KR20160038323A - 탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상대적으로 낮은 깊이의 토양층에도 불구하고 다양한 식물의 식재가 가능해지도록 하면서 강풍, 우수 등에 의한 토양의 유실이 원활히 방지되도록 하고 탄소저감제를 첨가하여 토양 내 이산화탄소 및 VOCs 농도의 상대적인 저감을 통한 토양의 질(Soil Quality) 안정화, 토양미생물 활성 및 식물의 뿌리의 활착이 보다 원활히 이루어지도록 하는 탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조에 관한 것으로, 본 인공토 구조는 옥상의 바닥면에 배수층이 형성되고 상기 배수층의 상면에 육성층이 형성되며 상기 육성층의 상면에 표토층이 형성되는 인공지반 녹화용 인공토 구조에 있어서; 상기 배수층은, 입자크기 7mm 이상의 마사토로 구성되고; 상기 육성층은, 커피부산물 2 내지 20 부피%, 펄라이트 5 내지 10부피%, 코코피트 10 내지 40 부피%, 입자크기 2 내지 5mm의 마사토 5 내지 35부피%, 부엽토 5 내지 20 부피%, 탄소저감제 5 내지 50부피%를 혼합하여 구성되며; 상기 표토층은, 커피부산물과 입자크기 2mm 이하의 마사토를 혼합하여 구성된다.

Description

탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조{ARTIFICIAL GROUND GREENING ARTIFICIAL SOIL STRUCTURE INCLUDING CARBON REDUCING MATERIAL}

본 발명은 인공지반 녹화용 인공토 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상대적으로 낮은 토심(Soil depth)의 토양층에도 불구하고 다양한 식물의 식재 및 생육이 가능해지도록 하면서 우수 등에 의한 토양의 유실이 원활히 방지되도록 하고 탄소저감제를 첨가하여 토양 내 이산화탄소 및 VOCs 농도의 상대적인 저감을 통한 토양의 질(Soil Quality) 안정화, 토양미생물 활성 및 식물의 뿌리의 활착이 보다 원활히 이루어지도록 하는 탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조에 관한 것이다.

일반적으로 빌딩이나 주택 등의 건물에서 에너지의 절감, 건물의 보호, 도시경관의 향상, 지역적인 대기정화 기능 등을 위하여 건물의 옥상 또는 인공구조물이나 지하주차장 상부 등의 인공지반에 식물을 식재하여 녹화하는 인공지반 녹화의 도입이 활발하게 이루어지고 있다.

건물에 인공지반 녹화를 도입할 경우, 건물의 구조체 상부층인 옥상에 인공토를 이용해 토양층을 형성하게 되고 이 토양층에 식물이 식재하게 되는 것인데, 이와 같이 건물의 옥상에 식물이 식재되면, 토양층과 식물의 존재에 의해 건물의 단열성능이 증대되고, 음영 즉, 그늘 형성에 의한 일사차단 등의 효과를 볼 수 있다.

또한, 도심화되어 녹지공간이 부족한 도시의 현실에서 거주자에게 개인적인 평안함을 줄 수 있는 녹지 및 휴식공간을 부여할 수 있게 되는 효과도 있다.

종래의 옥상 녹화용 인공토 구조는 방근층 및 방수층이 형성된 옥상의 바닥면에 배수층, 육성층, 표토층으로 구분하여 각각의 특성을 가지는 인공토를 포설하여 형성하는 구조를 가지고 있다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기와 같은 종래의 옥상 녹화용 인공토 구조는 건물하중의 증가를 우려하여 각 층들의 높이를 높게 올리는 것에는 한계가 있어 전체 토양층의 깊이가 10 내지 60cm에 불과하며, 이렇게 토양층의 깊이가 깊지 못하기 때문에 식재할 수 있는 식물들은 대부분이 생명력이 강한 초화류나 세덤류에 한정되어 옥상녹화가 실시되고 있는 실정이며, 설사 다른 수목을 식재하더라도 뿌리를 제대로 뻗지 못하여 고사하는 일이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.

