KR101544145B1 - Improvement method of soil erosion resistance using biopolymer - Google Patents

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Abstract

본원은 흙의 침식 (erosion)에 대한 저항성을 증진시키기 위한 친환경 처리 방법으로, 생물체로부터 생성되는 바이오폴리머 (biopolymer)를 이용하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an eco-friendly treatment method for enhancing soil erosion resistance, and a biopolymer produced from an organism.

Description

바이오폴리머를 이용한 흙 침식 저항 증진 방법 {IMPROVEMENT METHOD OF SOIL EROSION RESISTANCE USING BIOPOLYMER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for improving soil erosion resistance using a biopolymer,

본원은 흙 침식 저항 증진 방법, 흙 침식 방지용 조성물, 및 흙 건축 재료 또는 부재에 관한 것으로, 구체적으로는 생물체로부터 생성되는 다당류인 바이오폴리머를 이용한 환경친화적인 흙 침식 억제 기술에 대한 것이다.The present invention relates to a soil erosion resistance promoting method, a soil erosion preventing composition, and an earth building material or member, and more particularly, to an environmentally friendly soil erosion control technique using a biopolymer that is a polysaccharide produced from an organism.

흙의 지반공학적 구성, 엄밀히 말하면 입도분포, 함수비, 유기질 함량은 흙의 침식에 직접적인 영향을 미친다 [Bissonnais, 1996, "Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility: I. Theory and methodology", European Journal of Soil Science, 제47권, 425-437쪽]. 오늘날 흙의 침식이 중요한 환경 문제로 대두됨은 흙의 침식이 사막화 및 기후변화와 직간접적인 영향이 있기 때문이다 [Gisladottir and Stocking, 2005, "Land degradation control and its global environmental benefits", Land Degradation & Development, 제16권, 99-112쪽]. 현재 흙 침식이 수반되는 사막화는 전세계 육지의 1/3에서 진행 중이며, 매년 1천 2백만 ha의 새로운 사막을 생성하며 그 영역을 확대하고 있다 [UNEP (United Nations Environment Programme), 2006, "Deserts & Drylands", TUNZA the UNEP Magazine for Youth, 제4권, 제1호, 1-24쪽]. 흙의 침식은 생태계 교란뿐만 아니라 농경지의 생산력 저하를 초래 [Gisladottir and Stocking, 2005, "Land degradation control and its global environmental benefits", Land Degradation & Development, 제16권, 99-112쪽]하기 때문에 이를 저감 또는 억제할 수 있는 기술 개발이 시급한 실정이다.The soil composition, soil composition, soil moisture content, soil moisture content, organic matter content, and so on have a direct impact on soil erosion [Bissonnais, 1996, "Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility" Soil Science, Vol. 47, pp. 425-437]. Land Degradation & Development, Land Degradation & Development, Land degradation control and its global environmental benefits, Land degradation & development, Land degradation & development, 16, pp. 99-112]. Currently, desertification with soil erosion is ongoing at one-third of the world's land area and is expanding to 12 million hectares of new deserts each year [UNEP (United Nations Environment Program), 2006, "Deserts & Drylands ", TUNZA the UNEP Magazine for Youth, Vol. 4, No. 1, 1-24]. Soil erosion causes degradation of ecosystem disturbances as well as degradation of agricultural land [Gisladottir and Stocking, 2005, Land degradation control and its global environmental benefits, Land Degradation & Development, Vol. 16, pp. 99-112] It is urgent to develop a technology capable of suppressing or suppressing the above-mentioned problems.

통상의 흙 침식 억제 방법은 흙 표면에 망 (mesh 또는 net) 등을 설치하여 침식을 유발하는 외부 요인 (물 또는 바람)을 차단하는 방법이 주로 제안되어 있다 [미국특허 제3867250호; 미국특허 제4071400호; 미국특허 제4486120호]. 하지만 이런 외부 설치 구조물은 그 성능이 한시적일 뿐만 아니라, 비용 소모가 많은 한계가 있다. 따라서 최근에는 흙을 개량하여 침식에 대한 저항력을 높이고자 하는 기술들이 제안되고 있다 [미국특허 제4663067호; 미국특허 제5860770호; 미국특허 제7407993호]. 그러나 상기의 기술들은 화학계열 제품을 주입 또는 살포하는 방법에 의존하고 있어서 환경친화적 관점과는 상이한 기술들이다. 흙 침식은 1차적으로 표층의 생태계 파괴 및 난개발 (화전 또는 방목)에 따른 부작용의 성격이 강하다. 따라서 효과적인 흙 침식 억제를 위해서는 흙의 생태환경을 복원시켜야 한다.Conventional soil erosion control methods have been proposed mainly by providing a mesh or net on the soil surface to block external factors (water or wind) that cause erosion (U.S. Patent No. 3867250; U.S. Patent No. 4071400; U.S. Patent No. 4486120]. However, this external installation structure is not only limited in performance but also has a limit in cost. In recent years, techniques have been proposed for improving the soil resistance and resistance to erosion (U.S. Patent No. 4663067; U.S. Patent No. 5860770; U.S. Patent No. 7,407,993]. However, the above technologies are different from the environmentally friendly viewpoint because they depend on a method of injecting or distributing chemical products. The soil erosion is primarily a side effect due to the destruction of the ecosystem of the surface layer and the unfolding (hunting or grazing). Therefore, the ecological environment of the soil should be restored in order to effectively suppress soil erosion.

한편, 바이오폴리머는 생물이 생성하는 고분자 물질로 생물체를 구성하는 탄수화물, 지방, 단백질, 핵산과 이들의 복합체 등이 생물체 내에서 합성되어 체외로 분비하는 다양한 종류의 고분자 물질을 일컫는다 [이진우, 2001, "미생물을 이용한 껌류의 생산", 미생물과 산업, 제27권, 23-32쪽]. 특히, 수용성 또는 불용성 다당류 (polysaccharide)들은 10 개 이상의 단당 또는 유도 단당이 글리코시드 (glycosidic) 결합에 의하여 생성된 고분자로 자연계에 가장 풍부하게 존재하면서 인간에게 유용한 대표적인 바이오폴리머이다. 이들은 화학적 합성고분자와 달리 환경친화적이며, 구조적 특성에서 비롯되는 겔 (gel) 형성, 유화 안정능, 표면장력 조절능, 물 흡수능, 접착능, 윤활능 및 바이오필름 형성능 등의 기능적 특성으로 인해 각종 산업분야에서 주요 소재로 사용되고 있다 [이홍금, 2001, "해양 미생물로부터 바이오폴리머 개발동향", BioWave, 제3권, 제4호, Sub No. 7].Biopolymers are a variety of polymeric materials that are synthesized in organisms and secreted into the body, such as carbohydrates, fats, proteins, nucleic acids and their complexes, "Production of gums using microorganisms", Microbiology and Industry, Vol. 27, pp. 23-32]. In particular, water-soluble or insoluble polysaccharides are polymers produced by glycosidic bonds of at least ten monosaccharides or derived monosaccharides, and are the most abundant biomolecules in the human body and being useful to humans. Unlike chemical synthetic polymers, they are eco-friendly, and due to their functional properties such as gel formation, emulsion stability, surface tension control, water absorption, adhesion, lubrication and biofilm formation, [Bio-Polymer Development Trends from Marine Microorganisms], BioWave, Vol. 3, No. 4, Sub. 7].

이와 같은 바이오폴리머들은, 석유계열 합성고분자와는 달리 친환경적인 소재로, 환경 및 사회적 문제로부터 자유로운 면이 있어 향후 중요한 재료 소재로 활용될 가능성을 지니고 있다.Unlike petroleum-based synthetic polymers, these biopolymers are eco-friendly materials, free from environmental and social problems, and have potential to be used as important material in the future.

이에, 본원은 바이오폴리머들을 이용하여 흙을 처리하고 흙 및 바이오폴리머 간의 상호작용을 통해 흙의 구조 및 함수조건을 개선시킬 수 있는, 흙 침식 저항 증진 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 흙 침식 방지용 조성물을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a soil erosion resistance enhancement method and a soil erosion prevention composition produced by the method, which can improve soil structure and function conditions through the interaction of soil and biopolymer by treating soil with biopolymers .

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 기술한 과제로 제한되지 않으며, 기술되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems described above, and other problems not described can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, 고분자 점질성 바이오폴리머를 흙에 첨가하는 것을 포함하는, 흙 침식 저항 증진 방법을 제공한다.A first aspect of the invention provides a soil erosion resistance enhancement method comprising adding a polymeric, viscous biopolymer to the soil.

본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면의 흙 침식 저항 증진 방법에 의해 제조되며, 고분자 점질성 바이오폴리머를 포함하는, 흙 침식 방지용 조성물 을 제공한다.The second aspect of the present invention provides a soil erosion preventing composition, which is produced by the soil erosion resistance promoting method of the first aspect of the present invention and comprises a polymeric mucilage biopolymer.

본원의 제 3 측면은, 상기 본원의 제 1 측면의 흙 침식 저항 증진 방법에 의해 제조되며, 고분자 점질성 바이오폴리머를 포함하는, 흙 건축 재료 또는 부재를 제공한다.A third aspect of the present invention provides soil building materials or members made by the soil erosion resistance enhancement method of the first aspect of the present application and comprising a polymeric mucilage biopolymer.

본원에 의하면, 기존의 망 (mesh 또는 net)을 이용한 침식 요인 차단 또는 화학계열 약액 주입 방법에 의존하지 않는 환경친화적인 흙 침식 방지용 조성물 을 제조할 수 있다. 본원에 따른 바이오폴리머를 이용한 흙 침식 저항 증강 방법은 흙의 초기 안정화뿐만 아니라 중ㆍ장기 침식 억제에 탁월한 효과가 있다. 특히, 본원에서 사용된 주 재료인 바이오폴리머는 탄화수소 계열의 고분자 재료로서 지하수 또는 토양 생태계에 대한 영향을 최소화 시킬 수 있어 환경친화적이다.According to the present invention, it is possible to produce a composition for preventing environment-friendly soil erosion that does not depend on the erosion factor blocking method using a conventional mesh (mesh or net) or chemical-based chemical solution injecting method. The soil erosion resistance enhancement method using the biopolymer according to the present invention has an excellent effect not only for the initial stabilization of the soil but also for the suppression of the middle and long term erosion. In particular, the biopolymer, which is the main material used herein, is a hydrocarbon-based polymer material that is environmentally friendly since it can minimize the impact on groundwater or soil ecosystems.

따라서 본원에 따른 바이오폴리머를 이용한 흙 침식 저항 증진 방법은 다양한 흙 보존 분야에 적용될 수 있을 뿐 아니라, 대형 건설 현장에서의 법면 안정화, 하천, 및 수변 공간의 제방 조성, 도로 및 철도 성토층의 안정화, 대규모 농지 조성, 사막화 방지 등 다양한 분야에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 나아가 본원에 따른 흙 침식 저항 증진 방법 및 흙 침식 방지용 조성물은 본격적인 바이오폴리머 상용화 추세에 발맞춰 추가적인 발명 효과를 기대할 수 있다.Therefore, the soil erosion resistance enhancement method using the biopolymer according to the present invention can be applied not only to a variety of soil preservation fields but also to the stabilization of the surface in a large construction site, the formation of a river bed and a river bed, Large-scale farmland formation, and desertification prevention. Further, the soil erosion resistance enhancing method and composition for preventing soil erosion according to the present invention can expect further inventive effects in accordance with the trend of commercialization of biopolymers in earnest.

도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 바이오폴리머를 이용한 친환경 수변 공간 조성을 위한 구획 구분에 관한 개념도를 나타낸 것이다.
도 2는, 본원의 일 실시예에 따른 1 회 강우 모사 후의 흙 시료 전경을 나타낸 것이다. 좌로부터 무처리 황토, 잔탄검 처리 황토, 그리고 베타-1,3/1,6-글루칸 처리 황토이다.
도 3은, 본원의 일 실시예에 따른 강우 침식 모사를 위한 실내 실험 구성을 나타낸 것이다.
도 4는, 본원의 일 구현예에 따른 열처리를 통한 바이오폴리머 처리 공정을 나타낸 것이다.
도 5는, 본원의 일 실시예에 따른 바이오폴리머 처리 흙 (황토)의 강도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은, 본원의 일 실시예에 따른 바이오폴리머 처리 흙 (모래)의 강도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은, 본원의 일 실시예에 따른 바이오폴리머 처리 흙의 급속냉각 및 수중양생 조건 처리 방법을 나타낸 것이다.
도 8은, 본원의 일 실시예에 따른 바이오폴리머 처리 흙의 급속 냉각 및 수중양생 조건에서의 거동을 나타낸 그래프이다.
도 9는, 본원의 일 구현예에 따른 열적 겔화 바이오폴리머를 이용한 친환경 흙 건축 재료 제작 방법에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 10은, 본원의 일 구현예에 따른 열적 겔화 바이오폴리머를 이용한 지반 처리 방법에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 11은, 본원의 일 실시예에 따른 바이오폴리머를 이용한 건축재의 휨강도를 나타내는 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram for partitioning a compartment for forming an environmentally friendly waterfront space using a biopolymer according to one embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a view showing a soil sample after one-time rainfall simulation according to one embodiment of the present invention. Left untreated loess, xanthan gum treated loess, and beta-1,3 / 1,6-glucan treated loess.
FIG. 3 shows an indoor experimental setup for rainfall erosion simulation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates a biopolymer processing process through heat treatment according to one embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the results of measuring the strength of the biopolymer treated soil (loess) according to one embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the results of measuring the strength of soil (sand) treated with biopolymer according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates a rapid cooling and underwater curing condition treatment method of the biopolymer treated soil according to one embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the behavior of bio-polymer treated soil according to one embodiment of the present invention under rapid cooling and underwater curing conditions.
9 is a conceptual diagram of a method for manufacturing an eco-friendly soil building material using the thermal gelling biopolymer according to one embodiment of the present invention.
10 is a conceptual diagram of a method for processing a ground using a thermal gelling biopolymer according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing the bending strength of a building material using a biopolymer according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is "on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used herein, the terms "about," " substantially, "and the like are used herein to refer to or approximate the numerical value of manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the mentioned disclosure. Also, throughout the present specification, the phrase " step "or" step "does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

본원 명세서 전체에서, 용어 "양이온계 수용액"은, 양이온을 포함하는 수용액을 의미하는 것으로서, 예를 들어, 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 이온을 함유하는 수용액을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 알칼리 금속은 1 가의 양이온을 제공할 수 있는, Li, Na, K, Rb, 및, Cs으로 이루어진 1 족 금속을 포함하고, 상기 알칼리토금속은 2 가의 양이온을 제공할 수 있는, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, 및 Ra으로 이루어진 2 족 금속을 포함한다.Throughout the specification, the term "cationic aqueous solution " refers to an aqueous solution containing a cation, for example, it may include, but is not limited to, an aqueous solution containing alkali metal or alkaline earth metal ions. Wherein said alkali metal comprises a Group 1 metal consisting of Li, Na, K, Rb and Cs capable of providing monovalent cations, said alkaline earth metal being selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Ra.

