KR20000063464A - 토지개량용 경화제 및 제지 슬러지를 이용한 토지개량제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토지개량용 경화제 및 제지 슬러지를 이용한 토지개량제를 제공한다. 상기 토지개량용 경화제는 염화코발트, 염화암모늄, 염화나트륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨 및 물을 포함하며, 토지개량제는 상기 경화제, 제지슬러지, 응집방지제 및 물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 경화제를 이용하면, 제지 슬러리를 재활용하여 이로부터 환경이 오염되는 것을 막고 제지슬러지를 처리하여 만든 생산물은 부가가치가 높은 토지개량제로 이용가능하다. 또한, 본 발명의 토지개량제는 산성화된 토지를 중화시켜 알칼리성으로 만드는 산도 교정 효과가 매우 우수하고, 유기물이 풍부한 토지로 개량하여 지력을 높여서 각종 생산성을 높일 수 있게 된다.

Description

토지개량용 경화제 및 제지 슬러지를 이용한 토지개량제{Curing agent for land improvement and land improvement agent using pulp sludge}

본 발명은 토지개량용 경화제 및 제지 슬러지를 이용한 토지개량제에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 제지 공장 등에서 나무의 각종 원재료를 가공하여 종이를 만들 때 생기는 부산물인 제지 슬러리를 이용하여 산성화된 토지 개량시 이용되는 경화제 및 이 경화제를 함유하고 있는 토지개량제에 관한 것이다.

식물 생육에 필요한 수분, 공기 그리고 영양소를 공급해주는 토양은 화학비료의 다량 사용으로 인하여 점차 산성화되어 가고 있다. 따라서 이와 같이 산성화되어 생명력을 잃어가는 토양을 개량하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

한편, 종이는 식물성 섬유인 펄프를 해리하고, 여기에 충전제 등의 첨가제를 배합하는 과정을 거쳐 제조된다. 이 때 제지원료로 사용되는 펄프는 종이의 용도, 재질 등에 따라 침엽수, 활엽스 등의 목재류는 물론이고 아마, 볏집, 폐지 등의 각종 원재료를 사용하여 제조되고 있다.

이러한 제지를 제조할 때 생기는 제지 슬러지에는 각종 유기물과 제조공정시에 첨가되는 무기산 등의 무기물이 다량 함유되어 있다. 따라서 이러한 제지 슬러지는 자원으로 재활용할 수 있는 가능성이 있음에도 불구하고 이를 제대로 활용하지 못하고 압축 등의 방법에 따라 부피를 줄이면서 약간의 수분을 제거한 상태로 매립, 소각하는 방법에 의하여 처리하여 온 것이 현실의 상황이다. 그러나, 이와 같이 제지 슬러지를 매립하여 처리하게 되면 일정 시간이 경과된 후에는 부식될 때 발생하는 악취 및 부패수로 인하여 오히려 토지가 재오염되는 문제를 야기시킨다. 또한 제지 슬러지를 소각하는 경우에는 소각에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 연료비용이 추가되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 제지 슬러리를 토지 개량에 이용가능케하는 토지개량용 경화제를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 경화제를 이용하여 산성화된 토지를 중화시켜 알칼리성으로 만들고 유기물이 충부한 토지로 개량하여 지력을 향상시킬 수 있는 토지개량제를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 공시비료와 대조비료를 뿌리고 약 6일 경과한 뒤의 발아 및 생육 상태를 나타낸 사진이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 공시비료와 대조비료를 뿌리고 약 23일 경과한 뒤의 발아 및 생육 상태를 나타낸 사진이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 염화코발트, 염화암모늄, 염화나트륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 토지개량용 경화제를 제공한다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 경화제, 제지 슬러지, 응집방지제 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 토지개량제에 의하여 이루어진다.

본 발명은 제지 슬러리를 토지개량제로 재활용하고자 하는 것으로서, 이를 위해서 우선적으로 요구되는 경화제에 대하여 먼저 살펴보기로 한다.

본 발명의 토지개량용 경화제는 염화코발트와 염화암모늄과 염화나트륨과 탄산칼륨과 탄산나트륨과 물을 혼합함으로써 제조된다. 여기서 탄산나트륨 100 중량부를 기준으로 하여 염화코발트의 함량은 23 내지 29 중량부이고, 염화암모늄의 함량은 32 내지 40 중량부이고, 염화나트륨의 함량은 28 내지 36 중량부이고, 탄산칼륨의 함량은 70 내지 80 중량부이다. 그리고 물의 함량은 경화제의 고형분 30 내지 40 중량부에 대하여 60 내지 70 중량부인 것이 바람직하다. 이 때 상기 성분들의 함량은 많은 실험을 통하여 결정한 것으로서, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 토지개량제에 함유된 일부 성분을 경화시키는 경화제로서의 기능이 저하되어 바람직하지 못하다.

