KR102649233B1 - 산불 저감형 황토 조성물 및 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
황토 조성물에 관한 것으로, 수목의 수간부에서 발생되는 화재를 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 산불 확산을 억제하고 화재 강도를 낮출 수 있다.
Description
산불 저감형 황토 조성물 및 이의 용도에 관한 것이다.
산불은 피해를 받는 부분에 따라 땅속의 부식층을 태우는 지중화, 지표에 있는 잡초, 관목, 낙엽 등을 태우는 지표화, 지표에 서 있는 나무의 가지와 잎을 태우는 수관화, 서 있는 나무의 줄기를 태우는 수간화 및 이로 인한 불똥이 바람을 타고 날라 산불이 번지는 비화로 구분된다. 대부분의 산불은 지표화로 시작하여 점차 수간화, 수관화 및 지중화 등으로 변해 가며 불똥이 바람을 타고 날라 산불이 번지는 비화로 이어진다.
매년 많은 산불 발생 건수와 이로 인한 피해가 발생하고 있으며 이를 극복하기 위하여 산림청에서는 예보 및 감시 시스템과 소방 시스템을 구축하여 산불 재난에 대처하고 있다. 그러나, 산불의 특성상 짧은 시간에 확산되는 점을 고려하면, 산불재난 시스템이 가동되기 전까지의 시간적 여유를 확보할 필요가 있다. 또한, 기존의 예보 및 감시 시스템, 소방 시스템은 산불의 초기 발견 및 산불의 진화에 목적을 두고 있다. 뿐만 아니라, 산림청에서 산불의 주요 원인인 입산자 실화 및 소각 산불 예방 등의 산불 종합 방지 대책을 조성하고, 지속적인 산불 교육과 홍보를 진행하고 있으나, 산불 예방에 대한 근본적인 대책 및 제품은 부족한 실정이다.
이에, 수목의 수간화를 예방 및 지연시키며, 초기 산불 발생 시 산불 지연 및 확산을 방지함으로써 수목의 전소 방지 등의 난연 기능을 가진 기능성 물질을 개발할 필요가 있다.
일 양상은 산불의 예방, 확산 및 저감을 위한 황토 조성물을 제공하는 것이다.
다른 양상은 상기 황토 조성물을 수목에 도포하는 단계를 포함하는 수목의 수간화를 예방하는 방법을 제공하는 것이다.
일 양상은 산불의 예방, 확산 및 저감을 위한 산불 저감형 황토 조성물을 제공하는 것이다.
일 구체예에 있어서, 상기 조성물은 황토 및 난연성 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "황토"는 대류 및 풍화 작용에 의하여 퇴적된 천연물질로써 오랜 기간 동안 태양 에너지를 흡수 및 저장하기 때문에 살아 숨쉬는 생명 에너지로 불린다. 또한, 황토는 입자가 균일하고, 다공성으로서 양 호한 투수성을 제공한다. 황토의 입자 표면은 넓은 벌집 구조이며, 수많은 공간이 형성된 복층 구조로 이루어져 있다. 이러한 스펀지 같은 구멍 안에는 원적외선이 다량 흡수 및 저장되어 열을 받을 경우, 발산하여 다른 물체의 분자 활동을 자극하고 생육을 촉진할 수 있다. 또한, 황토는 정화능력이 탁월하여 탈취, 항균, 방충, 곰팡이 번식 억제 및 제습 효과가 뛰어나고 공기 중의 산소량에 비해 약 2배 정도의 산소량을 가지고 있어 살균제 첨가 시 유해균 소멸에 시너지 효과를 제공할 수 있다. 또한, 황토는 카달리아제, 피페놀 옥시다아제, 시카라제 프로 테아제 등과 같은 천연 효소가 포함되어 있어 독소 제거, 분해력, 정화 작용 등을 제공한다.
본 명세서에서, 용어 "난연성 물질"은 연소하기 쉬운 성질을 가진 플리스틱을 물리, 화학적으로 개선하여 연소가 원활히 진행되지 못하도록 첨가하는 물질로서 유기 난연성 물질 및 무기 난연성 물질을 포함한다. 상기 난연성 물질은 예를 들어, 경량 골재, 경량기포콘크리트, 석고, 소석회, 제올라이트, 탄산칼슘, 보헤마이트, 규조토, 메타카올린 등일 수 있다. 더욱 상세하게 상기 난연성 물질은 폐유리로 제조된 경량 골재일 수 있다. 상기 경량 골재는 폐유리를 사용하여 만든 친환경 재료로서, 열에 접하였을 때 타지 않고 녹는 성질을 가진다. 또한, 황토 조성물에 첨가 시 부피를 증가시킴으로써 난연층을 두껍게 만드는 바, 심재를 화재로부터 보호할 수 있다.
