KR101374264B1 - 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기성 오니와 식물성 고흡수성 수지를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의하면 척박한 토양환경으로 식물생육이 어려운 토지를 개량하여 식물의 효율적인 식생이 가능하도록 하며, 폐자원인 무기성 오니를 손쉽게 재활용함으로써, 폐기물의 처리비용을 줄일 수 있도록 한다.

Description

무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물 및 그 제조방법{COMPOSITION FOR CONDITIONING SOIL OR PROMOTING PLANT GROWTH COMPRISING INORGANIC SLUDGE AND METHOD FOR PRODUCING THEFEOF}
본 발명은 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기물인 무기성 오니를 주재료로 하여 산성화된 토양을 중성화하고, 식물의 생장을 촉진하는 조성물을 제공하는 것이다.
우리나라의 골재생산업체는 대략 1,564개로 골재 채취원에 따라 수중, 바다, 산림, 육상, 파쇄, 세척으로 구분 등록되어 있다(한국골재협회, 2005 골재채취업등록명부). 일반적으로 원암 1㎥로부터 부순 자갈 1.2㎥와 석분 0.5㎥가 생산되며, 석분을 다시 분쇄하게 되면 부순 모래 0.4㎥와 슬러지 0.1㎥가 생산된다.
따라서, 석산을 개발하여 골재를 생산할 경우 원암의 10부피%는 슬러지로 배출되게 된다. 이때 배출되는 슬러지는 유기물이 7중량% 이하인 무기성 오니로서, 폐기물관리법상 무기성 폐기물로 지정되어 있으며, 그 처리 방법은 일반 토사류 또는 건설폐재류를 재활용한 토사를 50％이상 혼합하여 사용하거나 단독으로 활용 가능하다고 규정하고 있다(폐기물관리법 시행규칙). 하지만, 석산 개발 후 발생된 무기성 오니가 사업장의 복구에 활용되는 양은 한정되어 있어 실제로 연일 배출되는 무기성 오니의 처리는 큰 부담으로 작용하고 있는 실정이다.
또한 골재업체의 입장에서는 폐기물 지정업체의 차량을 통해서만 사업장 밖으로 반출할 수 있기 때문에 경제적 부담도 무시할 수 없는 상황이다.
상기와 같이 석산 개발 후 발생된 무기성 오니의 처리를 위해, 국내 등록특허 제10-67473호의 '폐자원을 이용한 친환경 재활용 성토재 조성물'에서는 레드머드, 실리콘오니, 무기산, 무기성 오니, 무기성 폐재류, 석탄회, 정수오니 및 고화제를 포함하는 성토재 조성물을 제안하였다. 그러나 이러한 조성물은 고화제로서 시멘트가 사용됨에 따라 토양의 산성화를 유도하는 등, 친환경적이지 못한 문제가 있었다.
또한, 국내 공개특허 제10-2004-0080631호의 '음식물 찌꺼기와 무기성 오니나 건설폐기물·토사 또는 재활용 모래를 이용한 건축 토목 세라믹 자재와 생태 복원블럭의 제조방법'에서는 음식물 찌꺼기, 무기성 오니, 건설폐기물·토사, 재활용 모래 등에 점토와 생석회를 정형 제품에 따라 배합비율을 조절하여 용융로에서 성형화하여 건축 토목 세라믹자재와 생태 복원용 다공 블럭을 생산하는 방법을 제안하였으나, 이러한 공정은 까다롭고 그 처리비용이 너무 많이 소모되며, 오니에 포함되어 있는 불순물과 미세한 분말로 인하여 성형 후 수축 변형되기 때문에 재활용에도 많은 문제점이 있었다.
