KR101961474B1 - 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조경수가 생장되는 토양에 포함되어 조경수의 생장을 촉진하고, 토양의 보수성을 연장시킬 수 있는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토에 관한 것으로서, 보다 상세하면, 톱밥 상태의 목재 가루와 유산균이 포함된 발효액을 혼합하여 만들어진 목재 펠렛의 외부에 고흡수성 수지 코팅물이 코팅되어, 목재 펠렛에 포함되는 발효 물질로서 조경수의 생장을 촉진시키고, 고흡수성 수지 코팅물을 통하여 토양의 수분을 장기간 유지시킬 수 있는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토에 관한 것이다.

Description

조경수 생장 개선 및 보수용 인공토{Promoting and water absorbing artificial soil for landscaping tree}

본 발명은 조경수가 생장되는 토양에 포함되어 조경수의 생장을 촉진하고, 토양의 보수성을 연장시킬 수 있는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토에 관한 것으로서, 보다 상세하면, 톱밥 상태의 목재 가루와 유산균이 포함된 발효액을 혼합하여 만들어진 목재 펠렛의 외부에 고흡수성 수지 코팅물이 코팅되어, 목재 펠렛에 포함되는 발효 물질로서 조경수의 생장을 촉진시키고, 고흡수성 수지 코팅물을 통하여 토양의 수분을 장기간 유지시킬 수 있는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토에 관한 분야이다.

일반적으로 조경수(觀賞樹)는 관상식물 가운데 목본에 속하는 식물로서 나무에 피는 아름다운 꽃이나 잎사귀 열매 또는 독특한 나무의 빛깔을 감상하기 위하여 인위적으로 심어서 가꾸는 나무들이다. 주로, 꽃을 감상하기 위한 나무로 매화나무나 동백나무,목련 등이 애호되어 왔고, 잎의 아름다움을 즐기위한 나무는 은행나무, 소나무, 느티나무, 포플러 등의 관엽식물이 주를 이루어 있다.

이러한 조경수는 화분 및 한정된 공간에 심어서 가꾸게 됨으로써, 이러한 조경수의 생장에 필요한 영양소를 공급하기 위하여 비료를 살포하여야 한다. 이러한 비료 중 기존의 식품 또는 식품재료에서 발생되는 유기물 및 폐기물을 미생물을 이용하여 발효공정을 거쳐 퇴비 형식으로 공급하는 기술이 선행되어져 왔다.

또한 종래의 유기물을 발효하여 공급하는 비료와 같은 조성물들은 조경수의 생장에 필요한 영양소는 될 수 있었지만, 조경수의 특징인 한정된 공간에 심어 가꾸게 됨으로써, 조경수의 면역력 및 스트레스로 인한 폐사되는 경우는 계속하여 발생되어 왔다.

아울러 유기물을 발효하여 공급되는 비료들은 조경수의 생장에 필요한 영양소는 될 수 있었지만, 또 다른 문제점으로 토양 및 조경수의 주변에 유해균의 증식 및 이에 따른 유해 환경의 조성을 더욱 가속화시키기 때문에 조경수가 폐사되는 문제가 발생되었다.

다음은 식물을 생장시키기 위한 생장 개선 또는 보수용 인공토에 관한 대표적인 종래기술이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0027459호는 콜로이드형태의 나노항균 인공 대체 토양 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 암모니아수(25~40%), 수산화칼륨(15~25%) 첨가한 후, 중화온도 20℃, ph 6~7도달 했을 때 비산성불포화단체 6~12%, Unsaturated vinyl 유기산15~35%, 염료5~10%를 첨가하고, 온도가 20~25℃로 냉각할 때 0.05~0.5%의 결연제와 0.1~1.0% 기폭제를 첨가한 후, 온도를 60~65℃로 가열 용해 한 다음 한 시간 동안 골고루 혼합하여 반상부유액을 구성하며, 그 이후 3~8%의 영양원소 및 0.1~5% 나노은항균액을 첨가하여 용기에서 균일하게 혼합 반죽한 뒤 상기 반상부유액을 첨가해 한 시간 동안 혼합반죽 하고 용기에 담은 후 온도를 5℃로 제온하여 젤(gel) 상태의 제품을 구성한 다음 적외선 건조기를 이용하여 반건조하여 구성되는 콜로이드형태의 나노항균 인공대체 토양을 제시하였다.

또한 상기 종래기술은 흡수성이 좋고 보수능력이 강하며 수분 및 영양원소를 균일하게 방출가능하여 식물 생장에 도움을 줄 수 있는 대체 토양을 제시하였으나, 단순히 토양의 보수력 향상을 증가시키고, 상기 보수력 역시 다소 미흡한 문제가 발생하여, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0027459호(2009.03.17.) 대한민국 등록특허공보 제10-0847445호(2008.07.15.) 대한민국 등록특허공보 제10-0400943호(2003.09.25.) 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0095867호(2004.11.16.)

