KR102206881B1 - 친환경 자연분해 비산먼지방지면포 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 자연분해 비산먼지방지면포에 관한 것이다.
본 발명의 친환경 자연분해 비산먼지방지면포는, 비스코스 레이온, 목화솜, 천연마, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어진 섬유원료, 천연 섬유질, 접착제, 색소 및 첨가제를 포함하는 것이 특징이다.
본 발명에 의해, 비산먼지까지 방지 가능함과 동시에 자연분해효과가 뛰어나 사용 후 수거하지 않아도 되며 소각 또는 재처리 과정에서 발생하는 2차 환경 오염피해가 거의 없는 친환경 자연분해 비산먼지방지면포가 제공된다.

Description

친환경 자연분해 비산먼지방지면포{Anti-dust Cotton having environment organic natural decomposition effect}

본 발명은 친환경 자연분해 비산먼지방지면포에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비산먼지까지 방지 가능함과 동시에 자연분해효과가 뛰어나 사용 후 수거하지 않아도 되며 소각 또는 재처리 과정에서 발생하는 2차 환경 오염피해가 거의 없는 친환경 자연분해 비산먼지방지면포에 관한 것이다.

근래에 사회적인 큰 문제가 되고 있는 비산먼지 및 초미세먼지는 중국으로부터의 유입되는 외부적인 환경요인과 토목공사현장, 건축현장, 석탄 , 모래 , 시멘트 등의 야적장에서 발생하는 비산먼지의 내부적인 문제가 겹쳐 발생함으로써 국민의 심각한 건강문제를 위협하고 있다.

이에, 최근에는 집단민원이 크게 증가하고 있으며 이로 인한 공사 지연, 차량운행제한, 석탄 화력발전소 발전 중단 등 직, 간법적인 피해가 날로 증가하고 있는 추세이다.

이런 피해를 최소화 하고자 통상적으로 러셀망이나 비닐커버, 볏짚거적을 이용하고 있다.

구체적으로 설명하면, 상기 러셀망의 경우에는 건축공사 등의 현장에서 작업시 낙하물 방지, 비산분진 등을 방지하기 위하여 비계, 펜스 등의 가설 구조물의 외측 면에 수직으로 설치하는 망으로써 소재는 PE 모노사로 만들어지고 있으며 녹색, 청색, 오렌지색으로 구성되어 있다. 그 중에서도 비산먼지 방지용으로는 녹색이 가장 광범위하게 사용되고 있으며, 현재 토목공사 현장에서 가장 많이 사용하고 있다. 그 모양은 그물망 형태로 이루어져 있으며 이 제품을 사용하는 이유는 가격이 저렴하고 제품 사이의 간격이 넓어 풀이 쉽게 자라나서 지력을 튼튼히 하려는데 적당하기 때문이다.

그러나 제품이 그물 모양의 벌집형태로 이루어져 있어서 원래 목적인 비산먼지 방지에는 효과가 매우 미흡한 것이 현실이다. 또한 제품의 원료가 폴리에스테르 100%로 구성되어 생산됨으로 사용 후 현행 환경법상 수거해서 처리해야 함에도 불구하고 현장에서는 거의 반영되지 않고 흙속에 묻히는 경우가 거의 대부분이다.

설령 수거한다 하더라도 재처리하는 비용 또한 적지 않아 직접적인 환경피해 및 수거 이후 처리문제 등 많은 문제점이 발생하고 있다. 결국 비산먼지방지 효과와 사용 후 환경오염 발생 등 많은 문제점을 안고 있으며, 이는 지금까지 사회적 무관심과 방치, 안일한 의식으로 선도적인 기술개발과 대체품개발에 게을리 했던 정부의 환경정책에도 문제가 있고 사회적 큰 이슈임을 직시하여 시급한 기술개발 과제라 할 수 있다.

상기 비닐커버(vinyl mat cover)는 일반비닐보다 부드럽고 질긴 LAPE 재질로 만들어지며 현장의 용도 및 사용자 주문에 따라 맞춤 제작하여 광범위하게 사용되어 왔다. 그러나 가격이 고가인데다 중량이 매우 무거워 사용상의 문제점이 많을 뿐 아니라 거두고 보관하는 문제가 많고 현장에 시공했을 때 비산먼지 방지 효과는 우수하나 반대로 통기성이 없어 잡초나 잔디가 자라나지 못해 현재는 거의 사용하지 않고 있는 추세이다.

상기 볏짚거적은 우리나라에서 다량 생산되는 볏짚을 균형 있게 짜서 성토지역 경사면에 잔디 및 향초 초목료를 혼합하여 파종하고 그 위에 덮어줌으로써 발아가 촉진되고 조속녹화가 되어 경사면을 보호하고 토양의 유실을 방지하는 효과가 있다. 근래 사용 중 가장 친환경적인 제품이긴 하나 제품 조직의 구성이 밀집되지 않아 비산먼지 방지 효과는 매우 미흡하다.

이와 같이 비산먼지로 인해 생긴 피해를 최소화 하고자 많은 노력과 비용을 지불하고 있음에도 불구하고 실질적인 효과는 기대하기 어려운 상태이다.

