KR20020078248A - 토양 개량용 중합체 및 이를 이용한 사면녹화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 반복단위가 90-75 : 10-25의 비율(mol%)로 선상으로 배열된 평균 분자량 10,000,000-15,000,000의 아크릴아미드-아크릴레이트 공중합체를 제공한다. 이 공중합체는 토양 개량용 첨가제로서의 용도를 가지며, 접착성능, 토양 단립구조화 성능, 배수성 및 흡수성 등이 뛰어나므로 각종 토양용 접착제, 먼지발생억제제, 토양유실방지제 및 사면녹화시의 보호식재로서 이용될 수 있다.

Description

토양 개량용 중합체 및 이를 이용한 사면녹화방법{soil conditioning polymer and slope revegetation method using the same}

본 발명은 조경공사, 절개지 녹화 공사 등의 토목 분야와 농업, 원예 분야에 유용한 토양 개량용 중합체에 관한 것으로서, 특히 토양 침식방지를 위한 접착 기능 및 토양의 떼알 구조를 형성하는 기능을 모두 갖춘 토양 개량용 중합체에 관한 것이다.

국토의 개발을 위해서 이루어지는 각종 건설공사는, 원지반을 절취하거나 성토하는 등의 토공작업의 시행을 포함한다. 이러한 작업에 의해 절취된 대상지의 안정성과 강우시의 배수 등을 고려하여 적정 구배의 비탈면을 만드는 것이 일반적이다.

비탈면은 가능한 그 면적을 최소화하는 것이 바람직하나, 비탈면의 높이, 토성 또는 암반의 종류, 풍화상태, 수분 함량 등에 따라 적절한 경사를 갖도록 시공한다.

우리나라에서 절개지 비탈면 녹화에 대해 방법과 기준이 정립되기 시작한 시기는 1976년 구마고속도로를 착공하면서이다. 이 시기에는 절개 비탈면에 벼포기, 짚덮기 등의 공법과 칡, 담쟁이 식재 공법등이, 성토 비탈면에는 삼지닥나무 식재 공법, 참사리 파종공법등이 도입되었다. 1980년 대에는 비탈면 녹화에 대해 단순한 종자를 이용한 파종보다는 무토양 암반 비탈면가지 녹화할 수 있는 종비토 뿜어붙이기 공법 등이 도입되었고, 1990년대에 들어서서는 단순히 종자, 접착제, 비료, 인공토양 등을 뿜어 붙여 녹화하는 것 뿐 아니라, 환경생태적인 녹화를 추구하게 되었다.

절개지 비탈면 녹화의 기본적인 목적인 침식방지기능을 달성하기 위한 자연친화적인 방법으로 식물로 비탈면을 피복녹화하는 것이다. 이와 관련하여, 한국도로공사의 1995년 연구보고서에 따르면 고속도로 비탈면에 적용된 녹화공법은 약 22개가 있는데, 이를 분류하여 보면, 크게, 종/비/토 뿜어붙이기공법류, 종자뿜어붙이기 공법류(seedspary 등), 덩굴식물 식재공법류, 떼붙이기류, 수목식재공법류 등으로 대별할 수 있다.

이러한 녹화 방법에서는 토양 위에 뿌려진 씨앗 및 인공 토양의 유실방지를 위해 토양침식방지제를 사용하는 경우가 많다. 특히 토양 조건이 열악한 지역에서는 토양의 떼알 구조{단립(團粒) 구조}를 형성하기 위한 토양 개량제의 사용이 요구된다. 토양 떼알 구조는 토양의 보습, 보비성(補肥性), 배수성, 통기성을 향상시켜 뿌리의 활착을 돕고, 토양생물의 활동을 왕성하게 하여 결국 식물의 성장을 촉진시키는 역할을 한다.

토양의 침식방지 및 분사, 살포된 종자가 비탈면에 잘 부착될 수 있도록 하기 위한 방법으로서, 토양침식방지재(제)가 사용되는데, 이러한 자재는 성질에 다라 물리적 자재(피복재: 화이버류, 망, 시이트, 매트류, 볏짚류)와 화학적 자재가 있다. 화학적 자재로서는, 아스팔트 유재와, 폴리초산비닐을 기초베이스로 한 합성수지 계통인 에스픽스(S-fix), 및 기타 우레탄 수지 등의 자재가 있다.

한편, 분사파종공법에서는 분사-살포되는 종자가 비탈면에 잘 부착될 수 있도록 접착제를 첨가하여야 하는데, 이러한 접착제로서 보통 C.M.C, 그라졸 등이 사용된다. 그외, 사용되는 접착제들의 예로서 카르복실메틸셀룰로즈 또는 카르목실메틸스타치, 구아검 등의 합성접착제 등을 들 수 있다.

