가 속도가 처리구2에 비하여 매우 낮았는데, 이는 토양 중 수소이온을 공급하는 질산 및 인산의 함량이 상대적으로 낮아 토양 pH가 높아졌고, 이로 인하여 과산화물의 분해속도가 감소하였기 때문인 것으로 판단된다.
시험예 3: 토양 염분제거 효과 시험
나트륨 함량이 12.2cmol/kg이고, 양이온 교환 용량이 16.6 cmol/kg인 염분토양을 그늘에서 건조한 후 수분 함량이 25%가 되도록 수분을 공급한 후 아래 표와 같이 토양을 처리하였다. 처리가 완료된 토양시료를 직경이 120mm, 높이가 50mm 판넬 바닥면에 여과지를 깔고, 토양시료를 담은 후 45mm 두께로 가볍게 다짐하여 충진한 후 수분함량이 60%가 되도록 수분을 공급하고 48시간 동안 반응시켰다. 토양이 충진된 판넬에 증류수를 200ml/회 공급하여 유출수를 침출하고, 토양 중 잔존하는 나트륨 이온의 함량을 측정하였다.
구분 처리내역
대조구 준설토
처리구 5 준설토+토양전위조절제(제조예1) 20ml/kg 혼합
처리구 6 준설토+토양전위조절제(제조예1) 20ml/kg 혼합+염분제거제(제조예 6) 20g/kg 토양혼합
처리구 7 준설토+염분제거제(제조예4) 20g/kg 토양혼합
처리구 8 준설토+염분제거제(제조예4) 10g/kg 토양혼합
[토양 개량제 처리내역]
Figure 112012070625984-pat00006
[나트륨이온 함량 감소율]
계산식:
Figure 112012070625984-pat00007
토양개량제 처리구의 경우 대조구에 비하여 나트륨이온의 감소율이 크게 증가하였으며, 감소율은 처리구6 > 처리구7 > 처리구8 > 처리구5 순으로 높았다.
시험예 4: 토양 개량제 처리된 점질성 준설토의 식물 생장량 평가
시험수종 : 이팝나무(Chionanthus retusa L. et P), 느티나무(Zelkova serrata MAKINO), 사철나무(Euonymus japonica Thunb) ·2~3년생 묘목을 구입하여 사용하였으며, 식재 후 줄기를 제외한 잔가지와 잎을 전부 제거하였으며, 뿌리를 균일한 형태로 만들어 다듬어 수세를 조절한 후 20L 화분용기에 식재하였다.
구분 처리내역
대조구 준설토+유기질비료 20% 혼합
처리구 9 준설토+토양구조물질 20% 혼합
처리구 10 준설토+토양전위조절제(제조예1) 처리+토양구조물질 20% 혼합
처리구 11 준설토+토양전위조절제(제조예1) 처리+염분제거제(제조예4)+토양구조물질 20% 혼합
처리구 12 준설토+토양전위조절제(제조예1) 처리+염분제거제(제조예4)+토양구조물질 10% 혼합
[식재토양 처리내역]
Figure 112012070625984-pat00008
묘목생육시험결과
표 12에 나타난 결과에 따르면, 본 발명의 조성 방법에 따른 처리구 11 및 처리구 12의 경우 엽중량과 뿌리중량이 모두 우수한 것으로 나타났으며, 토양전위조절제와 토양경량화만 처리한 처리구 10의 경우에도 식재 토양으로서의 개량이 이루어진 것으로 나타났다.

Claims (15)

  1. 토양 산소 공급제 조성물 0.1 ~ 4.5%, 산화반응촉진제 0.1~3.5%, 전기전위완충제 0.2~5.0%, 안정화제 0.01~0.3%, 계면활성제 0.005~ 1.0% 및 나머지량의 용수를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 전위조절제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 토양 산소 공급제 조성물은 과산화칼슘, 과산화마그네슘 및 과산화칼륨으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 토양 전위조절제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 산화반응 촉진제는 산화철, 염화철, 황산철, 수산화철, Fe-옥살산, Fe-EDTA(에틸렌디아민아세트산), 황산망간 및 황산아연으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 토양 전위조절제 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전기전위 완충제는 질산, 질산칼륨, 질산칼슘 및 질산마그네슘으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 토양 전위조절제 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 안정화제는 인산소다, 규산소다, 피로인산칼륨, 피로인산 나트륨, 인산 및 구연산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 토양 전위조절제 조성물.
  6. 삭제
  7. 토양 전기전위를 +220mv 이상으로 조절하는 단계;
    염분 제거제 조성물을 혼합하여 토양에서 염분을 유탈시키는 단계; 및
    토양경량화 조성물을 혼합하는 단계;를 포함하며,
    상기 염분 제거제 조성물은 염분제거제 전체 중량에 대하여 황산칼슘 45~83중량%, 탄산칼슘 5~25중량%, 탄산마그네슘 5~25중량%, 황산칼륨 5~20중량%, 황산철 2~5중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 토양 전기전위를 +220mv 이상으로 조절하는 단계는 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항의 토양 전위조절제 조성물로 토양에 처리하는 것인 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 토양 전위조절제 조성물은 토양 1m2당 5~20L, 토심 0.4~0.8m가 되는 양으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 토양 전위조절제 조성물은 pH 4~8로 하여 토양에 처리되는 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 염분 제거제 조성물은 토양에 대하여 1~15g/kg의 양으로 처리되는 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 토양 경량화 조성물은 경량골재 3~20중량%, 점토광물 15.5~35중량%, 결합재 30~80중량%, 탄산칼슘 1.4~10중량%, 수산화알루미늄 0.1~2중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 토양 경량화 조성물은 펄라이트 8중량%, 규조토 28중량%, 석고 25중량%, 시멘트 35중량%, 탄산칼슘 3.7중량%, 수산화알루미늄 0.3중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 토양 경량화 조성물은 토양에 대하여 부피비로 5~50v%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 임해매립지 준설퇴적토를 이용한 조경용 식재 지반의 조성 방법.
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