KR19990007627A - 황토를 이용한 우사바닥 시스템의 구성과 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 '황토를 이용한 우사용 바닥 시스템 구성과 그 시공방법' 에 관한 것으로 구체적으로는 시멘트, 모래, 황토를 사용하여 황토모르터를 제조하는 것과 이를 이용하여 황토블록을 제작하여 기존의 우사용 바닥에 사용하는 재료를 대체하고 새로운 형식의 우사용 바닥 시스템을 구성하고 시공하는 방법에 관한 것이다.

황토 자체의 높은 흡수성과 바닥 시스템 내의 투수층에 의하여 우사 바닥 표면의 수분을 효과적으로 배수시켜 건조한 상태로 유지시킬 수 있는 것과 황토에서 파장되는 원적외선 및 이로 인한 부수적인 유익한 효과를 우체에 적용시킬 수 있을 뿐 아니라, 이러한 방법으로 구성된 우사 바닥 시스템은 기존 개방식 우사에서 문제로 야기되던 깔짚이나 톱밥 등의 수급 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.

Description

황토를 이용한 우사바닥 시스템의 구성과 그 시공방법

본 발명은 바닥 구성 시스템에 사용되는 황토를 이용한 모르터 및 황토벽돌에 관한 재료의 개발과 이러한 재료를 이용하여 우사 바닥을 구성하는 것이며, 황토 자체의 높은 흡수성과 바닥 시스템 내의 투수층에 의하여 우사 바닥 표면의 수분을 효과적으로 배수시켜 건조한 상태로 유지시킬 수 있는 것과 황토의 효능을 우체에 적용시키는 것이다. 이러한 방법으로 구성된 우사 바닥 시스템은 기존 개방식 우사에서 문제로 야기되던 깔짚이나 톱밥 등의 수급 문제를 효과적으로 해결할 수 있을 뿐 아니라, 황토 자체가 가지는 원적외선 효과 및 그로 인해 부가적으로 얻어지는 여러 가지 우체에 대한 유익한 효과를 거둘 수 있다.

우상의 바닥과 깔짚은 소에게 안락한 잠자리를 제공할 수 있도록 하고, 항상 깨끗하고 마른상태의 표면유지를 통하여 각종 질병 발생을 감소시킬 수 있도록 하여야 한다. 이러한 요구사항을 충족시키기 위해서는 수분을 잘 흡수하고, 우상에 고정이 잘되며, 탄력을 제공하여 우상을 푹신하게 할 수 있으며, 소가 외상을 입지 않도록 도움을 줄 수 있는 것으로 해야 하며, 일정한 기울기를 두어 우분이 한쪽으로 흐를 수 있는 구조로 해야 한다. 이러한 바닥에 사용되는 기존의 재질에는 콘크리트, 모래, 점토 및 돌가루 등이 있다.

소는 개방식 우사에서 더 많은 휴식시간을 갖는다는 사실로 미루어 계류식 우사보다는 개방식 우사에서 더 편안함을 느끼는 것으로 알려져 있다. 또한 젖소는 건조하고 푹신푹신한 장소에서 지내기를 좋아하기 때문에 기존의 콘크리트바닥 보다는 고무깔판이나 합성수지로 된 상면을 선호한다. 따라서 콘크리트 바닥에 각종 깔짚이나 톱밥등을 깔아주면 더 효과적인 환경을 구성할 수 있다.

1995년 농촌진흥청과 축산기술연구소에 의한 착유우의 톱밥발효우사 이용연구에 따르면, 전체 사육농가의 90%이상이 40두 이하의 사육규모를 나타내고 있어 대부분이 중소규모이며 영세성을 면치 못하고 있는 것으로 나타났다. 또한 낙농시설의 이용 현황에서 보면 우사형태에 있어서 인력관리 위주의 계류식우사와 노천운동장 이용이 약 96%로서 분뇨처리문제 및 그로 인한 수질오염과 악취 등 환경적인 문제가 대두되고 있음을 지적하고 있다.

