KR20100121001A - 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법 - Google Patents

석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산성배수가 발생되는 토양에 있어서, 산성화된 토양을 중화시켜 산성배수로부터 식생피해를 최소화하기 위한 석회석 분말과, 식생 성장에 도움이 되도록 하는 부숙퇴비가 혼합되어 이루어진 복토층을 시공대상 비탈면에 조성하도록 하며, 상기의 복토층이 강우에 의해 유실되는 것을 방지하면서 식생의 성장에 도움이 되는 식생기반재를 복토층의 상면에 취부하도록 하여, 산성배수가 발생되는 비탈면에서 산성배수로부터 식생을 보호하며 효과적인 식생피복을 구현할 수 있도록 한 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법에 관한 것이다.
식생, 석회석, 유기물질, 산성배수

Description

석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법{Vegetation Method of Slope with Acidic Water using Vegetation Base Attaching and Soil Covering of Soil Including Limestone Powder and Organic Compounds}
본 발명은 산성배수에 의한 식생피해를 방지할 수 있는 식생피복공법에 관한 것이다.
산성배수는 지하에 안정하게 존재하던 황화광물이 광업활동과 건설사업 과정의 지반굴착에 의하여 지표에 노출되어 산화되면서 생성된다. 생성환경에 따라 다양한 종류의 황화광물이 존재하며 황철석(FeS2)은 가장 흔한 황화광물로서 산성배수 발생의 주 광물로 알려져 있다. 황철석의 산화에 의한 산성배수의 발생은 다음과 같다.
Figure 112009027537827-PAT00001
우리나라는 1000개 이상의 석탄, 금속, 납석 휴폐광산이 전국에 산재해 있으며, 지반굴착과정에 지표에 노출되어 산성배수를 발생시킬 개연성이 높은 암석인 옥천계, 평안층군, 제 3기 퇴적암, 중생대 화산암류, 열수변질 암석이 전국에 산재해 있다. 휴폐광산과 건설현장의 비탈면 식생녹화는 비탈면 안정성확보, 오염확산방지, 생태복원을 위하여 널리 사용되고 있다. 휴폐광산과 건설현장의 산성배수 발생 비탈면은 산성배수에 의한 토양의 산성화 및 높은 유해원소(중금속,AL,Mn)농도,낮은 점토함량, 낮은 영양분함량으로 인해 식생성장에 매우 불리한 조건을 갖추고 있으며 식생피복이 실패하는 사례가 빈번히 발생하고 있다. 산성배수가 발생되고 있는 비탈면에서 산성배수로부터 식생을 보호하고 성공적인 식생피복을 위하여 비탈면에 50cm이상 양질의 토양으로 복토 후 식생피복을 실시하고 있다. 비탈면의 복토재로 사용되는 일반 토양은 산성배수에 대한 중화능력이 낮으며 복토층 하부에서 다량의 산성배수가 발생될 경우 모세관현상에 의하여 산성배수가 상승하여 식생에 피해를 주는 사례가 발생하고 있다. 또한 비탈면에서 두꺼운 복토는 강우에 의한 토사유실을 유발하고 안정성을 저해할 우려가 높다. 두꺼운 복토층 조성을 위하여 다량의 토사가 필요하며 토사취득과정에서 환경훼손이 불가피하다. 따라서 산성배 수에 의한 식생피해를 방지하고 토사채취과정에서 발생되는 환경훼손을 최소화할 수 있는 새로운 개념의 식생피복공법의 개발과 현장적용이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하기와 같다. 산성배수가 발생되고 있는 비탈면의 기존 식생피복공법은 산성배수로부터 식생을 보호하기 위해 50~100cm의 두꺼운 복토층을 조성하고 식생피복을 실시하고 있다. 비탈면에 조성된 두꺼운 복토층은 우수에 의한 토사유실과 유실에 따른 사면안정성 저해가 초래될 수 있다. 두꺼운 복토층 조성을 위하여 다량의 토사확보가 필요하고 이에 수반되어 복토재 확보를 위한 환경훼손과 복구를 위한 추가비용이 소요된다. 