한편, 인간의 토지 개발 및 자연적으로 발생된 절개지, 훼손지, 매립지 등은 대부분 식물이 생육하기에 적합하지 않거나 경우에 따라 매우 열악한 토질 및 환경조건을 갖게 된다. 상기한 지역은 양분이 많은 표토와 표토 부근의 심토가 제거된 채 토양으로의 이행 과정을 겪지 않은 모질물, 그리고 모암이 노출되어 있어 식물이 요구하는 양분 함량이 극히 부족한데다 양분 및 수분보유 능력이 현저히 저하되어 있다.
따라서, 상기와 같이 식물이 피복되기 어려운 지역을 빠르게 녹화하기 위해 인공토양조성물에 대한 다각적인 연구가 진행되었으나, 이러한 인공토양조성물은 자생식물의 생육에 효과가 없는 것이 대부분이었다.
이를 개선하기 위해, 국내 등록특허 제10-1214897호의 '퇴비, 토양개량 및 비료 효과가 동시에 있는 종합 토양 조성물 및 그 제조방법'에서는 코코피트; 피트머스; 규산질 비료, 패화석 비료, 제올라이트 및 펄라이트의 혼합물로 이루어진 토양 개량제; 및 물에 질산칼슘과 MgO, SO3, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Mo의 무기혼합물을 용해시켜 얻어진 질산칼슘을 함유한 화학비료를 포함하는 토양 조성물을 제안하여 자생식물의 생육에 효과가 있도록 하였으나, 내침식성이 약해 강우에 의한 토양층 유실을 막기에 충분하지 않았다.
따라서, 본 발명의 목적은 버려지는 폐자원인 무기성 오니를 재활용함으로써, 폐기물의 처리비용을 줄이는 것은 물론, 식물의 생장이 어려운 토지를 개량하여 식생 복원용 토양으로서 이용할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 식물성 고흡수성 수지를 무기성 오니와 혼합하여 제조함으로써, 무기성 오니의 수분함량을 줄일 수 있어, 별도의 고화제가 필요없이 분말 형태로의 취급이 가능하도록 하며, 토양 조성물로서 사용시 내침식성이 우수하고 자생식물의 생육에도 효과가 있도록 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물은, 무기성 오니 및 식물성 고흡수성 수지를 포함한다.
상기 무기성 오니는 인공골재의 생산 중 세척공정에서 발생된 미립토를 응집제로 침전처리하고, 이를 탈수 및 건조하여서 되며, 수분율이 85% 이하인 것이고,
상기 식물성 고흡수성 수지는 폴리아크릴산염, 이소프렌과 말레인산염의 공중합체, 전분과 폴리아크릴산염의 공중합체, 폴리비닐알콜계, 폴리아크릴아미드계, 폴리옥시에틸렌계 가교물, 카르복시메틸셀룰로스 가교물 및 아크릴 아마이드와 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이다.
무기질 비료, 유기질 비료 및 암석 분말로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것을 추가로 포함한다.
상기 무기질 비료는 질소 비료, 인산질 비료 및 가리질 비료로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이고, 상기 유기질 비료는 어박, 유박, 골분, 계분, 퇴비 및 우분으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이며, 상기 암석 분말은 제올라이트(Zeolite), 벤토나이트(Bentonite), 백운석(Dolomile), 규회석(Wollastonite), 석회석(Limestone) 및 질석(Vermiculite)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이며, 그 크기는 5~20mesh이다.
무기성 오니 100중량부에 식물성 고흡수성 수지 1~10중량부, 무기질 비료 1~10중량부, 유기질 비료 1~10중량부 및 암석 분말 1~ 1~10중량부를 포함하여서 된다.
그리고 본 발명에 따른 제조방법은, 무기성 오니를 준비하는 단계와, 상기 준비된 무기성 오니에 식물성 고흡수성 수지를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 혼합물을 밀봉하는 단계를 포함한다.
상기 무기성 오니는 인공골재의 생산 중 세척공정에서 발생된 미립토를 응집제로 침전처리하고, 이를 탈수 및 건조하여서 되며, 수분율이 85% 이하인 것이고,
상기 식물성 고흡수성 수지는 폴리아크릴산염, 이소프렌과 말레인산염의 공중합체, 전분과 폴리아크릴산염의 공중합체, 폴리비닐알콜계, 폴리아크릴아미드계, 폴리옥시에틸렌계 가교물, 카르복시메틸셀룰로스 가교물 및 아크릴 아마이드와 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 한다.