본원 명세서 전체에서, 용어 "황토 (Hwang-to)"는 대륙의 내부에서 풍화로 부서진 암석의 미세한 알갱이들이 바람에 날려와 쌓인 누런빛이나 누런 갈색을 띠는 화강잔류토를 의미한다. Throughout this specification, the term "Hwang-to" refers to a granite residuum which is formed by the weathering of fine grains of weathered rocks in the interior of the continent.

본원 명세서 전체에서, 용어 "토양"은 흙과 동일한 의미로 사용된다.
Throughout this specification, the term "soil" is used interchangeably with soil.

이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
Hereinafter, embodiments of the present invention are described in detail, but the present invention is not limited thereto.

본원의 제 1 측면은, 고분자 점질성 바이오폴리머를 흙에 첨가하는 것을 포함하는, 흙 침식 저항 증진 방법을 제공한다.
A first aspect of the invention provides a soil erosion resistance enhancement method comprising adding a polymeric, viscous biopolymer to the soil.

흙의 침식은 흙의 보유 수분, 입도 분포, 유기물 함량, 표면 식생 등의 영향을 받는다. 흙 유실이 심각한 사막의 경우 이 모든 조건들이 열악하다는 점에서 알 수 있듯이 흙의 침식에 대한 저항성을 증진시키기 위해서는 외부 요인 차단 보다는 흙 자체의 성질을 개량시켜야 한다. 이를 위해서는 흙의 보유 수분을 오래 유지하고, 흙 입자 간 결합력 (점착력)을 높임과 동시에, 향후 식생이 원활히 생장할 수 있는 친환경적인 방법이 요구된다. 기존의 화학계열 처리 방법들은 1차적인 흙 강도 증진에만 초점이 맞춰져 있어 영구적인 침식을 억제하기 위한 식생 환경 조성에 대한 고려는 부족한 실정이다.
Soil erosion is affected by soil moisture, particle size distribution, organic matter content and surface vegetation. In the case of a desert with severe soil loss, all of these conditions are poor. In order to increase the resistance to soil erosion, it is necessary to improve the properties of the soil itself rather than to block external factors. To this end, it is required to maintain the soil moisture for a long period of time, to increase the cohesion between soil particles (cohesive force), and at the same time, an environmentally friendly method in which vegetation can grow smoothly in the future. Existing chemical treatment methods focus on primary soil strength enhancement, so there is insufficient consideration for the establishment of vegetation environment to suppress permanent erosion.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머는 생물체로부터 생성되는 고분자 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 고분자 점질성 바이오폴리머는 글루코오스 (glucose)를 기본 단위 (monomer)로서 가지는 물질을 포함하는 것일 수 있고, 크게 다당류 (polysaccharide)와 아미노산 (amino-acid) 계열로 분류할 수 있으며, 상기 다당류 계열의 바이오폴리머는 그 형상에 따라 고분자 사슬형 (high-molecular chains)과 겔화 (gelation) 바이오폴리머로 구분할 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 사슬형 바이오폴리머는 베타-1,3/1,6-글루칸 (PolycanTM), 알파글루칸, 커들란 (Curdlan) 등을 포함할 수 있고, 상기 겔화 바이오폴리머로는 웰란 (Wellan gum), 젤란검 (Gellan gum), 잔탄검 (Xanthan gum), 아가 (Agar gum), 석시노글리칸 (Succinoglycan gum) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 아미노산 계열의 바이오폴리머는 키토산 (Chitosan)과 감마피지에이 (γPGA) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the polymeric viscous biopolymer may be, but not limited to, any polymeric material produced from an organism. The polymeric viscous biopolymer may include a substance having glucose as a monomer, and may be classified into a polysaccharide and an amino-acid, and the polysaccharide-based biopolymer may be classified into a polysaccharide- Biopolymers can be classified into high-molecular chains and gelation biopolymers according to their shape. For example, the polymer chain biopolymer may include beta-1,3 / 1,6-glucan (Polycan ), alpha-glucan, Curdlan, etc., and the gelling biopolymer may include Welllan But are not limited to, Wellan gum, Gellan gum, Xanthan gum, Agar gum, Succinoglycan gum, and the like. The amino acid-based biopolymer may include, but is not limited to, chitosan and gamma phage-a (PGA).

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 흙 약 100 중량부에 대해 약 20 중량부 이하, 예를 들어, 약 0.00001 중량부 내지 약 15 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 10 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 5 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 1 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 0.5 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 0.1 중량부, 약 0.0001 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.01 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.05 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 20 중량부, 약 1 중량부 내지 약 20 중량부, 약 5 중량부 내지 약 20 중량부, 또는 약 10 중량부 내지 약 20 중량부로 첨가하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the polymeric viscous biopolymer is present in an amount of up to about 20 parts by weight, for example, from about 0.00001 part to about 15 parts by weight, from about 0.00001 part by weight to about 10 parts by weight, About 0.00001 part by weight to about 0.1 part by weight, about 0.0001 part by weight to about 20 parts by weight, and about 0.00001 part by weight to about 5 parts by weight, about 0.00001 part by weight to about 1 part by weight, About 0.01 to about 20 parts by weight, about 0.05 to about 20 parts by weight, about 0.1 to about 20 parts by weight, about 0.5 to about 20 parts by weight, about 1 to about 20 parts by weight , From about 5 parts by weight to about 20 parts by weight, or from about 10 parts by weight to about 20 parts by weight, relative to the total weight of the composition.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머는 흙 내의 공극을 확장시키고 흙 입자간의 결합력을 증가시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the polymeric, viscous biopolymer can be, but is not limited to, expanding the pores in the soil and increasing the binding force between the soil particles.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 흙에 첨가하는 것은, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 상기 흙과 혼합하거나, 상기 흙의 표면에 살포하거나, 또는 상기 흙 내에 주입하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, the addition of the polymeric viscous biopolymer to the soil may be accomplished by mixing the polymeric viscous biopolymer with the soil, spraying it onto the surface of the soil, or injecting the soil into the soil But may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 분말 상태로 흙에 첨가하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 고분자 점질성 바이오폴리머는 흙과 직접 혼합하여 사용하거나, 고분자 점질성 바이오폴리머 분말 또는 현탁액 또는 수용액을 흙의 표면에 도포하여 피복을 형성하도록 하거나, 또는 상기 흙 내에 주입할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 상기 흙과 직접 혼합한 후에, 이를 대상 지역의 지표면에 포설할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the polymeric viscous biopolymer may be added to the soil in powder form, but the present invention is not limited thereto. The polymeric viscous biopolymer may be used directly in admixture with the soil, or may be applied to the surface of the soil by application of a polymeric viscous biopolymer powder, suspension or aqueous solution, or may be injected into the soil, . Further, the polymeric mucilage biopolymer may be directly mixed with the soil and then placed on the surface of the target area, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 수용액 또는 염기성 수용액 상태로 흙에 첨가하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 고분자 점질성 겔화 다당류 바이오폴리머의 현탁액 또는 수용액을 그대로 첨가하거나, 상기 바이오폴리머의 현탁액 또는 수용액에 염을 첨가하여, 염기성 수용액, 예를 들어, pH 약 9 이상의 염기성 수용액 상태로 제조하여 점성을 낮추어 흙에 첨가할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 바이오폴리머의 염기성 수용액을 흙에 첨가한 후, 산성 수용액을 살수하여 침투된 고분자 점질성 겔화 다당류 바이오폴리머의 응집을 촉진시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, it may include, but is not limited to, adding the polymeric, viscous biopolymer to the soil in the form of an aqueous solution or a basic aqueous solution. For example, a suspension or an aqueous solution of a polymeric, viscous, gelled polysaccharide biopolymer may be directly added, or a salt or a salt may be added to the suspension or aqueous solution of the biopolymer to prepare a basic aqueous solution, for example, The viscosity can be lowered and added to the soil, but it may not be limited thereto. After the basic aqueous solution of the biopolymer is added to the soil, the acidic aqueous solution may be sprayed to accelerate agglomeration of the impregnated polymeric tough gelling polysaccharide biopolymer. However, the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 상기 흙에 첨가한 후, 알칼리 금속 또는 알칼리토금속의 양이온을 첨가하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, Na+, K+ 등과 같은 알칼리 금속의 양이온 또는 Ca2 +, Mg2 + 등과 같은 알칼리토금속의 양이온을 첨가하여 바이오폴리머의 겔화를 유도하여 견고한 바이오폴리머-흙 혼합물을 조성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the polymeric viscous biopolymer may be added to the soil, followed by the addition of a cation of an alkali or alkaline earth metal. For example, a cation of an alkali metal such as Na + , K + , or an alkaline earth metal cation such as Ca 2 + , Mg 2 +, or the like may be added to induce gelation of the biopolymer to form a solid biopolymer-soil mixture , But may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 상기 흙에 첨가한 후, pH 약 5 이하의 산성 수용액 또는 양이온계 (cationic) 수용액을 첨가하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 양이온계 수용액은, 예를 들어, 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 이온을 함유하는 수용액을 포함할 수 있다.In one embodiment, the method further comprises adding the polymeric viscous biopolymer to the soil followed by the addition of an acidic aqueous solution or a cationic aqueous solution having a pH of about 5 or less, . The cationic aqueous solution may include, for example, an aqueous solution containing an alkali metal or an alkaline earth metal ion.

본원에 따른 바이오폴리머를 이용한 흙 침식 저항 증진 방법에 사용되는 상기 바이오폴리머는 표면이 음전하를 띠고 있기 때문에, 흙에 첨가된 후 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 이온을 추가하면 흙과의 결합 특성이 더욱 향상될 수 있다.Since the surface of the biopolymer used in the method for enhancing soil erosion resistance using the biopolymer according to the present invention has a negatively charged surface, the addition of an alkali metal or an alkaline earth metal ion after being added to the soil improves the bonding property with soil .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 흙에 첨가한 후, 흙을 가열 및 냉각하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 흙에 첨가한 후 약 80℃ 내지 약 120℃에서 충분히 가열한 후 약 40℃ 내지 약 60℃ 이하로 냉각하여 상기 바이오폴리머의 겔화를 유도할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the polymeric viscous biopolymer may be added to the soil, followed by heating and cooling the soil, but the present invention is not limited thereto. For example, after the polymeric viscous biopolymer is added to the soil, it is sufficiently heated at about 80 ° C to about 120 ° C and cooled to about 40 ° C to about 60 ° C to induce gelation of the biopolymer, But may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 냉각 후, 알칼리 금속 또는 알칼리토금속의 양이온, 예를 들어, Na+, K+ 등과 같은 알칼리 금속의 양이온 또는 Ca2 +, Mg2 + 등과 같은 알칼리토금속의 양이온을 첨가하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, after cooling, a cation of an alkali metal or an alkaline earth metal, such as a cation of an alkali metal such as Na + , K + , or a cation of an alkaline earth metal such as Ca 2 + , Mg 2 + But the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 상기 흙의 표면에 살포한 후, 물, 산성 수용액, 및/또는 양이온계 수용액을 살수하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, pH 약 5 이하의 산성 수용액을 살수하여 흙 내의 바이오폴리머의 겔 구조를 강화시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the polymeric viscous biopolymer may be applied to the surface of the soil, followed by spraying with water, an aqueous acidic solution, and / or a cationic aqueous solution. have. For example, the acidic aqueous solution having a pH of about 5 or less can be sprayed to enhance the gel structure of the biopolymer in the soil, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머는, 사용되는 고분자 점질성 바이오폴리머의 종류 및 사용 목적에 따라 하기와 같이 다양한 방법으로 흙에 첨가될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다:
In one embodiment of the present invention, the polymeric viscous biopolymer may be added to the soil in various ways, but not limited thereto, depending on the type of polymeric viscous biopolymer used and the purpose of use.

