KR101477769B1 - 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬 및 그의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 준설토의 해양 투기를 방지하고 준설토의 재활용으로 친환경적이고, 수생식물의 식생 환경을 개선할 수 있고, 어초 등 다른 구조물과 연계하여 구성할 수 있는 경량혼합토를 이용한 인공식물섬 및 그의 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 토사를 함유하는 혼합토로 이루어지는 부유성 식생 부유체; 상기 부유체에 구비되어 부유체에 대한 부력을 증가시키는 부력 증강 부재; 상기 부유체에 구비되어 수생 식물을 식재할 수 있는 식재 수단; 및 상기 부유체를 제 위치에 고정하기 위한 고정 수단을 포함하는 인공식물섬을 제공하며, 준설 토사 및 건설 잔토 중 적어도 하나를 고화재 및 첨가제와 혼합하여 슬러리 형태로 형성하는 슬러리 형성 단계; 수생 식물이 식재될 식재 구멍을 형성하기 위한 포트틀이 설치된 거푸집에 슬러리를 투입하여 양생하는 슬러리 양생 단계; 거푸집에서 제거된 블록을 건조시켜 부유체를 형성하는 부유체 형성 단계; 상기 부유체의 식재 구멍에 수생 식물을 식재하기 위한 섬유질의 식재 재료를 충전하는 식재 재료 충전 단계; 상기 부유체에 부력을 부가하기 위한 부력 증강 부재를 부유체에 마련하는 부력증강부재 마련 단계; 및 앵커 블록으로서의 어초를 상기 부유체에 연결하는 앵커블록 연결 단계를 포함하는 인공식물섬의 제작 방법을 제공한다.

Description

부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬 및 그의 제작 방법{VEGETATED ARTIFICIAL FLOATING ISLAND USING A FLOATABLE LIGHT-WEIGHTED SOIL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 인공식물섬 및 그의 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 준설토나 건설잔토에 부유성을 부여하여 인공식물섬에 적용함으로써 준설토의 해양 투기를 방지하고 준설토를 재활용할 수 있고, 수생식물의 식생 환경을 개선할 수 있고, 구조적 안정성을 확보할 수 있으며, 어초 등 다른 구조물과 연계하여 구성할 수 있는 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.

하천이나 호소 등 수역에 있어서는 강우 또는 대기중의 먼지 등에 의하여 지속적으로 오염물질이 유입되어 수중의 오염물질 농도가 증가한다. 특히, 질소화합물 및 인산염 등을 포함하는 영양 염류는 유기물 분해를 일으키는 미생물의 생육과 증식에 필요한 무기성 원소이며, 질소화합물 및 인산염은 생물세포 형성과 생활에너지 획득을 위하여 연속적으로 공급되어야 하는 원소이다.

그러나 하천이나 호소 등의 수역에 있어서는 이러한 질소 및 인 등을 포함하는 영양염류가 증가하면 부영양화 현상이 발생한다. 부영양화가 발생하면 수중에는 식물성 플랑크톤의 과잉성장을 촉진함으로써 수중의 탁도가 저하되고 심한 경우 부패물에 의한 악취가 발생하고 수중의 어류를 폐사시킬 수도 있다.

그러므로 하천이나 호소 등의 수중 생태계에 포함된 영양염류의 양이 자체 정화능력을 초과하지 않도록 균형이 유지하는 것이 바람직하다.

이의 일환으로 다양한 형태의 인공식물섬이 제안되어 있다. 인공식물섬은 부도(floating islands)라고도 하며, 인공의 부유체 위에 수생식물을 식재하여 식물의 영양염류 섭취를 통한 수질개선 및 경관 창출을 위한 구조물로 정의될 수 있다. 이 구조물은, 일반적으로, 수생식물이 물속에 잠기지 않고 뜨게 하는 기능을 하는 부력재와, 수생식물을 활착시킬 수 있는 식생기반재를 포함하여 이루어진다.

한국특허출원 제1998-0012959호에는 수상식물 재배장치를 제안하고 있는데, 식재홈이 형성된 곳 외에는 수체부와 연결되는 공극이나 틈이 존재하지 않는 폐쇄형 구조로 이루어져 있기 때문에, 식물섬 내에서 초기의 식물 식재부 외에는 식생이 더욱 분열, 확장하지 못하는 문제가 있다.

또한, 한국특허출원 제1998-0028643호에는 수질정화용 인공부도를 제안하고 있다. 이 특허출원은 대나무와 같은 천연 부유체를 사용함으로써 환경에 유해하지 않고 경제적으로도 합리적인 구조라 할 수 있으나, 분해가 쉽게 일어날 수 있는 천연소재를 부유체로 사용한 것으로서, 인공식물섬의 수명이 짧아지는 문제점이 있다.

