KR102063875B1 - 미세먼지 저감형 황토 조성물 및 이것으로 도포된 흡착포 - Google Patents

미세먼지 저감형 황토 조성물 및 이것으로 도포된 흡착포 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수목도포용 황토 조성물 및 이의 도포용 흡착포에 관한 것으로서 본 발명의 황토 조성물을 수목에 적용할 경우 대기 중의 미세먼지를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 수목의 수고 생장이 증가하고, 수목의 근원직경이 증가하며 외관의 변성을 방지하고 수목의 수간부의 온도를 낮춰주며 광합성률을 증진시킨다. 뿐만 아니라 본 발명의 황토 조성물은 항균, 항곰팡이 효과를 나타내며 음이온을 발생하고 원적외선을 방사한다.
나아가 본원발명의 흡착포는 황토를 효율적으로 수목에 도포할 수 있으며 이렇게 도포된 황토는 유실되지 않고 오랜기간 수목에 유지될 수 있다.

Description

미세먼지 저감형 황토 조성물 및 이것으로 도포된 흡착포{Loess composition for decreasing microdust and Adsorption fabric applied with the same}
본 발명은 미세먼지 저감형 황토 조성물 및 이것으로 도포된 흡착포에 관한 것이다.
최근 범세계적인 기후변화 및 산업화를 통하여 폭염, 대기중의 황사 및 미세먼지 함량이 매우 높아지고 있는 추세이다. 이러한 유해요소는 인체에 치명적일 뿐만 아니라 생태계에도 악영향을 미치고 있다. 상기 유해요소는 특히 도심지에서 매우 심화되어 있다.
그러나 이에 대해 효과적이고 경제적인 대책은 미흡한 실정이다. 본 발명자들은 상기 대책을 연구하던 중 우리나라 국토의 대부분은 산림이며 도심지에서도 가로수나 공원 등에 의해 수목의 비율이 상당히 높은 편임을 고려하여 수목을 이용하여 상기 유해요소를 보다 효과적으로 제거할 수 있음에 착안하여 본 발명에 이르렀다. 즉 본 발명은 미세먼지 제거 성능이 뛰어난 광촉매 성분과 폭염을 완화하는 수목의 보호 기능이 뛰어난 황토 조성물을 조합함으로써 유해요소를 매우 효과적으로 제거하고 수목도 보호할 수 있다.
종래기술로서 광촉매를 활용하여 유해성분을 제거하려는 여러 방안들이 제안되어 왔다.
예를 들어 특허문헌 1은 다공성 나노 미립자 TiO2 광촉매를 포함하는 광촉매 도료 조성물에 관한 것으로서 실내 공기의 유해가스 분해 효율을 높일 수 있는 도료 조성물을 개시하고 있다.
한편 특허문헌 2는 분말 황토, 활석 또는 석회석, 소성 알루미늄 실리케이트, 이산화티타늄, 에틸렌 글리콜, 아크릴산 에멀젼, 불투명 폴리머 등을 포함하는 도료 조성물에 관한 것으로서 크랙의 발생이 없이 견고하게 밀착 도포되고, 시공이 용이한 도료 조성물을 개시하고 있다.
나아가 특허문헌 3은 친환경적이고, 토질을 개선시킬 수 있는 도로를 제공하기 위하여 토양과 제강슬래그를 포함하는 배합토와 경화제를 혼합하여 제조된 도로 포장재용 조성물을 개시하고 있는데 여기서 제강슬래그가 이산화규소, 알루미나, 철분, 산화 마그네슘, 황, 이산화 티타늄 등의 성분을 포함하고 있다.
상기 종래의 기술은 건축물의 내장재에 일반적으로 이용하는 이산화티타늄(TiO2) 광촉매를 도료 조성물에 이용한 것일 뿐 수목에 도포함으로써 대기의 미세먼지나 공기를 대량으로 정화하고 동시에 수목도 보호한다는 목적이나 그것을 위해 특별히 고안된 발명의 구성과는 무관하다.
수목은 외부 환경 변화, 스트레스 등에 의해 생장에 크게 영향을 받으며, 최근의 기후 변화에 따라 수목의 하자율이 증가하고 있다. 최근 평균기온이 점차 증가하고 있으며, 여름철 폭염 및 집중호우 등 기후변화에 따른 재해로 인한 수목생육 하자 피해가 증가하고 있는 실정이다. 조경수의 생육에 관여하는 하자의 요인으로는 토양 요인과 기후 및 기상 요인, 그리고 기타 환경요인으로 나눌 수 있다. 토양요인으로는 식물체가 뿌리를 통해 영양과 수분을 흡수하고 수목을 지탱하는 중요한 역할을 하는데 식재기반이 답압 등으로 경도가 과도하게 높으면 통기성 불량, 배수불량, 뿌리의 생육 불량 및 썩음 등이 발생하며, 경도가 과도하게 낮으면 수목의 지지력이 약하고 건조의 해를 입을 수 있다. 기후적인 요인으로는 수목의 생육에 적절한 온도는 15~25℃ 정도로 보는데, 지나치게 고온이 되거나 저온이 되면 수목이 해를 입어 고사하거나 생육불량이 나타나게 된다. 최근 기후변화로 인해 극심한 가뭄은 줄기의 생장과 지엽의 감소, 기공폐쇄 및 도관 압력 증가 등에 즉시 영향을 준다.
이러한 피해를 방지하기 위하여 수목의 줄기에 적용가능한 종래의 수간보호제품으로서 녹화마대, 황토마대 등을 들 수 있는데 예컨대 녹화마대는 천연식물섬유제인 황마로 통기성, 흡수성, 보온성, 수분증산, 동해방지 등 그 기능에 대하여 제시는 하고 있으나, 그 기능에 대한 검증이 제대로 이루어지지 않은 상태에서 사용하고 있는 실정이다. 또한 우천 후 다습한 경우 부패가 우려되고 있으며, 겨울철 잠복소 역할을 할 수 있어 해충방제에 단점으로 작용하고 있다. 또한, 황토마대는 순면의 거즈 원단에 황토를 얇게 도포하여 상온에서 건조한 것을 감아주는 방식으로 장점으로는 월동해충 구제, 천공성해충방제, 냉해방지, 수분증발 방지 등의 기능이 있으나, 시공 후 황토가 씻겨내려 주변의 미관에 저해가 되며 이로 인해 2~3개월 후 보수 및 철거가 필요한 실정이다.
한편, 수목의 수간이 여러 가지의 원인에 의하여 상처가 생기고 이것이 부패하여 동공이 생길 때 부패가 더 이상 진행되지 않도록 수목 외과수술을 실시하는데 이 때에 사용되는 것으로서 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 우레탄 고무 등을 들 수 있다. 그러나 장기적으로 수목의 생육을 돕고 수목을 보호할 조성물 및 이를 수목에 도포할 수 있는 효과적인 방법을 개발할 과제가 여전히 남아 있었다.
특허문헌 1: 공개특허공보 10-2006-0106376 특허문헌 2: 공개특허공보 10-2006-0109675 특허문헌 3: 등록특허공보 10-0874496
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 대기 중의 미세먼지 등 유해성분의 제거 성능과 수목의 보호 기능이 뛰어난 황토 조성물 및 이를 도포한 흡착포를 제공하는 것이다. 특히 본 발명은 광촉매 물질 및 환경 친화적인 기능성 물질을 황토 조성물에 도입함으로써 환경 및 인체에 무해하면서도 대량으로 대기 중의 유해성분을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 수목의 방충, 방제, 구제 효과 및 적용수목의 생육증진도 기대할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 본 발명의 황토 조성물이 도포된 흡착포를 제공한다.