상기 경화제를 이용하여 토지개량제를 만드는 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 경화제를 적정량의 물에 용해한 다음, 이를 제지 슬러지와 응집방지제에 부가하여 이를 충분히 혼합하면 본 발명의 토지개량제가 완성된다. 여기서 제지 슬러지자체내에 함유된 물의 함량은 40 내지 70%, 대략 55%이다. 토지 개량제 제조시 제지 슬러지내의 함수율에 따라 경화제 및 응집방지제의 함량도 가변적이다.

상기 응집방지제는 토지개량제가 덩어리지는 것을 방지하여 미립화된 상태로 만드는 기능을 하며, 본 발명에서는 이러한 기능을 하는 물질로서 시멘트와 석회를 사용한다. 제지 슬러지 100 중량부에 대하여 시멘트의 함량은 12 내지 16 중량부이고, 석회의 함량은 13 내지 16 중량부를 사용한다. 시멘트와 석회의 함량이 상기 범위보다 많은 경우에는 토지개량제가 지나치게 딱딱해지고, 상기 범위보다 작은 경우에는 방지력이 약화되는 문제점이 발생된다.

상기 경화제의 함량은 제지 슬러지 100중량부당 0.9 내지 1 중량부인 것이 바람직하다. 만약 경화제의 함량이 1 중량부를 초과하는 경우에는 pH가 염기성으로 치우치게 되고, 0.9 중량부 미만인 경우에는 pH가 산성으로 치우치게 되어 바람직하지 못하다. 그리고 이 경화제를 용해하기 위한 물의 함량은 제지 슬러지 100 중량부에 대하여 12 내지 14 중량부이다. 만약 물의 함량이 12 중량부 미만인 경우에는 경화제가 충분히 용해되지 않고, 14 중량부를 초과하면 물을 이용한 희석 효과가 미미하여 바람직하지 못하다.

상기 과정에 따라 얻어진 토지개량제를 토양에 부가하는 함량은 사용목적에 따라 약간씩 달라지지만, 보통 토양 300평당 200 내지 250kg정도를 사용한다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

제조예. 토지개량제 제조

물 737.5ℓ에 염화코발트 25kg와 염화암모늄 35kg와 염화나트륨 31.5kg과 탄산칼륨 73kg과 탄산나트륨 98kg을 부가한 다음, 이를 충분히 혼합하여 토지개량용 경화제를 제조하였다

상기 과정에 따라 제조된 경화제 10kg을 물 144kg에 용해한 다음, 이를 제지 슬러리 1000kg과 석회 161g과 시멘트 161g과 충분히 혼합하여 토지개량제를 제조하였다.

실시예. 토지개량제를 이용한 작물 재배 실험

상기 제조예부터 만든 토지개량제를 이용하여 작물 재배 실험을 다음과 같이 실시하였다. 제조예로부터 만든 토지개량제의 특성 평가 비교를 위하여 대조 토지개량제로서 석회질비료인 고토탄산석회(苦土炭酸石灰)를 사용하였다. 이 때 제조예로부터 만든 토지개량제(이하, "공시비료"라고 함)내에서의 알칼리 성분은 약 45.42%였고, 대조토지개량제(이하, "대조비료"라고 함)의 알칼리 성분은 약 61.23%였다.

작물을 재배한 토양은 세립황색토양으로서 교환산도(Y₂)는 13.7이고 양이온교환용량(CEC)은 14.0meq/건토 100g이고 전기전도도(EC)는 0.04mS/cm(1:5)이고, 수소이온농도(pH)는 H₂0(1:2.5)하에서 4.8이고, KCl(1:2.5)하에서 4.0이다. 그리고 재배한 작물의 품종은 소송채(小 松 菜)이다.

상기 토양에 소송채를 심은 다음, 공시비료와 대조비료를 하기 표 1의 조건에 따라 뿌렸다. 이로부터 시간 경과에 따른 발아 및 생육 상황을 조사하였다.

