KR102567048B1 - 산림표토 복원용 친환경 녹화조성물 및 이를 이용한 친환경 녹화공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산림표토 복원용 녹화에 관한 것으로, 녹화조성물은 복원대상지의 산림표토와; 새류 파쇄칩과; 옥수수분말과; 유기중합체와; 유기물과; 물을 일정비율로 혼합하여 조성하되, 상기 친환경 녹화조성물에 혼합하는 종자는 토착종 향토식물 중 산간지대 주변에서 관찰이 용이한 자생종 21종을 채집하여 실험을 통해 선정한 흰민들레, 질경이, 구절초, 꿀풀, 매발톱을 혼합하여 조성하고, 녹화대상물을 포설하기 전 복원대상지의 지반의 표면에는 유해매토종자의 발아 저지용 생분해성 친환경 토양구조틀을 설치하는 산림표토 복원용 친환경 녹화조성물 및 이를 이용한 친환경 녹화공법에 관한 발명이다.

Description

산림표토 복원용 친환경 녹화조성물 및 이를 이용한 친환경 녹화공법{ECO greening composition for forest topsoil restoration and ECO greening method}

본 발명은 산림표토 복원에 관한 기술로, 훼손되거나 훼손이 우려되는 산림표토를 복원하기 위하여, 친환경 유기물이 혼합된 산림표토에 미생물을 접종하여 토양 조성물을 조성하고, 여기에 해당 산림지역 자생식물종 중에서 발아시험과 생육시험을 통해 선정되는 복원종을 혼합하여 친환경 녹화조성물을 조성하고, 녹화조성물 포설대상 산림지역에 유해매토식물의 발아와 생육을 억제하면서 복원종의 생육을 유도하는 친환경 토양구조물을 설치하고 그 상부에 녹화조성물을 포설하여 취부하는 산림표토 복원용 친환경 녹화조성물 및 이를 이용한 녹화공법에 관한 기술이다.

산림의 산림표토는 인위적으로 훼손되거나, 산림현장 상황으로보아 자연적으로 훼손이 우려되는 지역이 발생되고 있고, 이러한 지역에 일반적인 복원공법으로 복원을 실시하더라도 토양 유기물의 용탈과 식물발아 및 생육 조건의 악화로 인해 녹화 회복력이 부족하여 쉽게 복원되지 않기 때문에 폭우시 산사태와 홍수의 원인을 제공하고 있는 것으로 알려져 있다.

즉, 훼손된 산림표토 또는 훼손이 우려되는 산림표토에 일반적으로 알려진 평지 또는 절토면 등에 실시되고 있는 녹화조성물과 녹화공법을 적용할 경우, 녹화복원이 어렵기 때문에 산림지역 특성이 부합되는 산림표토 복원 기술이 개발이 필요한 실정이다.

또한 산림표토 훼손지 및 훼손우려지에 일반적인 녹화공법에 포함되는 생태복원용 종자는 녹화조성물에 포함된 유기물로 인해 도깨비가지, 서양등골나물, 물참새피, 털물참새피, 미국자리공, 환삼덩굴 등의 생태계 교란 유해매토식물종이 복원종보다 먼저 발아되고 생장이 이루어져 유해성 식물만을 빠르게 확산시키는 문제가 발생되고 있다.

생태복원 녹화공법에 관한 종래기술로서 등록특허공보 제10-0423004호 산림표토성분 조합조성물 및 이를 이용한 식생표토층조성에 의한 생태복원 녹화공법이 공지되어 있는데, 이는 식생용 인공토양을 산림 내에 존재하는 천연표토층과 같은 성분과 특성을 갖는 산림표토성분 조합조성물을 제조하여 식생표토층 조성에 의한 생태복원 녹화공법을 제공하는 것이다.

즉, 산림표토성분 조합조성물을 마사질토양, 유기부숙퇴비, 부후목재파쇄분, 코코피트피트모스를 혼합하여 이루어지는 통상의 조성물에 퍼라이트, 토탄, 휘라이트, 플라이애쉬, 숯분말, 알긴산소다, 목초액을 혼합하여 천연 표토 층의 토양과 유사한 성분으로 조성한다는 것이다.

