KR102290192B1 - 흡수력이 강화된 농지보호 토양 피복지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농작물을 재배하는 농지를 덮어 잡초의 성장을 억제하도록 하고 작물의 성장 시에는 생분해되도록 함으로써 농지에 유기질 및 무기질 영양분을 공급할 수 있도록 한 친환경적인 농지보호 피복지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기능성 물질을 피복지에 코팅하는 종래방식이 아니라 기능성 물질을 다른 물질과 배합하는 방식으로 제조하되 피복지의 물리적 특성을 향상시키기 위한 방안을 결합시킨 기술이다.

Description

흡수력이 강화된 농지보호 토양 피복지 및 그 제조방법{Mulching paper for protecting farmland with absorbing power and the manufacturing method thereof}

본 발명은 농작물을 재배하는 농지를 덮어 잡초의 성장을 억제하도록 하고 작물의 성장 시에는 생분해되도록 함으로써 농지에 유기질 및 무기질 영양분을 공급할 수 있도록 한 친환경적인 농지보호 피복지에 관한 것으로, 기능성 물질을 피복지에 코팅하는 종래방식이 아니라 기능성 물질을 다른 물질과 배합하는 방식으로 제조하되 피복지의 물리적 특성을 향상시키기 위한 방안을 결합시킨 기술이다. 특히 목화솜을 사용하고 엠보싱 가공을 통해 흡수력을 강화하였다.

농지보호 피복지(또 다른 명칭으로 멀칭지라고 함)는 농작물을 재배할 때 경지토양의 포면을 덮어주는데 사용하는 것으로, 토양침식방지, 토양수분유지, 지온조절, 잡초억제, 토양오염방지 등의 목적으로 사용되고 있으며, 멀칭지라고도 한다.

멀칭의 초기 방법은 볏짚, 목초 등과 같은 친환경성 재료를 사용하는 전통적 방법이었으나, 작업의 편리성과 재료의 확보가 용이한 폴리에틸렌이나 폴리염화비닐과 같은 재료의 사용이 대부분을 차지하고 있다. 그러나 상기한 비닐재료들은 회수를 위한 작업강도가 높을 뿐만 아니라 흙 속에 잔존하는 비닐 멀칭지는 재질의 특성상 통기성이 매우 불량하여 토양오염의 주요 원인이 되고 있는데, 이처럼 제거되지 않은 비닐이 해마다 더욱 늘어난다는데 더욱 큰 문제가 있다. 농지보호와 영양분 공급을 위해 질소비료나 거름을 살포하여 농지를 보호하는 방식의 경우, 질소비료 등으로 수질 오염이 따르는 문제점이 있고, 거름을 만드는 과정에서 냄새가 발생하며 만드는 과정 중 의도하지 않는 성분들이 토지로 침투되어 이 또한 수질 오염의 문제를 일으킨다. 따라서 농지의 영양공급을 위한 보다 친환경적인 수단이 필요하다. 그 결과 생분해성 멀칭 재료의 개발이 이루어져왔다. 멀칭재료가 작물의 재배에 적용된 후 초반에는 멀칭 효과를 나타내면서도 작물의 수확시기에는 분해되어 토양오염을 차단하고 분해에 의해 생성된 유기물에 의해 토양의 비옥도도 증가시키게 된다.

