KR20090031090A - 식생 호안 블록과 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식생 호안 블록과 그 제조 방법에 관한 것으로, 황토를 구성하는 입자 중 미립분을 채취하여 폐지펄프, 코코피트 등을 분쇄한 것과 일정량의 물을 교반하여 통상의 다공질 콘크리트의 공극 내로 주입하여 콘크리트 성분에 의한 높은 알칼리성을 황토를 사용하여 중성도에 가깝도록 중화시킴에 따라 식물 뿌리의 생육발달에 도움이 되도록 하고, 주입된 슬러리에 의해 보습력의 향상과 유기물 공급원으로서의 역할도 가능하도록 하는 식생호안블록을 제공하여 사면안정화 및 조기 생태복원이 가능하도록 하는 데 목적이 있다.

식생호안블록, 황토슬러리, 공극, 보호턱, 이동홈

Description

식생 호안 블록과 그 제조 방법{Plantable revetment block and manufacturing method thereof}

본 발명은 하안(河岸)·해안(海岸)·둑을 보호해서 유수에 의한 물가선의 침식을 방지하고, 사면의 안정을 도모하며, 식물이 호안과 법면의 사이에서 자랄 수 있도록 하는 식생호안블록에 관한 것으로, 보다 상세하게는 황토슬러리가 주입된 다공질 콘크리트로 형성하여 친환경적이고 녹지조성이 편리한 식생호안블록과 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 식생호안블록이란 호안이나 법면에 시공되어 토사가 유실되는 것을 방지함과 아울러 블록내 유공이나 블록간의 공간, 블록내 공극에 다양한 식물과 지중소동물이 자랄 수 있도록 식생 공간을 형성하며, 여기에 서식하는 식물과 지중소동물 및 각종 미생물에 의해서 토양의 자정능력이 향상되도록 하기 위하여 사용된다.

그러나, 대부분의 식생호안블록이 콘크리트 면을 노출하는 형태임에 따라 생태복원력이 낮고 자연 경관을 훼손하므로 환경단체와 주민들로부터 거부되는 추세이며, 그 주된 이유로는 콘크리트의 노출로 인하여 시각적으로 부자연스런 경관을 연출하고, 콘크리트면의 온도 상승에 의한 하천수면 및 주변 대기 온도의 상승으로 인하여 생물 서식이 곤란한 점 등이 있다.

또한, 기존의 식생호안블록은 일반 콘크리트 등으로 형성하였으나, 콘크리트 블록 자체가 강한 알칼리성이고 무공성 블록의 경우 수분 및 비료성분을 축적할 수 없기 때문에 식물이나 지중소생물이 자라기에 적합하지 않았고, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 제조된 다공성 블록의 경우에도 기공의 표면에서 콘크리트의 알칼리성분이 용출되어 식물이 생착하는데 오랜 시간이 소요되었으며, 이로 인해 자연하천이 본래 갖고 있는 각종 생물들의 생육작용이 발현되지 않는 문제점이 있었다.

이와 같은 알칼리 용출의 문제점을 해결하기 위한 기술로는, 일정 기간 이상 공기 중에서 콘크리트 블록을 탄산화시키거나, 수중에서 알칼리 용출을 촉진시키거나, 잠재 수경성 재료와 포졸란 반응재료를 사용하여 가용성 Ca(OH)₂를 감소시키는 방법 등이 사용되었다. 아울러 현장 타설식의 경우에는 표면을 중성화시키기 위하여 1개월 정도의 자연방치기간을 두거나, 조기식생을 위하여 액체화한 황산 제 2철 등을 분무하여 중성화시키는 방법을 사용하였으나, 이도 상당한 기간을 필요로 하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 황토를 구성하는 입자 중 미립분을 채취하여 폐지펄프, 코코피트 등을 분쇄한 것과 일정량의 물을 교반하여 통상의 다공질 콘크리트의 공극 내로 주입하여 콘크리트 성분에 의한 높은 알칼리성을 황토를 사용하여 중성도에 가깝도록 중화시킴에 따라 식물 뿌리의 생육발달에 도움이 되도록 하고, 주입된 슬러리에 의해 보습력의 향상과 유기물 공급원으로서의 역할도 가능하도록 하는 식생호안블록을 제공하여 사면안정화 및 조기 생태복원이 가능하도록 하는 데 목적이 있다.

아울러, 식물의 뿌리나 지중 소생물이 쉽게 이동할 수 있는 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 38mm 이하 19mm 이상의 입도를 갖는 골재와 시멘트를 이용하여 통상의 콘크리트 블록 제조 방법에 따라 공극율 25% 이상의 다공질 콘크리트 블록을 제조하고 양생 후, 0.1mm 이하의 황토 미립분과 폐지펄프와 물과 계면활성제, 고분자수지에 코코피트, 피트모스, 제올라이트, 펄라이트 중에서 택일한 성분을 교반하여 슬러리를 만들고 이를 성형된 다공질 콘크리트 블록의 공극 내부에 주입하여 pH를 조절함으로써 미생물과 식물의 조기 활착을 돕는 식생호안블록을 제공한다.