1. 고분자 점질성 사슬형 다당류를 이용한 흙 침식 저항성 증진 방법1. Improvement of soil erosion resistance using polymeric mucopolysaccharide

고분자 점질성 사슬형 다당류 바이오폴리머는 일반적으로 분자량이 약 10,000 Da 이상의 고분자들로서 현탁액 또는 수용액 상태에서 사슬 (fiber)들끼리 서로 엉켜 높은 점성을 보이게 된다. 이런 고분자 점질성 사슬형 다당류들은 표면의 전기적 특성으로 인해 흙 입자, 특히 점토질 흙 입자와 잘 결합하는 성질이 있다. 이러한 상호거동을 이용하여 고분자 점질성 사슬형 다당류를 이용하여 흙의 강성과 침식에 대한 저항성을 증진시킬 수 있다. 본원에 따른 고분자 점질성 사슬형 다당류를 이용한 흙 침식 저항 증진 방법은 다음과 같다.Polymer-Mucopolysaccharide Polysaccharides Biopolymers generally have a molecular weight of about 10,000 Da or higher. The fibers tend to become tangled with each other in the suspension or aqueous solution state, and show high viscosity. These polymeric mucopolysaccharides have a property of binding to soil particles, especially clay soil particles, due to their electrical properties on the surface. By using these mutual behaviors, it is possible to improve the stiffness and resistance to erosion of soil by using polymeric mucopolysaccharide. The soil erosion resistance enhancement method using the polymeric mucopolysaccharide according to the present invention is as follows.

1) 살포를 통한 표면 처리1) Surface treatment by spraying

분말상태의 고분자 점질성 사슬형 다당류를 흙 표면에 살포한 후, 물을 살수하여 흙 속 침투를 유도함과 동시에 친수성이 높은 고분자 점질성 사슬형 다당류의 팽창과 상호 간 엉킴을 유발하여 전체적으로 흙 표면에 바이오폴리머 막을 형성하는 방법이다.After spraying the polymeric mucopolysaccharide chain polysaccharide in the powder state, the water is sprayed to induce penetration into the soil, and at the same time, the polymeric mucopolysaccharide having high hydrophilicity is expanded and mutual tangling is induced, Thereby forming a biopolymer film.

고분자 점질성 사슬형 다당류를 물에 녹여 약 0.00001% 내지 약 10% 농도의 현탁액 또는 수용액 상태로 흙 표면에 살수하는 방법으로, 흙의 종류에 따라 현탁액 또는 수용액의 농도를 달리하여 점성을 조절하여 지반 내 침투를 용이하게 하고, 침투 즉시 흙과 결합하여 바이오폴리머-흙 매트릭스를 형성하고, 수분이 건조되면서 그 흙의 강성을 증가시킬 수 있다.The polymeric viscous chain polysaccharide is dissolved in water and sprinkled on the surface of the soil in the form of a suspension or an aqueous solution having a concentration of about 0.00001% to about 10%. The concentration of the suspension or aqueous solution varies depending on the kind of soil, Facilitates penetration and combines with the soil immediately upon penetration to form a biopolymer-earth matrix, and the moisture can dry to increase the stiffness of the soil.

2) 표층 혼합 처리2) Surface layer mixing treatment

흙과 고분자 점질성 사슬형 다당류를 사전 혼합한 후 표면에 타설하여 포장 또는 피복을 형성하는 방법으로, 현장의 흙 또는 수송해 온 흙을 바이오폴리머, 물과 혼합하여 흙 반죽 (mixture)을 만든 후 현장에 타설하는 방법으로, 구체적으로 흙의 건조 중량 대비 약 0.0001% 내지 약 5% 비율로 바이오폴리머를 첨가하고, 물은 흙의 종류 (모래질 또는 점토질)에 따라 흙 중량 대비 약 10% 내지 약 200%의 비율로 혼합한 흙 반죽을 조성한 후 현장에 원하는 두께만큼 타설한다. 경우에 따라서, 타설한 피복을 다지는 공정을 추가 실시할 수 있다.Soil and polymeric mucopolysaccharide polysaccharides are premixed and then poured onto the surface to form a pavement or a cloth. The soil or transported soil is mixed with a biopolymer and water to form a soil mixture Specifically, the biopolymer is added at a ratio of about 0.0001% to about 5%, relative to the dry weight of the soil, and the water is added to the soil at a rate of from about 10% to about 200%, based on the soil type (sand or clay) %, And then poured in the field for the desired thickness. In some cases, the step of dewatering the applied coating can be further carried out.

현장 흙의 표면을 교반하면서 동시에 바이오폴리머와 혼합하는 방법으로 쟁기 (plough) 또는 오거 (auger) 등의 장비로 흙을 교반하면서 동시에 분말 또는 액상 상태의 바이오폴리머를 살포 또는 주입하면서 바이오폴리머-흙 혼합토를 조성하는 방법이다.Mixing the biomolecule with the biomolecule at the same time while stirring the surface of the soil and agitating the soil with the equipment such as a plow or auger while spraying or injecting the biomolymer in the powdery or liquid state, .

3) 압력을 이용한 방법3) Pressure method

살포나 사전 혼합을 이용하여 표층 처리를 하기 어려운 경사지 (법면 등)에 대해서 약 0.00001% 내지 약 10% 농도의 고분자 점질성 사슬형 다당류 현탁액 또는 수용액을 고압으로 분사하여 압력으로 인한 경사지 흙의 교란과 그와 동시에 바이오폴리머의 침투를 촉진시켜 경사지에 대한 바이오폴리머-흙 혼합토 피복을 조성하는 방법이다.The polymeric viscous polysaccharide suspension or aqueous solution having a concentration of about 0.00001% to about 10% is sprayed at a high pressure on a slope (surface or the like) which is difficult to be surface-treated by spraying or premixing to disturb the inclined soil At the same time, it is a method of promoting the penetration of the biopolymer to form a biopolymer-soil mixed soil coating on the sloped ground.

농도 약 0.00001% 내지 약 10% 상태의 고분자 점질성 사슬형 다당류 현탁액 또는 수용액을 고압으로 지반에 주입 (grouting)하는 방법으로 압력을 이용하여 바이오폴리머 현탁액 또는 수용액을 흙 깊숙이 침투 및 확산시켜 바이오폴리머-흙 처리 지반을 조성한다.A method for grouting a suspension or an aqueous solution of a polymeric mucopolysaccharide polysaccharide having a concentration of about 0.00001% to about 10% at a high pressure by using a pressure to penetrate and diffuse a biopolymer suspension or an aqueous solution deep into the soil to form a biopolymer- Soil treatment ground is formed.

상기의 경우 모두 바이오폴리머-흙 혼합 표층 조성 후 다짐을 통해 바이오폴리머-흙 혼합토의 원지반 (original layer)과의 부착력을 증진시킴은 물론 바이오폴리머-흙 혼합토의 밀도를 증진시킴으로써 강성과 내구성을 동시에 향상시킬 수 있다.
In all of the above cases, the biopolymer-soil mixed layer composition is improved to enhance the adhesion with the original layer of the biopolymer-soil mixture by compaction, and the durability of the biopolymer-soil mixture is improved by simultaneously improving the stiffness and durability .

2. 고분자 점질성 겔화 (gelation) 다당류를 이용한 흙의 강도 증진 방법2. Strengthening method of soil using polymeric mucilage gelation polysaccharide

고분자 점질성 겔화 다당류들은 현탁액 또는 수용액 상태에서는 낮은 점성을 보이나 화학적 또는 열 처리를 통해 높은 강성을 가진 겔 (gel)을 형성하는 물질들을 통칭하는 것으로, 상기 고분자 점질성 겔화 다당류 바이오폴리머를 이용하여 흙의 강도를 증진시키는 방법으로 구체적으로 다음과 같은 방법들을 제시한다.The polymeric mucilaginous gelling polysaccharides are collectively referred to as substances which form a gel having a low viscosity in the suspension or aqueous solution state but a high stiffness through chemical or thermal treatment. The polymeric mucilaginous polysaccharide biopolymer The following methods are specifically suggested.

1) 화학적 처리를 통한 흙-고분자 점질성 겔화 다당류 혼합토의 강도 증진1) Enhancement of strength of soil-polymer mucilage gelled polysaccharide mixed soil by chemical treatment

흙의 건조 중량 대비 약 0.0001% 내지 약 5%의 고분자 점질성 겔화 다당류를 흙과 혼합한 후 흙의 종류에 따라 함수비 약 10% (모래질) 내지 약 200% (점토질) 상태의 혼합 반죽을 조성한 후 알칼리 금속 (Na+, K+ 등) 또는 알칼리토금속 (Ca2 +, Mg2+ 등) 계열의 양이온을 첨가하여 바이오폴리머의 겔화를 유도하여 견고한 흙-바이오폴리머 혼합물을 조성하는 방법이다.After mixing the polymeric viscous gelling polysaccharide of about 0.0001% to about 5% of the dry weight of the soil with the soil, a mixed dough having a water content of about 10% (sand) to about 200% (clay) Biopolymer mixture is formed by inducing gelation of a biopolymer by adding alkali metal (Na + , K + ) or alkaline earth metal (Ca 2 + , Mg 2+, etc.) cations.

2) 열 처리를 이용한 흙-고분자 점질성 겔화 다당류 혼합토의 강도 증진2) Improvement of Strength of Soil-Polymer Masticated Gelled Polysaccharide Mixed Soil by Heat Treatment

흙의 건조 중량 대비 약 0.0001% 내지 약 5%의 고분자 점질성 겔화 다당류를 흙과 혼합한 후 흙의 종류에 따라 함수비 약 10% (모래질) 내지 약 200% (점토질) 상태의 혼합 반죽을 조성한 후 이를 약 80℃ 내지 약 120℃ 조건으로 충분히 가열한 후 약 40℃ 내지 약 60℃ 이하로 냉각하면서 겔을 형성하여 견고한 흙-바이오폴리머 혼합토를 조성한다.After mixing the polymeric viscous gelling polysaccharide of about 0.0001% to about 5% of the dry weight of the soil with the soil, a mixed dough having a water content of about 10% (sand) to about 200% (clay) Which is sufficiently heated to a temperature of about 80 ° C to about 120 ° C and then cooled to about 40 ° C to about 60 ° C to form a gel to form a solid soil-biopolymer mixture soil.

또는, 약 0.00001% 내지 약 10% 농도의 고분자 점질성 겔화 다당류 현탁액 또는 수용액을 약 80℃ 내지 약 120℃ 조건으로 충분히 가열한 후 흙과 함수비 약 10% (모래질) 내지 약 200% (점토질) 범위 조건에서 흙과 혼합하면서 냉각시켜 약 40℃ 내지 약 60℃ 이하 온도에서 겔 형성을 유도하여 견고한 흙-바이오폴리머 혼합토를 조성한다.Alternatively, the suspension or aqueous solution of the polymeric viscous gelling polysaccharide having a concentration of about 0.00001% to about 10% is sufficiently heated to a temperature of about 80 ° C to about 120 ° C, and then the soil and water content is about 10% (sand) to about 200% Lt; RTI ID = 0.0 > 40 C < / RTI > to about 60 C to form a solid soil-biopolymer blend.

상기 두 경우 모두 혼합 시 2-1에서 제시한 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 물질을 첨가하면 더욱 강한 흙-바이오폴리머 혼합토를 조성할 수 있다.
In both cases, the stronger soil-biopolymer mixture soil can be formed by adding the alkali metal or alkaline earth metal material shown in 2-1 when mixing.

3. 고분자 점질성 겔화(gelation) 다당류를 이용한 흙의 내구성 증진 방법3. Improvement of soil durability using polymeric mucilage gelation polysaccharide

고분자 점질성 겔화 다당류 바이오폴리머는 일반적으로 아무런 처리를 하지 않은 중성 (pH 약 7) 현탁액 또는 수용액 상태에서는 낮은 점성을 보이나 화학적 또는 열 처리를 통해 높은 강성을 가진 겔 (gel)을 형성하게 된다. 이런 고분자 점질성 겔화 다당류들은 표면의 전기적 특성으로 인해 흙 입자, 특히 점토질 흙 입자와 잘 결합하여 견고한 흙-바이오폴리머 매트릭스를 형성한다. 이러한 상호거동을 이용하여 고분자 점질성 겔화 다당류를 이용하여 흙의 강성과 침식에 대한 저항성을 증진시킬 수 있다. 그 구체적인 형태는 다음과 같다.Polymer-Mucilage Gelling Polysaccharide Biopolymers generally exhibit low viscosity in the neutral (pH ~ 7) suspension or aqueous solution without any treatment, but form a gel with high stiffness through chemical or thermal treatment. These polymeric mucopolysaccharide polysaccharides combine well with soil particles, especially clay soil particles, due to their electrical properties on the surface, forming a firm soil-biopolymer matrix. By using these mutual behaviors, it is possible to improve the stiffness of the soil and resistance to erosion by using the polymeric mucilaginous polysaccharide. The concrete form is as follows.

