KR101743733B1 - 미생물 흡착 기반의 자기정화 및 자기생육 잔디블록 제조방법 - Google Patents

미생물 흡착 기반의 자기정화 및 자기생육 잔디블록 제조방법 Download PDF

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Abstract

잔디블록에서 잔디 및 주변 식물들의 최적 생장환경 조성 및 주변 하천/빗물 등의 자기정화 시스템을 도입하기 위하여 특정 미생물을 흡착한 재료를 투입하여 자기정화 및 자기생육 기능을 갖도록 하는 최적의 잔디블록 제조방법이 개시된다. 본 발명은 노면에 전후좌우로 연속 설치되어 잔디의 식재가 이루어질 수 있는 잔디블록 제조방법에 있어서, 골재, 시멘트 및 물을 포함하는 배합물을 성형틀을 이용하여 다공성 콘크리트 블록을 성형하는 단계; 및 상기 다공성 콘크리트 블록 상부에 모래, 시멘트 및 물을 포함하는 코팅물을 코팅하는 단계;를 포함하되, 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus), 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus), 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus) 및 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 미생물을 흡착한 흡착재를 상기 배합물 또는 상기 코팅물에 투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법을 제공한다.

Description

미생물 흡착 기반의 자기정화 및 자기생육 잔디블록 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF SELF CLEANING AND SELF GROWTH LAWN BLOCK BASED ON MICROBES ADSORPTION}
본 발명은 잔디블록 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미생물 흡착 기반의 자기정화 및 자기생육 잔디블록 제조방법에 관한 것이다.
잔디블록 제조는 잔골재 사용량을 줄여 13mm 이하의 굵은골재와 시멘트 그리고 물을 이용하여 잔디블록 구체를 제조함으로써 수행된다. 이때 비율이 적어 굵은골재와 굵은골재 사이에는 다양한 공극이 존재한다. 따라서 잔디블록 구체는 다공성 콘크리트 블록(porous concrete block)으로 분류된다.
잔디블록 구체가 제조되면 1.25mm 이하의 고운 모래와 착색제 그리고 시멘트를 이용하여 잔디블록 구체의 상부 표면을 코팅한다. 즉 잔디블록의 형상 제조는 다공성 콘크리트 구체 및 상부 표면 코팅의 2단계를 거친다. 상부 표면의 코팅이 완료되면 약 500℃·hr(최고온도 65℃ 이하, 10시간 누적 온도) 조건에서 양생하여 잔디블록 제조를 완성하게 된다. 일반적으로 잔디블록의 압축강도(10×10×10mm 시편 기준)는 21MPa 이상이다.
종래 잔디블록 설치 시, 식생생육에 적합한 환경을 조성하기 위해 복토과정에서 천연부엽토 등을 토사와 혼합하는 방법을 사용하였다. 이 방법은 잔디블록의 재료로 사용되는 콘크리트의 강알칼리(pH 11~12) 특성에 의해 잔디블록과 접하는 토양의 환경(pH 6~8)을 변화(알칼리성화, pH 8~11)시킨다. 특히, 대개 중성의 환경(pH 6~10)에서 생장이 적합한 천엽부엽토 내 활성미생물들은 생장 저해 및 사멸이 유발된다. 이러한 활성미생물의 감소로 토양 내 유기영양분의 순환 및 식재의 생장이 저해(뿌리의 고사)된다.
잔디블록에 미생물을 투입하기 위한 기술로 종래 블록 제작을 위한 콘크리트 배합 과정에서 배합수의 일정 부분 또는 전체를 미생물 배양액으로 대체하는 단순한 방법이 사용되었다. 이 방법의 경우 콘크리트의 경화에 따른 높은 수화열(40℃ 이상) 및 수화생성물(Ca(OH)2)에 의한 강알칼리성 환경(pH 11~12), 그리고 잔디블록의 증기양생(50~60℃ 이상)으로 인해 대부분의 미생물은 모두 잔디블록 생산과정에서 사멸된다. 따라서 잔디블록에 일반 미생물을 직접 투입하는 것은 잔디블록의 설치 후 미생물 효과를 전혀 기대할 수 없다.