또한, 한국특허출원 제2003-0027683호에서는 부력재의 상부에, 천연식물성 섬유 재질의 평판매트형 식생기반재를 얹고, 합성수지 그물망으로 전체의 외부를 감싸듯이 결합하여 제작된 구성이 제시된 바 있다. 그러나 부력재의 상부에 단순히 평판매트 형태의 식생기반재를 얹고, 그 결합을 수행하기 위한 구성으로 외부에 그물망을 감싸 결합한 것이기 때문에, 완전하고 견고한 결합이 이루어지지 않는다. 따라서 다소 진행속도가 높은 수류(水流) 및 기상 상태에 의한 바람이나 파랑(波浪) 등이 발생할 때 식생기반재가 부력재 상에서 심하게 유동하여, 소재(식생기반재 및 부력재) 자체의 파손이 발생하는 것은 물론 식재된 식물의 생장에 악영향을 끼치게 된다. 또한, 인공식물섬 자체도 식재기반재와 부력재가 각각의 층을 갖는 별도의 구성으로 전체 체적이 크기 때문에, 공간의 활용도가 크게 떨어진다.

상기한 특허출원들을 비롯한 다른 인공식물섬에 있어서는 플라스틱 재질이나 알루미늄 재질의 강관 내부를 발포 우레탄으로 충전하거나 스티로폼의 외부에 보호판을 결합하여 인공식물섬의 부유체로 사용하는 경우가 있으나, 전자는 비경제적이며, 후자는 스티로폼이 일광 등에 노출되었을 경우 구조적 안정성에 문제가 발생할 수 있는 소지가 있다.

한편, 교토의정서의 규약에 따르면, 준설토의 해양 투기를 금지하고 있다. 따라서 이러한 준설토나 그 밖의 건설 잔토의 재활용이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 발명자는 교토의정서에서 규약하고 있는 준설토의 해양 투기를 방지하고 준설토를 재활용하여 인공식물섬에 적용할 수 있는 방안을 거듭된 연구 결과로 본 발명을 도출하게 되었고, 이에 따라 경량혼합토를 이용한 인공식물섬 및 그의 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수생식물의 식생 환경을 개선할 수 있고, 인공식물섬의 수명을 증대시킬 수 있고, 구조적 안정성을 확보할 수 있으며, 부유력을 증대시킬 수 있는 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬 및 그의 제작 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 자원의 재활용으로 친환경적이고, 다양한 첨가 구성요소를 통해 수생식물의 식생 환경과 구조적 환경을 더욱 증진시키며, 어초 등과 연계하여 구성할 수 있는 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬 및 그의 제작 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 토사를 함유하는 경량혼합토로 이루어지는 부유성 식생 부유체; 상기 식생 부유체에 구비되어 부유체에 대한 부력을 증가시키는 부력 증강 부재; 상기 식생 부유체에 구비되어 수생 식물을 식재할 수 있는 식재 수단; 및 상기 식생 부유체를 제 위치에 고정하기 위한 고정 수단을 포함하는 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬을 제공한다.

본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 부유성 식생 부유체는 토사와 고화재와 기포제를 포함한 첨가제를 혼합한 혼합물을 거푸집에 넣고 양생하여 건조시켜 블록 형태로 형성되는 것으로, 상기 부유성 식생 부유체는 준설토사 및 건설 잔토 중 적어도 하나를 물과 혼합하여 1차 슬러리를 만든 다음, 1차 슬러리에 고화재인 시멘트를 혼합하여 2차 슬러리를 만들고, 2차 슬러리와 고화재 및 기포제를 포함한 첨가제를 혼합하여 3차 슬러리를 만든 다음, 형성하고자 하는 형태의 거푸집에 넣어 양생하고 건조시켜 이루어진 부유체이고, 상기 첨가제는 제올라이트 및 리그닌 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 부력 증강 부재는 발포체(foam)나 코르크(cork) 또는 대나무나 PVC 파이프를 포함하는 내부 중공의 경량체로 구성되어 상기 부유성 식생 부유체의 내부에 매립되거나 부유성 식생 부유체의 주변 가장자리에 설치되고, 상기 식재 수단은 상기 부유성 식재 부유체에 형성되는 복수의 천공 구멍과 상기 천공 구멍에 식재용 충전재를 포함하고, 상기 식재용 충전재는 섬유, 숯, 왕겨, 코코피트(cocopeat), 분쇄 셀룰로오스 토우, 수지성 보습첨가제, 부엽토 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 고정 수단은 상기 부유성 식생 부유체에 연결되어 침하 고정된 인공 어초로 이루어지고, 상기 부유성 식생 부유체의 가장자리에는 이웃하는 부유성 식재 부유체와 서로 연결될 수 있도록 연결 고리가 형성되고, 상기 부유성 식재 부유체의 하면에는 미생물의 서식 공간을 확보할 수 있는 끈 상 미생물 접촉재를 더 포함하고, 상기 부유성 식재 부유체의 하방에 설치되는 물순환 수단 및 상기 물순환 수단에 동력을 제공할 수 있는 태양광 발전 장치 또는 풍력 발전 장치를 포함하는 동력 공급원을 더 포함하며, 상기 부유성 식재 부유체의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 외면을 덮는 망상 형태의 커버 부재 및 부유성 식재 부유체의 외면에는 물의 침투를 막기 위해 도포되는 불투수성 도포재(예를 들면, 발포 우레탄) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 관점에 따르면, 준설 토사 및 건설 잔토 중 적어도 하나를 고화재 및 기포제를 포함하는 첨가제와 혼합하여 슬러리 형태로 형성하는 슬러리 형성 단계; 수생 식물이 식재될 식재 구멍을 형성하기 위한 포트틀이 설치된 거푸집에 슬러리를 투입하여 양생하여 블록화하는 슬러리 양생 단계; 거푸집에서 제거된 블록을 건조시켜 부유성 식생 부유체를 형성하는 부유체 형성 단계; 상기 식생 부유체의 식재 구멍에 수생 식물을 식재하기 위한 섬유질의 식재 재료를 충전하는 식재 재료 충전 단계; 상기 부유체에 부력을 부가하기 위한 부력 증강 부재를 부유체에 마련하는 부력증강부재 마련 단계; 및 앵커 블록으로서의 어초를 상기 식생 부유체에 연결하는 앵커블록 연결 단계를 포함하며, 상기 슬러리 양상 단계는 준설토사 및 건설 잔토 중 적어도 하나를 물과 혼합하여 1차 슬러리를 만든 다음, 1차 슬러리에 고화재를 혼합하여 2차 슬러리를 만들고, 2차 슬러리와 고화재 및 기포제를 포함한 첨가제를 혼합하여 3차 슬러리를 만든 다음, 형성하고자 하는 형태의 거푸집에 넣어 양생하며, 상기 첨가제는 제올라이트 또는 리그닌 중 적어도 하나 이상을 포함하는 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 제작 방법을 제공한다.