아울러, 인공토양 구조의 밑바닥을 형성하는 배수층의 소재로 펄라이트나 화산재 등과 같은 매우 가벼운 경량의 인공토를 사용함에 따라 식재된 식물의 뿌리가 적절히 지지되지 않게 되고, 장마철 폭우가 내릴 경우 상기와 같은 경량의 인공토가 물보다 가벼워서 일부 유실되거나 표면으로 올라와 시공된 부분이 훼손되고 식물이 쓰러지는 경우가 빈번히 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 표토층에도 황토를 코팅한 펄라이트나 바크 등이 주로 사용되고 있고, 이와 같은 표토층의 인공토도 모두 경량의 소재들로서 강풍이나 폭우에 쉽게 쓸려 내려가는 단점이 있어서 표토가 안정화되기 어렵고 그 결과 효과적으로 식물을 원활하게 생육시키지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 인공토 구조는 도심에 위치한 건물의 옥상이라는 환경에 따라 토양의 내부에 이산화탄소가 상대적으로 많이 존재하게 되고, 이런 이산화탄소의 존재에 의해 토양미생물 활성이 억제되고 식재된 식물의 뿌리의 활착이 저해되거나 억제되는 문제점이 있었다.

등록특허 제0979252호 "옥상녹화용 경량토양조성물 및 이를 이용한 옥상녹화시스템"(2010.08.25)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 상대적으로 낮은 깊이의 토심(Soil depth)을 가진 토양층에도 불구하고 다양한 식물의 식재가 가능해지도록 하면서 우수, 바람 등에 의한 토양의 유실이 원활히 방지되도록 하고 탄소저감제를 첨가하여 토양 내 이산화탄소 및 VOCs 농도의 상대적인 저감을 통한 토양의 질(Soil Quality) 안정화, 토양미생물 활성 및 식물의 뿌리의 활착이 보다 원활히 이루어지도록 하는 탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 바이오숯을 함유하는 탄소저감제를 통해 이산화탄소의 흡착, 격리, 고정과 더불어 식물에 유용한 유기물과 같은 성분이 원활히 흡착되어 식물의 생장과 뿌리의 활착이 보다 원활히 이루어지도록 하는 탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조"는, 인공지반의 바닥면에 배수층이 형성되고 상기 배수층의 상면에 육성층이 형성되며 상기 육성층의 상면에 표토층이 형성되는 인공지반 녹화용 인공토 구조에 있어서; 상기 배수층은, 입자크기 7mm 이상의 마사토로 구성되고; 상기 육성층은, 커피부산물 2 내지 20 부피%, 펄라이트 5 내지 10부피%, 코코피트 10 내지 40 부피%, 입자크기 2 내지 5mm의 마사토 5 내지 35부피%, 부엽토 5 내지 20 부피%, 탄소저감제 5 내지 50부피%를 혼합하여 구성되며; 상기 표토층은, 커피부산물과 입자크기 2mm 이하의 마사토를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조"의 상기 표토층은, 상기 커피부산물 10 내지 70부피%에 상기 입자크기 2mm 이하의 마사토 30 내지 90부피%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조"의 상기 탄소저감제는, 바이오숯을 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조"의 상기 배수층의 마사토의 비중은, 2.7g/㎤ 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조"의 상기 배수층의 상하 깊이는, 5 내지 10cm이고, 상기 육성층의 상하 깊이는, 15 내지 20cm이며, 상기 표토층의 상하 깊이는, 1 내지 2cm인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 상대적으로 낮은 깊이의 토양층에도 불구하고 다양한 식물의 식재가 가능해지고, 우수 등에 의한 토양의 유실이 원활히 방지되며, 탄소저감제를 첨가하여 산소 농도의 상대적인 증대를 통한 식물의 뿌리의 활착이 보다 원활히 이루어지는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 바이오숯을 함유하는 탄소저감제를 통해 이산화탄소의 흡착과 더불어 식물에 유용한 유기물과 같은 성분이 원활히 흡착되어 식물의 생장과 뿌리의 활착이 보다 원활히 이루어지는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 인공토 구조를 보인 개략적인 종단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 인공토 구조를 보인 개략적인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인공지반 녹화용 인공토 구조는 인공지반의 바닥면에 형성되는 배수층과, 상기 배수층의 상면에 형성되는 육성층과, 상기 육성층의 상면에 형성되는 표토층을 포함한다. 여기서, 상기 인공지반의 바닥면에는 방근층이나 방수층 혹은 이들 모두가 형성되어 있는 것으로 간주한다.

상기 배수층은 입자크기 7mm 이상의 마사토로 구성되는 것으로, 입자크기 7mm 이상의 마사토는 상대적으로 무거워 우수, 특히 폭우 시에 들뜨거나 유실되지 않고 식재된 식물의 뿌리를 잡아주는 역할을 한다.