구체적으로 마사질토양 10 ~ 30Kg%ㆍ유기부숙퇴비 25 ~ 40Kg%ㆍ부후목재파쇄분 15 ~ 25Kg%ㆍ코코피트 5 ~15Kg%ㆍ퍼라이트 1 ~ 5Kg%ㆍ피트모스 5 ~ 10Kg%ㆍ토탄 15 ~ 25Kg%ㆍ휘라이트 10 ~ 20Kg%ㆍ플라이애쉬 5 ~ 15Kg%ㆍ숯분말 1 ~ 3Kg%ㆍ알긴산소다 0.5 ~ 1.0Kg%ㆍ목초액 0.5 ~ 1.0Kg%의 조성비로 혼합하여 산림표토성분 조합조성물을 형성하는 것이다.

상기 조성물중에서 10 ~ 30Kg%가 첨가되는 마사질토양은 본 조성물의 기본재료로서 우리 국토에서 가장 많이 분포되어 있어 손쉽게 얻을 수 있는 토양이고, 입경 2mm의 조사에서 0.002mm이하의 점토성분까지의 입경이 골고루 함유되어 있는 것을 사용하는 것이다.

이처럼 상기 종래기술의 산림표토성분 조합조성물의 기본재료를 일반적인 마사질토양을 사용하는 것이어서, 지역별로 산림표토의 토질이 상이하고 식생환경이 상이한 복원대상 산림에 마사질토양을 기본재로 하는 녹화조성물을 채용할 경우 녹화조성물이 산림현장 기초토양에 토착되기 어려워, 일시적인 산림표토 녹화복원이 이루어지는 문제가 발생되고 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해소하기 위한 것으로, 산림표토 훼손지 또는 훼손 예상지역 현장에서 채집한 산림표토 일정량과; 토양 유기물 대체용 새류 파쇄칩과; 일정량의 미생물을 혼합하여 산림표토 복원용 친환경 녹화조성물(이하 ‘녹화조성물’이라 한다)을 조성하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 녹화조성물을 조성하고, 여기에 산림표토 적응시험을 통해 생장이 확인된 중부지방 산림 기후대의 자생식물종자를 혼합하며, 복원대상 산림표토의 기초면에 한시적 친환경 생분해성 유해매토식물종 억제판을 취부하여 복원용 종자에게 유리한 발아 환경을 조성한 다음, 종자가 혼합된 녹화조성물을 살포하여 취부하는 친환경 산림표토 복원 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 산림표토 복원용 녹화에 있어서, 녹화조성물은 복원대상지의 산림표토와; 새류 파쇄칩과; 옥수수분말과; 유기중합체와; 유기물과; 물을 일정비율로 혼합하여 조성하되, 상기 녹화조성물에 혼합하는 종자는 토착종 향토식물 중 산간지대 주변에서 관찰이 용이한 자생종 21종을 채집하여 실험을 통해 선정한 흰민들레, 질경이, 구절초, 꿀풀, 매발톱을 혼합하는 녹화조성물을 제공하도록 한다.

상기 녹화조성물은 산림표토 25~30%, 새류 파쇄칩 5~7%, 옥수수분말 3~5%, 유기중합체 2~3%, 유기물 9~11%, 물 48~52%를 혼합하여 형성하고, 상기 산림표토 훼손지 또는 산림표토 훼손위험지의 산림표토 하부 지반의 표면에는 녹화조성물을 포설하기 전에 유해매토식물의 발아와 생육을 억제시킬 수 있고, 일정기간 경과후 자연 분해되는 다수개의 미세공이 밀집되는, 박판으로 이루어지는 생분해성 친환경 토양구조틀을 설치하도록 한다.