이에, 비산먼지 방지효과까지 나타냄과 동시에 자연분해능을 나타내는 비산먼지방지면포에 대한 개발이 시급한 실정이다.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-1347898호 '친환경 자연분해 멀칭재' 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1745452호 '인장강도가 개선된 친환경 자연분해 멀칭재'

본 발명의 목적은 비산먼지까지 방지 가능함과 동시에 자연분해효과가 뛰어나 사용 후 수거하지 않아도 되며 소각 또는 재처리 과정에서 발생하는 2차 환경 오염피해가 거의 없는 친환경 자연분해 비산먼지방지면포를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 친환경 자연분해 비산먼지방지면포는, 비스코스 레이온, 목화솜, 천연마, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어진 섬유원료, 천연 섬유질, 접착제, 색소 및 첨가제를 포함하는 것을 특징으로, 보다 바람직하게 상기 섬유원료는 30~40 중량%, 상기 천연 섬유질은 30~50 중량%, 상기 접착제는 15~25 중량%, 상기 색소는 1~10 중량%, 상기 첨가제는 3~15 중량%로 구성되는 것이 특징이다.

상기 천연 섬유질은 코코넛 피 또는 옥수수 피 중 어느 하나이상으로 부터 추출된 것이 특징이다.

상기 접착제는 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산, 젤라틴, 아크릴계 폴리머, 전분(stach), 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트(PBAT), 인산염완충식염수(PBS), 유용미생물 배양액으로 혼합구성되는 것이 특징이다.

상기 첨가제는 화산석 분말, 제올라이트 분말, 규산염 분말, 수용성 규산, 천연조개가루, 운모 또는 규산염수용액 중 어느 하나이상인 것이 특징이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 우천, 서리 등 수분에 의해 토지에 밀착되어 비산먼지발생시 억제 효과가 매우 탁월하고 수거할 필요가 없어서 인력 절감의 효과와 시공비 절감효과가 있고, 또한 친환경적으로 자연분해되는 효과로 인해 소각 또는 재처리 과정이 필요없어 2차 환경 오염피해가 거의 없는 친환경 자연분해 비산먼지방지면포를 제공할 수 있게 된다. 이로 인해 기존 비산먼지방지용으로 사용 중인 제품 러셀망, 볏짚거죽 등의 비산먼지 발생 억제 효과가 매우 미흡하고 사용 후 처리문제에서 많은 문제점을 안고 있는 기존제품들의 단점을 해소할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 비산먼지방지면포에 잔디씨를 부착하여 시공 할 경우 시공 후 일정기간동안 자외선 차단을 해주어 잡초 및 잔디씨의 발아율을 극대화하게 해주고 잔디씨가 토양에 활착을 원활하게 하여 우천시 유실토 발생을 최소화 할수 있게 되며, 30여일 경과 후에는 자연분해로 인해 공극이 발생되고 그 사이로 햇빛이 투과됨에 따라 잡초와 잔디가 자라 먼지억제효과를 더 빠르게 상승시켜주는 역할을 하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 친환경 자연분해효과를 갖는 비산먼지방지면포 적용 후의 자연분해 되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예1에 따른 비산먼지방지면포 제조시 사용된 바실러스 아밀로리퀘페시언스 균주의 염기서열을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 친환경 자연분해 비산먼지방지면포는 비스코스 레이온, 목화솜, 천연마, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어진 섬유원료, 천연 섬유질, 접착제, 색소 및 첨가제를 포함하는 것을 특징이다.

이하, 본 발명의 친환경 자연분해 비산먼지방지면포의 일 구현 예들로서, 포함될 수 있는 구성성분들, 이들의 특정구성비율 그리고 일실시예에 따른 제조공정을 구체적으로 살피면 다음과 같다.

(친환경 자연분해 비산먼지방지면포의 구성성분들 및 이들의 특정구성비율)

1. 섬유원료

본 발명에서는 비스코스 레이온, 목화솜, 천연마, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어진 섬유원료를 적용한다.

설명하면, 상기 비스코스 레이온은 목재 펄프에서 얻어진 것으로 상대적으로 싸며 셀룰로오스가 기본물질로써 높은 흡수력, 부드러움 그리고 염색이 쉬우며, 자연분해가 잘되는 특징이 있다.

상기 목화솜은 토양에 많은 유기물을 공급할 수 있으며, 토양의 습도를 적절하게 조절할 수 있도록 해준다.

상기 천연마는 인류가 이용하여온 가장 오래된 섬유의 하나로, 특히 천연 섬유 중에서도 통풍성이 뛰어나고 수분의 흡수, 발산성이 뛰어나 가장 시원한 섬유로 차가운 느낌을 주고 쉽게 오염되지 않아 여름용 고급의복으로 많이 사용되고 있다. 그러나 이러한 마는 마디가 있어 세사(細絲)로 방적하기 어렵고 주름이 생기기 쉬운 결점이 있으며, 따라서 구김을 방지하고 잘 펴지게 하기 위해 합성섬유 등과 같은 타 섬유소재와 혼방이나 특수가공을 하여 이 결점을 보완해야 여름 고급 피복용으로 가능하다. 이러한 천연마로는 케냐프(양마), 황마가 있으며, 본 발명에서는 이들 양마 또는 황마 중 어느 하나이상을 사용하며 보다 바람직하게는 양마와 황마를 동일한 비율로 혼합사용하는 것이 가장 좋다.