본 발명은 조경수 생장을 개선시키기 위한 조성물의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 조경수 생장용 조성물은 단순히 비료의 3요소인 질소, 인산, 칼륨만을 포함하기 때문에, 생장되는 조경수의 일반적인 생장 개선만을 도모할 수 있는 문제가 발생하였고;

조경수가 식재된 토양의 보수성을 연장시키기 위한 보수재에 관한 조성물은 보수성 연장기간이 짧거나, 보수성 유지만의 단순 기능을 가지기 때문에, 토양에 이질되는 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

목재와 유산균이 포함된 발효액이 혼합되어 만들어진 목재 펠렛과; 상기 목재 펠렛의 외부에 코팅되는 고흡수성 수지(Super Absorbent Material, SAM) 코팅물;을 포함하여 구성되는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토를 제시한다.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토는 목재 펠렛에 포함된 유산균이 포함된 발효 물질로서 조경수의 생장을 개선할 수 있는 효과를 얻을 수 있고;

또한 목재 펠렛의 외부에 코팅된 고흡수성 수지 코팅물을 통하여, 조경수가 식재된 토양의 보수성을 연장시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있으며;

상기 구성의 목재 펠렛과 고흡수성 수지 코팅물을 통하여, 조경수 생장 및 토양의 보수성을 동시에 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며;

특히, 고흡수성 수지 코팅물의 외부에 이온성 고분자 물질이 더 코팅되는 경우에는, 고흡수성 수지 코팅물에 내재되는 목재 펠렛에 침투될 수 있는 부폐성 미생물 및 세균을 차단할 수 있기 때문에, 생장 개선제의 기능을 가지는 목재 펠렛이 부폐하는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토에 수분이 흡수된 경우를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토에 이온성 고분자 물질이 코팅된 경우를 나타내는 단면도.

본 발명은 조경수가 생장되는 토양에 포함되어 조경수의 생장을 촉진하고, 토양의 보수성을 연장시킬 수 있는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토에 관한 것으로서, 목재와 유산균이 포함된 발효액이 혼합되어 만들어진 목재 펠렛(10)과; 상기 목재 펠렛(10)의 외부에 코팅되는 고흡수성 수지(Super Absorbent Material, SAM) 코팅물;을 포함하여 구성되는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토에 관한 것이다.

우선, 본 발명에 의한 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토는 본 발명에 의한 조성물만을 이용하여 조경수가 식재될 수도 있고, 일반적인 흙 또는 조경수용 식재용 인조흙 등과 혼합되어 조경수가 식재될 수도 있다.

이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 2를 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

구체적으로, 상기 목재 펠렛(10)은 목재와 유산균이 포함된 발효액이 혼합되어 만들어진 구성으로서, 조경수의 생장시에 필요한 영양분을 제공하고, 조경수가 식재된 토양 내에 번식될 수 있는 유해균을 제거는 구성이다.

이때, 상기 목재는 일반적인 종류의 목재를 이용할 수 있고, 일정의 크기로 분쇄되어 톱밥형태의 것을 이용하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 목재는 용이하게 펠렛 형태로 만들고, 발효액과의 균일한 혼합을 위하여 톱밥상태의 것으로 분쇄된 것이 사용되는 것이 바람직하고, 상기 톱밥상태의 목재의 입자크기는 당업자의 판단에 따라 다양한 크기로 조절할 수 있다.

또한 상기 목재는 조경수의 생장을 위한 일반적인 영양을 공급하는 구성으로서, 목재가 분해되면서 생성되는 각종의 영양성분이 물에 녹아 조경수의 거름으로 작용된다.

더불어 상기 목재 펠렛(10)은 유산균이 포함된 발효액이 혼합된 목재를 압축시켜 고형화된 펠렛 형태로 만들어진 것이면, 본 발명에 의한 조성물의 인공토는 용도에 따라 다양한 크기 및 형태로 만들어질 수 있고, 바람직하게는 유산균이 포함된 발효액이 혼합된 톱밥 형태로 분쇄된 목재를 압축기를 이용하여 압축 및 절단되어 만들어질 수 있다.

아울러 상기 유산균이 포함된 발효액은 목재 펠렛(10)에 포함된 상기 목재의 분해시에 발생할 수 있는 유해균 및 조경수가 식재된 토양 내에서 증식할 수 유해균을 제거하는 구성으로서, 유산균이 포함되어 발효된 것이면 다양한 종류의 것을 이용할 수 있다.

즉, 상기 유산균이 포함된 발효액은 유산균이 포함된 일반적인 발효액을 이용할 수도 있지만, 김치에서 추출한 유산균(이하, '김치 유산균'이라 칭함.)을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.

구체적으로, 상기 김치 유산균은 일반적으로 프로바이오틱스(probiotics)로서 소화 흡수를 돕고 장내 부패를 억제하며, 비타민 생성, 혈중콜레스테롤 저하능, 항암 효과 및 인체의 면역능력 증강의 효과를 가지고 있는 것으로 알려져 있고, 특히, 상기 김치 유산균은 유해균을 억제하는 항균효과를 가지고 있는 박테리오신을 생성하여, 본 발명에 의한 인공토 또는 조경수에 가해질 수 있는 유해균을 제거할수 있다.

또한 본 발명에서는 항균 효과를 가지고 있는 김치 유산균은 다양한 종류의 것을 이용할 수 있고, 바람직하게는 페디오코커스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus), 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 또는 바이셀라 마이너(Weissella minor) 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

아울러 상기 유산균이 포함된 발효액과 목재의 혼합비는 본 발명에 의한 인공토의 용도에 따라 다양한 비율로 이루어질 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 목재 펠렛(10)은 톱밥 상태의 목재 100중량부에 대하여, 발효액 5~20중량부가 혼합된 목재 혼합물을 압축시켜 만들어질 수 있다.

즉, 상기 발효액이 톱밥 상태의 목재 100중량부에 대하여 5중량부 미만이면 발효액의 조성이 다소 미흡하여 발효액에 의한 항균 효과가 다소 떨어지는 문제가 발생하고, 20중량부를 초과하면 발효액에 포함된 유산균의 개체수가 지나치게 번식되어 식재된 조경수가 과도한 유산균에 의하여 오히려 생장이 저해될 수 있고, 인공토에서 냄새가 발생할 수 있는 문제가 발생할 수 있기 때문에, 목재와 발효액 간의 혼합비는 상기 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.

