KR20160063881A - 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트 및 이를 이용한 광산지역 사면 녹화 안정화 방법 - Google Patents

광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트 및 이를 이용한 광산지역 사면 녹화 안정화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트 및 이를 이용한 광산지역 사면 녹화 안정화 방법에 관한 것으로, 식물성 섬유사의 직조로 이루어져 경사면을 친자연적으로 조성하고 식물성 섬유사의 내구성 처리를 통해 유지비용없이 장기간 동안 경사면을 녹화함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트는, 식물성 섬유사를 위사와 경사로 하여 직조된 매트 본체와; 상기 매트 본체의 위사와 경사는 각각 표면에 인장강도제와 항균/항미제의 코팅에 의한 보강층이 형성된다.
그리고, 본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트는, 식물성 섬유사를 위사와 경사로 하여 직조된 매트 본체와; 상기 매트 본체의 위사와 경사는 각각 표면에 인장강도제의 코팅에 의한 인장강도 보강층이 형성된다.
또는 본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트는 식물성 섬유사를 위사와 경사로 하여 직조된 매트 본체와; 상기 매트 본체의 위사와 경사는 각각 표면에 항균/항미제의 코팅에 의한 항균/항미 보강층이 형성된다.
본 발명에서 인장강도제는 라텍스 희석액이 사용되고, 항균/항미제는 황산구리와 용제형 은콜로이드 및 식품첨가제 중 하나 이상이 사용된다.

Description

광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트 및 이를 이용한 광산지역 사면 녹화 안정화 방법{PERMEABLE FABRIC MAT FOR CUT SLOPE OF MINE AREA, AND METHOD FOR GREENING SLOPE OF MINE AREA}
본 발명은 광산지역 사면 녹화 안정화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물성 섬유사의 직조로 이루어져 경사면을 친자연적으로 조성하고 식물성 섬유사의 내구성 처리를 통해 유지비용없이 장기간 동안 경사면을 녹화하는 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트 및 이를 이용한 광산지역 사면 녹화 안정화 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광산개발에 의해 발생하는 절토면이나 성토면의 사면지역은 초목의 자연생장여건이 불리하기 때문에 광산개발 후 사면의 토사에 대한 유실 방지와 주변의 초목과의 조경을 도모하고 있다.
한편, 채굴을 위해 갱도를 형성하여야 하는 일반 광산과 달리 노천광산은 채광이 완료된 후 사면이 그대로 대기에 노출된다. 따라서 이를 그대로 방치하는 경우 자연현상에 의한 침식 등으로 사면 표면이 황폐화 될 뿐만 아니라 산성의 광산 암반 폐수가 용출되어 사면은 물론 인근지역의 토양과 하천에 심각한 환경오염을 유발한다.
현재는 상기와 같은 광산지역의 사면에 대해 붕괴를 방지하고자 소일네일, 락볼트 등으로 지반보강공사를 하고, 사면의 침식과 우수로 인한 침식(골패임) 등을 방지하고자 용출수가 있는 곳은 배수로를 형성하고 사면 표면은 콘크리트 블록과 같은 격자 형태의 블록매트리스를 구성한 다음 환경적인 측면을 고려하여 녹생토, 씨드스프레이, 잔디심기 등의 식생 활착 공법을 활용하고 있다.
그러나 상기와 같은 사면보호공법은 공사 비용이 비싸고 공사가 용이하지 않을 뿐만 아니라 산성의 광산 암반폐수가 그대로 유출되므로 인한 주변 수질환경 오염 문제를 해결할 수 없으며, 사면에는 식물의 생육에 필요한 물과 양분을 충분히 함유시키지 못하기 때문에 식생활착이 느리거나 활착되지 않고 초목이나 종자가 그대로 고사하는 부실한 공사가 되는 단점이 있고, 초목이나 종자의 고사를 막기 위하여 주기적으로 영양소와 물을 공급하여야 하므로 큰 유지 관리 비용이 소요되는 문제점도 있다.
특허문헌 1(등록특허 제10-0944269호)은 내부에 공간이 형성된 식생낭; 배양토, 양분, 중화제 및 보습제가 혼합되어 이루어지며 상기 식생낭의 내부에 채워져 초목이나 종자의 식생기반을 조성하고 사면으로 용출되는 유해물질을 중화하는 충진재로 이루어지되, 상기 식생낭은 천연섬유의 직조로 이루어지고, 광산개발로 인해 발생되는 사면에 매트를 시공함으로써 녹화용 초목이나 종자의 활착 및 성장을 도와 황폐한 사면을 친환경적으로 녹화할 수 있으나 수분과 미생물의 접촉 및 낮은 인장강도로 인하여 식생낭의 내구성이 매우 약한 단점이 있다.