또한 복원대상지의 산림표토(식생기반재)를 채취하고, 새류를 일정길이로 파쇄하여 일정량의 파쇄칩을 마련하며, 옥수수를 갈아서 일정매쉬의 분말 일정량을 마련하며, 구아검 종자를 배유하여 얻어지는 천연고분자화합물인 구아검으로 이루어지는 일정량의 유기물중합체를 마련하고, 깻묵, 발효계분, 쌀겨 중에서 어느 하나를 선정하여 일정량의 유기물을 마련하고, 이들과 일정량의 물을 혼합하여 친환경 녹화조성물을 조성하는 친환경 녹화조성물 조성단계(S1)와; 산림표토 토양에서 발아 및 생장 실험을 통해 우수성이 확인되는 흰민들레, 질경이, 구절초, 꿀풀, 매발톱 종자 일정량씩을 상기 녹화조성물에 혼합하는 종자혼합단계(S2)와; 복원대상지 지반에 잠재된 유매매립종의 발아와 생육을 방지하면서 녹화식물의 근계 생장에 유리한 구조를 가지는 밀집된 다수의 미세공이 형성되는 얇은 두께의 생분해성 다공질 친환경 토양구조물을 형성하는 토양구조물 형성단계(S3)와; 산림표토 복원대상지 지반에 종자가 혼합된 녹화조성물을 살포하기 전에 복원대상지 지반 표면 전체에 친환경 토양구조물을 설치하는 토양구조물 설치단계(S4)와; 상기 친환경 토양구조물의 상부에 종자가 혼합된 상기 녹화조성물을 살포하여 일정두께의 녹화층을 형성하는 녹화층 형성단계(S5)를 포함하여 이루어지는 산림표토 복원용 친환경 녹화공법을 제공하도록 한다.

본 발명은 녹화조성물을 조성함에 있어, 복원대상지의 산림표토(식생기반재)를 포함시켜 조성함으로써, 복원대상지의 산림 환경과 동일한 상황 조성을 통해 친환경적으로 산림표토의 녹화를 원활하게 구현하는 효과가 발생된다.

또한 본 발명은 녹화조성물을 조성함에 있어, 녹화조성물에 일정길이로 파쇄된 새류를 포함시켜 조성함으로써, 발효시일 단축이 이루어지고, 포설된 녹화조성물의 종자 발아 단계에서 갈라짐 발생을 억제하는 효과가 발생된다.

또한 본 발명은 녹화조성물을 포설하기 전 복원대상지 지표면에 다수개의 미세공이 밀집 형성된 토양구조물을 설치함으로써, 밀집 형성된 미세공을 통해 지반에 매립된 상태에서 발아하는 유해매립종의 발아와 생장을 억제하는 동시에 미세공을 통해 녹화식물의 뿌리 생장을 유도하여 녹화식물의 생장을 지원하는 효과가 발생된다.

도 1은 본 발명에 따른 녹화조성물을 구성하는 조성물을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 녹화조성물 중에서 산림표토를 기준범위의 최저치 미만 또는 최고치를 초과하여 혼합하였을 때 종자의 발아 및 식생 상태를 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 녹화조성물 중에서 새류 파쇄칩의 혼합량과 길이를 기준범위의 최저치 미만 또는 최고치를 초과하여 가공하고 혼합하였을 때 종자의 발아 및 식생 상태를 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 녹화조성물 중에서 유기물을 기준범위의 최저치 미만 또는 최고치를 초과하여 혼합하였을 때 종자의 발아 및 식생 상태를 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 녹화조성물에 포함되는 조성물을 기준범위로 포함시켰을 때 종자의 발아 및 식생 상태를 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 토양구조물을 녹화대상지의 지반 표면에 배치하고 그 상부에 종자가 포함된 녹화조성물을 포설한 상태에서 녹화식물과 유해매토식물이 생장하는 상태를 개념적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 다음에서 설명하는 바람직한 실시예에 의해 명확해질 것이나, 본 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 하나의 예시에 불과한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니고, 실시예와 균등한 기술들을 모두 포함하는 것으로 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 녹화조성물(100)은 도 1에 도시한 바와 같이, 복원대상지의 산림표토(식생기반재)와; 새류 파쇄칩과; 옥수수분말과; 유기중합체와; 유기물과; 물을 일정비율로 혼합하여 녹화조성물을 조성하고, 상기 녹화조성물에 혼합하는 종자는 토착종 향토식물 중 산간지대 주변에서 관찰이 용이한 자생종 21종을 채집하여 실험을 통해 선정한 흰민들레, 질경이, 구절초, 꿀풀, 매발톱을 혼합한다.