이렇게 구성된 상기 천연섬유원료들은 자연분해능이 뛰어나고 토양의 습도를 조절해줌과 동시에 통풍성을 주는 역할을 함에 따라 잡초나 잔디씨의 발아율을 높여줄 수 있게 된다. 이에 섬유원료 전체 중량을 기준으로 상기 비스코스 레이온은 20~40 중량%, 상기 목화솜은 20~40 중량%, 상기 천연마는 20~40 중량%로 포함되는 것이 가장 좋으며, 이를 벗어날 경우에는 잡초나 잔디씨의 발아율에 다소 영향을 미치게 된다.

이렇게 구성된 상기 천연섬유들은 자연분해능이 뛰어나고 상기와 같이 잡초나 잔디씨의 발아율을 높이는 효과는 나타내긴 하나 미세방지 효능까지 얻기는 어려운 상태이다.

이에 본 발명에서는 섬유원료로 정전기 발생이 우수한 섬유소재인 폴리에틸렌과 폴리프로필렌은 적용하게 된다. 다시말해, 상기 폴리에틸렌과 폴리프로필렌은비산먼지가 본 발명의 비산먼지방지면포를 통과할 때 정전기 발생이 우수한 상기 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 섬유원료 사이를 통과하게 됨으로써 미세먼지 또는 비산먼지까지 잡아주는 역할을 극대화할 수 있게 된다. 그러나 상기 폴리에틸렌과 폴리프로필렌은 자연분해능이 다소 떨어지는 소재인 바, 친환경 부직포기준내에 적절히 배합하여 사용하는 것이 중요하다. 이에 섬유원료 전체 중량을 기준으로 상기 폴리에틸렌렌은 5~10 중량%, 상기 폴리프로필렌은 5~10 중량%로 포함하여 섬유원료를 구성하는 것이 중요하며, 상기 중량범위 내에 포함될 경우 본 발명의 비산먼지방지면포가 자연분해가 가능하게 되며, 상기 중량범위를 벗어나게 되면 자연분해가 어렵게 된다.

이렇게 구성된 상기 섬유원료는 비산먼지방지면포 전체 중량을 기준으로 30~40 중량%로 포함되는 것을 특징으로, 상기의 범위로 포함하였을 경우, 자연분해됨과 동시에 자외선 차단기능을 갖고 높은 인장강도를 갖으면서 먼지 방지능도 갖게 된다.

즉, 상기 섬유원료가 30 중량% 미만으로 함유될 경우에는 인장강도에 영향을 미치거나 자외선 차단능이 떨어져 잔디씨 발아율이 낮게 되어 본 발명이 목적하는 효과를 얻기 어렵게 되며, 40 중량%를 초과할 경우에는 자연분해능이 다소 떨어지게 된다.

2. 천연섬유질

천연섬유질은 코코넛 피 또는 옥수수 피 중 어느 하나이상으로 부터 추출한 것을 특징으로, 비산먼지방지면포에 사용할 경우, 자연분해 되기 쉽고, 인장강도가 향상되는 특징을 갖게 된다.

이러한 상기 천연섬유질은 30~50 중량%를 포함하는 것을 특징으로, 상기의 범위로 포함하였을 경우, 비산먼지방지면포의 자연분해가 원활히 이루어질 수 있으며, 제조되는 비산먼지방지면포의 인장강도가 향상되는 특징을 갖게 된다.

다시말해, 상기 천연섬유질의 함량이 30 중량% 미만으로 함유될 경우에는 유연성 및 인장강도가 떨어져 설치 시공 자체가 어렵게 될 우려가 있게 되며, 50 중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 다른 재료들의 함량이 적게 되어 먼지방지 효능이 떨어지게 되거나 비산먼지방지면포의 결합력이 떨어져 작은 습도와 우기에 흩어지기 쉬운 문제가 발생하는 바, 상기 천연섬유질은 비산먼지방지면포 전체 중량을 기준으로 30~50 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

3. 접착제

접착제는 비산먼지방지면포 자체의 접착능을 부가해주는 것으로써 별도의 고정핀 없이도 부착될수 있도록 함과 동시에 섬유원료의 인장력과 탄성 등의 기계적 성질을 향상시킬 수 있게 한다.

이에 본 발명의 비산먼지방지면포에는 상기 접착제로 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산, 젤라틴, 아크릴계 폴리머, 전분(stach), 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트(PBAT), 인산염완충식염수(PBS), 유용미생물 배양액을 혼합구성한 것을 특징으로, 이때 바람직하게는 상기 폴리비닐알코올(PVA) 30~40 중량%, 상기 알긴산 30~40 중량%, 상기 젤라틴 1~10 중량%, 상기 아크릴계 폴리머 1~10 중량%, 상기 전분(stach) 10~20 중량%, 상기 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트(PBAT, polybutylene adipate-co-terephthalate) 15~20 중량%, 상기 인산염완충식염수(PBS) 1~10 중량%, 상기 유용 미생물 배양액 1~10 중량%로 혼합구성되는 것이 특징이다.