특허문헌 2(등록특허 제10-1007023호)는 항마, 코코넛 껍질 중 어느 하나 이상의 재질로 직조된 비료줄네트와; 비료를 내재하는 부직포 재질의 비료줄과; 항마, 코코넛 껍질 중 어느 하나 이상의 재질로 직조된 보강네트와; 씨앗을 내재하는 펄프 재질의 씨줄과; 항마, 코코넛 껍질 중 어느 하나 이상의 재질로 직조된 씨줄네트가 순차적으로 적층 구성되는 녹지조성용 식생네트; 또는 상기 보강네트를 대신하여 코코넛 껍질로 부직조된 보강매트가 구성되는 녹지조성용 식생네트에 관한 것으로, 비료줄과 보강네트 및 보강매트가 코코넛 껍질로 이루어져 자연친화적일 뿐 내구성이 약한 단점이 있다.
등록특허 제10-0944269호 등록특허 제10-1007023호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 식물성 섬유사의 직조로 이루어져 경사면을 친자연적으로 조성하고 식물성 섬유사의 내구성 처리를 통해 유지비용없이 장기간 동안 경사면을 녹화하는 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트 및 이를 이용한 광산지역 사면 녹화 안정화 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트는, 식물성 섬유사를 위사와 경사로 하여 직조된 매트 본체와; 상기 매트 본체의 위사와 경사는 각각 표면에 인장강도제와 항균/항미제의 코팅에 의한 보강층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트는, 식물성 섬유사를 위사와 경사로 하여 직조된 매트 본체와; 상기 매트 본체의 위사와 경사는 각각 표면에 인장강도제의 코팅에 의한 인장강도 보강층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또는 본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트는 식물성 섬유사를 위사와 경사로 하여 직조된 매트 본체와; 상기 매트 본체의 위사와 경사는 각각 표면에 항균/항미제의 코팅에 의한 항균/항미 보강층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 인장강도제는 라텍스 희석액이 사용되고, 상기 항균/항미제는 황산구리와 용제형 은콜로이드 및 식품첨가제 중 하나 이상이 사용된다.
본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트 및 이를 이용한 광산지역 사면 녹화 안정화 방법에 의하면, 주변 토양과 자연친화적인 식물성 섬유사를 이용하여 배양토(주변 토양 등)의 오염을 막고 녹화 종자의 원활한 식생을 유도하여 빠른 시간 안에 녹화가 가능함과 아울러 장기간의 녹화가 가능하고 특히 식물성 섬유사의 보강 처리(인장강도, 항균/항미)를 통해 매트의 내구성을 향상하여 유지 비용없이 경사면을 장기간 동안 녹화하는 효과가 있고, 결과적으로 광산 또는 광해 지역을 친자연환경으로 유지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트의 구성도.
도 2a 내지 도 2c는 각각 본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트에 적용된 식물성 섬유사의 예시도.
도 3 내지 도 6은 각각 본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트에 적용된 보강층의 예시도.
도 7 내지 10은 각각 본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트의 미생물 저항성 평가, 내가수분해 저항성 평가, 내화학성 저항성 평가, 내후성 저항성 평가의 결과를 보인 그래프.
도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트(100)는, 식물성 섬유사(11)를 위사와 경사로 직조된 매트 본체(10), 식물성 섬유사(11)의 인장강도와 항균/항미성을 향상하기 위하여 식물성 섬유사(11)에 코팅 형성되는 보강층으로 구성된다. 매트 본체(10)는 공간이 없는 한 겹, 내부에 외부와 밀폐된 공간이 있는 두 겹의 낭 형태로 제조될 수 있고, 낭 형태의 경우 내부에 별도의 배양토가 충진되어 사용될 수 있다.
식물성 섬유사(11)는 경사면의 토양을 변질시키지 않고 친자연적으로 유지하기 위한 것이며 코코넛 섬유사(코코넛 껍질로 이루어짐)나 신서란 섬유사(신서란 껍질)로 이루어지며, 도 2a에서처럼, 1가닥(다수의 섬유사가 꼬여 이루어짐)으로 이루어질 수 있고, 또는 도 2b처럼, 2가닥(11-1,11-2)이 로프 형태로 꼬일 수도 있으며, 도 2c처럼, 4가닥(11-1,11-2,11-3,11-4)이 로프 형태로 꼬일 수도 있다. 물론, 식물성 섬유사(11)는 이에 한정되지 않고 다양한 식물성 재료와 구조로 이루어질 수 있다.