또한 상기 유산균이 포함된 발효액은 상기에서 설명한 바와 같이 유산균, 특히 김치에서 추출한 유산균을 포함하는 종류의 것이면 다양한 종류의 조성물들을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 발효액은 어박 및 주정박으로 이루어진 주원료 분말 100중량부에 대하여, 닥나무, 구지뽕 나무, 전호 또는 마늘 중 어느 하나 이상의 첨가물에서 추출한 첨가물 추출액 30~50중량부와, 상기 주원료 분말의 중량 대비 10~13배의 물을 가하여 혼합된 혼합물에 김치에서 추출한 유산균을 접종시켜 1~2개월 동안 발효시켜 만들어질 수 있다.

구체적으로, 상기 주원료 분말은 어박 및 주정박을 혼합하여 분말로 만들어진 것으로서, 유산균에 의하여 발효된 상태로 인공토에 포함되어 조경수의 생장시에 요구되는 질소, 칼륨, 인산과 같은 영양분을 공급하는 구성이다.

즉, 상기 어박(魚粕)은 식품가공 재료에 쓰고 남은 어류의 찌꺼기 또는 어획이 많아 미처 처리하지 못한 어류를 찐 후 압착, 건조 및 분쇄하여 만들어질 수 있다. 이때, 상기 어박은 일반적으로 질소 9 ~ 10%, 인산 4 ~ 6%를 함유하고 있다.

또한 상기 어박은 꽁치박으로 구성될 수 있다. 즉, 상기 꽁치박은 꽁치의 가공에 필요한 가식부를 제거하고 남은 머리, 내장, 뼈 및 꼬리와 같은 비가식부를 어박으로 만든 것으로서, 질소, 칼류 또는 인산과 더불어 칼슘, 철분, 필수아미노산 및 각종 미네랄을 풍부하게 함유하고 있는 것으로 알려져 있고, 본 발명에 있어서는 조경수에 상기 종류의 영양분을 공급할 수 있는 효과를 발휘한다.

아울러 상기 주정박(酒精粕)은 곡물으로 술을 빚은 후 알콜을 제거하고 남은 곡물 찌꺼기를 분리 및 건조하여 만들어진 것으로서, 곡물에 포함된 다양한 영양분을 포함하고 있다.

또한 상기 주정박은 옥수수 주정박을 사용할 수 있다. 즉, 상기 주정박은 다양한 종류의 아미노산 및 식이섬유를 함유하고 있고, 옥수수와 대등한 정도의 영양분을 함유하고 있기 때문에, 본 발명에 있어서는 조경수에 상기 종류의 영양분을 공급할 수 있는 효과를 발휘한다.

다만, 상기 주정박은 과도한 알콜이 잔류하게 되면, 발효액의 발효과정이 원활하게 수행될 수 없고, 본 발명에 의한 인공토에 식재된 조경수가 지나치게 흡수된 알콜로 인하여 고사될 수 있는 문제가 발생할 수 있으므로, 알콜이 최대한 제거된 상태로 이용되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 어박 및 주정박은 영양분의 상호 보완을 위하여 사용되는 것이므로, 주원료 분말에 1 : 0.8~1.2의 중량비로 혼합되어 주원료 분말을 만들어지는 것이 바람직하다.

또한 상기 어박 및 주정박은 각각이 분말로 만들어진 상태에서 균일하게 혼합되어 주원료 분말을 이룰 수도 있고, 절편상태의 것들이 혼합된 이후 분말상태로 분쇄되며 균일하게 혼합되어 주원료 분말을 이룰 수도 있다.

더불어 상기 첨가물 추출액은 닥나무, 구지뽕 나무, 전호 또는 마늘 중 어느 하나 이상의 첨가물에 유용성분을 추출한 추출액으로서, 조경수의 생장시에 필요한 영양분을 제공하거나, 조경수가 식재된 토양 내에 번식될 수 있는 유해균에 대한 항균성을 제공하는 구성이다.

즉, 상기 닥나무(Broussonetia kazinoki)는 뽕나무과 닥나무속에 속하는 갈잎 떨기나무로서, 동아시아 지역이 원산지로 동아시아 전역에서 자생하고 있고, 우리나라에서는 주로 중부 이남에서 재배하였으나, 현재는 전국적으로 자생하고 있다.

아울러 상기 닥나무는 열매, 뿌리껍질, 나무껍질, 수지, 잎 및 수액을 모두 약용으로 사용되고 있고, 닥나무에 대한 연구 결과에 의하면 미백, 항산화 또는 항암 활성 등에도 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 특히 본 발명에 있어서는 닥나무의 주성분인 플라보노이드가 항균 효과를 발휘하여, 조경수가 식재된 토양 내에 번식될 수 있는 유해균에 대한 항균성을 제공할 수 있다.

또한 상기 구지뽕 나무(Cudrania tricuspidata)는 뽕나무과에 속하는 낙엽교목으로서, 항균 및 항산화 작용, 항당뇨, 항고지혈증, 항고혈압 및 항세포독성 등 주로 다양한 기능성 소재활용에 관한 연구가 보고되고 있다.

또한 최근 여러 연구기관에서 실험한 결과에 의하면, 상기 구지뽕 나무는 아스파라긴산, 비타민 C 및 미네랄 등이 다량 함유돼 있고, 항산화 성분인 루틴, 가바, 모린 및 모르틴 등도 포함하고 있는 것으로 알려져 있으며, 특히 본 발명에 있어서는 항균 작용을 통하여 조경수가 식재된 토양 내에 번식될 수 있는 유해균에 대한 항균성을 제공할 수 있다.

