KR20190007508A

KR20190007508A - Biopolymer-containing gel bar, producing method of the same, and construction method for soil erosion resistance improvement using the same

Info

Publication number: KR20190007508A
Application number: KR1020190003912A
Authority: KR
Inventors: 조계춘; 장일한
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2019-01-22
Also published as: KR20190130540A; KR102237837B1; KR20180008838A; KR20150128610A

Abstract

The present invention relates to an eco-friendly processing method for enhancing resistance to soil erosion. More specifically, the present invention relates to a biopolymer-containing gel bar, a method for producing the biopolymer-containing gel bar, and a construction method for enhancing resistance to soil erosion using the biopolymer-containing gel bar.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a biopolymer-containing gel bar and a method for enhancing erosion resistance of a soil using the biopolymer-containing gel bar.

본원은, 바이오폴리머-함유 젤 바(gel bar), 상기 바이오폴리머-함유 젤 바의 제조 방법, 및 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 이용하는 토양의 침식 저항 증진 시공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biopolymer-containing gel bar, a process for producing the biopolymer-containing gel bar, and a method for enhancing the erosion resistance of the soil using the biopolymer-containing gel bar.

흙의 지반공학적 구성, 엄밀히 말하면 입도분포, 함수비, 유기질 함량은 흙의 침식에 직접적인 영향을 미친다. 오늘날 토양의 침식이 중요한 환경 문제로 대두됨은 토양의 침식이 사막화 및 기후 변화와 직·간접적인 영향이 있기 때문이다. 현재 토양 침식에 의한 사막화는 전세계 육지의 1/3에서 진행 중이며, 매년 1천 2백만 ha의 새로운 사막을 생성하며 그 영역을 확대하고 있다. 토양의 침식은 생태계 교란뿐만 아니라 농경지의 생산력 저하를 초래하기 때문에 이를 저감 또는 억제할 수 있는 기술 개발이 시급한 실정이다.The geotechnical composition of the soil, strictly speaking, the particle size distribution, the water content, and the organic content directly affect the soil erosion. Today, soil erosion has emerged as an important environmental problem because soil erosion has direct or indirect effects on desertification and climate change. Currently, desertification due to soil erosion is ongoing at one-third of the world's land area and is expanding to 12 million hectares of new desert every year. Soil erosion causes not only ecosystem disturbance but also degradation of agricultural land productivity, so it is urgent to develop a technology that can reduce or suppress it.

통상의 토양 침식 억제 방법은 토양 표면에 망(mesh 또는 net) 등을 설치하여 침식을 유발하는 외부 요인(물 또는 바람)을 차단하는 방법이 주로 제안되어 있다. 하지만 이런 외부 설치 구조물은 그 성능이 한시적일 뿐만 아니라, 비용 소모가 많은 한계가 있다. 따라서 최근에는 토양을 개량하여 침식에 대한 저항력을 높이고자 하는 기술들이 제안되고 있다 [미국특허 제4663067호; 미국특허 제5860770호; 미국특허 제7407993호]. 그러나 상기의 기술들은 화학계열 제품을 주입 또는 살포하는 방법에 의존하고 있어서 환경친화적 관점과는 상이한 기술들이다. 토양 침식은 1 차적으로 표층의 생태계 파괴 및 난개발(화전 또는 방목)에 따른 부작용의 성격이 강하다. 따라서 효과적인 토양 침식 억제를 위해서는 토양의 생태환경을 복원시켜야 한다.Conventional methods for inhibiting soil erosion are mainly proposed by providing a mesh or net on the soil surface to block external factors (water or wind) that cause erosion. However, this external installation structure is not only limited in performance but also has a limit in cost. Recently, techniques have been proposed for improving the soil resistance and improving resistance to erosion (U.S. Patent No. 4663067; U.S. Patent No. 5860770; U.S. Patent No. 7,407,993]. However, the above technologies are different from the environmentally friendly viewpoint because they depend on a method of injecting or distributing chemical products. Soil erosion is primarily due to the destruction of the surface ecosystem and the unfavorable side effects (burning or grazing). Therefore, to suppress effective soil erosion, the ecological environment of the soil should be restored.

본원은, 토양 침식 방지용 바이오폴리머-함유 젤 바(gel bar), 상기 바이오폴리머-함유 젤 바의 제조 방법, 및 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 이용하는 토양의 침식 저항 증진 시공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biopolymer-containing gel bar for preventing soil erosion, a process for producing the biopolymer-containing gel bar, and a method for enhancing the erosion resistance of the soil using the biopolymer-containing gel bar.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 기술한 과제로 제한되지 않으며, 기술되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems described above, and other problems not described can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, 바이오폴리머를 함유하는, 토양 침식 방지용 바이오폴리머-함유 젤 바(gel bar)를 제공한다.A first aspect of the present invention provides a biopolymer-containing gel bar for soil erosion prevention comprising a biopolymer.

본원의 제 2 측면은, 바이오폴리머 및 용매를 혼합한 후 가열하거나 또는 80℃ 이상의 용매에 바이오폴리머를 용해시켜 바이오폴리머-함유 용액을 수득하고; 및 상기 바이오폴리머-함유 용액을 냉각시켜 바이오폴리머-함유 젤 바(gel bar)를 수득하는 것을 포함하는, 토양 침식 방지용 바이오폴리머-함유 젤 바의 제조 방법을 제공한다.The second aspect of the present application relates to a process for preparing a biopolymer-containing solution, comprising mixing a biopolymer and a solvent, and then heating or dissolving the biopolymer in a solvent at 80 占 폚 or higher to obtain a biopolymer-containing solution; And cooling the biopolymer-containing solution to obtain a biopolymer-containing gel bar. The present invention also provides a method for producing a biopolymer-containing gel bar for soil erosion prevention.

본원의 제 3 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바를 토양에 주입하는 것을 포함하는, 토양의 침식 저항 증진 시공 방법을 제공한다.A third aspect of the present invention provides a method for enhancing soil erosion resistance comprising injecting a biopolymer-containing gel bar according to the first aspect of the present invention into a soil.

본원의 제 4 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바에 열을 가하여 액체화 시킨 용액을 흙과 교반한 후 온도 및/또는 pH 감소에 따라 경화시켜 형성된 흙-바이오폴리머 혼합토를 토양의 침식 저항 증진을 위해 이용하는 것을 포함하는, 토양의 침식 저항 증진 시공 방법을 제공한다.The fourth aspect of the present invention is a soil-biopolymer mixture soil formed by stirring a solution obtained by applying heat to a biopolymer-containing gel bar according to the first aspect of the present invention with soil, and then curing the solution with temperature and / To improve the erosion resistance of the soil. The present invention also provides a method for enhancing soil erosion resistance.

본원의 일 구현예에 있어서, 종래의 망(mesh 또는 net)을 이용한 침식 요인 차단 또는 화학계열 약액 주입 방법에 의존하지 않고, 바이오폴리머를 이용하는 환경친화적인 토양 침식 방지용 건축 재료 또는 부재를 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an eco-friendly building material or member for preventing soil erosion using a biopolymer without depending on erosion factor blocking or chemical-chemical solution injection using a conventional mesh or net have.

바이오폴리머는 친환경 재료로써 많은 분야에 적용가능 하지만 적용하고자 하는 환경의 상태나 작업자의 숙련도에 따라 최적의 상태를 구현하기 어려움이 있다. 그러나, 본원에서 제공하는 토양 침식 방지용 건축 재료 또는 부재, 구체적으로, 표준 혼합비를 가지는 젤 바(gel bar) 형태의 재료를 적용하면 누구나 용이하게 작업이 가능하다. 이는, 고농도의 젤 바 형태는 고온의 상태가 되면 액상화되므로 현장에서 손 쉽게 물과 섞어 원하는 농도의 수용액을 만들 수 있기 때문이며, 따라서 수용액을 만드는 과정에서의 많은 시간이 소요되는 점과 숙련도의 문제 또한 해결 가능한 장점이 있다.Biopolymers are eco-friendly materials and can be applied to many fields, but it is difficult to achieve optimal conditions depending on the condition of the environment to be applied or the skill of the operator. However, the construction material or member for soil erosion prevention provided by the present invention, specifically, a gel bar type material having a standard mixing ratio, can be applied to anyone. This is because a high-concentration gel bar is liquefied when it is in a high-temperature state, so that it can be easily mixed with water in the field to make an aqueous solution of a desired concentration. Therefore, a long time is required in the process of producing an aqueous solution, There are advantages that can be solved.