본 발명은 잔디블록에서 잔디 및 주변 식물들의 최적 생장환경 조성 및 주변 하천/빗물 등의 자기정화 시스템을 도입하기 위하여 특정 미생물을 흡착한 재료를 투입하여 자기정화 및 자기생육 기능을 갖도록 하는 최적의 잔디블록 제조방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 노면에 전후좌우로 연속 설치되어 잔디의 식재가 이루어질 수 있는 잔디블록 제조방법에 있어서, 골재, 시멘트 및 물을 포함하는 배합물을 성형틀을 이용하여 다공성 콘크리트 블록을 성형하는 단계; 및 상기 다공성 콘크리트 블록 상부에 모래, 시멘트 및 물을 포함하는 코팅물을 코팅하는 단계;를 포함하되, 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus), 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus), 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus) 및 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 미생물을 흡착한 흡착재를 상기 배합물 또는 상기 코팅물에 투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법을 제공한다.
또한 상기 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus)는 정제수 1 ℓ 기준으로 효모 추출물(Yeast extract) 0.05~1g, 디소듐 숙시네이트(Di-sodium succinate) 0.1~5g, 구연산철 용액(Ferric citrate solution)(100㎖ 당 0.1g 포함) 2~10㎖, 인산이수소칼륨(KH2PO4) 0.1~1g, 황산마그네슘 7수화물(MgSO4.7H2O) 0.1~1g, 염화나트륨(NaCl) 0.1~1g, 염화암모늄(NH4Cl) 0.1~1g 및 염화칼슘이수화물(CaCl2.2H2O) 20~100㎖를 포함하는 배지에서 pH 5~7 조건으로 배양된 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법을 제공한다.
또한 상기 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus)는 정제수 1 ℓ 기준으로 쇠고기 추출물(Beef extract) 0.5~5g, 효모 추출물(Yeast extract) 0.5~5g, 펩톤(Peptone) 1~10g, 염화나트륨 1~10g 및 세스퀴탄산나트륨 용액(Na-sesquicarbonate solution)(정제수 100㎖ 당 탄산수소나트륨(NaHCO3) 2~6g 및 무수탄산나트륨(Na2CO3 anhydrous) 3~7g 포함) 20~200㎖를 포함하는 배지에서 pH 8~11 조건으로 배양된 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법을 제공한다.
또한 상기 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus) 및 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)는 쇠고기 추출물(Beef extract) 0.5~5g/ℓ, 효모 추출물(Yeast extract) 0.5~5g/ℓ, 펩톤(Peptone) 1~10g/ℓ, 염화나트륨(Sodium chloride) 1~10g/ℓ 및 한천(agar) 5~25g/ℓ를 포함하는 영양 한천 배지에서 pH 4~10 및 37~80℃ 조건으로 배양된 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법을 제공한다.
또한 상기 흡착재는 팽창질석, 규조토 및 고 흡수성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법을 제공한다.
또한 상기 흡착재를 이용한 미생물 흡착은 상기 미생물의 배양액에 상기 미생물 배양액 100중량부에 대하여 1~30중량부 함량으로 침지 후 습도 40~80% 및 온도 5~40℃ 조건에서 1~10일간 보관하여 수행되는 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법을 제공한다.
또한 상기 흡착재를 이용한 미생물 흡착은 망사형의 흡착 패드에 상기 흡착재를 투입한 후 상기 흡착 패드를 상기 미생물의 배양액 중에 부유시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법을 제공한다.