1) 살포를 통한 표면 처리1) Surface treatment by spraying

분말상태의 고분자 점질성 겔화 다당류를 흙 표면에 살포한 후, 물을 살수하여 흙 속 침투를 유도함과 동시에 친수성이 높은 고분자 점질성 겔화 다당류의 팽창과 상호 간 응집을 유발하여 전체적으로 흙 표면에 바이오폴리머 막을 형성할 수 있다.The polymeric mucilaginous polysaccharide in powder state is sprayed on the surface of the soil and then water is sprinkled to induce penetration into the soil. At the same time, the polymeric mucilaginous polysaccharide having high hydrophilicity expands and causes mutual coagulation, A film can be formed.

이 경우 세 가지 살수 방법이 있다. 첫째, 순수한(중성 또는 약알칼리성) 물을 사용하는 방법이 있으며, 둘째, 1차 살수는 순수한 물을 사용하고 2차 살수로 낮은 pH (pH 약 5 이하)의 산성 수용액 또는 양이온계 수용액을 살수하여 침투된 고분자 점질성 겔화 다당류들의 응집을 촉진시키는 방법이 있다. 마지막으로, 산성 수용액 (pH 약 5 이하) 또는 양이온계 수용액을 바로 살수하는 방법이다.In this case, there are three ways to survive. First, there is a method of using pure (neutral or weakly alkaline) water. Second, pure water is used for primary watering, and an acidic aqueous solution or a cationic aqueous solution having low pH (about pH 5 or less) There is a method of promoting aggregation of penetrated polymeric mucilaginous gelling polysaccharides. Finally, it is a method of immediately watering an acidic aqueous solution (pH of about 5 or less) or a cationic aqueous solution.

고분자 점질성 겔화 다당류를 물에 녹여 약 0.00001% 내지 약 10% 농도의 현탁액 또는 수용액 상태로 흙 표면에 살수하는 방법으로, 흙의 종류에 따라 현탁액 또는 수용액의 농도를 달리하여 점성을 조절하여 지반 내 침투를 용이하게 하고, 침투 즉시 흙과 결합하여 흙-바이오폴리머 매트릭스를 형성하고, 수분이 건조되면서 그 흙의 강성을 증가시킬 수 있다.The polymeric viscous gelling polysaccharide is dissolved in water and sprinkled on the surface of the soil in the form of a suspension or an aqueous solution at a concentration of about 0.00001% to about 10%. By adjusting the viscosity or viscosity of the suspension or aqueous solution depending on the kind of soil, Facilitate penetration, and combine with the soil immediately upon penetration to form a soil-biopolymer matrix and increase the stiffness of the soil as the moisture dries.

이 경우 세 가지 현탁액 또는 수용액 살수 방법이 존재한다. 첫째, 바이오폴리머 현탁액 또는 수용액을 그대로 살수하는 방법, 둘째, 바이오폴리머 현탁액 또는 수용액에 염을 첨가하여 pH를 높여 (pH 약 9 이상) 현탁액 또는 수용액의 점성을 낮춘 후 살수하여 지반 내 침투성을 높이는 방법, 셋째, 염을 첨가하여 pH를 약 9 이상으로 높인 바이오폴리머 현탁액 또는 수용액을 흙에 1차 살수한 후, 2차 살수로 낮은 pH (pH 약 5 이하)의 산성 수용액을 살수하여 침투된 고분자 점질성 겔화 다당류의 응집을 촉진시키는 방법이 있다.In this case, there are three methods of suspension or aqueous solution spraying. (2) a method of raising the pH of a suspension or aqueous solution of a biopolymer (pH of about 9 or more) to lower the viscosity of the suspension or aqueous solution and then spraying the suspension to increase the permeability of the ground Third, a biopolymer suspension or an aqueous solution having a pH of about 9 or higher by adding a salt is firstly sprayed on the soil, and then an acidic aqueous solution having a low pH (about pH 5 or less) is sprayed by secondary spraying, There is a method of promoting aggregation of the gelling polysaccharide.

2) 표층 혼합 처리2) Surface layer mixing treatment

흙과 고분자 점질성 겔화 다당류를 사전 혼합한 후 표면에 타설하여 포장 또는 피복을 형성하는 방법으로, 현장의 흙 또는 수송해온 흙을 점질성 겔화 다당류 바이오폴리머, 중성 또는 알칼리성 물 (pH 약 6 내지 약 13)과 혼합하여 흙 반죽 (mixture)을 만든 후 현장에 타설하는 방법으로, 구체적으로 흙의 건조 중량 대비 약 0.0001% 내지 약 5% 비율로 바이오폴리머를 첨가하고, 물은 흙의 종류 (모래질 또는 점토질)에 따라 흙 중량 대비 약 10% 내지 약 200%의 비율로 혼합한 흙 반죽을 조성한 후 현장에 원하는 두께만큼 타설하는 방법이다. 타설 후에는 낮은 pH의 산성 수용액 (pH 약 5 이하) 또는 양이온계 수용액을 표면에 살수하여 침투를 유도함으로써 혼합토 내의 점질성 겔화 바이오폴리머의 겔 구조를 강화시킬 수 있다.Soil or polymeric mucopolysaccharide gelling polysaccharide is pre-mixed and then poured onto the surface to form a pavement or a covering. The soil or the soil that has been transported is mixed with a mucopolysaccharide gelatinized biopolymer, a neutral or alkaline water 13) to prepare a soil mixture and then pouring it into the field. Specifically, the biopolymer is added at a ratio of about 0.0001% to about 5% of the dry weight of the soil, and water is added to the soil Clay) in an amount of about 10% to about 200% based on the weight of the soil. After the pouring, the gel structure of the viscous gelled biopolymer in the mixed soil can be strengthened by allowing the acidic aqueous solution (pH of about 5 or less) or the cationic aqueous solution to sprinkle on the surface to induce permeation.

현장 흙의 표면을 교반하면서 동시에 바이오폴리머와 혼합하는 방법으로 쟁기 (plough) 또는 오거 (auger) 등의 장비로 흙을 교반하면서 동시에 분말 또는 액상 상태 (pH 약 7 내지 약 13)의 바이오폴리머를 살포 또는 주입하면서 흙-바이오폴리머 혼합토를 조성하는 방법이다. 혼합 교반 후에는 낮은 pH의 산성 수용액 (pH 약 5 이하) 또는 양이온계 수용액을 표면에 살수하여 침투를 유도함으로써 혼합토 내의 점질성 겔화 바이오폴리머의 겔 구조를 강화시킬 수 있다.Mixing the bio-polymer in a powdery or liquid state (pH of about 7 to about 13) while stirring the soil with equipment such as a plow or auger by mixing the surface of the soil with the bio-polymer at the same time Or by injecting soil-biopolymer mixture soil. After mixing and stirring, the gel structure of the mucilage gelled biopolymer in the mixed soil can be strengthened by allowing the acidic aqueous solution having a low pH (pH of about 5 or less) or the cationic aqueous solution to sprinkle on the surface to induce permeation.

3) 압력을 이용한 방법3) Pressure method

살포나 사전 혼합을 이용하여 표층 처리를 하기 어려운 경사지 (법면 등)에 대해서 약 0.00001% 내지 약 10% 농도의 고분자 점질성 겔화 다당류 현탁액 또는 수용액 (pH 약 6 내지 약 13)을 고압으로 분사하여 압력으로 인한 경사지 흙의 교란과 그와 동시에 바이오폴리머의 침투를 촉진시켜 경사지에 대한 흙-바이오폴리머 혼합토 피복을 조성하는 방법이다. 살포 후에는 낮은 pH의 산성 수용액 (pH 약 5 이하) 또는 양이온계 수용액을 표면에 살수하여 혼합토 피복 내의 점질성 겔화 바이오폴리머의 겔 구조를 강화시킬 수 있다.(About 6 to about 13) of a polymeric viscous gelled polysaccharide suspension or solution having a concentration of about 0.00001% to about 10% is sprayed at a high pressure to a slope (such as a flat surface) difficult to be surface-treated by spraying or premixing, Biopolymer mixed soil coating to the slope by promoting the disturbance of the sloping soil due to the slurry and the penetration of the biopolymer at the same time. After spraying, the gel structure of the mucilage gelled biopolymer in the mixed soil coating can be strengthened by spraying an acidic aqueous solution having a low pH (pH of about 5 or less) or a cationic aqueous solution on the surface.

농도 약 0.00001% 내지 약 10% 상태의 고분자 점질성 겔화 다당류 현탁액 또는 수용액 (pH 약 6 내지 약 13)을 고압으로 지반에 주입 (grouting)하는 방법으로 압력을 이용하여 바이오폴리머 현탁액 또는 수용액을 흙 깊숙이 침투 및 확산시켜 흙-바이오폴리머 처리 지반을 조성하는 방법이다. 주입 후에는 낮은 pH의 산성 수용액 (pH 약 5 이하) 또는 양이온계 수용액을 추가로 주입하여 지반 내 흙-바이오폴리머 혼합토의 점질성 겔화 바이오폴리머의 겔 구조를 강화시킬 수 있다.A method for grouting a polymeric mucilage gelatinized polysaccharide suspension or an aqueous solution (pH of about 6 to about 13) at a concentration of about 0.00001% to about 10% at a high pressure by using pressure to push the biopolymer suspension or aqueous solution deep into the soil Permeate and diffuse into soil-biopolymer treated soil. After the injection, the gel structure of the viscous gelling biopolymer of the soil-biopolymer mixture soil in the ground can be strengthened by additionally injecting a low pH acidic aqueous solution (pH of about 5 or less) or a cationic aqueous solution.

상기의 경우 모두 흙-바이오폴리머 혼합 표층 조성 후 다짐을 통해 흙-바이오폴리머 혼합토의 원지반 (original layer)과의 부착력을 증진시킴은 물론 흙-바이오폴리머 혼합토의 밀도를 증진시킴으로써 강성과 내구성을 동시에 향상시킬 수 있다.
In all of the above cases, the soil-biopolymer mixed soil layer composition is improved to enhance the adhesion of the soil-biopolymer mixed soil to the original layer through compaction, and the durability of the soil-biopolymer mixture soil is enhanced to improve both rigidity and durability .

4. 고분자 점질성 바이오폴리머의 흙 속 침투 향상을 위한 방법4. A method for enhancing the penetration of polymeric viscous biopolymer into the soil

고분자 점질성 사슬형 다당류 바이오폴리머는 일반적으로 분자량이 약 10,000 Da 이상의 고분자들로서 중성 또는 산성 (pH 약 7 이하) 현탁액 또는 수용액 상태에서 사슬 (fiber)들끼리 서로 엉켜 높은 점성을 보이게 된다. 특히 표면이 음전하를 띄고 있는 점질성 사슬형 다당류들은 pH가 낮아질수록 점성이 높아지는 특징이 있다. 한편 고분자 점질성 사슬형 다당류 바이오폴리머는 높은 친수성으로 인해 팽창하고 매우 점성이 높은 현탁액 또는 수용액이 된다.Polymer-Mucopolysaccharide Polysaccharides Biopolymers generally have a molecular weight of about 10,000 Da or higher, and the fibers tend to become tangled with each other in a neutral or acidic (pH below about 7) suspension or aqueous solution state. Especially, viscous chain polysaccharides with negatively charged surface are characterized by higher viscosity as the pH is lowered. On the other hand, the polymeric viscous polysaccharide biopolymer expands due to its high hydrophilicity and becomes a highly viscous suspension or aqueous solution.

이처럼 고분자 점질성 바이오폴리머의 흙 속 침투성을 높이기 위해서는 점성을 낮춰야 한다. 이를 위해 본원에서는 다음과 같은 방법들을 제시한다.In order to increase the permeability of the polymeric viscous biopolymer, the viscosity should be lowered. To do this, we propose the following methods.

1) 화학적 처리를 이용하는 방법1) Method using chemical treatment

농도 약 0.00001% 내지 약 10% 상태의 고분자 점질성 사슬형 또는 겔화 다당류 현탁액 또는 수용액의 pH를 약 9 이상으로 증가시키면 점성이 낮아진다. 점성을 낮춘 바이오폴리머 현탁액 또는 수용액을 지반에 살수 또는 압력으로 주입하면 지반 내 침투 또는 확산을 개선할 수 있다.Increasing the pH of the polymeric, viscous, chained or gelled polysaccharide suspension or solution at a concentration of about 0.00001% to about 10% to about 9 or more will reduce the viscosity. Infiltration or diffusion of bio-polymer suspensions or aqueous solutions with reduced viscosity can be improved by spraying or pressurizing them with the ground.

염기성의 고분자 점질성 사슬형 다당류 현탁액 또는 수용액을 흙에 살수 또는 주입한 후에는 낮은 pH의 산성 수용액 (pH 약 5 이하)을 추가 살수 또는 주입하여 흙-바이오폴리머 혼합토 내의 점질성 사슬형 바이오폴리머 간 응집과 점질성 겔화 바이오폴리머 간 겔화를 증진시킬 수 있다.After the suspension or the aqueous solution of the basic polymeric mucopolysaccharide polysaccharide is sprinkled or injected into the soil, an acidic aqueous solution (pH of about 5 or less) at a low pH is additionally sprinkled or injected to form a viscous chain biopolymer in the soil- Agglomeration and mucilage Gelation Biopolymer gelation can be promoted.