본원의 일 구현예에 있어서, 바이오폴리머(biopolymer)를 이용하는 토양의 침식 저항 증강 시공 방법은 토양의 초기 안정화뿐만 아니라 중ㆍ장기 침식 억제에 탁월한 효과가 있다. In one embodiment of the present invention, the soil erosion resistance reinforcement construction method using a biopolymer has an excellent effect not only in the initial stabilization of the soil but also in the inhibition of the middle and long term erosion.

본원의 일 구현예에 있어서, 바이오폴리머를 이용하는 토양의 침식 저항 증진 시공 방법은 토양 보존 분야, 대형 건설 현장, 하천 및 수변 공간의 제방 조성, 도로 및 철도 성토층의 안정화, 대규모 농지 조성, 사막화 방지 등 다양한 분야에 효과적으로 사용될 수 있다.In one embodiment of the invention, the method of enhancing the erosion resistance of a soil using biopolymers may include soil conservation, large construction sites, the formation of dikes in rivers and watersheds, stabilization of roads and railroad embankments, And the like.

도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바의 모형을 나타낸 그림이다.
도 2는, 본원의 일 구현예에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 3은, 본원의 일 구현예에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바를 토양의 표면에 살포한 것을 나타내는 모식도이다.
도 4는, 본원의 일 구현예에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바를 주입장치를 이용하여 토양 내에 주입하는 것을 나타내는 모식도이다.
도 5는, 본원의 일 구현예에 따른 흙-바이오폴리머 혼합토의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 6a 및 도 6b는, 본원의 일 구현예에 따른 흙-바이오폴리머 혼합토를 사면에 도포한 예이다.
도 7은, 본원의 일 실시예에 따른 흙-바이오폴리머 혼합토가 식생 매트로써 적용된 예를 나타내는 사진이다.
도 8은, 본원의 일 구현예에 따른 열처리를 통한 바이오폴리머 처리 공정을 나타낸 것이다.
도 9는, 본원의 일 실시예에 따른 바이오폴리머 처리 토양(황토)의 강도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은, 본원의 일 실시예에 따른 바이오폴리머 처리 토양(모래)의 강도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은, 본원의 일 실시예에 따른 바이오폴리머 처리 토양의 급속 냉각 및 수중양생 조건 처리 방법을 나타낸 것이다.
도 12는, 본원의 일 실시예에 따른 바이오폴리머 처리 토양의 급속 냉각 및 수중양생 조건에서의 강도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은, 본원의 일 구현예에 따른 열적 겔화 바이오폴리머를 이용한 친환경 흙 건축 재료 제작 방법에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 14는, 본원의 일 구현예에 따른 열적 겔화 바이오폴리머를 이용한 지반 처리 방법에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 15는, 본원의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 바이오폴리머 젤 바를 나타내는 사진이다.
도 16은, 본원의 일 실시예에 따른 흙-바이오폴리머 혼합토의 다양한 상태를 나타내는 사진이다.
도 17은, 본원의 일 실시예에 따른 흙-바이오폴리머 혼합토의 전단 강도평가 결과 그래프이다.1 is a diagram illustrating a model of a biopolymer-containing gel bar according to one embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a method of producing a biopolymer-containing gel bar according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a bio-polymer-containing gel bar according to an embodiment of the present invention sprayed on a surface of a soil. FIG.
FIG. 4 is a schematic view showing injection of a biopolymer-containing gel bar according to one embodiment of the present invention into a soil using an injection device. FIG.
5 is a schematic view showing a method for producing a soil-biopolymer mixed soil according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B show an example in which the soil-biopolymer mixture soil according to one embodiment of the present invention is applied to slopes.
7 is a photograph showing an example in which the soil-bio-polymer mixed soil according to one embodiment of the present application is applied as a vegetation mat.
8 illustrates a biopolymer processing process through heat treatment according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the results of measuring the strength of a biopolymer treated soil (loess) according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing a result of measuring the strength of a biopolymer treated soil (sand) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 shows a rapid cooling and underwater curing condition treatment method of a biopolymer treated soil according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing the results of measurement of strength under rapid cooling and underwater curing conditions of a biopolymer treated soil according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 13 is a conceptual diagram of a method for manufacturing an eco-friendly soil building material using the thermal gelling biopolymer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a conceptual diagram of a ground treatment method using a thermal gelling biopolymer according to an embodiment of the present invention.
15 is a photograph showing various types of biopolymer gel bars according to one embodiment of the present invention.
16 is a photograph showing various states of the soil-bio-polymer mixed soil according to one embodiment of the present invention.
17 is a graph showing shear strength evaluation results of the soil-biopolymer mixed soil according to one embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "화학적 결합" 또는 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout this specification, it is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be referred to as being "directly connected," as well as "electrically connected" And the like.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is "on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used herein, the terms "about," " substantially, "and the like are used herein to refer to or approximate the numerical value of manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the mentioned disclosure. Also, throughout the present specification, the phrase " step "or" step "does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

본원 명세서 전체에서, 용어 "양이온계 수용액"은, 양이온을 포함하는 수용액을 의미하는 것으로서, 예를 들어, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 이온을 함유하는 수용액을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 알칼리 금속은 1 가의 양이온을 제공할 수 있는, Li, Na, K, Rb, 및 Cs으로 이루어진 1 족 금속을 포함하고, 상기 알칼리 토금속은 2 가의 양이온을 제공할 수 있는, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, 및 Ra으로 이루어진 2 족 금속을 포함한다.Throughout the specification, the term "cationic aqueous solution " refers to an aqueous solution containing a cation, for example, it may include, but is not limited to, an aqueous solution containing alkali metal or alkaline earth metal ions. Wherein the alkali metal comprises a Group 1 metal consisting of Li, Na, K, Rb and Cs capable of providing monovalent cations, wherein the alkaline earth metal is selected from the group consisting of Be, Mg, Ca , Sr, Ba, and Ra.

이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention are described in detail, but the present invention is not limited thereto.