상기 무기성 오니와 식물성 고흡수성 수지를 혼합한 한 후, 상기 혼합된 혼합물에 무기질 비료, 유기질 비료 및 암석 분말 중 1종 이상의 것을 혼합하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 무기질 비료는 질소 비료, 인산질 비료 및 가리질 비료로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이고, 상기 유기질 비료는 어박, 유박, 골분, 계분, 퇴비 및 우분으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이며, 상기 암석 분말은 제올라이트(Zeolite), 벤토나이트(Bentonite), 백운석(Dolomile), 규회석(Wollastonite), 석회석(Limestone) 및 질석(Vermiculite)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이며, 그 크기는 5~20mesh이다.
본 발명에 의하면 척박한 토양환경으로 식물생육이 어려운 토지를 개량함으로써, 식물의 효율적인 식생이 가능하게 되는 효과를 제공한다.
또한, 폐자원인 무기성 오니를 재활용함으로써, 폐기물의 처리비용을 줄이는것은 물론, 환경오염을 예방하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물의 제조공정도.
이하, 본 발명의 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물에 대해 설명한다.
본 발명의 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물은, 산성토를 중성화하여 토양을 개량하고, 식재된 식물의 생장을 촉진시키는 것으로, 기존의 산성화된 토양에 적용가능한 것은 물론, 절개지, 훼손지, 매립지에도 적용가능하며, 석산의 복구재 및 성토재로의 적용도 가능하다.
본 발명의 가장 큰 특징은 버려지는 폐자원인 무기성 오니를 재활용하는 것인데, 상기 무기성 오니는 하수준설토(고형물 중 유기성 물질의 함량이 7% 이하인 것만 해당한다), 토기, 자기, 내화물, 시멘트, 콘크리트, 석재품의 제조 및 가공시설, 건설공사장의 세륜(洗輪)시설, 비금속광물 분쇄시설(굴착시설을 포함한다), 또는 토사세척시설에서 발생하는 오니로서, 수분함량 85% 이하로 탈수 및 건조한 것만 해당한다.
본 발명에서는 무기성 오니의 종류를 제한하지 않지만, 토양의 개량제 및 식물생장 촉진제로서 사용하는 것으므로, 바람직하게는 인공골재의 생산 중 세척공정에서 발생된 미립토를 응집제로 침전처리하고, 이를 탈수 및 건조하여 수분율이 85% 이하로 된 것을 사용한다. 이는 인공골재를 생산할 때 발생되는 무기성 오니는 유해물질이 거의 함유되지 않아 토양개량 및 식물생장 촉진제로서 적합하기 때문이다. 상기한 무기성 오니는 무기질이 95~99%이고, 유기질이 1~5%이며, 극소량의 응집제로 구성되는데, 이러한 무기성 오니는 수분만 충분히 제거된다면 식생기반의 토양으로서 사용이 가능한데, 많은 양분을 함유하고 있어 식물 생장에 좋은 영향을 미친다. 여기서, 상기 무기성 오니를 탈수 및 건조하여 수분율(w/w%)이 85% 이하가 되도록 하는 것은, 이미 무기성 오니의 처리분야에서 공지된 사항이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
그리고 본 발명의 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물은 상기 무기성 오니와 함께, 식물성 고흡수성 수지(super absorbent polymer)를 포함한다.