그런데, 이러한 기존의 접착제들은 점성이 낮아 많은 양을 사용해야 하나, 다량 사용시에는 종종 토양 표면이 굳어지는 현상{크러스트(crust)}이 발생하여 씨앗 발아를 저해하는 경우가 발생하였다. 따라서, 접착제를 사용에 따른 토양 성능의 열화를 방지하기 위해서는, 상기한 토양 개량제와 같은 별도의 성분을 추가하는 것이 필수적이었다.

본 발명의 상기한 실정 하에서 개발된 것으로서, 절개지 녹화복원을 위해 사용된 자재와 토양 등의 침식을 방지하기 위한 접착 성능을 가지면서도 식물의 지속적인 성장을 위한 토양 떼알구조(단립구조)의 형성하는 기능을 모두 구비함으로써 별도의 토양 개량제에 대한 의존성을 감소시키는 물질을 제공하는 것을 기술적 과제로 하였다.

도 1은 미세 토양 입자 구조를 보인 설명도

도 2는 단립화된 토양 입자 구조를 보인 설명도

도 3은 본 발명에 의한 중합체가 처리되지 않은 토양의 표면 사진

도 4는 본 발명에 의한 중합체가 처리된 토양의 표면 사진

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 반복단위가 90-75 : 10-25의 비율(mol%)로 선상으로 배열된 평균 분자량 10,000,000-15,000,000의 아크릴아미드-아크릴레이트 공중합체를 제공한다.

본 발명은 또한 상기 공중합체를 포함하는 토양개량용 접착제를 더욱 제공한다.

본 발명은 또한 상기 공중합체를 포함하는 토양 단립구조 형성제를 더욱 제공한다.

본 발명은 또한 상기 공중합체를 포함하는 토양용 먼지발생 억제제를 더욱 제공한다.

본 발명은 또한 상기 공중합체를 포함하는 토양용 첨가제를 사용하는 사면녹화방법을 더욱 제공한다.

이하, 첨부된 실시예를 통하여 본 발명은 더욱 상세히 설명한다.

실시예 1 : 점도 및 이온도에 의한 접착능 비교시험

본 발명에 의해 얻어진 공중합체, 국내에서 종자뿜어붙이기용 접착재로 일반적으로 사용되는 카르복실에칠스타치(삼진화학 제조) 및 구아-검(Guar-gum){미국 콘-텍(Con-Tack 사 제조)}에 대해 각각 점도 및 이온도를 측정하였다.

점도는 각 시험재료의 0.1% 수용액을 로터리(rotary) 점도계로 no 2, 30rpm에서 측정하였다. 이온도는 토양 및 각종 유기물과의 이온 결합능을 비교하기 위한 것으로서, 각 재료의 이온도(ionic charge)를 폴리비닐 설페이트 포타슘 염 적정법에 의해 측정하였다. 본 실험은 동일 조건 하에서 10회 측정하여 얻은 결과이며, 측정값은 다음 표 1에 나타낸 바와 같은 범위를 보였다.

	0.1% 점도(cps)	0.1% pH	이온도(meq/g)
제조예	250-600	6-8	2-4
카르복실메칠스타치	5 이하	9-11	1
구아 검	5 이하	4-6	0

실시예 2 : 토양 단립구조 형성 및 통기,배수성 개선효과 시험

본 실시예는 식물뿌리, 토양 미생물의 확착을 위한 최적의 토양 조건인 토양 단립구조의 형성 효과를 알아보기 위한 실험이다.

시험 방법으로서 단립구조 형성 시험용 토양과 통기성, 배기성 개선 시험용 토양을 제조한 후, 각각에 대하여 본 발명의 조성물의 처리시 및 미처리시의 성능을 알아보았다.

a) 단립구조 형성 시험

시험토양의 조성 - 모래함량 60%, 미사함량 50%, 점토함량 42%

제조예 1에서 제조된 공중합체의 0.25% 용액(용매 : 물) 400 ml을 상기 시험 토양 3000g에 분무하였다(처리구). 또한, 같은 비율의 시험 토양 3000g에 물 400ml를 분무하였다(무처리구).

상기 두 시험토양 각각을 8mm 체에 통과시키고, 시브 세트(표준체, 4.76mm, 2.83mm, 2.0mm, 1.0mm, 0.3mm 및 0.1mm)에서 10초간 물리적으로 교반시킨 다음, 잔존량의 중량을 측정하였다.

b) 통기성, 배기성 시험

시험토양의 조성 - 모래함량 75, 미사함량 50%, 점토함량 42%

실시예 1에서 사용한 공중합체의 0.25% 용액(용매: 물. ) 400 ml을 상기 시험 토양 3000g에 분무하였다(처리구). 또한, 같은 비율의 시험 토양 3000g에 물 400ml를 분무하였다(무처리구).

통기성, 배수성 시험은 텐더-웬글(Tender-Wengel)장치 및 방법을 사용하였다.