생분해성 멀칭지 형태의 경우, 대부분은 종이재질의 모재에 기능성 물질을 코팅하는 방식을 사용해왔다. 기능성 물질을 탑재하기 위해서는 코팅액 내에 천연접착재 내지 이와 유사한 물질을 사용하게 되는데, 이들이 종이 모재의 기공을 막게되어 수분조절 기능이 적합한 범위를 벗어나게 되는 경우가 많다. 멀칭지의 경우 생육에 필수적인 수분증발을 일정부분 억제하여 일정 범위 내에서 재배 작물을 위한 수분조절 역할을 수행하게 된다. 통상적 메카니즘은 수분이 유입되고, 유입된 수분이 쉽게 증발되지 않게 하여 이를 조절하게 되는데 통기성이 부족한 경우에는 수분유입을 차단하게 되어 오히려 작물의 생육에 저해요인이 되는 문제점이 있다. 그리고, 멀칭지의 기능중의 하나가 잡초 억제 내지 제초의 효과를 발휘하는 것인데, 이는 재배작물을 제외한 기타 식물들에게 생장에 필요한 태양빛을 물리적으로 차단함으로서 달성된다. 멀칭지가 밭에 도포되는 경우에는 토양 바로 위에 도포되고 논에 적용될 경우에는 장기간 물 속에 침적되어야 하는데, 제초 효과를 발휘할 때가지는 적절한 물성을 유지할 수 있어야 하므로 적절한 건조강도와 일정 수준의 습윤강도도 요구된다. 건조지력증강제로는 양쪽성 폴리아크릴아미드를, 습윤강도 개선을 위해서는 에폭시 수지계 습윤지력증강제를 사용하기도 한다. 생분해성 멀칭지 형태의 경우 대부분 한쪽 면만을 코팅하게 되는데, 이의 메카니즘은 코팅되지 않은 부분의 분해속도가 빠르고 코팅된 부분의 분해속도가 이에 종속되어 분해되는 것인데, 그 조절이 쉽지 않아 한쪽면의 강도가 비교적 빠르게 약해져서 제초적 기능 달성에 문제를 일으키는 경우가 많으며, 양쪽면 코팅의 경우 통기성이 더욱 나빠질 뿐만 아니라, 분해시기가 오히려 늦어지는 문제들도 발생할 수 있다. 기능성 물질의 첨가조건과, 코팅조건, 모재의 조건, 지력증강제의 조절 등의 설계과정을 조절하면 어느 정도 적합한 멀칭지를 제조할 수 있겠으나, 과정이 복잡해지고 미묘한 변화에 따른 품질균일성을 달성하기가 쉽지 않다. 그리고, 코팅방식의 분해성 멀칭지의 경우, 토양에 도포된 멀칭지에 가해지는 조건들이 달라짐으로써 특정부분에서의 물성이 유지되지 않게 되고, 이 경우 빠르게 다른 부분에도 영향을 미침으로써 멀칭지의 원래 목적이 기능이 저하되게 되는 문제도 많다.

본 발명자 또한 생분해성 멀칭지를 개발한 바 있으며, 상기와 같은 문제점에 봉착하게 되었다. 본 발명자는 이러한 문제점을 인식하며, 본인이 과거 연구하여왔던 자료들은 물론 다양한 실험을 통해 보다 효과적인 멀칭지를 완성하여 본 출원에 이르게 되었다.

대한민국 특허공보 제10-1169505호 대한민국 특허공보 제10-1169556호 대한민국 특허공보 제10-2115939호 대한민국 특허공보 제10-2169864호 대한민국 특허공보 제10-2121207호

친환경 농지보호 토양 피복지를 제조함에 있어서, 기능성 물질들을 코팅하는 방식의 문제점을 해결하고자 한다.

또한, 기존의 분해가 이루어지는 친환경 농지보호 토양 피복지가 가지는 물성의 문제점을 해결하고자 한다.

본 발명은, 농지보호와 농지에 영양분 공급을 하기 위한 농지보호 토양피복지에 있어서, 상기 토양 피복지는 순수펄프, 재생펄프, 액상나노점토, 목화솜, 식물추출액, 해조류, 영양물질을 멀칭지의 원료 물질로 배합되어 사용되는 방식으로 제지되는 것을 특징으로 하며, 상기 액상나노점토, 식물추출물 및 영양물질은 미리 혼합하여 식물추출물 및 영양물질이 액상나노점토에 함침되어 분산되며, 상기 순수펄프 100 중량부에 대하여, 재생펄프 70 내지 110 중량부, 액상나노점토 20 내지 40 중량부, 목화솜 30 내지 50 중량부, 식물추출액 5 내지 12 중량부, 해조류 4 내지 7 중량부를 혼합하여 제지되는 것인 토양피복지이다.