나아가 본 발명은 상기 본 발명의 황토 조성물이 도포된 흡착포를 이용하여 수목에 황토를 도포하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양상은 황토, 광촉매 물질 및 물을 포함하는 수목 도포용 황토 조성물을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양상은 상기 수목 도포용 황토 조성물이 도포된 흡착포를 제공한다.
나아가 본 발명의 다른 일 양상은 상기 황토 조성물 도포용 흡착포를 수목에 감는 단계; 및 상기 황토 도포용 흡착포에 본 발명의 황토 조성물을 도포하는 단계를 포함하는 수목에 황토조성물을 도포하는 방법을 제공한다.
본 발명의 황토 조성물을 수목에 적용할 경우 대기 중의 미세먼지 등의 유해성분을 대량으로 획기적으로 감소시킬 수 있다. 나아가 수목의 수고 생장이 증가하고, 수목의 근원직경이 증가하며 외관의 변성을 방지하고 수목의 수간부의 온도를 낮춰주며 광합성률을 증진시킨다. 뿐만 아니라 본 발명의 수목 도포용 황토 조성물은 항균, 항곰팡이 효과를 나타내며 음이온을 발생하고 원적외선을 방사한다.
나아가 본 발명의 흡착포에 의하면 미세먼지를 저감시키고 수목을 보호하기 위한 황토 조성물을 효율적으로 수목에 도포할 수 있으며 이렇게 도포된 황토 조성물은 유실되지 않고 오랜기간 수목에 유지될 수 있다.
도 1a는 식물이 미세먼지를 제거하는 원리를 나타낸다.
도 1b는 광촉매 물질이 발휘하는 다양한 기능을 설명한다.
도 1c는 광촉매 물질이 대기의 유해물질에 작용하는 전체적인 개념을 나타낸다.
도 2는 이산화티타늄의 미세먼지 저감 기능을 검증하는 도구를 나타낸다.
도 3a는 이산화티타늄의 초미세먼지(PM2.5) 저감 기능을 검증한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3b는 이산화티타늄의 미세먼지(PM10) 저감 기능을 검증한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본원발명의 황토 조성물에 대해 이산화티타늄의 함량을 10중량%(Case A), 17.5중량%(Case B), 25중량%(Case C)로 배합하여 조성한 실험구를 나타낸다.
도 5a는 본원발명의 황토 조성물의 이산화티타늄의 함량에 따른 초미세먼지(PM2.5) 저감 기능을 검증한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5b는 본원발명의 황토 조성물의 이산화티타늄의 함량에 따른 미세먼지(PM10) 저감 기능을 검증한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6a는 이산화티타늄의 함량에 따라 본 발명의 황토 조성물의 물성을 검증하기 위한 샘플들을 나타낸 사진이다.
도 6b는 이산화티타늄의 함량에 따라 본 발명의 황토 조성물의 물성을 검증한 결과를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 황토 조성물을 이용한 항균 시험 및 항곰팡이 시험 결과를 나타낸다.
도 8a는 본 발명의 황토 조성물 적용시 소나무에서의 수고 증감량에 관한 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 황토 조성물 적용시 벚나무에서의 수고 증감량에 관한 그래프이다.
도 9a는 본 발명의 황토 조성물 적용시 소나무에서의 근원직경 증감량에 관한 그래프이다.
도 9b는 본 발명의 황토 조성물 적용시 벚나무에서의 근원직경 증감량에 관한 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 황토 조성물 적용시 소나무에서의 외관 변화(시각적질)에 관한 그래프이다.
도 10b는 본 발명의 황토 조성물 적용시 벚나무에서의 외관 변화(시각적질)에 관한 그래프이다.
도 11a는 본 발명의 황토 조성물 적용시 소나무에서의 표면온도 변화에 관한 그래프이다.
도 11b는 본 발명의 황토 조성물 적용시 벚나무에서의 표면온도 변화에 관한 그래프이다.
도 12a는 본 발명의 황토 조성물 적용시 소나무에서의 상대 염록소 함량 변화에 관한 그래프이다.
도 12b는 본 발명의 황토 조성물 적용시 벚나무에서의 상대 염록소 함량 변화에 관한 그래프이다.
도 13a는 본 발명의 황토 조성물 적용시 소나무에서의 광합성률 변화에 관한 그래프이다.
도 13b는 본 발명의 황토 조성물 적용시 벚나무에서의 광합성률 변화에 관한 그래프이다.
도 14a 및 도 14b는 일 구체예에 따른 황토 흡착포를 이용하여 나무에 황토를 도포한 뒤 6개월 후의 모습을 나타내는 사진이다.
본 발명의 일 양상은 황토, 광촉매 물질 및 물을 포함하는 수목 도포용 황토 조성물을 제공한다.
이러한 본 발명의 황토 조성물은 수목에 도포되어 대기 중의 유해물질 특히 미세먼지를 제거하기 위한 것이다. 미세먼지는 하기 표 1에서 보는 바와 같이 비산먼지의 종류에 속하는 것을 크기에 따라 분류하기도 한다. 미세먼지는 직경에 따라 크게 PM10과 PM2.5등으로 구분하며, PM10은 1000분의 10mm보다 작은 먼지이며, PM2.5는 1000분의 2.5mm보다 작은 먼지로서, 머리카락 직경(약 60㎛)의 1/20~1/30 크기보다 작은 입자이다. 미세먼지는 공기 중 고체상태와 액체상태의 입자의 혼합물로 배출되며 화학반응에 의해 또는 자연적으로 생성된다. 예를 들어 사업장 연소, 자동차 연료 연소, 생물성 연소 과정 등에 의해 또는 건설현장 등과 같은 특정 배출원에서 직접 발생하는 경우가 많다.
종류 특성
TSP(Total Suspended Particle) 지름이 50㎛이하인 대기중에 부유하는 총먼지
PM-10(PArticle Matter-10) 지름이 10㎛이하인 미세먼지
(건축 및 건물해체, 석탄 및 석유 연소, 산업공정, 비포장도로 등에서 발생)
PM-2.5(PArticle Matter-2.5) 지름이 2.5㎛이하인 초미세먼지. 주로 대기 중 화학반응을 통해 발생
(석탄, 석유, 휘발유, 디젤, 나무의 연소, 제련소, 제철소 등에서 발생)
미세먼지는 건강 및 동/식물의 생육에 큰 위해를 가하는 요인으로 천식과 같은 호흡기계 질병을 악화시키고, 폐 기능의 저하를 초래한다. PM2.5는 입자가 미세하여 코 점막을 통해 걸러지지 않고 흡입시 폐포까지 직접 침투하여 천식이나 폐질환의 유병률과 조기사망률을 증가시킨다. 또한 미세먼지는 시정을 악화시키고, 식물의 잎 표면에 침적되어 신진대사를 방해하며, 건축물이나 유적물 및 동상 등에 퇴적되어 부식을 일으킨다(한국환경관리공단, 2019). 대부분의 먼지는 기관지 점막에서 걸러지거나 배출되지만, 미세먼지는 걸러지지 않기 때문에 입자가 작을수록 건강에 매우 해로워 2013년 세계보건기구 산하의 국제암연구소에서는 미세먼지를 1군 발암물질로 지정하기도 했다. 서울연구원 조사에 따르면 소규모 건설현장의 미세먼지(PM10)오염수준은 62.9μm/㎡ ~ 215.8μm/㎡로 서울시 평균치인 43.02μm/㎡보다 월등히 높은 수치를 보였다.