본원의 제 1 측면은, 바이오폴리머(biopolymer)를 함유하는, 토양 침식 방지용 바이오폴리머-함유 젤 바(gel bar)를 제공한다. 상기 바이오폴리머-함유 젤 바는 토양의 흙 입자 간 마찰저항, 예를 들어, 흙 입자간 점착력 또는내부 마찰각을 증진시키는 효과를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.A first aspect of the present invention provides a biopolymer-containing gel bar for soil erosion prevention, comprising a biopolymer. The biopolymer-containing gel bar may have an effect of enhancing frictional resistance between soil particles, for example, adhesion between soil particles or internal friction angle, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바는 용매 약 100 중량부에 대하여 상기 바이오폴리머 약 100 중량부 이하를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바는 상기 용매 약 100 중량부에 대하여, 상기 바이오폴리머 약 0.1 중량부 내지 약 100 중량부, 약 10 중량부 내지 약 100 중량부, 약 20 중량부 내지 약 100 중량부, 약 30 중량부 내지 약 100 중량부, 약 40 중량부 내지 약 100 중량부, 약 100 중량부 이하, 약 80 중량부 이하, 약 60 중량부 이하, 약 40 중량부 이하, 약 20 중량부 이하, 약 10 중량부 이하, 약 5 중량부 이하, 또는 약 1 중량부 이하를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기와 같이 다양한 농도를 가지는 바이오폴리머-함유 젤 바를 제조할 수 있으나, 바이오폴리머의 비율이 너무 낮은 경우, 예를 들어, 약 0.1 중량부 미만인 경우, 농도가 옅어 젤이 제대로 형성되지 않을 수 있으며, 반대로 농도가 너무 높은 경우, 예를 들어, 약 100 중량부 초과인 경우, 점성이 커서 단단해지고 젤 성형 및 현장 적용이 난해할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biopolymer-containing gel bar may include, but is not limited to, about 100 parts by weight of the biopolymer to about 100 parts by weight of the solvent. For example, the biopolymer-containing gel bar may comprise from about 0.1 parts by weight to about 100 parts by weight, from about 10 parts by weight to about 100 parts by weight, from about 20 parts by weight to about 100 parts by weight of the biopolymer, 100 parts by weight, about 30 parts by weight to about 100 parts by weight, about 40 parts by weight to about 100 parts by weight, about 100 parts by weight or less, about 80 parts by weight or less, about 60 parts by weight or less, about 40 parts by weight or less, Or less, about 10 parts by weight or less, about 5 parts by weight or less, or about 1 part by weight or less. When the proportion of the biopolymer is too low, for example, less than about 0.1 part by weight, the concentration of the biopolymer may be poor and the gel may not be formed properly, Conversely, if the concentration is too high, e.g., greater than about 100 parts by weight, the viscosity will be too large to be hard, and gel formation and field application can be difficult.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 용매는 물 또는 pH 약 7 이상의 알칼리성 용매를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment herein, the solvent may include, but is not limited to, water or an alkaline solvent having a pH of about 7 or higher.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머는 생물체로부터 생성되는 고분자 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 바이오폴리머는 글루코오스(glucose)를 기본 단위(monomer)로서 가지는 물질을 포함하는 것일 수 있고, 크게 다당류(polysaccharide)와 아미노산(amino-acid) 계열로 분류할 수 있으며, 상기 다당류 계열의 바이오폴리머는 그 형상에 따라 고분자 사슬형(high-molecular chains)과 젤화(gelation) 바이오폴리머로 구분할 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 사슬형 바이오폴리머는 베타-1,3/1,6-글루칸(Polycan^TM), 알파글루칸, 또는 커들란 (curdlan) 등을 포함할 수 있고, 상기 젤화 바이오폴리머로는 웰란검(wellan gum), 젤란검(gellan gum), 잔탄검(xanthan gum), 아가검(agar gum), 또는 석시노글리칸검(succinoglycan gum) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 아미노산 계열의 바이오폴리머는 키토산(chitosan) 또는 감마피지에이(γPGA) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 바이오폴리머는 카제인(casein) 및/또는 폴리리신(polylysine)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biopolymer may be any polymeric material produced from an organism, but may not be limited thereto. The biopolymer may include a substance having glucose as a monomer. The biopolymer may be classified into a polysaccharide and an amino acid, and the biopolymer of the polysaccharide series may include Depending on its shape, it can be divided into high-molecular chains and gelation biopolymers. For example, the polymer chain biopolymer may include beta-1,3 / 1,6-glucan (Polycan ^™ ), alpha-glucan or curdlan, and the gelling biopolymer may include, But are not limited to, wetlan gum, gellan gum, xanthan gum, agar gum, or succinoglycan gum, and the like. For example, the amino acid-based biopolymer may include, but is not limited to, chitosan or gamma phage (gamma PGA). Also, for example, the biopolymer may include, but is not limited to, casein and / or polylysine.

바이오폴리머는 생물이 생성하는 고분자 물질로 생물체를 구성하는 탄수화물, 지방, 단백질, 핵산과 이들의 복합체 등이 생물체 내에서 합성되어 체외로 분비하는 다양한 종류의 고분자 물질을 일컫는다. 특히, 수용성 또는 불용성 다당류(polysaccharide)들은 10 개 이상의 단당 또는 유도 단당이 글리코시드(glycoside) 결합에 의하여 생성된 고분자로 자연계에 가장 풍부하게 존재하면서 인간에게 유용한 대표적인 바이오폴리머이다. 이들은 화학적 합성고분자와 달리 환경친화적이며, 구조적 특성에서 비롯되는 젤(gel) 형성, 유화 안정능, 표면장력 조절능, 물 흡수능, 접착능, 윤활능, 및 바이오 필름 형성능 등의 기능적 특성으로 인해 각종 산업분야에서 주요 소재로 사용되고 있다.A biopolymer is a high molecular substance produced by a living organism. It refers to a variety of polymer substances that are synthesized in organisms and secreted into the body, such as carbohydrates, fats, proteins, nucleic acids and their complexes. Particularly, water-soluble or insoluble polysaccharides are polymers produced by glycoside bonds of at least 10 monosaccharides or derived monosaccharides, and are the most abundant biomolecules in the human body. Unlike chemical synthetic polymers, they are environmentally friendly. Due to their functional properties such as gel formation, emulsion stability, surface tension control, water absorption, adhesion, lubrication, and biofilm formation, It is used as a major material in the industrial field.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머는 고온에서는 낮은 점성을 나타내고, 냉각됨에 따라 점성이 증가하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 고온은 약 80℃ 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 약 80℃ 미만의 온도에서는 상기 바이오폴리머가 용해될 수는 있으나, 용해 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.In one embodiment of the invention, the biopolymer exhibits a low viscosity at elevated temperatures and may increase its viscosity as it cools, but may not be limited thereto. For example, the high temperature may be at least about 80 < 0 > C, but is not limited thereto. For example, although the biopolymer can be dissolved at a temperature of less than about 80 캜, it takes a long time to dissolve.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머는 pH 약 7 이상의 상태에서는 낮은 점성을 나타내고, pH 값이 약 7 보다 낮아짐에 따라 점성이 증가하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the biopolymer exhibits a low viscosity at pH> 7 and may increase in viscosity below about pH 7, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머는 열처리 후 냉각 시 젤(gel)을 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 열처리 후 냉각 시 점성의 증가에 의해 상기 젤이 형성됨으로써 상기 바이오폴리머-함유 젤 바의 구조가 흐트러지지 않고 일정한 형태를 유지할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biopolymer may be, but not limited to, a gel formed upon cooling after heat treatment. The gel is formed due to an increase in viscosity at the time of cooling after the heat treatment, so that the structure of the biopolymer-containing gel bar is not disturbed and a uniform shape can be maintained.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 냉각은 자연 냉각을 이용하거나, 또는 냉각기 또는 냉매를 이용하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cooling may be, but not limited to, using natural cooling, or using a cooler or a refrigerant.

상기 바이오폴리머는 물에 녹는 수용성이며 온도, 함수비, 및 pH의 영향을 받는다. 또한 열적 젤화 현상이 나타나기 때문에 바(bar)형태 제작이 용이하다. 바이오폴리머 수용액의 온도가 높을수록 저점성을 나타내며 온도가 낮을수록 고점성을 나타낸다. 또한 함수비가 높을수록 젤 바의 탄성도가 낮으며 함수비가 낮을수록 젤 바의 탄성도는 높아진다. 열적 젤화를 거친 바이오폴리머는 한번 조성되고 나서 끝나는 것이 아니라, 온도를 가해주면 다시 점성이 낮아져서 토양과의 재성형이 가능하며, 냉각되면서 다시 굳어지는 조건부 가역성이 있어 반복성이 우수하고, 재사용할 수 있는 장점이 있다.The biopolymer is soluble in water and is affected by temperature, water content, and pH. Also, because of the thermal gelation phenomenon, it is easy to make bar shape. The higher the temperature of the biopolymer aqueous solution is, the lower the viscosity, and the lower the temperature, the higher the viscosity. Also, the higher the water content, the lower the elasticity of the gel bar, and the lower the water content, the higher the elasticity of the gel bar. The thermo-gelatinized biopolymer is not finished after it is formed, but it can be re-formed with the soil when the temperature is lowered and the viscosity can be lowered again. Since the biopolymer has a reversible condition that hardens again when it is cooled, There are advantages.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바는 성형성을 갖는 것이며, 구체적으로, 성형이 용이하여 원하는 크기와 모양에 따라 성형이 가능하며, 현장 여건에 맞게 제작이 가능하며 원하는 공간에 저장도 용이하다.In one embodiment of the present invention, the biopolymer-containing gel bar has moldability. Specifically, the biopolymer-containing gel bar can be easily molded and molded according to a desired size and shape, .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바는 표준화된 다양한 농도를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the biopolymer-containing gel bar may be of a variety of standardized concentrations, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머를 현장에서 응용시 적용하고자 하는 재료와의 혼합비가 중요한데, 본원에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바는, 젤 바 형태로 되어 있기 때문에 무게에 따른 손쉬운 투입이 가능하다.In one embodiment of the present invention, the mixing ratio of the biopolymer with the material to be applied in the field is important. Since the biopolymer-containing gel bar according to the present invention has a gel bar shape, It is possible.