이에, 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 복토층 두께의 최소화 및 복토층으로부터 토사유실방지를 동시에 달성할 수 있는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 시공대상 비탈면의 토양과 암석을 채취 분석하는 단계(S100)와; 상기 단계(S100) 후, 시공대상 비탈면의 중화를 위한 석회석 요구량을 산출하는 단계(S110)와; 상기 단계(S110) 후, 시공대상 비탈면에 도포될 복토층의 두께를 결정하는 단계(S120)와; 상기 단 계(S120) 후, 시공대상 비탈면을 정리하는 단계(S130)와; 상기 단계(S130) 후, 시공대상 비탈면에 석회석이 함유된 복토층을 조성하는 단계(S140)와; 상기 단계(S140) 후, 상기 시공대상 비탈면의 경사도를 측정하는 단계(S150)와; 상기 단계(S150) 후, 상기 경사가 소정각도 이상인 경우, 복토층 상부면에 고정망을 고정설치하는 단계(S160); 상기 단계(S160) 후, 상기 복토층에 식생기반재를 취부하는 단계(S170); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 S110 단계에서는 상기 시공대상 비탈면의 암석으로부터 발생될 산성배수의 중화에 필요한 석회석 요구량과, 상기 시공대상 비탈면의 토양중화에 필요한 석회석 요구량을 각각 산출한 후 합산하여 석회석의 총 요구량을 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 암석으로부터 발생될 산성배수의 중화에 필요한 석회석 요구량 산출은, 비탈면 내의 암석을 파쇄하여 분말상태로 만드는 단계(S10)와; 상기 단계(S10) 후, 암석 분말 2g에 10% 과산화수소를 산(H+) 반응이 완료될 때까지 첨가하는 단계(S11)와; 상기 단계(S11) 후, 반응이 완료된 암석분말과 과산화수소의 혼합용액이 200ml가 되도록 증류수를 첨가하는 단계(S12)와; 상기 단계(S12) 후, 상기 혼합용액이 PH 7이 될때까지 0.01N 또는 0.1N 수산화나트륨을 첨가하여 분말 암석과 과산화수소의 반응과정에서 생성된 산의 발생량을 제 1식을 통해 산출하는 단계(S13)와;
[제 1식]
암석의 산(H+) 발생량(N/kg)= m × NaOH용액 투입량(ml) × 0.5
(여기서, 상기 m은 NaOH용액의 종류에 따라 0.01 또는 0.1이 대입됨.)
상기 단계(S13) 후, 산의 발생량을 통해 중화에 필요한 석회석 요구량을 제 2식을 통해 산출하는 단계(S14);
[제 2식]
A = 0.5 × 100 × 암석의 산(H+) 발생량(N/kg) = 25 × m × NaOH용액 투입량(ml)
(여기서, A는 암석에서 발생된 산(H+)의 중화에 필요한 석회석 요구량(g/kg), m은 NaOH용액의 종류에 따라 0.01 또는 0.1이 대입됨.) 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 시공대상 비탈면의 토양중화에 필요한 석회석 요구량 산출은, 상기 시공대상 비탈면에서 채취한 토양을 풍건 한 후, 2mm 입도를 가지는 토양시료로 준비하는 단계(S20)와; 상기 단계(S20) 후, 토양시료 20g과 0.01M 염화칼륨 용액 200ml를 혼합반응시켜 혼합용액의 pH를 측정하는 단계(S21)와; 상기 단계(S21) 후, 상기 혼합용액이 PH 7이 될 때까지 0.01N 또는 0.1N 수산화나트륨을 첨가하되, 투입되는 수산화나트륨 용액의 양을 기록하는 단계(S22)와; 상기 단계(S22) 후, 산성토양의 중화에 필요한 석회석 요구량을 제 3식을 이용하여 산출하는 단계(S23);
[제 3식]
B = 5 × m × NaOH용액 투입량(ml)
(여기서, B는 토양 중화에 필요한 석회석 요구량(g/kg), 상기 m은 NaOH용액의 종류에 따라 0.01 또는 0.1이 대입됨.) 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 S120 단계에서는 상기 시공대상 비탈면의 토사함량과 피복식생의 종류에 의해, 상기 시공대상 비탈면에 도포될 복토층의 두께가 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시공대상 비탈면의 토사함량이 20%이상이거나 또는 토사함량이 20%미만이며 피복식생이 초본인 경우, 석회석과 유기물을 함유한 복토층을 10cm 두께로 조성하고, 토사함량이 20%미만이며 피복식생이 목본인 경우, 석회석과 유기물을 함유한 복토층을 20 내지 50cm 두께로 조성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 S130 단계에서는, 토양에 석회석 분말과 부숙퇴비가 혼합되어 이루어지는 복토층을 상기 시공대상 비탈면에 도포 후 다짐을 실시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 S140 단계에서는, 상기 복토층에 함유되는 석회석 총 함량을 제 4식으로 산출하는 것을 특징으로 한다.