식물성 섬유사(11)는 다양한 굵기의 사용이 가능하므로 구체적인 수치로 한정하지 않으며 예를 들어 한 가닥의 굵기를 3~10mm일 수 있다.
상기 보강층은 인장강도와 항균/항미를 동시에 만족하는 것, 인장강도만 향상한 것, 항균/항미만 향상한 것으로 구분될 수 있다.
인장강도 향상은 라텍스를 원료로 하는 인장강도제에 의해 이루어지며, 항균/항미성 향상은 황산구리(Cooper sulfate), 용제형 은콜로이드(Siver Colloidal)[시중에서 판매되고 있는 제품으로 은함유량이 99.9%순도이상, 나노 입도(5~10nm)], 식품첨가제[과초산을 주성분으로 하는 식품첨가제용 살균제로서 예컨대 :블루쌘(상품명)]로 이루어진 항균/항미제에 의해 실현된다.
인장강도제는 라텍스 원액의 사용이 가능하며, 바람직하게 라텍스 원액 : 희석액(물 등) = 1 : 4~8의 중량비로 혼합된 라텍스 희석액이 사용된다.
라텍스는 고무나무의 수액으로서 고무성분이 다량 함유되어 인장강도가 우수함이 알려져 있고, 식물성 섬유사(11)와 수분의 접촉을 차단하여 내구성을 향상하며, 희석액이 4중량비 미만이면 작업성이 떨어지고 8중량비를 초과하면 인장강도 효과가 미약하다.
인장강도제는 라텍스 이외에 라텍스와 동등 이상의 기능을 하는 고무제도 사용이 가능하다.
항균/항미제는 황산구리의 단독 사용, 용제형 은콜로이드와 식품첨가제의 혼합물(용제형 은콜로이드와 식품첨가제가 중량비로 1 : 1 혼합), 황산구리와 용제형 은콜로이드의 혼합물(중량비로 1 : 1 혼합), 황산구리와 식품첨가제의 혼합물(중량비료 1 : 1 혼합), 황산구리와 용제형 은콜로이드 및 식품첨가제의 혼합물(3가지 재료가 동등한 중량비율로 혼합)의 사용이 가능하다.
황산구리는 분말(시중에서 구입 가능한 모든 입도의 제품이 사용 가능함)강한 자극성에 의해 항균/항미가 뛰어나며 강한 자극으로 인하여 작업자의 안전을 헤칠 수 있고 녹화를 방해할 수 있으므로 황산구리 희석액으로 사용되는 것이 바람직하다.
황산구리 희석액은 중량비로 황산구리(분말) : 희석액(증류수, 물 등) = 1 : 2,700~3,300, 바람직하게 1 : 3,000이며 상기 비율을 벗어나면 농도가 낮아 항균/항미 효능이 약하거나 강한 자극으로 인한 부작용을 일으킨다.
용제형 은콜로이드는 항균/항미 효능이 있는 것으로 널리 알려져 있다.
식품첨가제는 주성분이 과초산인 살균제로서 과일이나 채소의 박테리아나 곰팡이를 제거하는데 사용되고 있으며 미생물의 세포외막을 산화시킴으로써 살균작용을 한다.
본 발명에 의한 보강층은 인장강도와 항균/항미를 동시에 만족하는 인장강도 및 항균/항미 복합형 보강층(12)(도 3), 인장강도 보강층(13)(도 4), 항균/항미 보강층(14)(도 5), 인장강도 보강층(15-1)과 항균/항미 보강층(15-2)이 적층된 적층형 보강층(15)(도 6)으로 실시 가능하다.
상기 보강층은 인장강도제와 항균/항미제의 스프레이, 침지 등을 통해 형성된다.
도 3에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 인장강도 및 항균/항미 복합형 보강층(12)은, 인장강도제와 항균/항미제가 혼합되어 식물성 섬유사(11)의 표면에 코팅[코팅 과정에서 식물성 섬유사(11)의 안에 침투할 수도 있음]되어 형성되는 것이다.
코팅층의 두께는 1 ~ 2.7㎛가 바람직하고, 상기 두께 범위를 벗어나면 보강층의 기능이 약하고 생산성이 좋지 못하다.