또한, 시공 현장에서 고농축의 바이오폴리머-함유 용액을 만들기 위해서는 많은 시간과 노력이 투입되지만, 선 제작된 본원에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바를 사용하면 이러한 수고를 상당 부분 감소시킬 뿐만 아니라 현장에서 누구나 손쉽게 적정량을 투입하여 사용이 가능하다.In addition, a great deal of time and effort is required to produce a highly concentrated biopolymer-containing solution at the construction site. However, using the biopolymer-containing gel bar prepared according to the present invention can significantly reduce such troubles, It can be used by putting a proper amount.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바는 상기한 바와 같은 특성을 이용하여 건축 시공 분야에 활용될 수 있다. 특히, 바이오폴리머를 토양과 혼합해서 단순히 토양만 이용한 흙 건축(벽 또는 기둥 등)보다 높은 강도와 내구성을 확보할 수 있으며, 전통적 방법인 짚(straw) 등을 이용한 방법과 비교하여 유기 재료들의 생분해(degradation)로 인한 기능성 저하 문제를 극복할 수 있고, 화학적 첨가물(석고, 시멘트 등)을 이용한 방법에 비해서 친환경성이 높은 건축 시공이 가능한 장점이 있다. 상기 흙 건축 재료 및 부재는, 예를 들어, 벽체, 바닥제, 벽돌, 블록, 보드, 또는 판넬 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 부재는 건축용 부자재를 의미한다.In one embodiment of the present invention, the biopolymer-containing gel bar can be utilized in the field of construction and construction using the above-described characteristics. In particular, it is possible to obtain a higher strength and durability than a soil structure (wall or column) using only a soil by mixing a biopolymer with a soil, and compared with a conventional method using a straw, (gypsum, cement, and the like), which can be overcome the problem of degradation in functionality due to degradation, and is advantageous in that the construction can be carried out with high environmental friendliness. The soil building material and member may be, for example, but not limited to, a wall, a floor, a brick, a block, a board, or a panel. The member means a subsidiary material for construction.

본원의 일 구현예에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바의 모형을 도 1에 나타내었다.A model of a biopolymer-containing gel bar according to one embodiment of the present invention is shown in FIG.

본원의 제 2 측면은, 바이오폴리머 및 용매를 혼합한 후 가열하거나 또는 약 80℃ 이상의 용매에 바이오폴리머를 용해시켜 바이오폴리머-함유 용액을 수득하고; 및 상기 바이오폴리머-함유 용액을 냉각시켜 바이오폴리머-함유 젤 바(gel bar)를 수득하는 것을 포함하는, 토양 침식 방지용 바이오폴리머-함유 젤 바의 제조 방법을 제공한다. 본 측면에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바에 대하여 본원의 제 1 측면에 대하여 기재된 내용이 모두 적용될 수 있다.The second aspect of the present application relates to a process for preparing a biopolymer-containing solution comprising mixing a biopolymer and a solvent and then heating or dissolving the biopolymer in a solvent at a temperature of at least about 80 占 폚 to obtain a biopolymer-containing solution; And cooling the biopolymer-containing solution to obtain a biopolymer-containing gel bar. The present invention also provides a method for producing a biopolymer-containing gel bar for soil erosion prevention. All of the contents described in the first aspect of the present application can be applied to the biopolymer-containing gel bar according to this aspect.

본원의 일 구현에에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 용액은 상기 용매 약 100 중량부에 대하여 상기 바이오폴리머 약 100 중량부 이하를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 바이오폴리머-함유 용액은 상기 용매 약 100 중량부에 대하여, 상기 바이오폴리머 약 0.1 중량부 내지 약 100 중량부, 약 10 중량부 내지 약 100 중량부, 약 20 중량부 내지 약 100 중량부, 약 30 중량부 내지 약 100 중량부, 약 40 중량부 내지 약 100 중량부, 약 100 중량부 이하, 약 80 중량부 이하, 약 60 중량부 이하, 약 40 중량부 이하, 약 20 중량부 이하, 약 10 중량부 이하, 약 5 중량부 이하, 또는 약 1 중량부 이하를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biopolymer-containing solution may include, but is not limited to, about 100 parts by weight or less of the biopolymer relative to about 100 parts by weight of the solvent. For example, the biopolymer-containing solution may comprise from about 0.1 parts by weight to about 100 parts by weight, from about 10 parts by weight to about 100 parts by weight, from about 20 parts by weight to about 100 parts by weight of the biopolymer, About 40 parts by weight to about 100 parts by weight, about 100 parts by weight or less, about 80 parts by weight or less, about 60 parts by weight or less, about 40 parts by weight or less, about 20 parts by weight About 10 parts by weight or less, about 5 parts by weight or less, or about 1 part by weight or less.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 원하는 모양 및 크기로 성형하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, it may further include, but is not limited to, shaping the biopolymer-containing gel bar to a desired shape and size.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머는 약 80℃ 이상의 고온의 용매에서 용해시키기가 용이하다. 고온 상태의 조건을 갖추고, 고 함수비에서 가열함으로써 바이오폴리머의 용해도를 높이고, 아울러 수분을 일부 증발 시키면서 바이오폴리머의 농도를 증가시킨다. 원하는 농도 상태에 다다르면 더 이상의 열 전달은 차단하고 바이오폴리머-함유 용액이 열적 젤(gel)화가 될 때까지 냉각시킨다. 상기 바이오폴리머-함유 용액을 냉각시킴으로써 열적 젤화가 되어 굳어지면 원하는 크기와 모양으로 절단하여 보관하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the biopolymer is readily soluble in a high temperature solvent of about 80 캜 or more. High temperature conditions are employed to increase the solubility of the biopolymer by heating at a high water content, while increasing the concentration of the biopolymer while partially evaporating the water. Upon reaching the desired concentration state, further heat transfer is blocked and allowed to cool until the biopolymer-containing solution becomes gelatinized. When the bio-polymer-containing solution is cooled, it is thermally gelated. If the gel is hardened, it may be cut and stored in a desired size and shape, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 용액을 냉각시켜 바이오폴리머-함유 젤 바(gel bar)를 수득시, 상기 바이오폴리머-함유 용액의 pH를 약 7 미만으로 조절함으로써 상기 바이오폴리머의 젤화를 촉진시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 pH 값의 감소는 pH 약 5 이하의 산성 수용액을 첨가함으로써 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the biopolymer-containing solution is cooled to obtain a biopolymer-containing gel bar, whereby the pH of the biopolymer-containing solution is adjusted to less than about 7, But may be, but not limited to, promoting gelation. For example, the reduction of the pH value may be performed by adding an acidic aqueous solution having a pH of about 5 or less, but the present invention is not limited thereto.

본 측면에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바의 제조방법에 대한 모식도를 도 2에 나타내었다. FIG. 2 shows a schematic view of a method for producing a biopolymer-containing gel bar according to this aspect.

본 측면에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바에 대하여 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 대하여 기재된 내용이 모두 적용될 수 있다.All of the contents of the first and second aspects of the present invention can be applied to the biopolymer-containing gel bar according to this aspect.