[제 4식]
석회석 함량(g/kg)={((A × C)+(B × C')) / 100} × D
(여기서, 상기 A는 암석으로부터 발생한 산성배수 중화에 필요한 석회 요구량(g/kg), B는 토양중화를 위한 석회석 요구량 (g/kg), C는 암석함량(%), C'는 토양함량(%), D는 복토층 및 비탈면 물질의 비중, 복토층 두께, 식생종류 인자를 나 타냄.)
또한, 상기 식생기반재는 토양 55%, 완숙퇴비 30%, 석회석 분말 10%, 코코넛 섬유 2%, CMC 2%에 비료 및 종자가 혼합되어 이루어져, 상기 복토층 상부면에 0.5 내지 1cm 두께로 취부되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 산성배수로부터 식생을 보호하기 위해 산성배수가 발생되는 비탈면에 도포되는 복토층의 두께를 최소화할 수 있으며, 강우에 의한 복토층의 토사유실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도 1 또는 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 공법은 산성배수 중화재인 석회석 분말과 식생성장에 필요한 영양분 공급과 보습력 증강을 위하여 부숙(腐熟)퇴비를 첨가한 토양을 이용한 10 내지 50cm 두께의 복토층(10) 조성과, 복토층(10) 표면에 부착되어 흘러내리지 않고 강우로부터 복토층(10)의 침식과 유실을 방지할 수 있는 점착성이 높은 식생기반재(30)의 취부로 구성된다.
(1)복토재의 석회석 함량결정
복토층(10)은 하부에서 발생된 산성배수와 산성화된 토양을 중화시켜 산성배수로부터 식생피해를 최소화하고, 비탈면(시공대상 비탈면(G)) 토양의 열악한 식생성장환경(낮은 점토함량, 낮은 보습력, 낮은 영양분 함량)을 개선하여 식생성장을 원활하게 하는 역할을 한다. 복토재는 양질의 토양에 산성배수에 대한 중화능력이 높은 석회석 분말과 식생성장에 필요한 수분과 영양분을 공급하는 능력을 갖춘 부숙퇴비를 함유한다. 복토층(10)에 함유된 석회석은 용해 및 침투되어 하부에서 발생되는 산성배수와 산성토양을 중화시키게 된다.
복토재의 석회석 함량은 비탈면의 암석과 토양의 비율, 암석으로부터 발생되는 산성배수의 중화에 필요한 석회석 요구량, 토양의 중화에 필요한 석회요구량, 복토층(10)의 두께, 식생의 종류에 의하여 결정된다. 복토재의 석회석 함량은 하기의 제 4식을 이용하여 계산할 수 있다.
[제 4식]
석회석 함량(g/kg)={((A × C)+(B × C')) / 100} × D
(여기서, 상기 A는 암석으로부터 발생한 산성배수 중화에 필요한 석회 요구량(g/kg), B는 토양중화를 위한 석회석 요구량 (g/kg), C는 암석함량(%), C'는 토양함량(%), D는 복토층(10) 및 비탈면 물질의 비중, 복토층(10) 두께, 식생종류 인자를 나타냄.)
- 암석의 산성배수 발생량 및 석회석 요구량
비탈면 암석의 산성배수 발생량은 암석을 파쇄하여 분말상태로 만들고(S10 단계), 암석 분말 2g을 250ml 비커에 넣고 10% 과산화수소(H2O2)를 반응이 완료될 때까지 조금씩 첨가한다(S11 단계). 반응이 완료된 후 용액이 200ml가 되도록 증류수를 첨가한다(S12 단계). 200ml 용액을 0.01N 혹은 0.1N NaOH용액을 이용하여 pH 7까지 적정하여 암석과 과산화수소의 반응과정에서 생성된 산(H+)의 발생량을 하기의 제 1식과 같이 계산한다(S13 단계).--->(상기 S10단계부터 S13단계까지 순차적으로 행한다. )
[제 1식]
암석의 산(H+) 발생량(N/kg)= m × NaOH용액 투입량(ml) × 0.5
여기서, 상기 m은 NaOH용액의 종류에 따라 0.01 또는 0.1을 대입하면 된다. 석회석(CaCO3) 1M은 2N H+를 중화시킬 수 있다.