구체적으로 상기 녹화조성물(100)은 일정부피 비율로 형성하되, 산림표토 25~30%, 새류 파쇄칩 5~7%, 옥수수분말 3~5%, 유기중합체 2~3%, 유기물 9~11%, 물 48~52%를 혼합하여 형성하는 것이다.

식생기반재로 사용되는 상기 산림표토는 복원대상인 산림 훼손지 또는 산림 훼손 고위험지역의 표토를 채취하여 일정메쉬의 분말 상태로 가공하여 녹화조성물에 포함시키는 것으로, 복원대상지의 산림표토를 식생기반재로 사용함으로써, 복원대상 산림의 지반과 녹화조성물의 혼화가 쉽게 이루어져 친환경 녹화식물의 생육이 원활하게 이루어지는 효과가 발생된다.

상기 녹화조성물의 조성물 중에서 산림표토를 24% 이하로 하여 혼합하고 나머지 조성물을 그대로 유지하는 경우, 녹화조성물에 복원대상 산림의 산림표토 함유량 감소됨에 따라 복원대상 산림의 지반 표면에 부착되는 녹화대상물의 밑면이 지반 표면으로부터 조기에 혼화되지 않고 건조되어, 도 2a에 도시한 바와 같이, 종자 발아율이 60% 이하로 저하되어 녹화상태가 불량한 문제가 발생된다.

상기 녹화조성물의 조성물 중에서 산림표토를 31% 이상으로 하여 혼합하고 나머지 조성물을 그대로 유지하는 경우, 녹화대상물에 포함되는 토양이 복원대상지의 종래 산림환경과 근접되어 토양은 쉽게 복원되지만, 녹화조성물에 포함되는 유기물 또는 물이 감소되어 도 2b에 도시한 바와 같이, 종자의 80% 이상 발아되지 않거나 발아가 이루어지더라도 생장 전에 고사되는 문제가 발생된다.

상기 녹화조성물에 포함되는 새류 파쇄칩은 억새, 솔새, 개솔새 등의 산림환경에서 생장하는 새류식물을 포함하여 5~7%를 혼합하되, 습식 식생기반재 조성물에는 상기 새류를 5~30mm로 잘게 파쇄하여 혼합시 뭉침이 발생되지 않고 녹화조성물 장력을 보강하고, 건식 식생기반재 성물에는 상기 새류를 10~70mm로 길게 파쇄하여 녹화조성물 장력이 더 보강되도록 한다.

상기 새류 파쇄칩을 습식 식생기반재에서 4mm 이하, 건식 식생기반재에서 9mm 이하로 잘게 파쇄하고, 이렇게 파쇄된 새류 파쇄칩을 녹화조성물의 조성물 중에서 4% 이하를 혼합하며 나머지 조성물을 그대로 유지하는 경우, 도 3a에서 확인되는 바와 같이, 식생기반재에 일정량의 수분이 유지되지 못하고 증발하여 갈라지고 틈새가 벌어짐에 따라 종자 발아율이 10% 이하로 저하되어 녹화상태가 지극히 불량한 문제가 발생된다.

한편, 상기 새류 파쇄칩을 습식 식생기반재에서 31mm 이상, 건식 식생기반재에서 71mm 이상으로 길게 파쇄하고, 이렇게 파쇄된 새류 파쇄칩을 녹화조성물의 조성물 중에서 8% 이상을 혼합하며 나머지 조성물을 그대로 유지하는 경우, 도 3b에서 확인되는 바와 같이, 식생기반재의 갈라짐 현상은 발생되지 않지만 배수가 원활하지 않아 발아후 녹화율이 50% 이하로 저하되는 문제가 발생된다.

