KR102266783B1

KR102266783B1 - 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물을 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물 및 이를 이용한 비탈면 보호와 녹화 공법

Info

Publication number: KR102266783B1
Application number: KR1020200128368A
Authority: KR
Inventors: 김용현; 김홍용; 이연서
Original assignee: 김용현
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2021-06-17

Abstract

본 발명은 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물을 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물 및 이를 이용한 비탈면 보호와 녹화 공법에 관한 것으로, 개량토(녹화토) 재료의 응집은 물론, 개량토 재료와 원지반 간의 부착도를 적절히 조절하고 또한 이들의 응집력을 향상하여 비탈면 위에 시공되는 보호기능과 녹화를 위한 개량토의 흘러내림을 방지하고 비탈면의 조건에 맞는 적절한 시공이 가능하도록 함과 아울러 녹화를 오랫동안 유지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물은, 폴리황산규산알루미늄(Poly alumium sulfate silicate) 15-25중량%, 일라이트(illite) 10-15중량%, 폴리아크릴산나트륨(Sodium polyacrylate) 5-10중량%, 활성탄(active carbon) 5-10중량%, 소석회(slaked lime) 5-10중량%, 마사토 15-20중량%, 황토 15-25중량%의 혼합으로 이루어지며 인공토양 및 물과 혼합되어 사용된다.
본 발명에 의한 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물과 이를 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물은, 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물; 인공토양; 및 물의 혼합으로 이루어지되, 상기 인공토양 100중량부에 대하여 상기 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물 20~25중량부가 혼합물을 구성하고 상기 혼합물과 물이 1 : 0.9~1.1의 중량비로 혼합된다.

Description

비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물을 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물 및 이를 이용한 비탈면 보호와 녹화 공법{Wet improvement agent composition for slope protection and greening and Wet improved soil composition include this same and Method for constructing slope protection and greening}

본 발명은 비탈면 보호와 녹화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개량토(녹화토) 재료의 우수한 응집능력을 이용하여 개량층의 흘러내림을 막고 오랫동안 녹화하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물을 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물 및 이를 이용한 비탈면 보호와 녹화 공법에 관한 것이다.

이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.

현대 사회에서 여러 개발사업으로 인해 비탈면이 증가하고 있다. 예를 들어 도로, 주택단지, 산업단지, 항만 배후기지 공사 등 다양한 개발사업을 통해 비탈면이 발생하고 또한 폭우 등 자연환경에 의해서도 비탈면이 발생한다.

이러한 비탈면은 사람에게 위화감 및 위압감 등을 줄 수 있고, 각종 환경에(우기, 태풍, 도로의 경우 대형 트럭의 진동 등)에 따라 낙석과 붕괴의 위험을 안고 있다. 낙석과 붕괴의 근원적인 것은 토목공사에서 이미 조치해서 안정성에 문제가 없다고 판단되면, 후속 공정으로 비탈면을 보호 및 녹화를 진행한다.

비탈면을 녹화하는 이유는 비탈면을 녹화함으로 인하여 자연경관을 살려 시각적 이질감 및 불안감을 해소하고, 녹화의 효과로 인하여 비탈면 표면의 풍화, 세굴 등에 의한 잠재적 위험요소를 사전에 방지할 수 있다. 또한 장기적으로는 훼손된 경관을 주변 경관과 유사하게 회복하는 것을 목적으로 한다,

비탈면을 녹화하는 방법은 크게 두 가지로 구분된다. 대상 비탈면에 식물 생장에 필요한 토양의 양을 기준으로 구분된다. 토양이 있을 경우 식물을 직접 식재하거나, 식물 종자를 대상 비탈면에 살포하는 형태의 공법으로 녹화를 유도하고, 토양이 없을 경우 인공적으로 토양을 추가한 후 식물 종자를 살포하는 방법이다. 위에서 언급하는 토양은 식물생육에 적합한 혼합비(토양입자의 구성 크기)를 가지고 있는가를 판단한 후에 시행한다.

본 발명은 토양이 없을 경우 토양을 공급하는 후자의 경우로, 이 공법은 다시 두 가지로 구분할 수 있다. 하나는 인공토양을 공기압축기, 취부기 등의 장비로 대상사면에 강제로 부착하는 방법이다(이를 일반적으로 "건식공법"이라 한다.). 이 건식공법은 인공토양 자체로는 부착되기 어려워 부착 보조 재료로 PVC코팅 철망, 코아 네트 등을 반드시 사용하여야 한다.

다른 방법은 인공토양을 전용 제작한 혼합장치에 물과 함께 교반하여 유압펌프로 대상사면에 살포하는 것이다. 이 공법은 습식토양의 장점(발아율의 향상, 내건성 확보, 유지보수의 최소화 등)과 시공의 용이함으로 점차 확산되고 있다.