한편, 상기 영양물질은 순수펄프 100 중량부에 대하여, 효소스테비아 0.5 내지 3 중량부, 대두단백 0.5 내지 3 중량부, 카제인 0.5 내지 3중량부, 어분가루 0.5 내지 3 중량부로 구성되는 것이 바람직하며, 또한, 상기 토양피복지는 제조과정에서 주름을 형성하는 가공과정을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 농지보호와 농지에 영양분 공급을 하기 위한 농지보호 토양피복지의 제조방법에 있어서, ⅰ) 순수펄프, 재생펄프, 액상나노점토, 목화솜, 식물추출액, 해조류, 영양물질을 준비하는 단계;, ⅱ) 순수펄프 100 중량부를 기준으로, 액상나노점토 20 내지 40 중량부와 식물추출액 5 내지 12 중량부, 영양물질 2 내지 12 중량부를 준비하고, 액상나노점토, 식물추출액, 영양물질을 혼합하여, 식물추출액과 영양물질을 액상나노점토에 함침시키는 단계;, ⅲ) 순수펄프 100 중량부에 대하여, 재생펄프 70 내지 110중량부, 목화솜 30 내지 50 중량부, 해조류 4 내지 7 중량부, 상기 ⅱ) 단계의 물질을 배합하여 제지과정의 원료로 사용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양피복지의 제조방법이다.

본 발명의 경우 매우 우수한 멀칭지를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토양 피복지 원료들을 배합한 상태를 보여주는 사진이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토양 피복지 원료들의 입자 상태를 보여주는 사진이다.

본 발명은 농지보호와 농지에 영양분 공급을 하기 위한 농지보호 토양피복지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명자의 기존의 방식은 종이재질의 모재에 기능성 물질을 코팅하는 방식을 사용하였으나, 통기성이 좋지 않아 적절한 수분유지 등이 어렵고 이산화탄소 함유량을 높이는 등의 결과로 토양의 미생물의 활동과 토양의 정상적인 구조형성에 악영향을 끼쳐 오히려 작물의 생육을 저해하게 되기도 한다.

본 발명에서는 과거 본 발명자가 발명하였던 방식을 상당부분 차용한 부분이 있다. 그러나, 문제점의 인식과 문제해결방식에 있어서는 발상의 전환이 이루어졌으며, 이를 위한 최적화의 과정은 상당한 차이가 많다.

본 발명자는 코팅방식을 사용하지 않아야 한다고 판단하였다. 펄프를 이용해 종이를 제조하는 과정 속에서 기능성 물질들이 배합되게 하는 방식을 채택하여 기본적으로 통기성을 갖추게 하고자 하였다. 이 방식을 채택하는 경우 기능성 물질의 양을 늘리는 때에는 지력이 약해지는 문제가 발생할 수 있으며 이를 해결하여야 한다. 본 발명에서는 순수펄프와 재생펄프를 함께 사용하여 보다 친환경성과 경제성을 고려함과 동시에, 목화솜, 그리고 액상나노점토를 사용하여 기능성 물질을 함유하면서도 지력을 유지할 수 있도록 하였다. 목화솜 대신에 면섬유를 사용할 수도 있는데, 목화솜을 사용하는 경우, 피복지의 보온성을 더욱 개선할 수 있고, 흡습성도 보다 향상시킬 수 있다. 목화솜은 섬유입자가 천연의 꼬임을 하고 있기 때문에 외부의 습한 환경에서 습기를 흡수하고 있다가 일광에 의해 흡수된 습기를 방출하면서 외형을 복원하는 힘이 있어서, 습기의 양을 적절하게 하는데 효과적이어서, 토양에서의 미생물의 적절한 활동과 토양의 바람직한 구조 형성에 보다 바람직할 것으로 판단하고 있다.

펄프는 목재나 그 밖의 섬유 식물에서 기계적, 화학적 또는 그 중간 방법에 의하여 얻는 셀룰로오스 섬유의 집합체를 말한다. 원료에 따라 분류하기도 하며, 제조법에 의해 분류하기도 한다. 본 발명의 순수펄프는 다양하게 선택될 수 있으나 바람직하게는 크라프트 펄프가 선택될 수 있다. 크라프트 펄프는 대부분의 나무를 재료로 할 수 있으며, 침엽수종의 경우 섬유의 길이가 길어서 활엽수종으로 제조한 것보다는 인열강도가 높다. 멀칭지의 경우 인열강도가 어느 정도 확보되어야 제초기능의 달성이 용이하기 때문에 침엽수종의 펄프가 보다 바람직하다.