그리고, 복토된 흙을 강우로부터 보호할 수 있는 보호턱을 상부에 형성하며, 보호턱이 보호하는 내측의 바닥면은 수평한 상태로 형성하고, 외측에는 요철을 형성하고, 하부에는 이동홈을 형성하여, 사면 형성시 이웃하는 블록과 조립과정에서 다수개의 요철이 서로 밀착되면서 고정되도록 하고, 하부의 이동홈을 통해 지중생물이 서로 교통하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 식생 호안 블록에 의하면 식물이 활착하기에 적당한 pH상태가 되고 수분 보지력 및 양분흡착력을 크게 증대시켜 식물이 조기에 활착하고 생장이 촉진되므로, 식물의 생육 및 활착이 안정되어 수변에 식물 군락이 빠른 시기에 조성될 수 있도록 하고, 수중생물 중 변태를 하는 생물의 이동공간 및 서식공간을 제공하게 된다.

또한, 황토슬러리 주입과 복토 그리고 식물생육에 의한 대기온도 상승 방지에 따른 효과로 인해 하천수면 서식 생물이 여름철마다 열사하는 현상을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.

따라서, 식물 및 소생물의 생육이 원활하게 되어 호안 블록이 갖는 기능인 사면 안정, 수질 정화 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

이하 본 발명에 따른 식생호안블록과 그 제조방법에 대한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 식생호안블록의 제조방법을 나타내는 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 식생 호안 블록의 황토 슬러리 충진 구조를 나타내는 도면이 며, 도 3은 본 발명의 식생호안블록을 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 식생호안블록을 설치한 것을 나타내는 설치예시도이며, 도 5는 본 발명의 식생호안블록을 설치한 것을 나타내는 측단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 식생호안블록 시공시 식물 활착 개념도이다.

본 발명에 따른 식생호안블록의 제조방법을 살펴본다.

우선, 38mm 이하 19mm 이상의 입도로 이루어진 굵은 골재를 시멘트와 배합하여 공극률 25% 이상을 갖는 식생호안블록용 다공질 콘크리트 블록을 성형하는데, 상기한 바와 같이 다공질 콘크리트 블록의 공극을 25%이상 확보하기 위해서는 38mm 체를 100%통과하고 26.5mm 체를 50% 이상 통과하고, 19mm 체에 모두 잔류하는 굵은 골재를 사용하여 다공질 콘크리트 1㎥당 시멘트 300~360kg/㎥, 굵은 골재 1400~1800kg/㎥, 단위 수량은 80~120kg/㎥을 사용한다.

상기와 같은 조건으로 성형된 다공질 콘크리트 블록을 증기 양생인 경우 3일 경과 후 또는 자연 양생인 경우 10일 경과 후 황토 슬러리를 주입하는데, 황토슬러리의 주입방법은 다공질 콘크리트 블록으로 이루어진 식생호안블록의 크기에 맞도록 제작된 측면 차단막을 설치하고 도 2에 나타내는 바와 같이 노즐과 같은 주입 수단을 사용하여 상부로부터 황토슬러리를 분사 혹은 낙하하여 단순 주입하거나 주입과정에서 진동발생장치를 통해서 식생호안블록에 진동을 가하여 주입하는 방식을 사용하고, 주입 완료된 식생 호안블록은 운반 야적되어 건조된다.

이때, 황토 슬러리는 0.1mm 체를 통과하는 입도이어야 한다. 황토슬러리의 구성은 황토미립분 20~40중량%, 폐지펄프 0~20중량%, 코코피트, 피트모스, 제올라 이트, 펄라이트 중에서 택일한 성분 5-30중량%, 배합수 20~70중량%로 구성되고, 여기에 보습제로서 고흡수성 고분자수지 및 유동화제로서 계면활성제가 각각 0-5중량% 더 첨가되어 혼합 분산 장치를 이용하여 조성 성분의 분리 및 불균일화가 일어나지 않을 때까지 처리하여 0.1mm이하의 입도를 갖는 균질의 황토 슬러리를 얻으며, 이와 같이 구성된 황토 슬러리는 높은 유동성을 갖는 젤리상태이므로 콘크리트 블록의 공극에 쉽게 투입되고 건조를 통하여 고형화가 이루어지므로 기공으로부터 외부로 쉽게 이탈하지 않게 된다.

