KR20150061761A

KR20150061761A - 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20150061761A
Application number: KR1020130145854A
Authority: KR
Inventors: 하덕천; 이상태
Original assignee: 주식회사 거름
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-06-05
Also published as: KR101579806B1

Abstract

본 개시(Disclosure)는 인공 지반의 녹화에 사용되며, 커피찌꺼기, 톱밥과 같은 폐자원을 재활용한 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 커피찌꺼기를 포함하는 개량토;와, 상기 개량토의 중량을 기준으로 0.1~3 중량%의 고화제;로서 설정된 비율로 물에 희석되어 구비되는 고화제;가 혼합되어 형성되는 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물이 제공된다.

Description

인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물 및 그 제조방법{ARTIFICIAL SOIL COMPOSITION FOR PLANTING OF ARTIFICIAL GROUND}

본 개시(Disclosure)는 전체적으로 인공토양 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인공 지반의 녹화에 사용되며, 커피찌꺼기, 톱밥, 바텀애쉬(Bottom Ash)와 같은 폐자원을 재활용한 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

도시가 발달함에 따라 도시의 녹지면적이 현격하게 줄어들어서 도시 기온의 상승과 도시 홍수, 이산화탄소의 증가와 대기오염 등 심각한 문제를 야기하고 있어서 도시녹화에 대한 수요가 급증하고 있으나, 실질적으로 녹화할 공간이 너무 부족한 상태이어서, 인공 지반(옥상, 경사면, 벽면 등) 녹화의 중요성과 효과성이 크게 대두 되어 국내외에서는 이미 권고 내지는 강제 사항으로 실시하고 있다.

이에 따라 옥상 녹화와 건물 입체 녹화를 위한 인공토양 조성물과 관련 기술들이 다수 개시되어 왔다. .

이와 관련하여, 인공토양 조성물 자체를 경사 또는 수직 벽체에 부착, 성형시켜서 식생까지 구현하기는 매우 어렵기 때문에 국내외적으로 인공토양을 사용하는 경우는 거의 사례를 찾기 어렵고, 금속형 프레임이나 부직포 혹은 코코피트(천연야자 유기섬유질) 매트 방식 등으로 토양을 사용하지 않는 방식이 대부분이다.

그러나 위와 같은 종래의 금속형 프레임 혹은 매트 방식은 다양한 형태의 모양을 구현하기 어렵고, 설치와 안정화관리 비용이 상대적으로 고가이며, 기간이 길어지고, 식물의 식재가 어렵고, 식재를 한 후에도 교환 관리는 더욱 어려우며, 게다가 투여 영양분의 유출이 쉬워 영양분의 보증 기간이 짧으며, 관수 관리가 매우 어려워서 유지관리가 까다롭고, 관리비용도 매우 비싼 문제가 있다.

그리고 중간에 심재 등을 넣고 경량의 인공토양(주로 펄라이트)을 사용하거나 일반토양을 사용하여 입체녹화를 하는 사례에 있어서는 인공토양조성물들을 시공한 후, 녹화 과정에서 토양조성물이 관수된 물 혹은 강우 등 습한 조건에서는 토양과 급여영양분이 씻겨 내려가거나 건조된 조건에서는 인공 토양의 흡착력이 급격하게 떨어지게 되어 이격과 균열 현상으로 결국 부서져서 본래 형상을 유지할 수 없을뿐더러, 식재된 식물은 생육이 불량해지거나, 고사하는 경우가 발생하고 있다.

그리고 이러한 경우는 결국 공사 하자로 이어져서 발주자와 시공자의 마찰이 되고 있다.

또한, 평지붕의 인공지반에 사용하는 토양은 응집력이 약하여 토양이 비산하는 문제점이 발생하고 있고, 이를 해결하기 위하여 화산석 등의 별도의 멀칭재를 포설하는 등의 번잡한 작업 공정이 요구되고 있다

본 개시는 경사면이나 벽면의 녹화에 사용시에도 탈락이 방지되는 응집력을 가지며, 평지붕에 사용시 비산을 방지할 수 있는 인공 지반 녹화를 위한 인공토양조성물 및 그 제조방법의 제공을 일 목적으로 한다.