폐지로부터 재생펄프를 제조하는 공정은 몇가지 단점을 가지고 있는데, 대표적인 점이 탈묵공정과 강도저하 문제이다. 탈묵공정은 폐지의 잉크를 제거하는 공정이다. 잉크는 일반적으로 안료, 전색제(Vehicle) 및 보조제를 포함하는데, 안료는 잉크의 색을 표현하는 물질로 유기안료, 무기안료, 체질안료 등이 있다. 전색제(Vehicle)는 바니스의 성분으로 유동성과 건조성을 부여하며 안료와 마찬가지로 잉크의 대부분을 차지하며, 도료속에서 안료를 분산시키고 고착시켜 주는 역할을 한다. 또한 보조제는 안료와 전색제의 기능을 보조하는 성분으로서, 인쇄적성, 건조성, 색상조정 등을 위해 소량 첨가되는 물질이다. 상기와 같이, 여러 종류의 중합체 성분들이 복합적으로 작용하여 제조한 잉크를 종이로부터 제거하는 것은 폐지를 재생펄프로 제조하는 과정에서 해결하기 어려운 점 중의 하나이다. 폐지의 탈묵공정에서 발생하는 섬유질의 파손은 제조된 재생종이의 강도저하 현상을 발생시킬 수 있다. 재생종이의 강도는 섬유 자체의 강도와 섬유간의 결합에 의해 좌우되는데 섬유 자체의 강도는 재생함에 따라 거의 변함이 없으나 섬유간의 결합은 섬유가 뻣뻣해지고, 팽윤성 및 유연성이 떨어지는 등의 열화 현상에 의해 상당히 감소한다. 특히, 재생횟수를 증가할경우 인장강도, 밀도, 신장율, 내절도, 파열강도가 떨어지고 인장강도와 뻣뻣함이 상승한다.

본 발명에서는 순수펄프 100 중량부에 대하여, 재생펄프 70 내지 110 중량부를 사용한다. 재생펄프를 너무 많이 사용하는 경우, 섬유간의 결합력의 문제가 커질 수 있다. 재생펄프의 사용은 환경을 고려하는 측면과 함께 멀칭지의 용도로 사용되는 경우의 경제성도 고려한 것이며 또한 적절한 시기에 멀칭지의 분해가 가능하도록 하기 위한 것이다. 대략적으로 순수펄프와 재생펄프의 사용량이 비슷한 범위에서 사용되는 경우 멀칭지의 용도에서는 바람직한 물성을 나타내는 것으로 파악되었다.

본 발명에서는 목화솜을 사용한다. 목화솜 대신에 면섬유를 사용할 수도 있으나, 앞서 언급한 바와 같이 피복지의 물성과 기능적인 면에서 선택되기도 하지만, 면섬유를 사용하는 경우, 면직물을 풀어헤쳐 사용해야 하고, 제지공정에서의 원료의 균일성을 저해할 수가 있다. 목화솜의 경우 제지 후의 피복지가 보다 매끈하고 품질의 균일도가 좋아 보인다. 본 발명에서 목화솜은 순수펄프 100 중량부를 기준으로 30 내지 50 중량부가 사용되는데, 비교적 적지 않은 양이다. 목화솜이나 면섬유는 배합방식을 채택하여 농지보호 피복지를 만드는 경우의 강도 등을 보강하기 위한 것이 주요 목적인데, 목화솜을 사용하는 경우 피복지의 통기성 내지 투수성이 다소 우수해지며, 피복지의 붕괴시기가 조금 더 앞당길 수 있다. 작물의 종류에 따라 미세하게 피복지의 붕괴시기를 조절해야 하는 경우가 있고, 이를 고려하여 목화솜을 사용하는 측면이 있다. 목화솜을 선택하는 경우 이러한 측면이 있기 때문에 면섬유를 사용하는 경우와 대비하여 재생펄프의 사용량을 다소 줄이고, 목화솜의 사용량을 다소 늘림으로써 이러한 기능을 보다 뒷받침할 수 있다.

본 발명에서는 멀칭지를 제조하기 위해 사용되는 물질들을 모두 함께 배합하여 사용하기 때문에 멀칭지의 제조시 사용되는 펄프들과 기능성 물질들이 서로 상용성 있게 잘 부착되고 안정적인 강도가 유지될 필요가 있으며, 이에 도움을 주는 것이 또한 목화섬이다. 목화솜도 면섬유보다도 활성화 가능한 히드록시기가 더 많아 물에 의해 팽윤이 잘 되어 펄프 사이 사이에 적절한 위치를 차지하여 섬유간의 결합에 도움을 주게 된다. 또한 펄프 보다 마모강도가 우수하여 튼튼하고, 내약품성도 있어 제지과정을 거치는 동안 이러한 특성이 유지될 수 있다. 목화솜이 너무 적거나 많아도 상기한 기능 달성을 위한 적절한 범위를 벗어날 수 가 있다.