아울러 상기 전호(Anthriscus sylvestris)는 미나리과에 속하는 다년생 초본으로서, 뿌리를 토전호 또는 아삼이라고 하여 감기로 인한 기침, 천식, 두통 등을 해소하기 위한 약제로 쓰여 왔고, 폐, 간, 비 및 방광 경락을 강화시키기 위한 약제로 활용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 특히, 본 발명에 있어서는 전호에 포함된 팔카린디올(falcarindiol) 및 디옥시포도필로톡신(deoxypodo-phyllatoxin) 등의 성분에 의하여 조경수가 식재된 토양 내에 번식될 수 있는 유해균에 대한 항균성을 제공할 수 있다.

더불어 상기 마늘은 세균, 곰팜이 및 효모의 생육을 억제하는 것으로 알려져 있다. 또한 마늘은 김치에 첨가되어 사용되기도 하는데, 상기 마늘이 들어간 김치의 유용한 효과들은 보고되었으나 마늘의 항균력이 김치 유산균에 미치는 항균효과는 밝혀지지 않았다. 특히, 본 발명에 있어서는 상기와 같은 세균, 곰팜이 및 효모의 생육 억제작용을 통하여 조경수가 식재된 토양 내에 번식될 수 있는 유해균에 대한 항균성을 제공할 수 있다.

아울러 상기 구성의 첨가물들은 각각의 첨가물의 특성에 따라 적절한 방법으로 각 첨가물의 유용 성분을 추출된 추출액으로 만들어진 것이 사용될 수 있고, 보다 바람직하게는 각각의 첨가물들을 건조하여 잘게 분쇄한 후, 물, 에탄올, 부탄올 또는 아세톤 등의 극성 용매 또는 에테르, 헥산, 벤젠, 클로로포름 또는 에틸아세테이트 등의 비극성용매를 이용하여 열수 추출법, 초음파 추출법, 여과법 또는 환류 추출법 등의 공지기술에 의하여 추출액으로 만들어진 것이 사용될 수 있다.

아울러 상기 구성의 첨가물 추출액은 주원료 분말 100중량부에 대하여 30~50중량부의 혼합비로 혼합되는 것이 바람직한데, 이때, 상기 첨가물 추출액의 혼합비가 30중량부 미만이면 첨가물 추출액에 포함된 첨가물의 유용성분에 의한 유해균에 대한 항균성 다소 미흡해지고, 50중량부를 초과하면 발효액에 포함되는 유산균의 발효시에 소모되는 기질이 제한되어 유산균의 활성도가 감소되고, 그에 따라 발효 기간이 길어질 수 있는 문제가 발생하므로, 상기 첨가물 추출액은 상기 범위 내의 혼합비를 유지하는 것이 바람직하다.

또한 상기 혼합물은 주원료 분말과 첨가물 추출액이 상기 혼합비로 혼합된 것에 물이 첨가되어 이루어진다. 이때, 상기 물은 주원료 분말의 중량 대비 10~13 배의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.

아울러 유산균이 포함된 발효액은 상기 구성의 혼합물에 김치에서 추출한 유산균을 접종시켜 1~2개월 동안 발효시킴으로써 만들어진다. 이때, 상기 발효기간은 상기 혼합물에 포함되는 물의 혼합비와 연관하여 본 발명에서 이용되는 발효액에 포함된 유산균의 개체수를 최적으로 확보할 수 있는 기간이다.

또한 상기 목재 펠렛(10)은 톱밥 상태의 목재 100중량부에 대하여, 제올라이트계 규산염 수화물 3~10중량부를 더 포함하는 구성을 할 수 있다.

즉, 상기 제올라이트계 규산염 수화물은 목재 펠렛(10)이 만들어지기 이전에 톱밥상태의 목재와 유산균이 포함된 발효액을 혼합할 때 목재 및 발효액과 함께 혼합되어 목재 펠렛(10)을 만들어지는 것이 바람직하다.

더불어 상기 제올라이트계 규산염 수화물은 흡습성 또는 양이온 교환성에 의한 항균성 등의 특징이 있고, 본 발명에 있어서는 소정의 수분을 흡수하는 보수제 및 유해균을 제거하는 항균제로서의 기능을 발휘하며, 특히 유해균의 종류에 따라 달라지는 유해균의 크기에 따라 구조 및 세공의 크기가 다른 제올라이트계 규산염 수화물을 이용할 수 있다.

또한 제올라이트계 규산염 수화물의 표면(세공을 포함함.)에 노출되는 수산화기와 같은 작용기를 금속으로 치환한 제올라이트계 규산염 수화물을 이용하여 조경수가 식재된 토양 또는 조경수의 종류에 따른 조경수의 뿌리에서 주로 발생할 수 있는 유해균을 선택적으로 흡착시키며 제거할 수도 있다.

구체적으로, 본 발명에 있어서의 제올라이트계 규산염 수화물의 수산화기와 같은 작용기를 Cu, Co, Fe, Ni 또는 Zn으로 치환한 경우, 제올라이트계 규산염 수화물의 세공의 크기를 줄이는 효과와 상기 종류의 치환 금속 입자에 대한 흡착성이 높은 유해균에 대한 흡착성을 향상시킬 수 있는 효과를 실현가능하다.

아울러 본 발명에 의한 제올라이트계 규산염 수화물은 포자사이트(faujasite, FAU), 캐버자이트(chabazite, CHA) 또는 페리어라이트(ferrierite, FER) 등의 구조 유형을 가지는 것을 이용할 수 있다.