본 개시는 커피찌꺼기, 톱밥, 바텀애쉬 등과 같은 폐기물을 주원료로 하는 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물 및 그 제조방법의 제공을 일 목적으로 한다.

상기한 과제의 해결을 위해, 본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물은, 커피찌꺼기를 포함하는 개량토;와, 상기 개량토의 중량을 기준으로 0.1~3 중량%의 고화제;로서 설정된 비율로 물에 희석되어 구비되는 고화제;가 혼합되어 형성된다.

본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물에 있어서, 상기 설정된 비율은 1~10 %인 것이 바람직하다.

본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물에 있어서, 상기 개량토는, 커피찌꺼기 10~40중량%, 톱밥 10~30중량%, 바텀애쉬(Bottom Ash) 10~30중량%, 코코피트 5~20중량%, 마사 1~10중량%, 펄라이트 1~10중량% 및 분변토 1~5중량%가 혼합되어 형성된 것이 바람직하다.

본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물에 있어서, 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥은 EM발효액에 의해 발효되되, 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물의 탄진률(C/N)은 30 이하가 되도록 발효되어 혼합되는 것이 바람직하다.

한편, 본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물의 제조방법은, 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥을 중량비 2:1 ~ 4:1로 혼합하는 제1 단계; 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물에 질소성분 및 EM발효액을 첨가하여, 60℃이상 70℃ 이하의 온도에서 14일 이상 20일 이하의 시간 동안 발효시키는 제2 단계; 상기 발효된 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물에 바텀애쉬(Bottom Ash), 코코피트, 마사, 펄라이트 및 분변토를 혼합하여 상기 개량토를 준비하는 제3 단계; 및 상기 개량토에 상기 고화제를 혼합하여 고화시키는 제4 단계;를 포함한다.

본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 EM발효액은, 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물의 중량을 기준으로 물 10~20중량%, EM원액 0.2~0.5중량%, 설탕 0.2~0.5중량% 및 천일염 0.01~0.1중량%가 혼합되어 구비되는 것이 바람직하다.

본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 질소성분은, 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물의 중량을 기준으로 15중량% 이하로 혼합되는 것이 바람직하다.

본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물 및 그 제조방법에 의하면, 커피찌꺼기와 톱밥, 바텀애쉬에 의해 보습성과 통기성이 유지되면서도, 고화제에 의해 개량토가 응집되어 경사면이나 수직면 또는 평지붕에 설치되더라도 탈락이 최소화되는 이점과 비산 등의 문제점을 해결할 수 있다.

본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물 및 그 제조방법에 의하면, EM발효액과 질소성분에 의해 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물을 발효하여 사용하므로 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물의 높은 탄진률(C/N)을 낮추어 개량토의 품질을 향상시킬 수 있다.

본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물 및 그 제조방법에 의하면, 커피찌꺼기, 톱밥, 바텀애쉬 등과 같은 폐기물이 재생되어 사용되므로 환경오염을 방지하는 이점을 가진다.

도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물의 제조 순서를 보인 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물 및 그 제조방법의 실시형태에 대하여 자세히 설명한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 개시의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1을 참조하면, 본 예에 따른 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물은, 커피찌꺼기를 포함하는 개량토와 고화제의 혼합 교반에 의해 제조된다.

여기서, 고화제는 무기계 응집고화제가 사용되고, 1~10%의 비율로 희석된 것을 사용하되, 개량토의 질량을 기준으로 0.1~3 중량%를 혼합하여 교반함으로써, 식물의 생육이 충분히 가능한 정도의 통기성과 보습성이 유지되면서도 수직 벽면이나 경사 벽면 또는 평지붕에서 탈락 없이 유지되며, 비산을 방지할 수 있는 인공토양을 제조할 수 있음을 실험을 통해 확인할 수 있었다.

무기계 응집고화제는, 아래 표 1과 같은 성분을 포함하는 물질로 구비되는 것이 바람직하다.