본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 부력증강부재 마련 단계는 상기 블록화하는 단계와 동시에 이루어질 수 있다.

본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 부력증강부재 마련 단계는 거푸집에 발포체나 코르크 또는 양면 밀폐된 대나무나 PVC 파이프를 포함한 내부 중공의 경량체를 설치한 후, 슬러리를 투입 양생시켜서 양생 단계에서 매립되도록 하여 마련될 수 있다.

본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 슬러리 양생 단계는 상기 부유성 식재 부유체의 가장자리에 연결 고리를 형성하기 위하여 부유성 식재 부유체의 가장자리에서 돌출되는 적어도 하나의 단부를 갖는 지오그리드가 매립되어 구성되도록 지오그리드를 매립하는 것을 더 포함하고, 상기 부유체의 하면에 미생물의 서식 공간을 확보할 수 있는 끈 상 미생물 접촉재를 마련하며, 상기 부유체의 하방에 물순환 수단과 부유체의 상방에 물순환수단에 동력을 공급하기 위한 태양광 발전 또는 풍력 발전의 동력 공급원을 설치하고, 상기 부유체에 식재되는 수생 식물의 식생 환경을 증진시키기 위하여 부유체의 상면에 섬유 매트를 마련하며, 상기 부유체의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 외면을 망상 형태의 커버 부재를 덮는 것을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬 및 그의 제작 방법에 따르면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 준설토를 재활용함으로써 준설토의 해양 투기를 방지하여 해양 오염을 예방할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 수생식물의 식생 환경을 개선할 수 있고, 인공식물섬의 수명을 증대시킬 수 있고, 구조적 안정성을 확보할 수 있으며, 부유력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명은 자원의 재활용으로 친환경적이고, 다양한 첨가 구성요소를 통해 수생식물의 식생 환경과 인공식물섬의 구조적 환경을 더욱 증진시키며, 어초 등과 연계하여 구성할 수 있어 미수생식물의 증진과 이에 따른 어류 자원 확보 효과를 도모할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 구성을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 부유성 인공식물섬을 구성하는 부력 증강 부재가 부유성 식재 부유체에 구비되는 각각의 실시 형태들을 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 부유성 인공식물섬을 구성하는 부유성 식재 부유체에 지오그리드가 구성되는 예시를 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 제작 방법에 대한 플로차트이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 구성을 개략적으로 도시한 정면도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬은, 토양이나 토사를 함유하는 혼합토로 이루어지는 부유성 식생 부유체(100); 상기 식생 부유체(100)에 구비되어 부유체에 대한 부력을 증가시키는 부력 증강 부재(200); 상기 식생 부유체(100)에 구비되어 수생 식물을 식재할 수 있는 식재 수단(300); 및 상기 식생 부유체(100)를 제 위치에 고정하기 위한 고정 수단(400)을 포함한다.

상기 부유성 식생 부유체(100)는 토사와 고화재와 첨가제를 혼합한 혼합물을 거푸집에 넣고 양생하여 건조시켜 블록 형태로 형성된 것이다. 상기 부유성 식생 부유체(100)는 거푸집에 의해 양생되기 때문에 다양한 형태(원형, 사각형, 다각형)로 성형될 수 있다.