상기 포자사이트형 제올라이트로는 치환 또는 미치환의 제올라이트 X, Y, 및 SAPO-37 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 캐버자이트형 제올라이트로는 치환 또는 미치환의 AlPO-34, CoAPO-44, CoAPO-47, SAPO-34, 및 SAPO-47 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 페리어라이트형 제올라이트로는 치환 또는 미치환의 ZSM-35, NU-23 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

또한 일반적으로 크기가 작은 유해균이 더 많이 발생할 수 있는 조경수가 식재되는 경우에는, 구조밀도(Framework density)가 높고 세공(셀)의 크기가 작은 상기 구조 유형의 제올라이트계 규산염 수화물을 이용하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 포자사이트형의 제올라이트계 규산염 수화물은 3차원 세공구조로서 대략 7~8Å 정도의 세공을 가지고 있으며, 캐버자이트형의 제올라이트계 규산염 수화물은 3차원 세공구조로서 대략 7~8Å 정도의 세공(Cell) 크기를 가지기 때문에, 입자 크기가 상대적으로 큰 유해균을 흡착할 수 있는 효과를 가진다.

상기에 대하여, 페리어라이트형의 제올라이트계 규산염 수화물은 상기 포자사이트형 또는 캐버자이트형의 제올라이트계 규산염 수화물과 비교하여 2차원 구조를 가지고 있고, 또한, 상대적으로 작은 3~4Å 정도의 세공을 가지기 때문에, 입자 크기가 상대적으로 작은 유해균을 흡착할 수 있는 효과를 가진다.

아울러 포자사이트(faujasite, FAU), 캐버자이트(chabazite, CHA) 또는 페리어라이트(ferrierite, FER) 구조 유형의 제올라이트계 규산염 수화물은 단독으로 상기 목재 펠렛(10)에 포함될 수도 있고, 어느 하나 이상 혼합된 제올라이트계 규산염 수화물이 목재 펠렛(10)에 포함될 수도 있다.

또한 상기 구성의 제올라이트계 규산염 수화물은 톱밥 상태의 목재 100중량부에 대하여, 3~10중량부의 혼합비로 목재 펠렛(10)에 포함되는 것이 바람직한데, 상기 제올라이트계 규산염 수화물 3중량부 미만으로 포함되면 제올라이트계 규산염 수화물에 의한 보수성 및 항균성이 미흡해지고, 10중량부를 초과하여 포함되면 톱밥 상태의 목재를 압축시켜 만들어진 목재 펠렛(10)의 압축성이 다소 저하되어 목재 펠렛(10)이 쉽게 부스러지는 문제가 발생하므로, 상기 제올라이트계 규산염 수화물은 상기 혼합비로 목재 펠렛(10)에 포함되는 것이 바람직하다.

상기와 연관하여, 상기 목재 펠렛(10)에는 발효액, 첨가물 추출액 또는 제올라이트계 규산염 수화물 이외에도, 조경수의 생장에 필요한 다양한 종류의 기능성 물질이 더 포함되는 구성을 할 수 있고, 대표적으로는 질소질비료, 인산질비료, 칼륨질비료, 석회질비료 또는 곤충 분말 등과 같은 기능성 물질이 더 포함될 수 있다.

아울러 상기 고흡수성 수지(Super Absorbent Material, SAM) 코팅물은 상기 구성의 목재 펠렛(10)의 외부에 코팅되어, 본 발명에 의한 인공토가 보수성을 가질 수 있도록 하는 구성이다.

구체적으로, 상기 고흡수성 수지 코팅물은 고분자전해질(高分子電解質)에 다리결합이나 불용부(不溶部)를 도입한 고분자로서, 전분이나 셀룰로오스에 아크릴로니트릴을 그래프트공중합시킨 종류의 것과, 아크릴산과 비닐알코올의 블록공중합물 등이 분말이나 섬유 상태로 만들어진 구성이다.

이때, 상기 고흡수성 수지 코팅물은 상기 종류 이외의 조성을 가지는 것을 이용할 수도 있고, 바람직하게는 본 발명에 의한 인공토가 지중에 포함될 경우 토양의 오염을 최소화하기 위하여, 전분이나 셀룰로오스에 아크릴로니트릴을 그래프트공중합시킨 종류의 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 고흡수성 수지 코팅물은 고흡수성 수지 코팅물 무게의 500~1,000배의 물을 흡수할 수 있는 성질 및 일정의 압력이 가해져도 흡수된 물을 쉽게 배출시키지 않는 성질을 가지기 때문에, 화분 또는 토양에 주어진 물을 대량으로 흡수한 후, 장기간에 걸쳐 서서히 흡수된 물을 배출시켜 조경수에 물을 공급할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

더불어 상기 고흡수성 수지 코팅물은 상기 목재 펠렛(10)의 외부에 코팅되는 구성을 하기 때문에, 외부에서 목재 펠렛(10)의 내부로 침투될 수 있는 오염물 및 유해균의 일부를 차단하여, 상기 오염물 및 유해균으로 인한 목재 펠렛(10)의 부폐를 방지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

아울러 상기 고흡수성 수지 코팅물은 본 발명에 의한 인공토의 용도 및 상기 목재 펠렛(10)의 크기에 따라 목재 펠렛(10)의 외부에 적절한 두께로 코팅될 수 있고, 바람직하게는 0.1~7mm의 코팅두께로 목재 펠렛(10)의 외부에 코팅될 수 있다.

이때, 상기 고흡수성 수지 코팅물의 코팅두께가 0.1mm 미만이면 고흡수성 수지 코팅물의 코팅두께가 지나치게 얇아 고흡수성 수지 코팅물 및 목재 펠렛(10)에 물이 흡수된 경우 고흡수성 수지 코팅물층(20)이 찢어져 박리될 우려가 있고, 7mm를 초과하면 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 두께가 지나치게 두꺼워 목재 펠렛(10)의 유용성분이 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 외부로 물과 함께 빠져나오기 어려운 문제가 발생하기 때문에, 상기 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 두께는 상기 범위 내로 유지되는 것이 바람직하다.