상기 시험들의 결과를 표 2에 보인다.

	토양 잔존율2mm이상 단립구조 토양	토양 잔존율0.1mm이하 미세구조 토양	통기성	배수성
처리구	94%	2%	4.9cm/sec	13.mm/min
무처리구	0.6%	36%	3.6cm/sec	2mm/min

표 2에 보인 바와 같이, 본 발명에 의한 공중합체를 포함하는 토양(도2)은 그렇지 않은 경우(도1)에 비하여 토양입자가 거대 입자화된다. 이로서, 본 발명에 의한 공중합체를 포함한 토양의 경우가 그렇지 않은 경우에 비하여, 통기성 및 배수성이 월등하게 뛰어나서 식물 뿌리의 활착에 유리하며, 또한, 바람에 의한 흙먼지 발생을 현저히 감소시킬 수 있다.

본 발명에 의한 공중합체가 처리된 토양과 처리되지 않은 토양의 표면구조를 육안으로 보면 도 3(무처리구) 및 도 4(처리구)와 같다.

이와 같이 본 발명의 토양조성물은 실시예 1에서 보인 바와 같은 높은 점성 실시예 2에서 보인 바와 같은 거대 입자화 등으로 인하여 빗물이나 바람 등에 의한 흙, 토양의 유실을 방지할 수 있고, 통기성 및 배수성의 향상으로 인하여 식물의 성장 조건이 유리해짐으로써 각종 녹화사업에 있어서 유리한 결과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 조성물의 구체적인 적용예를 보인다. 그러나, 아래의 예는 단지 예시적인 실시예에 지나지 않으며, 적용 농도, 토양 조성물의 구성 등에 관한 예시적 기재에 의해 본 발명의 범위가 축소되어서는 안될 것이다.

적용예 1 : 분사식 씨앗뿜어붙이기 용도(초류 종자 분사 파종법)

초류 종자25kg, 화학비료100kg, 식물성 화이버 75kg, 본 발명에 의한 공중합체 0.5kg을 물 3000리터에 잘 혼합한 후, 약 1000m²에 골고루 잘 분사한다.

이와 같이 본 발명에 의한 토양 첨가용 공중합체는 기존의 합성 접착체(주로CMC 등) 대신 사용함으로써 씨앗이나 기타 자재의 유실을 방지할 수 있으며, 접착성능이 뛰어나 합성 접착제의 사용량을 현저히 줄일 수 있다는 장점이 있다.

적용예 2 : 종비토 뿜어붙이기-암반 사면보호식재로서의 이용

식생 기반제(식물성섬유,흙,비료,씨앗등이 혼합된 것)전체의 0.03-0.1중량%가 되도록 본 발명에 의한 공중합체를 첨가한다. 즉, 본 발명에 의한 공중합체 0.25% 1차용액(예: 본 발명에 의한 공중합체 1kg을 물 400리터에 용해시킨 것)을 준비하여 식생기반제와 2차 배합하여 최종 농도가 0.03-0.1중량%가 되도록 한다. 이 때, 별도의 노즐과 고압분사기를 사용하여 본제 0.25% 1차용액을 식생기반제와 함께 분사한다. 본 발명에 의한 토양용 접착제는 기존의 제품에 비하여 접착성이 뛰어나 소량을 사용하더라도 식생기반제가 경사면에 잘 부착할 수 있으며, 유실이 효과적으로 방지되며, 또한 배수성과 통기성을 개선하여 식물 활착이 개선될 수 있다.

적용예 3 : 토양유실방지 및 흙먼지 발생 억제제로서의 이용

본 발명에 의한 공중합체를 0.05-0.1중량%가 되도록 물에 용해시킨 후, 절토면이나 성토면에서 토양이 유실될 우려가 있는 지역에 고압 살수 장비로 분사함으로써 빗물이나 바람에 의한 토양의 유실을 방지한다.

이제까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 공중합체는 기존의 토양용 접착제와 비교하여 소량 사용만으로서 높은 접착성능을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 토양 구조를 단립구조로 변화시키고 흡수성 배수성을 개선시키는 성능이 뛰어나기 때문에, 각종 사면 녹화용도와 토양 먼지 발생 억제제 등으로서 이용가치가 높은 효과가 있다.

Claims (4)

1. 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 반복단위가 90-75 : 10-25의 비율(mol%)로 선상배열된, 평균 분자량 10,000,000-15,000,000의 아크릴아미드-아크릴레이트 공중합체.

   [화학식 1]

   [화학식 2]
2. 제1항의 공중합체를 주성분으로 이루어진 것을 특징으로 하는토양개량제.
3. 제1항의 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양용 토양유실 및 먼지발생 억제제.
4. 제1항의 공중합체를 주성분으로 하는 토양용 첨가제를 사용하는 것을 특징으로 하는 사면녹화방법.