또한 상기 미생물을 흡착한 흡착재는 상기 시멘트 100중량부에 대하여 1~30중량부 함량으로 투입되는 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 잔디블록 제조 과정에서 특정 미생물을 흡착한 재료를 사용함으로써 잔디블록 내에 투입된 미생물의 사멸을 방지하고 지속적인 생장환경을 조성할 수 있도록 하는 잔디블록 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 잔디블록에 최적화된 미생물의 지속적 생장을 통해 잔디블록의 자기정화 및 자기생육 환경을 부여할 수 있는 잔디블록 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 잔디블록 설치 시 식재의 생장을 증대시키고 고사를 방지하도록 하는 잔디블록 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미생물 흡착을 위한 흡착 패드(a)와 흡착 패드가 침지된 배양액 통(b)을 예시적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미생물이 흡착된 흡착재의 투입 후 형성되는 잔디블록의 단면을 모식적으로 나타낸 도면.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명자들은 잔디블록에서 잔디 및 주변 식물들의 최적 생장환경 조성 및 주변 하천/빗물 등의 자기정화 시스템을 도입하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 특정 미생물을 흡착한 재료가 다공성 콘크리트 블록 또는 그 상부에 투입되도록 함으로써 잔디블록 내에 투입된 미생물의 사멸을 방지하고 지속적인 생장환경을 조성할 수 있도록 하는 잔디블록을 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서 본 발명은 노면에 전후좌우로 연속 설치되어 잔디의 식재가 이루어질 수 있는 잔디블록 제조방법에 있어서, 골재, 시멘트 및 물을 포함하는 배합물을 성형틀을 이용하여 다공성 콘크리트 블록을 성형하는 단계; 및 상기 다공성 콘크리트 블록 상부에 모래, 시멘트 및 물을 포함하는 코팅물을 코팅하는 단계;를 포함하되, 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus), 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus), 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus) 및 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 미생물을 흡착한 흡착재를 상기 배합물 또는 상기 코팅물에 투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법을 개시한다.
본 발명에서 상기 다공성 콘크리트 블록을 성형하는 단계 및 상기 다공성 콘크리트 블록 상부에 코팅물을 코팅하는 단계는 본 발명이 속한 잔디블록 제조 분야에서 통상적으로 사용되는 공정으로서, 골재, 시멘트 및 물을 포함하는 배합물을 성형틀을 이용하여 다공성 콘크리트 블록을 성형하는 단계 및 상기 다공성 콘크리트 블록 상부에 모래, 시멘트 및 물을 포함하는 코팅물을 코팅하는 단계를 포함하여 수행되는 것이라면 그 구체적인 제조방식이 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 잔디블록에 자기정화 및 자기생육 능력 부여를 위한 미생물은 호열성 및 호염기 미생물로서 고온의 환경(40~50℃) 및 알칼리성 환경(pH 4~10)에서 생장이 가능하며 수질정화 및 질소고정에 의한 유기농법이 가능한 종이다. 본 발명에서는 분리된 미생물 중 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus), 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus), 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus) 및 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)에서 선택된 미생물이 다공성 콘크리트 블록 또는 그 상부에 투입될 경우 잔디블록 내에 투입된 미생물의 사멸을 방지하고 지속적인 생장환경을 조성할 수 있음을 확인하였다.
여기서, 본 발명에서는 상기 미생물의 최적 배양환경을 조성하기 위하여 특수한 배지 조성에 대해 연구한 결과, 각 미생물의 특성에 따라 접종 배양 시 효율이 우수한 최적의 배지 조성과 배양 조건을 제시한다.
구체적으로, 상기 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus)는 정제수 1 ℓ 기준으로 효모 추출물(Yeast extract) 0.05~1g, 디소듐 숙시네이트(Di-sodium succinate) 0.1~5g, 구연산철 용액(Ferric citrate solution)(100㎖ 당 0.1g 포함) 2~10㎖, 인산이수소칼륨(KH2PO4) 0.1~1g, 황산마그네슘 7수화물(MgSO4.7H2O) 0.1~1g, 염화나트륨(NaCl) 0.1~1g, 염화암모늄(NH4Cl) 0.1~1g 및 염화칼슘이수화물(CaCl2.2H2O) 20~100㎖를 포함하는 배지에서 pH 5~7 조건으로 배양되는 것이 바람직하고, 효모 추출물(Yeast extract) 0.1~0.3g, 디소듐 숙시네이트(Di-sodium succinate) 0.5~2g, 구연산철 용액(Ferric citrate solution)(100㎖ 당 0.1g 포함) 3~7㎖, 인산이수소칼륨(KH2PO4) 0.3~0.7g, 황산마그네슘 7수화물(MgSO4.7H2O) 0.2~0.6g, 염화나트륨(NaCl) 0.2~0.6g, 염화암모늄(NH4Cl) 0.2~0.6g 및 염화칼슘이수화물(CaCl2.2H2O) 40~60㎖를 포함하는 배지에서 pH 5.5~6 조건으로 배양되는 것이 더욱 바람직하다.