2) 물리적 처리를 이용하는 방법2) How to use physical processing

비드밀 (Beadmill) 등을 이용하여 고분자 점질성 사슬형 다당류 바이오폴리머 용액의 점성을 낮추는 방법으로, 약 10,000 ppm 이상의 속도로 비드를 이용하여 용액을 교반함으로써 엉켜있는 다당류 사슬들을 풀어줄 수 있다.The method of lowering the viscosity of the polymeric viscous polysaccharide biopolymer solution by using Beadmill or the like can solve the entangled polysaccharide chains by stirring the solution using beads at a rate of about 10,000 ppm or more.

또한, 고압 (약 150 bar 이상)으로 고분자 점질성 사슬형 다당류 바이오폴리머 용액을 충돌시켜 물리적으로 엉켜있는 다당류 사슬들을 풀어줄 수 있다. 사슬형 다당류 바이오폴리머 용액인 PolycanTM의 경우 원액의 점성이 약 1,000 cps 정도인데, 균질기 (homogenizer)를 이용하여 약 200 bar로 충돌시키면 약 30 cps로 점도가 낮아지고, 약 30 cps의 액체를 다시 충돌시키면 약 16 cps로 점도가 감소한다.Also, the polymeric viscous chain polysaccharide biopolymer solution can be collided at high pressure (greater than about 150 bar) to release physically entangled polysaccharide chains. Chain polysaccharide biopolymer solution, Polycan TM , has a viscosity of about 1,000 cps. When it is collided with a homogenizer at about 200 bar, the viscosity decreases to about 30 cps and a liquid of about 30 cps When hit again, the viscosity decreases at about 16 cps.

물리적으로 점성을 낮춘 고분자 점질성 사슬형 다당류 바이오폴리머를 흙과 혼합 또는 주입한 후 낮은 pH의 산성 수용액 (pH 약 5 이하) 또는 양이온계 수용액을 추가 살수 또는 주입하여 흙-바이오폴리머 혼합토 내의 점질성 사슬형 바이오폴리머 간 응집을 증진시킬 수 있다.Polymeric viscous polyhedral polysaccharide that has physically reduced viscosity is mixed or injected with soil, and then an aqueous acid solution (pH of about 5 or less) of a low pH or a cationic aqueous solution is additionally sprinkled or injected into the soil-biopolymer mixture soil, The aggregation between the chain biopolymers can be promoted.

3) 열 처리를 이용하는 방법3) How to use heat treatment

약 0.00001% 내지 약 10% 농도의 고분자 점질성 겔화 다당류 현탁액 또는 수용액을 약 80℃ 내지 약 120℃ 조건으로 충분히 가열하면 바이오폴리머 현탁액 또는 수용액의 점성이 낮아진다. 이를 고온 상태에서 흙에 혼합 또는 주입을 하게 되면 자연스럽게 냉각이 되면서 약 40℃ 내지 약 60℃ 이하 온도에서 겔을 형성하여 견고한 흙-바이오폴리머 혼합토를 조성하게 된다.
When the polymeric viscous gelled polysaccharide suspension or aqueous solution at a concentration of about 0.00001% to about 10% is sufficiently heated to a temperature of about 80 캜 to about 120 캜, the viscosity of the biopolymer suspension or aqueous solution becomes low. When it is mixed or injected into the soil at high temperature, the gel is naturally cooled and formed at a temperature of about 40 ° C to about 60 ° C to form a solid soil-biopolymer mixture soil.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머는, 하기와 같이 다양한 대상 지역에 여러 목적을 위해 다양한 방법으로 흙에 첨가될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다:
In one embodiment of the invention, the biopolymer may be added to the soil in a variety of ways for various purposes, but not limited to, in various target areas as follows:

1. 고분자 점질성 다당류 바이오폴리머를 이용한 지표면 피복 공법1. Surface coating method using polymeric viscous polysaccharide biopolymer

1-1. 살포 또는 살수 방식을 이용한 방법1-1. Spraying or spraying methods

바이오폴리머 현탁액을 지표면에 직접 살포하는 방식으로 평지뿐만 아니라 경사진 사면 또는 법면에도 손쉽게 적용할 수 있는 방법으로, 고형 또는 액상 상태의 바이오폴리머를 일정 비율로 희석하고, 펌프, 이송관, 그리고 노즐을 이용하여 살포하여, 바이오폴리머 현탁액이 중력에 의해 지반에 침투하면서 흙 입자와 결속하여 피복을 형성하는 방법이다.The biopolymer suspension is directly sprayed on the surface of the ground. This method can be applied not only to flat but also sloping slopes or slopes, by diluting a solid or liquid biopolymer to a certain ratio, And the biopolymer suspension is grafted to the ground by gravity and is bound to soil particles to form a coating.

1-2. 습식혼합·포설 방식을 이용한 방법1-2. Wet mixing · Method using installation method

사전 혼합을 통해 바이오폴리머 혼합토를 조성한 후, 대상 지역에 포설 후 다짐을 통해 특정 두께의 피복을 형성하는 방법이다. 이 공법은 현장에 균질한 품질의 피복을 형성할 수 있는 장점이 있으며, 다짐을 통해 원지반과의 부착력을 높이게 된다.It is a method to form a biopolymer mixture soil by pre-mixing and to form a coating of a certain thickness through compaction after placement in a target area. This method has the advantage of forming a homogeneous quality coating on the site and enhancing the adhesion with the paper by compaction.

본 방법은 고형 또는 액상 상태의 바이오폴리머를 일정 비율로 희석하고 동시에 포설할 수 있는 장치, 포설된 흙을 펴서 다질 수 있는 다짐 장치로 구성된다. 다짐 장치는 롤러식 또는 진동식 모두 가능하다.This method consists of a device capable of diluting a biopolymer in a solid or liquid state at a certain rate and simultaneously laying it, and a compaction device capable of spreading the laid soil. The compaction apparatus can be either roller type or oscillatory type.

본 방법은 1-1과 병행하여 피복 표면의 코팅력을 향상시킬 수 있다. 본 방법은 현장에 다량의 현장 발생토 이용이 가능한 경우 유용하다.This method can improve the coating power of the coated surface in parallel with 1-1. This method is useful when a large number of field sites are available in the field.

1-3. 건식혼합·살포 방식을 이용한 방법1-3. Dry mixing / spraying method

본 방법은 건조 지역과 같이 지표면 흙이 건조되어 있는 경우 적용 가능한 방법으로, 건조된 흙과 분말 상태의 바이오폴리머를 현장에서 바로 건식 혼합한 후 물을 살포하여 피복을 형성하는 방법이다.
This method is applicable to the case where the soil of the ground surface is dry like the dry area. It is a method of dry mixing the dry soil and the biomolymer in powder form directly on site and spraying water to form the coating.

2. 고분자 점질성 다당류 바이오폴리머를 이용한 농경 또는 방목지 보호2. Protection of agricultural or pasture land with biodegradable polymeric polysaccharide biopolymer

농경과 방목으로 인한 토지 이용 변화가 흙 유실의 가장 큰 원인으로 지목되고 있다. 따라서, 농경지 및 목축지의 흙 유실 억제를 위해 바이오폴리머 처리 기술이 매우 효과적으로 사용될 수 있다.Changes in land use due to agriculture and grazing have been pointed out as the biggest causes of soil loss. Therefore, the biopolymer processing technology can be used effectively to suppress the soil loss of agricultural land and pastureland.

2-1. 고분자 점질성 다당류 바이오폴리머를 이용한 논밭 갈기2-1. Polymer Adhesion Polysaccharide Manure plowing using biopolymer

파종 전 농경지를 갈 때, 바이오폴리머 분말 또는 현탁액과 함께 쟁기질을 하는 방법이다. 통상 파종 전 농경지의 경우 표면이 단단하기 때문에 바이오폴리머 현탁액을 사전에 살포하면 쟁기질의 작업 효율을 높일 수 있을뿐만 아니라, 표토와 바이오폴리머가 고루 혼합되면서 농경지 전체의 침식에 대한 저항성이 증대될 수 있다.It is a method of plowing together with a biopolymer powder or suspension when going to pre-sowing farmland. Since the surface of agricultural land before sowing is usually hard, spraying of the biopolymer suspension in advance can increase the working efficiency of the plowing, and it can increase the resistance to erosion of whole agricultural land by mixing the soil and biopolymer uniformly .

또는 쟁기의 머릿부분에 직접 분사 노즐을 장착하여 쟁기질을 함과 동시에 선단부에서 바이오폴리머 현탁액이 공급됨으로써 국부적인 효율을 증진시키는 방법도 제안될 수 있다.Or by pouring the spray nozzles directly onto the head of the plow, while at the same time feeding the biopolymer suspension at the tip, thereby enhancing the local efficiency.

2-2. 항공기를 이용한 농경 또는 방목지 보호2-2. Using aircraft to protect agricultural or pasture land

최근 현대 농업은 방대한 농경 또는 방목지의 경우 항공기를 이용한 살충·제초제 살포 사례가 증가하고 있다. 따라서 본 발명에서 제안된 바이오폴리머를 이용한 흙 침식 저항 증진을 위해 농경 및 방목지에서 대해서도 필요에 따라 항공기를 이용한 바이오폴리머 현탁액을 살포하는 기술을 제안할 수 있다.
Recently, modern agriculture has been increasing in number of cases of spraying insecticides and herbicides using airplanes in vast agricultural or pasture lands. Therefore, in order to improve soil erosion resistance using the biopolymer proposed in the present invention, it is possible to propose a technique of spraying a biopolymer suspension using an aircraft in agriculture and pasture as needed.

3. 고분자 점질성 다당류 바이오폴리머를 이용한 친환경 수변 공간 조성3. Creation of eco-friendly waterside space using polymeric viscous polysaccharide biopolymer

수변 공간의 경우 물과 인접해 있어 물에 의한 침식 가능성이 늘 존재하고 있다. 따라서 수변 공간 조성 시 바이오폴리머를 이용해 지반을 개량하게 되면 전체적인 흙 유실을 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
In the case of waterside space, it is adjacent to water and there is always possibility of erosion by water. Therefore, it is expected that the improvement of the ground using the biopolymer will reduce the overall soil loss when constructing the waterside space.

4. 고분자 점질성 다당류 바이오폴리머를 이용한 연안 흙 보호4. Protection of coastal soil using polymeric viscous polysaccharide biopolymer

바이오폴리머 처리를 이용한 해안 백사장 및 연안 사구 등의 해안 지반 보호를 위해 이용될 수 있다.
Biopolymer treatment can be used to protect coastal areas such as coastal white sand and coastal sand dunes.

5. 고분자 점질성 다당류 바이오폴리머를 이용한 친환경 수변 공간 조성5. Creation of eco-friendly waterside space using biodegradable polymeric polysaccharide biopolymer

바이오폴리머는 환경친화적이고, 시간이 경과함에 따라 생분해 (biodegradation) 되는 특성이 있기 때문에 기존 시멘트 (cement) 또는 화학 계열 재료와 비교해 수변 공간에 적용했을 때 수질 및 수생태계 교란 효과가 극히 적어 친환경 수변 공간 조성에서의 적극적인 활용이 기대된다. 하천 및 수변 공간의 일반적인 형상은 도 1과 같다. 보통 하천과 하천의 범람을 막기 위한 제방 (B), 제방 안쪽의 고수부지 (C), 그리고 제방 바깥의 주변공간 (A)으로 구분된다. 친환경 수변 공간 조성을 위한 방법으로 본 발명에서는 각 공간에 대해 다음과 같은 실시 방법을 수행한다.Because biopolymers are environmentally friendly and biodegradable over time, water quality and water ecosystem disturbance effects are minimal when applied to waterfront spaces as compared to existing cement or chemistry materials, It is anticipated that aggressive use in composition. The general shape of the river and waterside space is shown in Fig. It is usually divided into an embankment (B) to prevent flooding of rivers and streams, a high ground site (C) inside the embankment, and a peripheral space (A) outside the embankment. As a method for creating an environmentally friendly waterside space, the following method is performed for each space in the present invention.

A (주변공간): 현장 조건에 따라 방법 1의 모든 방법 적용 가능A (Peripheral space): All methods of method 1 can be applied according to site conditions

하천 준설 및 수위고 변화로 인한 역행 침식 억제를 위하여 본원에 따른 바이오폴리머를 이용한 흙 침식 저항 증진 방법이 주변 지반에 바이오폴리머를 이용하여 친환경 지반 보강 방법으로서 적용될 수 있다.In order to suppress the retrograde erosion due to river dredging and change, the method of improving the soil erosion resistance using the biopolymer according to the present invention can be applied as an eco - friendly ground reinforcement method using biopolymer in the surrounding ground.

B (제방): 방법 1-1 또는 1-3의 방법 적용 가능B (embankment): Method 1-1 or 1-3 is applicable

제방 및 호안벽 조성에 사용되는 콘크리트 블록 또는 사석을 대체할 수 있는 대안으로, 본원에 따른 바이오폴리머를 이용한 흙 침식 저항 증진 방법이 바이오폴리머 혼합토를 이용한 제방 및 호안벽 조성 방법으로서 적용될 수 있다.As an alternative to the concrete block or stonecle used for forming the bank and the barrier wall, the soil erosion resistance enhancement method using the biopolymer according to the present invention can be applied as a method of forming a bank and a barrier wall using a biopolymer mixture soil.

아울러, 본원에 따른 흙 침식 저항 증진 방법은 만수위 또는 홍수위 시 제방으로의 물 침투를 억제하기 위하여 바이오폴리머를 이용한 제방 표면 피복 공법으로서 적용될 수 있다.In addition, the soil erosion resistance enhancement method according to the present invention can be applied as a bamboo surface coating method using a biopolymer in order to suppress water infiltration into a bank at a high water level or a flood level.