일 실시예에서는 황토 및 난연성 물질을 혼합하여 수목에 도포하고 건조시켰을 때, 크랙(crack)의 발생을 최소화하고 물질 안정성을 지니는 최적의 혼합 비율을 도출하였다. 따라서, 상기 황토 및 난연성 물질은 1:0.01 내지 0.5의 중량비로 혼합될 수 있다. 상기 황토 및 난연성 물질은 예를 들어, 1:0.01 내지 0.5, 1:005 내지 0.5, 1:0.05 내지 0.3, 1:0.05 내지 0.26, 1:0.1 내지 0.5 또는 1:0.15 내지 0.35의 중량비로 혼합될 수 있다. 이때, 상기 황토 및 난연성 물질의 혼합 비율이 상기 범위 미만 또는 상기 범위를 초과하는 경우, 황토 조성물을 수목에 도포하였을 시 크랙이 발생하거나 또는 조성물의 균일도, 점도 등 안정성이 감소한다는 문제점이 있다.
일 양상에 따른 황토 조성물은 난연성 물질을 포함함으로써 수목의 수간화를 예방 및 지연시키며, 초기 산불 발생시 산불의 확산을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 수목의 전소를 방지할 수 있다. 또한, 수목식재지, 군락지 등에 적용하였을 때, 방화 수림이 조성되어 산불의 확산을 억제할 수 있다. 또한, 수목의 생육 및 생리 활성에 도움을 줄 수 있으며, 광합성률을 증가시켜 수목 및 이를 이용하는 인간에게 직간접적인 영향을 줄 수 있다. 또한, 수목을 병해충, 곰팡이 또는 세균으로부터 보호할 수 있다.
따라서, 일 양상에 따른 황토 조성물은 수목의 수간화 예방용, 산불의 예방 또는 확산 억제용, 수목의 생육 증진용 또는 수목의 보호 또는 해충 기피용일 수 있다. 상기 해충은 수목에 해를 가하는 곤충으로서 예를 들어, 솔잎혹파리, 솔껍질깍지벌레, 솔나방, 소나무좀, 잣나무넓적잎벌, 소나무노랑점바구미, 백송 애기잎말이나방, 솔알락명나방 등이 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 황토 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 황토 20 내지 60 중량% 및 2 내지 30 중량%의 난연성 물질을 포함할 수 있다. 상기 황토는 조성물 총 중량에 대하여 예를 들어, 20 내지 60 중량%, 20 내지 55 중량%, 20 내지 40 중량%, 25 내지 60 중량%, 30 내지 50 중량%, 또는 35 내지 45 중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 황토의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 황토의 고유 기능인 정화, 살균 또는 보호 효과를 충분히 발휘하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 상기 범위를 초과하는 경우, 황토 조성물의 건조에 따른 분말화가 증가되어 도포 안정성이 저하되고 표면 경화 시간이 증가할 뿐만 아니라, 도포 후 크랙이 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 상기 난연성 물질은 조성물 총 중량에 대하여 예를 들어, 2 내지 30 중량%, 2 내지 25 중량%, 5 내지 20 중량%, 8 내지 20 중량%, 10 내지 20 중량%, 10 내지 17 중량%, 13 내지 18 중량%, 또는 14 내지 17 중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 난연성 물질의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 화재의 예방, 지연 효과를 충분히 발휘할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 상기 난연성 물질의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우, 황토 조성물을 수목의 표적 부위에 도포 시, 크랙이 발생할 뿐만 아니라, 내구성이 저하되고 황토 색감이 불량하다는 문제점이 있다.
다른 구체예에 있어서, 상기 황토 조성물은 수지, 살충제, 증점제, 전착제, 점착제, 안정제 및 펄프로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 수지는 황토 조성물이 흡착포 상에 결합할 수 있도록 하는 바인더 역할을 한다. 상기 수지는 친환경 수지 또는 합성 수지일 수 있으며, 친환경 수지는 예를 들어, 송진, 셀룰로오스, 석유수지, 지방산, 타르피치, 로진, 코우펄, 호박(琥珀), 엘리미, 카우리, 마닐라, 유향수지, 셸락, 카세인 등일 수 있고, 합성 수지는 예를 들어, 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 플루오르 수지, 알키드 수지, 아크릴 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 등일 수 있다. 상기 수지는 조성물 총 중량에 대하여 예를 들어, 3 내지 15 중량%, 3 내지 10 중량%, 3 내지 9 중량%, 3 내지 8.5 중량%, 3.5 내지 6 중량%, 3.5 내지 5 중량% 또는 3 내지 4 중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 수지의 함량이 상기 범위 미만이거나 또는 상기 범위를 초과하는 경우, 황토 조성물이 수목의 표적 부위에 완전히 결합하지 않으므로 황토 조성물을 수목에 도포하는 경우, 황토를 시공하고자 하는 목적을 충분히 달성할 수 없을 뿐만 아니라, 황토 조성물의 유연성이 떨어져 수목에 시공할 경우, 황토 조성물이 수목의 형태에 따라 변형되지 않는다는 문제점이 있다.