설명하면, 상기 폴리비닐알코올(PVA)는 필름 형성, 에멀전, 접착 특성이 뛰어난 것으로 알려진 생분해성이 있으면서 수용성인 중합체이다. 본 발명에서는 PVA를 접착제 전체중량을 기준으로 30~40 중량% 포함되는 것을 특징으로, 30중량%미만으로 적용할 경우 비산먼지방지면포의 성형이 용이하지 아니하며, 40중량%를 초과할 경우 시공후 너무 빨리 분해되어 비산먼지방지면포 효과가 감소하게 된다.

상기 알긴산은 해조류에 함유되는 다당류의 일종으로 제습역할을 한다. 본 발명에서는 알긴산을 접착제 전체중량을 기준으로 30~40 중량% 포함되는 것을 특징으로, 30중량%미만으로 적용할 경우 제습역할이 제대로 이루어지지 않아 시공후 일부 곰팡이가 생길 우려가 있게 되며, 본 발명에서는 알긴산을 접착제 전체중량을 기준으로 30~40 중량% 포함되는 것을 특징으로, 30중량%미만으로 적용할 경우 제습이 너무 많이 되어 오히려 작물생장에 악영향을 미치게 된다.

상기 젤라틴은 동물의 껍질, 힘줄, 연골 등을 구성하는 천연단백질인 콜라겐에서 추출하여 얻어지는 유도 단백질의 일종으로써, 소나 돼지껍데기 등을 알칼리 또는 산 처리 후 열탕에서 끓여서 추출한 것이다. 본 발명에서 사용되는 젤라틴은 직접적으로 섭취하는 식용이 아니므로 유독유해성분이 없는 정도로만 정제된 젤라틴을 사용하면 된다. 특히, 상기 젤라틴은 접착제 전체중량을 기준으로 1~10 중량% 포함되는 것을 특징으로, 1중량%미만으로 적용하면 최종 비산먼지방지면포의 인장강도가 개선되지 않으며, 10중량%를 초과하면 비산먼지방지면포가 너무 뻣뻣해져서 사용상에 문제가 된다.

아크릴계 폴리머는 보호막을 형성하여 대기 중의 유해물질 및 미세먼지의 흡착을 차단해준다. 이에 본 발명에서 사용되는 아크릴계 폴리머는 아크릴레이트/디메치콘 공중합체(acrylate/dimethicone copolymer), 아크릴레이트/디메치콘 메타크릴레이트 공중합체(acrylate/dimethicone methacrylate copolymer) 및 아크릴레이트/폴리트리메틸실록시메타크릴레이트 공중합체(acrylate/polytrimethylsiloxymethacrylate copolymer) 중에서 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 실리콘 아크릴계 폴리머를 포함 시 표면에 보호막을 형성하여, 대기 중의 미세먼지 등이 흡착하는 것을 차단해준다. 예컨대, 상기 실리콘 아크릴계 폴리머는 아크릴레이트/폴리트리메틸실록시메타크릴레이트 공중합체를 포함할 수 있다.

이러한 상기 아크릴계 폴리머는 접착제 전체중량을 기준으로 1~10 중량% 포함되는 것을 특징으로, 1중량%미만으로 적용하면 상승된 먼지방지능을 얻기 어려우며, 10 중량%를 초과하면 먼지 방어효과가 거의 포화수준에 이르게 되어 비경제적이게 된다.

전분(stach)은 생분해성이 뛰어나고 독성 물질을 발생시키지 않는 천연 고분자이다. 상기 전분은 가격이 저렴하고 제조자원이 풍부하여 공급이 용이할 뿐만 아니라 열이나 압력을 가할 경우 호화(gelatinization)하여 접착성질을 띠게 되므로 접착 분야에 응용이 가능한 장점이 있다. 상기 호화는 전분이 물과 열에 의하여 물리적 상태가 변화하는 것을 의미한다. 그러나 상기 전분은 물에 매우 민감하여 내수성(water resistance)이 떨어지고 대기 중의 습도에 따라 물성이 쉽게 변화하는 단점이 있다. 따라서 상기 전분은 접착제 전체 중량을 기준으로 10~20 중량% 포함되는 것을 특징으로 10중량%미만으로 함유될 경우에는 접착성질이 떨어지게 되며, 20중량%를 초과할 경우에는 물에 의한 물리적 상태 변화에 크게 작용하게 되어 상품적 가치가 떨어지게 된다.

폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트(PBAT, polybutylene adipate-co-terephthalate)는 지방족 폴리에스터 폴리머의 일종으로 생분해성이 뛰어난 것으로써 상기 PVA의 물리적 특성의 약점을 보완해주는 역할을 해준다. 이에 본 발명에서는 상기 PBAT 성분을 상기 범위내에 사용해야 하며, 반드시 상기 전분물질과 함께 사용해야 한다. 이에 상기 PBAT성분이 접착제 전체중량을 기준으로 15~20 중량%로 포함되는 것을 특징으로 15중량%미만으로 함유될 경우에는 상대적으로 전분물질의 함량이 높아져 전분에 의함 흡습성이 지나치게 높아져 물성의 저하를 가져올 수 있게되며 20중량%를 초과할 경우에는 이 역시 PBAT 자체물성의 단점으로 인해 상품화 하기 어렵게 된다.

