KR20140007637A - 녹화공사용 토양안정조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 녹화공사용 토양안정조성물에 관한 것으로서, 토목공사 등으로 인하여 형성된 절개지, 사면 등에 뿌려져 식물의 생장이 가능한 환경을 형성하는 녹화공사용 토양안정조성물에 관한 것이다.
본 발명은 식물에서 추출하여 형성된 친수콜로이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물을 제시한다.

Description

녹화공사용 토양안정조성물 {Soil stabilizer for greening land}

본 발명은 녹화공사용 토양안정조성물에 관한 것으로서, 토목공사 등으로 인하여 형성된 절개지, 사면 등에 뿌려져 식물의 생장이 가능한 환경을 형성하는 녹화공사용 토양안정조성물에 관한 것이다.

도로공사, 터널공사, 아파트 단지조성 등의 건축·토목공사 등에 있어서, 절토, 성토 등에 의하여 절개지, 사면 등이 형성되는데, 침식 등에 따른 붕괴위험 또는 미관상의 이유로 초목 등의 생장이 가능하게 하는 녹화공사를 통하여 안정된 식생조성과 생태복원을 시행하고 있다.

녹화공사는 다양한 공법에 의하여 수행되며, 일예로서, 종자분사 파종공법(Seed spray)에 의한 경우, 식생의 활성화 및 침식방지를 위하여 카르복시메틸 셀룰로우스 (Carboxymethyl cellulose : CMC)와 같은 침식방지안정제가 사용된다.

그런데 종래의 침식방지안정제는 화강풍화토(마사토)로 이루어진 사면 같이 점착성분이 적거나, 건조·척박한 토양의 경우, 우기 시 심각한 침식과 세굴이 진행되어 식물의 생장이 어려운 문제점이 있다.

즉, 종래의 침식방지안정제로 통상적으로 사용되고 있는 합성고분자물질인 CMC는 식생 조성물간의 결합력과 사면에 밀착시키는 부착력은 있으나 토양침식방지 기능은 미흡한 문제점이 있다.

특히 화강풍화토(마사토)와 같이 점착성분이 거의 없는 건조·척박한 토양에서는 집중호우 시 종자, 화이버 등의 식생 조성물이 먼저 흘러내린 후, 사면 토사의 침식 및 세굴이 쉽게 발생하는 심각한 문제점이 있다.

또한, CMC가 과도하게 사용될 경우 식생조성물의 고결화와 토양 공극의 충전으로 식물생육에 악영향을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.

그리고 이러한 문제점을 보완하기 위해 현재 거적(net) 덮기 공사를 추가로 시공하고 있으나, 이는 근본적인 문제해결이 불가능하며 별도시공에 따른 비용이 추가로 소요되는 문제점이 있다.

또한 상기와 같은 종래의 침식방지안정제는 반복되는 토양유실과 복구 등으로 인하여 현장관리비용 과다투입의 문제와 시공자의 현장관리에 어려움이 많은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 종자, 피복재, 비료 등의 식생 조성물을 토양과 일체화시키는 결합력이 우수함과 아울러 토양과의 자체결합력이 우수한 녹화공사용 토양안정조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 식물에서 추출하여 형성된 친수콜로이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물을 제시한다.

상기 녹화공사용 토양안정조성물은 음이온성 중합체를 더 포함할 수 있다.

상기 녹화공사용 토양안정조성물은 요소가수분해억제제 및 질산화억제제 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

상기 친수콜로이드는 50wt%~88wt%, 음이온성 중합체는 2~10wt%, 요소가수분해억제제는 0.1~5wt%, 질산화억제제는 0.1~5wt%, 물은 5~20wt%, 회분은 5~10wt%인 것이 바람직하다.

상기 녹화공사용 토양안정조성물은 상기 친수콜로이드, 음이온성 중합체, 요소가수분해억제제, 질산화억제제, 물 및 회분을 혼합하여 형성될 수 있다.

상기 음이온성 중합체는 폴리아크릴릭에시드인 것이 바람직하다.

상기 요소가수분해억제제는 N-Butyl thiophosPhoric triamide(NBPT)인 것이 바람직하다.

상기 질산화억제제는 Dicyandiamide (DCD)인 것이 바람직하다.

상기 식물은 질경이 종자피가 사용될 수 있다.