상기 식물성 고흡수성 수지는 물을 가하면 물과 고분자 수지 분자 내의 친수성 작용기와 결합하여 겔 상태로 존재하게 되며, 자체 무게의 100배 내지 400배의 물을 흡수할 수 있는 능력을 가진다. 또한, 단순히 물질에 흡수된 정도에 지나는 것이 아니라, 물 분자와 화학적인 결합을 이루게 되므로 쉽게 빠져나가지 않는 특성을 지닌다. 즉, 물을 잘 흡수하는 스폰지, 펄프, 종이 등에서와 같이 단순히 물질적인 방법에 의하여 물을 빨아들였다가 압력 등에 의하여 쉽게 물이 다시 빠져나가는 흡수 메카니즘이 아니라, 고분자 수지 내에 존재하는 친수성기와 물분자가 결합하면서 팽윤되어 겔화되는 흡수 메카니즘과 특성을 갖는다..
그러므로, 고용량의 물을 흡수하여 팽윤되어 겔상태로 존재하는 고흡수성 수지는 토양에 사용될 경우, 장기적이고 지속적으로 식물의 뿌리에 물을 공급해주며, 토양 수분에 녹아 있는 영양분이 빗물에 씻기지 않게 잡아주고 뿌리에 공급해줄 뿐 아니라, 일반적으로 관개하여 재배하는 것보다 5∼20배의 물 보존기간을 유지할 수 있어, 가뭄에 의해 식물의 생장이 저하되는 것을 막아준다. 또한 식물성 고흡수성 수지는 3~5년 정도면 생분해가 이루어져 환경에 영향을 미치지 않는다.
따라서, 상기 식물성 고흡수성 수지는 수분공급이 원활하지 않더라도 식물의 생장을 촉진시켜줄 뿐 아니라, 토양 내의 영양분이 빗물에 의해 유실되지 않도록 도와 식물의 생장을 촉진하며, 홍수 시에도 토양 내에서 다량의 물을 흡수하여 토사가 쉽게 침식되지 않도록 한다.
또한, 본 발명에서 식물성 고흡수성 수지를 사용하는 이유는, 식물의 생장을 촉진시키는 역할뿐 아니라, 수분함량이 높은 무기성 오니의 수분을 제거하는 역할을 하기 때문이다. 즉, 상기 무기성 오니와 식물성 고흡수성 수지를 혼합할 경우, 무기성 오니의 수분을 식물성 고흡수성 수지가 손쉽게 흡수하게 되어, 무기성 오니의 수분함량이 현저히 낮아지게 됨에 따라 전체적으로 거의 분말화된 상태가 되므로, 별도로 무기성 오니의 수분을 제거하기 위한 추가 공정이 요구되지 않게 됨은 물론, 무기성 오니의 취급이 용이해진다.
이러한 식물성 고흡수성 수지로는 그 종류를 제한하지 않고 사용할 수 있는데, 예를 들면 폴리아크릴산염, 이소프렌과 말레인산염의 공중합체, 전분과 폴리아크릴산염의 공중합체, 폴리비닐알콜계, 폴리아크릴아미드계, 폴리옥시에틸렌계 가교물, 카르복시메틸셀룰로스 가교물 및 아크릴 아마이드와 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
아울러, 본 발명의 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물은 무기성 오니, 식물성 고흡수성 수지와 함께 무기질 비료, 유기질 비료 및 암석 분말로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것을 추가로 포함할 수 있다.
상기 무기질 비료는 화학 비료라고도 하며, 무기염류의 성분에 따라 질소, 인산, 가리, 석회 등 각각의 성분만으로 된 것도 있고, 몇 가지 성분들이 적당한 비율로 혼합하여 복합비료 상태로 제조된 것도 있다. 상기 무기질 비료는 식물체가 쉽게 이용할 수 있는 형태로 되어 있으며, 분해가 빨라서 시비효과 또한 빨리 나타난다. 따라서, 속효성 비료라고도 한다. 상기 무기질 비료는 산성화된 토양을 저렴한 비용으로 중성화시킬 수 있어, 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물로서 적합하다.