화학명	3산화황	산화칼슘	이산화규소	산화알루미늄	탄산나트륨	산화제이철	산화마그네슘
화학식	SO₃	CaO	SiO₂	Al₂O₃	Na₂CO₃	Fe₂O₃	MgO
함량	42.1	25.1	15.9	9.8	6.1	0.5	0.3

또한,개량토는 그 전체 중량에 대해 커피찌꺼기 10~40중량%, 톱밥 10~30중량%, 바텀애쉬(Bottom Ash) 10~30중량%, 코코피트 5~20중량%, 마사 1~10중량%, 펄라이트 1~10중량% 및 분변토 1~5중량%가 혼합되어 형성된다.

여기서, 커피찌꺼기는 원두커피를 가공하고 남는 것으로서, 커피전문점이나 커피공장 등에서 유기질폐기물로서 처리되거나, 가정의 냄새제거, 습기제거 등에 소량으로 사용되어 왔다.

커피에는 카페인, 탄닌, 포화지방산인 팔미트산과 스테아르산, 불포화지방산인 올레인산, 필수지방산인 리놀린산 및 당질 등이 주요성분으로 포함되어 있는데, 실험 결과, 식물 생장에 필요한 성분을 충분히 함유하고 있고, 토양 개량에 효과가 있는 방사선균의 생육에 유리한 환경이 제공될 수 있음을 확인하였다.

다만, 커피찌꺼기는 염류농도(EC)가 높아 식물의 발아와 생육에 저해요인으로 작용하므로, 염류농도를 낮추기 위한 방안이 필요하다. 이를 위해 미분해성 유기물이 다량 함유가 가능한 부숙톱밥이 사용된다.

그러나, 톱밥은 식물의 발아와 발근을 방해하거나 억제하는 성질을 가지는 탄닌산, 리그닌산, 텔빈산, 수지 등을 포함하고 있어, 이들 성분의 분해 또는 불용성화를 위한 방법이 요구되며, 이를 위해 고온의 발효열을 요하게 되는데, 이는 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물을 발효시킴으로써 쉽게 달성할 수 있게 된다. 이에 관해서는 자세히 후술한다.

한편, 바텀애쉬(Bottom Ash)는 석탄이 화력발전소에서 연소될 때 괴상 또는 입자의 크기가 큰 회성분이 보일러 하부로 떨어진 것으로, 석탄재 발생량의 약 10~30%정도를 차지하는 물질이다. 이와 구별되는 석탄재 발생량의 대부분을 차지하는 플라이애쉬는 콘크리트용 혼화재나 시멘트 2차제품의 원료등으로 활발히 재활용되고 있으나, 바텀애쉬는 연간 약 수백만톤 정도가 산업폐기물로 발생되고 있다. 따라서, 이를 인공토양 조성물로 사용함으로써 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

또한, 코크피트는 천연야자 유기섬유질이며, 마사는 화강암이 풍화되어 생성된 흙으로, '화강토'로도 불리는 것이며, 분변토는 '지렁이흙'으로 불리는 것을 의미한다.

한편, 본 예에 있어서, 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물은 EM발효액에 의해 발효되되, 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물의 탄진률(C/N)은 30 이하가 되도록 발효되어 혼합되는 것이 바람직하다.

이러한 발효는, 커피찌꺼기와 톱밥을 중량비 2:1 ~ 4:1로 혼합하는 제1 단계(S10)와, 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물에 질소성분 및 EM발효액을 첨가하여, 60℃이상 70℃ 이하의 온도에서 14일 이상 20일 이하의 시간 동안 발효시키는 제2 단계(S20)로 구성된다. 바람직하게는 65℃에서 14일, 60℃에서 21일 동안 발효된다.

여기서, EM발효액은, 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물의 중량을 기준으로 물 10~20중량%, EM원액 0.2~0.5중량%, 설탕 0.2~0.5중량% 및 천일염 0.01~0.1중량%가 혼합되어 구비된다.