상기 살충제는 천연 또는 친환경 살충제인 것일 수 있으며, 황토 조성물에 첨가하여 황토의 고유 특성인 방충 및/또는 살균 효과를 극대화시킬 수 있다. 상기 살충제는 예를 들어, 피톤치드, 목초액, 마그마큐, 허브 오일 (라벤터, 로즈마리, 레몬밥, 레몬그라스), 시트로넬라, 제충국, 자리공, 고삼, 무화과잎, 은행나무잎, 협죽도, 천남성, 때죽, 담뱃대잎, 코스모스, 매운고추, 고사리, 때죽, 미국자리공, 줄기가, 적색감자, 돼지감자, 포포 나무 잎, 수피, 계피, 쇠뜨기, 여뀌, 양파, 마늘, 쑥, 솔잎, 녹차잎, 차조기, 조릿대, 신우대, 봉선화, 어성초, 편백, 소리쟁이 뿌리, 옻, 은행, 민들레, 맥문동, 매실, 측백나무 열매, 복숭아나무 잎, 오동나무 잎, 할미꽃류, 메꽃류, 등대풀, 박하, 자리공, 석창포 또는 이의 혼합물의 추출물을 포함할 수 있다. 상기 살충제는 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 살충제는 예를 들어, 0.1 내지 10 중량%, 0.1 내지 8 중량%, 0.1 내지 6 중량%, 0.1 내지 4 중량%, 0.3 내지 10 중량%, 0.5 내지 8 중량%, 1 내지 10 중량% 또는 5 내지 7 중량%로 포함될 수 있다. 이때, 살충제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 병해충, 곰팡이 또는 세균에 대한 살충 효과를 충분히 발휘하지 못하는 문제점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우, 목질부의 살아있는 유세포와 상처 가장 자리의 수피 밑에 있는 형성층세포를 손상시키는 문제점이 있다.
상기 증점제는 황토 조성물의 점성을 증진시키기 위한 것으로, 셀룰로오스계 증점제, 아크릴계 증점제, 스티치계 증점제, 검 등인 것일 수 있다. 상기 증점제는 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 증점제는 예를 들어, 0.1 내지 10 중량%, 0.1 내지 8 중량%, 0.1 내지 6 중량%, 0.1 내지 4 중량%, 0.3 내지 10 중량%, 0.5 내지 8 중량%, 1 내지 10 중량% 또는 5 내지 7 중량%로 포함될 수 있다. 포함될 수 있다. 이때, 증점제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 황토 조성물의 점성이 낮아 수목의 표적 부위에 고정되지 않을 뿐만 아니라 도포 후 수분 침투로부터 효과적으로 보호할 수 없다는 문제점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우, 점성이 너무 높아 수목의 표적 부위에 도포가 자체가 어렵다는 문제점이 있다.
상기 전착제는 황토 조성물의 퍼짐성 및 결합력을 제공할 뿐만 아니라, 외부 환경에 의한 도포막의 유실을 방지할 수 있다. 상기 전착제는 예를 들어, 폴리옥시 에틸렌 알킬 아크릴 아릴에테르(Polyoxy ethylene alkyl arylether), 소듐리그노 설포네이트(Sodiumligno Sulfonate), 밀가루풀, 쌀풀, 녹말가루 등인 것일 수 있다. 상기 전착제는 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 전착제는 예를 들어, 0.1 내지 10 중량%, 0.1 내지 8 중량%, 0.1 내지 6 중량%, 0.1 내지 4 중량%, 0.3 내지 10 중량%, 0.5 내지 8 중량%, 1 내지 10 중량% 또는 5 내지 7 중량%로 포함될 수 있다. 이때, 전착제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 수목과 황토 조성물 간의 약한 결합력으로 인해 풍우 등과 같은 외부 환경에 의하여 표적 부위에 도포된 막이 유실될 우려가 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우, 적절한 퍼짐성을 제공하지 않아 수목의 표적 부위에 막이 균일하게 형성되지 못하는 문제점이 있다.