따라서 이러한 개방식 우사의 환경문제를 개선하기 위해 톱밥우사의 활용은 그 효과가 크다고 할 수 있다. 그러나 최근 톱밥의 수요량은 축산 분뇨처리나 수산물 포장, 가공원료 등으로 점차 증가하는 한편 톱밥의 생산량은 점차 감소 추세인데, 이는 원목을 수입하여 제재하는 형태에서 인건비 상승 등의 이유로 제재목 수입이 증가하는데 기인하는 것으로 추정된다. 톱밥의 이러한 장점에도 불구하고 근래 톱밥의 품귀로 가격의 상승, 공급의 불균형, 여름철의 고온 스트레스의 가중, 톱밥교체 노동력의 상승 등 사육에 적지않은 문제점을 야기하고 있다. 또한 땅바닥을 우상으로 사용할 경우에는 소가 일어서고, 또 서서 움직이고, 눕는 등의 반복된 행동 때문에 바닥이 움푹 파이게 되고 점점 깊어지며, 우상에 생긴 움푹한 땅은 소가 일어설 때 불편을 줄뿐 아니라 분뇨와 물이 들어가 유방염 발생을 증가시키고 환경적인 측면에도 악영향을 끼친다.

따라서 본 발명은 황토의 원적외선 효과 및 기타 여러 가지 장점을 충분히 활용하여 우사의 바닥시스템을 구성하면 젖소에게 매우 유리한 환경을 조성할 수 있을 것이라 판단된다. 현재 톱밥우사의 문제점인 톱밥의 수급에 대한 문제점 즉, 톱밥의 가격상승과 품귀현상으르 인한 적정반입시기의 문제를 적절하게 해결할 수 있으며, 황토의 체내에 미치는 유리한 영향과 톱밥우사에서 야기되는 내부 기생충 감염율을 줄임으로서 질병의 발생을 감소시킬수 있을 것으로 판단된다.

기존의 콘크리트 바닥이 가지고 있는 내구성을 유지하면서 황토자체의 높은 흡수성으로 인하여 적절한 천장구조와 병행한다면 배설물에 의한 우체의 오염도 상당량 해결할 수 있을 것이다.

- 황토의 기본적인 물성 및 효과

우리나라 황토는 우리 고유의 황토와 수십만년 동안 중국에서 날아온 황사로 이루어져 있다. 황토의 효소성분에는 카탈랑제, 디페놀옥시디아제, 시카라제, 프로테아제의 4가지가 포함되어 있으며 이 효소들은 독소제거, 분해력, 비료요소, 정화작용의 역할을 하고 있는 것으로 알려져 있다.

황토는 석영조면암, 안산암, 화강암 등이 열수작용 및 풍화작용에 의하여 분해되어 생성되는 것이며, 화학식이 Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O로 표시된다. 이 카올린(Kaolin)족에 속하는 광물로는 여러 가지가 있으나, 일반적으로 황토는 카올리나이트(Kaolinite)와 할로이사이트(Halloysite)로 되어있는 점토류에 속하는 광물이다.

황토는 아주 가는 모래가 모여 만들어진 흙으로 황토입자의 종류는 석영, 장석, 운모, 방해석 등 다양한 광물 입자로 구성되어 있다. 황토의 화학적 조성은 실리카(SiO₂), 철분(Fe₂O₃), 알루미나(Al₂O₃), 산화마그네슘(MgO), 나트륨(Na₂O₃), 칼륨(K₂O), 석회(CaO) 등의 성분이 다음의 표와 같은 정도로 구성되어 있다.

황토의 가장 근본적인 효능은 황토에서 파장되는 원적외선이라고 할수 있다. 원적외선은 세포의 생리작용을 활발히 하고, 열에너지를 발생시켜 유해물질을 방출하는 광전효과가 있다. 또한 정화력, 분해력이 있는 황토는 인체의 독을 제거해주어 제독제, 해독제로 사용되고 있다.

이러한 원적외선의 효과에 대하여 기존의 연구결과에 의하면 원적외선의 체내 흡수에 의하여 혈액순환 및 신진대사의 작용이 원활해지며, 이온작용으로 인하여 체내에 칼슘, 철분등의 영양소의 균형을 이루는데 도움을 주며, 냄새의 근원이 되는 땀, 단백질, 지방질 등의 분자가 용해되어 악취제거의 효과가 있으며, 인체에 체적된 땀을 체외로 배출시키는 발한작용과 체온을 적정습도로 유지시킬수 있는 건습작용, 세포의 분자와 원자를 진동시켜 체내의 유해물질을 배설시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 원적외선의 효과로 인하여 피로회복의 효과와 신진대사의 활성화로 인한 체내의 건강유지에 탁월한 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

구체적으로 본 발명인 황토를 이용한 우사의 바닥재 구성 시스템에 대하여 설명하면 다음과 같다.