상기한 구성에서 황토 미립분은 토사를 구성하는 입자중 0.1mm이하에 해당되는 미립분이며, 채취방법은 토취장, 사토장, 건설폐기물 선별토사 등에서 얻을 재료를 스크린 한 것을 사용한다. 이러한 황토 미립분은 알칼리에 의한 식물 생장 억제 효과를 제어할 수 있도록 충분히 사용되어야 하나 그 첨가량이 40중량%를 넘어설 경우 슬러리의 건조에 따른 황토 미립분간의 경화현상이 발생하게 되고 이로 인한 식물생장의 저하가 예상되며, 20중량% 미만을 사용할 경우 황토 첨가 효과를 기대하기 어렵다.

그리고, 폐지펄프는 제지 생산 중 발생하는 부산물로서, 완전 부숙된 폐지펄프는 특히 질소 성분을 다량 함유하여 잔디와 같은 초지류 종자 등의 발아 후에 초기 생육을 증가시키는 것으로 알려져 있다. 특히 폐지펄프는 보습력, 보비력 및 통기성이 우수하며, 접착력이 증가되어 시공 후에 우천에 의한 다공질 구조체 내의 황토 슬러리가 유실되는 것을 방지하고 황토입자의 경화를 억제하는 효과를 가지며, 20중량% 초과하여 사용할 경우 식물의 자생효과를 억제할 수 있으며, 사용하지 않을 수도 있다.

코코피트는 식물생자용 상토로서 많이 사용되고 있는 것으로, 열대지방 야자수의 섬유물질로 리그닌의 함량이 높아 화학적으로 불활성 물질이며, 상당한 유기 양분과 미량요소를 함유하고 있는 무독, 무취의 소재로서 또한 퇴비와는 달리 장기간 분해되지 않는 특성이 있으므로 식생 기반 조성 전후로 가스발생의 우려가 없으며, 입자는 0.4mm이하의 것을 잘게 파쇄하여 사용한다. 그리고, 상기한 코코피트 대신에 피트모스, 제올라이트, 펄라이트 등의 광물질을 사용할 수도 있으며, 이들은 모두 상토로서 사용되는 것이다. 그리고, 이와 같은 코코피트는 30중량%초과 사용할 경우 기공이 커지므로 적절한 강도를 얻기가 어렵고 5중량%미만으로 사용할 경우에는 황토의 경화에 따른 기공율 확보가 곤란한 문제점이 있다.

계면활성제는 폐지펄프, 코코피트 등의 표면개질을 통한 보수성 향상에 유효하며, 분산 및 유동성을 증가시키며 예로는 Twin 100, 200, 300등이 있으며, 5중량% 초과사용시 식물뿌리의 계면과의 접촉에 따른 이상효과가 나타날 수 있다.

고흡수성 고분자수지는 합성계와 천연계가 있으나, 합성계는 일반적으로 높은 흡수성을 나타내나, 제조원가가 비싸고 자연분해가 곤란하므로 토양오염의 원인으로 작용할 수 있으므로, 본 발명에서는 생분해성 셀룰로즈계 수지(예 카르복시메틸셀루로오스나트륨(Sodium carboxy methylcellulose))를 사용하며, 인공토양의 보습력을 증대시키고 점착성을 높여주며, 분해에 따른 탄소원으로서의 역할도 수행하고, 예로서는 정상엔지니어링의 상품명 Con Gel-SI이 있다. 이러한 고흡수성 고분자수지는 5중량%초과 사용시 수분흡수율이 좋아서 수분 부족시 식물 뿌리로 흡수되 어야 할 수분을 고흡수성 고분자수지가 흡수함으로서 식물뿌리에 해를 끼치 수 있다.

이와 같이 제조된 식생호안블록(A)은 도 3에 나타낸 바와 같이 상부에 복토되는 식생 기반 토사의 유실을 방지하기 위한 보호턱(1)이 형성되며, 보호턱(1)이 보호하는 내측의 바닥면(2)은 수평한 상태로 형성되고, 보호턱 외측면은 반원형 요철(3)(4)이 형성되어 상/하, 좌/우간 블록 결합시 원활한 결합을 가능토록 형성한다.

또한, 하부에는 지중생물의 이동을 위한 이동홈(5)이 저면에 관통 형성되며, 상기 이동홈(5)은 시공시 장비에 의한 운반용 홈으로 이용되는 기능을 포함한다.

그리고, 상기한 바와 같이 황토슬러리가 주입 야적된 상태의 식생호안블록을 사면에 설치하는 방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴본다.

우선, 원지반인 시공대상 비탈 사면(8)을 정지작업을 하여 고르게 하고 그 위에 토목섬유인 부직포(7)를 포설한다. 이후, 식생호안블록(A)의 시공이 가능하도록 비탈면 하단이 되는 저수부에 기초콘크리트(9)를 시공하거나 이에 준하는 구조물을 설치하여 슬라이딩에 의한 부실이 없도록 한다.