본 발명에서 목화솜을 사용하는 경우, 엠보싱 가공을 하는 것이 보다 바람직하다. 엠보싱 가공은 서로 강하게 결합되어 있는 섬유를 기계적으로 파괴하는 과정으로 설명될 수 있다. 롤러에 의해 1차적으로 제지가 된 후에 2차적으로 엠보싱이 성형된 엠보싱 롤러를 통과시켜 이를 형성할 수 있다. 엠보싱 과정을 통해 피복지가 더욱 부드러워지고 단위 면적당 표면적이 넓어지면서 흡수력도 더욱 보강되게 된다. 유연성과 신충성이 보강됨은 물론이다. 멀칭지가 사용되는 현장에서의 설치과정, 그리고 외부환경 그 자체와 외부환경의 변화과정에서 멀칭지의 신축성은 매우 큰 장점이 된다.

본 발명에서는 액상나노점토가 사용된다. 본 발명의 액상나노점토의 사용 목적은 혼합되는 물질들간의 상용성을 높일 뿐만 아니라 첨가되는 기능성 물질들이 안정적으로 함침될 수 있게 하기 위함이며, 또한 적당한 강도와 함께 적당한 시기에 분해될 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명에 사용되는 점토의 원재료는 천연의 벤토나이트, 헥토라이트 등의 수팽윤성이 우수한 점토로서 스멕타이트군의 층상점토이다. 스멕타이트 계열의 점토는 다른 종류 점토와 비교해 높은 양이온 교환 능력 및 용매 내에서 층간 팽윤 특성을 갖고 있다. 나노점토의 형성 방식은 다양하게 개발되고 있다. 점토를 수화시킨 후 풀림제(peptizer)를 사용하여 점토의 카드집 구조(house of cards structure)를 형성하게 되고 이때 입자간 간격은 수백 나노미터에 이르게 되고 전달력(shear rate)에 따라 졸(sol)과 겔(gel)로 변동이 가능한 요변성(thixotropy)을 가지게 되고, 삽입가능한 물질의 범위가 넓게 될 수 있으며 저장안정성이 매우 좋아질 뿐만 아니라 공정이 줄어들며 수용액상의 상태로 존재하게 되는 특징이 있다. 상기 카드집 구조라 함은 점토들이 배열되어 사각형태의 격자들을 연속적으로 이루는 모양을 말하며 격자들이 배열되어 있는 사이 공간에 어떤 물질을 넣을 수 있는 구조가 되는 것을 말한다. 이러한 단계를 수팽윤성 점토의 수화와 양이온교환을 통한 점토의 박리 및 풀림제에 의한 점토의 카드집 구조 형성의 풀림화 단계라 할 수 있다. 충분한 층간 구조를 가지는 액상나노점토에 관하여는 다양한 기술이 개발되어 상품화되어 있다. 나노점토, 계면활성제, 풀림제, 물이 섞여 있는 상태로 물이 가장 많은 부분을 차지하고 나노점토는 5 내지 15 중량%정도를 차지하고 있다. 상품화된 제품들은 물이 85 중량%, 나노점토는 10 중량%의 비율의 범위를 보여주며, 본 발명에서는 이러한 범위의 나노점토의 층간구조가 활성화된 액상의 것을 액상나노점토라 하겠다.

본 발명에서의 액상나노점토는 순수펄프 100 중량부를 기준으로 20 내지 40 중량부 사용된다. 액상나노점토는 추후 첨가될 식물추출액이나 다른 기능성 물질등을 함침하는 역할을 한다. 액상나노점토 역시 멀칭지의 제작 공정의 여러 혼합물들과 함께 혼합되어 골고루 분산되기 때문에 멀칭지의 균일성에 좋은 영향을 준다. 또한, 액상나노점토는 프레스로 압착 탈수하는 과정, 드라이 과정 등의 제지공정에서 초기 강도를 부여하는 역할을 할 수 있어 제지과정이 보다 간소화될 수 있다. 액상나노점토의 함량은 사용되는 식물추출액 등을 고려하고, 멀칭지로서의 강도 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 액상나노점토의 사용량이 너무 적으면, 앞서 언급한 역할을 달성하기에 부족한 부분이 있으며, 액상나노점토의 가격이 다른 원료들에 비해 저렴하지 않기 때문에 필요이상으로 사용할 필요는 없으며 오히려 많이 사용하는 경우 담채로서의 역할이 아니라 나노점토간 결합의 성격이 강해져 분해를 지연시킬수도 있을 것이다.