기존의 톱밥우사에서의 톱밥의 특성을 유지하면서 황토의 장점을 충분히 발휘하기 위한 조건으로는 우체의 청결을 유지하기 위한 충분한 투수성능을 확보하는 것과 우체의 하중을 견디기에 충분한 강도를 확보하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 이를 위하여 황토자체만으로는 높은 강도를 얻는데 한계가 있으므로 시멘트와 혼합한 소일시멘트의 개념으로 모르터를 제조한 후 이를 적용하는 것이 합리적이다. 실제로 모르터 제조에 들어가는 모래의 일부를 황토로 대체하여 모르터 시료를 제조한 후 압축강도를 시험한 결과 우사 바닥재로 사용하기에 충분한 압축강도를 얻을 수 있음을 확인하였다.

실시예 1 : 황토를 이용한 바닥재료의 개발

모르터 제조에 소요되는 시멘트와 모래의 용적 배합비 1:2, 1:3을 기준으로 하여, 물시멘트비를 50%로 하고, 사용되는 모래의 용적에서 30%와 50%를 황토로 대체하여 KS규준에 의하여 모르터 시료를 제작하여 압축강도 시험을 실시하였으며, 다음 표와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

실험을 통하여 나타난 압축강도는 위의 표에서 보는 바와 같이 용적배합비 1:2에서 황토를 30%와 50%로 대체함에 따라 391kgf/cm²,와 415kgf/cm²의 압축강도를 나타내었으며, 용적배합비 1:3에서도 동일 대체율에 따라 249kgf/cm², 207kgf/cm²의 압축강도 범위를 나타내었다. 이러한 강도의 범위는 일반적인 톱밥우사의 콘크리트 바닥에 쓰이는 설계기준강도인 180∼210kgf/cm²을 상회하는 결과로서 황토를 이용한 모르터의 우사 바닥에의 적용시 강도로 인한 문제점은 해결할 수 있을 것으로 판단된다.

실시예 2 : 황토바닥 시스템의 구성

기존의 개방식 우사에서는 콘크리트 마감면이나 흙바닥 위에 깔짚을 10∼30cm 정도 깔아주는 방법으로 콘크리트는 우체의 무게를 견딜 수 있는 소정의 강도를 확보함과 동시에 우분의 침입에 의한 토양 및 수질의 오염을 차단하게 되며, 깔짚은 수분을 흡수하고 우분과 교반됨으로서 우상을 건조하고 위생적인 상태로 유지시켜주는 역할을 한다.

황토모르터를 사용하여 제작한 황토블록은 자체의 흡수성이 양호하기 때문에 깔짚의 역할을 일부 대체하는 역할을 할 뿐 아니라 황토 자체의 유익한 효과를 우체에 적용할 수 있는 장점이 있다.

황토를 이용하여 개발한 황토모르터 및 황토벽돌을 이용하여 우사 바닥시스템을 구성하는 구체적인 방법 및 시공방법은 다음과 같다.

우사 바닥 시스템의 구성은 크게는 기초콘크리트 면 위에 투습층을 형성하고 그 위에 황토 모르터를 사용하여 제작한 황토블록을 깔아주는 방법이다.

기초곤크리트는 기존의 우사 바닥에 사용한 것과 동일하게 무근콘크리트나 용접철망을 삽입한 콘크리트를 타설하고 소의 배설물(분뇨)의 원활한 제거를 위하여 기울기 3%정도의 기울기를 가지도록 하며, 채식통로 방향의 콘크리트 두께는 채식통로 바닥면과 동일하게 시공한다. 또한 배설물 중의 수분의 원활한 배출을 도모하기 위하여 기초콘크리트 면위에 투습층을 만들며, 이는 기초콘크리트와 동일한 재료를 사용하여 일정한 간격으로 기울기 방향으로 요철을 내어 마감한다. 요철부분의 들어간 부분에는 쇄석, 자갈, 모래 등의 투수성이 양호한 재료를 이용하여 메워 다지며, 내민부분은 위에 올려질 황토블록을 지지할 수 있도록 시공한다.

요철부분의 내민부분과 투습층을 형성하고 있는 재료와의 면을 모래등을 사용하여 평활하게 고른후, 제작된 황토블록을 투습층의 중간에서 줄눈이 형성하도록 깔아준다.

이와 같은 방법으로 우사용 바닥 시스템을 구성할 수 있으며, 좀 더 부드럽고 청소에 용이한 바닥마감을 하기 위하여 황토와 톱밥을 일정한 비율로 교반하여 얇게 깔아 줄수도 있다.