C (고수부지): 현장 조건에 따라 방법 1의 모든 방법 적용 가능C (habitat site): All methods of method 1 can be applied according to site conditions

하천 유입수로 인한 유입부분의 부분 침식 또는 평지 (고수부지)에서의 도랑 (gully)과 같은 불규칙 흙 침식 억제를 위하여 본원에 따른 흙 침식 저항 증진 방법은 바이오폴리머를 이용한 표토 침식 저항성 향상 공법으로서 적용될 수 있다.
The soil erosion resistance enhancement method according to the present invention can be applied as a method for improving soil erosion resistance using a biopolymer in order to partially erode an inflow portion due to influx of an influx of the river or to suppress irregular soil erosion such as a gully in a flat land have.

본원의 바이오폴리머를 이용한 흙 침식 저항 증진 방법에 따르면, 기존의 망 (mesh 또는 net)을 이용한 침식 요인 차단 또는 화학계열 약액 주입 방법에 의존하지 않는 환경친화적인 흙 침식 방지용 조성물을 제조할 수 있다. 아울러, 본원에 따른 흙 침식 저항 증진 방법은 친환경적이고 인체에 유익한 대표 바이오폴리머들을 이용하여 흙을 처리하고 흙 및 바이오폴리머 간의 상호작용을 통해 흙의 구조 및 함수조건을 개선시킴으로써, 침식에 대한 저항성을 향상시킬 수 있다.
According to the soil erosion resistance enhancement method using the biopolymer of the present invention, it is possible to produce an environmentally friendly soil erosion preventing composition that does not depend on the erosion factor blocking or chemical-chemical liquid injection method using the existing net (mesh or net). In addition, the soil erosion resistance enhancing method according to the present invention is a method for improving the resistance to erosion by improving the soil structure and water condition through the interaction of the soil and the biopolymer by treating the soil using representative eco-friendly and biocompatible biopolymers. Can be improved.

본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면의 흙 침식 저항 증진 방법에 의해 제조되며, 고분자 점질성 바이오폴리머를 포함하는, 흙 침식 방지용 조성물을 제공한다.The second aspect of the present invention provides a soil erosion preventing composition, which is produced by the soil erosion resistance promoting method of the first aspect of the present invention and comprises a polymeric mucilage biopolymer.

본원의 일 구현예에 있어서, 흙 약 100 중량부에 대해 상기 고분자 점질성 바이오폴리머 약 20 중량부 이하를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머는 약 0.00001 중량부 내지 약 15 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 10 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 5 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 1 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 0.5 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 0.1 중량부, 약 0.0001 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.01 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.05 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 20 중량부, 약 1 중량부 내지 약 20 중량부, 약 5 중량부 내지 약 20 중량부, 또는 약 10 중량부 내지 약 20 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
In one embodiment herein, the polymeric viscous biopolymer may include, but is not limited to, about 20 parts by weight or less of the polymeric viscous biopolymer relative to about 100 parts by weight of soil. For example, the polymeric viscous biopolymer may comprise from about 0.00001 to about 15 parts by weight, from about 0.00001 to about 10 parts by weight, from about 0.00001 to about 5 parts by weight, from about 0.00001 to about 1 part by weight From about 0.00001 to about 0.5, from about 0.00001 to about 0.1, from about 0.0001 to about 20, from about 0.01 to about 20, and from about 0.05 to about 20, parts by weight, From about 0.1 part to about 20 parts by weight, from about 0.5 parts by weight to about 20 parts by weight, from about 1 part by weight to about 20 parts by weight, from about 5 parts by weight to about 20 parts by weight, or from about 10 parts by weight to about 20 parts by weight But may not be limited thereto.

본원의 제 3 측면은, 상기 본원의 제 1 측면의 흙 침식 저항 증진 방법에 의해 제조되며, 고분자 점질성 바이오폴리머를 포함하는, 흙 건축 재료 또는 부재를 제공한다.A third aspect of the present invention provides soil building materials or members made by the soil erosion resistance enhancement method of the first aspect of the present application and comprising a polymeric mucilage biopolymer.

본원에 따른 바이오폴리머를 이용한 흙의 강도 및 내구성 증진 효과는 흙을 이용한 건축 및 건축자재 분야에 활용될 수 있다. 특히, 바이오폴리머 혼합을 통해서 단순히 흙만 이용한 흙 건축 (벽 또는 기둥 등)보다 높은 강도와 내구성을 확보할 수 있으며, 전통적 방법인 짚 (straw) 등을 이용한 방법과 비교했을 시 유기재료들의 생분해 (degradation)로 인한 기능성 저하 문제를 극복할 수 있고, 화학적 첨가물 (석고, 시멘트 등)을 이용한 방법에 비해서 친환경성이 높은 건축 시공이 가능한 장점이 있다. 상기 흙 건축 재료 및 부재는, 예를 들어, 벽체, 바닥재, 벽돌, 블록, 보드, 패널 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 부재는 건축용 부자재를 의미한다.The strength and durability enhancement effect of the soil using the biopolymer according to the present invention can be utilized in the field of construction and building materials using soil. In particular, bio-polymer mixing can ensure higher strength and durability than soil construction (wall or column) using only soil. Compared with traditional methods such as straw, biodegradation of organic materials ), And it is advantageous in that the construction can be carried out with high environmental friendliness as compared with the method using chemical additives (gypsum, cement, etc.). The soil building material and member may be, for example, but not limited to, a wall, a flooring, a brick, a block, a board, a panel, and the like. The member means a subsidiary material for construction.

보통 흙 건축은 자연상태의 흙을 물과 혼합하여 작업성을 확보한 후 벽돌 또는 블록 형식으로 성형하거나, 직접 벽 또는 바닥에 바르는 형식을 취하고 있다. 이 경우 벽체 또는 바닥재의 강도 및 내구성을 향상시키기 위해 짚 등의 섬유를 첨가하거나, 화학적 첨가물을 혼합하는 방법을 사용하고 있다. 본원에 따른 바이오폴리머를 이용한 흙 벽체 시공 방법은 기존 방법과 차별화된 것이다.Typically, soil construction mixes natural soil with water to ensure workability, and then to form it into brick or block form, or to apply it directly to a wall or floor. In this case, in order to improve the strength and durability of the wall or flooring, fibers such as straw are added, or a chemical additive is mixed. The method of constructing the clay wall using the biopolymer according to the present invention is different from the existing method.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 흙은 세립질 (점토), 조립질 (모래), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the soil may include, but is not limited to, those selected from the group consisting of fine clay (clay), granular (sand), and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 흙 약 100 중량부에 대해 약 20 중량부 이하를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 점질성 바이오폴리머는 흙 약 100 중량부에 대해, 약 0.00001 중량부 내지 약 15 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 10 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 5 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 1 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 0.5 중량부, 약 0.00001 중량부 내지 약 0.1 중량부, 약 0.0001 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.01 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.05 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 20 중량부, 약 1 중량부 내지 약 20 중량부, 약 5 중량부 내지 약 20 중량부, 또는 약 10 중량부 내지 약 20 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, it may include, but is not limited to, about 20 parts by weight or less, relative to about 100 parts by weight of soil. For example, the polymeric viscous biopolymer may be present in an amount of from about 0.00001 to about 15 parts by weight, from about 0.00001 to about 10 parts by weight, from about 0.00001 to about 5 parts by weight, and from about 0.00001 to about 5 parts by weight, About 0.00001 parts by weight to about 0.1 parts by weight, about 0.0001 parts by weight to about 20 parts by weight, about 0.01 parts by weight to about 20 parts by weight, about 0.00001 part by weight to about 20 parts by weight, From about 0.5 parts to about 20 parts by weight, from about 1 part by weight to about 20 parts by weight, from about 5 parts by weight to about 20 parts by weight, or from about 0.05 part to about 20 parts by weight, About 10 parts by weight to about 20 parts by weight, but may not be limited thereto.

상기 본원의 제 2 측면에 따른 흙 침식 방지용 조성물 및 상기 본원의 제 3 측면에 따른 흙 건축 재료 또는 부재는, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 2 측면 및 제 3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
The soil erosion preventing composition according to the second aspect of the present invention and the soil building material or member according to the third aspect of the present invention are not described in detail for the parts overlapping with the first aspect of the present invention, The description of the aspects may be applied equally to the second and third aspects of the present application even though the description thereof is omitted.

이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following Examples are given for the purpose of helping understanding of the present invention, but the present invention is not limited to the following Examples.

[실시예][Example]

실시예 1: 바이오폴리머를 이용한 흙 침식 저항성 측정Example 1 Measurement of soil erosion resistance using biopolymer

바이오폴리머의 흙 침식 억제 효과를 검증하기 위해 다양한 실내 실험을 수행하였다. 본 실시예에서는, 고분자 사슬형 바이오폴리머 물질로 베타-1,3/1,6-글루칸 계열의 액상 제품 (8.9 g/L 베타글루칸 함량; ㈜글루칸)을 사용하였고, 겔화(gelation) 폴리머로는 식품 경화제로 널리 사용되는 순수 분말상태의 잔탄검 (Sigma-Aldrich; CAS 1138-66-2)을 사용하였다. 이때 잔탄검의 가장 큰 특징은 다양한 온도 및 pH 조건에서의 안정성이다.Various laboratory experiments were carried out to verify the soil erosion inhibition effect of biopolymer. In this embodiment, a beta-1,3 / 1,6-glucan-based liquid product (8.9 g / L beta-glucan content; glucan) was used as a polymer chain biopolymer substance, and as the gelation polymer A pure powdered xanthan gum (Sigma-Aldrich; CAS 1138-66-2), widely used as a food hardener, was used. At this time, the most important feature of xanthan gum is stability under various temperature and pH conditions.

발명 실시를 위한 기본적인 방법은 흙을 해당 바이오폴리머와 혼합한 후 강우 조건을 재현하여 각 경우에 대한 흙 유실량을 측정하여, 전반적인 흙의 침식에 대한 저항성을 평가하였다. 구체적인 내용들은 아래와 같다:
The basic method for carrying out the invention was to evaluate the resistance to the overall soil erosion by mixing the soil with the biopolymer and measuring the amount of soil emulsion in each case by simulating the precipitation conditions. Specific details are as follows:

1. 바이오폴리머 처리토의 반복 강우에 대한 침식 저항성1. Erosion resistance to repeated rainfall of biopolymer treated soil

본 실시예에서는 우리나라의 대표 흙인 할로이사이트 [halloysite: Al2Si2O5(OH)4]가 주성분인 화강잔류토 (황토)를 대표 흙 시료로 사용하였다. 황토는 자연건조 후, 입자들을 0.07 mm 내지 0.15 mm 크기로 분쇄한 후, 110℃ 온도에서 건조시켜 잔류 유기물질을 제거하였다.In this embodiment, the representative soil (yellow soil), which is the main component of the halloysite [Halloysite: Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ] in Korea, is used as the representative soil sample. After the natural loess of the loess, the particles were pulverized to a size of 0.07 mm to 0.15 mm and then dried at 110 ° C to remove residual organic matter.

이와 관련하여, 도 2는 본 실시예에 따른 1 회 강우 모사 후의 흙 시료 전경을 나타낸 것이다. 좌로부터 무처리 황토, 잔탄검 처리 황토, 그리고 베타-1,3/1,6-글루칸 처리 황토이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 세 개의 시료판 (A, B, C)을 준비해 각각에 2,000 g의 흙을 채운 후, A는 1,200 g (흙 중량대비 60%)의 증류수, B는 1,200 g의 액상 베타-1,3/1,6-글루칸 (0.5%의 베타글루칸: 흙 중량비), C에는 10 g의 분말 잔탄검 및 1,200 g의 증류수를 각각 흙과 균일하게 혼합하였다.
In this connection, FIG. 2 shows a view of the soil sample after one-time rainfall simulation according to the present embodiment. Left untreated loess, xanthan gum treated loess, and beta-1,3 / 1,6-glucan treated loess. As shown in Fig. 2, three sample plates (A, B and C) were prepared and each was filled with 2,000 g of soil. A was 1,200 g of distilled water (60% of soil weight), B was 1,200 g of liquid Beta-1,3 / 1,6-glucan (0.5% beta glucan: soil weight ratio), 10 g of powder xanax and 1,200 g of distilled water were uniformly mixed with soil.

강우 모사를 위해 도 3에 보이는 바와 같은 살수기를 사용하였으며, 시료판의 각도는 20℃로 설정하였다. 도 3은 본 실시예에 따른 강우 침식 모사를 위한 실내 실험 구성을 나타낸 것이다. 강우 모사 전에 시료판의 전체 무게를 측정하고, 500 mL의 강우 모사 후 유출 슬러리를 집수하여 부피와 질량을 측정하였다. 강우 모사 후 시료판의 전체 무게를 측정하여 지반의 흡수량을 산출하였다. 유출 슬러리는 즉시 건조하여 건조 전·후의 질량 차이를 토대로 흙 침식량을 도출하였다. 강우 모사는 이틀의 주기로 수행하여 총 10 번을 수행하였다.In order to simulate the rainfall, a sprayer as shown in FIG. 3 was used, and the angle of the sample plate was set at 20 ° C. FIG. 3 shows an indoor experimental setup for rainfall erosion simulation according to the present embodiment. The total weight of the sample plate was measured before the rainfall simulation, and 500 mL of rainfall simulation was performed to collect the effluent slurry and measure its volume and mass. After the rainfall simulation, the total weight of the sample plate was measured and the amount of absorption of the ground was calculated. The effluent slurry was dried immediately and the soil erosion amount was derived based on the mass difference before and after drying. The rainfall simulation was performed in a period of two days and performed 10 times in total.