식물추출액은 본 발명자의 과거의 발명에서와 같이, 감초, 황기, 천궁, 헛개나무의 추출물을 이용한다. 용매를 사용하여 추출하는데, 열수 추출 또는 탄소수 1 내지 4의 저가 알콜을 사용하여 추출한다. 다만, 종래의 발명에서는 액상의 도공액의 용매역할을 겸하였기 때문에 매우 많은 양의 물을 사용하였으나, 본 발명에서는 한약재 중량의 20배정도(에탄올 등을 사용할 경우에는 10배의 에탄올로 추출 후, 여과한 후 감압 건조하여 에탄올을 모두 날리는 경우 한약재 중량의 대략 10% 정도의 고상의 농축물질을 얻을 수 있으며, 사용시에는 여기에 물을 첨가하여 희석하여 사용함)의 물을 사용하여 열수 추출하고, 이를 여과하고, 감압 상태에서 건조하여 원래 한약재 무게의 10 배정도로 농축한 것을 사용(본 발명에서 식물추출액이라 함은 이를 의미함)한다. 본 식물추출액은 작물의 생리활성을 돕는 역할을 하게 된다. 감초는 약용식물로서 뿌리는 단맛이나서 감미료, 한약재로 사용한다. 이러한 감초의 추출물은 물에 잘 녹으며 감미도는 설탕의 약 200배이며, 열에 안정하다. 감초추출물은 감초 또는 동속식물의 뿌리 및 줄기를 추출하여 농축한 것으로 감미의 주성분은 백색 또는 무색의결정성 분말인 글리실리진산이다. 황기는 약초로서 재배하며 한방에서는 가을에 채취하여 노두와 잔뿌리를 제거하고 햇빛에 말린 것을 한약재의 황기라 하며, 강장, 지한, 이뇨, 소종 등의 효능이 있어 신체허약, 피로권태, 기혈허탈, 탈항, 자궁탈, 내장하수, 식은땀, 말초신경 등에 처방하는 것으로 알려져 있다. 천궁의 경우 미나리과에 속하는 다년생 초본으로 한약재로 오랜기간 사용되면서 인체 안정성이 입증된 약재이다. 한방에서는 뿌리줄기를 진정, 진통, 강장에 효능이 있어 두통, 빈혈증, 부인병 등에 사용한다. 헛개나무의 경우 많은 연구 결과들이 보고되고 있다. 잎과 과병부위의 알콜분해능, 간해독 작용을 증명하는 연구가 많으며, 추출물 중 항균활성을 가지는 성분이 다양한 것으로 확인되고 있다. 상기한 한약재들은 줄기, 뿌리, 열매 또는 잎을 사용하는데, 바람직하게는 한약재로서 일부 가공된 것을 이용하는 것이 편리하다.

본 발명에서 영양공급물질로 필요에 따라 여러 가지가 사용될 수 있다. 효소스테비아가 사용될 수 있는데, 효소스테비아는 농축액 형태와 분말 형태로 시판되고 있다. 단백질 공급원으로서는, 대두에서 지질을 제거한 후 단백질을 분리 정제한 대두단백도 사용될 수 있으며, 기타 카제인, 어분 가루 등도 사용될 수 있다.

본 발명에서는 순수펄프 100 중량부를 기준으로, 액상나노점토 20 내지 40 중량부, 식물추출액 5 내지 12 중량부, 효소스테비아 0.5 내지 3 중량부, 대두단백 0.5 내지 3 중량부, 카제인 0.5 내지 3중량부, 어분가루 0.5 내지 3 중량부를 사용하여 영양물질을 구성한다. 물론 용도에 맞는 다른 성분들도 추가될 수 있다. 효소스테비아, 대두단백, 카제인, 어분가루는 본 발명자가 상당한 기간동안 사용하여 온 재료들로서 많은 경험을 통해 터득한 효과적인 물질들이다. 과거에는 상기 성분들을 도공액의 일부로서 사용하였는데, 본 발명에서는 제지과정에서의 혼합물로서 함께 사용된다. 상기 범위는 도공액으로서가 아니라 혼합물로서 사용될 때 멀칭지에서의 성분함량을 고려하여 선택된 것이다.