이러한 무기질 비료로는 질소비료, 인산질 비료 및 가리질 비료가 있는 데, 상기 질소비료로는 황산암모늄(Ammonium sulfate), 요소(Urea), 석회질소(lime nitrogen), 초석(niter), 질산암모늄(ammonium nitrate), 염화암모늄(ammonium chloride) 등이 있으며, 인산질 비료로는 과린산석회(superphosphate), 중과린산석회(triple superphosphate), 용성인비(fused phosphate), 토마스인비(thomas phosphate) 등이 있고, 가리질 비료로는 염화가리(potassium chloride), 소석회(slaked lime), 탄산석회(calcium carbonate), 농용석회(agricultural lime) 등이 있다. 본 발명에서는 상기 무기질 비료 중 질소비료, 인산질 비료 및 가리질 비료를 각각 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있으며, 비료의 종류를 제한하지 않는다.
그리고 상기 유기질 비료는 동식물의 부산물을 부숙시켜 만든 자연산의 비료로서, 식물에 필요한 각종 성분이 고르게 포함되어 있으며, 분해속도가 느리기 때문에 완효성 비료라고도 한다. 상기 유기질 비료는 미생물에 의하여 분해되는 과정에서 악취가 나므로 완전히 부숙된 것이 아니면 실내에서 시비하는 것은 어렵다. 상기 유기질 비료로는 어박(fish scrap), 유박(깻묵, expeller cake), 골분(bone dust), 계분(鷄糞), 퇴비(compost) 및 우분으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 식물성 고흡수성 수지와 유기질 비료를 함께 사용함에 따라, 유기질 비료가 빗물에 잘 씻겨지지 않아 유기질 비료의 효과 기간을 연장시킬 수 있다.
상기 암석 분말은 통기성의 공급원으로 사용될 수 있다. 즉, 마사토의 지역에서는 무기성 오니만을 식물성 고흡수성 수지와 함께 사용하더라도 별도의 통기성 공급원이 요구되지 않으나, 일반 논과 같은 점토성 토양에 본 발명의 조성물을 적용할 경우는 통기도가 요구되어 통기성 공급원이 필요하다. 본 발명에서는 통기성 공급원으로서 암석 분말을 사용하는데, 상기 암석 분말로는 제올라이트(Zeolite), 벤토나이트(Bentonite), 백운석(Dolomile), 규회석(Wollastonite), 석회석(Limestone), 질석(Vermiculite) 중 1종 이상의 것을 단독 또는 혼합사용할 수 있고, 그 크기는 통기성의 확보를 위해 5~20mesh가 되는 것이 바람직하나, 그 크기를 반드시 제한하는 것은 아니다.
상기한 암석 분말은 통기성 공급원으로서의 역할뿐 아니라, 토양의 중성화 및 양이온교환으로 인한 식물생장을 촉진시키는 역할을 하는 것으로, 상기한 암석 분말 중 제올라이트, 벤토나이트, 질석, 백운석 등은 양이온치환능력(CEC; Cation Exchange Capacity)이 높아 보비력 및 보수력이 우수하여 점착력이 뛰어나 토양을 개량할 수 있고, 식물의 생장을 촉진시킬 수 있다. 상기 토양의 양이온치환용량이란, 토양 교질의 작용으로서 양이온을 흡착하는 능력을 말하며, 양이온의 질소, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 인산과 같은 양분을 흡착하여 식물이 쉽게 이용할 수 있게 하는 것이다. 따라서, CEC 값이 크면 양이온이 많다는 의미로 그만큼 토양이 비옥하다고 볼 수 있는 것이다.
그리고 상기 석회석, 백운석, 규회석은 알칼리 공급원으로서 산성토양의 중성화를 유도할 수 있다.
또한 본 발명에서는 암석 분말로서 이외에도 모래, 석영, 맥반석 등을 사용할 수도 있는 것으로, 통기성을 제공할 수 있다면 그 종류를 제한하지 않는다.