그러나 종래 습식공법의 단점인, 시공 직후 흘러내림(흘러내림에 의해 1회 1.5~2cm 정도의 포설만 가능하고 그 이상 두께의 포설은 어려움), 경도조절의 난이성, 시공두께 형성의 어려움 등은 해결해야 할 과제로 남아있다.

위 과제를 해결하기 위해 일부 습식공법은 보조 철망(PVC코팅망), 코아네트 등의 보조재를 사용하는 경우도 있다. 본 발명은 이러한 보조철망을 설치하지 않고도 안전하고, 적정하게 두께를 유지하고, 흘러내림이 없이 시공이 가능한 특징을 가지고 있다. 다만 지나친 급경사, 암 절리 상에서 나타나는 순 절리 형태 등 일부 제약은 있을 수 있다.

본 발명의 배경기술을 확인할 수 있는 특허문헌으로 등록특허 제10-1453066호는, 액상의 폴리알루미늄 클로라이드 15-25중량%, 활성규산 10-15중량%, 25㎛ㅁ5 입도의 알루민산나트륨(sodium Aluminate) 5-10중량%, 2-4 ㎛ 입도의 일라이트10-20 중량%, 0.1mm~2mm 입도의 톱밥 15~20중량%, 0.02mm~0.05mm 입도의 황토 15-25중량%가 혼합되어 이루어진 비탈면의 안정화와 녹화를 위한 비탈면 개량제와 인공토양 및 물이 혼합되어 이루어지며, 상기 인공토양은 토탄 25~35중량%, 점토 20~30중량%, 제지슬러지 5~10중량%, 정수장 슬러지15~20중량%, 계분 10~15중량%가 포함되어 이루어지고, 상기 인공토양 100중량부에 대하여 상기 비탈면 개량제 20~25중량부가 혼합되고, 상기 인공토양과 비탈면 개량제의 혼합물과 물이 1 : 0.9~1.1의 중량비로 혼합되어 비탈면에 포설됨으로써 상기 비탈면에 안정화와 녹화를 위한 개량층을 시공하는 비탈면 안정화와 녹화용 습식 개량토이다.

전술한 특허문헌 등의 종래기술은 흘러내림 방지의 효과가 약하고 결국 단기간 내에 녹화부분이 손상되는 문제점이 있다.

등록특허 제10-1453066호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 개량토(녹화토) 재료의 응집은 물론, 개량토 재료와 원지반 간의 부착도를 적절히 조절하고 또한 이들의 응집력을 향상하여 비탈면 위에 시공되는 보호기능과 녹화를 위한 개량토의 흘러내림을 방지하고 비탈면의 조건에 맞는 적절한 시공이 가능하도록 함과 아울러 녹화를 오랫동안 유지할 수 있는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물과 이를 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물을 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물 및 이를 이용한 비탈면 보호와 녹화 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물를 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물은, 전체 100중량%에 대하여, 응집제로서 폴리황산규산알루미늄(Poly alumium sulfate silicate) 15-25중량%, 응집제로서 일라이트(illite) 10-15중량%, 흡습제로서 폴리아크릴산나트륨(Sodium polyacrylate) 5-10중량%, 흡착제로서 활성탄(active carbon) 5-10중량%, 중화제로서 소석회(slaked lime) 5-10중량%, 공극제로서 0.1mm~1mm 입도의 마사토 15-20중량%, 접착제로서 0.02㎜ ~ 0.05㎜ 입도의 황토 15-25중량%의 혼합으로 이루어지는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물; 인공토양; 및 물의 혼합으로 이루어지되, 상기 인공토양 100중량부에 대하여 상기 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물 20~25중량부가 혼합물을 구성하고 상기 혼합물과 물이 1 : 0.9~1.1의 중량비로 혼합되어 이루어지고, 상기 인공토양은 100중량%에 대하여 토탄 25~35 중량%, 점토 20~30 중량%, 제지슬러지 5~10 중량%, 정수장 슬러지 15~20 중량%, 계분 10~15 중량%가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물을 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물 및 이를 이용한 비탈면 보호와 녹화 공법에 의하면, 개량제의 정교한 조성에 의해 개량토(배합토와 인공토양 및 물 혼합)의 응집력을 향상하고 비탈면의 원지반과의 결속을 증대함으로써 비탈면의 경사가 급하더라도 녹화층의 흘러내림을 방지할 수 있으며, 따라서 습식 방식이지만 두꺼운 두께의 녹화층을 시공할 수 있으므로 경제적인 비탈면 안정화와 녹화가 가능하고, 또한, 친환경적 재료를 통해 장기간 녹화를 유지할 수 있으므로 불필요한 비용을 절감함과 더불어 비탈면을 자연친화적으로 조성할 수 있다.