상기 점착제는 황토 조성물의 점착력을 위한 것으로, 예를 들어, 고무 점착제, 아크릴 점착제, 실리콘 점착제, 또는 우레탄 점착제 등인 것일 수 있다. 상기 점착제는 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함할 수 있다. 상기 점착제는 예를 들어, 0.1 내지 10 중량%, 0.1 내지 8 중량%, 0.1 내지 6 중량%, 0.1 내지 4 중량%, 0.3 내지 10 중량%, 0.5 내지 8 중량%, 1 내지 10 중량% 또는 5 내지 7 중량%로 포함될 수 있다. 이때, 점착제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 황토 조성물이 젤 형태로 변형되어 혼합이 어려워질 뿐만 아니라 황토 조성물의 점착력이 떨어져 수목의 표적 부위에 대한 점착성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 상기 범위를 초과하는 경우, 황토 및/또는 살충제의 함량이 감소하는 바 수목의 수간화 예방 또는 해충 기피 효과를 충분히 발휘하지 못하는 문제점이 있다.
다른 양상은 상기 황토 조성물을 수목에 도포하는 단계를 포함하는 수목의 전소 방지 방법을 제공하는 것이다.
상기 황토 조성물의 구체적인 내용은 전술한 바와 같다.
일 구체예에 있어서, 상기 방법은 상기 황토 조성물을 수목의 표적 부위에 도포한 후 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 표적 부위는 예를 들어, 수목의 수간부일 수 있다.
따라서, 상기 방법에 의하면 수목의 수간화를 예방 및 지연시키며, 초기 산불 발생시 산불 지연과 확산을 방지하는 바, 화재를 효과적으로 억제할 수 있다.
일 양상에 따른 황토 조성물은 친환경적인 소재 및 국내산 황토를 활용한 것으로, 수목의 수간부에서 발생되는 화재를 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 산불 확산을 억제하고 화재 강도를 낮출 수 있다.
도 1은 일 구체예에 따른 황토 조성물의 안정성을 확인한 결과이다.
도 2는 일 구체예에 따른 황토 조성물의 난연성을 확인한 결과이다.
도 3a은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 수고 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 3b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 수고 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 4a은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 근원 직경 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 4b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 근원 직경 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 5a는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 수목 활력도에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 5b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 수목 활력도에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 6a는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 엽록소 함량에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 6b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 수목 활력도에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 7은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 해충 방제에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 8은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 식물 독성에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 9는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 생태 독성에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 2는 일 구체예에 따른 황토 조성물의 난연성을 확인한 결과이다.
도 3a은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 수고 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 3b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 수고 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 4a은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 근원 직경 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 4b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 근원 직경 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 5a는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 수목 활력도에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 5b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 수목 활력도에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 6a는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 엽록소 함량에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 6b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 수목 활력도에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 7은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 해충 방제에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 8은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 식물 독성에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 9는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 생태 독성에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1~6. 난연성 황토 조성물의 제조
하기 표 1의 성분 및 함량을 배합기에 넣고 혼합하여 난연성 황토 조성물을 제조하였다. 본 명세서에서 다른 언급이 없는 한 함량은 중량%이다.
| 황토 | 난연물질 | 수지 | 살충제 | 증점제 | 물 | |
| 실시예 1 | 50 | 2.63 | 5.5 | 5.5 | 7.3 | 잔부 |
| 실시예 2 | 50 | 5.56 | 6.5 | 5.3 | 6.3 | 잔부 |
| 실시예 3 | 50 | 6.8 | 7.5 | 5.2 | 5.3 | 잔부 |
| 실시예 4 | 50 | 8.8 | 8.5 | 5 | 4.5 | 잔부 |
| 실시예 5 | 50 | 10.3 | 9.5 | 4.9 | 3.5 | 잔부 |
| 실시예 6 | 50 | 12.5 | 10.5 | 4.8 | 3 | 잔부 |
[실험예]
난연성 황토 조성물의 안정성 확인
일 양상에 따른 난연성 황토 조성물의 안정성을 확인하였다. 구체적으로, 상기 실시예 2~6에서 제조한 난연성 황토 조성물을 동일한 크기의 나무 시편에 일정한 양으로 도포한 후, 2일 이상 충분히 건조하였다. 이후, 크랙 발생 여부(육안 관찰), 표면 부착력(나무 시편으로부터 황토 조성물이 분리된 정도), 두께(자로 측정), 및 안정성(용액의 점도 및 나무 시편에 바를 때 황토 조성물의 균일도 점도 등을 측정)을 하기 기준에 따라 점수를 부여하였다.