토양의 침식은 토양의 보유 수분, 입도 분포, 유기물 함량, 및 표면 식생 등의 영향을 받는다. 토양 유실이 심각한 사막의 경우 이 모든 조건들이 열악하다는 점에서 알 수 있듯이 토양의 침식에 대한 저항성을 증진시키기 위해서는 외부 요인 차단 보다는 토양 자체의 성질을 개량시켜야 한다. 이를 위해서는 토양의 보유 수분을 오래 유지하고, 토양 입자 간 결합력(점착력)을 높임과 동시에, 향후 식생이 원활히 생장할 수 있는 친환경적인 방법이 요구된다. 종래의 화학계열 처리 방법들은 1 차적인 토양 강도 증진에만 초점이 맞춰져 있어 영구적인 침식을 억제하기 위한 식생 환경 조성에 대한 고려는 부족한 실정이다.Soil erosion is affected by soil moisture, particle size distribution, organic matter content, and surface vegetation. In the case of a desert with severe soil loss, all of these conditions are poor. In order to improve the resistance to soil erosion, the nature of the soil itself must be improved rather than blocking external factors. For this purpose, it is required to maintain the soil moisture for a long period of time, to increase the cohesion between soil particles (cohesion), and at the same time, to have an environmentally friendly method in which vegetation can grow smoothly in the future. Conventional chemical treatment methods focus only on primary soil strength enhancement, so there is a lack of consideration for the creation of a vegetation environment to suppress permanent erosion.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 토양에 주입하는 것은, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 상기 토양의 표면에 살포하는 것; 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 상기 토양과 교반시키는 것; 및/또는 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 장치를 이용하여 상기 토양 내에 주입하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, injecting the biopolymer-containing gel bar into the soil comprises spraying the biopolymer-containing gel bar onto the surface of the soil; Stirring the bio-polymer-containing gel bar with the soil; And / or injecting the biopolymer-containing gel bar into the soil using an apparatus, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 상기 토양의 표면에 살포한 후 시간이 경과하면 상기 바이오폴리머-함유 젤 바가 토양 내로 침투하게 되며, 이와 관련된 모식도를 도 3에 나타내었다. In one embodiment of the present invention, the biopolymer-containing gel bar penetrates into the soil after a lapse of time after the application of the biopolymer-containing gel bar onto the surface of the soil, and a schematic diagram related to the biopolymer-containing gel bar is shown in FIG.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 토양은 세립질(점토), 조립질(모래), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the soil may include but is not limited to those selected from the group consisting of fine clay (clay), granular (sand), and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 상기 토양에 주입한 후, 열처리 또는 화학적 처리를 수행하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 열처리 방법은 열을 직접 가하거나, 가열판을 이용하여 복사열로서 가열하는 방법, 또는 전자파(microwave)를 이용해 물 분자를 활성화시켜 열을 발생시키는 방법을 포함하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biopolymer-containing gel bar may be injected into the soil, and then heat treatment or chemical treatment may be performed. However, the present invention is not limited thereto. The heat treatment method may include, but is not limited to, heating directly as heat by using a heating plate, or activating water molecules by using microwaves to generate heat.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 상기 토양에 주입한 후, 물, 산성 수용액, 및/또는 양이온계 수용액을 살수하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, pH 약 5 이하의 산성 수용액을 살수하여 토양과 혼합된 바이오폴리머-함유 젤 바의 구조를 더 강화시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상온 이상의 따뜻한 물을 살수함으로써, 상기 젤 바가 잘 용해될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the biopolymer-containing gel bar may be injected into the soil, followed by spraying with water, an acidic aqueous solution, and / or a cationic aqueous solution. For example, an acidic aqueous solution having a pH of about 5 or less can be sprayed to further strengthen the structure of the biopolymer-containing gel bar mixed with the soil, but the present invention is not limited thereto. For example, by sprinkling warm water above normal temperature, the gel bar may be dissolved well, but it may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 주입 장치를 이용하여 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 토양 내에 주입하는 것을 도 4에 나타내었다.In one embodiment of the invention, injecting the biopolymer-containing gel bar into the soil using an injection device is shown in FIG.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 토양의 침식 저항 증진 시공 방법은, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바에 열을 가하여 액체화 시킨 용액을 토양에 살수하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the soil erosion resistance enhancing construction method may include, but is not limited to, spraying a solution obtained by liquefying the biopolymer-containing gel bar by applying heat to the biopolymer-containing gel bar.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 상기 토양에 주입한 후, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 양이온을 첨가하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, Na⁺, K⁺ 등과 같은 알칼리 금속의 양이온 또는 Ca² ⁺, Mg² ⁺등과 같은 알칼리 토금속의 양이온을 첨가하여 바이오폴리머의 추가적 젤화를 유도하여 더 견고한 토양을 조성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the biopolymer-containing gel bar may be added to the soil, followed by the addition of an alkali or alkaline earth metal cation. For example, a cation of an alkali metal such as Na ⁺ , K ⁺ , or an alkaline earth metal cation such as Ca ² ⁺ , Mg ² ^+, or the like may be added to induce additional gelation of the biopolymer to form a more solid soil But may not be limited.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 상기 토양에 주입한 후, pH 약 5 이하의 산성 수용액 또는 양이온계 (cationic) 수용액을 첨가하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 양이온계 수용액은, 예를 들어, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 양이온을 함유하는 수용액을 포함할 수 있다.In one embodiment of the invention, the biopolymer-containing gel bar may be injected into the soil, followed by addition of an acidic aqueous solution or a cationic aqueous solution having a pH of about 5 or less, . The cationic aqueous solution may include, for example, an aqueous solution containing a cation of an alkali metal or an alkaline earth metal.

본원에 따른 바이오폴리머는 표면이 음전하를 띠고 있기 때문에, 토양에 첨가된 후 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 양이온을 추가하면 토양과의 결합 특성이 더욱 향상될 수 있다.Since the surface of the biopolymer according to the present invention is negatively charged, the addition of an alkali metal or an alkaline earth metal cation after being added to the soil can further improve the binding property with the soil.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 토양에 첨가한 후, 토양을 가열 및 냉각하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the biopolymer-containing gel bar may be added to the soil, followed by heating and cooling the soil, but may not be limited thereto.

본원의 제 4 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 바이오폴리머-함유 젤 바에 열을 가하여 액체화 시킨 용액을 흙과 교반한 후 온도 및/또는 pH 감소에 따라 경화시켜 형성된 흙-바이오폴리머 혼합토를 토양의 침식 저항 증진을 위해 이용하는 것을 포함하는, 토양의 침식 저항 증진 시공 방법을 제공한다. The fourth aspect of the present invention is a soil-biopolymer mixture soil formed by stirring a solution obtained by applying heat to a biopolymer-containing gel bar according to the first aspect of the present invention with soil, and then curing the solution with temperature and / To improve the erosion resistance of the soil. The present invention also provides a method for enhancing soil erosion resistance.

본원의 일 구현예에 있어서, 본원에 따른 흙-바이오폴리머 혼합토의 제조 방법의 모식도를 도 5에 나타내었다.In one embodiment of the present invention, a schematic diagram of a method for producing the soil-biopolymer blended soil according to the present application is shown in Fig.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 흙-바이오폴리머 혼합토는 상기 흙 약 100 중량부에 대하여 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 약 100 중량부 이하를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 흙-바이오폴리머 혼합토는 상기 흙 약 100 중량부에 대하여, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바를 약 1 중량부 내지 약 100 중량부, 약 20 중량부 내지 약 100 중량부, 약 40 중량부 내지 약 100 중량부, 약 60 중량부 내지 약 100 중량부, 약 80 중량부 내지 약 100 중량부, 약 10 중량부 내지 약 80 중량부, 또는 약 40 중량부 내지 약 80 중량부를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the soil-biopolymer mixture soil may include, but is not limited to, about 100 parts by weight or less of the biopolymer-containing gel bar with respect to about 100 parts by weight of the soil. For example, the soil-biopolymer mixture soil may comprise about 1 to about 100 parts by weight, about 20 to about 100 parts by weight, about 40 parts by weight of the biopolymer-containing gel bar, about 100 parts by weight of the soil, To about 100 parts by weight, from about 60 parts by weight to about 100 parts by weight, from about 80 parts by weight to about 100 parts by weight, from about 10 parts by weight to about 80 parts by weight, or from about 40 to about 80 parts by weight But may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가열 시 물을 추가하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the heating may be adding water, but it is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 토양의 침식 저항 증진 시공 방법은, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바, 흙, 및 물을 가열 및 혼합한 후 온도 감소(냉각)에 따라 경화시켜 형성된 흙-바이오폴리머 혼합토를 이용하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method for enhancing erosion resistance of a soil includes heating and mixing the biopolymer-containing gel bar, soil, and water, and then curing the mixture by temperature reduction (cooling) But may include, but is not limited to, using a mixture of soil.