상기와 연관하여, 목재 펠렛(10)에 상기 고흡수성 수지 코팅물층(20)을 형성시키는 방법은 당업자의 판단에 따라 다양한 방식으로 처리가능하고, 바람직하게는 고흡수성 수지 코팅물을 액상으로 만든 후, 목재 펠렛(10)의 외부에 상기 액상의 고흡수성 수지 코팅물을 도포하여 코팅하거나, 액상의 고흡수성 수지 코팅물에 상기 목재 펠렛(10)을 함침시키는 방식으로 처리할 수 있다.

또한 상기 상기 고흡수성 수지 코팅물의 외부에는 이온성 고분자 물질(30)이 더 코팅되도록 구성되고, 상기 고흡수성 수지 코팅물의 외부가 양극 또는 음극의 표면전하를 가지도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 이온성 고분자 물질(30)은 인공토의 표면 즉, 상기 고흡수성 수지 코팅물이 표면에 음이온 또는 양이온에 의한 일정의 표면전하층을 형성시켜, 일정의 이온성을 가지는 유해균이 본 발명에 의한 인공토의 내부로 침투되는 것을 차단할 수 있는 구성이다.

이때, 상기 이온성 고분자 물질(30)은 본 발명에 의한 인공토의 용도 및 가해질 수 있는 유해균의 종류에 따라 음이온성 또는 양이온성 물질이 각각 이용될 수 있다.

즉, 인공토의 외부에서 가해질 수 있는 유해균이 음이온성의 특징을 주로 가지는 경우에는 상기 이온성 고분자 물질(30)은 음이온성의 것을 이용하여, 음이온성의 유해균을 척력으로 밀어내어 인공토 내부로의 침투를 차단하고, 상기와 반대로 유해균이 양이온성의 특징을 주로 가지는 경우에는 상기 이온성 고분자 물질(30)은 양이온성을 것을 이용하여, 양이온성의 유해균을 척력으로 밀어내어 인공토 내부로의 침투를 차단할 수 있다.

또한 상기 이온성 고분자 물질(30)은 상기 고흡수성 수지 코팅물의 표면에 견고하게 코팅되고, 일정의 이온성을 지속적으로 발휘할 수 있는 물질이면 어떠한 것을 이용하여도 무방하나, 본 발명에 있어서는 PAA(poly acrylic acid) 또는 PDMA-ECHEDA(poly (dimethylamine-co-epichlorohydrin-co-ethylenediamine) 중, 어느 하나의 것을 이용할 수 있다.

즉, 상기 PAA는 음이온성을 가지는 이온성 고분자 물질(30)로서, 평균분자량이 15,000~250,000 Da인 것을 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 이때, PAA는 고분자 아크릴 산으로서 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 대한 코팅력이 우수한 효과가 있다.

또한 PAA의 평균분자량이 15,000 Da 미만이면 PAA의 분자량이 지나치게 가벼워 고흡수성 수지 코팅물층(20)에 대한 코팅력이 다소 미흡해지는 문제가 발생하고, 250,000 Da를 초과하면 고흡수성 수지 코팅물층(20)에 대한 코팅력은 우수해지나, 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 PAA를 코팅하기 위한 작업의 공정이 어려워지는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내의 평균분자량을 가지는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

상기와 연관하여, 본 발명의 PAA는 일정의 점도 확보를 위하여, sodium salt solution에 용해된 것을 이용할 수도 있다.

아울러 상기 PDMA-ECH-EDA는 양이온성을 가지는 이온성 고분자 물질(30)로서, 평균분자량이 75,000~250,000 Da인 것을 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 이때, PDMA-ECH-EDA는 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 대한 코팅력이 우수한 효과가 있다.

또한 PDMA-ECH-EDA의 분자량이 75,000 Da미만이면 PDMA-ECH-EDA의 분자량이 지나치게 가벼워 고흡수성 수지 코팅물층(20)에 대한 코팅력이 다소 미흡해지는 문제가 발생하고, 250,000 Da를 초과하면 고흡수성 수지 코팅물층(20)에 대한 코팅력은 우수해지나, 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 PDMA-ECH-EDA를 코팅하기 위한 작업의 공정이 어려워지는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내의 평균분자량을 가지는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

아울러 고흡수성 수지 코팅물층(20)에 코팅되는 이온성 고분자 물질(30)의 코팅두께는 1~20㎛를 가지는 것이 바람직한데, 이때, 이온성 고분자 물질(30)의 코팅두께가 1㎛ 미만이면 코팅두께가 지나치게 얇아 이온성 고분자 물질(30)에 의한 이온성에 의한 정전기적 반발력의 정도가 미흡해질 수 있는 문제가 발생하고, 코팅두께가 20㎛를 초과하면, 코팅두께가 지나치게 두꺼워 이온성 고분자 물질(30)이 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에서 쉽게 박리될 수 있는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내의 코팅두께로 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 코팅되는 것이 바람직하다.

더불어 상기 이온성 고분자 물질(30)을 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 코팅시키는 방법은 다양한 방법에 의하여 처리가능하고, 보다 바람직하게는 일정 농도의 이온성 고분자 물질(30)용액을 상기 고흡수성 수지 코팅물의 외부에 분사하여 코팅시킬 수 있다.