상기 녹화공사용 토양안정조성물은 PH가 5.5~7.5인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 식물로부터 추출하여 형성된 친수콜로이드를 포함함으로써, 물과 반응하여 점착성을 가지는 하이드로 콜로이드(hydro-colloid) 형태의 겔(Gel)화되고 일부는 용해되며, 겔은 피복제, 녹화토, 토양, 종자 등과 즉시 결합하여 안정적인 식생 기반층을 형성하며, 점착성 겔은 건조된 후 다시 물을 흡수하면 점착성과 유동성(flexible)을 회복하여 식물의 성장에 필요한 물을 지속적으로 공급할 수 있어 식물에 대한 최적의 생장환경을 제공할 수 있는 이점이 있다.

특히 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 조성물의 분사 전 토양에 비하여 약 30배의 수분보유와 팽창능력이 있어 화강풍화토(마사토)와 같은 척박한 토양에서도 식물발아와 활착조건을 제공하여 최적의 식물발아조건을 제공할 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 식물로부터 추출하여 형성된 친수콜로이드를 포함함으로써, 토양 표면을 식물의 발아와 생장이 가능한 유연성을 부여하여, 종자, 피복재, 비료 등의 식생 조성물을 일체화시킬 수 있는 결합력이 우수함과 아울러 공사지의 토양과의 결합력이 우수한 이점이 있다.

특히 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 종자, 피복재, 비료 등의 식생 조성물을 토양과 일체화시킬 수 있는 결합력이 우수함과 아울러 공사지의 토양과의 결합력이 우수하여, 피복재를 토양과 결집시켜 피복을 형성하는 접착제로서 종자, 비료 및 피복보호재의 유실 방지, 토사의 유출 및 침식방지, 토양수분의 증발완화 및 표면건조 방지 등의 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 식물로부터 추출하여 형성된 친수콜로이드를 포함함으로써, 식생 조성물(종자, 피복재, 비료 등) 자체를 토양과 일체화시키는 결합력과 함께 조성물 자체가 절·성토 사면에 잘 부착되는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 식물로부터 추출하여 형성된 친수콜로이드를 포함함으로써, 토양의 내침식성을 강화시키며 사면의 녹화가 완성되기 전까지 집중호우에 의한 식생 조성물과 토양의 유실을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 식물로부터 추출하여 형성된 친수콜로이드를 포함함으로써, 식물종자의 발아와 활착이 용이하여 식물의 생장조건을 최적화시킴으로써 식물의 생장이 활성화되어 결과적으로 토목 공사 후의 주변환경에 대한 친환경적 생태복원이 유용한 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물이 사용되는 사면의 일예를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 사면에 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물이 뿌려진 상태에서 토양의 상태를 보여주는 개념도이다.

이하 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 녹화용 토양안정조성물은 식물에서 추출하여 형성된 친수콜로이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 친수콜로이드는 질경이 종자 피 등 식물로부터 추출하여 친수콜로이드로 형성한 것으로서 물을 흡수하기 전에는 분말을 이루며, 물과 혼합되어 물을 흡수하는 경우 점착성 및 유연성을 가지는 겔 또는 졸 형태를 가진다.

상기 친수콜로이드는 질경이 종자 피 등의 식물로부터 추출하여 형성된 물질로서 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다.

예를 들면, 상기 친수콜로이드는 다음과 같은 과정을 거쳐서 형성될 수 있다.

먼저 질경이 종자를 수분함량이 10wt% 이하로 건조한 후, 크러셔 등을 사용, 즉 기계를 사용하여 파쇄하고, 파쇄된 질경이 종자는 바람을 이용하는 등 다양한 방법에 의하여 종자 및 내외피가 분리된다.

분리된 내외피는 돌조각, 쇠 등의 이물질이 제거된 후 밀링되어 분말화된 후 0.18㎜~0.25㎜체를 이용하여 이물질이 2차로 제거되며, 2차 이물질 제거 후 종자피는 전체 종자의 25wt% 정도의 종자피 분쇄물이 얻어진다.

상기와 같이 얻어진 종자피 분쇄물은 친수콜로이드를 형성하며, 물을 흡수하면 팽창되어 앞서 설명한 바와 같은 점착성 및 유연성을 가지는 겔 또는 졸 형태를 가진다.

여기서 종자피 분쇄물의 형성 후에 브롬화 메틸(methyl bromide) 등으로 훈증 소독함으로써 해충의 알, 잔류세균을 제거하여 저장성을 높이는 것이 바람직하다.

이러한 특성을 가지는 친수콜로이드는 토양 표면에 대하여 식물의 발아와 생장이 가능한 유연성을 부여하게 된다.

특히 상기 친수콜로이드는 후술하는 물 등과의 배합에 의하여 경사면에 살포 할 경우 표토 표면에 침착되어 적은 양을 살포하여도 표토 표면에만 집중되어 부착력을 증가시킨다.