미세먼지를 저감시키기 위한 친환경적 해결방안으로 식물의 미세먼지 흡착 기능을 활용할 수 있다. 식물은 잎 표면의 왁스층과 잎 뒷면에서 미세먼지 흡착기능을 가지는데 특히 광합성시 잎 뒷면의 기공을 통하여 미세먼지를 흡수하며, 이를 뿌리로 이동시켜 미생물에 의해 오염물질을 분해한다(도 1a). 우리나라는 국토의 60% 이상이 산림으로 되어 있으며 도심지에도 가로수 및 공원 등 다양한 공간에 수목이 식재되어 있다. 그렇다면 이러한 수목을 이용하여 대기 중의 미세먼지를 어느 정도 저감할 수 있다. 그러나 수목의 수관부(잎)에서는 미세먼지 흡착기능을 기대할 수 있으나, 수간부(줄기)부분은 미세먼지 흡착 기능을 기대하기 어려우므로 수목을 이용한 미세먼지의 저감 방안은 개선의 여지가 많았다. 따라서 상기 본원발명의 황토조성물은 수목 수간부에 도포가 가능하여 수목의 미세먼지 흡착기능을 극대화하는 것이다.
먼저 본 발명에서 사용되는 황토는 대류 및 풍화 작용에 의하여 퇴적된 천연물질로써 오랜 기간 동안 태양 에너지를 흡수 및 저장하며 입자가 균일하고, 다공질로서 양호한 투수성을 제공한다. 또한 황토 1g속에 약 2억마리의 미생물과 다양한 효소들이 순환작용을 일으켜 독소제거, 정화작용을 하며, 표면이 넓은 구조로 수 많은 보충구조로 이루어져 태양광선 중 원적외선을 대량으로 흡수, 저장, 방사하여 다른 물질의 분자활동을 자극한다. 이러한 황토는 적정한 온도와 습도를 유지하며, 향균효과를 가져 수목의 상처에 발생하는 병해를 예방하며, 황토 내 효소의 작용으로 독소를 제거·분해하며, 생육을 촉진하는 기능을 가진다. 상기 황토는 경남 고성, 경남 사천, 강원도 홍천, 충남 보령등지에서 생산되는 생황토를 3mm 걸음망으로 걸러서 그 직경이 2mm 이하인 생황토를 바람직하게 이용할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 황토는 상기 황토 조성물에 대해 20 내지 60중량%로 포함되며, 바람직하게는 30 내지 50중량%, 더욱 바람직하게는 35 내지 45중량%, 가장 바람직하게는 약 40중량%이다. 상기 황토의 함량이 20중량% 미만이면 황토의 고유 기능인 정화, 살균 기능 및 보호 효과를 얻을 수 없고, 60중량%를 초과하면 황토 조성물의 건조에 따른 분말화가 증가되어 도포막의 안정성이 저하될 수 있다.
본 발명의 황토 조성물은 광촉매 물질을 필수로 포함한다. 상기 광촉매 물질은 빛을 쪼여주었을 때 반응하여 특정 반응에서 반응속도에 영향을 주는 광촉매의 일반적인 성질을 가지면서도 대기 중 유해물질을 분해하거나 흡착 및 제거하는 기능을 수행하는 물질을 말한다. 산업적으로 이용하기 위해서 본원발명의 광촉매는 빛을 쪼였을 때 광부식이 일어나지 않으며 내구성이 뛰어나고 화학적으로나 생물학적으로 비활성인 물질이다. 광촉매 물질은 휘발성 유기 화합물(VOC) 분해, 악취 제거, 살균 및 항바이러스 등 항균작용을 통하여 수목의 생육 및 유지 관리에 유효하게 작용하기도 한다(도 1b). 상기 광촉매 물질이 미세먼지 및 대기 정화 기능을 발휘하는 원리는 질소 산화물(NOx), 황산화물(SOx)을 수산화질소(HNO3) 등으로 환원시키는 반응을 촉매함으로써 진행되는 것이다(도 1c).
본원발명의 광촉매 물질은 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화텅스텐(WO3), 페롭스카이트형 복합 금속산화물을 포함하지만 내구성 및 내마모성의 관점에서 이산화티타늄(TiO2)이 가장 바람직하다.
상기 본원발명의 광촉매 물질은 상기 황토 조성물에 대해 10 내지 25중량%로 포함되며, 바람직하게는 13 내지 20중량%, 더욱 바람직하게는 15 내지 17중량%이다. 상기 광촉매 물질의 함량이 10중량% 미만이면 상기한 바와 같은 미세먼지 등의 유해성분의 분해 효과가 미미하여 미세먼지 등의 저감 효과를 제대로 얻을 수 없고, 25중량%를 초과하면 황토 조성물이 백화하여 외관상 좋지 않으며 황토 조성물 내에서 혼합도가 뒤떨어져 균일한 분포가 되지 않을 뿐만 아니라 결과적으로 황토 조성물의 균열을 일으켜서 내구성에 상당히 악영향을 미친다.
한편 본 발명의 황토 조성물은 고삼 추출액, 목초액, 한방 약재, 전착제, 살균제, 방충제 및 식물성 섬유로 이루어지는 군에서 하나 이상 선택된 기능성 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 본원발명의 기능성 물질은 식물의 생장 및 병충해 등으로부터 수목을 보호하기 위한 것이다. 보다 구체적으로 상기 고삼 추출액은 식물추출물을 이용하여 해충에 대한 방역, 방제, 구제의 효과가 있는 물질로 식물의 생육 및 생리작용이 증진될 수 있는 물질인데 고삼 즉 Sophora flavescens Aiton (Leguminosae)의 뿌리를 그대로 또는 주피를 거의 벗긴 뿌리를 조말로 하여 1,3-부틸렌글리콜, 무수에탄올, 에탄올로 추출하여 얻은 추출물, 또는 이들 추출물을 에텔 또는 초산에틸로 추출하여 용매를 제거한 것으로서 에탄올, 1,3-부틸렌글리콜, 정제수, 또는 이들의 혼합액을 함유하는 것이다. 본 발명의 황토 조성물에 있어서 고삼 추출액은 수목의 수고 생장을 매우 증진시키고 수간 생장도 증진시킨다. 나아가 수목에 있어서 엽색과 수관의 형태 등 수목의 시각적 질을 개선시킨다. 또한 수목의 표면 온도를 낮추어 주므로 강한 태양열 등으로부터 수목의 보호에 일조한다. 뿐만 아니라 수목의 광합성 효율도 상당히 높여준다.