또한 상기 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus)는 정제수 1 ℓ 기준으로 쇠고기 추출물(Beef extract) 0.5~5g, 효모 추출물(Yeast extract) 0.5~5g, 펩톤(Peptone) 1~10g, 염화나트륨 1~10g 및 세스퀴탄산나트륨 용액(Na-sesquicarbonate solution)(정제수 100㎖ 당 탄산수소나트륨(NaHCO3) 2~6g 및 무수탄산나트륨(Na2CO3 anhydrous) 3~7g 포함) 20~200㎖를 포함하는 배지에서 pH 8~11 조건으로 배양되는 것이 바람직하고, 쇠고기 추출물(Beef extract) 0.5~2g, 효모 추출물(Yeast extract) 1~3g, 펩톤(Peptone) 3~7g, 염화나트륨 3~7g 및 세스퀴탄산나트륨 용액(Na-sesquicarbonate solution)(정제수 100㎖ 당 탄산수소나트륨(NaHCO3) 2~6g 및 무수탄산나트륨(Na2CO3 anhydrous) 3~7g 포함) 80~120㎖를 포함하는 배지에서 pH 9~10 조건으로 배양되는 것이 더욱 바람직하다.
또한 상기 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus) 및 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)는 쇠고기 추출물(Beef extract) 0.5~5g/ℓ, 효모 추출물(Yeast extract) 0.5~5g/ℓ, 펩톤(Peptone) 1~10g/ℓ, 염화나트륨(Sodium chloride) 1~10g/ℓ 및 한천(agar) 5~25g/ℓ를 포함하는 영양 한천 배지에서 pH 4~10 및 37~80℃ 조건으로 배양된 것이 바람직하고, 쇠고기 추출물(Beef extract) 0.5~2g/ℓ, 효모 추출물(Yeast extract) 1~3g/ℓ, 펩톤(Peptone) 3~7g/ℓ, 염화나트륨(Sodium chloride) 3~7g/ℓ 및 한천(agar) 10~20g/ℓ를 포함하는 영양 한천 배지에서 pH 5~9 및 40~60℃ 조건으로 배양된 것이 더욱 바람직하다.
상기 미생물에 대해서는 각 배지에 접종 후 상기 배양 조건의 인큐베이터에서 3~12일간 배양이 수행되도록 할 수 있으며, 바람직하게는 5~9일간 배양이 수행되도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 콘크리트 제조 시 미생물의 단순 투입하게 되면 콘크리트 경화 후 수분이 없기 때문에 생장이 둔화되거나 사멸하게 된다.
경화된 콘크리트 내부에서도 미생물이 생장할 수 있는 환경을 조성하기 위하여, 본 발명에서는 무수한 기공에 의한 다공질 구조(유효 수분율 40부피% 이상 및 공극률 50% 이상)를 가져 뛰어난 수분 흡수력과 보습력을 지닌 재료를 이용하여 콘크리트 투입 전에 미생물을 흡착시키도록 하며, 이러한 흡착재로서 팽창질석, 규조토 또는 고 흡수성 수지가 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명에 제시된 상기 미생물 흡착 재료들은 재료 표면에 존재하는 교환성 양이온(Mg2 +, Ca2 + 등)에 의하여 유기물을 흡착하는 성질이 있어 미생물 및 미생물 생장에 필요한 유기성 영양분(배지 성분)을 흡수한다. 또한 pH가 6~9로서 미생물이 생장하기 위한 최적 환경 조성에 가장 이상적인 재료이다. 한편, 다공성의 펄라이트나 코르크 등은 양이온 교환능력이 없어 본 발명에서의 미생물 흡착재로는 바람직하지 않다.