구체적으로, 상기 부유성 식생 부유체(100)는 준설토사 및/또는 건설 잔토를 물과 혼합하여 1차 슬러리를 만든 다음, 1차 슬러리에 시멘트 등의 고화재를 혼합하여 2차 슬러리를 만든다. 그런 다음, 2차 슬러리와 고화재 및 기포제 등의 첨가제를 혼합하여 3차 슬러리를 만든 다음, 형성하고자 하는 형태의 거푸집에 넣어 양생하고 건조시켜 이루어진 부유체이다.

여기에서, 상기 3차 슬러리를 형성하는 과정에서 고화재는 선택적으로 생략될 수 있으며, 고화재로는 시멘트 이외에 석회, 백시멘트 등이 제공될 수 있다.

또한, 상기 부유성 식생 부유체(100)는 인공식물섬에 적용되기 때문에, 그 특성상 2차 슬러리 형성 과정에서 다음과 같은 첨가제가 투입될 수 있다.

상기 부유성 식재 부유체(100)에 첨가되는 첨가제로는 부유체를 경량화시키는, 즉 부유성을 부여하도록 동물성 기포제 및 식물성 기포제를 포함하는 기포제가 기본적으로 투입된다.

상기 기포제의 투입량을 조절함으로써 상기 부유성 식재 부유체(100)의 부유력을 조절할 수 있기 때문에, 상기 기포제의 투입량을 증가시킴으로써 상기 부유성 식재 부유체(100)의 부유력을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 첨가제로는 제올라이트 및/또는 리그닌을 투입할 수 있다.

제올라이트는 무기물로 구성된 천연물질이고, 벌집 모양과 같이 터널과 상자가 상호 연결된 망으로 이루어져 견고한 3차원 결정구조를 지니고 있다. 이러한 미세한 다공질의 구조적 특징으로 인해 제올라이트는 물리적 흡착력과 화학적 양이온 치환작용이 뛰어나 수분, 기타 무기/유기 물질을 20배까지 흡착, 보관하고 있다가 서서히 배출하는 특성을 지니고 있다. 이러한 제올라이트는 압축 강도 및 역학적 특성의 향상을 제공할 수 있다.

리그닌은 셀룰로오스 다음으로 풍부한 유기물로서 적절한 처리방법이 없어 환경 문제가 되고 있으나, 본 발명에서는 첨가제로서 리그닌을 투입하였고, 본 발명의 발명자는 고화재인 시멘트 양에 대하여 리그닌을 0.5, 1.0, 2.0% 첨가했을 경우, 압축강도는 각각 361, 433 그리고 512kgf/cm²로 리그닌을 첨가하지 않은 경우보다 30~80%가량 증가하는 것임을 확인하였다.

다음으로, 부력 증강 부재(200)에 대하여 설명한다.

상기 부력 증강 부재(200)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 부유성 식재 부유체(100)의 가장자리부에 고정되는 발포체(foam)나 코르크(cork) 또는 대나무나 PVC 파이프와 같은 내부 중공의 경량체로 구성될 수 있다.

또한, 도 3 내지 도 5는 부력 증강 부재(200)가 부유성 식재 부유체(100)에 구비되는 다른 실시 형태들을 나타내는 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이 부력 증강 부재(200)는 코르크나 스티로폼과 같은 발포체가 부유성 식재 부유체(100) 내에 매립되어 구성될 수 있다. 그리고 도 4에 도시한 바와 같이 예를 들면 양단을 밀폐한 대나무나 수지 파이프 등과 같은 경량의 내부 중공체가 부유성 식재 부유체(100)에 매립되거나 관통되어 구비될 수 있다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 부유성 식재 부유체(100)는 한 쌍으로 구성될 수 있고, 발포체, 코르크 또는 내부 중공의 대나무나 파이프와 같은 상기 부력 증강 부재(200)는 한 쌍의 부유성 식재 부유체(100) 사이에 개재되어 구성될 수 있다.

여기에서, 상기 부유성 식재 부유체(100) 내에 매립되는 부력 증강 부재는 부유성 식재 부유체를 형성하기 위한 과정에서 거푸집에 부력 증강 부재를 설치한 상태에서 형성함으로써 부유성 식재 부유체 내에 부력 증강 부재를 매립할 수 있다.

다음으로, 상기 식재 수단(300)은 상기 부유성 식재 부유체(100)에 소정 간격으로 또는 랜덤(random)하게 형성되는 천공 구멍(310)(도 4 참조), 및 상기 천공 구멍(310)에 충전되는 식재용 충전재(미도시)를 포함한다.

상기 식재 수단(300)의 천공 구멍(310)은 부유성 식재 부유체(100)를 형성하기 위한 과정에서 포트틀을 거푸집에 설치한 상태에서 양생한 다음, 포트틀을 제거함으로써 형성될 수 있으며, 이 외에도 부유성 식재 부유체(100)에 천공 구멍을 형성할 수 있는 방법이라면 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식과 방법이 이용될 수 있다.