도 1과 도 2는 본 발명의 테스트 결과를 보인 사진으로,
도 1은 종래 자연 상태의 토양체를 이용하여 발아상태를 보인 사진이고,
도 2는 본 발명에 의한 발아상태를 보인 사진이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에 의한 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물은, 전체 100중량%에 대하여 폴리황산규산알루미늄(Poly alumium sulfate silicate) 15-25중량%, 일라이트(illite) 10-15중량%, 폴리아크릴산나트륨(Sodium polyacrylate) 5-10중량%, 활성탄(active carbon) 5-10중량%, 소석회(slaked lime) 5-10중량%, 마사토 15-20중량%, 황토 15-25중량%의 혼합을 조성으로 한다.

폴리황산규산알루미늄(PASS:Poly alumium sulfate silicate)은 물속에 현탁,분산되어 있는 입자, 즉 콜로이드 입자를 결합시켜 큰 입자(floc)를 형성시키는 응집 목적으로 사용되며, 15중량% 미만으로 혼합되면 응집효과가 떨어지고 25중량%를 초과하면 작업성이 떨어져 결국 균일한 응집을 기대할 수 없으며 즉 15중량%~25중량%는 효과적인 응집을 위한 최적의 혼합비율이다.

폴리황산규산알루미늄은 온도에 따른 응집효과는 영향이 거의 없어 동절기에도 사용이 가능하고, PH의 변화가 없어 식물 생육에 적정성을 유지한다. 응집 후 탈락율이 발생하지 않아 지속적으로 효과를 발휘한다. 본 발명에서 나타나는 덩어리 형성의 주요 원료이다. 추가된 일부 재료는 덩어리 형성에 보조, 증폭, 경도유지, 부착력 증대 등의 역할을 하게 된다.

폴리황산규산알루미늄에 의한 응집 원리는 다음과 같다.

수중의 불순물 중 1㎛로부터 1nm정도 크기의 콜로이드 성분을 그대로 직접 처리하는 일반적인 방법은 없다. 그럼에도 불구하고 응집해야 하는 주된 성분들을 예로 들면 탁도(1㎛ 전후의 크기), 천연 착색성분(1nm의 크기), 바이러스(수십nm의 크기), 세균류(0.1㎛~1㎛의 크기), 조류(1㎛~수십㎛의 크기) 등은 대부분이 콜로이드 크기의 영역에 해당한다.

수중에 있는 콜로이드는 그 표면에 전하를 띠고 있다. 자연수 중에서 응집되어야 할 여러 가지 콜로이드 성분은 보통 (-) 전화를 띠고 있다. 콜로이드 입자는 상호의(-)전하 때문에 2개의 입자가 접근하여도 서로 반발하면서 안정된 분산상태로 수중에 존재하게 된다. 또 수중에 있는 모든 성분은 많고 적음에 차이는 있으나 물 분자를 그 표면에 부착시키고 있다. 이러한 현상을 수화(水和)라고 한다. 물 분자와의 친화성이 특히 강한 콜로이드를 친수성 콜로이드라 부른다. 친수성이 강한 콜로이드는 상호 결합하려고 해도 표면수층에 의해 충분한 결합력을 발휘할 수 없다.

이와 같이 표면의 같은 부호의 전하와 수화에 의해 수중의 코로이드입자는 안정한 분산상태를 유지한다.

이러한 콜로이드의 안정상태를 와해시켜 상호 접촉하고 결집되도록 하는 조작이 응집조작이다. 즉 콜로이드의 불안정화 조작이다. 이를 위해 콜로이드입자와 반대의 전하를 가진 이온 등의 미립자를 처리대상의 물에 투여한다. 이것을 응집제라고 부르며, 첫번째 역할은 수중에 콜로이드와 반대의 전하를 가진 입자를 발생시켜 그 전하에 의해서 응집대상 입자표면의 전하를 중화하는 것이다. 일반적으로 광범위하게 사용되고 있는 응집제는 알루미늄(Al)과 철(Fe)염이다. 이러한 금속염을 물에 투여하면 가수분해되어 일반적인 pH 범위에서 (+)전하를 가진 미립자가 발생한다.

콜로이드 표면의 전기적 성질을 표시하는데 제타(zeta)전위라고 하는 지표가 이용된다. 응집을 촉진시키기 위해서는 제타전위를 0부근(등전점 즉, 0 제타전위)으로 하면 좋다. 이 값이 (+) 또는 (-)로서 크면 입자 상호간의 전기적 반발력이 크게 된다. 실제로 ±10mV 정도의 범위(+10mV ~ -10mV의 사이)가 되도록 전하를 중화하면 반데르발스력에 의한 결합이 가능하게 된다.