인산염완충식염수(PBS)는 완충제 역할을 해주는 것으로써 상기와 같이 여러 접착제 재료들을 잘 혼합하도록 해준다.이에 상기 인산염완충식염수는 접착제 전체중량을 기준으로 1~10 중량%로 포함되는 것을 특징으로 1중량%미만으로 함유될 경우에는 상기 접착제 성분들이 혼합이 용이하지 않게 되며, 10중량%를 초과할 경우에는 별도의 건조과정을 거쳐야 하는 바 비산먼지방지면포 자체 물성의 변형을 일으킬 우려가 있게 된다.

유용미생물 배양액에는 토양미생물을 포함하는 것으로써 이 토양미생물은 토양내 유기물 분해를 촉진하는 미생물을 의미하는 것으로써, 그 종류로는 효모균, 셀룰로즈 분해균, 질소고정균, 사상균(絲狀菌),유산균, 고초균, 황국균(누룩곰팡이), 메탄산화균, 유포자세균, 셀룰로즈방사균, 셀룰로즈실사균, 백색부후균(리그닌 분해균), 철산화균, 철환원균, 황산환원균, 방사균, 유황균, 질산균, 망간산화균, 암모니아산화균, 유기영양균, 아황산균, 망간환원균, 광합성균, 토양방선균, 선옥균, 키틴분해균, 젤라틴분해균, 콜라겐분해균 등 총 120종 이상이 있으나, 본 발명에서는 상기 유용미생물 배양액 중 통기,혐기성을 갖는 유용미생물을 적용하는 것이 가장 좋다. 다시말해, 상기와 같은 유용미생물은 본 발명의 잡초방지포의 자연분해능을 촉진시키는 역할을 함과 동시에 유용미생물을 방출하여 환경오염을 방지하게 해주는 역할을 한다.

이에, 잡초방지포를 사용할 경우 상기 유용미생물의 생존능에 따라 그 효능이 달리 적용하게 되는 것으로써, 잡초방지포가 분해 되기 전에는 산소공급이 원활하지 않아 혐기성 상태에 이루어지며, 잡초방지포가 분해되기 시작하면서 서서히 산소공급이 이루어져 호기성 상태에 이루어지게 된다. 이에, 상기 유용미생물은 통기성이든 혐기성이든 상관없이 생존가능한 통기 및 혐기성을 모두 갖는 Bacillus 속, Pseudomonas속, Xantomonas 속, Moraxella속 중 어느 하나이상을 적용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 미생물 비료로 적용가능하도록 우리나라 비료법에 고시된 토양미생물 제제를 적용하는 것으로써, 보다 바람직하게는 바실러스 브레비스(bacillus brevis), 바실러스 리체니포미스(bacillus licheniformis), 슈도모나스 플루오레스센스(pseudomonas fluorescens), 슈도모나스 퓨티다(pseudomonas putida)를 동량 혼합적용하는 것이 가장 적합하다.

또한, 상기 배양액에는 바실러스 아밀로리퀘페시언스 배양액을 더 포함하는 것을 특징으로 이는 상기 비료법에도 고시된 균주로써 이 바실러스 아밀로리퀘페시언스 배양액은 병원균에 대한 항균력이 있는 것으로 이미 알려져 있으며, 특히 작물병해를 일으키는 진균에 대해서도 항균력을 나타내는 것으로 알려져 있는 균주인 바, 잔디씨를 발아하는데 큰 도움을 주게 된다. 이러한 바실러스 아밀로리퀘페시언스 균주는 한국생명공학연구소, 한국미생물보존센터등으로부터 누구나 용이하게 분양받을 수 있으며, 보다 바람직하게는 도 2와 같은 염기서열을 갖는 바실러스 아밀로리퀘페시언스 균주를 적용하는 것이 가장 좋다. 이는 본 발명의 발명자가 자체 분리해낸 균주로써 16S RNA 분석을 통해 도출된 것으로써 1240 bp의 길이를 갖으며 Bacillus amyloliquefaciens UMAF6614와 100% 상동성을 나타내는 균주인 바, 별도의 기탁은 하지 않았다.

상기 배양액은 균주를 배양한 배지 내에 포함되어 있는 모든 물질을 포함하는 물질을 의미할 수 있으며, 예컨대 균주 배양의 결과물인 대사물 또는 분비물을 포함하는 물질 또는 그 파쇄물을 의미할 수 있고 균주 자체도 배양물 내에 포함되어 있을 수 있다. 또한 상기 배양액은 당업계에 통상적으로 이용되는 방법에 따라 배양할 수 있다.

상기 배지로는 통상의 배지가 사용될 수 있으며, 상기 토양미생물 또는 바실러스 아밀로리퀘페시언스 균주를 각각 액상배지에 접종한 후, 이를 35~37℃에서 24~72시간 동안 배양하여 1×10⁷ CFU/ml 이상 농도의 미생물 배양액을 준비하는 것이 특징이며, 더욱 바람직하게는 상기 액상배지에 상기 미생물 균주를 접종한 다음 35~37℃에서 24~72시간 동안 0.05~0.4 vvm(vol/vol/min)의 통기량과 교반속도 100~200 rpm(rotary/min), 내압 0.1~1 kgf/㎠으로 배양하는 것이 가장 적합하다.