황토블록은 그림과 같이 조립시 일정한 간격으로 투수를 위한 공간을 형성할 수 있도록 제작하고, 조립시 생기는 투수공간은 소가 이동하면서 발굽에 걸리지 않을 정도인 10∼13mm 정도로 한다. 또한 단위 블록을 이용하므로서 앞서 기술한 장점 이외에도 부분적인 하자의 발생에 유연하게 대처할 수 있는 장점이 있다.

황토모르터의 양호한 흡수성은 배설물의 수분을 흡수하여 배출시킴으로서 톱밥의 역할을 대체할 수 있을 뿐만 아니라, 투광성이 양호한 천장재료와 병행하면 더욱 효과적이다.

각각의 우사 바닥시스템을 구성하는 시공방법으로는 주로 현장에서 직접 시공해야 하지만 황토블록은 공장 제작이 가능해야 하며, 진일보한 방법으로는 이러한 단면의 바닥 시스템을 모듈화 하여 단위 부재의 공장생산에 의한 현장 조립방법으로도 시공할 수 있다.

이상에서의 설명과 같이 본 발명인 황토를 이용하여 제작한 우사용 황토모르터와 황토블럭을 사용한 우사 바닥시스템은 기존의 개방식 우사에서 적용되었던 깔짚의 수급문제를 효과적으로 개선하고 황토의 원적외선 효과 및 그로 인한 부수적인 효과를 우체에 적용시킬수 있다는 점과 투습층을 통하여 효과적으로 수분을 배출시켜 건조한 우상 표면을 유지할수 있다는 점에서 기존 시스템과 구별되는 것이며 궁극적으로는 젖소에게 쾌적한 환경을 제공함으로써 우체의 건강과 생산성 향상에 이바지 하고자 하는 것이다.

상기의 식별자가 없습니다.

제1도 - 본 발명을 우사에 적용시켰을 경우의 평면형태를 나타내는 평면도

제2도 - 평면의 A-A단면을 상세하게 나타내는 단면도

제3도 - 우사중 바닥부분의 구조와 시공상태의 일예를 나타내는 바닥구조 상세도

제4도 - 바닥부분의 투습층의 구조와 시공상태를 나타내는 투습층 상세도

제5도 - 우사용 황토모르터를 이용하여 제작한 황토블록의 예

각각의 도면의 공통사항으로

A. 기초콘크리트 - 무근콘크리트나 용접철망을 삽입한 콘크리트

B 투습층 - 요철부내에 쇄석, 자갈, 모래 등을 다져넣어 수분의 배출을 용이하게 한 것

C. 요철부 - 기초콘크리트 위에 투습층을 형성하기 위한 것

C-1. - 요철부의 내민부분

C-2. - 요철부의 들어간 부분

C-3. - 쇄석, 자갈, 모래 등을 사용하여 다져진 상태

D. 면고르기 - 요철부의 내민부분과 다져진 부분을 모래등을 사용하여 평활하게 고르고 황토블록을 깔기 위한 것

E. 황토블록 - 황토모르터를 사용하여 제작한 우사 바닥용 블록

F. 투수공간 - 황토블록의 옆면에 수분의 배출을 용이하게 하기 위한 것

G. 황토+톱밥 - 황토블록 윗면에 얇게 얇게 깔아 편 것

H. Alley Scraper - 채식통로의 배설물을 기계적으로 수거하도록 한 장치

I. 배수유도관 - 투습층을 통해 배수되는 수분을 채식통로로 유도하기 위한 것

상기의 식별자가 없습니다.

상기의 식별자가 없습니다.

Claims (6)

1. 우사 바닥 시스템을 구성하는 재료인 황토를 이용하여 제작한 우사용 황토모르터 및 황토블록과 이를 사용하여 기존의 우사 바닥 시스템과는 다르게 구성한 바닥시스템.
2. 제1항에서 사용한 황토모르터 제작시 시멘트와 모래를 기본배합으로 하여 모래의 일정량을 용적비로서 황토로 대체하여 제조함으로서 소정의 강도를 확보하도록 한 것을 특징으로 하는 방법
3. 제1항에서 황토를 이용하여 황토블록을 제작한 것과 배수를 고려한 형태를 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에서 구성된 바닥시스템 중에서 쇄석, 강자갈, 모래 등을 이용하여 투수층을 형성하여 효과적인 배수가 되도록 한 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에서 우사 바닥 구성 재료로 황토를 사용함으로써 황토의 원적외선 효과 및 그로 인한 부수적인 유익한 효과를 우체에 적용토록 한 것을 특징으로 하는 방법.
6. 본 발명을 시공함에 있어 현장에서 시공하는 습식방법 외에 부재의 공장생산에 의한 현장 조립방법을 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.