그러나 실제 침전지에서 유효한 크기까지 콜로이드 입자를 결집(예 500~1,000㎛)시키고자 한다면 적당한 강도의 교반에 의해 응집 입자 상호간의 반복적인 충돌을 유도하여 큰 결집체로 만들 필요가 있다. 이것을 플록형성(flocculation)이라고 한다.

이와 같은 원리로 형성된 플록은 기존에 사용되는 여러 응집제 중 본 발명에 사용할 수 있는 여러 조건을 충족하고, 폴리황산규산알루미늄의 플록 침강속도는 기존에 일반적으로 적용되어온 황산반토(황산 알루미늄)보다 10℃이하에서 10배 빠르고, 저탁도/고탁도 원수에 구분없이 큰 효과를 나타내며, 유해적인 유기물 및 염소성분이 없다. 또한 적용범위가 Ph4~12까지 넓으면서도 처리수의 Ph변화가 거의 없어 식물이 생육하는데 지장을 초래하지 않는다.

일라이트(illite)는 가수운모(hydrous mica), 세립질 운모(finegrained mica), 운모점토광물(mica clay mineral) 등 다양한 명칭이 있으며, 층간에 존재하는 K＋에 의한 강한 결합력을 형성하고 비팽창성인 특징이 있다.

특히, 본 발명에서는 일라이트와 폴리황산규산알루미늄과의 병용을 통해 응집 효과를 더욱 극대화(응집 보조제로서 덩어리를 더욱 크게 형성)를 하는 특징이 있다.

또한, 일라이트는 탄성(elastic)을 가지고 있어 탄성과 흡착성이 다른 광물에 비해 뛰어난 특성을 가지고 있다.

일라이트는 주성분이 Sio2와 Al2o3이고 백운모(muscovites)에 해당하는 일종의 점토광물(clay minerals)로서 지표에 있는 규산염(Silicate) 광물의 화학 풍화의 산물(0.005mm이하의 입자, 비중 2.6으로 구성된 암석)이며, Ag(수은), cd(카드뮴), pb(납), Fe(철), Cu(구리) 등 중금속 흡착 기능이 뛰어나고 유독가스흡착( CNH3(암모니아), So2(이산화황), H2S(황화수소가스), CL2(염소가스))에 효과가 있다.

즉, 일라이트는 자연에 존재하는 광물질로, 친환경적이어서 녹화를 위하여 사용되는 인공토양에 의한 2차 오염을 막을 수 있다.

일라이트의 특성을 요약하면 물속에 투입하였을 경우 물속의 부유물질을 흡착하고, 음이온을 띠기 때문에 양이온의 부유 미립자와 전기적인 중화로 응집 침전을 유발한다. 이러한 응집 침전물은 탄성이 좋고 경화되지 않으며 부착성이 뛰어나다. 토양의 지력을 향상시키고 식물 뿌리의 활착을 좋게 하며 자체 함수기능으로 보습효과가 커 식물생육에 유효하게 작용하며, 또한 본 발명의 비탈면 안정화와 녹화용 습식 개량토의 부숙도에 문제가 생길 경우 토양에 남아있는 미숙퇴비의 발생가스를 흡착 분해하여 건강한 식물생육을 유도하며, 10 중량% 미만이 혼합되면 응집과 식물 뿌리의 활착을 돕지 못하고 15 중량% 초과로 혼합되면 본 발명의 비탈면 안정화와 녹화용 습식 개량토의 불균형을 초래한다.

폴리아크릴산나트륨(Sodium polyacrylate)은 고흡습성 수지의 일종이다. 고흡습성 수지란 자신의 부피보다 수백 배에서 수천 배의 물을 흡수하는 화학물질로 물을 저장하는 성질을 이용하여 식물의 생육에 필요한 물을 저장한다.

폴리아크릴산나트륨은 백색의 분말로서 냄새와 맛이 없다. 아크릴산나트륨에 중합체로서 친수성으로 흡습성이 크다. 물에는 서서히 녹아서 점조성이 큰 투명한 겔상의 액을 만든다. 0.5%용액의 점도는 약 1000cps이다. 이것의 점성은 카르복시메틸셀룰로오스나 알긴산나트륨과 같은 흡수, 팽윤에 의한 것이 아니고, 분자내의 다수의 음이온에 의한 이온현상에 의하여 분자가 늘어가기 때문에 겉보기의 점도가 커져서 고점성 용액이 되는 것이다. 유기용매에는 녹지 않는다. 이 수용액은 점성이 커서 알긴산나트륨이나 카르복시메틸스타치나트륨 등이 10∼20배의 점도를 가지므로 첨가량이 적어도 되고, 내열성이 커서 약 300℃까지는 분해되지 않는다. 또, 천연물과 같이 부패되거나 변질될 염려가 없어서 저장성이 좋은 것도 장점의 하나이다. 그러나 전해질이므로 산이나 다른 금속 이온에 의해서 영향을 받기 쉽다. 즉 나트륨이나 칼륨 등 1가의 금속염에 의해서는 침전하지 않으나 칼슘이나 마그네슘 같은 2가 이상의 금속염에 의해서는 백색의 침전이 생기고 점도가 떨어진다. 또 일정 농도의 산(pH 4 부근)에 의해서도 침전이 생긴다.