- 크랙 발생: 없음(5), 약간 있음(4), 있음(3), 다소 있음(2), 많음(1)
- 표면 부착력: 좋음(5), 좋은 편(4), 보통(3), 나쁜 편(2), 나쁨(1)
- 두께: 두꺼움(5), 두꺼운 편(4), 보통(3), 얇은 편(2), 얇음(1)
- 안정성: 높은(5), 높은 편(4), 보통(3), 나쁜 편(2), 나쁨(1)
| 크랙 발생 | 표면 부착력 | 두께 | 안정성 | 총점 | |
| 실시예 2 | 없음(5)_ | 좋음(5) | 두꺼움(5) | 높음(5) | 20 |
| 실시예 3 | 약간 있음(4) | 좋음(5) | 두꺼운 편(4) | 높은 편(4) | 17 |
| 실시예 4 | 다소 있음(2) | 좋음(5) | 보통(3) | 보통(3) | 13 |
| 실시예 5 | 많음(1) | 좋음(5) | 얇은 편(2) | 나쁨(1) | 9 |
| 실시예 6 | 많음(1) | 좋음(5) | 얇음(1) | 나쁨(1) | 8 |
도 1은 일 구체예에 따른 황토 조성물의 안정성을 확인한 결과이다.
그 결과, 도 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 2는 크랙 발생이 없었으며, 표면 부착력도 우수하고, 황토 조성물의 두께 층이 상대적으로 두꺼우며 안정성 또한 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 3은 크랙 발생이 약간 관찰되었으나, 표면 부착력이 우수하고 황토 조성물의 두께 층이 상대적으로 두꺼운 편이며 안정성은 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 4는 크랙 발생은 다소 있었으나, 표면 부착력이 우수하고, 황토 조성물의 두께 층 및 안정성이 보통인 것을 확인할 수 있었다.
한편, 실시예 5 및 실시예 6은 크랙 발생이 많았으나 표면 부착력이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 황토 조성물의 두께 층이 얇고 안정성이 나쁜 것을 확인할 수 있었다.
난연성 황토 조성물의 난연성 확인
일 양상에 따른 난연성 황토 조성물의 난연성능을 확인하였다. 구체적으로, 상기 실시예 1~2에서 제조한 황토 조성물을 가로 10 ㎝ x 세로 10 ㎝의 동일한 소나무 시편에 동일한 함량으로 도포한 후, 2일 이상 건조하였다. 이후, 토치를 이용하여 상기 시편에 5분 동안 열을 가한 후, 황토 조성물의 균열 발생 여부를 확인하였다. 외관 변화는 파괴, 번짐, 착화 정도를 비교하여 하기 기준에 따라 1~5점으로 기록하였다.
- 외관 변화 큼(5), 외관 변화가 다소 있음(4), 외관 변화 보통(3), 외관 변화 거의 없음(2), 외관 변화 적음(1)
| 파괴 | 번짐 | 착화 | 총점 | |
| 실시예 1 | 5 | 5 | 55 | 15 |
| 실시예 2 | 3 | 3 | 3 | 9 |
도 2는 일 구체예에 따른 황토 조성물의 난연성을 확인한 결과이다.
그 결과, 도 2 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1은 시편 외관이 검게 탔을 뿐만 아니라, 표면이 대부분 파괴된 것을 확인할 수 있었다. 반면, 실시예 2는 타거나 파괴된 부위가 다소 적었으며 번짐 및 착화 정도가 양호한 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 일 구체예에 따른 황토 조성물은 황토 및 난연성 물질이 특정 함량으로 혼합되어 있을 때, 안정성 및 난연성이 우수한 것을 알 수 있다.
난연성 황토 조성물의 수목보호 효과 확인
일 양상에 따른 난연성 황토 조성물을 산림 내 수목에 적용하였을 때의 수목 보호 효과를 확인하였다. 구체적으로, 직경 30 ㎝, 높이 40 ㎝의 화분에 배수층을 설치하고, 마사토와 조경용 상토를 배합하여 식재 기반을 조성한 뒤, 국내 산지 및 공원 등에 높은 비율로 서식 및 식재 되고 있는 소나무(R3)와 벚나무(R3)를 각각 5개씩 선별하여 식재하였다. 이후, 수종 별 3개의 화분에 각각 상기 실시예 2를 적용하고, 나머지는 적용하지 아니하여 전체적인 Test-Bed를 조성하였다(2022년 3월 19일). 이후, 2022년 4월 13일부터 6월 13일까지 수목의 수고, 근원 직경, 수목 활력도 및 엽록소를 각각 5회씩 측정하였다. 기존 선행 연구를 바탕으로 측정 및 분석 방법을 구축하였으며, 수고는 50 ㎝ 줄자를 이용하여, 근원 직경은 윤척을 사용하여 측정하였다. 또한, 수목 활력도는 수목의 흉고 높이에서 수목 활력도계(uns Meter, 社 Purumbio, Korea)를 이용하여 측정하였다. 또한, 엽록소 함량은 비파괴 엽록소 측정기(SPAD-502 PLUS, 社 MINOLTA, JAPAN)를 사용하여, 한 그루의 잎을 5회 반복 측정한 결과 값의 산술 평균으로 비교하였다.