상기 유기중합체는 토양물리성과 식물생육특성이 우수하고, 냉수에 용해되면서도 매우 높은 점성을 가지고 있는 수용성 고분자 다당류로서 콩과의 일년생식물인 구아검(Guar Gum) 종자를 배유하여 얻어지는 천연고분자화합물인 구아검을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 녹화조성물에 포함되는 유기물은 토양 미생물의 먹이가 되는 깻묵, 발효계분, 쌀겨 등의 유기물을 사용하되, 녹화조성물의 8% 이하를 혼합하고 나머지 조성물을 그대로 유지하는 경우, 도4a에서 확인되는 바와 같이, 녹화조성물에 혼합되는 유기물 양이 충분하지 않아 발아후 녹화율이 60% 미만으로 저하되는 문제가 있다.

한편, 상기 녹화조성물에 포함되는 기타 유기물을 녹화조성물의 12% 이상을 혼합하고 나머지 조성물을 그대로 유지하는 경우, 도4b에서 확인되는 바와 같이, 녹화조성물에 혼합되는 유기물량이 과다하여 발아후 녹화율이 70% 정도에 머무르는 문제가 있다.

따라서 녹화조성물을 산림표토 25~30%, 새류 파쇄칩 5~7%, 옥수수분말 3~5%, 유기중합체 2~3%, 유기물 9~11%, 물 48~52%를 혼합하여 조성하면, 종자 발아후 생육이 원활하게 이루어져 90% 이상의 녹화율이 구현된다. 이는 도 5의 사진을 통해 확인할 수 있다.

그리고 상기 녹화조성물에 혼합하는 종자는 산간지대에서 관찰이 용이한 21종의 흰민들레, 질경이, 구절초, 꿀풀, 매발톱, 띠, 좀씀바귀, 태백기린초, 금마타리, 가락 지나물, 김의털, 가야산은분취, 돌나물, 돌단풍, 뱀딸기, 제비꽃, 봉래꼬리풀, 지리대사초, 할미 꽃, 청사초, 노랑제비꽃 종자를 채집하여 발아율과 초기발아속도, 산도(pH)별 발아율, 수분주입별 발아율을 실험을 통해 우수한 종자를 선정한다.

구체적으로 상기 21종의 종자를 종자별로 각각의 포트에 100립씩 담아서 발아율 및 초기발아속도를 30일간 실험을 진행하여 70% 이상이 발아되는 종자를 녹화식물로 선정하도록 한다.

상기 21종의 종자에 대한 발아실험 결과 발아율이 우수한 종자는 5종으로, 질경이와 구절초 발아율이 78%, 매발톱 발아율이 74%, 흰민들레 발아율이 72%, 꿀풀의 발아율이 70%가 확인되므로, 이들 종자를 산림표토용 녹화조성물에 포함시키도록 한다. 21종의 종자에 대한 30일간 발아율 시험결과 다음 표와 같다.

[표]

상술한 녹화조성물에 포함되는 종자는 비탈면이나 식생환경이 불리한 지역 등에서 관찰되는 여러 종의 식물종자를 채취하고 종자별로 각각의 포트에 100립씩 담아서 발아율 및 초기발아속도를 30일간 실험을 진행하여 70% 이상이 발아되는 종자를 녹화식물로 선정할 수도 있다.