상기 식재 수단(300)의 식재용 충전재는 천연 야자섬유와 같은 자연 섬유 또는 인공 섬유가 충전되는 것이 바람직하다. 상기 식재용 충전재는 천연 섬유 또는 인공 섬유에 더하여 톱밥, 파쇄 폐목재, 파쇄 숯, 왕겨 중 적어도 하나 이상이 혼합될 수 있다.

또한, 상기 식재용 충전재는 코코피트(cocopeat), 분쇄 셀룰로오스 토우, 수지성 보습첨가제, 부엽토 등을 더 포함할 수 있으며, 이 밖에도 수생 식물이 식재되어 식생할 수 있는 충전재라면 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 종류의 식재 재료가 하나 이상 충전될 수 있다.

계속해서, 상기 고정 수단(400)은 부유성 식재 부유체(100)에 앵커로프로 연결하여 침하 고정된 앵커 블록으로 이루어진다. 본 발명에서 고정 수단(400)은 앵커 블록 대신에 인공 어초로 대체할 수 있다. 이외에도 물 위에 떠 있는 부유성 식재 부유체(100)가 수표면을 떠돌아다니지 않고 정해진 제 위치에 정지된 상태로 유지될 수 있는 구성이라면 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 고정 장치가 적용될 수 있다.

한편, 본 발명은 부유성 식재 부유체(100)가 둘 이상 구비되어 이웃하는 부유성 식재 부유체(100)와 서로 용이하게 연결될 수 있도록 부유성 식재 부유체(100)의 가장자리에는 연결 고리(110)가 형성될 수 있다.

예를 들면, 상기 연결 고리(110) 간을 연결하는 연결체는 유동성이 좋고 견고하며 변형이 용이한 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 이웃하는 부유체 간은 가깝게 밀착되어 고무패킹 등으로 연결할 수 있다.

또한, 상기 연결 고리에 대한 다른 형태로서, 도 6과 같은 형태로 구성될 수 있다. 도 6은 본 발명에 따른 부유성 인공식물섬을 구성하는 부유성 식재 부유체에 지오그리드가 구성되는 예시를 도시한 구성도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 부유성 식재 부유체(100)는 내부에 평행하게 매립되고, 적어도 일단 측이 가장자리에서 외부로 돌출되도록 매립되는 지오그리드(G)를 포함할 수 있다. 이와 같이 지오그리드가 매립되어 구성되는 경우, 그 적어도 일단 측에 돌출되어 구비되는 돌출부는 이웃하는 부유체 간을 연결하기 위한 연결 고리(110)을 기능을 제공한다.

아울러, 상기 부유성 식재 부유체(100)에 지오그리드가 매립 구성됨으로써 앞서 설명한 바와 같이 연결 기능을 제공할 뿐만 아니라, 이웃하는 부유체 간의 충격 방지와 부유체 인장성능 보강 등의 기능을 복합적으로 수행할 수 있다.

계속해서, 본 발명은 부유성 식재 부유체(100)를 둘 이상 연결하여 구성할 경우, 이웃하는 부유체 끼리 충돌시 충격을 방지하기 위하여 부유성 식재 부유체(100)의 가장자리부에 충격 방지 부재(120)가 더 구비될 수 있다.

상기 충격 방지 부재(120)는 예를 들면 고무류로 이루어지고, 자전거의 폐타이어나 자동차의 폐타이어 자체 또는 그의 분쇄 고무를 이용할 경우 자원의 재활용 측면에서 바람직하다.

또한, 본 발명은 부유성 식재 부유체(100)의 하면에 미생물의 서식 공간을 확보할 수 있는 끈 상 미생물 접촉재(500)를 더 포함한다.

상기 끈 상 미생물 접촉재(500)는 모노필라멘트를 일정 방향으로 꼬아서 만든 메디아와 메디아에 그 표면을 따라 결합된 복수의 멀티필라멘트 고리로 이루어진 것을 사용할 수 있으며, 멀티필라멘트 고리가 나선형으로 결합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 부유성 식재 부유체(100)의 하방에 설치되는 물순환 수단(즉, 에어리프트)(600) 및 상기 물순환 수단(600)에 동력을 제공할 수 있는 동력 공급원(700)을 더 포함한다.

상기 물순환 수단(600)은 수면 측의 물(즉, 부유성 식재 부유체(100) 바로 하방 측의 물)을 하방으로 폭기시키기 위한 것으로, 수면 측 물과 수면 하방 측 물을 교반시켜 물순환 수단(600)에 의해 하방에서 폭기된 물은 기포를 발생시키면서 다시 상방으로 이동시킨다. 이에 따라 수면 측에 위치한 물과 수면 하방에 위치한 물이 서로 교반됨으로써, 식물 플랑크톤의 대발생을 방지하여 수질을 양호하게 하고 다양한 수생식물 및 수생동물이 서식할 수 있는 환경을 조성할 수 있다.