또한 양생기간 없이 녹화자재, 토양, 종자와 즉시 결합하여 안정적인 식생 기반층을 형성한다. (종래의 CMC의 경우 물에 균질하게 용해 또는 분산되어, 표토속으로 스며들거나, 표면으로 흘러내려(overflow) 표면집중도가 떨어지며, 상대적으로 많은 량을 사용해야 한다)

한편 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정제는 음이온성 중합체를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 음이온성 중합체는 수용성 선형 유기고분자로서, 마이너스의 전기화학적 특성과 매우 긴 연쇄선상구조를 갖고 있어 점토질의 미세토양 입자 및 비료성분을 물리적, 전기화학적으로 결합시켜 녹화토를 안정화시키고 비료성분의 유실을 막는다.

상기 음이온성 중합체는 폴리아크릴릭에시드가 사용될 수 있다.

한편 녹화공사의 대상이 되는 절개지, 성토지 등은 식생에 필요한 영양분이 거의 없는 척박한 토양이므로 식생에 필요한 영양분을 종자 파종시 복합비료를 첨가하여 살포하는 등 식생에 필요한 비료를 토사에 살포하게 된다.

그러나 토사에 살포된 비료 성분 중 질소원인 요소는 화학적으로 매우 불안정하여 시비 후 수일 내 70~80% 휘산되거나 용탈되어 암모니아가스 및 아질산으로 손실된다.

따라서 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정제는 요소가수분해억제제 및 질산화억제제 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 요소가수분해억제제는 질소성분의 암모니아가스화를 억제하며, N-Butyl thiophosPhoric triamide(NBPT)이 사용될 수 있다.

그리고 상기 질산화억제제는 아질산화를 억제하며, Dicyandiamide (DCD)가 사용될 수 있다.

상기와 같은 요소가수분해억제제 및 질산화억제제를 더 포함함으로서, 식생토로 하수오니, 발효부산물을 사면의 일부로 사용할 경우 발생되는 악취를 어는 정도 감소시킬 수 있으며, 청색증 발생의 원인으로 수질 오염도 평가의 지표물질인 아질산에 의한 지하수 오염 및 하천 오염을 막을 수 있는 부수적인 이점이 있다.

여기서 상기 요소가수분해억제제 및 질산화억제제는 본 발명에 따른 토양안정조성물이 혼합되는 녹화재료 내의 비료의 혼합비율에 따라서 그 양이 조절될 수 있으며 예로서, 비료 및 요소가수분해억제제 및 질산화억제제의 무게비율이 100:1로 사용될 수 있다.

한편 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 친수콜로이드는 50wt%~88wt%, 음이온성 중합체는 2~10wt%, 요소가수분해억제제는 0.1~5wt%, 질산화억제제는 0.1~5wt%, 물은 5~20wt%, 회분은 5~10wt%인 것이 바람직하다.

한편 상기 녹화공사용 토양안정조성물은 PH가 5.5~7.5인 것이 보다 바람직하다.

그리고 상기 녹화공사용 토양안정조성물은 도 1에 도시된 바와 같이, 토목공사 등으로 인하여 형성된 절개지, 사면(10) 등에 뿌려져 식물의 생장이 가능한 환경을 형성하는 녹화공사에 사용된다.

특히 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 토양에 뿌려진 후 토양의 상태느 도 2와 같은 형태로 토양에 흡수된다.

특히 상기와 같이 토양에 뿌려진 토양안정조성물은 점착성 젤이 토양에 대하여 장마나 하천변 침수에도 유실되지 않고, 점착력을 유지한다.

그리고 토양안정조성물이 뿌려진 토양은 녹화토와 화이바(fiber)의 표면이 경화되지 않으며, 유동성있는 식재 기반층을 형성하며, 피복 양생이 빠르고 뭉치지 않으며, 천연물로 제조한 친환경 자재로 무해하며, 미생물에 의해 분해되어 식물의 질소원으로 사용될 수 있다.

한편 상기와 같은 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 종자 등과 함께 혼합되어 녹화재료로서 사용될 수 있다.

상기 녹화재료는 씨드스프레이 공법, 종비토뿜어붙이기 공법 등 녹화공법에 따라서 다양하게 조성될 수 있다.

예로서, 상기 녹화재료는 씨드스프레이 공법 등의 경우에 종자, 피복제, 복합비료 및 물에 더하여 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물이 혼합되어 제조될 수 있다.

또한 상기 녹화재료는 종비토뿜어붙이기 공법 등의 경우에 녹화토 및 물에 더하여 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물이 혼합되어 제조될 수 있다.