즉, 상기 이온성 고분자 물질(30)이 PAA 또는 PDMA-ECH-EDA로 구성되는 경우에는, 상기 이온성 고분자 물질(30)용액의 용매로는 물을 이용하는 것이 바람직하고, 이온성 고분자 물질(30)이 PAA인 경우에는 0.05~1.0mM의 농도를 가지고, 이온성 고분자 물질(30)이 PDMA-ECH-EDA인 경우에는 0.05~1.0mM의 농도를 가지도록 이온성 고분자 물질(30)용액을 구성하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 이온성 고분자 물질(30)용액에 포함된 PAA의 농도가 0.05mM 미만이면 PAA의 농도가 지나치게 낮아 PAA가 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 바람직한 두께를 가지며 코팅될 수 없는 문제가 발생하고, 1.0mM을 초과한 농도를 가지면 농도가 지나치게 높아 PAA가 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 지나치게 두껍게 코팅되는 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 범위 내의 농도를 유지하는 것이 바람직하다.

또한 이온성 고분자 물질(30)용액에 포함된 PDMA-ECH-EDA의 농도 역시, 0.05mM 미만이면, PDMA-ECH-EDA의 농도가 지나치게 낮아 PDMA-ECH-EDA가 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 바람직한 두께를 가지며 코팅될 수 없는 문제가 발생하고, 1.0mM을 초과한 농도를 가지면 농도가 지나치게 높아 PDMA-ECH-EDA가 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 지나치게 두껍게 코팅되는 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 범위 내의 농도를 유지하는 것이 바람직하다.

아울러 상기와 같이 이온성 고분자 물질(30)용액이 분사되어 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 코팅된 인공토는 용액상태의 이온성 고분자 물질(30)이 코팅된 상태이기 때문에, 용매로 사용된 물이 고흡수성 수지 코팅물에 흡수될 수 있고, 상기와 같이 고흡수성 수지 코팅물에 흡수된 물을 외부로 배출시키기 위하여 건조처리를 수행할 수 있다.

즉, 상기와 같이 이온성 고분자 물질(30)용액이 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 분사되어 코팅된 경우, 상기 이온성 고분자 물질(30)용액을 건조시킴과 동시에 고흡수성 수지 코팅물에 흡수된 물을 외부로 배출시키기 위하여, 25~45℃의 온도로 10~18시간 동안 건조처리할 수 있다.

아울러 상기 건조과정에서 가해지는 건조열이 45℃를 초과하면 건조열의 온도가 지나치게 높아 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 표면에 코팅된 이온성 고분자 물질(30)층이 건조되면서 갈라질 수 있는 문제가 발생하고, 25℃ 미만이면 건조시간이 지나치게 길어지는 문제가 발생하여 생산성이 저하되는 문제가 발생하므로, 25~45℃의 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 상기와 연관하여, 상기 온도 범위 내의 건조처리시에는 처리온도와 연관하여 10~18시간 동안의 건조처리시간을 가지도록 구성된다.

다음은 본 발명에 의한 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토를 만들기 위한 바람직한 실시예이다.

1. 목재 펠렛 제조

① 어박 분말 100g, 주정박 분말 100g을 혼합하여 주원료 분말 200g을 만들고, 상기 주원료 분말에 닥나무 추출물 20g, 구지뽕 나무 추출액 20g, 전호 추출액 20g, 마늘 추출액 20g을 혼합한 첨가물 추출액 80g을 혼합하고, 물 2,000kg을 혼합하여 혼합물을 만든다.

② 상기 혼합물에 김치에서 추출한 유산균을 접종하여 45일 동안 발효시켜 유산균이 포함된 발효액을 만든다.

③ 톱밥 상태의 참나무 1,000kg과 상기 유산균이 포함된 발효액 100g을 혼합하고, 압축기를 이용하여 목재 펠렛(10)을 만든다.

2. 고흡수성 수지 코팅물층 형성

① 셀룰로오스에 아크릴로니트릴을 그래프트공중합시킨 고흡수성 수지 코팅물 액상을, 상기 1에서 만들어진 목재 펠렛(10)에 3mm의 두께를 가지도록 분사 코팅시킨다.

② 상기 ①의 고흡수성 수지 코팅물이 코팅된 목재 펠렛(10)을 2일 동안 자연건조시켜 인공토 제조를 완료한다.

1. 목재 펠렛 제조

① 어박 분말 100g, 주정박 분말 100g을 혼합하여 주원료 분말 200g을 만들고, 상기 주원료 분말에 닥나무 추출물 20g, 구지뽕 나무 추출액 20g, 전호 추출액 20g, 마늘 추출액 20g을 혼합한 첨가물 추출액 80g을 혼합하고, 물 2,000kg을 혼합하여 혼합물을 만든다.

② 상기 혼합물에 김치에서 추출한 유산균을 접종하여 45일 동안 발효시켜 유산균이 포함된 발효액을 만든다.

③ 톱밥 상태의 참나무 1,000kg, 유산균이 포함된 발효액 100g 및 Co-제올라이트 Y 50g을 혼합하고, 압축기를 이용하여 목재 펠렛(10)을 만든다.

2. 고흡수성 수지 코팅물층 형성

① 셀룰로오스에 아크릴로니트릴을 그래프트공중합시킨 고흡수성 수지 코팅물 액상을, 상기 1에서 만들어진 목재 펠렛(10)에 3mm의 두께를 가지도록 분사 코팅시킨다.

② 상기 ①의 고흡수성 수지 코팅물이 코팅된 목재 펠렛(10)을 2일 동안 자연건조시켜 인공토 제조를 완료한다.

1. 목재 펠렛 제조

① 어박 분말 100g, 주정박 분말 100g을 혼합하여 주원료 분말 200g을 만들고, 상기 주원료 분말에 닥나무 추출물 20g, 구지뽕 나무 추출액 20g, 전호 추출액 20g, 마늘 추출액 20g을 혼합한 첨가물 추출액 80g을 혼합하고, 물 2,000kg을 혼합하여 혼합물을 만든다.