상기 흡착재를 이용한 미생물의 흡착에는 침지 공정이 바람직하게 이용될 수 있다. 이 경우 미생물의 최적 흡수 효율을 위한 침지 조건에 있어서는 상기 배양된 미생물 배양액에 미생물 배양액 100중량부에 대하여 1~30중량부 함량으로 침지 후 습도 40~80% 및 온도 5~40℃ 조건에서 1~10일간 보관하여 수행되는 것이 바람직하고, 5~15중량부 함량으로 침지 후 습도 50~70% 및 온도 10~30℃ 조건에서 2~5일간 보관하여 수행되는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상기 흡착재는 비중이 1.0 미만으로 배양액에 침지 시 부유한다. 따라서 본 발명에서는 미생물의 효과적인 흡착 방법이 고려될 수 있으며, 도 1에 미생물 흡착을 위한 흡착 패드(a)와 흡착 패드가 침지된 배양액 통(b)을 예시적으로 나타내었다.
도 1을 참조하면, 개폐형 클립(110)을 통해 흡착재를 투입 및 배출시키게 되고, 복수의 흡착 패드(120) 사용 시 연결용 강봉(130)을 이용하여 각 흡착 패드(120)를 연결하며, 흡착 패드(120)가 일정 간격을 유지하면서 부유하도록 평형추(140)가 최하단 흡착 패드(120)에 연결된다. 그 밖에 도 1에서는 개폐형 뚜껑(150), 나사식 개구부(160) 및 고리형 핀(170)을 도시하고 있다.
이와 같이, 본 발명에서 흡착재를 이용한 미생물 흡착은 망사형의 흡착 패드(120)에 흡착재를 투입한 후 흡착 패드(120)를 미생물의 배양액 중에 부유시켜 수행되도록 하여, 흡착 패드(120)에 담긴 흡착재가 배양액 수심의 중간부에서 부유하고 미생물 및 유기성 영양분(배지 성분)을 고르게 흡착하도록 할 수 있다.
상기 흡착재를 이용하여 미생물을 흡착시킨 후 미생물이 흡착된 흡착재는 상기 다공성 콘크리트 블록 성형 단계 또는 상기 다공성 큰크리트 블록 상부에 코팅물을 코팅하는 단계에서 투입되며, 도 2에서는 각 단계에서 미생물이 흡착된 흡착재의 투입 후 형성되는 잔디블록의 단면을 모식적으로 나타내고 있다.
도 2를 참조하면, 미생물이 흡착된 흡착재를 다공성 콘크리트 블록(210) 성형 단계에서 골재, 시멘트 및 물을 포함하는 배합물에 투입하여 수행할 경우(a) 굵은골재와 굵은골재 사이에 미생물이 생장할 수 있도록 하게 되며, 이때 미생물이 흡착된 흡착재의 투입은 잔디블록의 소요 휨 강도를 확보할 수 있도록 상기 시멘트 100중량부에 대하여 1~30중량부 함량으로 투입되도록 하는 것이 바람직하고, 5~20중량부 함량으로 투입되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 미생물이 흡착된 흡착재를 다공성 콘크리트 블록(210) 제조 후 상부에 코팅되는 모래, 시멘트 및 물을 포함하는 코팅 모르타르(220)에 투입하여 수행할 경우(b) 미생물 흡착재의 크기는 1.25mm 이하로 하여 고운 모래보다 작게 하는 것이 바람직하다. 코팅 모르타르(220) 제조 시 투입되는 미생물 흡착재는 상기 시멘트 100중량부에 대하여 1~30중량부 함량으로 투입되도록 하는 것이 바람직하고, 5~20중량부 함량으로 투입되도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
미생물 분리 및 배양
잔디블록 토양(경기도 여주 소재)에서 채취된 시료 50g을 멸균 증류수 400㎖에 넣고 교반한 후 10㎖를 취하여 TSA 배지(트립톤 15g, 소이톤 5g, 염화나트륨 5g 및 아가 15g을 증류수 1ℓ에 녹여 pH 7로 조정한 후 120℃에서 15분간 오토클레이브 멸균 처리하고 60℃로 냉각 후 멸균된 배양 접시에 분주하여 사용)에 가하고 도말법으로 접종하였다. 접종한 미생물을 16S rDNA 염기서열 분석법으로 분리하고 동정하였으며, 동정된 미생물은 각각 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus), 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus), 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus) 및 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)인 것을 확인하였다.