이러한 상기 유용미생물 배양액은 상기 토양미생물과 바실러스 아밀로리퀘페시언스 균주는 동량 이루어져 접착제 전체중량을 기준으로 1~10 중량%로 포함되는 것을 특징으로, 1 중량%미만으로 함유될 경우에는 방출되는 유용미생물이 적어 상기 효능을 얻기 어려우며, 10 중량%를 초과할 경우에는 액상형태로 이루어져 있다 보니 별도의 건조과정을 거쳐야 하는 바 비산먼지방지면포 자체 물성의 변형을 일으키거나 유용미생물이 소멸되어 이 역시 상기 효능을 얻기 어렵게 된다.

이렇게 구성된 상기 접착제는 비산먼지방지면포 전체중량을 기준으로 15~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로, 상기의 범위로 포함하였을 경우, 점성이 향상되어 유동성이 확보됨에 따라 작업이 용이해지고, 점착력을 증대시켜 섬유원료의 인장력과 탄성 등의 기계적 성질을 향상시킬 수 있게 된다.

다시 말해, 상기 접착제의 함량이 15 중량% 미만으로 함유될 경우에는 작업의 용이성이 떨어지게 되며 25 중량%를 초과할 경우에는 비산먼지방지면포 자체에 크랙이 발생되어 상품성이 떨어질 우려가 있게 된다.

4. 색소

색소는 비산먼지방지면포의 색깔을 입히는 역할을 한다. 그러나 본 발명에서는 비산먼지방지면포의 색소를 입힘과 동시에 미세먼지 방지 효능까지 얻도록 하기 위해서는 보다 바람직하게 검정색을 띄는 카본블랙을 적용하는 것이 가장 좋다.

즉, 상기 카본 블랙은 흡착능이 뛰어나는 바 미세먼지 뿐만 아니라 비산먼지까지 방지 가능하는데 도움을 준다. 아울러 이때 발현되는 검정색은 비산먼지방지면포가 분해되기까지 자외선 및 직사광선으로 부터 작물을 보호해주는 효과를 주게 되어 잔디나 잡초의 발아를 도와주는 역할도 하게 된다. 이에, 바람직하게는 상기 색소가 1~10 중량%로 포함되는 것이 가장 좋으며, 상기 색소가 1 중량%미만으로 함유될 경우에는 먼지 방지기능에 대한 상승효능을 기대하기 어려우며 색소함량이 너무 적어 작물을 보호해주는 효능까지 떨어지게 된다.

또한, 상기 색소가 10 중량%를 초과하게 되면 그 초과함량에 대한 더 상승된 효능을 얻기 어려운 바 비경제적이게 된다.

5. 첨가제

첨가제로는 화산석 분말, 제올라이트 분말, 규산염 분말, 수용성 규산, 천연조개가루, 운모 또는 규산염수용액 중 어느 하나 또는 둘이상의 혼합물을 적용하는 것을 특징으로 흡수력이 좋은 화산선 분말 또는 제올라이트 분말을 사용함에 따라 오염물질을 흡착시킬 수 있어 지력을 향상시킬 수 있다. 또한 규산염 수용액을 첨가하게 되면, 향균력이 향상되어 본 발명의 혼합물에 잔존할 우려가 있는 유해성분을 희석시키는 역할을 할 수 있으며, 이에 따라 토양의 질을 향상시킬 수 있다.

이렇게 구성된 상기 첨가제는 비산먼지방지면포 전체 중량을 기준으로 3~15 중량%로 포함되는 것을 특징으로, 상기 범위로 포함하였을 경우 토양의 지력이 향상되어 작물의 성장이 더욱 향상될 수 있게 되며, 상기 범위를 벗어날 경우에는 작물성장에 좋은 영향을 미치기 어렵게 된다.

본 발명에 따른 친환경 자연분해 비산먼지방지면포는 펠트형태로 제조될 수 있으며, 대부분 천연재질로 구성되어 있으며, 미세먼지 또는 비산먼지까 방지가능하며, 시공후에도 토양의 호흡이 가능하고 또한 그대로 유용미생물에 의하여 자연 분해됨으로써 별도의 제거공정이 필요하지 않은 장점이 있다. 이로 인해 기존 비산먼지방지용으로 사용 중인 제품 러셀망, 볏짚거죽 등의 비산먼지 발생 억제 효과가 매우 미흡하고 사용 후 처리문제에서 많은 문제점을 안고 있는 기존제품들의 단점을 해소할 수 있게 된다.

즉, 기존 제품인 러셀망의 경우에는 사용후 별도로 수거해야 하고 원료 역시 화학물질로 구성되어 있으며 흙먼지가 발생되고 시공시 반드시 고정핀이 필요한 반면 본 발명의 비산먼지방지면포는 자연분해되어 시공 후 별도로 수거하지 않아도 되며 천연소재로 되어 있어 환경오염도 일으키지 않으면서 먼지방지능이 우수하며 고정핀이 면적에 따라 필요 또는 불필요하기도 하며 비용적인면에서도 저렴한 장점이 있다.