- 실시예

본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 표 1과 같이 친수콜로이드 70wt%, 음이온성 중합체는 10wt%, 요소가수분해억제제는 3wt%, 질산화억제제는 2wt%, 물은 10wt% 회분은 5wt% 비율로 제조하였다.

비교예로서, 표 1과 같이, 종래의 침식방지안정제인 CMC(100g/㎡)를 사용하였다.

그리고 표 1과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 녹화공사용 토양안정조성물(20g/㎡, 30g/㎡) 및 종래의 CMC(100g/㎡)를 건설공사 표준품셈을 기준으로 한 씨드스프레이 공법의 재료 혼합비율(종자 25g/㎡, 피복제 180g/㎡, 복합비료 100g/㎡, 물 4ℓ/㎡)에 따라 각각 혼합하여 화강풍화토(마사토) 비탈면에 녹화공사를 시행한 후, 침식방지 성능에 대한 비교시험을 실시하였다.

시험방법으로는 강우재현장치를 통하여 140㎜/hr(우리나라 100년 강우빈도 110mm) 강우강도를 적용하였다.

구분	씨드스프레이 혼합비율	토양안정조성물 조성비율
비교예	종자 25g/㎡, 피복제 180g/㎡, 복합비료 100g/㎡, 물 4ℓ/㎡, CMC 100g/㎡	CMC
실험예 1	종자 25g/㎡, 피복제 180g/㎡, 복합비료 100g/㎡, 물 4ℓ/㎡, 토양안정조성물 20g/㎡	70wt%, 음이온성 중합체는 10wt%, 요소가수분해억제제는 3wt%, 질산화억제제는 2wt%, 물은 10wt% 회분은 5wt%
실험예 2	종자 25g/㎡, 피복제 180g/㎡, 복합비료 100g/㎡, 물 4ℓ/㎡, 토양안정조성물 20g/㎡	70wt%, 음이온성 중합체는 10wt%, 요소가수분해억제제는 3wt%, 질산화억제제는 2wt%, 물은 10wt% 회분은 5wt%

시험결과 종래의 CMC를 사용한 실험구에서는 강우 시 피복제와 함께 종자가 먼저 흘러내린 후, 이어서 토사가 세굴되어 식생이 불가능한 것으로 확인되었다. 또한, 토양유실량이 4,700g/㎡으로 비탈면 세굴 및 침식이 심각하게 발생되었다.

반면에 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물을 20g/㎡을 혼합한 경우 토양유실량이 80g/㎡으로 미세한 양이 발생하였으며, 30g/㎡을 혼합한 경우는 토양유실이 전혀 발생하지 않아, 화강풍화토(마사토)와 같이 점착성분이 거의 없는 건조척박한 토양에서 세굴 및 침식방지 효과가 탁월한 것으로 확인되었다.

위와 같은 실험을 통하여 본 발명에 따른 녹화공사용 토양안정조성물은 아울러, 종래의 거적(net) 덮기 공법이나 건조척박한 토질조건에 적용 가능한 식생기반재 취부공법에 비해 공사비용을 대폭 줄일 수 있어, 경제적인 측면에서도 매우 유리한 효과가 있으며, 현장에서 반복되는 비탈면 보수로 인한 관리비용을 절감할 수 있으며, 훼손된 절개지, 사면 등의 생태복원을 신속하게 할 수 있는 이점이 있는 것을 확인하였다.

10 : 절개지

Claims (11)

1. 식물에서 추출하여 형성된 친수콜로이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.
2. 청구항 1에 있어서,
   음이온성 중합체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.
3. 청구항 1에 있어서,
   요소가수분해억제제 및 질산화억제제 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 친수콜로이드는 50wt%~88wt%, 음이온성 중합체는 2~10wt%, 요소가수분해억제제는 0.1~5wt%, 질산화억제제는 0.1~5wt%, 물은 5~20wt%, 회분은 5~10wt%인 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 친수콜로이드, 음이온성 중합체, 요소가수분해억제제, 질산화억제제, 물 및 회분을 혼합하여 형성된 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.
6. 청구항 2, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 음이온성 중합체는 폴리아크릴릭에시드인 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.
7. 청구항 3, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 요소가수분해억제제는 N-Butyl thiophosPhoric triamide(NBPT)인 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.
8. 청구항 3, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 질산화억제제는 Dicyandiamide (DCD)인 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.
9. 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 요소가수분해억제제는 N-Butyl thiophosPhoric triamide(NBPT)이며, 상기 질산화억제제는 Dicyandiamide (DCD)이며, 상기 음이온성 중합체는 폴리아크릴릭에시드인 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 식물은 질경이 종자피인 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.
11. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 식물은 질경이 종자피인 것을 특징으로 하는 녹화공사용 토양안정조성물.

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