상기 분리된 미생물 각각에 대해 다양한 조성의 배지를 이용하여 배양을 수행하였으며, 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus), 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus)의 경우 각각 하기 표 1 및 표 2에 나타낸 배지 조성 및 배양 조건에서 가장 우수한 증식을 보였고, 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus) 및 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)의 경우 하기 표 3에 나타낸 배지 조성 및 배양 조건에서 가장 우수한 증식을 보여, 이후 실험에서는 상기 조건에서 배양된 미생물 배양액을 사용하였다.
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Figure 112016099295612-pat00003
미생물이 흡착된 흡착재 제조
도 1을 참조하여, 배양액 통에 상기 각 제조된 미생물 배양액을 농도(103cell/㎖, 105cell/㎖ 및 109cell/㎖)별로 넣고, 각 미생물 배양액 100중량에 대하여 10중량부 함량의 팽창질석을 흡착 패드에 투입하고 배양액 통에 침지 후 뚜껑을 닫아 습도 60% 및 온도 20℃의 환경에서 72시간 동안 보관하였다. 이후, 배양액 통으로부터 흡착 패드를 꺼내어 개폐형 클립을 통해 미생물이 흡착된 흡착재를 회수하였다.
시멘트 모르타르 표준 배합 시험
상기 제조된 흡착재를 시멘트 모르타르 표준 배합(시멘트:모래 중량비 1:1)에서 모래 부피 대비 0%(control), 5%, 7.5% 및 10% 치환하여 모르타르 제조 후 시간 경과에 따라 압축강도 및 pH를 측정하였다. 사용 미생물별로 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus)의 경우 하기 표 4 및 표 5에, 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus)의 경우 하기 표 6 및 표 7에, 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus)의 경우 하기 표 8 및 표 9에, 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)의 경우 하기 표 10 및 표 11에 그 결과를 나타내었다.
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Figure 112016099295612-pat00006
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상기 표 4 내지 표 11을 참조하면, 본 발명에 따른 미생물을 활용하여 제조된 모르타르 배합에서는 배양액 농도에 관계 없이 pH 10 이하 수준으로 해당 미생물이 지속적으로 생장할 수 있는 환경이나, 상기 미생물이 사용되지 않을 경우(control) pH 11 이상으로 해당 미생물의 생장이 저해되거나 사멸될 수 있음을 확인할 수 있다.
한편, 모르타르의 압축강도 측면에서는 흡착재를 10부피% 수준으로 치환할 경우 다소 저하될 수 있으므로, 흡착재의 사용 시 적정 함량 수준을 유지할 필요가 있다.
미생물 흡착재 투입을 통한 잔디블록 제조
약 5~25mm 크기의 굵은골재 100중량부에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 100중량부, 물 30중량부 및 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus)(105cell/㎖) 및 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus))(105cell/㎖)이 흡착된 흡착재 각 10중량부를 배합하고, 배합된 배합물을 성형틀에 투입 및 양생하여 다공성 콘크리트 블록을 성형하였다. 이후, 약 1~3mm 크기의 고운 모래 100중량부에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 100중량부 및 물 50중량부로 배합된 코팅물을 다공성 콘크리트 블록 상부에 코팅 및 양생하여 잔디블록을 제조하였다(제조예 1 및 2).