또한, 유용미생물을 방출하여 환경오염을 방지하게 되며, 특히 먼지비산먼지방지면포가 태양광의 투과를 막아 비산먼지방지면포에 잔디씨를 부착하여 시공할 경우 시공 후 일정기간동안 자외선 차단을 해주어 잔디씨의 발아율을 극대화하게 해주고 잔디씨가 토양에 활착을 원활하게 하여 우천시 유실토 발생을 최소화 할수 있게 되며, 30여일 경과 후에는 자연분해로 인해 공극이 발생되고 그 사이로 햇빛이 투과됨에 따라 잔디가 자라 먼지억제효과를 더 빠르게 상승시켜주는 역할을 하게 된다.

이하에서는 실시예 및 실험예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들 실시예 및 실험예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

<실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5> 비산먼지방지면포 1 내지 10 제조

먼저 비스코스 레이온 30%, 목화솜 30%, 천연마(양마와 황마가 1:1 중량비로 혼합되어 있음) 30%, 폴리에틸렌 5%, 폴리프로필렌 5%가 혼합되어 있는 섬유원료를 준비하였다.

그 다음 코코넛 껍질로부터 추출한 섬유질(코코나사(미국))과 야자수피로부터 추출한 섬유질을 무게비 1:1 로 혼합한 천연 섬유질을 준비하였다.

그 다음 폴리비닐알코올(PVA) 30%, 알긴산 30%, 젤라틴 5%, 아크릴계 폴리머 3%, 전분(stach) 10%, 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트(PBAT) 20%, 인산염완충식염수(PBS) 1%, 유용미생물 배양액(바실러스 브레비스, 바실러스 리체니포미스, 슈도모나스 플루오레스센스, 슈도모나스 퓨티다가 동량 이루어진 통기 및 혐기성을 갖는 토양미생물+바실러스 아밀로리퀘페시언스=1:1) 1%으로 혼합되어 있는 접착제를 준비하였다.

그 다음 색소로 카본블랙을 준비하였다.

그 다음 제올라이트 분말과 규산염수용액을 무게비 1:1로 혼합한 첨가제를 준비하였다.

그 다음 상기 준비된 섬유원료, 천연 섬유질, 접착제, 색소 및 첨가제를 하기 과정을 거쳐 여러 먼지비산먼지방지면포들(먼지비산먼지방지면포 1 내지 10)을 제조하였다. 이때 상기 준비된 섬유원료, 천연 섬유질, 접착제, 색소 및 첨가제들은 하기 표 1의 혼합구성대로 혼합되어 제조하였다.

구분	섬유원료 (%	천연섬유질 (%)	접착제 (%)	색소 (%)	첨가제 (%)	비고
실시예1	30	35	25	2	8
실시예2	31	39	18	2	10
실시예3	30	35	21	2	12
실시예4	32	31	25	2	10
실시예5	34	46	15	2	3
비교예1	-	36	27	-	8	물29%추가
비교예2	29	-	24	-	10	물37%추가
비교예3	24	-	25	-	7	물44%추가
비교예4	26	27	5	-	-	물42%추가
비교예5	25	38	27	-	-	물10%추가

<비교예 6> 비산먼지방지면포 11 제조

상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 유용미생물 배양액으로써 바실러스 아밀로리퀘페시언스를 제외한 토양미생물로만 구성된 것을 적용하여 비산먼지방지면포 11을 제조하였다.

<비교예 7> 비산먼지방지면포 12 제조

상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, 유용미생물 배양액으로써 통기성 및 혐기성을 갖는 토양미생물 대신 혐기성만을 갖는 토양미생물인 락토바실러스 속(lactobacillus sp.) 균주를 적용하여 비산먼지방지면포 12를 제조하였다.

<실험예 1> 인장강도 및 분해능 확인

1. 실험방법

상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 비산먼지방지면포를 대상으로 인장강도 및 분해능을 확인하였다.

이때, 인장강도는 인장시험기를 사용하여 온도 23±2℃, 상대습도 50±2%인 상태에서 인장속도 10mm/분으로 측정을 행하였으며, 단위는 ㎏/mm²로 나타내었다.

분해능은 자연에 도포후 100일이 경과된 후 비산먼지방지면포가 분해되는 정도를 육안을 확인하였으며, 잔디발아율은 도포후 60일이 경과된 후 잔디가 자라는 정도를 육안으로 확인하였다.

2. 실험결과

상기 실험결과 하기 표 2 및 도 1과 같이 나타났다.

구분	인장강도(㎏/mm2)	잔디발아율(60일 기준)	분해도(100일 기준)
실시예1	6.8	100%	100%
실시예2	7	100%	100%
실시예3	7.7	100%	100%
실시예4	7.2	100%	100%
실시예5	7	100%	100%
비교예1	4.2	70%	100%
비교예2	4.1	70%	100%
비교예3	3.8	70%	100%
비교예4	3.9	50%	100%
비교예5	4.5	50%	100%
비교예6	6.8	60%	100%
비교예7	6.8	70%	40%

상기 표 2에도 나타나 있듯이 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 경우 자연분해능은 모두 나타났으나, 인장강도에서 큰 차이가 있음을 확인하였다.