또한 다음과 같은 이화학적 성질을 나타낸다.

① 원료분 중의 단백질의 점착력을 강화한다.

② 전분 입자를 상호 결합시켜서 단백질의 강목구조(綱目構造) 속으로 분산ㅇ침투시킨다.

③ 반죽(dough)에 치밀한 소지(素地)를 형성시켜 표면이 매끄럽고 광택을 가지게 한다.

④ 안정한 반죽의 콜로이드를 형성하고 있으므로 가용성 전분의 침출을 방지한다.

⑤ 포수성(抱水性)이 강하므로 반죽 중에 수분을 균일하게 유지하여 건조를 방지한다.

⑥ 반죽의 퍼짐성을 향상시킨다.

위와 같은 특징과 그물구조로 인해, 본 발명은 폴리황산규산알루미늄과 병용을 통해 덩어리 형성의 효과를 극대화한다. 즉, 본 발명은 폴리황산규산알루미늄과 일라이트 및 폴리아크릴산나트륨의 유기적 결합관계를 이용하여 응집 효과를 극대화하는 것이다.

이상의 특성을 갖는 폴리아크릴산나트륨은 5 중량% 미만이 혼합되면 응집 및 플록 형성 보조재의 역할에 미약하고 10 중량% 초과로 혼합되면 지나치게 많은 물을 함유하고 있어, 살포 후에 자중에 의해 흘러내림 현상이 발생할 수 있다.

활성탄(active carbon)은 흡착성이 강하고, 대부분의 구성물질이 탄소질로 된 물질로, 흡착제로 기체나 습기를 흡수시키는데 사용한다.

일반적으로 활성탄은 가루상태나 입자상태이다. 활성화란 복사(輻射)의 흡수나 고속입자선의 충격 등으로 인하여 원자나 분자 또는 이온 등이 고에너지 상태로 되어 화학반응이나 결정격자(結晶格子)를 일으키기 쉬운 상태로 변하는 것을 말한다. 또 촉매작용으로 그 표면상태의 변화나 다른 물질의 첨가로 그 기능이 훨씬 높아지기 때문에 폴리황산규산알루미늄과 병용하면 덩어리 형성의 보조제로서 효과를 발휘한다. 즉, 활성탄은 다른 재료의 응집 시 속도의 조절, 덩어리의 크기 조절, 응집 후 기공량의 조절을 위하여 사용되며, 5중량% 미만일 경우 겔화의 진행속도가 현저히 늦어지고 10중량%를 초과하면 겔화가 지나치게 빨라 살포시 기계적인 어려움이 따른다. 식물생육 및 재배환경을 유리하게 조절하는 친환경적 천연 토양 유래 성분으로서 토양 환경 개선, 식물의 근 장력 향상, 식물 세포 강화, 식물의 비료 흡수력 향상 등의 효과로 식물생육에 많은 영향을 미친다.

소석회(slaked lime)는 수산화칼슘을 말한다. 산화칼슘에 물을 첨가하여 반응시키면 발열해서 생긴다. 강한 알칼리성을 띤다. 공기 중에 오래 방치하면 CO2를 흡수하여 CaCO3로 변하며, 용적이 증가한다. 이러한 성질을 이용하여 산성화된 토양의 중화작용, 비료용으로 활용하고 암모니아염에 작용해서 암모니아를 분리한다. 응집 조제 등의 알칼리제로서도 사용되고 있다. 본 발명에서의 용도는 기존 토양의 중화 작용, 첨가되는 인공토양의 중화작용에 영향을 미친다. 또한 병충해 방지에도 효과를 발휘하여 녹화 후 식물이 건강하게 자라는데 일조한다. 혼합량은 중량비 20 중량% 이상일 경우에도 본 기능인 중화작용에는 별 영향이 없다. 다만 경제성을 감안할 경우 중량비 5~10%를 사용할 시, 본 발명에 필요한 효과를 얻을 수 있다.

마사토는 위 사용되는 물질이 응집되는 과정에서 공극을 유지시켜 식물 생육에 적절한 공기층을 형성시켜주고 비탈면 안정화와 녹화용 습식 개량토가 입단화되는 과정에서 완충작용을 하여 적정한 경도를 유지시키기 위하여 사용된다. 크기는 0.1mm~1mm정도로 분쇄의 강도에 따라 차이는 있을 수 있다. 15 중량% 미만일 경우 마사토사용에 대한 의미(공극에 의한 공기층이 적음)가 없고, 20 중량% 초과의 경우 비탈면 안정화와 녹화용 습식 개량토의 결속력에 지장을 초래한다.