각 강우 모사에 따른 흙 유실량은 표 1과 같다.Table 1 shows the amount of soil loss according to each rainfall simulation.

Figure 112013069601088-pat00001
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표 1의 각 강우 횟수 별 유실량을 초기 전체 흙 중량 (2,000 g)에 대한 누적 유실률 (%)로 환산한 결과는 표 2와 같다.Table 2 shows the cumulative loss rates (%) of the initial total soil weight (2,000 g) for each rainfall frequency in Table 1.

Figure 112013069601088-pat00002
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실험 결과 바이오폴리머 처리 흙은 총 10 번의 강우 모사에 대해 누적 유실률이 1.5% 미만의 수준인 반면, 아무런 처리를 하지 않은 흙은 21%의 흙이 유실됨을 확인할 수 있었다. 특히 바이오폴리머 중에서도 베타-1,3/1,6-글루칸의 경우 누적 유실률이 0.1% 밖에 되지 않아 침식에 대한 저항이 월등히 높음을 확인할 수 있었다.
Experimental results show that the cumulative loss rate of bio - polymer treated soil is less than 1.5% for 10 rainfall simulations, while 21% of soil is lost in the untreated soil. In particular, beta-1, 3 / 1,6-glucan among the biopolymers has a cumulative loss rate of only 0.1%, indicating that the resistance to erosion is much higher.

2. 바이오폴리머 처리토의 집중 강우에 대한 침식 저항성2. Resistance to erosion against intensive rainfall of biopolymer treated soil

주기적인 강우 외 강도 높은 집중 강우에 대한 침식 저항성을 검증하기 위해 상기 바이오폴리머 처리토의 반복 강우에 대한 침식 저항성을 알아보기 위한 실험과 동일한 조건의 시료 A, B, C를 조성한 후 집중 강우를 모사하였다. 집중 강우를 위해서는 500 mL의 강우를 10 분 간격으로 15 회 살수하여 상기와 마찬가지로 강우 전·후의 전체 시료 중량과 흙 유실량을 측정하였다. In order to verify the erosion resistance against intensive rainfall other than periodic rainfall, samples A, B and C were prepared under the same conditions as the experiment for evaluating erosion resistance against repeated rainfall of the biopolymer treated soil, . For intensive rainfall, 500 mL of rainfall was sprayed 15 times at intervals of 10 minutes, and the total sample weight and soil loss before and after rainfall were measured as described above.

집중 강우 모사에 따른 흙의 누적 유실률 (%)은 표 3과 같다.Cumulative loss rate (%) of soil due to intensive rainfall simulation is shown in Table 3.

Figure 112013069601088-pat00003
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표 2와 표 3의 결과들을 비교해보면, 집중 강우 조건에서 아무런 처리를 하지 않은 흙의 누적 유실률이 월등히 증가함 (21.2 → 31.8; 10 회 누적 강우 기준)을 확인할 수 있다. 특이한 점은 바이오폴리머 처리 흙의 집중 강우에 대한 저항이 여전히 높다는 사실 (1% 미만)을 확인할 수 있었다.Comparing the results of Table 2 and Table 3, it can be seen that cumulative loss rate of soil without any treatment in intensive rainfall condition increases significantly (21.2 → 31.8; 10 cumulative rainfall). Unusual was the fact that resistance to intensive rainfall in biopolymer treated soil was still high (less than 1%).

이로써 바이오폴리머 처리가 반복 및 집중 강우 조건 모두에 대해 흙의 침석에 대한 저항을 획기적으로 높임을 확인할 수 있었다.
It was confirmed that the biopolymer treatment dramatically increased the resistance to soil sedimentation in both repeated and intensive rainfall conditions.

실시예 2: 열 처리를 이용한 고분자 점질성 겔화 다당류 바이오폴리머-흙 혼합Example 2: Polymer tough gelatinized polysaccharide using heat treatment Biopolymer-soil mixture

흙의 종류와 상관없이 열적 겔화를 이용하여 고분자 점질성 겔화 바이오폴리머와 흙을 혼합하기 위해서는 일단 고온 상태의 고분자 점질성 겔화 다당류 바이오폴리머 수용액과 흙을 각각 준비하였다. 고온 (80℃)의 용매 (물)에 분말 상태의 바이오폴리머를 녹인 후 이를 가열된 흙과 혼합함으로써 혼합 시 급격한 온도 하강으로 인한 조기 겔화 (gelation)를 막았다. 고온의 바이오폴리머 수용액 형성 시 중요한 점은 바이오폴리머의 농도 (용매 대비 용질량)를 적절히 조절해야 한다는 점이다. 통상적으로 아가 (agar)는 상온에서는 친수성 (hydrophilic)으로 인해 자기 질량의 20 배에 해당하는 물을 흡수하며, 그 용해도는 온도가 높아짐에 따라 증가한다. 아가의 경우 10% (10 g / 100 mL) 이하, 젤란검의 경우 3% (3 g / 100 mL) 이하로 고온 용액을 조성하는 것이 바람직한데, 그 이유는 그 이상의 분말은 물에 완전히 용해되지 않기 때문이다.In order to mix the soil with the polymeric mucilage gelling biopolymer using the thermal gelation irrespective of the type of soil, a high molecular weight mucopolysaccharide gelatinized polysaccharide biopolymer aqueous solution and soil were once prepared. After dissolving powdery biopolymer in a high temperature (80 ℃) solvent (water) and mixing it with heated soil, premature gelation due to abrupt temperature drop was prevented. The important point in forming a high-temperature biopolymer aqueous solution is that the concentration of the biopolymer (the solubility of the solvent) should be appropriately controlled. Generally, agar absorbs water corresponding to 20 times its own mass due to its hydrophilic property at room temperature, and its solubility increases with increasing temperature. It is preferred to prepare a hot solution at 10% (10 g / 100 mL) or less for agar and 3% (3 g / 100 mL) for gellan gum because more powders are not completely dissolved in water It is not.

고온의 겔화 바이오폴리머 용액은 고온의 흙과 균일하게 혼합시키고, 황토 등의 흙 (점성토 계열)과는 60% (흙 중량 대비 용액 중량) 이하, 모래질 흙과는 30% 이하로 혼합하였다. 혼합 후 원하는 목적에 맞게 성형한 후 냉각과정을 거쳐 공기 또는 수중에서 양생할 수 있다. 본 과정의 요약은 도 4에 도시한 바와 같다.
The high temperature gelling biopolymer solution was mixed uniformly with high temperature soil and mixed less than 60% (solution weight with respect to the soil weight) and less than 30% with the sand soil with the clay soil (clay soil type). After mixing, it can be molded in air or water by cooling after molding to fit the desired purpose. A summary of this process is shown in FIG.

실시예 3: 열적 겔화 바이오폴리머-흙 조성물의 냉각 및 양생 방법Example 3: Cooling and curing method of thermal gelling biopolymer-soil composition

실내 조건에서 황토와 모래를 이용해 다양한 고분자 점질성 열적 겔화 다당류 바이오폴리머-흙 시편을 제작하고 강도를 측정하였다. 각 흙에 대해 아가 및 젤란검 함량을 흙 중량 대비 각각 1% 및 3%에 맞춰 배합하였으며, 황토의 경우 초기 물/흙 배합비 60%, 모래의 경우 혼합 시 물/흙 배합비를 30%로 하였다. 배합 후 공기 중에 자연 냉각 및 공기양생을 시킨 시편의 강도는 도 5 (황토) 및 도 6 (모래)에 나타난 바와 같다. 도 5 및 도 6의 결과에 의하면 열적 겔화 바이오폴리머 혼합으로 흙의 압축강도가 월등히 증가함을 확인할 수 있다. 특히, 황토의 경우 그 최대 강도가 12 MPa 에 도달하여 매우 단단한 흙 조성물을 형성함을 확인할 수 있었다. 이는 아가 및 젤란검 모두 음전하를 띄고 있어, 표면 전하를 지니고 있는 황토 입자와 더 단단한 결합을 형성한다는 사실을 보여준다.A variety of high molecular weight, viscous, gelling polysaccharide biopolymer - earth specimens were prepared and their strengths were measured by using loess and sand in indoor conditions. Agar and gellan gum contents were adjusted to 1% and 3%, respectively, for each soil. The initial water / soil composition ratio was 60% for loess and 30% for water / soil mixture. The strength of the specimen subjected to natural cooling and air curing in air after compounding is as shown in Fig. 5 (loess) and Fig. 6 (sand). 5 and FIG. 6 show that the compressive strength of the soil is greatly increased by the thermal gelling biopolymer mixture. Especially, it was confirmed that the maximum strength of the loess soil reached 12 MPa, forming a very hard soil composition. This shows that both agar and gellan gum are negatively charged, forming a firmer bond with the loess particles bearing surface charge.

그러나, 공기 중에 자연 냉각 및 공기양생을 시킨 황토 시편의 경우 최대 20%의 건조수축 (volumetric strain) 거동을 보여 이를 해결하기 위해 고온 배합 후 초기 냉각 방법을 달리하는 방안을 모색하였다. 도 4의 과정과 같이 배합 및 성형 직후 시편 (아가 3%, 및 젤란검 3%)을 급속 냉각시키는 방법으로 시편을 냉수에 냉각시켰다 (도 7). 충분한 냉각 후 시편을 공기양생 시킨 결과, 최종 건조수축이 10% 이하로 격감함을 확인하였다. 따라서 건조수축을 방지하기 위해 바이오폴리머-흙 조성물의 초기 겔화가 매우 중요함을 확인할 수 있었으며, 이를 위해 냉수, 냉매, 냉기, 냉장 등 다양한 방법이 적용 가능하다.However, volumetric strain behaviors of up to 20% in the case of air cooled and air - cured Hwangto specimens have been investigated. As shown in Fig. 4, the specimens were cooled in cold water immediately after mixing and immediately after molding (3% of agar and 3% of gellan gum). As a result of air curing of the specimen after sufficient cooling, it was confirmed that the final drying shrinkage decreased to less than 10%. Therefore, it was confirmed that the initial gelation of the biopolymer-soil composition is very important to prevent drying shrinkage. For this, various methods such as cold water, refrigerant, cold air and refrigeration can be applied.

마지막으로, 급속냉각 및 수중양생 조건에 대한 거동을 확인하기 위해 시편을 제작한 후 바로 물에 침수시킨 후 장기간 수중양생을 시켰다. 장기간 침수 및 포화된 흙의 경우 압축강도가 거의 없는 반면, 열적 겔화 바이오폴리머를 처리한 흙의 경우 28 일 침수 조건에서도 50 kPa 내지 200 kPa의 압축강도를 보여, 수중 상태에서도 열적 겔화 바이오폴리머-흙 조성물이 효과적임을 확인할 수 있다 (도 8). 특이 사항은 급속냉각 및 수중양생의 경우 부피변화가 0%에 가깝다는 점이다. 이로써 열적 겔화 바이오폴리머가 수중 및 침수 상태의 적용 시 부피 변화가 없어 매우 안정적인 지반주입 및 처리제로 활용될 수 있음을 확인하였다.
Finally, to confirm the behavior of rapid cooling and underwater curing conditions, specimens were prepared, immersed in water, and cured for a long period of time. In the case of long-term flooded and saturated soil, the compressive strength is almost zero. On the other hand, in case of soil treated with thermal gelling biopolymer, the compressive strength is 50 kPa to 200 kPa even under flooding condition for 28 days. It can be confirmed that the composition is effective (Fig. 8). The specificity is that the volume change is close to 0% for rapid cooling and underwater curing. As a result, it was confirmed that the thermal gelling biopolymer can be used as a highly stable ground injection and treatment agent because there is no change in volume when applied in water or submerged state.

실시예 4: 물에 대한 내구성 검토Example 4: Examination of durability against water

열적 겔화 바이오폴리머 처리토의 물에 대한 내구성을 검토하기 위해 가장 민감한 조건인 자연 냉각 및 공기양생 시편에 대한 재침수 및 강도 측정을 수행하였다. 양생된 지 두 달이 지난 시편을 물에 담아 일주일 동안 침수상태를 유지하였다. 침수 후 7 일째에 압축강도 및 부피 팽창률을 평가하였다.In order to examine the durability of the thermal gelation biopolymer treated soil, the most sensitive condition, the natural cooling and the air curing specimens, were carried out. Two months after curing, the specimens were immersed in water for one week. On the 7th day after immersion, the compressive strength and the volume expansion rate were evaluated.

아가 3% 처리 흙의 경우 건조 상태의 최종 강도가 12 MPa을 보였던 것이, 침수 후 600 kPa로 저하되었으며, 젤란검 3% 처리 흙의 경우 건조 상태 강도가 10 MPa에서 침수 후 500 kPa로 낮아지는 결과를 보였다. 중요한 점은 모든 경우에서 시편들이 원래의 모양을 유지하면서 수분 흡수로 인한 부피팽창이 약간 발생했다는 사실이다 (표 4 참조).In case of 3% treated agar soil, the final strength of dry state was 12 MPa, which decreased to 600 kPa after immersion. In the case of 3% treated soil of gellan gum, the dry state strength decreased from 10 MPa to 500 kPa after immersion Respectively. The important point is that in all cases the specimens retained their original shape, with some volume expansion due to moisture absorption (see Table 4).