다시말해, 비교예 1 내지 5의 경우에는 인장강도가 4㎏/mm² 이하로 나타나 시공의 용이성이 떨어짐을 알 수 있는 반면, 실시예 1 내지 5의 경우에는 인장강도가 6.5㎏/mm² 이상으로 나타나는 바, 비산먼지방지면포 재료의 함량에 따라 시공용이성에 차이가 있음을 알 수 있다.

잔디발아율에서는 비교예 1 내지 3의 경우 색소첨가가 되지 않아 잡초가 오히려 생성되고 발아가 적당히 이루어지지 않은 경우가 많았으며 비교예 4,5의 경우에는 잔디발아율이 더 낮음을 확인하였다.

비교예 6의 경우에는 토양미생물만을 적용함에 따라 항균력이 떨어져 오히려 잔디씨가 일부 부패됨을 확인하였으며, 비교예 7의 경우에는 혐기성 토양미생물만이 적용됨에 따라 비산먼지방지면포 부패가 시작되는 시점부터 공기가 통하여 혐기성 토양미생물의 생존력이 떨어짐에 따라 비산먼지방지면포의 부패율이 떨어짐을 확인하였다.

이에 반면, 도 2에 나타나 있듯이 실시예 1의 비산먼지방지면포의 경우에는 시공후 60일 동안 분해정도를 확인한 결과, 30여일 경과 후에는 자연분해가 일어나 이로 인해 공극이 발생되고 그 사이로 햇빛이 투과됨에 따라 시공 60일 경과시에는 잡초와 잔디가 자라 먼지억제효과를 더 빠르게 상승시켜주는 역할을 하게 됨을 알 수 있다.

<실험예 2> 먼지 차단효과 확인

1. 실험방법

미세먼지 차단효과를 측정하기 위해서는 내부 필터를 갖는 마스크를 구입한 후, 내부필터를 실시예1의 비산먼지방지면포와 비교예 1의 비산먼지방지면포를 각각 넣고 필터 없는 마스크와 필터를 구비한 마스크들의 분진 포집 효율을 측정하였다. 여기서 분진포집효율은 사람이 공기를 들이쉴때 마스크가 작은 먼지를 걸러주는 비율을 의미한다.

2. 실험결과

상기 실험결과 하기 표 3과 같이 나타났다.

구분	무도포 마스크	실시예 1	비교예1	비교예4
분진포집효율(%)	85.2	97.1	80.2	75.4

상기 표 3에 나타나 있듯이, 분진포집효율은 실시예 1의 비산먼지방지면포를 구비한 마스크에서 가장 높게 나타남을 알 수 있었다.

이와 같이 본 발명에 의해, 비산먼지까지 방지 가능함과 동시에 자연분해효과가 뛰어나 사용 후 수거하지 않아도 되며 소각 또는 재처리 과정에서 발생하는 2차 환경 오염피해가 거의 없는 친환경 자연분해 비산먼지방지면포를 제공할 수 있음을 알 수 있다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예 및 실험예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 비스코스 레이온, 목화솜, 천연마, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어진 섬유원료, 천연 섬유질, 접착제, 색소 및 첨가제를 포함하고,
   상기 섬유원료는 상기 비스코스 레이온이 20~40 중량%, 상기 목화솜이 20~40 중량%, 상기 천연마가 20~40 중량%, 상기 폴리에틸렌이 5~10 중량%, 상기 폴리프로필렌이 5~10 중량%로 구성되는 것이 특징인,
   친환경 자연분해 비산먼지방지면포.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 비산먼지방지면포는 상기 섬유원료가 30~40 중량%, 상기 천연 섬유질이 30~50 중량%, 상기 접착제가 15~25 중량%, 상기 색소가 1~10 중량%, 상기 첨가제가 3~15 중량%로 포함되는 것이 특징인,
   친환경 자연분해 비산먼지방지면포.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 천연 섬유질은 코코넛 피 또는 옥수수 피 중 어느 하나이상으로 부터 추출된 것이 특징인,
   친환경 자연분해 비산먼지방지면포.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 접착제는 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산, 젤라틴, 아크릴계 폴리머, 전분(stach), 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트(PBAT), 인산염완충식염수(PBS), 유용미생물 배양액으로 혼합구성되는 것이 특징인,
   친환경 자연분해 비산먼지방지면포.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 유용미생물 배양액은 통기 및 혐기성을 갖는 토양미생물 배양액과 바실러스 아밀로리퀘페시언스 배양액으로 구성되는 것이 특징인,
   친환경 자연분해 비산먼지방지면포.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 색소는 카본블랙인 것이 특징인,
   친환경 자연분해 비산먼지방지면포.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 첨가제는 화산석 분말, 제올라이트 분말, 규산염 분말, 수용성 규산, 천연조개가루, 운모 또는 규산염수용액 중 어느 하나이상인 것이 특징인,
   친환경 자연분해 비산먼지방지면포.

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