또한 상기 목초액은 수목의 탄화과정에서 생성된 연기를 냉각장치를 통해 추출한 액체로서 병충해 예방 및 발생 억제 치유에 효과를 주기 위한 것이다. 상기 목초액은 수목에 적용 가능한 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 목초액은 침엽수, 활엽수, 교목, 관목, 상록수, 낙엽수 초목의 잎, 줄기, 뿌리, 열매, 및 꽃 중으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하고, 이들의 열분해 과정에서 발생한 증기 또는 연기를 포집하여 냉각, 액화, 응축, 분리, 숙성, 여과 등의 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 목초액의 제조를 위하여 바람직하게는 자작나무, 참나무 잡목류 등을 이용하고, 150 내지 500 ℃에서 열분해로 탄화시켜 생성된 증기 또는 연기를 냉각장치를 통해 냉각 및 응축한 이후 분리 및 여과 과정을 거쳐 목초액을 획득할 수 있다. 상기 제조된 목초액은 6개월 이상 상온에서 숙성되고, 상기 목초액 속에 있는 독성과 유해물질을 제거한 이후 황토 조성물에 투입될 수 있다.
상기 상기 한방 약재는 쑥, 어성초, 삼백초, 익모초, 천궁, 오가피, 목과, 송아, 감초, 당귀, 교맥, 해송자, 한련초, 숙지황, 육종용, 차전자, 목통, 천문동, 귤피, 오미자, 산약, 상백피, 마황, 황기, 홍삼, 인삼, 백출, 창출, 원지, 육계, 솔잎, 은행잎, 약쑥, 숯가루 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 솔잎, 숯가루, 은행잎 및 약쑥이다. 상기 한방 약재의 혼합물에서 혼합비는 본 발명의 목적을 해치지 않는 한 적절하게 선택할 수 있고, 바람직하게는 동일함량으로 구성될 수 있다.
상기 전착제는 황토 조성물의 퍼짐성 및 결합력을 제공하고, 외부 환경에 의한 도포막의 유실을 방지할 수 있다. 상기 전착제는 폴리옥시 에틸렌 알킬 아크릴 아릴에테르(Polyoxy ethylene alkyl arylether), 소듐리그노 설포네이트(Sodiumligno Sulfonate), 밀가루풀, 쌀풀 및 녹말가루로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며, 바람직하게는 폴리옥시 에틸렌 알킬 아릴에테르 및 소듐리그노 설포네이트이다.
상기 살균제 및 방충제는 황토 조성물에 첨가시 황토의 고유특성인 방충 및 살균 효과를 극대화 시켜 보다 개선된 방충 및 살균력을 제공하고, 곰팡이 번식 등을 방지할 수 있다. 상기 살균제 및 방충제는 통상적으로 식물에 적용 가능한 성분이라면 제한 없이 사용가능하고, 바람직하게는 마그마큐, 허브 오일(라벤더, 로즈마리, 레몬밥, 레몬그라스), 시트로넬라 추출물, 나프탈렌 중 1종 이상일 수 있다.
상기 식물성 섬유는 셀룰로오스로 이루어진 섬유로서 황토 조성물의 전체적인 균질화를 증진하기 위한 것이다. 예컨대 면(목화), 케이폭, 아마, 황마, 모시, 대마, 케나프, 아바카, 사이살, 피나, 헤나킨, 코이어, 스패니쉬모스 등을 들 수 있다.
상기 기능성 물질은 상기 황토 조성물에 대해 5 내지 20중량%로 포함되며, 바람직하게는 8 내지 15중량%, 더욱 바람직하게는 약 10중량%이다. 함량이 이러한 범위 내로 포함됨으로써 각 성분의 기능을 충실히 발휘할 수 있다. 예를 들어 상기 고삼 추출액니아 목초액의 함량이 5중량% 미만이면 상기한 바와 같은 수목의 각종 생육 증진 효과를 얻을 수 없고, 20중량%를 초과하면 생육 증진 효과가 증가되지 않아 경제적이지 않고 전체 조성물의 안정성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 또한 상기 전착제가 상기 범위 내로 포함되면 식목의 수포에 상기 황토 조성물의 도포시 적절한 퍼짐성을 제공하여 균일한 막형성을 유도하고, 수목과 황토 조성물 간의 결합력을 증대시켜 풍우 등과 같은 외부 환경에 의한 막유실을 방지할 수 있다. 상기 살균제나 방충제의 경우 함량이 5중량% 미만이면 충분한 살균이나 방충의 효과를 얻을 수 없고, 20중량%를 초과하면 전체 황토 조성물의 용해성 및 응고성 등이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
또한 본 발명의 다른 일 양상은 상기 황토 조성물이 도포된 흡착포를 제공한다.
상기 흡착포는 신축성을 갖는 소재로 제조된 것이거나, 신축성을 갖도록 제조된 것일 수 있다. 상기 흡착포가 신축성이 있는 경우, 실제 흡착포를 이용하기 전까지 부피가 줄어들어 보관이 용이하고, 수목에 시공할 시 흡착포를 당겨서 감으면 흡착포 자체의 신축성에 의한 고정효과로 인해 별도의 접착제 없이도 수목에 시공이 가능하다. 상기 흡착포는 1.1배, 1.5배, 2배, 2.5배, 3배, 또는 4배 늘어나는 신축성을 갖는 것일 수 있다. 상기 흡착포는 어느 한쪽 방향으로만 늘어날 수 있거나, 혹은 늘어나는 방향에 제한이 없도록 제조된 것일 수 있다.
상기 황토 도포용 흡착포는 천연 섬유 또는 합성 섬유를 이용하여 제조된 것일 수 있다. 상기 황토 도포용 흡착포는 면, 견, 견사, 마, 양모, 우모, 또는 석면 재질일 수 있다. 상기 황토 도포용 흡착포는 유리 섬유, 금속 섬유, 탄소 섬유, 암석 섬유, 반합성 섬유, 재생 섬유, 또는 혼방 재질일 수 있다. 상기 황토 도포용 흡착포는 폴리에스테르, 아크릴, 나일론, 비닐론, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 또는 폴리우레탄 재질일 수 있다.
상기 망사 구조는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 구각형, 십각형 또는 임의의 도형 구조를 포함할 수 있지만 가장 바람직하기로는 벌집구조이다.
상기 망사 구조는 그 개별적인 구멍의 면적이 75 mm2 이하, 50 mm2 이하, 25 mm2 이하, 20 mm2 이하, 15 mm2 이하, 10 mm2 이하, 7 mm2 이하, 또는 3 mm2 이하인 구멍을 포함할 수 있다. 상기 망사 구조는 그 개별적인 구멍의 가로*세로 규격이 10*10 mm, 5*5 mm, 3*3 mm, 또는 2*2 mm 이하인 구멍을 포함할 수 있다.
상기 흡착포의 제직 공정 중, 정경(Warping) 단계에서는 제조하고자 하는 직물의 길이에 따라 미리 정해진 수의 경사(날실)를 길이 및 장력을 균일하게 일정한 너비가 되도록 배열하여 드럼 또는 빔에 감아 준비하는 과정을 포함할 수 있다. 이어서 제직 단계에서는, 상기 정경 단계에서 권취된 경사를 종광을 이용하여 서로 엇갈리게 상하로 개구시킨 다음 위사(씨실)를 그 사이에 끼우는 과정을 포함할 수 있다. 이때 끼운 위사를 경사 사이에 밀어넣고 또 반대로 개구시켜 위사를 끼우는 과정을 반복할 수 있다.