본원의 일 구현예이 있어서, 상기 토양의 침식 저항 증진 시공 방법은, 상기 바이오폴리머-함유 젤 바, 흙, 및 물을 가열 및 혼합한 후 pH 값의 감소(pH 약 7 미만)에 따라 경화시켜 형성된 흙-바이오폴리머 혼합토를 이용하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 pH 값의 감소는 pH 약 5 이하의 산성 수용액을 추가함으로써 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.본원에 따른 상기 흙-바이오폴리머 혼합토는 흙, 물, 및 바이오폴리머가 적절한 온도와 함수비로서 혼합된 것이며, 상기 바이오폴리머는 우수한 결속력으로 인해 흙이 안정화되도록 도와주는 역할을 한다.In one embodiment of the present invention, the soil erosion resistance enhancement construction method comprises heating and mixing the biopolymer-containing gel bar, soil, and water, followed by curing according to a decrease in pH value (pH less than about 7) But may include, but is not limited to, using soil-biopolymer blends. For example, the reduction of the pH value may be, but is not limited to, performed by adding an acidic aqueous solution having a pH of about 5 or less. The soil-biopolymer mixture soil according to the present invention may be used in soil, Are mixed at a proper temperature and a water content ratio, and the biopolymer serves to stabilize the soil due to excellent binding force.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 흙은 가열된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the soil may be heated but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 냉각은 자연 냉각 또는 급속 냉각을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the cooling may include, but is not limited to, natural cooling or rapid cooling.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 흙, 물, 및 바이오폴리머의 혼합액을 주형에서 경화시켜 원하는 모양과 크기를 가지는 상기 흙-바이오폴리머 혼합토를 제조하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합토는 벽돌 모양, 기둥 모양, 또는 판넬 모양 등의 다양한 모양으로 제조될 수 있다.In one embodiment of the present invention, it may include, but is not limited to, curing the mixture of soil, water, and biopolymer in a mold to produce the soil-biopolymer mixture soil having a desired shape and size have. For example, the mixed soil may be manufactured in various shapes such as a brick shape, a column shape, or a panel shape.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 흙-바이오폴리머 혼합토는 토양과의 교반 및/또는 토양에 도포의 방법으로서 시공되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the soil-biopolymer blend soil may be, but is not limited to, being applied as a method of agitation with the soil and / or application to the soil.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 토양과의 교반은 상기 흙-바이오폴리머 혼합토에 열을 가한 후 토양과 교반하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the agitation with the soil may be, but not limited to, stirring the soil-biopolymer mixture with heat after applying the soil mixture.

본원에 따른 상기 흙-바이오폴리머 혼합토는 바이오폴리머와 흙이 우수한 결속력을 가짐으로써 기존 흙보다 우수한 안정성을 나타낸다. 또한, 흙-바이오폴리머 혼합토를 사용하면 현장에서 적용 부위에 즉시 시공을 할 수 있으므로 공기를 단축해주는 경제성이 있으며, 누구나 손 쉽게 작업할 수 있고, 친환경 재료들로써 제조되었기 때문에 시공 후 산업 폐기물이 남지 않는 장점이 있다.The soil-biopolymer mixture soil according to the present invention exhibits superior stability to existing soil by having excellent binding force between the biopolymer and the soil. In addition, the soil-biopolymer mixture soil can be applied immediately on the site in the field, so it is economical to shorten the air, and anyone can work easily and is manufactured with eco-friendly materials. There are advantages.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 토양의 침식 저항 증진 시공을 위한 상기 혼합토의 이용 시, 상기 혼합토에 추가 열처리를 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 추가 열처리 유무에 따라 상기 혼합토의 용도가 상이할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 추가 열처리를 하지 않은 혼합토는 성토재 또는 충진재로서 사용 가능하며, 추가 열처리를 수행하여 제조된 혼합토는 벽돌, 블록, 또는 흙 포장재 등으로서 사용될 수 있다. 상기 열처리 방법은 열을 직접 가하거나, 가열판을 이용하여 복사열로서 가열하는 방법, 또는 전자파(microwave)를 이용해 물 분자를 활성화시켜 열을 발생시키는 방법을 포함하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the mixed soil is used to increase the erosion resistance of the soil, the mixed soil may be subjected to additional heat treatment, but the present invention is not limited thereto. In addition, the use of the above-mentioned mixed soil may be different depending on the presence or absence of the additional heat treatment, but the present invention is not limited thereto. For example, a mixed soil without additional heat treatment can be used as an embankment or a filling material, and the mixed soil produced by performing additional heat treatment can be used as a brick, a block, or a soil packing material. The heat treatment method may include, but is not limited to, heating directly as heat by using a heating plate, or activating water molecules by using microwaves to generate heat.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 도포는 상기 흙-바이오폴리머 혼합토에 열을 가한 후, 원하는 곳에 도포 또는 미장을 하기 위해 사용되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 도포 시 상기 혼합토에 열을 가하게 되면 부착력이 증가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the application may be, but is not limited to, application to the soil-biopolymer blend soil after application of heat to the soil-biopolymer blend soil, or application to a desired site. The application of heat to the mixed soil during application may increase the adhesive force, but may not be limited thereto.

본원에 따른 흙-바이오폴리머 혼합토를 사면에 도포한 예를 도 6a 및 도 6b에 나타내었다. Examples of application of soil-biopolymer mixed soil according to the present invention to a slope are shown in Figs. 6A and 6B.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 흙-바이오폴리머 혼합토는 친환경 바닥제로서 시공될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the soil-biopolymer mixture soil may be applied as an eco-friendly flooring material, but it is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 흙-바이오폴리머 혼합토에서 잔디를 키워 식생 매트를 제조할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원에 따른 흙-바이오폴리머 혼합토가 롤잔디로서 적용된 예를 도 7에 나타내었다. In one embodiment of the present invention, the vegetation mat may be prepared by raising grass in the soil-biopolymer mixture soil, but the present invention is not limited thereto. An example in which the soil-biopolymer mixture soil according to the present application is applied as roll grass is shown in Fig.

이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following Examples are given for the purpose of helping understanding of the present invention, but the present invention is not limited to the following Examples.

[[ 실시예Example ]]

바이오폴리머의 토양 침식 억제 효과를 검증하기 위해 다양한 실내 실험을 수행하였다. 본 실시예에서는, 열적 젤화(gelation) 바이오폴리머로서 순수 분말 상태의 아가검(agar gum; Samchun Pure Chemical, CAS 9002-18-0) 및 젤란검(gellan gum; Sigma-Aldrich, CAS 71010-52-1)을 사용하였다.Various laboratory experiments were carried out to verify the soil erosion inhibition effect of biopolymer. In this embodiment, agar gum (Samchun Pure Chemical, CAS 9002-18-0) and gellan gum (Sigma-Aldrich, CAS 71010-52-8) were used as a thermal gelation biopolymer, 1) was used.