여기서, 상기 마사토는 화강암이 풍화되어 생성된 알갱이 형태의 소재로서 일반적으로 난이나 다육식물의 토양으로 많이 사용되고 있다. 상기 마사토는 입자크기 7~9mm의 대립자, 입자크기 2~5mm의 중립자, 입자크기 2mm이하의 소립자로 입자크기별로 나누어 설명되고, 본 발명에 적용된다.

즉, 상기 배수층에는 입자크기가 큰 대립자의 마사토가 사용되며, 이와 같은 상기 배수층의 마사토의 비중은 2.7g/㎤ 이상인 것이 바람직하고, 상기 마사토의 비중이 2.74 내지 2.8g/㎤인 것이 가장 바람직하다. 이런 비중을 가지는 상기 배수층을 구성하는 마사토는 폭우 시에 물에 의해 들뜨거나 유실되는 것이 원활히 방지된다.

상기 육성층은 커피부산물 2 내지 20 부피%, 펄라이트 5 내지 10부피%, 코코피트 10 내지 40 부피%, 입자크기 2 내지 5mm의 마사토 5 내지 35부피%, 부엽토 5 내지 20 부피%, 탄소저감제 5 내지 50부피%를 혼합하여 구성된다.

상기 육성층은 중립자 크기의 마사토와 커피부산물을 포함하여 강한 바람이나 우천 시에 우수에 들뜨거나 유실되는 것이 방지되도록 하면서 코코피트와 부엽토 등의 유기물을 함유하여 식재된 식물에 영양을 공급할 수 있게 된다. 상기 육성층에 함유된 코코피스는 수분 보유력이 우수하며, 중립자 크기의 마사토는 식재된 식물의 뿌리가 흔들리지 않도록 잡아주는 역할을 한다.

아울러, 상기 육성층에 함유된 탄소저감제는 상기 육성층의 내부에 존재하는 이산화탄소를 흡착 제거하여 상기 육성층의 내부의 산소 농도를 상대적으로 높여 미생물의 생장과 식재된 식물의 뿌리의 활착이 보다 원활히 이루어질 수 있게 된다. 이와 같은 역할을 하는 상기 탄소저감제는 바이오숯을 함유하는 것이 바람직하다.

상기 표토층은 커피부산물과 입자크기 2mm 이하의 마사토를 혼합하여 구성된다. 여기서, 상기 커피부산물은 수분을 흡수한 후에 건조되면서 수축하는 성능이 있는 소재로서 상기 소립자 크기의 마사토와 함께 혼합된 상태로 포설되고 우천 시에 수분을 흡수한 후에 흡수한 수분이 점차 배출되어 건조되면서 상기 커피부산물 자체의 입자가 수축되면서 상기 마사토를 잡아당겨 고정하게 된다.

이와 같이 상기 커피부산물이 상기 마사토를 잡아서 고정함으로써, 상기 배수층 자체가 육성층의 수분의 유실을 저감시키면서 동시에 강풍이나 우천 시에 상기 표토층 자체가 유실되는 것을 방지한다.

이와 같이 구성되는 상기 표토층은 상기 커피부산물 10 내지 70부피%에 상기 입자크기 2mm 이하의 마사토 30 내지 90부피%의 비율로 혼합되는 바람직한데, 이는 아래의 실험예 1을 통해 입증되었다.

실험예 1.

상기 표토층은 커피부산물과 미립자 크기의 마사토를 각각 1:9, 2:8, 3:7, 5:5, 4:6, 3:7. 2:8, 1:9의 부피비로 혼합하고, 가로 30cm × 세로 30cm × 높이 1cm의 중공된 플라스틱 용기에 혼합한 재료를 충진하여 제작하였다. 이와 같이 제작된 각각의 표토층에 분당 2cm(직경 20cm의 우량계 기준)로 물을 분사하여 10분간 물을 부었을 때 유실되는 정도를 평가하였고, 상기한 실험예와 비교하기 위해 코팅된 펄라이트와 바크로 이루어진 표토층을 제작하고 동일한 실험을 수행하였으며, 평가된 결과를 [표 1]에 나타내었다.