인장강도제와 항균/항미제는 인장강도와 항균/항미의 효능을 동시에 얻기 위하여 동일 중량비로 혼합되는 것이 바람직하고, 물론 혼합비율은 시공 지역 등에 따라 달라질 수 있으며 예를 들어 미생물과 세균 활동이 활발한 지역에서는 항균/항미제를 인장강도제보다 많이 혼합(예컨대 항균/항미제 55~70중량%, 인장강도제 30~45중량%)한다.
항균/항미제의 황산구리, 용제형 은콜로이드 및 식품첨가제는 하나 이상이 사용 가능하며, 2개 이상이 사용되는 경우 동일 중량비로 혼합되어 사용되거나 전체 혼합 범위 안에서 적절하게 조절 가능하다.
본 실시예는 인장강도와 항균/항미 2가지의 양호한 효과를 함께 도출할 수 있는 이점이 있다.
도 4에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 인장강도 보강층(13)은, 인장강도제(라텍스 희석액)의 코팅으로 형성된다. 즉 항균/항미제를 사용하지 않는 것이며, 이로 인하여 항균/항미 효과가 약하지만 식물성 섬유사(11)와 수분간의 접촉을 차단함으로써 미약하지만 항균/항미 효과를 함께 보인다.
도 5에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 항균/항미 보강층(14)은, 항균/항미제(황산구리와 용제형 은콜로이드 및 식품첨가제 중 하나 이상)의 코팅으로 형성된다. 즉 인장강도제를 사용하지 않아 식물성 섬유사(11)의 인장강도를 높이는데 한계가 있지만 세균과 미생물이 식물성 섬유사(11)에 접촉하는 것을 차단하여 인장강도 감소율이 적어지는 효과를 함께 보인다.
도 6에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 적층형 보강층(15)은, 식물성 섬유사(11)의 외주면에 인장강도 보강층(15-1)(라텍스 희석액의 코팅에 의해 형성, 과 항균/항미 보강층(15-2)(황산구리와 용제형 은콜로이드 및 식품첨가제 중 하나 이상의 코팅에 의해 형성)이 순차적으로 적층 형성된 것이다. 물론, 인장강도 보강층(15-1)과 항균/항미 보강층(15-2)은 순서가 뒤바뀔 수 있다.
실시예 1과 마찬가지로 인장강도와 항균/항미 2가지의 양호한 효과를 함께 도출할 수 있는 이점이 있다.
항균/항미 효과가 약하지만 식물성 섬유사(11)와 수분간의 접촉을 차단함으로써 미약하지만 항균/항미 효과를 함께 보인다.
본 발명에 의한 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트를 이용한 광산지역 사면 녹화 안정화 방법은, 본 발명의 매트를 시공할 경사면(사면, 법면 등)을 평탄하게 정리하는 단계 - 매트를 시공(매트의 포설과 앵커링 등)하는 단계로 이루어진다.
상기 매트의 시공 단계는 매트(100)에 녹화 종자를 미리 심어 매트(100)를 시공하는 것, 매트(100)를 경사면에 설치한 후 녹화 종자 내지 초목을 매트(100)에 식생 또는 스프레이하여 시공하는 등의 방법이 가능하다.
물론, 별도의 녹화 종자를 사용하지 않고 주변 토양의 녹화 종자를 이용하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명에 의한 구체적인 실시예에 대해 설명한다.
1. 시료.
가. 제1시료 : 라텍스 희석액[라텍스 원액 : 희석액(물) = 1 : 4 중량비]
나. 제2시료 : 라텍스 희석액[라텍스 원액 : 희석액(물) = 1 : 6 중량비]
다. 제3시료 : 라텍스 희석액[라텍스 원액 : 희석액(물) = 1 : 8 중량비]
라. 제4시료 : 황산구리 희석액[황산구리 : 희석액 = 1 : 3,000 중량비]
마. 제5시료 : 용제형 은콜로이드
바. 제6시료 : 라텍스 희석액(1:4)과 황산구리 희석액 혼합(동일 중량비)
사. 제7시료 : 라텍스 희석액(1:6)과 황산구리 희석액 혼합(동일 중량비)
아. 제8시료 : 라텍스 희석액(1:8)과 황산구리 희석액 혼합(동일 중량비)
자. 제9시료 : 라텍스 희석액(1:4)과 용제형 은콜로이드 혼합(동일 중량비)
차. 제10시료 : 라텍스 희석액(1:6)과 용제형 은콜로이드 혼합(동일 중량비)
카. 제11시료 : 라텍스 희석액(1:8)과 용제형 은콜로이드 혼합(동일 중량비)
타. 비교예 : 인장강도제와 항균/항미제가 처리되지 않은 식물성 섬유사.