액상나노점토의 경우 나노점토가 물에 분산되어 있는 형태이며, 나노점토의 층간구조에 물질들을 함침할 수 있는 구조이다. 액상나노점토와 식물추출액을 혼합하고, 여기에 효소스테비아, 대두단백, 카제인, 어분가루를 혼합하고 충분히 믹싱하여 각 성분들이 나노점토와 함께 함침되면서 골고루 분산되게 하여야 한다. 이렇게 분산된 것을 제지공정에서 펄프와 함께 혼합한다.

본 발명에서는 해조류 성분, 보다 구체적으로는 우뭇가사리를 가공하여 추출한 젤리 형태의 성분을 추가한다. 우뭇가사리는 해조류 가공에서 상당부분을 차지하므로 본 발명에서의 해조류 성분은 우뭇가사리의 가공형태인 우무를 뜻하는 것이기는 하나 이에 준하는 것도 포함할 수 있으므로 해조류로 표현하였다. 한편, 이러한 형태의 것을 한천이라고도 하는데, 중성다당류인 아가로오스와 산성다당류인 아가로펙틴이 주된 성분이다. 본 발명에서 이러한 해조류 성분을 넣어 주는 이유는 미생물에 의한 분해를 늦추기 위함이다. 친환경적인 생분해 가능한 멀칭지 형태의 경우 물리적, 화학적 강도와 더불어 미생물에 의한 분해에 대한 문제도 해결되어야 한다. 해조류 성분이 멀칭지에 분산되어 혼합되는 경우 미생물에 의한 분해에 매우 안정적이 된다. 물론, 물리적, 화학적 분해가 시작되면 미생물에 의한 분해도 더욱 촉진되어 결과적으로 전체적인 분해가 이루어지지만, 초기에 미생물에 의한 분해가 바로 촉진되는 경우 멀칭지로서의 초기 기능을 달성하기 어렵기 때문이다. 본 발명에서는 순수펄프 100 중량부를 기준으로 해조류 4 내지 7 중량부 정도가 바람직하다. 너무 적은 경우 상기 기능을 달성하기 어렵고, 너무 많은 경우 초기 이후의 분해가 늦어지는 문제가 발생할 수 있다.

<실시예>

순수펄프 100 중량부를 기준으로, 재생펄프 90 중량부, 액상나노점토 30 중량부, 목화솜 35 중량부, 식물추출액(감초, 황기, 천궁, 헛개나무의 열수추출후의 농축액을 의미) 7 중량부, 해조류(우뭇가사리) 5 중량부, 효소스테비아 1.5 중량부, 대두단백 1.5 중량부, 카제인 1.5 중량부, 어분가루 1.5 중량부로 구성하여, 멀칭지를 제조하였다(실시예 1).

상기 멀칭지의 제조과정에서, 엠보싱을 형성하는 가공과정을 포함하는 형태로도 멀칭지를 제조하였다(실시예 2).

<비교예 1>

상기 실시예에서 목화솜을 포함하지 않는 형태로 제조하였으며, 엠보싱 가공은 하지 않았다.

<비교예 2>

실시예의 성분을 기초로, 본인의 등록특허 제10-1169556호의 방법을 활용하여, 도공액을 만들어 코팅하는 방식으로 멀칭지를 제조하였다. 엠보싱 가공은 하지 않았다.

<비교예 3>

순수펄프 100 중량부를 기준으로, 재생펄프 100 중량부, 액상나노점토 30 중량부, 면섬유 25 중량부, 식물추출액(감초, 황기, 천궁, 헛개나무의 열수추출후의 농축액을 의미) 7 중량부, 해조류(우뭇가사리) 5 중량부, 효소스테비아 1.5 중량부, 대두단백 1.5 중량부, 카제인 1.5 중량부, 어분가루 1.5 중량부로 구성하여, 멀칭지를 제조하였다.

<실험 결과>

실시예들과 비교예들을 밭에 설치하여 상당 기간동안 외부 환경에 그대로 노출시키면서, 인장강도, 파열강도, 훼손정도, 투수성 등을 살펴보았다.