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이와 관련하여, 도 9는, 본원의 일 구현예에 따른 열적 겔화 바이오폴리머를 이용한 친환경 흙 건축 재료 제작 방법에 대한 개념도를 나타낸 것이다. 도 9에 나타낸 방법으로, 열적 젤화 바이오폴리머를 이용하여 흙 건축 재료 (벽체, 패널, 또는 벽돌 등)를 제작할 시 고강도, 고내구성의 건축 재료를 구현할 수 있다. 열적 젤화의 경우 80℃ 이상의 온도에서 저점성을 띠고 있다가 40℃ 이하로 냉각될 때 고점성의 Gel(젤)-매트릭스(matrices)를 형성하는 특징이 있기 때문에, 흙 혼합(반죽) 및 성형 이전 단계까지 고온을 잃지 않는 것이 중요하다. 따라서 흙과 바이오폴리머 수용액을 각각 가열 처리하여 특정온도 (예를 들어, 80℃) 이상으로 유지한 상태에서 혼합하고, 이렇게 형성된 바이오폴리머-흙 혼합물을 성형 틀에 부운 후, 냉각을 시키게 되면 원하는 성형틀 (mold)에 맞춰 다양한 모양을 구현할 수 있다. 상기 성형틀에 부운 후에는 40℃ 이하로 냉각시키면서 굳게 되는데, 이때는 공기 중에 자연 냉각을 시키거나, 물 또는 기타 냉매를 이용하여 금속 냉각시켜 굳힐 수 있다. 본 실시예에 따른 열적 젤화 바이오폴리머의 경우 투수성이 매우 낮아, 초기에 물에 담가도 흙의 조직이 흐트러지지 않음이 확인되었으므로, 이러한 장점들을 활용하여, 다양한 모양으로 성형이 가능한 흙 건축 재료를 만들 수 있다.In this regard, FIG. 9 is a conceptual diagram of a method for manufacturing an eco-friendly soil building material using the thermal gelling biopolymer according to one embodiment of the present invention. When the soil gluing material (wall, panel, brick, or the like) is manufactured using the thermal gelation biopolymer by the method shown in Fig. 9, a high strength and high durability building material can be realized. In the case of thermal gelation, it has a low viscosity at a temperature of 80 ° C or higher and forms gel (gel) -matrices of high viscosity when it is cooled to 40 ° C or lower. Therefore, It is important not to lose the high temperature until. Therefore, when the soil and the aqueous biopolymer solution are heated and mixed at a predetermined temperature (for example, 80 DEG C) or more, and the thus formed biopolymer-soil mixture is poured into a mold and cooled, Various shapes can be realized according to the mold. After the mold is cooled to 40 ° C or lower, the mold is hardened. In this case, the mold can be cooled naturally by air, or by metal cooling with water or other refrigerant. Since the thermal gelation biopolymer according to the present embodiment is very low in permeability, it has been confirmed that the structure of the soil is not disturbed even if it is initially immersed in water. Therefore, by utilizing these advantages, Can be made.

전체적으로 본 실시예에 따른 바이오폴리머-흙 조성물의 경우 물에 대한 내구성이 월등히 우수함을 확인할 수 있다. 따라서 본 기술은 지반 내 차수 및 차폐의 목적 또는 기타 보강의 이유로 고온의 바이오폴리머 용액을 직접 지반에 주입 또는 교반하는 형태로 적용할 수 있다. 그 구체적인 실시 방법은 도 10과 같다.
Overall, the bio-polymer-soil composition according to the present example shows excellent durability against water. Therefore, this technology can be applied in the form of injecting or agitating a high temperature biopolymer solution directly on the ground, for reasons of in-ground watering, shielding purpose or other reinforcement. A concrete implementation method thereof is shown in Fig.

실시예 5: 바이오폴리머 혼합 흙 건축재 (패널)에 대한 강도 검토Example 5: Examination of strength for biopolymer mixed soil building material (panel)

바이오폴리머 처리 흙의 건축재료로서의 타당성을 검토하기 위해 흙 건축에서 가장 널리 사용되는 황토를 이용하여 두께 15 mm 의 패널 시편을 제작하고 표준시험법 (KS F 3504)에 의해 각 패널의 휨 강도 (flexural strength)를 측정하였다.In order to examine the feasibility of biopolymer treated soil as a building material, panel specimens with a thickness of 15 mm were prepared using loess which is the most widely used in soil construction, and flexural strength of each panel was measured by standard test method (KS F 3504) strength was measured.

비교를 위해 아무런 첨가물이 없는 상태, 석고 10%를 혼합한 흙, 그리고 고분자 점질성 바이오폴리머의 일종인 베타-글루칸과 잔탄검을 각각 0.5%와 1.0% 첨가한 조건에 대한 휨 강도를 비교하였다. 그 결과는 도 11에 나타내었다.For comparison, the bending strengths were compared for the addition of 0.5% and 1.0% of beta - glucan and xanthan gum, respectively, in the absence of any additives, 10% of gypsum mixed soil, and polymeric viscous biopolymer. The results are shown in Fig.

도 11에 나타난 바와 같이, 아무런 처리를 하지 않은 흙의 건조 상태에서 휨강도가 100 kPa 미만이었고, 석고 10%를 혼합한 조건에서도 큰 증가를 보이지 않은 반면, 본 실시예에 따른 고분자 점질성 바이오폴리머를 혼합한 시편들은 휨 강도가 눈에 띄게 증가함을 알 수 있었다. 대체로, 0.5% 중량비로 포함된 경우 200 kPa 내외의 강도를 보이고, 1%의 중량비로 포함된 경우 400 kPa 가까운 휨강도를 가짐을 확인할 수 있었으며, 이를 바탕으로 고분자 점질성 바이오폴리머를 이용한 흙 건축 및 건축 재료의 사용은 매우 기존 흙 건축이 지니고 있는 저강도 및 저내구성 문제를 극복하는 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 판단된다.
As shown in FIG. 11, the flexural strength was less than 100 kPa in the dry state of the soil without any treatment, and the polymeric mucilage biopolymer according to this example did not show a large increase even under the condition of mixing 10% of gypsum. It was found that the bending strength of the mixed specimens increased remarkably. Generally, it was confirmed that when the polymer was contained at a weight ratio of 0.5%, the polymer had a flexural strength of about 200 kPa, and when it was contained at a weight ratio of 1%, the polymer had a flexural strength close to 400 kPa. The use of materials is considered to be a good alternative to overcome the low strength and low durability problems of the existing soil construction.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention .

Claims (19)

고분자 점질성 바이오폴리머를 흙에 첨가하는 것을 포함하는, 흙 침식 저항 증진 방법으로서,
상기 방법은 고형 또는 액상 상태의 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 흙 표면에 살포하거나, 고형 또는 액상 상태의 상기 고분자 점질성 바이오폴리머와 흙을 사전 혼합한 후 이를 흙 표면에 포설하거나, 또는 이들을 병행하는 것을 포함하는 것이며,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머 및 상기 흙은 배합 전에 각각 또는 배합한 후 80℃ 내지 120℃로 가열한 후 냉각된 것이고,
상기 냉각은 자연 냉각 또는 급속 냉각을 포함하는 것이며,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머는 상기 흙 내의 공극을 확장시키고, 흙 입자간 결합력을 증가시키는 것인,
흙 침식 저항 증진 방법.
A soil erosion resistance enhancing method comprising adding a polymeric, viscous biopolymer to soil,
The method comprises spraying the polymeric mucilage biopolymer in a solid or liquid state on the surface of the soil, pre-mixing the polymeric mucilage biopolymer in a solid or liquid state with the soil and then placing it on the surface of the soil, ≪ / RTI >
The polymeric viscous biopolymer and the soil are each mixed or blended before being compounded and then heated to 80 to 120 DEG C and then cooled,
The cooling includes natural cooling or rapid cooling,
Wherein the polymeric viscous biopolymer expands the pores in the soil and increases the bonding force between the soil particles.
Improving soil erosion resistance.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머는 다당류 계열 또는 아미노산 계열의 바이오폴리머를 포함하는 것인, 흙 침식 저항 증진 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polymeric viscous biopolymer comprises a polysaccharide or amino acid biopolymer.
제 2 항에 있어서,
상기 다당류 계열의 고분자 점질성 바이오폴리머는 고분자 사슬형 바이오폴리머 또는 겔화 바이오폴리머를 포함하는 것인, 흙 침식 저항 증진 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the polysaccharide-based polymer-grafted biopolymer comprises a polymer-chain biopolymer or a gelling biopolymer.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머는 글루코오스 (glucose)를 기본 단위 (monomer)로서 가지는 물질을 포함하는 것으로서, 베타글루칸, 알파글루칸, 잔탄검, 젤란검, 웰란, 아가, 석시노글리칸, 커들란, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인, 흙 침식 저항 증진 방법.
The method according to claim 1,
The polymeric viscous biopolymer includes a substance having glucose as a basic unit, and includes at least one selected from the group consisting of beta-glucan, alpha-glucan, xanthan gum, gellan gum, welllan, agar, succinoglycan, And combinations thereof. ≪ Desc / Clms Page number 18 >
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머는 키토산, 감마피지에이 (γPGA), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인, 흙 침식 저항 증진 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polymeric viscous biopolymer comprises chitosan, gamma phagay (? PGA), and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 상기 흙 100 중량부에 대해 0.00001 중량부 내지 20 중량부로 첨가하는 것을 포함하는 것인, 흙 침식 저항 증진 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polymeric viscous biopolymer is added in an amount of 0.00001 part by weight to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the soil.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 상기 흙과 사전 혼합하는 것은, 상기 흙의 표면에 고형 또는 액상 상태의 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 살포하거나, 또는 상기 흙 내에 고형 또는 액상 상태의 상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 주입하여 수행되는 것인, 흙 침식 저항 증진 방법.
The method according to claim 1,
The premixing of the polymeric viscous biopolymer with the soil may be performed by spraying the polymeric viscous biopolymer in a solid or liquid state on the surface of the soil, The polymeric viscous biopolymer in a solid or liquid state is injected into the soil Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > soil erosion resistance enhancement method.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 분말 상태로 상기 흙에 첨가하는 것을 포함하는 것인, 흙 침식 저항 증진 방법.
The method according to claim 1,
And adding the polymeric viscous biopolymer to the soil in powder form.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 상기 흙에 첨가한 후, 알칼리 금속 또는 알칼리토금속의 양이온을 첨가하는 것을 추가 포함하는, 흙 침식 저항 증진 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising adding the polymeric viscous biopolymer to the soil, and then adding a cation of an alkali metal or alkaline earth metal.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 상기 흙에 첨가한 후, 산성 수용액 또는 양이온계 (cationic) 수용액을 첨가하는 것을 추가 포함하는, 흙 침식 저항 증진 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising adding the polymeric viscous biopolymer to the soil followed by the addition of an acidic aqueous solution or cationic aqueous solution.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 냉각 후, 알칼리 금속 또는 알칼리토금속의 양이온을 첨가하는 것을 추가 포함하는, 흙 침식 저항 증진 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising adding a cation of an alkali metal or alkaline earth metal after the cooling.
제 8 항에 있어서,
상기 고분자 점질성 바이오폴리머를 상기 흙의 표면에 살포한 후, 물, 산성 수용액, 및/또는 양이온계 수용액을 살수하는 것을 추가 포함하는, 흙 침식 저항 증진 방법.
9. The method of claim 8,
Further comprising spraying the polymeric viscous biopolymer onto the surface of the soil followed by spraying with water, an acidic aqueous solution, and / or a cationic aqueous solution.
제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항, 제 10 항 내지 제 12 항, 제 14 항 및 제 15 항 중 어느 한 항의 흙 침식 저항 증진 방법에 의해 제조되며, 고분자 점질성 바이오폴리머를 포함하는, 흙 침식 방지용 조성물.
A soil erosion resistance enhancing method according to any one of claims 1 to 6, 8, 10 to 12, 14 and 15, which comprises a polymeric viscous biopolymer, A composition for preventing soil erosion.
제 16 항에 있어서,
상기 흙 100 중량부에 대해 상기 고분자 점질성 바이오폴리머 0.00001 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 것인, 흙 침식 방지용 조성물.
17. The method of claim 16,
Wherein the composition comprises 0.00001 to 20 parts by weight of the polymeric viscous biopolymer based on 100 parts by weight of the soil.
제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항, 제 10 항 내지 제 12 항, 제 14 항 및 제 15 항 중 어느 한 항의 흙 침식 저항 증진 방법에 의해 제조되며, 고분자 점질성 바이오폴리머를 포함하는, 흙 건축 재료 또는 부재.
A soil erosion resistance enhancing method according to any one of claims 1 to 6, 8, 10 to 12, 14 and 15, which comprises a polymeric viscous biopolymer, Soil building material or member.
제 18 항에 있어서,
상기 흙 100 중량부에 대해 상기 고분자 점질성 바이오폴리머 0.00001 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 것인, 흙 건축 재료 또는 부재.
19. The method of claim 18,
And 0.00001 to 20 parts by weight of the polymeric viscous biopolymer relative to 100 parts by weight of the soil.
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