한편, 탄진률은 질소 성분에 대한 탄소 성분의 비율로서, 미생물은 탄소 성분을 에너지원으로 하고, 질소 성분을 영양원으로 해서 발생하는데, 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물에 탄소 성분이 질소 성분에 비해 많은 경우 즉 탄진율이 높은 경우, 토양 미생물이 많은 탄소 성분을 분해하기 위해, 작물에 필요한 질소 성분을 사용하게 된다. 결국 탄진율이 높은 토양의 경우 작물생육이 어려워지므로 본 개시에서는 발효과정에 질소 성분을 첨가한다.

질소성분은, 주로 요소비료가 사용될 수 있는데, 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물의 중량을 기준으로 15중량% 이하로 혼합된다. 바람직하게는 5중량% 이하로 혼합된다.

이에 의하면, 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물이 식물의 생육에 충분한 통기성과 보습성을 가지며, 또한 탄진율이 30이하로 낮아지게 된다.

한편, 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물의 발효에는 쌀겨가 더 첨가되는 것이 바람직하다. 쌀겨는 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물의 중량을 기준으로 10 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.

또한, 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물의 발효를 최적화하기 위해, 발효과정 중 수분의 함유량을 일정하게 유지시키는 것이 바람직하다. 여기서 수분의 함유량은 40~65%를 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 발효된 커피찌거기와 톱밥을 이용하여 인공토양 조성물을 제조하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 발효된 커피찌꺼기와 톱밥의 혼합물에 바텀애쉬(Bottom Ash), 코코피트, 마사, 펄라이트 및 분변토를 설정된 중량%만큼 혼합하여 개량토를 준비하는 제3 단계(S30), 개량토에 고화제를 설정된 비율만큼 혼합하여 고화시키는 제4 단계(S40)를 포함한다.

이상에서 개시된 실시형태는 본 개시의 바람직한 실시형태를 예시로 설명한 것이므로, 본 개시의 권리범위는 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 개시의 기술적 사상을 바탕으로 용이하게 변경, 변형 또는 치환할 수 있는 범위까지 포함됨을 밝혀둔다.

Claims

커피찌꺼기를 포함하는 개량토;와, 상기 개량토의 중량을 기준으로 0.1~3 중량%의 고화제;로서 설정된 비율로 물에 희석되어 구비되는 고화제;가 혼합되어 형성되는 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 설정된 비율은 1~10 %인 것을 특징으로 하는 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물.
청구항 2에 있어서,
상기 개량토는,
커피찌꺼기 10~40중량%, 톱밥 10~30중량%, 바텀애쉬(Bottom Ash) 10~30중량%, 코코피트 5~20중량%, 마사 1~10중량%, 펄라이트 1~10중량% 및 분변토 1~5중량%가 혼합되어 형성된 것을 특징으로 하는 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물.
청구항 3에 있어서,
상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥은 EM발효액에 의해 발효되되, 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물의 탄진률(C/N)은 30 이하가 되도록 발효되어 혼합되는 것을 특징으로 하는 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물.
청구항 4의 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물의 제조방법으로서,
상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥을 중량비 2:1 ~ 4:1로 혼합하는 제1 단계;
상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물에 질소성분 및 EM발효액을 첨가하여, 60℃이상 70℃ 이하의 온도에서 14일 이상 20일 이하의 시간 동안 발효시키는 제2 단계;
상기 발효된 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물에 바텀애쉬(Bottom Ash), 코코피트, 마사, 펄라이트 및 분변토를 혼합하여 상기 개량토를 준비하는 제3 단계; 및
상기 개량토에 상기 고화제를 혼합하여 고화시키는 제4 단계;를 포함하는 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 EM발효액은, 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물의 중량을 기준으로 물 10~20중량%, EM원액 0.2~0.5중량%, 설탕 0.2~0.5중량% 및 천일염 0.01~0.1중량%가 혼합되어 구비되는 것을 특징으로 하는 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물의 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 질소성분은, 상기 커피찌꺼기와 상기 톱밥의 혼합물의 중량을 기준으로 15중량% 이하로 혼합되는 것을 특징으로 하는 인공 지반의 녹화를 위한 인공토양 조성물의 제조방법.