황토는 0.02㎜ ~ 0.05㎜의 작은 입자로 이루어진 점토질의 흙으로 다량의 탄산칼슘을 함유하여 점력을 지니고 있으며 철분이 산화로 인해 황적색을 띈다. 배기성이 우수하고 오염물질을 흡착하며 원적외선을 발산하여 최근에는 미용에도 많이 사용되고 있으며 각각의 구성물을 접착하는 접착제의 작용을 한다. 황토의 투입은 응결물 형성의 핵으로 작용하고, 양이온 교환용량(CEC,Cation Exchange Cacity)이 증가되어 토양의 비옥도를 증진하고, 비탈면 안정화와 녹화용 습식 개량토의 입단화에 기여할 뿐만 아니라, 양분의 보유능력 증대 및 양분의 용탈억제 등에 기여한다. 또한 각 재료의 접착에 중요한 역할을 한다. 중량비로 15-25%가 적정하고 15 중량% 미만일 경우 그 효과가 미미하고 25중량% 초과일 경우 비탈면 안정화와 녹화용 습식 개량토 자체의 자중이 증가돼 흘러내림의 또 하나의 원인이 될 수 있다.

이와 같은 조성의 비탈면 개량제는 인공토양 및 물과 혼합되어 습식으로 사용되며, 인공토양 100 중량부에 대하여 비탈면 개량제 조성물 25-30 중량부가 혼합되고, 아울러, 이 혼합물(비탈면 배합토와 인공토양이 혼합된 것을 말함)은 물과 1 : 0.9 내지 1.1의 중량비로 혼합되어 습식 개량토로 사용된다. 혼합물 : 물의 혼합비율이 1 : 1.1의 중량 비율을 넘으면 위 언급한 황산규산알루미늄(PASS:Poly alumium sulfate silicate), 일라이트(illite), 폴리아크릴산나트륨(Sodium polyacrylate) 등의 활용범위를 넘어서고, 그 미만일 경우 습식토의 장점인 겔(GEL)상태의 재료 특성을 활용할 수 없다. 습식토의 최대 장점인 겔화는 암반의 절리, 굴곡에 자연스럽게 스며들게 하여 공극이 없어 시공 후, 공동화 현상이 발생되지 않는 것이 중요한 장점 중 하나이다. 위 장점을 활용하기 위해 비탈면 배합물의 혼합물과 물은 1 : 0.9~1.1 혼합비율을 충족하여야 한다.

이렇게 혼합된 비탈면 안정화와 녹화용 습식 개량토는 일반적인 습식용 살포기를 통해 비탈면에 살포되고, 비탈면의 요구 조건도에 따라 다양한 두께로 적용될 수 있고 일반적으로 1-10cm 정도 두께로 시공되며, 1회의 포설, 2회 이상의 포설이 가능하다. 특히, 본 발명은 개량토의 포설시 흘러내림이 발생되지 아니하여 1회의 3cm이상의 포설이 가능하다.

인공토양은 100중량%에 대하여 토탄 25~35 중량%, 점토 20~30 중량%, 제지슬러지 5~10 중량%, 정수장 슬러지 15~20 중량%, 계분 10~15 중량%가 혼합되어 이루어진다.

상기 토탄(Peat)은 가연성, 연성, 다공성이거나 압축성, 수분함량이 높은 식물성의 화석 퇴적물(최고 90%까지의 높은 수분함량)로, 쉽게 부서지는 특성이 있으며, 석탄의 일종으로 탄화 정도가 가장 낮은 것이며 이탄이라고도 한다. 주로 저습지나 소택지 등에서 퇴적된 퇴적물로서 생물의 유체가 불완전 분해된 물질이 퇴적된 것으로 크기는 보통 2-4 ㎛정도로 황토나 점토 등의 입도와 비슷하다. 습지에는 수분의 공급이 과잉상태이므로 지중 동물이나 미생물의 활동이 억제되기 때문에 유체의 완전분해가 안되어서 황갈색 또는 암갈색의 퇴적물로 남게 된다. 과습 조건에서 축적된 유기물의 분해도가 충분하지 않거나, 조금만 된 것이 주로 구성된 토양으로, 유기물 함량이 500g/㎏이상을 함유한 유기물질이다. 비료로 사용할 경우 토탄의 분자는 간격이 커서 공기의 포용량이 보통 25%~35%달한다. 토탄의 70%~90%가 유기물질이며 함유회본의 성분은 2%내에 불과하며 보수력, 통안력, 배수력이 좋을 뿐만 아니라 유해균충과 잡초종자 등이 혼입하여 있지 않으며 유기물질의 발효독성도 완전히 제거된 것이다. pH5~6도(peat moss는 pH3~4도) 내외이며 질소, 인산, 가리의 3요소도 어느 정도 포함되어 있으며 탄소의 함량이 높은 탄화잔체인 것이다. 이와 같은 탄화잔체는 유기체의 발효독이 완전히 탈락된 무독한 물체이며 조섬유질로 보수성, 통기성, 배수성이 좋은 부식토의 일종이며 압착에 의한 복원력이 강한 스폰지상의 유기질 물체이다. 본 발명에서 토탄은 25~35중량%로 사용되며, 25중량%이하일 경우 비료효과를 기대하기 어렵고, 35중량%를 초과하여도 식물 생육에는 전혀 지장이 없다. 다만 경제적인 요소를 감안한다면, 타 구성물질에 비하여 고가이므로 35 중량%를 상한선으로 하여야 적정 경제효과를 취할 수 있다.