구분	시험구 No.	비료 사용량(g/발(鉢))	알칼리성분량(g/발(鉢))
공시비료	표준량 시용구 T1	2.20	1.0
	2배량 시용구 T2	3.30	1.5
	3배량 시용구 T3	4.40	2.0
	4배량 시용구 T4	5.50	2.5
대조비료	표준량 시용구 S1	1.63	1.0
	2배량 시용구 S2	2.45	1.5
	3배량 시용구 S3	3.27	2.0
	4배량 시용구 S4	4.08	2.5
표준구 B

* 공시비료구, 대조비료구 및 표준구의 각시험구에, N, P₂O₅및 K₂O로서 황산암모늄, 과인산석회 및 염화카리 50mg을 각각 사용하였다.

발아는 공시비료와 대조비료를 사용한 경우 모두 파종후 2일후에 개시되었다. 이로부터 양 비료를 사용한 경우 발아개시일 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.

도 1은 실시예에 따라 공시비료와 대조비료를 뿌리고 약 6일 경과한 뒤의 발아 및 생육 상태를 나타낸 사진이고, 도 2는 실시예에 따라 공시비료와 대조비료를 뿌리고 약 23일 경과한 뒤의 발아 및 생육 상태를 나타낸 사진이다. 도 1 및 2에서 무석회(無石灰)는 비료를 전혀 사용하지 않은 경우에 대한 것이고, 2.5, 2.0, 1.5, 1은 각각의 알칼리 성분 함량을 나타낸 것으로서, 표 1에서 공시비료의 시용구 T1, T2, T3, T4와 대조비료의 시용구 S1, S2, S3, S4을 각각 나타낸 것이다.

도 1 및 2를 참조하면 알 수 있듯이, 발아후 생육에 있어서는 공시비료를 사용한 경우가 대조비료에 비하여 생육상태가 보다 우수하였다. 또한 시험 생육 기간중, 유해물질로 인하여 식용화가 곤란한지 여부를 조사하였다. 그 결과, 공시비료를 사용한 경우, 이러한 문제점은 전혀 발생되지 않았다.

한편, 공시시료와 대조비료를 이용한 작물 재배 실험을 종료한 후의 토양의 pH를 조사하였고, 그 결과는 하기 표 2와 같다.

	시험구	pH
공시비료	T1	6.5
	T2	7.4
	T3	7.9
	T4	8.1
대조비료	S1	5.6
	S2	6.4
	S3	7.2
	S4	7.5
표준	B	4.7

상기 표 2로부터, 공시비료를 사용한 경우가 대조비료를 사용한 경우에 비하여 토양을 알칼리성으로 만드는 능력이 우수하다는 것을 알 수 있었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 공시비료와 대조비료를 이용하여 발아 및 발아후의 생육 상태를 조사하고, 이와 아울러 토양의 산도 교정 효과를 조사하였다.

그 결과, 공시비료를 사용하면 발아 및 이후의 생육은 대조비료와 거의 동등하거나 우수하다는 사실을 알 수 있었으며, 유해물질로 인한 식용하기가 곤란하다는 등의 문제점은 전혀 없었다. 또한 토양의 산도 교정효과는 대조비료에 비하여 현저하게 향상된다는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명의 경화제를 이용하면, 제지 슬러리를 재활용하여 이로부터 환경이 오염되는 것을 막고 제지슬러지를 처리하여 만든 생산물은 부가가치가 높은 토지개량제로 이용가능하다.

또한, 본 발명의 토지개량제는 산성화된 토지를 중화시켜 알칼리성으로 만드는 산도 교정 효과가 매우 우수하고, 유기물이 풍부한 토지로 개량하여 지력을 높여서 각종 생산성을 높일 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 염화코발트, 염화암모늄, 염화나트륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 토지개량용 경화제.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄산나트륨 100 중량부당, 염화코발트의 함량이 23 내지 29 중량부이고, 염화암모늄의 함량이 32 내지 40 중량부이고, 염화나트륨의 함량이 28 내지 36 중량부이고, 탄산칼륨의 함량이 70 내지 80 중량부이고,

   물의 함량은 경화제의 고형분 30 내지 40 중량부에 대하여 60 내지 70 중량부인 것을 특징으로 하는 토지개량용 경화제.
3. 제1항 내지 제2항중 어느 한 항의 경화제, 제지 슬러지, 응집방지제 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 토지개량제.
4. 제3항에 있어서, 상기 응집방지제가 시멘트와 석회를 포함하며, 시멘트의 함량이 제지 슬러리 100 중량부당 12 내지 16 중량부이고 석회의 함량이 13 내지 16 중량부인 것을 특징으로 하는 토지개량제.
5. 제3항에 있어서, 제지 슬러리 100 중량부당, 경화제의 함량이 0.9 내지 1 중량부이고, 물의 함량이 12 내지 14 중량부인 것을 특징으로 하는 토지개량제.