CaCO3 + 2H+ ---> Ca2 + + H2O + CO2
따라서 하기의 제 2식을 이용하여, 발생된 H+의 중화에 필요한 석회석(분자량 : 100g)의 요구량을 계산할 수 있다.
[제 2식]
A = 0.5 × 100 × 암석의 산(H+) 발생량(N/kg) = 25 × m × NaOH용액 투입량(ml)
(여기서, A는 암석에서 발생된 산(H+)의 중화에 필요한 석회석 요구량(g/kg), m은 NaOH용액의 종류에 따라 0.01 또는 0.1이 대입됨.)
- 토양의 산성도 및 석회석 요구량
시공대상 비탈면에서 채취한 토양을 풍건(風乾)하고 채를 이용하여 2mm 이하 입도를 가지는 시료(토양)를 회수하여 사용한다(S20 단계). 토양 20g과 0.01M KCl 용액 200ml를 30분 동안 반응시킨 후 용액의 pH를 측정한다(S21 단계). pH 측정 후 0.01N 혹은 0.1N NaOH 용액을 1ml씩 첨가하고 30분 동안 반응시킨 후 용액의 pH를 측정한다(S22 단계). 이러한 과정을 용액 pH7이 될 때까지 반복하여 실시하고 투입된 NaOH 용액의 양을 기록한다. 하기의 제3식을 이용하여 산성 토양의 중화에 필요한 석회석 요구량을 계산한다(S23 단계).--->(상기 S20단계부터 S23단계까지 순차적으로 행한다.)
[제 3식]
B = 5 × m × NaOH용액 투입량(ml)
(여기서, B는 토양 중화에 필요한 석회석 요구량(g/kg).)
상기 제 3식에서 NaOH용액의 종류에 따라 m은 0.01 혹은 0.1을 대입하면 된다.
암석으로부터 발생된 산성배수의 중화 및 산성 토양의 중화에 필요한 석회석을 시판제품으로 사용할 경우 제품의 석회석 함량을 고려하여 복토재의 석회석 함 량을 결정한다. 또한 산성배수 중화 및 산성토양 중화에 필요한 복토층(10)의 석회석 함량은 최종적으로 복토층(10)과 비탈면 물질의 비중, 식생종류, 복토층(10) 두께를 고려하여야 한다.
(2) 복토재의 유기물 함량
유기물은 토양의 입단형성과 보습력을 증진시키고 다량의 질소, 인, 칼륨 등을 함유하고 있어 식생성장에 필요한 영양분을 공급하는 것으로 알려져 있다. 또한 토양 유기물은 미생물에 의한 분해과정에서 산소를 소모하게 된다.
복토층(10)에서 유기물의 분해에 의한 산소소모는 복토층(10)을 통과하여 하부로 침투하는 우수의 용존산소를 제거하게 된다. 유기물에 의한 우수의 용존산소제거는 하부에 존재하는 황화광물의 산화를 저감시켜 산성배수의 발생을 억제하는 효과를 기대할 수 있다.
토양 유기물은 식생성장 및 토양물성에 좋은 효과를 나타낼 수 있으나 과량이 함유될 경우 유기물의 부식에 의하여 생성되는 가스와 열은 식생성장에 장애요소로 작용할 개연성이 있다. 또한 비탈면에 조성된 복토층(10)에 유기물이 과량 함유될 경우 복토층(10)의 안정성에 악영향을 미칠 수 있다.
따라서 식생성장을 촉진하고 복토층(10)의 안정성을 확보할 수 있는 적정 유기물의 함량은 10% 내외가 적정할 것으로 판단된다.
(3) 복토층(10) 의 두께
복토층(10)의 두께는 시공대상 비탈면의 토양함량과 피복식생의 종류에 의하여 결정된다. 비탈면의 토양함량이 20% 이상으로 물리적인 식생성장기반이 갖추어진 경우에는 식생뿌리깊이의 산성배수와 산성토양을 중화시킬 수 있는 충분한 량의 석회석과 유기물을 함유한 복토층(10)을 약 10cm 두께로 조성하면 된다.
반면 토양함량이 20% 미만으로 물리적인 식생성장기반이 불량한 경우 피복식생의 종류에 따라 두께를 달리하여 조성한다. 피복식생이 초본인 경우 석회석과 유기물을 함유한 토양으로 약 10cm 두께로 복토하고 피복식생이 목본인 경우 20 ~ 50cm 두께로 복토한다.