도 3a은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 수고 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 3b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 수고 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
그 결과, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 실시예 2를 적용한 경우, 소나무의 수고는 1차 1.5 ㎝, 2차 1.6 ㎝, 3차 1.7 ㎝, 4차 1.9 ㎝, 5차 2.1 ㎝로 초기값과 비교하여 0.6 ㎝ 증가하였고, 38.8%의 증가율을 나타내었다. 반면, 황토 조성물을 적용하지 않은 경우, 소나무의 수고는 1차 1.5 ㎝, 2차 1.5 ㎝, 3차 1.5 ㎝, 4차 1.6 ㎝, 5차 1.6 ㎝로 초기값과 비교하여 0.2 ㎝ 증가하였고, 10.3%의 증가율을 나타내었다.
또한, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 실시예 2를 적용한 경우, 벚나무의 수고는 1차 154.7 ㎝, 2차 154.8 ㎝, 3차 154.9 ㎝, 4차 155.1 ㎝, 5차 155.2 ㎝로 초기값 대비 0.6 ㎝ 증가하였고, 0.4%의 증가율을 나타내었다. 반면, 황토 조성물을 적용하지 않은 경우, 벚나무의 수고는 1차 146.0 ㎝, 2차 146.1 ㎝, 3차 146.2 ㎝, 4차 146.3 ㎝, 5차 146.4 ㎝로 초기값과 비교하여 0.3 ㎝ 증가하였고, 0.2%의 증가율을 나타내었다.
도 4a은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 근원 직경 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 4b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 근원 직경 성장에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
그 결과, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 실시예 2를 적용한 경우, 소나무의 근원 직경은 1차 2.2 ㎝, 2차 2.3 ㎝, 3차 2.5 ㎝, 4차 2.6 ㎝, 5차 2.7 ㎝로 초기값과 비교하여 0.5 ㎝ 증가하였고, 24.2%의 증가율을 나타내었다. 반면, 황토 조성물을 적용하지 않은 경우, 소나무의 근원 직경은 1차 1.8 ㎝, 2차 1.8 ㎝, 3차 1.9 ㎝, 4차 2.0 ㎝, 5차 2.1 ㎝로 초기값과 비교하여 0.3 ㎝ 증가하였고, 16.7%의 증가율을 나타내었다.
또한, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 실시예 2를 적용한 경우, 벚나무의 근원 직경은 1차 1.7 ㎝, 2차 1.9 ㎝, 3차 2.0 ㎝, 4차 2.2 ㎝, 5차 2.3 ㎝로 초기값과 비교하여 0.7 ㎝ 증가하였고, 40.0%의 증가율을 나타내었다. 반면, 황토 조성물을 적용하지 않은 경우, 벚나무의 근원 직경은 1차 1.7 ㎝, 2차 1.8 ㎝, 3차 1.8 ㎝, 4차 1.9 ㎝, 5차 2.0 ㎝로 초기값과 비교하여 0.3 ㎝ 증가하였고, 18.2%의 증가율을 나타내었다.
도 5a는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 수목 활력도에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 5b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 수목 활력도에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
그 결과, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 실시예 2를 적용한 경우, 소나무의 수목 활력도는 1차 77.3 kΩ, 2차 82.4 kΩ, 3차 78.7 kΩ, 4차 75.6 kΩ, 5차 79.3 kΩ로 측정되었고 평균 78.7 kΩ의 수목 활력도를 나타내었다. 반면, 황토 조성물을 적용하지 않은 경우, 소나무의 수목 활력도는 1차 75.7 kΩ, 2차 77,0 kΩ, 3차 71.0 kΩ, 4차 74.1 kΩ, 5차 77.9 kΩ로 측정되었고 평균 75.1 kΩ의 수목 활력도를 나타내었다.
또한, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 실시예 2를 적용한 경우, 벚나무의 수목 활력도는 1차 72.3 kΩ, 2차 111.0 kΩ, 3차 85.4 kΩ, 4차 92.9 kΩ, 5차 93.5 kΩ로 측정되었고, 평균 91.0 kΩ의 수목 활력도를 나타내었다. 반면, 황토 조성물을 적용하지 않은 경우, 벚나무의 수목 활력도는 1차 38.2 kΩ, 2차 71.0 kΩ, 3차 84.2 kΩ, 4차 87.9 kΩ, 5차 87.5 kΩ로 평균 73.8 kΩ의 수목 활력도를 나타내었다.