나아가 본 발명의 다른 일 양상은 황토 조성물 도포용 흡착포를 수목에 감는 단계; 및 상기 황토 도포용 흡착포에 본 발명의 황토 조성물을 도포하는 단계를 포함하는 수목에 황토 조성물을 도포하는 방법을 제공한다.
상기 황토 조성물을 도포하는 단계는 황토 조성물을 붓칠하는 방법 또는 분사기를 이용하여 분사하는 방법을 포함한다. 상기 분사기는 공기 압출 방식으로 황토 조성물을 도포할 수 있는 것을 포함하며 상업적으로 이용가능한 것을 이용할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
시험예 1. 이산화티타늄의 미세먼지 저감 검증 실험
1.1 실험 방법
아크릴 챔버에 이산화티타늄을 도포한 사각틀을 제조하고 이 챔버를 개방하여 외부 대기에 일정 시간 노출 후 밀폐하고 간이 미세먼지측정기를 이용하여 오전 8시50분부터 오후 6시까지 장소 별로 미세먼지의 농도를 모니터링하였다(도 2).
1.2 초미세먼지(PM2.5)의 저감 검증 실험
우선 측정 당일의 미세먼지 상황을 분석하기 위하여 한국환경공단의 에어코리아(Air Korea)에서 미세먼지 측정 데이터를 구득하였다. 측정 지점으로는 경기도 남양주시 별내 화접초등학교, 경기도 오남리 오남읍 사무소의 두 지점의 측정 데이터를 비교분석하였다. PM2.5를 분석한 결과, 이산화티타늄을 도포한 처리구에서 6.7㎍/㎥로 가장 낮을 수치를 나타냈으며, 별내 35.5㎍/㎥, 오남 30.0㎍/㎥를 나타냈다. 별내 및 오남 대비 이산화티타늄 처리구에서 약 81%, 78%의 저감율을 보였다(도 3a).
1.3 미세먼지(PM10)의 저감 검증 실험
PM10을 분석한 결과, 이산화티타늄을 도포한 처리구에서 7.1㎍/㎥로 가장 낮을 수치를 나타냈으며, 별내 38.9㎍/㎥, 오남 45.0㎍/㎥를 나타냈다. 별내 및 오남 대비 이산화티타늄 처리구에서 약 82%, 84%의 저감율을 보였다(도 3b).
1.4 결과
상기 실험으로부터 이산화티타늄은 대기 중의 미세먼지 저감 효과가 있음이 검증되었다.
실시예 1. 황토 조성물의 제조 및 미세먼지 저감 시험
황토 40중량%, 고삼 추출액 10중량%, 전착제 5중량%, 식물성 섬유 5중량%에 대해 이산화티타늄을 10중량%, 17.5중량%, 25중량%로 각각 혼합하고 잔부로 물을 포함하는 황토 조성물을 제조하고 이를 사각틀에 동일한 면적으로 도포하여 미세먼지 저감 시험을 수행하였다(도 4).
즉 상기 황토 조성물에 대해 이산화티타늄의 함량을 10중량%(Case A), 17.5중량%(Case B), 25중량%(Case C)로 배합하여 실험구를 조성하고 9시간 동안 방치 후 미세먼지 측정기(독일 TROTEC사 제품)를 이용하여 6회를 반복하여 미세먼지 농도를 측정하였다.
실시예 1a
일평균 초미세먼지(PM2.5)의 경우 대조군(이산화티타늄 비배합) 9.05㎍/㎥, Case A 8.97㎍/㎥, Case B 8.86㎍/㎥, Case C 8.70㎍/㎥으로 측정되었으며, 결과적으로 대조군 대비 미세먼지 저감율은 Case A 0.8%, Case B 2.0%, Case C 3.9%로 분석되었다(도 5a 및 표 2).
유형 대조군(control) Case A Case B Case C
PM2.5 측정값 (㎍/㎥) 9.05 8.97 8.86 8.70
저감율(%) - 0.8% 2.0% 3.9%
실시예 1b
일평균 미세먼지(PM10)의 경우 대조군(이산화티타늄 비배합) 23.18㎍/㎥, Case A 22.55㎍/㎥, Case B 22.05㎍/㎥, Case C 20.67㎍/㎥으로 측정되었으며, 결과적으로 대조군 대비 미세먼지 저감율은 Case A 2.7%, Case B 4.9%, Case C 10.8%로 분석되었다(도 5b 및 표 3). 이는 초미세먼지의 경향과 유사하였으며, Case C에서 미세먼지의 저감율이 10%이상을 보여 미세먼지 저감 성능이 매우 양호한 것으로 판단되었다.
유형 대조군(control) Case A Case B Case C
PM10 측정값 (㎍/㎥) 23.18 22.55 22.05 20.67
저감율(%) - 2.7% 4.9% 10.8%
이로부터 본 발명의 황토 조성물을 수목에 적용할 경우 이산화티타늄의 함량에 비례하여 외부 미세먼지 저감효과가 뛰어날 것임을 알 수 있다.
실시예 2. 황토 조성물의 제조 및 종합 물성 시험
황토 40중량%, 고삼 추출액 10중량%, 전착제 5중량%, 식물성 섬유 5중량%에 대해 이산화티타늄을 10.0중량%, 12.5중량%, 15.0중량%, 17.5중량%, 20.0중량%, 22.5중량%, 25중량%로 각각 혼합하고 잔부로 물을 포함하는 황토 조성물을 제조하고 이를 사각틀에 동일한 면적으로 도포하여 24시간 건조시킨 후 미세먼지 저감 성능, 외관 및 내구성에 관하여 조사하였다(도 6a).
(1) 미세먼지 저감 성능
미세먼지 저감 성능은 실시예 1의 방법에 따라 측정하여 PM2.5 및 PM10의 미세먼지의 감소량(저감율)을 측정하여 상대적으로 하기와 같이 그 정도에 따라 점수를 매겼다.
저감율 10% 이상: 5
저감율 7 ~ 10%: 4
저감율 5 ~ 7% : 3
저감율 2 ~ 5%: 2
저감율 2% 미만: 1
(2) 외관
외관은 황토 조성물의 미감에 관한 것으로서 혼합된 성분의 함량에 따라 도포된 황토 조성물이 건조후 나무를 배경으로 하였을 때의 미관을 성인 10인의 패널리스트가 관찰하고 하기와 같이 그 정도에 따라 점수를 매기고 그 평균을 나타내었다.
외관이 아름답고 주위 배경과 잘 어울렸다: 5
외관이 보통이며 주위 배경과 어느 정도 어울렸다: 4
외관이 떨어지지만 실용에 어려움을 주지는 않는다: 3
색감에 변화가 있으며 위화감을 약간 느끼게 한다: 2
색감이 변화가 심하여 얼룩덜룩하고 보기에 좋지 않았다: 1
(3) 내구성
내구성은 혼합된 성분의 함량에 따라 도포된 황토 조성물이 건조후 성인 10인의 패널리스트가 육안으로 표면을 면밀히 관찰하고 하기와 같이 그 정도에 따라 점수를 매기고 그 평균을 나타내었다.
표면이 매끈하며 손상없이 유지되는 것을 알 수 있다: 5
표면 상태가 보통이며 거칠다: 4
표면이 불균일하지만 실용에 어려움을 주지는 않는다: 3
표면에 균열이 생겼으며 장기간 사용에는 어려운 것으로 보인다: 2
표면에 균열이 다수 생겼으며 일부 조성물이 떨어져 나갔다: 1
각각의 항목에 대한 평가 결과를 다음 표 4에 나타내고, 이들을 종합적으로 평가하여 가장 바람직한 것을 A로 하고, 취약한 정도를 알파벳 순서대로 나열하여 가장 취약한 것을 D로 나타내었다.