또한 약 5~25mm 크기의 굵은골재 100중량부에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 100중량부 및 물 30중량부를 배합하고, 배합된 배합물을 성형틀에 투입 및 양생하여 다공성 콘크리트 블록을 성형하였다. 이후, 약 1~3mm 크기의 고운 모래 100중량부에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 100중량부, 물 50중량부 및 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus)(105cell/㎖) 및 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)(105cell/㎖)이 흡착된 흡착재 각 10중량부로 배합된 코팅물을 다공성 콘크리트 블록 상부에 코팅 및 양생하여 잔디블록을 제조하였다(제조예 3 및 4).
한편, 비교를 위해 상기 제조예 1 및 3에서 각각 미생물을 흡착시키지 않고 미생물 배양액을 그대로 투입한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 잔디블록을 제조하였다(비교제조예 1 및 2).
잔디블록의 자기정화 능력 평가
상기 제조된 잔디블록의 자기정화 능력을 평가하기 위해 축산폐수처리장(여주 소재)에서 얻은 폐수를 원수로 하여 수질정화 능력을 측정하였다. 본 실험의 폐수 처리에 이용되는 반응조 형태는 유량이 없고 반응조 내의 액체를 완전 혼합하는 방식인 회분식 반응조를 사용하였다. 수질정화 실험용 수조는 25ℓ 용량의 아크릴 수조를 사용하였으며, 반응조의 수량은 20ℓ로 조절하고 펌프를 사용하여 물을 순환시켰다. 6개의 반응조를 준비하고, 각 반응조에 제조예 1 내지 4, 비교제조예 1 및 2의 잔디블록을 수조에 넣고 수질정화 능력을 측정하였다. 측정은 2주간 4회 실시되었으며, 화학적 산소 요구량(COD)은 reactor digestion(HS-2300Plus), 생물학적 산소 요구량(BOD)은 BOD 센서 시스템, 총 질소(T-N)는 크로모트로핀산(chromotropic acid)(HS-2300Plus), 총 인(TP)은 몰리브도 바나데이트(molybdo vanadate)(HS-2300Plus)를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 12 내지 표 15에 각각 나타내었다.
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표 12 내지 표 15를 참조하면, 상기 제조예에 따른 잔디블록은 미생물을 흡착시키지 않고 제조된 잔디블록에 비해 화학적 산소 요구량(COD), 생물학적 산소 요구량(BOD), 총 질소(T-N) 및 총 인(TP)의 제거 효율이 월등히 우수한 것을 확인할 수 있다.
잔디블록의 자기생육 능력 평가
상기 제조된 잔디블록의 자기생육 능력을 평가하기 위해 제조예 1 내지 4, 비교제조예 1 및 2의 잔디블록 상부 및 둘레에 들잔디 종자, 버미큘라이트, 밭흙 및 부엽토를 혼합하여 복토한 다음 1일 1회 물을 충분히 관수하였다. 파종 1주일 후 모든 잔디블록에서 발아하여 생육하기 시작하여 파종 3주 후 푸르게 피복되었으나, 관수를 1주 1회로 감소시키자 파종 4주 후 비교제조예 1 및 2의 잔디블록에서의 들잔디는 모두 고사하였다. 이로부터 상기 제조예에 따른 잔디블록은 미생물을 흡착시키지 않고 제조된 잔디블록에 비해 자기생육 면에서도 월등히 우수한 능력을 가진 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
110: 개폐형 클립 120: 흡착 패드
130: 연결용 강봉 140: 평형추
150: 개폐형 뚜껑 160: 나사식 개구부
170: 고리형 핀 210: 다공성 콘크리트 블록
220: 코팅 모르타르

Claims (7)

  1. 노면에 전후좌우로 연속 설치되어 잔디의 식재가 이루어질 수 있는 잔디블록 제조방법에 있어서,
    골재, 시멘트 및 물을 포함하는 배합물을 성형틀을 이용하여 다공성 콘크리트 블록을 성형하는 단계; 및
    상기 다공성 콘크리트 블록 상부에 모래, 시멘트 및 물을 포함하는 코팅물을 코팅하는 단계;
    를 포함하되,
    로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus)를 흡착한 흡착재를 상기 배합물 또는 상기 코팅물에 투입하는 단계를 더 포함하고,
    상기 로도블라스터스 아시도필러스(Rhodoblastus acidophilus)는 정제수 1 ℓ 기준으로 효모 추출물(Yeast extract) 0.05~1g, 디소듐 숙시네이트(Di-sodium succinate) 0.1~5g, 구연산철 용액(Ferric citrate solution)(100㎖ 당 0.1g 포함) 2~10㎖, 인산이수소칼륨(KH2PO4) 0.1~1g, 황산마그네슘 7수화물(MgSO4.7H2O) 0.1~1g, 염화나트륨(NaCl) 0.1~1g, 염화암모늄(NH4Cl) 0.1~1g 및 염화칼슘이수화물(CaCl2.2H2O) 20~100㎖를 포함하는 배지에서 pH 5~7 조건으로 배양된 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법.