도 6a는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 소나무의 엽록소 함량에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 6b는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 벚나무의 엽록소 함량에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
그 결과, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 실시예 2를 적용한 경우, 소나무는 1차 25.5 SPAD-Value, 2차 48.4 SPAD-Value, 3차 34.1 SPAD-Value, 4차 31.1 SPAD-Value, 5차 14.9 SPAD-Value로 평균 30.8 SPAD-Value의 엽록소 함량을 나타내었다. 반면, 황토 조성물을 적용하지 않은 경우, 소나무는 1차 24.1 SPAD-Value, 2차 20.6 SPAD-Value, 3차 34.1 SPAD-Value, 4차 15.0 SPAD-Value, 5차 24.2 SPAD-Value로 평균 23.6 SPAD-Value의 엽록소 함량을 나타내었다.
또한, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 실시예 2를 적용한 경우, 벚나무는 1차 0.0 SPAD-Value, 2차 18.9 SPAD-Value, 3차 27.3 SPAD-Value, 4차 29.0 SPAD-Value, 5차 27.9 SPAD-Value로 평균 20.6 SPAD-Value의 엽록소 함량을 나타내었다. 반면, 황토 조성물을 적용하지 않은 경우, 벚나무는 1차 0.0 SPAD-Value, 2차 0.0 SPAD-Value, 3차 19.6 SPAD-Value, 4차 21.5 SPAD-Value, 5차 21.7 SPAD-Value로 평균 12.6 SPAD-Value의 엽록소 함량을 나타내었다.
즉, 실시예 2를 적용한 경우, 황토 조성물을 적용하지 않은 경우와 비교하여 소나무와 벚나무의 엽록소 평균 함량이 각각 7.2 SPAD-Value 및 8.1 SPAD-Value 증가하였으며, 30.6% 및 64.2% 증가율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 일 양상에 따른 황토 조성물은 수목의 수고, 근원 직경, 수목 활력도, 엽록소 함량을 증가시킴으로써 수목의 생육을 향상시킬 수 있는 바, 수목 보호에 효과적이다.
난연성 황토 조성물의 해충 방제 효과 확인
일 양상에 따른 난연성 황토 조성물의 해충 방제 효과를 확인하였다. 구체적으로, 외관 및 내부에 해충 피해가 없는 소나무 시편(가로 14 ㎝ x 세로 14 ㎝)에 상기 실시예 2에서 제조한 황토 조성물을 동일한 함량으로 도포하였다. 이후, 경기도 남양주시 소재의 침엽수림 3 곳을 선정한 뒤, 2021년 3월 중순부터 5월 하순까지 소나무좀의 성충이 활동하여 알을 낳는 시기에, 해충 침입이 가능할 것으로 판단되는 수목의 높이 1.8m 부근에 상기 시편을 설치하였다. 3주 마다 수거하여 시편의 껍질을 벗긴 뒤, 소나무 시편에 침입한 소나무좀의 개체 수를 육안으로 확인하였다. 이때, 양성대조군으로 기존 제품을 사용하였다.
| 구분 | 양성대조군 | 실시예 2 |
| 제1 구역 | 5 | 0 |
| 제2 구역 | 9 | 0 |
| 제3 구역 | 1 | 2 |
| 총합 | 15 | 2 |
도 7은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 해충 방제에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
그 결과, 도 7 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 양성대조군은 제1 내지 제3 구역에 총 15 마리의 소나무좀이 확인되었다. 반면, 실시예 2를 처리한 경우, 제1 및 제2 구역에서는 소나무좀이 확인되지 않았고, 제3 구역에서 2마리의 소나무좀이 확인되었다. 즉, 실시예 2는 양성대조군과 비교하여 90.9%의 해충 방제율을 나타내었다.
따라서, 일 양상에 따른 난연성 황토 조성물은 소나무좀으로부터 수목을 보호할 수 있는 바, 해충 피해에 의한 수목 수세 저감, 고사 등을 방지할 수 있다.
난연성 황토 조성물의 식물 독성 확인
일 양상에 따른 난연성 황토 조성물의 식물 독성을 확인하였다. 구체적으로, 패트리디쉬( 150 ㎜ x 20 ㎜) 5개에 상토를 10 ㎜ 두께로 조성한 후, 국립환경과학원 고시 제2021-87호 '화학물질의 시험방법'에서 육생식물 생장시험의 시험식물로 제시되어 있는 순무우(Raphanus sativus (radish)) 종자 20립을 각각 파종하였다. 이후, 5 ㎝ x 5 ㎝의 시편에 상기 실시예 2에서 제조한 황토 조성물을 도포한 뒤, 종자가 파종된 패트리디쉬의 중앙에 노출하여 파종 2일차, 및 5일차에 각각 종자의 발아율을 측정하였다.
| 2일 차 | 5일 차 | |
| 실험구 A | 80% | 95% |
| 실험구 B | 75% | 90% |
| 실험구 C | 75% | 100% |
| 실험구 D | 80% | 100% |
| 실험구 E | 65% | 95% |
| 평균 발아율 | 75% | 96% |
도 8은 일 구체예에 따른 황토 조성물이 식물 독성에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
그 결과, 도 8 및 표 5에 나타낸 바와 같이, 5개의 실험구는 2일차에 65% 내지 80%의 종자 발아율을 나타내었으며, 5일차에는 90% 이상의 종자 발아율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 일 양상에 따른 황토 조성물은 친환경 제품으로서, 산림 토양 및 환경에 독성이 없을 것으로 판단된다.