실시예 1, 2와 대비할 때, 비교예 1의 경우, 인장강도, 파열강도가 상대적으로 약하였으며, 투수성(내지 통공성)도 다소 떨어지는 것으로 보였다. 실시예 2가 실시예 1과 대비할 때, 상대적으로 투수성이 우수한 것으로 보였다. 임의로 외력을 가하는 경우에도 실시예 2의 경우 실시예 1과 대비할 때, 훼손이 되지 않아 품질이 우수한 것으로 판단하였다.

실시예들과 대비할 때, 비교예 2는 투수성이 가장 좋지 않았으며, 비교예 3은 투수성이 나쁘지는 않으나, 실시예 1, 2의 경우가 보다 투수성이 우수하였다. 피복지의 붕괴속도를 볼 때, 비교예 1이 가장 빠른 붕괴속도를 보여주었으며, 실시예 1, 2와 비교예 3을 대비하였을 때, 실시예의 붕괴속도가 상대적으로 다소 빠른 결과를 보였다.

요컨대, 코팅방식의 경우, 투수성 내지 통공성이 좋지 않아 바람직하지 않고, 배합방식의 경우 투수성 내지 통공성이 우수하며, 다만, 다소의 강도 저하와 빠른 붕괴속도 때문에 목화섬을 추가하는 것이 필요하며, 엠보싱 가공하는 것이 보다 바람직함을 알 수 있었다.

Claims (4)

1. 농지보호와 농지에 영양분 공급을 하기 위한 농지보호 토양피복지에 있어서,
   상기 토양 피복지는 순수펄프, 재생펄프, 액상나노점토, 목화솜, 식물추출액, 해조류, 영양물질을 멀칭지의 원료 물질로 배합되어 사용되는 방식으로 제지되는 것을 특징으로 하며,
   상기 액상나노점토, 식물추출물 및 영양물질은 미리 혼합하여 식물추출물 및 영양물질이 액상나노점토에 함침되어 분산되며,
   상기 식물추출액은 감초, 황기, 천궁, 헛개나무의 열수추출후의 농축액으로 이루어지며, 상기 해조류는 우뭇가사리이며, 상기 영양물질은 효소스테비아, 대두단백, 카제인 및 어분가루로 이루어지되,
   상기 순수펄프 100 중량부에 대하여, 재생펄프 70 내지 110 중량부, 액상나노점토 20 내지 40 중량부, 목화솜 30 내지 50 중량부, 식물추출액 5 내지 12 중량부, 우뭇가사리 4 내지 7 중량부, 효소스테비아 0.5 내지 3 중량부, 대두단백 0.5 내지 3 중량부, 카제인 0.5 내지 3중량부, 어분가루 0.5 내지 3 중량부를 혼합하여 제지되는 것인 토양피복지.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 토양피복지는 제조과정에서 엠보싱을 형성하는 가공과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 토양피복지.
4. 농지보호와 농지에 영양분 공급을 하기 위한 농지보호 토양피복지의 제조방법에 있어서,
   ⅰ) 순수펄프, 재생펄프, 액상나노점토, 목화솜, 식물추출액, 해조류, 영양물질을 준비하는 단계;
   ⅱ) 순수펄프 100 중량부를 기준으로, 액상나노점토 20 내지 40 중량부와 식물추출액 5 내지 12 중량부, 영양물질 2 내지 12 중량부를 준비하고, 액상나노점토, 식물추출액, 영양물질을 혼합하여, 식물추출액과 영양물질을 액상나노점토에 함침시키는 단계;
   ⅲ) 순수펄프 100 중량부에 대하여, 재생펄프 70 내지 110중량부, 목화솜 30 내지 50 중량부, 해조류 4 내지 7 중량부, 상기 ⅱ) 단계의 물질을 배합하여 제지과정의 원료로 사용하는 단계;를 포함하되,
   상기 식물추출액은 감초, 황기, 천궁, 헛개나무의 열수추출후의 농축액으로 이루어지며, 상기 해조류는 우뭇가사리이며, 상기 영양물질은 효소스테비아, 대두단백, 카제인 및 어분가루로 이루어지며,
   상기 영양물질은 순수펄프 100 중량부를 기준으로, 효소스테비아 0.5 내지 3 중량부, 대두단백 0.5 내지 3 중량부, 카제인 0.5 내지 3중량부, 어분가루 0.5 내지 3 중량부인 것을 특징으로 하는 토양피복지의 제조방법.

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