TiO2함량 10중량% 12.5중량% 15중량% 17.5중량% 20중량% 22.5중량% 25중량%
미세먼지 저감 성능
(PM2.5/PM10)		 2/2 2/3 3/4 3/4 3/5 4/5 4/5
외관 5 5 5 4 3 2 1
내구성 5 5 5 5 4 2 1
종합평가 D B A A B C D
위 결과에 따르면 이산화티타늄의 함량이 높아질수록 미세먼지 저감 성능은 증가하지만 대체로 외관이 좋지 않게되며 내구성도 취약해진다(도 6b).
실시예 3. 황토 조성물의 기능성 시험
상기 실시예 2에서의 본 발명의 황토조성물(이산화티타늄 15중량%)에 대해 항균 시험, 항곰팡이 시험, 음이온 방출 및 원적외선 방사에 관한 기능성 시험을 수행하였다.
실시예 3.1 항균 및 항곰팡이 시험
항균시험, 항곰팡이시험은 기능성물질의 효과를 정밀하게 검증하기 위하여 3가지 유형으로 나누어 시험을 실시하였으며, 국내 대학연구실에서 수목생육을 저해하는 탄저병 곰팡이 시험, 식물 병원성 피해를 주는 점무늬병 곰팡이 시험, 수목의 상처 및 동공부위 병원균인 잿빛곰팡이 시험을 실시하였다.
3가지 항균 및 항곰팡이 시험에서 상기 본 발명의 황토 조성물을 주입한 경우 미처리 대조군에 비하여 80%이상의 살충효과를 보였다(도 7).
실시예 3.2 음이온, 원적외선 방사율 및 방사에너지 측정 시험
음이온 및 원적외선방사율 및 방사에너지 측정은 한국원적외선협회에 의뢰하여 수행하였다.
음이온 발생량 결과, 황토조성물은 144 ION/CC, 본 발명의 황토조성물의 경우 148 ION/CC로 분석되었다.
원적외선 방사율 및 방사에너지의 경우 대부분의 물질 중 마대의 경우 약 84%이며, 황토조성물은 방사율 0.917(91.7%), 방사에너지는 3.54×10² 이며, 본 발명의 황토조성물의 경우 방사율 0.918(91.8%), 방사에너지는 3.54×10²로 분석되었다.
상기 시험 결과를 정리하여 제시하면 다음 표 5와 같다.
[표 5]
Figure 112019063826582-pat00001
실시예 4. 황토 조성물을 수목에 적용한 모니터링 시험
Test-Bed를 구축을 하였으며, 수목에 황토조성물(황토 40중량%, 이산화티타늄을 20.0중량%, 고삼 추출액 또는 목초액 10중량%, 전착제 5중량%, 식물성 섬유 5중량%로 혼합하고 잔부로 물을 포함)을 적용하여 식물의 생육·생리 작용을 모니터링 분석하였다. 시험 방법은 각 수목에 대해 전혀 별도의 처리를 하지 않은 경우, 황토만을 도포한 경우, 황토 조성물에 목초액이나 고삼추출액을 배합한 조성물을 도포한 경우에 대해 경시적으로 하기 항목에 대해 측정하였다. 각각의 도포는 3회 반복하여 시행되었다.
구체적으로 수목의 생육상태를 평가하기 위하여 수고, 근원직경을 측정하였으며, 기능성 물질에 따른 수목의 온도저감 효과를 분석하기 위하여 수목의 표면온도를 측정하였다. 또한 수목의 생리 상태를 나타내기 위해 상대 엽록소 함량, 광합성률 등을 측정하였다.
실시예 4.1. 수고의 측정
(1) 소나무
시험 결과를 도 8a의 그래프에서 나타내는데 소나무의 수고는 초기값을 기준으로 증감량으로 분석하였다. 무처리의 경우 초기값이 평균 220.67cm였으며, 5차 측정 시 224cm로 3.33cm 증가한 것으로 나타났다. 황토만을 처리한 소나무의 경우, 초기값은 247cm, 5차 측정 시 255.67cm로 8.67cm 증가했다. 또한 황토에 목초액을 배합한 조성물 처리군의 경우, 초기값 272cm, 5차 측정값 279.33cm로 7.33cm 증가한 것으로 나타나 황토만 처리했을 때와 비슷한 경향이었다.
이에 대조적으로 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물 처리군의 경우 1차 측정값 209.67cm, 5차 측정값 236cm로 초기값 대비 26.33cm 증가하여 수고생장이 가장 활발했던 것으로 나타났다. 즉 황토와 고삼추출액을 배합한 본 발명의 황토 조성물을 처리한 소나무의 수고 증가폭이 무처리의 소나무 보다 평균 23cm 큰 것으로 나타나 본 발명의 황토조성물이 소나무의 수고 생장에 상당히 긍정적인 영향을 준 것으로 평가되었다.
(2) 벚나무
시험 결과를 도 8b의 그래프에서 나타내는데 무처리군의 1차 측정값이 296.33cm, 5차 측정값이 293.00cm로 초기값 대비 수고가 4.67cm 감소한 것으로 나타났다. 황토만을 처리한 수목의 경우 초기값이 260cm였으며, 5차 측정값 262cm로 평균적으로 2cm 정도 생장한 것으로 보였다. 황토에 목초액을 섞어 처리한 수목은 4차 측정까지 266cm로 미미한 생장량을 보였으나 5차 측정 때 267.67cm로 1.67cm 증가한 것으로 측정되었다.
이에 대조적으로 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물 처리군의 경우 1차 측정값 240cm, 2차 측정값 240.67cm, 3차 측정값 245.33cm, 4차 측정값 233cm, 5차 측정값 236cm로 측정되어 다른 처리군에 비해 벚나무의 수고 생장이 현저하게 양호한 것으로 분석되었다.
실시예 4.2. 근원 직경의 측정
(1) 소나무
소나무의 수간생장을 보기위해 근원직경을 측정하였다. 시험 결과를 도 9a의 그래프에서 나타내는데 무처리군의 경우, 1차 측정 때 6.43cm에서 2차 6.13cm, 3차 6.27cm, 4차 6.23cm, 5차 6.20cm로 0.17cm감소하여 꾸준히 감소하는 경향으로 나타났다. 황토 처리군은 1차 7.13cm, 2차 6.33cm, 3차 6.27cm로 3차 때까지는 증가하는 경향으로 나타났으나 4차 때부터 근원직경이 줄어든 것으로 나타났다. 황토에 목초액을 배합한 처리군의 경우, 1차 6.73cm, 2차 6.80cm, 3차 6.87cm, 4차 7.20cm, 5차 7.33cm로 증가하는 경향이었으며 총 0.6cm 증가한 것으로 측정되었다.
한편 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물 처리군의 경우, 1차 6.57cm, 2차 6.57cm, 3차 6.67cm, 4차 6.77cm, 5차 6.77cm로 0.2cm 정도 증가한 것으로 측정되었다.