각 실시예 모두 보강층의 두께를 2㎛로 코팅하였다.
제1 내지 제3시료는 서로 다른 비율로 희석된 라텍스 희석액을 처리한 시료군이며, 제4,5시료는 각각 황산구리만와 용제형 콜로이드를 처리한 시료군이고, 제6 내지 제8시료는 서로 다른 희석 비율의 라텍스 희석액과 황산구리를 혼합 처리한 시료군이며, 제9 내지 제11시료는 서로 다른 희석 비율의 라텍스 희석액과 용제형 콜로이드를 혼합 처리한 시료군이다.
2. 테스트.
본 발명 시료의 내구성 평가는 인장강도 측정, 주사전자현미경을 이용한 표면변화 관찰, 중금속 원소(구리)의 분석을 통한 항균제 변화 관찰, 황산이온의 분석을 통한 항균제 변화 관찰을 통해 실시하였다. 또한, 본 발명 시료가 시공된 주변 토양의 특성변화를 함께 관찰하였으며, pH, 수분율, 중금속 함량(Cu 등), 이온변화(SO4 2-), 유기물 함량, 기타 토양 이화학 특성의 변화를 관찰하였다.
각 시료에 대한 미생물 저항성 평가, 내가수분해 저항성 평가, 내화학성 저항성 평가, 내후성 저항성 평가를 실시하였으며, 도 7 내지 도 10을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 시료 모두 비교예보다 인장강도 감소율이 적은 것으로 확인되었고, 제3,4시료군이 제1,2시료군에 비해 내구성이 더 우수한 것으로 확인되었다. 미생물 저항성 평가의 경우 제2시료군이 제1시료군보다 우수하고 내가수분해 저항성 평가와 내후성 저항성 평가의 경우 제1시료군이 제2시료군보다 우수하며 내화학성 평가의 경우 제1,2시료군이 유사한 것으로 확인되었다.
인장강도 측정(KS K 0410 ; 2009) 결과 비교예는 1년 후에 인장강도가 40%감소되는데 반해 본 시료는 12%감소하는 것으로 확인되었다.
10 : 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트,
11 : 식물성 섬유사,
12 : 인장강도 및 항균/항미 복합형 보강층,
13 : 인장강도 보강층,
14 : 항균/항미 보강층,
15 : 인장강도 보강층과 항균/항미 보강층의 적층형 보강층

Claims (8)

  1. 식물성 섬유사를 위사와 경사로 하여 직조된 매트 본체와;
    상기 매트 본체의 식물성 섬유사는 표면에 인장강도제와 항균/항미제 중 하나 이상의 코팅에 의한 보강층이 형성되는 것을 특징으로 하는 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트.
  2. 식물성 섬유사를 위사와 경사로 하여 직조된 매트 본체와;
    상기 매트 본체의 식물성 섬유사는 각각 표면에 인장강도제의 코팅에 의한 인장강도 보강층이 형성되는 것을 특징으로 하는 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트.
  3. 식물성 섬유사를 위사와 경사로 하여 직조된 매트 본체와;
    상기 매트 본체의 식물성 섬유사는 각각 표면에 항균/항미제의 코팅에 의한 항균/항미 보강층이 형성되는 것을 특징으로 하는 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 보강층은 인장강도 보강층과 항균/항미 보강층이 적층된 층상 구조인 것을 특징으로 하는 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서, 상기 인장강도제는 라텍스 원액 또는 라텍스 희석액 또는 이와 동등 이상의 고무제인 것을 특징으로 하는 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트.
  6. 청구항 1 또는 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 항균/항미제는 황산구리와 용제형 은콜로이드 및 식품첨가제 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 위사와 경사는 각각 코코넛 껍질을 재질로 하는 코코넛 섬유사 또는 신서란 섬유사가 1 가닥인 것 또는 코코넛 섬유사 또는 신서란 섬유사가 각각 2 가닥 이상 꼬인 것을 특징으로 하는 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트.
  8. 경사면을 정리하는 제1단계와;
    청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트를 상기 경사면에 포설하고 녹화 종자를 상기 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트에 미리 심거나 상기 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트의 포설 후 스프레이하는 제2단계를 포함하는 것을 광산지역 경사면 녹화용 친환경적 매트를 이용한 광산지역 사면 녹화 안정화 방법.
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