아울러, 본 발명의 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물은 무기성 오니 100중량부를 기준으로, 식물성 고흡수성 수지 1~10중량부, 무기질 비료 1~10중량부, 유기질 비료 1~10중량부 및 암석 분말 1~10중량부의 범위 내에서 혼합된다. 이는 상기 식물성 고흡수성 수지가 1중량부보다 적으면 보수력 및 보비력의 효과가 미미하게 되고 10중량부보다 많으면 과량이 되어 제조비용이 증가할 뿐 아니라, 토양 개량의 효과가 상대적으로 적어지게 되고, 무기질 비료가 1중량부 보다 적으면 알칼리 공급원으로서의 역할이 미미하게 되고 10중량부를 초과하면 과량이 되어 오히려 토양 개량효과가 떨어지게 되며, 유기질 비료가 1중량부보다 적으면 그 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하더라도 더 이상의 증진된 작용효과가 나타나지 않기 때문이며, 상기 암석 분말이 1중량부보다 적으면 통기성의 확보가 어렵고 10중량부를 초과하면 상대적으로 무기성 오니와 식물성 고흡수성 수지, 유, 무기질 비료의 함유량이 적어져 토양개량제 및 식물생장 촉진제로서의 효과가 떨어질 수 있기 때문이다.
본 발명의 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물의 사용량은 크게 제한하지 않는데, 바람직하게는 ㎡ 당 0.1~7kg 정도로 사용하여, 식물의 생장을 돕고 토지를 개량한다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물은, 폐기물인 식물성 오니를 영양분이 풍부한 토양으로서 이용할 수 있음은 물론, 추가되는 탈수 및 건조공정 없이 식물성 고흡수성 수지의 혼합만으로 수분 함유량을 줄일 수 있어, 무기성 오니의 분말화가 가능함에 따라 조성물의 취급이 용이하게 되며, 식물성 고흡수성 수지, 무기질 및 유기질 비료 및 암석 분말로 인해 토양의 중성화 및 식물의 생장 촉진에 현저한 효과를 갖게 된다.
이하 본 발명에 따른 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물의 제조방법에 대해 설명한다. 본 발명의 제조방법을 설명함에 있어서 앞서 상기 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물을 통해 설명된 내용은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물의 제조공정도이다.
먼저, 종래의 무기 침전물 발생장치를 통해 무기성 오니를 회수함으로써, 본 발명의 주원료인 무기성 오니를 준비한다. 상기와 같이 준비된 무기성 오니는 탈수 및 자연건조를 통해 수분율이 85% 이하가 되도록 한다. 이 과정은 이미 무기성 오니의 처리분야에서 공지된 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 무기성 오니의 준비가 완료되면, 약품 혼합장치를 이용하여 상기 준비된 무기성 오니에 식물성 고흡수성 수지를 혼합함으로써, 무기성 오니의 수분율을 10~30%로 줄여준다.
상기 무기성 오니의 수분율이 줄어들면, 무기성 오니와 식물성 고흡수성 수지의 혼합물은 거의 분말화된 상태가 된다. 따라서 분말화된 혼합물을 그대로 밀봉함으로써, 외부의 습기가 침투되는 것을 차단한다.
또한, 상기 무기성 오니와 식물성 고흡수성 수지를 혼합한 한 후, 필요에 따라 앞서 설명한 무기질 비료, 유기질 비료 및 암석 분말 중 1종 이상의 것을 추가로 혼합할 수 있으며, 혼합이 완료되면 밀봉하여 유통한다.
상기 무, 유기질 비료와 암석 분말을 식물성 고흡수성 수지와 함께 혼합하지 않고 2차적으로 혼합하는 이유는, 식물성 고흡수성 수지와 함께 무기성 오니에 혼합될 경우 무기성 오니의 수분 제거 효율이 떨어질 수 있기 때문이다.
이상과 같이, 본 발명은 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물을 제조함에 있어서, 식물성 고흡수성 수지를 무기성 오니와 1차로 혼합함으로써, 무기성 오니의 수분율을 줄여 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물의 취급을 용이하게 하는 것이다. 그리고 필요에 따라 2차로 나머지의 물질을 혼합함으로써, 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물의 생산시간 및 비용을 줄일 수 있는 것이다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 상세히 설명한다.