근원직경의 경우 수고와 달리 근원직경에서는 황토에 목초액을 배합한 처리군이 고삼추출액을 배합한 처리군보다 근원직경의 증가폭이 큰 것으로 나타나 목초액을 배합한 황토조성물이 소나무의 근원직경 생장에 더 큰 영향을 준 것으로 판단되었다.
(2) 벚나무
시험 결과를 도 9b의 그래프에서 나타내는데 무처리군은 1차 3.97cm, 2차 3.83cm, 3차 3.80cm, 4차 3.80cm, 5차 3.80cm로 분석되어 초기에 0.17cm 감소한 뒤 근원직경이 유지되는 것으로 분석되었다. 황토만을 처리한 실험구의 경우, 무처리군과 비슷한 경향으로 1차 3.90cm, 2차 3.90cm, 3차 3.87cm, 4차 3.87cm, 5차 3.87cm로 측정되어 0.03cm 정도 감소한 것으로 측정되었다. 황토에 목초액을 배합한 처리군에서는 1차 4cm, 2차 4.03cm, 3차 4.13cm, 4차 4.20cm, 5차 4.23cm로 근원직경이 증가하는 경향이었으며, 평균적으로 0.23cm 증가한 것으로 측정되었다.
이에 대조적으로 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물 처리군에서는 1차 4.03cm, 2차 4.13cm, 3차 4.17cm, 4차 4.27cm, 5차 4.30cm로 근원직경이 증가하였으며 황토에 목초액을 배합한 처리군보다 0.04cm 많은 0.27cm 증가한 것으로 나타났다.
목초액을 배합한 경우 근원직경 생장이 왕성했던 소나무와 달리 벚나무의 근원직경 생장에는 고삼추출액을 배합한 황토조성물 실험군의 근원직경 생장량이 많았던 것으로 분석되었다.
실시예 4.3. 시각적 질의 측정
엽색과 수관의 형태 등 수목의 시각적 질을 5점으로 수치화하였다. 즉 생육에 이상이 없음을 5점, 경미한 황변 등 외관상 식별되나 큰 차이가 없고 회복가능성이 있을 경우 4점, 약반·변색·신장억제 등이 식별되고 회복이 불확실할 경우 3점, 약반·변색·신장억제 등이 현저하게 나타나고 고사한 가지가 30% 이상일 경우 2점, 고사한 가지가 50%이상일 때 1점으로 판단하였다.
(1) 소나무
상기 평가에 따른 시험 결과를 도 10a의 그래프에서 나타내었다. 소나무의 시각적 질은 무처리군이 초기에 5점으로 시작해 5차 때는 3점으로 감소하여 신장 억제와 잎의 황변이 있는 것으로 측정되었으며 4개의 처리군 중 시각적 질이 제일 많이 감소한 것으로 나타났다. 황토만을 처리한 실험구의 경우, 초기값 4.67점에서 3.33점으로 시각적질이 1.33점 감소한 것으로 분석되었다. 황토에 목초액을 배합한 처리군의 경우, 4.50점에서 3.67점으로 시각적질이 0.83점 감소하였다. 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물 처리군의 경우, 초기값이 5점으로 가장 좋았으며, 5차 때 4점으로 1점만이 감소한 것으로 분석되었다.
소나무의 시각적 질은 황토에 고상추출액을 배합한 황토 조성물의 처리군이 가장 양호한 것으로 분석되었으며 황토에 목초액을 배합한 처리군, 황토만 처리한 실험구, 무처리군 순으로 시각적 질이 양호하였다.
(2) 벚나무
벚나무의 시각적 질도 소나무와 같은 방법으로 측정하고 그 시험 결과를 도 10b의 그래프에서 나타내었다. 무처리군의 경우 초기값 1.33점에서 5차 때 1.0점으로 감소하였다. 황토 처리군은 1.67점에서 1.0점으로 감소하였으며 황토에 목초액을 배합한 처리군은 2.0점에서 0.67점 감소한 1.33점으로 시각적 질이 감소하였다. 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물의 처리군은 3.0점에서 1.07점으로 감소하는 것으로 나타났다. 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물의 처리군의 시각적 질 감소폭은 1.93으로 다른 처리군에 비해 더 감소한 것으로 판단되었다.
전체적으로 최소 3점 이상이었던 소나무의 경우와 달리 벚나무의 전체적인 시각적 질이 1∼2점대로 분석되어 시각적 질이 불량한 것으로 측정되었다. 벚나무의 시각적 질은 황토에 목초액을 배합한 처리군의 감소폭이 가장 적은 것으로 평가된다.
실시예 4.4. 표면 온도 측정
(1) 소나무
소나무의 표면온도에 따른 시험 결과를 도 11a의 그래프에서 나타내었다.
오전 10시의 경우 무처리군이 27.97℃로 표면온도가 가장 높았으며 황토 처리군은 27.10℃, 황토에 목초액을 배합한 처리군은 24.33℃, 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물 처리군은 23.53℃로 측정되었다. 무처리군보다 각각 0.87℃, 3.63℃, 4.43℃ 낮은 것으로 분석되었다.
오후 12시의 경우 무처리군 32.93℃, 황토 처리군 28.5℃, 황토에 목초액을 배합한 처리군 26.97℃, 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물 처리군 26.53℃로 측정되었으며 무처리군과의 표면온도 차이는 각각 4.43℃, 5.97℃, 6.40℃로 기온이 높아질수록 무처리군과의 온도차이도 많은 것으로 분석되었다.
(2) 벚나무
벚나무의 소나무의 표면온도에 따른 시험 결과를 도 11b의 그래프에 나타내었다.
오전 10시 표면온도의 경우 무처리군은 31.87℃, 황토 처리군은 27.43℃, 황토에 목초액을 배합한 처리군은 26.87℃, 황토에 고삼추출물을 배합한 황토 조성물 처리군은 26.63℃로 측정되어 각 처리군과 무처리군과의 차이는 각각 4.43℃, 5.00℃, 5.23℃로 분석되었다.
오후 12시의 표면온도 분석 결과, 무처리군은 33.2℃, 황토 처리군은 30.33℃, 황토에 목초액을 배합한 처리군은 29.30℃, 황토에 고삼추출물을 배합한 황토 조성물 처리군은 28.97℃로 측정되어 각 처리군과 무처리군과의 차이는 각각 2.87℃, 3.90℃, 4.23℃로 분석되었다.
오전시간과 오후시간 모두 황토에 고삼추출물을 배합한 황토 조성물 처리군의 온도가 가장 낮았으며, 무처리군과의 온도 차이도 가장 많았다. 기능성 물질을 함유할수록 온도가 낮아졌으며 황토만 적용하여도 수목의 수간부의 온도를 낮춰주는 효과가 있는 것으로 분석되었다.
실시예 4.5. 상대 엽록소 함량 측정
(1) 소나무
도 12a의 그래프에서 보는 바와 같이 소나무의 상대 엽록소 함량은 시간의 경과에 따라 감소하는 경향으로 나타났다. 무처리군의 경우 1차에서 30.10SPAD, 2차 20.90SPAD, 3차 10.97SPAD로 상대 엽록소 함량이 가장 낮은 것으로 분석되었다. 황토 처리군은 1차 44.23SPAD, 2차 33.97SPAD, 3차 13.33SPAD로 1차와 2차까지 상대 엽록소 함량이 다른 처리군에 비해 높았던 것으로 나타났다. 황토에 목초액을 배합한 처리군은 1차 32.93SPAD, 2차 28.47SPAD, 3차 15.73SPAD로 측정되었다. 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물 처리군에서는 1차 40.97SPAD, 2차 31.70SPAD, 3차 15.23SPAD로 측정되었다.