상기 식생호안블록(A)은 도 4에 나타내는 바와 같이 하부로부터 요철(3)(4)이 서로 맞물리도록 설치한다.

식생호안블록(A)의 하부에 형성되는 이동홈(5)은 설치시에는 중장비에 의한 연결고리 고정부가 되어 운반 및 시공이 용이하게 하며 설치후에는 식물의 뿌리나 지중소생물이 이동하는 이동홈(5)의 역할에 충실되게 한다.

이웃하는 측면 식생 호안 블록과의 연결은 별도의 연결체계가 없으나, 하부와 상부의 식생호안블록(A)을 엇갈려 설치함에 따라 자연적으로 측면블록과의 견고한 연결을 갖도록 한다.

그리고, 상기한 바와 같이 황토슬러리가 주입된 식생호안블록(A)을 배치한 후 상부에 식생 기반 토사(6)를 복토하고, 이후 필요에 따라 식재하거나, 자연 천이를 유도할 수 있게 된다.

이와 같이 시공된 식생호안블록에 식물이 활착한 경우 도 6에 나타내는 바와 같이 식물의 뿌리가 식생 기반 토사(6) 부분으로부터 다공성 식생 호안 블록(A)의 공극을 거쳐서 사면(8)으로 활착하게 된다.

도면중 미설명부호 9는 기초콘크리트를 나타내고, 10은 잡석을 나타낸다.

이상과 같은 본 발명에 따른 식생호안블록은 공극 내부에 황토 슬러리를 미리 주입시킴으로써, 기존의 다공질 콘크리트 식생호안블록에 복토한 흙이 강우에 의해 다공질 내부로 유입되고 난후에 식물의 뿌리가 서서히 활착하게 되지만 본 발명의 식생호안블록은 미리 공극에 황토슬러리가 주입되어 있으므로 식물의 활착기간을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.

그리고, 황토슬러리를 주입하여 콘크리트의 pH를 낮춤에 따라, 식물이 서식하기 이로운 pH에 근시간 내에 도달된다.

따라서 기존의 식생호안블록에 비하여 황토슬러리를 사용하는 본 발명의 식생호안블록은 생태계 복원을 보다 빨리 안정적으로 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 식생호안블록의 제조방법을 나타내는 공정도

도 2는 본 발명에 따른 식생 호안 블록의 황토 슬러리 충진 구조를 나타내는 도면

도 3은 본 발명의 식생호안블록을 나타내는 사시도

도 4는 본 발명의 식생호안블록을 설치한 것을 나타내는 설치 예시도

도 5는 본 발명의 식생호안블록을 설치한 것을 나타내는 측단면도

도 6은 본 발명에 따른 식생호안블록을 시공시 식물 활착 개념도

* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *

A : 식생호안블록 1 : 보호턱

2 : 바닥면 3 : 요철

4 : 요철 5 : 이동홈

6 : 토사 7 : 부직포

8 : 사면 9 : 기초콘크리트

10 : 잡석

Claims (5)

1. 다공질 콘크리트 1㎥당 시멘트 300~360kg/㎥, 38mm 이하 19mm 이상의 입도로 이루어진 굵은 골재 1400~1800kg/㎥, 물 80~120kg/㎥을 사용하여 공극률 25% 이상의 식생호안블록용 다공질 콘크리트 블록을 성형하는 과정과,

   성형된 다공질 콘크리트 블록을 양생하는 과정과,

   양생된 다공질 콘크리트 블록에 황토를 포함하는 황토 슬러리를 주입하며, 황토 슬러리는 주입 수단을 사용하여 상부로부터 단순 분사 혹은 낙하를 통하여 주입하거나 분사 혹은 낙하와 함께 진동발생장치를 이용하여 진동을 가해서 주입하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 식생호안블록 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 황토 슬러리는 0.1mm 체를 통과하는 입도를 갖는 황토미립분 20~40중량%, 폐지펄프 0~20중량%, 코코피트, 피트모스, 제올라이트, 펄라이트 중에서 택일한 성분 5-30중량%, 배합수 20~70중량%, 보습제로서 고흡수성 고분자수지 및 유동화제로서 계면활성제가 각각 0-5중량% 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 식생호안블록 제조방법.
3. 제 1항 또는 제 2항의 어느 하나의 항에 의하여 제조되고, 공극 사이에 황토슬러리가 투입된 것을 특징으로 하는 식생 호안 블록.
4. 제 3항에 있어서, 상기한 식생 호안 블록은 상부에 보호턱(1)이 형성된 것을 특징으로 하는 식생호안블록.
5. 제 3항에 있어서, 상기한 식생 호안 블록 하부에는 이동홈(5)이 형성되는 것을 특징으로 하는 식생호안블록.

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