그리고 상술한 산림표토 훼손지 또는 산림표토 훼손위험지의 산림표토의 하부 지반(300)의 표면에는 도 6에 도시한 바와 같이, 녹화조성물(100)을 포설하기 전에 유해매토식물의 발아와 생육을 억제시킬 수 있고, 3~4년 경과 후 자연 분해되는 다수개의 미세공이 밀집 형성되며 박판으로 이루어지는 생분해성 토양구조틀(200)을 설치하여, 지반 속에 매립된 유해매토식물에 의해 녹화조성물에 포함된 종자의 발아와 생육에 지장을 받지 않도록 한다.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 녹화조성물 포설 전 복원대상지 지표면에 미세공이 밀집 형성된 토양구조물을 설치하고, 종자가 포함된 녹화조성물을 포설하면, 종자가 부착된 상태로 발아하는 유해매립종은 토양구조물의 미세공 통과가 어려워 발아가 억제되고, 녹화용 식물은 뾰족한 뿌리의 단부가 미세공을 쉽게 통과할 수 있기 때문에 녹화용 식물의 발아와 생장이 유해매립종보다 선행되어 산림표토 녹화가 빠르고 원활하게 진행될 수 있는 것이다.

본 발명의 산림표토 복원용 친환경 녹화공법은 복원대상지의 산림표토를 채취하고, 새류를 일정길이로 파쇄하여 일정량의 파쇄칩을 마련하며, 옥수수를 갈아서 일정매쉬의 분말 일정량을 마련하며, 구아검 종자를 배유하여 얻어지는 천연고분자화합물인 구아검으로 이루어지는 일정량의 유기물중합체를 마련하고, 깻묵, 발효계분, 쌀겨 중에서 어느 하나를 선정하여 일정량의 유기물을 마련하고, 이들과 일정량의 물을 혼합하여 녹화조성물을 조성하는 친환경 녹화조성물 조성단계(S1)를 포함하도록 한다.

그리고 산림표토 토양에서 발아 및 생장 실험을 통해 우수성이 확인되는 흰민들레, 질경이, 구절초, 꿀풀, 매발톱 종자 일정량씩을 상기 녹화조성물에 혼합하는 종자혼합단계(S2)를 포함하도록 한다.

그리고 복원대상지 지반에 잠재된 유매매립종의 발아와 생육을 방지하면서 녹화식물의 근계 생장에 유리한 구조를 가지는 밀집된 다수의 미세공이 형성되는 얇은 두께의 생분해성 다공질 토양구조물을 형성하는 토양구조물 형성단계(S3)를 포함하도록 한다.

그리고 산림표토 복원대상지 지반에 종자가 혼합된 녹화조성물을 살포하기 전에 복원대상지 지반 표면 전체에 토양구조물 설치단계(S4)와; 상기 토양구조물의 상부에 종자가 혼합된 상기 녹화조성물을 살포하여 일정두께의 녹화층을 형성하는 녹화층 형성단계(S5)를 포함하도록 한다.

100 : 녹화조성물 200 : 토양구조틀
300 : 지반

Claims (7)

1. 산림표토 복원용 녹화조성물에 있어서,
   녹화조성물을 복원대상지 산림표토 25~30%와; 억새, 솔새, 개솔새를 포함하는 새류를 습식 식생기반재 조성물에 5~30mm로 잘게 파쇄하고 건식 식생기반재 조성물에는 10~70mm로 길게 파쇄한 새류파쇄칩 5~7%와; 옥수수분말 3~5%와; 유기중합체 2~3%와; 깻묵, 발효계분, 쌀겨를 포함하는 유기물 9~11%와; 물 48~52%의 부피비율로 혼합하여 조성하고,
   상기 녹화조성물에 혼합하는 종자는 토착종 향토식물 중 산간지대 주변에서 관찰이 용이하고 발아율이 우수한 질경이와 구절초, 매발톱, 흰민들레, 꿀풀 종자를 혼합하며,
   산림표토 훼손지 또는 산림표토 훼손위험지의 산림표토 하부 지반(300)에는 3~4년 경과후 자연분해되는 유해매토식물의 발아와 생육을 방지하면서 녹화식물의 근계 생장에 유리한 구조를 가지는 밀집된 다수의 미세공이 형성된 얇은 두께의 생분해성 토양구조틀을 설치하는 것을 특징으로 하는 산림표토 복원용 친환경 녹화조성물.
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