(2) 벚나무
도 12b의 그래프에서 보는 바와 같이 벚나무의 상대 엽록소 함량을 분석한 결과, 무처리군의 경우 1차 11.02SPAD, 2차 9.99SPAD, 3차 6.57SPAD로 계속 감소하는 경향으로 나타났다. 황토 처리군은 1차 19.01SPAD, 2차 13.13SPAD, 3차 10.01SPAD로 측정되어 무처리군과 비슷한 경향인 것으로 분석되었다. 황토에 목초액을 배합한 처리군의 경우, 1차 28.00SPAD, 2차 25.2SPAD, 3차 22.10SPAD로 5.90SPAD 정도 감소한 것으로 나타났다. 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물의 실험군은 1차 26.95SPAD, 2차 34.30SPAD, 3차 26.80SPAD로 다른 처리군과 달리 2차 때 상대 엽록소 함량이 높아진 것으로 나타났으며, 3차 측정 때 2차 측정대비 7.5SPAD정도 감소하였다.
실시예 4.6. 광합성률
광합성은 식물이 빛에너지를 이용해 이산화탄소와 물로부터 유기물을 합성하는 작용으로 명반응과 암반응을 거쳐 에너지를 합성하는 과정이다. 또한 대기의 습도와 CO2 분압, 잎의 온도, 식물의 생리적 상태에 따라 기공(stoma)이 민감하게 변화하는데, 기공은 식물이 대기와 수분과 CO2를 교환하는 경로로서, 식물의 증산량과 광합성의 비를 조절한다고 볼 수 있다. 이러한 이유로 광합성률은 수목의 생장에 있어 환경요인에 대한 변화의 가장 효율적인 평가방법으로 활용되어져 왔다.
(1) 소나무
도 13a의 그래프에서 보는 바와 같이 소나무의 광합성률 측정 결과, 무처리군이 0.33μmolCO2·m-2·s-1로 광합성률이 가장 낮았으며, 황토 처리군 0.80μmolCO2·m-2·s-1, 황토에 목초액을 배합한 처리군 0.85μmolCO2·m-2·s-1, 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물 처리군 0.94μmolCO2·m-2·s-1의 순으로 높게 측정되었다.
무처리군과 대비한다면 황토만을 적용한 경우에는 0.47μmolCO2·m-2·s-1, 황토에 목초액을 배합한 경우는 0.52μmolCO2·m-2·s-1, 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물의 경우는 0.61μmolCO2·m-2·s-1로 광합성률이 높은 것으로 분석되었다.
(2) 벚나무
도 13b의 그래프에서 보는 바와 같이 벚나무의 광합성률도 소나무와 비슷한 경향으로 분석되었다.
무처리군은 0.17μmolCO2·m-2·s-1로 광합성률이 가장 낮았으며, 황토 처리군 0.89μmolCO2·m-2·s-1, 황토에 목초액을 배합한 처리군은 1.24μmolCO2·m-2·s-1, 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물 처리군은 1.71μmolCO2·m-2·s-1의 순으로 광합성률이 높게 측정되었다.
무처리군과 대비한다면 황토만을 적용한 경우에는 0.72μmolCO2·m-2·s-1, 황토에 목초액을 배합한 경우는 1.07μmolCO2·m-2·s-1, 황토에 고삼추출액을 배합한 황토 조성물의 경우는 1.54μmolCO2·m-2·s-1 정도로 광합성률이 높게 측정되었다. 이는 황토조성물의 수목에 대한 적용이 벚나무의 광합성률에 영향을 주는 것을 입증하는 것이다. 특히, 고삼추출액을 배합한 황토조성물을 적용하였을 때 벚나무의 광합성률이 가장 높은 것으로 분석되었다.
실시예 5. 황토 흡착포를 이용한 수목에 대한 황토 조성물의 도포
수목에 황포 조성물을 도포하기 전에 우선 황토 흡착포를 수목에 감았다. 구체적으로, 수목의 근원직경에서 상기 황토 흡착포를 황토를 시공할 가장 상당 부분까지 감아 올라가며, 이때 황토흡착포가 약 10%-30% 정도 겹치도록 감았다. 황토를 시공하고자 하는 높이까지 흡착포를 감은 후, 타카를 이용하여 흡착포를 고정하였다. 황토분사시 나무에 황토가 묻을 수 있으므로 끝부분을 테이핑 처리하였다.
이후 상기 실시예 1에서 제조한 본 발명의 황토 조성물을 직접 붓으로 칠하거나, 공기 압출 분사기를 이용하여 황토 조성물을 도포하였다. 이 때 이용한 공기 압출 분사기는 내부 혼합식 선단부 구조로 구성된 장치를 사용하였으며, 분사 노즐은 황토 조성물을 분사할 수 있도록 8.0Ø를 사용하였다. 또한 이동이 가능한 엔진식 콤프레샤(6.5마력 이상)가 30 L 이상의 용량의 공기압송탱크에 연결된 것을 이용하였다. 탱크 내부에는 에어모터 및 프로펠러가 부착되어 황토가 응고하는 것을 방지하였다. 황토 조성물의 도포시, 흡착포의 빈공간이 생기지 않도록 충분히 도포하였으며, 황토의 두께는 2~3㎜ 정도로 시공하였다. 출원인 소유의 황토 도포 시험장에서 수목 6그루에 황토를 도포하였다. 그 결과 황토가 시공된 수목 6그루 모두 계절 및 날씨에 상관없이 6개월 이상 별다른 손상 없이 유지되었다([도 14a] 및 [도 14b]).
본 발명의 황토 조성물을 수목에 적용할 경우 외부 미세먼지의 저감효과가 뛰어 나며, 수목의 생육 및 생리, 병해충 예방이 가능하다. 또한, 기후변화로 인한 폭염시 수목의 수간부의 온도를 낮추며, 이를 통한 광합성률을 증가시킨다. 또한, 황토에서의 원적외선과 항곰팡이 효과, 음이온발생을 통하여 수목 및 주변을 이용하는 인간에게도 양호한 영향을 줄 수 있다.

Claims (8)

  1. 황토, 15 내지 17중량%의 광촉매 물질, 고삼 추출액, 및 물을 포함하는 수목 도포용 황토 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 광촉매 물질은 이산화티타늄인 수목 도포용 황토 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 목초액, 한방 약재, 전착제, 살균제, 방충제 및 식물성 섬유로 이루어지는 군에서 하나 이상 선택된 기능성 물질을 더 포함하는 수목 도포용 황토 조성물.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서, 황토 20 내지 50 중량%, 광촉매 물질 15 내지 17중량%, 고삼 추출액 및 기능성 물질 5 내지 20중량%, 및 잔부로서 물을 포함하는 수목 도포용 황토 조성물.
  7. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4, 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 수목 도포용 황토 조성물이 도포된 흡착포.
  8. 황토 조성물 도포용 흡착포를 수목에 감는 단계; 및
    상기 황토 조성물 도포용 흡착포에 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4, 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 수목 도포용 황토 조성물을 도포하는 단계를 포함하는 수목에 황토 조성물을 도포하는 방법.
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