상기 동력 공급원(700)은 부유성 식재 부유체(100)가 물 위에 설치되는 특성 상, 자연에너지를 이용하여 전력을 발생시킬 수 있는 동력 공급원으로 구성되는 것이 바람직하다.

예를 들면, 상기 동력 공급원(700)은 도면에 도시한 바와 같이 부유성 식재 부유체(100)의 상측에 설치되는 태양광 발전 장치로 이루어질 수 있으며, 도면에 도시되지 않았지만 풍력 발전 장치로도 이루어질 수도 있다.

또한, 본 발명은 부유성 식재 부유체(100)에 식재되는 수생 식물의 식생 환경을 증진시키기 위하여 부유성 식재 부유체(100)의 상면에 섬유 매트(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 섬유 매트 천연 야자섬유 또는 인공 섬유를 판상으로 형성한 것을 적용할 수 있다. 여기에서, 상기 섬유 매트는 수생 식물이 식재될 수 있도록 식재될 부분에는 구멍이 뚫어져 있다.

다음으로, 본 발명은 부유성 식재 부유체(100)의 외형의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 수생 식물이 식재될 부분를 제외한 모든 외면을 덮는 커버 부재(미도시)를 더 포함한다. 상기 커버 부재는 예를 들면 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 망체로 전체를 감싸 구성되는 것으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 부유성 식재 부유체(100)의 외면 또는 상기와 같이 커버 부재가 감싸인 부유체의 외면에는 물의 침투를 막기 위해 불수투성 코팅재(미도시)가 도포될 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 제작 방법에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 제작 방법에 대한 플로차트이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 부유성 인공식물섬의 제작 방법은, 준설토사나 건설 잔토를 고화재 및 기포제를 포함한 첨가제와 혼합하여 슬러리 형태로 형성하는 슬러리 단계(S100); 수생 식물이 식재될 식재 구멍을 형성하기 위한 포트틀이 설치된 거푸집에 슬러리를 투입하여 양생하여 블록화하는 부유성 블록 형성 단계(S200); 거푸집에서 제거된 블록을 건조시켜 부유성 식생 부유체를 형성하는 단계(S300); 상기 식생 부유체의 식재 구멍에 수생 식물을 식재하기 위한 식재 재료를 충전하는 단계(S400); 상기 부유체에 부력을 부가하기 위한 부력 증강 부재를 부유체에 마련하는 단계(S500); 및 앵커 블록으로서의 어초를 상기 식생 부유체에 연결하는 단계(S600)를 포함한다.

상기 슬러리 형성 단계(S100)는 준설토사나 건설 잔토를 물과 혼합하여 1차 슬러리를 만들고, 1차 슬러리에 고화재인 시멘트를 혼합하여 2차 슬러리를 만들고, 2차 슬러리와 기포제를 포함하는 첨가제를 혼합하여 3차 슬러리를 만드는 것을 포함한다.

여기에서, 상기 첨가제의 투입은 제올라이트 또는 리그닌 중 적어도 하나 이상을 투입할 수 있다. 제올라이트는 무기물로 구성된 천연물질이고, 벌집 모양과 같이 터널과 상자가 상호 연결된 망으로 이루어져 견고한 3차원 결정구조를 지니고 있다. 이러한 미세한 다공질의 구조적 특징으로 인해 제올라이트는 물리적 흡착력과 화학적 양이온 치환작용이 뛰어나 수분, 기타 무기/유기 물질을 20배까지 흡착, 보관하고 있다가 서서히 배출하는 특성을 지니고 있다. 이러한 제올라이트는 압축 강도 및 역학적 특성의 향상을 제공할 수 있다. 리그닌은 셀룰로오스 다음으로 풍부한 유기물로서 적절한 처리방법이 없어 환경 문제가 되고 있으나, 본 발명에서는 첨가제로서 리그닌을 투입하였고, 본 발명의 발명자는 고화재인 시멘트 양에 대하여 리그닌을 0.5, 1.0, 2.0% 첨가했을 경우, 압축강도는 각각 361, 433 그리고 512kgf/cm²로 리그닌을 첨가하지 않은 경우보다 30~80%가량 증가하는 것임을 확인하였다.

상기 부력 증강 부재를 마련하는 단계는 부유성 식재 부유체의 가장자리부에 고정되는 발포체(foam)나 코르크(cork) 또는 양면 밀폐된 대나무나 PVC 파이프와 같은 내부 중공의 경량체를 고정함으로써 마련할 수 있다.

여기에서, 상기 부력 증강 부재를 마련하는 단계는 상기 슬러리 양생 단계와 동시에 이루어질 수 있다.

다시 말해서, 상기 부력 증강 부재를 마련하는 단계는 거푸집에 발포체나 코르크 또는 양면 밀폐된 대나무나 PVC 파이프를 설치한 후, 슬러리를 투입 양생시켜 부력 증강 부재가 블록화 단계에서 매립되도록 하여 마련될 수 있도록 할 수 있다.