② 상기 혼합물에 김치에서 추출한 유산균을 접종하여 45일 동안 발효시켜 유산균이 포함된 발효액을 만든다.

③ 톱밥 상태의 참나무 1,000kg과 상기 유산균이 포함된 발효액 100g을 혼합하고, 압축기를 이용하여 목재 펠렛(10)을 만든다.

2. 고흡수성 수지 코팅물층 형성

① 셀룰로오스에 아크릴로니트릴을 그래프트공중합시킨 고흡수성 수지 코팅물 액상을, 상기 1에서 만들어진 목재 펠렛(10)에 3mm의 두께를 가지도록 분사 코팅시킨다.

② 상기 ①의 고흡수성 수지 코팅물이 코팅된 목재 펠렛(10)을 2일 동안 자연건조시킨다.

3. 이온성 고분자 물질(30) 코팅

① 물과 혼합되어 0.7mM의 농도를 가지는 PDMA-ECH-EDA(Aldrich company) 용액 1ℓ를 준비한다.

② 상기 2-②에서 만들어진 고흡수성 수지 코팅물이 코팅되어 건조된 목재 펠렛(10)의 표면에 상기 ①에서 만들어진 PDMA-ECH-EDA 용액을 분사하여 고흡수성 수지 코팅물층(20)의 외부에 평균두께 15㎛의 PDMA-ECH-EDA 코팅층을 형성시킨다.

③ 상기 ②에서 만들어진 PDMA-ECH-EDA 코팅층이 형성된 목재 펠렛(10)을 35℃의 온도로 15시간 건조시켜 인공토 제조를 완료한다.

[생장 시험]

상기 실시예 1 내지 3에 의하여 만들어진 인공토를 일반토에 1 : 1의 중량비로 혼합한 토양에 옥잠화 및 아펠란드라를 식재한 후 3개월 동안 기른 결과, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의한 인공토가 포함된 토양에 식재된 옥잠화 및 아펠란드라가 일반토만으로 구성된 토양에 식재된 옥잠화 및 아펠란드라보다 줄기 및 잎의 광택이 더 짙은 녹색으로 자란 것을 확인할 수 있었고, 무엇보다 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의한 인공토가 포함된 토양에 식재된 옥잠화 및 아펠란드라의 뿌리 활착률이 일반토만으로 구성된 토양에 식재된 옥잠화 및 아펠란드라의 뿌리 활착률보다 약 15% 정도 증가된 것을 확인할 수 있었다.

[향균성 시험]

상기 실시예 1 내지 3에 의하여 만들어진 인공토를 일반토에 1 : 1의 중량비로 혼합한 토양에 옥잠화 및 아펠란드라를 식재한 후 3개월 동안 기른 결과, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의한 인공토가 포함된 토양에서는 식물 유해균으로 알려진 미생물(유해균)이 대부분 발견되지 않았으나, 일반토만으로 구성된 토양에 식재된 옥잠화 및 아펠란드라가 식재된 후 3개월 경과한 토양에서는 다양한 종류의 식물 유해균이 발견되었다.

[보수성 시험]

상기 실시예 1 내지 3에 의하여 만들어진 인공토를 일반토에 1 : 1의 중량비로 혼합한 토양에 옥잠화 및 아펠란드라를 식재한 후 물을 충분히 주고 3개월 동안 기른 결과, 옥잠화 및 아펠란드라가 양호한 상태로 생장되었으나, 일반토만으로 구성된 토양에 식재한 후 물을 충분히 주고 3개월 동안 길러진 옥잠화 및 아펠란드라는 일부는 고사하고, 나머지는 줄기와 잎이 매우 매마른 상태를 가졌다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

10 : 목재 펠렛
20 : 고흡수성 수지 코팅물층
30 : 이온성 고분자 물질

Claims (6)

1. 목재와 유산균이 포함된 발효액이 혼합되어 만들어진 목재 펠렛(10)과; 상기 목재 펠렛(10)의 외부에 코팅되는 고흡수성 수지(Super Absorbent Material, SAM) 코팅물;을 포함하여 구성되는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토에 있어서,
   상기 고흡수성 수지 코팅물의 외부에는 이온성 고분자 물질(30)이 더 코팅되도록 구성되고, 상기 고흡수성 수지 코팅물의 외부가 양극 또는 음극의 표면전하를 가지도록 구성되고,
   상기 이온성 고분자 물질(30)은,
   PAA(poly acrylic acid) 또는 PDMA-ECHEDA(poly (dimethylamine-co-epichlorohydrin-co-ethylenediamine) 중, 어느 하나의 것으로 구성되며,
   상기 이온성 고분자 물질(30)은 이온성을 가지는 유해균이 인공토의 내부로 침투되는 것을 차단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 목재 펠렛(10)은,
   톱밥 상태의 목재 100중량부에 대하여, 발효액 5~20중량부가 혼합된 목재 혼합물을 압축시켜 만들어지는 것을 특징으로 하는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 발효액은,
   어박 및 주정박으로 이루어진 주원료 분말 100중량부에 대하여,
   닥나무, 구지뽕 나무, 전호 또는 마늘 중 어느 하나 이상의 첨가물에서 추출한 첨가물 추출액 30~50중량부와, 상기 주원료 분말의 중량 대비 10~13배의 물을 가하여 혼합된 혼합물에 김치에서 추출한 유산균을 접종시켜 1~2개월 동안 발효시켜 만들어지는 것을 특징으로 하는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 목재 펠렛(10)은,
   톱밥 상태의 목재 100중량부에 대하여, 제올라이트계 규산염 수화물 3~10중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조경수 생장 개선 및 보수용 인공토.
   
5. 삭제
6. 삭제

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