구분		실험예1	실험예2	실험예3	실험예4	실험예5	실험예6	실험예7	실험예8	실험예9	비교예1	비교예2
구성	커피부산물	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	-	-
	마사토	90%	80%	70%	60%	50%	40%	30%	20%	10%	-	-
	황토코팅 펄라이트	-	-	-	-	-	-	-	-	-	100%	-
	바크	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	100%
유실율		0%	0%	1%	1%	1.5%	1.5%	1.5%	3%	5%	75%	21%

[표 1]에서와 같이 본 발명과 같이 커피부산물과 소립자 크기의 마사토를 사용한 경우 유실율이 황토를 코팅한 펄라이트나 바크보다 현저히 낮았고, 표면이 수축되면서 식물을 지지하는 것을 육안으로 확인할 수 있었다.

아울러, [표 1]에 나타난 바와 같이, 상기 표토층은 상기 커피부산물 10 내지 70부피%에 상기 입자크기 2mm 이하의 마사토 30 내지 90부피%의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다는 것이 입증되었다.

본 인공지반 녹화용 인공토 구조의 상기 배수층의 상하 깊이는 5 내지 10cm이고, 상기 육성층의 상하 깊이는 15 내지 20cm이며, 상기 표토층의 상하 깊이는 1 내지 2cm인 것이 바람직한데, 이는 아래의 실험을 통해 입증되었다.

실험예 2.

가로 50cm × 세로 50cm의 크기의 플라스틱 용기를 제작하였고, 이 용기에 본 인공토 구조의 배수층, 육성층, 표토층의 상하 깊이에 변화를 준 상태로 포설하여 다수의 실험예를 제작하였고, 또한 펄라이트와 분갈이토 및 바크를 이용한 비교예를 제작하였으며, 이를 강풍과 강우의 외부 환경에 노출시켜 그 상태를 실험하였고, 나무의 식재 가능성을 실험하였으며, 이와 같은 실험의 결과를 [표 2]에 나타내었다.

구분		실험예1	실험예2	실험예3	실험예4	실험예5	실험예6	비교예
인공토양층의 깊이	배수층	5cm	6cm	7cm	8cm	9cm	10cm	펄라이트 10cm
	육성층	20cm	19cm	18cm	17cm	16cm	15cm	분갈이토 15cm
	표토층	1cm	1cm	1cm	1cm	1cm	1cm	바크 1cm
결과	강풍	유실없음	유실없음	유실없음	유실없음	유실없음	유실없음	20% 유실됨
	강우	유실없음	유실없음	유실없음	유실없음	유실없음	유실없음	15% 유실됨
	높이 1m의 나무 식재 유무	식재 가능	식재 가능	식재 가능	식재 가능	식재 가능	식재 가능	식재 불가능(쓰러짐)

여기서, 강풍 실험은 토양층 10cm 앞에 산업용 대형 선풍기(1,530rpm, 풍량 9,230CFM)를 설치하고 이를 구동시킴으로써 수행되었고, 강우 실험은 직경 20cm의 우량계로 측정하면서 측정조건으로 분당 2cm의 물을 10분간 분사하는 것으로 수행되었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다할 것이다.

Claims (5)

1. 인공지반의 바닥면에 배수층이 포설되어 형성되고 상기 배수층의 상면에 육성층이 포설되어 형성되며 상기 육성층의 상면에 표토층이 포설되어 형성되는 인공지반 녹화용 인공토 구조에 있어서;
   상기 배수층은, 입자크기 7mm 이상의 마사토로 구성되고;
   상기 육성층은, 커피부산물 2 내지 20 부피%, 펄라이트 5 내지 10부피%, 코코피트 10 내지 40 부피%, 입자크기 2 내지 5mm의 마사토 5 내지 35부피%, 부엽토 5 내지 20 부피%, 탄소저감제 5 내지 50부피%를 혼합하여 구성되며;
   상기 표토층은, 커피부산물과 입자크기 2mm 이하의 마사토를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 표토층은, 상기 커피부산물 10 내지 70부피%에 상기 입자크기 2mm 이하의 마사토 30 내지 90부피%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 탄소저감제는, 바이오숯을 함유하는 것을 특징으로 하는 탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 배수층의 마사토의 비중은, 2.7g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 배수층의 상하 깊이는, 5 내지 10cm이고,
   상기 육성층의 상하 깊이는, 15 내지 20cm이며,
   상기 표토층의 상하 깊이는, 1 내지 2cm인 것을 특징으로 하는 탄소저감제를 포함하는 인공지반 녹화용 인공토 구조.

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