상기 식재 재료를 충전하는 단계는 천연 야자섬유와 같은 자연 섬유 또는 인공 섬유를 포함하는 식재용 충전재를 충전하는 것으로 이루어질 수 있다. 상기 식재용 충전재는 천연 섬유 또는 인공 섬유에 더하여 톱밥, 파쇄 폐목재, 파쇄 숯, 왕겨 중 적어도 하나 이상이 혼합될 수 있다.

또한, 상기 식재용 충전재는 코코피트(cocopeat), 분쇄 셀룰로오스 토우, 수지성 보습첨가제, 부엽토 등을 더 포함할 수 있으며, 이 밖에도 수생 식물이 식재되어 식생할 수 있는 충전재라면 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 종류의 식재 재료가 하나 이상 충전될 수 있다.

한편, 본 발명의 인공식물섬의 제작 방법은 부유체의 가장자리에 연결 고리를 형성하기 위하여 부유체의 가장자리에서 돌출되는 적어도 하나의 단부를 갖는 지오그리드가 매립되어 구성되도록 상기 슬러리 양생 단계에서 지오그리드를 매립하여 마련하고, 부유체의 하면에 미생물의 서식 공간을 확보할 수 있는 끈 상 미생물 접촉재를 마련하며, 부유체의 하방에 물순환 수단과 부유체의 상방에 물순환 수단 동력 공급용 공급원을 설치하는 것을 더 포함한다.

상기 물순환 수단을 마련함으로써 수면 측의 물(즉, 부유성 식재 부유체 바로 하방 측의 물)을 하방으로 폭기시켜 수면 측 물과 수면 하방 측 물을 교반시킴으로써, 하방에서 폭기된 물은 기포를 발생시키면서 다시 상방으로 이동하고 수면 측에 위치한 물과 수면 하방에 위치한 물이 서로 교반됨으로써, 식물 플랑크톤의 대발생을 방지하여 수질을 양호하게 하고 다양한 수생식물 및 수생동물이 서식할 수 있는 환경을 조성할 수 있다.

상기 동력 공급원은 부유성 식재 부유체가 물 위에 설치되는 특성상, 자연에너지를 이용하여 전력을 발생시킬 수 있는 것으로 구성되는 것으로, 바람직하게 태양광 발전 장치나 풍력 발전 장치로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 인공식물섬 제작 방법은 부유성 식재 부유체에 식재되는 수생 식물의 식생 환경을 증진시키기 위하여 부유체의 상면에 섬유 매트를 마련하는 것을 더 포함하고, 부유체의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 외면을 커버 부재를 덮는 것을 더 포함할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬 및 이의 제작 방법에 따르면, 준설토와 건설잔토에 기포제를 투입하여 부력체로 형성함으로써, 교토의정서에서 규약하고 있는 준설토의 해양 투기를 방지하고 준설토를 재활용하여 인공식물섬에 적용할 수 있는 방안을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 수생식물의 식생 환경을 개선할 수 있고, 인공식물섬의 수명을 증대시킬 수 있고, 구조적 안정성을 확보할 수 있으며, 부유력을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 자원의 재활용으로 친환경적이고, 다양한 첨가 구성요소를 통해 수생식물의 식생 환경과 구조적 환경을 더욱 증진시키며, 어초 등과 연계하여 구성할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 부유성 식생 부유체
200: 부력 증강 부재
300: 식재 수단
400: 고정 수단
500: 끈 상 미생물 접촉재
600: 물순환 수단
700: 동력 공급원
S100: 슬러리 형성 단계
S200: 슬러리 양생 단계
S300: 부유체 형성 단계
S400: 식재 재료 마련 단계
S500: 부력증강부재 마련 단계
S600: 앵커블록 연결 단계

Claims (7)