무기성 오니의 정량 분석 및 유해물질 검사
먼저, 인공골재 공장의 무기 침전물 발생장치로부터 무기성 오니를 획득하고, 이를 자연건조하여 수분율이 85%가 되도록 하였다.
다음으로, 그 무기성 오니를 DEX로 정성 분석한 후, 정성 분석에서 검출된 원소들에 대하여 ICP로 정량 분석하였다. 상기 정량 분석은 KS M 3128; 2004 에 따라 실시하였다. 또한 폐기물공정시험 방법에 따라 무기성 오니 내의 유해물질 검사를 실시하였다.
그리고 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
무기성 오니의 정량 분석 결과(%)
시험 항목 시험 결과
SiO2 56.9
CaO 0.93
AL2O3 22.9
Fe2O3 5.14
MgO 1.13
K2O 2.94
Na2O 3.10
TiO2 0.55
P2O5 0.09
MnO 0.16
S 0.09
무기성 오니의 유해물질 검사 결과
측정항목 단위 기준 분석결과
Pb 또는 그 화합물 ㎎/ℓ 3 불검출
Cu 또는 그 화합물 ㎎/ℓ 3 0.029
As 또는 그 화합물 ㎎/ℓ 1.5 불검출
Hg 또는 그 화합물 ㎎/ℓ 0.005 불검출
Cd 또는 그 화합물 ㎎/ℓ 0.3 불검출
Cr6 + 또는 그 화합물 ㎎/ℓ 1.5 불검출
시안화합물 ㎎/ℓ 1 불검출
유기인화합물 ㎎/ℓ 1 불검출
트리클로로에틸렌 ㎎/ℓ 0.3 불검출
테트라클로로에틸렌 ㎎/ℓ 0.1 불검출
기름성분 W/W % 5 불검출
상기 표 1 및 표 2에서 알 수 있는 바와, 무기성 오니에는 유해물질이 거의 포함되지 않았으며, 식물생장에 도움을 주는 원소들을 다량 포함하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
(제조예 1)
상기 무기성 오니 10kg에 폴리아크릴산염을 500g을 혼합기로 균질하게 혼합하였다.
(제조예 2)
상기 무기성 오니 10kg에 폴리아크릴산염 500g을 혼합한 뒤, 상기 혼합물이 분말화되면, 여기에 무기질 비료로서 황산암모늄 100g, 과린산석회 100g, 염화가리 100g을 혼합하고, 유기질 비료로서 계분 300g을 혼합하였다.
(제조예 3)
상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 무, 유기질 비료와 함께 크기가 10mesh인 제올라이트를 300g 혼합하였다.
상기 제조예 1 내지 제조예 3에서 얻어진 조성물에 대하여, 고추나무의 생육에 미치는 영향과 토양 이화학성 조사를 실시하였다.
1평(3.3m×1m)에 3그루의 고추나무를 심고, 여기(1평)에 제조예 1의 조성물을 1kg 시비한 후, 40일이 경과하도록 하였다. 시비 후 5ℓ관개하였다.
제조예 1 내지 제조예 3 역시 동일방법으로 시험하고, 40일 경과 후 고추나무의 높이를 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.(실험결과는 각 제조예 당 3그루의 고추나무의 평균 높이를 나타내었다.
고추나무 생장촉진 시험결과.(cm)
구분 초기 40일 경과
제조예 1 30 97.5
제조예 2 31 103.5
제조예 3 29.5 105
대조군 30.5 68
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 대조군에 비해 제조예 1 내지 제조예 3이 현저한 생장촉진 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 유, 무기질 비료를 사용하지 않은 제조예 1에 비해 유, 무기질 비료를 사용한 제조예 2, 3의 생장촉진 효과가 좀더 우수한 것을 확인할 수 있었다.