상기 점토는 0.02㎜ ~ 0.05㎜의 작은 입자로 이루어진 흙으로 이온화로 인한 점력을 지니고 있다. 유기질비료와 슬러지, 계분 등의 흩어진 상태를 결속하는 역할을 하고, 흡습성이 우수하고 오염물질을 흡착하며 각각의 구성물을 접착하는 접착제의 작용을 한다. 상기 점토는 중량비로 20~30중량% 사용하는 것이 바람직한데, 20 중량% 미만으로 사용되는 경우에는 각 물질의 응집을 제대로 할 수 없고, 30 중량% 초과인 경우에는 건조 시 인공토양을 지나치게 경화시킬 염려가 있다.

상기 제지슬러지는 뛰어난 보온, 보습효과로 잔디, 야생화 등의 종자를 보호하고, 종자의 발아할 수 있는 환경을 조성한다. 본 발명에서는 사용되는 제지슬러지는 폐지로 제조되는 재생펄프를 사용하여 제조단가를 낮출 수 있다. 슬러지는 약 50%의 유기질, 질소, 인산, 마그네슘 및 무기질 등을 함유하고 있으며, 함수율이 높아, 작물용 비료 등에 사용되고 있는 것으로 제지 생산공정을 통하여 생성되는 것으로 본 발명에 사용되는 슬러지는 발효공정을 거치는 발효 슬러지를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 제지슬러지(입도 1ㅁ 1cm)는 5 중량% 미만이 혼합되면 보온과 보습효과를 보이지 못하고 10 중량%를 초과하면 인공토양을 지나치게 경화시킬 우려가 있다.

상기 정수장슬러지는 하수처리장, 정수장, 공장폐수처리시설 등에서 발생하는 액상부유물질의 총칭으로, 슬러지를 좁은 의미로는 1차 슬러지, 잉여슬러지, 농축슬러지 및 소화 등 이라 하고 넓은 의미로는 침사, 스크린 협잡물 및 스컴(scum(찌꺼기))을 포함하고 있다. 크기는 액상부유물질의 각 입자는 매우 작으나(50ㅁ25㎛), 덩어리를 형성하였을 경우 그보다는 큰 플록을 형성한다(2ㅁ0.5cm). 슬러지의 발생은 각 처리장의 애물단지처럼 취급받고있는 현실에서 이를 이용한 비탈면 개량토로의 응용은 경제적 효과 또한 클 것이다. 정수슬러지를 탈수화 해서 탈수 슬러지(함수율 5% 이하)로 만든 다음 사용하게 된다. 본 발명에서는 슬러지는 토탄의 대체용품으로 사용하게 되는데, 발효공정을 거치는 발효 슬러지를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 배합비가 많을수록 토탄의 대체품목으로서의 경제적 효과는 크지만, 20 중량%를 초과할 경우 인공토양을 지나치게 경화시킬 우려가 있다.

상기 계분은 오랫동안 유기질 자급비료로 사용되어 왔던 것으로 최근에는 가공하여 일반제품으로 많이 생산되고 있다. 계분을 사용할 경우 충분히 발효된 것을 사용하여야 한다. 발효가 덜 된 제품을 사용할 경우, 시공 후 발효가 지속되기 때문에 식물생육에 지장을 초래한다. 본 발명에 사용되는 계분은 시중에 판매되는 계분을 사용한다. 사용량은 10~15 중량%로 10 중량% 미만이 사용되면 비료로서의 효능이 약하고 15 중량% 초과시 상기 토탄 및 슬러지의 재료 결속력에 지장을 초래한다.