1. 토사를 함유하는 경량혼합토로 이루어지는 부유성 식생 부유체;
   상기 식생 부유체에 구비되어 부유체에 대한 부력을 증가시키는 부력 증강 부재;
   상기 식생 부유체에 구비되어 수생 식물을 식재할 수 있는 식재 수단; 및
   상기 식생 부유체를 제 위치에 고정하기 위한 고정 수단;을 포함하며,
   상기 부유성 식생 부유체는 토사와 고화재와 기포제를 포함한 첨가제를 혼합한 혼합물을 거푸집에 넣고 양생하여 건조시켜 블록 형태로 형성되는 것으로, 상기 부유성 식생 부유체는 준설토사 및 건설 잔토 중 적어도 하나를 물과 혼합하여 1차 슬러리를 만든 다음, 1차 슬러리에 고화재를 혼합하여 2차 슬러리를 만들고, 2차 슬러리와 기포제를 포함한 첨가제를 혼합하여 3차 슬러리를 만든 다음, 형성하고자 하는 형태의 거푸집에 넣어 양생하고 건조시켜 이루어진 부유성 부유체이고,
   상기 첨가제는 제올라이트 및 리그닌 중 적어도 하나 이상을 포함하는
   부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 부력 증강 부재는 발포체(foam)나 코르크(cork) 또는 대나무나 PVC 파이프를 포함하는 내부 중공의 경량체로 구성되어 상기 부유성 식생 부유체의 내부에 매립되거나 부유성 식생 부유체의 주변 가장자리에 설치되고,
   상기 식재 수단은 상기 부유성 식재 부유체에 형성되는 복수의 천공 구멍과 상기 천공 구멍에 식재용 충전재를 포함하고,
   상기 식재용 충전재는 섬유, 숯, 왕겨, 코코피트(cocopeat), 분쇄 셀룰로오스 토우, 수지성 보습첨가제, 부엽토 중 적어도 하나 이상을 포함하고,
   상기 고정 수단은 상기 부유성 식생 부유체에 연결되어 침하 고정된 인공 어초로 이루어지고,
   상기 부유성 식생 부유체의 가장자리에는 이웃하는 부유성 식재 부유체와 서로 연결될 수 있도록 연결 고리가 형성되고,
   상기 부유성 식재 부유체의 하면에는 미생물의 서식 공간을 확보할 수 있는 끈 상 미생물 접촉재를 더 포함하고,
   상기 부유성 식재 부유체의 하방에 설치되는 물순환 수단 및 상기 물순환 수단에 동력을 제공할 수 있는 태양광 발전 장치 또는 풍력 발전 장치를 포함하는 동력 공급원을 더 포함하며,
   상기 부유성 식재 부유체의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 외면을 덮는 망상 형태의 커버 부재 및 상기 부유성 식재 부유체의 외면에 물의 침투를 방지하도록 도포되는 불투수성 도포재 중 적어도 하나를 더 포함하는
   부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬.
   
4. 준설토사 및 건설 잔토 중 적어도 하나를 고화재 및 기포제를 포함하는 첨가제와 혼합하여 슬러리 형태로 형성하는 슬러리 형성 단계;
   수생 식물이 식재될 식재 구멍을 형성하기 위한 포트틀이 설치된 거푸집에 슬러리를 투입하여 양생하여 블록화하는 슬러리 양생 단계;
   거푸집에서 제거된 블록을 건조시켜 부유성 식생 부유체를 형성하는 부유체 형성 단계;
   상기 식생 부유체의 식재 구멍에 수생 식물을 식재하기 위한 섬유질의 식재 재료를 충전하는 식재 재료 충전 단계;
   상기 부유체에 부력을 부가하기 위한 부력 증강 부재를 부유체에 마련하는 부력증강부재 마련 단계; 및
   앵커 블록으로서의 어초를 상기 식생 부유체에 연결하는 앵커블록 연결 단계를 포함하며,
   상기 슬러리 양상 단계는 준설토사 및 건설 잔토 중 적어도 하나를 물과 혼합하여 1차 슬러리를 만든 다음, 1차 슬러리에 고화재를 혼합하여 2차 슬러리를 만들고, 2차 슬러리와 기포제를 포함한 첨가제를 혼합하여 3차 슬러리를 만든 다음, 형성하고자 하는 형태의 거푸집에 넣어 양생하며,
   상기 첨가제는 제올라이트 또는 리그닌 중 적어도 하나 이상을 포함하는
   부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 제작 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 부력증강부재 마련 단계는 상기 블록화하는 단계와 동시에 이루어지는
   부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 제작 방법.
   
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 부력증강부재 마련 단계는 거푸집에 발포체나 코르크 또는 양면 밀폐된 대나무나 PVC 파이프를 포함한 내부 중공의 경량체를 설치한 후, 슬러리를 투입 양생시켜서 양생 단계에서 매립되도록 하여 마련되는
   부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 제작 방법.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 슬러리 양생 단계는 상기 부유성 식재 부유체의 가장자리에 연결 고리를 형성하기 위하여 부유성 식재 부유체의 가장자리에서 돌출되는 적어도 하나의 단부를 갖는 지오그리드가 매립되어 구성되도록 지오그리드를 매립하는 것을 더 포함하고,
   상기 부유성 식재 부유체의 하면에 미생물의 서식 공간을 확보할 수 있는 끈 상 미생물 접촉재를 마련하며,
   상기 부유성 식재 부유체의 하방에 물순환 수단과 부유체의 상방에 물순환수단에 동력을 공급하기 위한 태양광 발전 또는 풍력 발전의 동력 공급원을 설치하고,
   상기 부유성 식재 부유체에 식재되는 수생 식물의 식생 환경을 증진시키기 위하여 부유체의 상면에 섬유 매트를 마련하며,
   상기 부유성 식재 부유체의 구조적 안정성을 확보하기 위하여 외면을 망상 형태의 커버 부재를 덮는 것을 더 포함하는
   부유성 경량혼합토를 이용한 인공식물섬의 제작 방법.

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