토양함량이 20% 미만으로 식생기반이 불량한 경우, 표면에 복토재로 덮고 다짐을 하면 복토재가 하부로 흘러내려 초기 두께의 약 2배의 식생기반이 조성된다.
따라서 피복대상식생이 초본인 경우 10cm 복토하면 약 20cm 정도의 식생기반이 조성되고, 목본인 경우 20 ~ 50cm 복토하면 약 40 ~ 100cm 정도의 식생기반이 조성된다.
(4) 복토층(10) 유실방지를 위한 식생기반재 취부
시공대상 비탈면에 식생기반과 산성배수 및 산성토양 중화를 위하여 조성된 복토층(10)은 강우에 의하여 쉽게 유실된다. 따라서 복토층(10) 상부에 조성될 식생기반재(30)는 강우에 의한 복토층(10)의 유실을 방지하고 식생의 발아와 성장에 적합한 재료로 구성되어야 한다. 또한 복토층(10) 하부에 산성배수 발생 암석과 산성토양이 존재함으로 건기에 표면으로 상승하는 산성 모관수를 중화시켜 식생을 보 호할 수 있어야 한다.
따라서 식생기반재(30)는 양질의 토양 55% 내외, 완숙퇴비 30%, 석회석 분말 10%, 코코넛섬유 2%, CMC(carboxy methyl cellulose, 점도증가제) 2%, 비료 및 종자로 구성된다. 식생기반재(30)층은 고압취부기를 이용하여 0.5 ~ 1cm 두께로 복토층(10) 상부에 취하여 조성한다.
비탈면의 경사도(α)가 20°이상으로 복토층(10) 상부에 취부한 식생기반재(30)가 유실될 우려가 높은 경우 고정수단을 이용하여 복토층(10) 상부에 코코넛 망과 같은 고정망(20)을 고정하고 식생기반재(30)가 복토층(10) 표면에 부착되도록 취부한다.(상기 고정수단으로는 앙카핀이 사용되도록 하지만, 상기 앙카핀과 같이 복수개의 구성수단을 상호고정할 수 있는 수단이라면 사용자의 선택에 의해 다양한 수단으로 변경가능함은 당연하다.)
이하에서는 상기와 같은 구성 및 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예의 공법의 적용순서 및 방법과 실시예를 설명하도록 한다.
- 공법의 적용순서 및 방법
(1) 시공대상 비탈면에서 토양과 암석을 채취하고 분석한다.(S100단계)
(2) 토양중화와 암석으로부터 발생될 산성배수의 중화에 필요한 석회석 요구량을 산출한다.(S110단계)
(2) 식생종류, 비탈면의 토사함량을 고려하여 복토층(10)의 두께 결정한 다.(S120단계)
(3) 비탈면의 안정성확보 및 안전사고 방지를 위하여 비탈면을 정리한다.(S130단계)
(4) 석회석 분말과 부숙퇴비를 함유한 토양으로 덮고 토양이 큰 공극을 따라 하부로 흘러내려 식생기반이 조성되도록 하고, 복토층(10)의 표면유실을 최소화하기 위하여 다짐을 실시하여 복토층(10) 조성한다.(S140단계)
((5) 비탈면의 경사도(α)가 20°이상으로, 이후 취부될 식생기반재(30)가 유실될 우려가 있을 경우, 복토층(10) 표면에 앙카핀을 이용하여 코코넛 망을 고정시킨다.)
(6) 복토층(10) 표면 혹은 코코넛 망에 토양, 부숙퇴비, 석회석 분말, 코코넛 섬유, CMC, 비료, 종자를 함유한 식생기반재(30)를 고압 취부기를 이용하여 두께 0.5 ~ 1cm로 취부한다.(S150단계)
- 실시예
1. 대상 비탈면
15cm 복토와 종자뿜어붙이기를 이용한 식생피복을 시도하였으나 산성배수의 영향과 복토층(10)의 유실로 인하여 식생피복이 실패한 경사 약 25°정도의 휴폐광산 폐석적치비탈면을 대상으로 실시하였다. 대상사면은 깊이 20cm까지는 토사와 암석이 혼재하였으며 20cm 이하는 암석만 존재하였다.