전술한 인공토양은 일 예를 기재한 것일 뿐이며, 본 발명에 적용된 비탈면 개량토는 다양한 인공토양과 함께 혼합되어 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 비탈면 안정화와 녹화용 습식 개량토를 이용한 비탈면 보호 및 녹화 공법은 비탈면 안정화와 녹화용 습식 개량토를 살포한 후, 개량토에 종자를 혼합하여 종자층을 형성하는 공정으로 이루어진다. 비탈면의 표면 정리는 중장비나 휴대용 장비를 이용하여 비탈면의 표면에 있는 암석 등을 제거하고 움푹 패인 곳을 메우는 작업으로 이루어진다. 전술한 혼합비율에 의해 혼합된 개량토를 비탈면에 1 ~ 10cm의 두께로 포설하며, 본 발명은 개량토의 재료간의 응집력이 우수하여 두께에 상관없이 1회의 작업으로도 적절 두께의 포설이 가능한 배합층의 시공이 가능하다.

한편, 개량토를 포설하기 전에 표면이 정리된 비탈면에 비탈면과의 결속 및 뿌리 활착을 돕기 위하여 그물 구조의 정착망을 사용할 수 있다. 상기 정착망의 메쉬 크기는 수치의 의미가 없기 때문에 구체적인 수치로 한정하지 않으며 앵커(상기 정착망을 상기 비탈면에 고정하는 모든 고정수단을 말함)를 통해 비탈면에 정착되고, 비탈면의 유실을 막고 개량토와 비탈면의 원지반 간의 결속 및 뿌리의 활착을 유도하는 기능을 한다.

<실시예>

1. 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토(녹화토) 조성

- 인공토양 100kg, 개량제 20kg, 물 120kg

가. 인공토양(단위 kg) : 토탄 33, 점토 28, 제지슬러지 8, 정수장 슬러지 18, 계분 13.

나. 개량제(표 1).

구분	PASS	일라이트	폴리아크릴산나트륨	활성탄	소석회	마사토	황토
혼합비율	22	13	8	8	8	18	23

표 1은 개량제 20kg에 대한 혼합비율.

전술한 조성에 의해 재료들을 혼합하여 본 실시예의 개량토를 제조하였다.

동일한 토질의 토양체(비탈면) 2개를 준비하고 토양체는 개량층을 조성하지 않은 자연 상태이며, 본 실시예는 개량토를 4cm로 살포하여 개량층을 조성하였다.

토양체와 본 실시예 모두 동일한 종류의 종자와 수의 초목을 식재하고 동일한 조건 하에서 3주일간 초목의 생장을 관찰하였으며, 그 결과 본 실시예의 토양체는 도 2에서 보이는 것처럼, 초목의 최초 발아 속도 및 생육에 있어 시간이 단축되는 효과가 있는 것으로 확인되었고, 이에 반해 비교 대상인 토양체는 도 1에서 보이는 것처럼, 본 실시예보다 최초 발아속도는 현저하게 늦고, 생육도 부진한 것으로 관찰되었다(약 72시간 이후 관찰 결과).

Claims

전체 100중량%에 대하여, 응집제로서 폴리황산규산알루미늄(Poly alumium sulfate silicate) 15-25중량%, 응집제로서 일라이트(illite) 10-15중량%, 흡습제로서 폴리아크릴산나트륨(Sodium polyacrylate) 5-10중량%, 흡착제로서 활성탄(active carbon) 5-10중량%, 중화제로서 소석회(slaked lime) 5-10중량%, 공극제로서 0.1mm~1mm 입도의 마사토 15-20중량%, 접착제로서 0.02㎜ ~ 0.05㎜ 입도의 황토 15-25중량%의 혼합으로 이루어지는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물;
인공토양; 및
물의 혼합으로 이루어지되,
상기 인공토양 100중량부에 대하여 상기 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물 20~25중량부가 혼합물을 구성하고 상기 혼합물과 물이 1 : 0.9~1.1의 중량비로 혼합되어 이루어지고, 상기 인공토양은 100중량%에 대하여 토탄 25~35 중량%, 점토 20~30 중량%, 제지슬러지 5~10 중량%, 정수장 슬러지 15~20 중량%, 계분 10~15 중량%가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물를 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물.
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비탈면의 표면을 평평하게 정리하는 제1단계와;
상기 비탈면에, 상기 제1단계 이후 청구항 1에 의한 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물를 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물을 포설하여 개량층을 시공하는 제2단계를 포함하고,
상기 제2단계는 상기 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물를 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물 100중량부에 대하여 녹화 종자 10~20중량부를 혼합하여 상기 비탈면 위에 1 ~ 10cm의 두께로 포설하여 개량층을 시공하여 상기 비탈면을 안정화 및 녹화하는 것을 특징으로 하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량제 조성물를 포함하는 비탈면 보호와 녹화를 위한 습식 개량토 조성물을 이용한 비탈면 보호와 녹화 공법.