실시예Example 1: One: 바이오폴리머Biopolymer -함유 젤 바의 제조 - Preparation of gel-containing gel

고온(80℃ 이상)의 증류수에 바이오폴리머인 젤란검을 40 중량부(수용액 총 중량 대비)를 혼합하여 고점성의 바이오폴리머-함유 수용액을 수득하였다 [여기서, 젤란검(gellan gum)의 경우 최대 용해도가 50%임]. 상기 수득된 바이오폴리머-함유 수용액을 냉각하여 바이오폴리머-함유 젤 바를 수득하였다. 본 실시예에 따른 상기 바이오폴리머-함유 젤 바는 중량 조절 및 성형이 용이하고, 제조 과정이 안전하고 용이하며, 일정한 조성으로서 제조 가능한 장점이 있다. 이와 관련하여, 도 15는 본 실시예에 따라 제조된 바이오폴리머-함유 젤 바를 나타낸다 : (a) 바이오폴리머-함유 젤 바, (b) 성형이 자유로운 바이오폴리머-함유 젤 바, (c) 분쇄가 용이한 바이오폴리머-함유 젤 바, (d) 흙과의 혼합 전, 및 (e) 흙과의 혼합 후.A high viscosity biopolymer-containing aqueous solution was obtained by mixing 40 parts by weight (based on the total weight of the aqueous solution) of gellan gum, which is a biopolymer, with distilled water at a high temperature (not lower than 80 ° C). Herein, in case of gellan gum, 50%). The obtained biopolymer-containing aqueous solution was cooled to obtain a biopolymer-containing gel bar. The bio-polymer-containing gel bar according to the present embodiment has advantages of easy weight control and molding, safe and easy manufacturing process, and can be manufactured with a constant composition. In this connection, Fig. 15 shows a biopolymer-containing gel bar produced according to this embodiment: (a) a biopolymer-containing gel bar, (b) Easy bio polymer-containing gel bar, (d) before mixing with soil, and (e) after mixing with soil.

실시예Example 2: 열 처리를 이용한 2: Using heat treatment 바이오폴리머Biopolymer -함유 젤 바와 흙의 혼합- Mixture of containing gel bar and soil

흙의 종류와 상관없이 열적 젤화를 이용하여 바이오폴리머-함유 젤 바와 흙을 혼합하기 위해서 고온에서 바이오폴리머-함유 젤 바를 용해시켜 준비된 바이오폴리머 수용액 및 흙을 각각 준비하였다. 고온(80℃)의 용매(물)에 바이오폴리머-함유 젤 바를 녹인 후, 이를 가열된 흙과 혼합함으로써 혼합 시 급격한 온도 하강으로 인한 조기 젤화(gelation)를 방지하였다. 고온의 바이오폴리머-함유 수용액 형성 시 중요한 점은 바이오폴리머의 농도(용매 대비 용질량)를 적절히 조절해야 한다는 점이다. 통상적으로 아가검은 상온에서는 친수성(hydrophilic)으로 인해 자기 질량의 20 배에 해당하는 물을 흡수하며, 그 용해도는 온도가 높아짐에 따라 증가한다. Regardless of the type of soil, a biopolymer aqueous solution and soil were prepared by dissolving the biopolymer-containing gel bar at high temperature to mix the biopolymer-containing gel bar and soil using thermal gelation. After dissolving the biopolymer-containing gel bar in a solvent (water) at a high temperature (80 ° C), it was mixed with the heated soil to prevent premature gelation due to abrupt temperature drop. The important point in forming a high-temperature biopolymer-containing aqueous solution is that the concentration of the biopolymer (the solubility of the solvent) should be appropriately controlled. Usually, the baby absorbs water that is 20 times its own mass due to its hydrophilic property at normal temperature. Its solubility increases with increasing temperature.

고온의 바이오폴리머-함유 수용액을 고온의 흙과 균일하게 혼합시켰고, 황토 등의 흙(점성토 계열)과는 60%(흙 중량 대비 용액 중량) 이하, 모래질 흙과는 30% 이하로 혼합하였다. 혼합 후 원하는 목적에 맞게 성형한 후 냉각 과정을 거쳐 공기 또는 수중에서 양생할 수 있다. 본 과정의 요약은 도 8에 도시한 바와 같다. The high temperature biopolymer-containing aqueous solution was mixed homogeneously with high temperature soil and mixed below 60% (solution weight with respect to soil weight) and less than 30% with sand soil. After mixing, it can be molded in air or water by cooling after molding to fit the desired purpose. A summary of this process is shown in FIG.

실시예Example 3: 흙- 3: soil - 바이오폴리머Biopolymer 혼합토의 냉각 및 양생 방법 Cooling and curing method of mixed soil

실내 조건에서 황토와 모래를 이용해 다양한 흙-바이오폴리머 혼합토를 제조하고 강도를 측정하였다. 각 흙에 대해 아가검 및 젤란검 함량을 흙 중량 대비 각각 1% 및 3%에 맞추어 배합하였으며, 황토의 경우 초기 물/흙 배합비 60%, 모래의 경우 혼합 시 물/흙 배합비를 30%로 하였다. 배합 후 공기 중에 자연 냉각 및 공기양생을 시킨 시편의 강도는 도 9(황토) 및 도 10(모래)에 나타낸 바와 같다. 도 9 및 도 10의 결과에 의하면 바이오폴리머의 혼합으로 흙의 압축강도가 월등히 증가함을 확인할 수 있었다. 특히, 황토의 경우 그 최대 강도가 12 MPa에 도달하여 매우 단단한 흙 조성물을 형성함을 확인할 수 있었다. 이는 아가검 및 젤란검 모두 음전하를 띄고 있어, 표면 전하를 지니고 있는 황토 입자와 더 단단한 결합을 형성한다는 사실을 보여준다.Various soil - biopolymer blends were prepared using loess and sand in indoor conditions and their strength was measured. Agar and gellan gum contents were adjusted to 1% and 3%, respectively, for each soil. The initial water / soil composition ratio was 60% for loess and 30% for water / soil mixture . The strength of the specimen subjected to air cooling and air curing in air after compounding is shown in FIG. 9 (yellow soil) and FIG. 10 (sand). According to the results of FIGS. 9 and 10, it was confirmed that the compression strength of the soil was greatly increased by the mixing of the biopolymer. Especially, it was confirmed that the maximum strength of the loess soil reached 12 MPa, forming a very hard soil composition. This shows that both agar and gellan gum are negatively charged, forming a firmer bond with the loess particles bearing surface charge.

그러나, 공기 중에 자연 냉각 및 공기양생을 시킨 황토 시편의 경우 최대 20%의 건조수축(volumetric strain) 거동을 보여 이를 해결하기 위해 고온 배합 후 초기 냉각 방법을 달리하는 방안을 모색하였다. 도 8의 과정과 같이 배합 및 성형 직후 시편(아가검 3% 및 젤란검 3%)을 급속 냉각시키는 방법으로 시편을 냉수에 냉각시켰다(도 11). 충분한 냉각 후 시편을 공기양생 시킨 결과, 최종 건조수축이 10% 이하로 격감됨을 확인하였다. 따라서, 건조수축을 방지하기 위해 흙-바이오폴리머 혼합토의 초기 젤화가 매우 중요함을 확인할 수 있었으며, 이를 위해 냉수, 냉매, 냉기, 또는 냉장 등 다양한 방법이 적용 가능하다.However, volumetric strain behaviors of up to 20% in the case of air cooled and air - cured Hwangto specimens have been investigated. As shown in Fig. 8, the specimen was cooled in cold water immediately after mixing and immediately after molding (3% agar gum and 3% gellan gum) in cold water (Fig. 11). As a result of air curing of the specimen after sufficient cooling, it was confirmed that the final drying shrinkage was reduced to less than 10%. Therefore, it has been confirmed that the initial gelation of the soil-biopolymer mixture soil is very important to prevent drying shrinkage. For this, various methods such as cold water, refrigerant, cold air, or refrigeration can be applied.