2. 복토층(10)의 석회석 함량 및 두께 결정
비탈면 상부 20cm 까지는 무게비율 토양 30%와 암석 70%로 구성되어 있으며 비중은 2.1g/cm3를 나타내었다. 분석결과 암석으로부터 발생될 산성배수의 중화에 필요한 석회석 요구량은 50.2g/kg으로 나타났다. 또한 0.01M KCl 용액 200ml와 토양시료 20g을 반응시킨 후 측정한 pH는 3으로 나타났으며 토양의 중화에 필요한 석회석 요구량은 20.5g/kg으로 나타났다.
피복대상 식생은 양잔디(ryegrass)를 선정하였으며 식생의 뿌리깊이(30cm 이내)와 기존 토사와 암석 혼재하는 층의 두께가 약 20cm 임으로 복토층(10) 두께는 10cm 정도면 충분하다고 판단하였다. 30cm 식생기반층(토사와 암석 혼재층 + 복토층(10))을 조성하기 위하여 복토층(10)은 하부 토사와 암석이 혼재하는 층을 중화시키는데 충분한 석회석을 함유하여야 한다. 복토층(10)의 비중을 1.7로 가정하고 토사와 암석이 혼재하는 층에서 발생될 것으로 예상되는 산성배수와 토양을 중화시키는데 필요한 석회석 요구량을 기준으로 복토층(10)의 석회석 함량을 계산하였다. 계산결과 복토층(10)의 석회석 함량은 102.02g/kg[=(50.2×0.7+20.5×0.3)×(2.1÷1.7)×2]로 도출되었다.
3. 복토층(10) 조성
인근 야산에서 산림표토를 채취하여 석회석 분말 10.2%와 부숙퇴비 10%를 첨가하고 골고루 섞이도록 교반하였다. 조제된 복토재를 비탈면 표면에 덮고 흘러내 리지 않도록 다짐을 실시하였다.
4. 식생기반재(30) 취부
실험대상 비탈면은 급경사지로서 식생기반재(30)가 흘러내릴 우려가 있어 식생기반재(30)의 유실을 방지하기 위하여 앙카핀을 이용하여 복토층(10) 표면에 코코넛 망을 고정시켰다. 토양 55%, 완숙퇴비 30%, 석회석 분말 10%, 코코넛섬유2%, CMC 2%, 복합비료 1%, 양잔디 종자를 혼합하여 고압 취부기를 이용하여 복토층(10) 표면에 취부하였다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 식생녹화공법을 나타낸 일실시예의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 식생녹화공법을 나타낸 일실시예의 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>
10: 복토층 20: 고정망
30: 식생기반재 G: 시공대상 비탈면

Claims (11)

  1. 시공대상 비탈면(G)의 토양과 암석을 채취 분석하는 단계(S100)와;
    상기 시공대상 비탈면(G)의 중화를 위한 석회석 요구량을 산출하는 단계(S110)와;
    상기 시공대상 비탈면(G)에 도포될 복토층(10)의 두께를 결정하는 단계(S120)와;
    상기 시공대상 비탈면(G)을 정리하는 단계(S130)와;
    상기 시공대상 비탈면(G)에 석회석이 함유된 복토층(10)을 조성하는 단계(S140)와;
    상기 시공대상 비탈면(G)의 경사도(α)를 측정하는 단계(S150)와;
    상기 경사도(α)가 소정각도 이상인 경우, 복토층(10) 상부면에 고정망(20)을 고정설치하는 단계(S160);
    상기 복토층(10)에 식생기반재(30)를 취부하는 단계(S170);
    를 순차적으로 실행하는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (S110) 단계에서는
    상기 시공대상 비탈면(G)의 암석으로부터 발생될 산성배수의 중화에 필요한 석회석 요구량과, 상기 시공대상 비탈면(G)의 토양중화에 필요한 석회석 요구량을 각각 산출한 후 합산하여 석회석의 총 요구량을 결정하는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
  3. 제 2항에 있어서,
    암석으로부터 발생될 산성배수의 중화에 필요한 석회석 요구량 산출은,
    시공대상 비탈면(G) 내의 암석을 파쇄하여 분말상태로 만드는 단계(S10)와;
    상기 단계(S10) 후, 암석 분말 2g에 10% 과산화수소(H2O2)를 산(H+) 반응이 완료될 때까지 첨가하는 단계(S11)와;
    상기 단계(S11) 후, 반응이 완료된 암석분말과 과산화수소의 혼합용액이 200ml가 되도록 증류수를 첨가하는 단계(S12)와;
    상기 단계(S12) 후, 상기 혼합용액이 PH 7이 될때까지 0.01N 또는 0.1N 수산화나트륨(NaOH) 용액을 첨가하여 분말 암석과 과산화수소의 반응과정에서 생성된 산의 발생량을 제 1식을 통해 산출하는 단계(S13)와;
    [제 1식]
    암석의 산(H+) 발생량(N/kg)= m × NaOH 용액 투입량(ml) × 0.5
    (여기서, 상기 m은 NaOH 용액의 종류에 따라 0.01 또는 0.1이 대입됨.)