또한, 토양 이화학성 조사는, 제조예 3에서 얻어진 조성물을 사용한 토양(시비구)과 사용하지 아니한 토양(대조구)에 대하여 토양 개량 변화를 조사하기 위하여 산도, 치환성 양이온 함량, 용적 밀도를 측정하였다. 토양의 채취는 처리 전 및 처리 후에 각각의 처리구에서 동일하게 채취하다. 그 결과는 하기 표 4와 같았다.
토양 이화학성 조사결과
처리 pH 양이온치환용량(cmol+/kg)
시험전 7.0 1.80
대조구 6.6 9.10
처리구 7.0 9.64
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 처리구의 경우 대조구에 비해 양이온치환용량이 증가했음은 물론, 산도 역시 시험전에 비해 떨어지지 않은 것을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물에 있어서,
    상기 조성물은 무기성 오니 100중량부에 식물성 고흡수성 수지 1~10중량부, 무기질 비료 1~10중량부, 유기질 비료 1~10중량부 및 암석 분말 1-10 중량부를 포함하고,
    상기 조성물은 분말화 상태이며,
    상기 무기성 오니는 인공골재의 생산 중 세척공정에서 발생된 미립토를 응집제로 침전처리하고, 이를 탈수 및 건조하여서 되며, 수분율이 85% 이하인 것이고,
    상기 식물성 고흡수성 수지는 폴리아크릴산염, 이소프렌과 말레인산염의 공중합체, 전분과 폴리아크릴산염의 공중합체, 폴리비닐알콜계, 폴리아크릴아미드계, 폴리옥시에틸렌계 가교물, 카르복시메틸셀룰로스 가교물 및 아크릴 아마이드와 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 무기질 비료는 질소 비료, 인산질 비료 및 가리질 비료로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이고,
    상기 유기질 비료는 어박, 유박, 골분, 계분, 퇴비 및 우분으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이며,
    상기 암석 분말은 제올라이트(Zeolite), 벤토나이트(Bentonite), 백운석(Dolomile), 규회석(Wollastonite), 석회석(Limestone) 및 질석(Vermiculite)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이며, 그 크기는 5~20mesh임을 특징으로 하는 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물.
  5. 삭제
  6. 무기성 오니를 준비하는 단계와,
    상기 준비된 무기성 오니 100중량부를 기준으로, 무기성 오니 100중량부에 식물성 고흡수성 수지 1~10중량부를 혼합하는 단계와,
    상기 혼합된 혼합물에 무기질 비료 1~10중량부, 유기질 비료 1~10중량부 및 암석 분말 1~10중량부를 혼합하는 단계와,
    상기 혼합된 혼합물를 밀봉하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 혼합된 혼합물은 분말화 상태이고,
    상기 무기성 오니는 인공골재의 생산 중 세척공정에서 발생된 미립토를 응집제로 침전처리하고, 이를 탈수 및 건조하여서 되며, 수분율이 85% 이하인 것이고,
    상기 식물성 고흡수성 수지는 폴리아크릴산염, 이소프렌과 말레인산염의 공중합체, 전분과 폴리아크릴산염의 공중합체, 폴리비닐알콜계, 폴리아크릴아미드계, 폴리옥시에틸렌계 가교물, 카르복시메틸셀룰로스 가교물 및 아크릴 아마이드와 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 하는 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 무기질 비료는 질소 비료, 인산질 비료 및 가리질 비료로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이고,
    상기 유기질 비료는 어박, 유박, 골분, 계분, 퇴비 및 우분으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이며,
    상기 암석 분말은 제올라이트(Zeolite), 벤토나이트(Bentonite), 백운석(Dolomile), 규회석(Wollastonite), 석회석(Limestone) 및 질석(Vermiculite)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상의 것이며, 그 크기는 5~20mesh임을 특징으로 하는 무기성 오니를 이용한 산성화된 토양의 중성화 및 식물생장 촉진용 조성물의 제조방법.
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