난연성 황토 조성물의 생태 독성 확인
일 양상에 따른 난연성 황토 조성물의 생태 독성을 확인하였다. 구체적으로, 국립환경과학원 고시 제2019-23호 화학물질의 시험방법에 관한 규정에 따라 패트리디쉬( 150 ㎜ x 20 ㎜) 5개에 상토를 10 ㎜ 두께로 조성한 후, 체중 300~600 ㎎의 생후 2개월 이상 된 지렁이(Eisenia foetida (Michaelsen)) 20 마리를 투입하였다. 이후, 5 ㎝ x 5 ㎝의 시편에 상기 실시예 2에서 제조한 황토 조성물을 도포한 뒤, 종자가 파종된 패트리디쉬의 중앙에 노출하여 시험 개시 후 7일째 지렁이의 생사 및 상태(토양 속으로 들어가는 상태, 건드렸을 때의 반응, 채색 등)를 관찰하였다. 이때, 지렁이의 머리 부분에 기계적 자극을 주어도 반응이 없는 경우, 사망한 것으로 간주한다.
| 시험 전 생존 개체수 | 시험 후 생존 개체수 | |
| 시험구 1 | 20 | 14 |
| 시험구 2 | 20 | 16 |
| 시험구 3 | 20 | 15 |
| 시험구 4 | 20 | 17 |
| 시험구 5 | 20 | 14 |
| 평균 개체수 | 20 | 15.2 |
| 생존율 | - | 76% |
도 9는 일 구체예에 따른 황토 조성물이 생태 독성에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
그 결과, 도 9 및 표 6에 나타낸 바와 같이, 5개의 시험구에서 평균 15.2 마리의 지렁이가 생존하였으며 생존율은 76%로 지렁이의 상태가 양호한 것을 확인할 수 있었다.
즉, 일 양상에 따른 황토 조성물은 친환경 제품으로서 산림 토양에 위해 하지 않은 바, 생태 독성이 없는 것 알 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (5)
- 황토, 난연성 물질, 수지, 살충제, 및 증점제를 1: 0.1112: 0.13: 0.106: 0.126의 중량비로 포함하고, 잔부로서 물을 포함하는 산불 저감형 황토 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 난연성 물질은 폐유리로 제조된 경량골재, 경량기포콘크리트, 석고, 소석회, 제올라이트, 탄산칼슘, 보헤마이트, 규조토 및 메타카올린으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인, 산불 저감형 황토 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 조성물 총 중량에 대하여 황토 20 내지 60 중량% 및 2.224 내지 6.672 중량%의 난연성 물질을 포함하는, 산불 저감형 황토 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 황토 조성물은 전착제, 점착제, 안정제 및 펄프로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 추가로 포함하는, 산불 저감형 황토 조성물.
- 청구항 1의 황토 조성물을 수목에 도포하는 단계; 및
상기 조성물을 건조시키는 단계를 포함하는 수목의 수간화를 예방하는 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230103440A KR102649233B1 (ko) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | 산불 저감형 황토 조성물 및 이의 용도 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230103440A KR102649233B1 (ko) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | 산불 저감형 황토 조성물 및 이의 용도 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| KR1020230103440A KR102649233B1 (ko) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | 산불 저감형 황토 조성물 및 이의 용도 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060002292A (ko) * | 2004-07-01 | 2006-01-09 | 김희상 | 나무의 수간 부위 도포용 충전도포제 및 그 것을 이용한 수간 부위 보호시술방법 |
| KR20120075821A (ko) * | 2010-12-29 | 2012-07-09 | 아이케이 주식회사 | 난연 조성물 |
| KR20120093493A (ko) * | 2011-02-15 | 2012-08-23 | 구태창 | 화재진압용 혼합물 및 이의 사용방법 |
| US20200316421A1 (en) * | 2016-05-25 | 2020-10-08 | Thorsten Patzelt | Preventive protection against fire, in particular forest fire, including a flame-retardant substance, flame-retardant fabric and fire protection device comprising the same |
| KR102387295B1 (ko) * | 2021-11-22 | 2022-04-19 | 주식회사 두호랜텍 | 수목의 보호 및 상처 치료를 위한 황토 스프레이 |
-
2023
- 2023-08-08 KR KR1020230103440A patent/KR102649233B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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