  2. 노면에 전후좌우로 연속 설치되어 잔디의 식재가 이루어질 수 있는 잔디블록 제조방법에 있어서,
    골재, 시멘트 및 물을 포함하는 배합물을 성형틀을 이용하여 다공성 콘크리트 블록을 성형하는 단계; 및
    상기 다공성 콘크리트 블록 상부에 모래, 시멘트 및 물을 포함하는 코팅물을 코팅하는 단계;
    를 포함하되,
    바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus)를 흡착한 흡착재를 상기 배합물 또는 상기 코팅물에 투입하는 단계를 더 포함하고,
    상기 바실러스 알칼로필러스(Bacillus alcalophilus)는 정제수 1 ℓ 기준으로 쇠고기 추출물(Beef extract) 0.5~5g, 효모 추출물(Yeast extract) 0.5~5g, 펩톤(Peptone) 1~10g, 염화나트륨 1~10g 및 세스퀴탄산나트륨 용액(Na-sesquicarbonate solution)(정제수 100㎖ 당 탄산수소나트륨(NaHCO3) 2~6g 및 무수탄산나트륨(Na2CO3 anhydrous) 3~7g 포함) 20~200㎖를 포함하는 배지에서 pH 8~11 조건으로 배양된 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법.
  3. 노면에 전후좌우로 연속 설치되어 잔디의 식재가 이루어질 수 있는 잔디블록 제조방법에 있어서,
    골재, 시멘트 및 물을 포함하는 배합물을 성형틀을 이용하여 다공성 콘크리트 블록을 성형하는 단계; 및
    상기 다공성 콘크리트 블록 상부에 모래, 시멘트 및 물을 포함하는 코팅물을 코팅하는 단계;
    를 포함하되,
    지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus) 또는 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)를 흡착한 흡착재를 상기 배합물 또는 상기 코팅물에 투입하는 단계를 더 포함하고,
    상기 지오바실러스 칼도실로실리티쿠스(Geobacillus caldoxylosilyticus) 및 아네우리니바실러스 써모아에로필러스(Aneurinibacillus thermoaerophilus)는 쇠고기 추출물(Beef extract) 0.5~5g/ℓ, 효모 추출물(Yeast extract) 0.5~5g/ℓ, 펩톤(Peptone) 1~10g/ℓ, 염화나트륨(Sodium chloride) 1~10g/ℓ 및 한천(agar) 5~25g/ℓ를 포함하는 영양 한천 배지에서 pH 4~10 및 37~80℃ 조건으로 배양된 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 흡착재는 팽창질석, 규조토 및 고 흡수성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 흡착재를 이용한 미생물 흡착은 상기 미생물의 배양액에 상기 미생물 배양액 100중량부에 대하여 1~30중량부 함량으로 침지 후 습도 40~80% 및 온도 5~40℃ 조건에서 1~10일간 보관하여 수행되고,
    상기 흡착재를 이용한 미생물 흡착은 망사형의 흡착 패드에 상기 흡착재를 투입한 후 상기 흡착 패드를 상기 미생물의 배양액 중에 부유시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 미생물을 흡착한 흡착재는 상기 시멘트 100중량부에 대하여 1~30중량부 함량으로 투입되는 것을 특징으로 하는 잔디블록 제조방법.
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