    상기 단계(S13) 후, 산의 발생량을 통해 중화에 필요한 석회석 요구량을 제 2식을 통해 산출하는 단계(S14);
    [제 2식]
    A = 0.5 × 100 × 암석의 산(H+) 발생량(N/kg) = 25 × m × NaOH 용액 투입량(ml)
    (여기서, A는 암석에서 발생된 산(H+)의 중화에 필요한 석회석 요구량(g/kg), m은 NaOH용액의 종류에 따라 0.01 또는 0.1이 대입됨.)
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
  4. 제 2항에 있어서,
    시공대상 비탈면(G)의 토양중화에 필요한 석회석 요구량 산출은,
    상기 시공대상 비탈면(G)에서 채취한 토양을 풍건 한 후, 2mm 입도를 가지는 토양시료로 준비하는 단계(S20)와;
    상기 단계(S20) 후, 토양시료 20g과 0.01M 염화칼륨(KCl) 용액 200ml를 혼합반응시켜 혼합용액의 pH를 측정하는 단계(S21)와;
    상기 단계(S21) 후, 상기 혼합용액이 PH 7이 될 때까지 0.01N 또는 0.1N 수 산화나트륨(NaOH) 용액을 첨가하되, 투입되는 수산화나트륨 용액의 양을 기록하는 단계(S22)와;
    상기 단계(S22) 후, 산성토양의 중화에 필요한 석회석 요구량을 제 3식을 이용하여 산출하는 단계(S23);
    [제 3식]
    B = 5 × m × NaOH용액 투입량(ml)
    (여기서, B는 토양 중화에 필요한 석회석 요구량(g/kg), 상기 m은 NaOH용액의 종류에 따라 0.01 또는 0.1이 대입됨.)
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (S120) 단계에서는
    상기 시공대상 비탈면(G)의 토사함량과 피복식생의 종류에 의해, 상기 시공대상 비탈면(G)에 도포될 복토층(10)의 두께가 결정되는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 시공대상 비탈면(G)의 토사함량이 20%이상이거나 또는 토사함량이 20%미만이며 피복식생이 초본인 경우, 석회석과 유기물을 함유한 복토층(10)을 10cm 두께로 조성하는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 시공대상 비탈면(G)의 토사함량이 20%미만이며 피복식생이 목본인 경우, 석회석과 유기물을 함유한 복토층(10)을 20 내지 50cm 두께로 조성하는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 (S130) 단계에서는,
    토양에 석회석 분말과 부숙퇴비가 혼합되어 이루어지는 복토층(10)을 상기 시공대상 비탈면(G)에 도포 후 다짐을 실시하는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 (S140) 단계에서는,
    상기 복토층(10)에 함유되는 석회석 총 함량을 제 4식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
    [제 4식]
    석회석 함량(g/kg)={((A × C)+(B × C')) / 100} × D
    (여기서, 상기 A는 암석으로부터 발생한 산성배수 중화에 필요한 석회 요구량(g/kg), B는 토양중화를 위한 석회석 요구량 (g/kg), C는 암석함량(%), C'는 토양함량(%), D는 복토층(10) 및 시공대상 비탈면(G) 물질의 비중, 복토층(10) 두께, 식생종류 인자를 나타냄.)
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 식생기반재(30)는 부숙퇴비 30%, 석회석 분말 10%, 코코넛 섬유 2%, CMC 2%에 비료 및 종자가 혼합되어 이루어져, 상기 복토층(10) 상부면에 0.5 내지 1cm 두께로 취부되는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 (S160) 단계에서는
    경사도(α)가 20°이상인 경우, 상기 복토층(10) 상부면에 고정망(20)을 설치하는 것을 특징으로 하는 석회석과 유기물질이 첨가된 토양의 복토와 식생기반재 취부를 이용한 산성배수 발생 비탈면의 식생녹화공법.
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