마지막으로, 급속 냉각 및 수중양생 조건에 대한 거동을 확인하기 위해 시편을 제작한 후 바로 물에 침수 시킨 후 장기간 수중양생을 시켰다. 장기간 침수 및 포화된 흙의 경우 압축강도가 거의 없는 반면, 흙-바이오폴리머 혼합토의 경우 28 일 침수 조건에서도 50 kPa 내지 200 kPa의 압축강도를 보여, 수중 상태에서도 흙-바이오폴리머 혼합토의 강도가 효과적임을 확인할 수 있었다(도 12). 특이 사항은 급속냉각 및 수중양생의 경우 흙-바이오폴리머 혼합토의 부피변화가 0%에 가깝다는 점이다. 이로써 바이오폴리머를 수중 및 침수 상태에 적용시 부피 변화가 없어 매우 안정적인 지반주입 및 처리제로 활용될 수 있음을 확인하였다.Finally, to confirm the behavior of rapid cooling and underwater curing conditions, specimens were prepared, immersed in water, and cured for a long period of time. Long-term flooded and saturated soil has little compressive strength, whereas soil-biopolymer mixed soil has a compressive strength of 50 kPa to 200 kPa even under flooding condition for 28 days, and the strength of soil-biopolymer mixture soil is effective even underwater (Fig. 12). Uniqueness is that the volume change of the soil-biopolymer mixed soil is close to 0% in the case of rapid cooling and underwater curing. As a result, it was confirmed that the application of biopolymer to underwater and submerged condition can be used as a very stable ground injection and treatment agent because of no volume change.

실시예Example 4: 물에 대한 내구성 검토 4: Review of durability against water

열적 젤화 흙-바이오폴리머 혼합토의 물에 대한 내구성을 검토하기 위해 가장 민감한 조건인 자연 냉각 및 공기양생 시편에 대한 재침수 및 강도 측정을 수행하였다. 양생된지 두 달이 지난 시편을 물에 담아 일주일 동안 침수상태를 유지하였다. 침수 후 7 일째에 압축강도 및 부피 팽창률을 평가하였다.In order to investigate the durability of the thermal gelation soil - biopolymer blends, water retention and strength measurements were performed on the most sensitive conditions, natural cooling and air - curing specimens. Two months after curing, the specimens were immersed in water for one week. On the 7th day after immersion, the compressive strength and the volume expansion rate were evaluated.

아가검 3% 처리 흙의 경우 건조 상태의 최종 강도가 12 MPa을 보였던 것이, 침수 후 600 kPa로 저하되었으며, 젤란검 3% 처리 흙의 경우 건조 상태 강도가 10 MPa에서 침수 후 500 kPa로 낮아지는 결과를 보였다. 중요한 점은 모든 경우에서 시편들이 원래의 모양을 유지하면서 수분 흡수로 인한 부피팽창이 약간 발생했다는 사실이다(하기 표 1 참조).In case of 3% treated agar gum, the final dry strength of 12 MPa was lowered to 600 kPa after immersion, whereas the dry strength of gellan gum 3% treated soil decreased from 10 MPa to 500 kPa after immersion Results. Importantly, in all cases, the specimens retained their original shape, with some volume expansion due to water absorption (see Table 1, below).

[표 1][Table 1]

이와 관련하여, 도 13은, 본원의 일 구현예에 따른 열적 젤화 바이오폴리머를 이용한 친환경 흙 건축 재료 제작 방법에 대한 개념도를 나타낸 것이다. 도 13에 나타낸 방법으로, 열적 젤화 바이오폴리머를 이용하여 흙 건축 재료(벽체, 판넬, 또는 벽돌 등)를 제작할 시 고강도, 및 고내구성의 건축 재료를 구현할 수 있다. 열적 젤화 바이오폴리머의 경우 80℃ 이상의 온도에서 저점성을 띠고 있다가 40℃ 이하로 냉각될 때 고점성의 젤-매트릭스(gel-matrics)를 형성하는 특징이 있기 때문에, 흙 혼합(반죽) 및 성형 이전 단계까지 고온을 잃지 않는 것이 중요하다. 따라서, 흙과 바이오폴리머-함유 용액을 각각 가열 처리하여 특정 온도(예를 들어, 80℃) 이상으로 유지한 상태에서 혼합물을 제조하고, 이렇게 상기 혼합물을 성형 틀에 부은 후, 냉각을 시키게 되면 원하는 성형틀 또는 주형(mold)에 맞춰 다양한 모양을 구현할 수 있다. 상기 성형틀에 부은 후에는 40℃ 이하로 냉각시키면서 굳게 되는데, 이 때는 공기 중에 자연 냉각을 시키거나, 물 또는 기타 냉매를 이용하여 금속 냉각시켜 굳힐 수 있다. 본 실시예에 따른 열적 젤화 바이오폴리머의 경우 투수성이 매우 낮아, 초기에 물에 담가도 흙의 조직이 흐트러지지 않음이 확인되었으므로, 이러한 장점들을 활용하여, 다양한 모양으로 성형이 가능한 흙 건축 재료를 만들 수 있다.In this regard, FIG. 13 is a conceptual diagram of a method of manufacturing an eco-friendly soil building material using the thermal gelation biopolymer according to one embodiment of the present invention. When the soil gluing material (wall, panel, brick, or the like) is manufactured by using the thermal gelation biopolymer in the method shown in Fig. 13, a high strength and high durability building material can be realized. The thermal gelation biopolymer has a low viscosity at a temperature of 80 ° C or higher and forms a high-viscosity gel-matrics when it is cooled to 40 ° C or lower. Therefore, It is important not to lose the high temperature until the step. Therefore, if the mixture is prepared in a state where the soil and the biopolymer-containing solution are respectively heated and maintained at a specific temperature (for example, 80 DEG C) or more, and the mixture is poured into a mold, Various shapes can be realized according to the mold or the mold. After being poured into the mold, it hardens while being cooled to 40 ° C or less. At this time, natural cooling may be performed in air, or metal cooling may be performed by using water or other refrigerant. Since the thermal gelation biopolymer according to the present embodiment is very low in permeability, it has been confirmed that the structure of the soil is not disturbed even if it is initially immersed in water. Therefore, by utilizing these advantages, Can be made.

전체적으로 본원에 따른 흙-바이오폴리머 혼합토의 경우 물에 대한 내구성이 월등히 우수함을 확인할 수 있었다. 따라서, 지반 내 차수 및 차폐의 목적 또는 기타 보강의 이유로 고온의 바이오폴리머 용액을 직접 지반에 주입 또는 교반하는 형태로 적용할 수 있다. 그 구체적인 실시 방법은 도 14와 같다.Overall, it was confirmed that the dirt-biopolymer mixed soil according to the present invention is superior in water durability. Therefore, the high temperature biopolymer solution can be directly injected into the ground or agitated for reasons of shielding in the ground, shielding purpose or other reinforcement. The concrete implementation method is shown in Fig.

실시예Example 5: 5: 바이오폴리머Biopolymer -함유 젤 바를 이용한 흙-- soil with gel bar - 바이오폴리머Biopolymer 혼합토Mixed soil 제조 Produce

본 실시예는 흙의 비열이 물보다 낮아 빨리 고온이 된다는 점과 현장에서 손쉽게 사용 가능한 돼지꼬리 온수히터와 시멘트 믹서기를 이용하여 쉽게 작업할 수 있는 점을 이용한 것이다. 바이오폴리머-함유 젤 바는 고농도이므로 물을 이용해 수용액의 농도를 낮춰 주었고, 물의 양을 정한 후 혼합하고자 하는 흙과 함께 통에 부어두었다. 그리고 돼지꼬리온수히터를 사용하여 가능한 높은 온도로 물과 흙을 가열한 후 흙이 차 있는 통에 바이오폴리머-함유 젤 바를 넣어주었다. 그 후 돼지꼬리온수히터로 조금 더 가열 한 후 시멘트 믹서기를 이용하여 섞어주었다. 주의할 점은 바이오폴리머-함유 젤 바가 돼지꼬리 온수히터에 직접 닿을 시 탈 우려가 있으므로 직접적으로 닿지 않게 주의해야 한다. 또한, 가열이나 혼합과정에서 물이 증발할 수 있으므로 그것을 고려하여 물의 양을 산정하였다.The present embodiment is based on the fact that the specific heat of the soil is lower than that of water and the temperature becomes high quickly, and that it can be easily worked by using a pig tail hot water heater and a cement mixer which can be easily used in the field. Since the bio-polymer-containing gel bar has a high concentration, the concentration of the aqueous solution was lowered by using water, and the amount of water was determined and poured into the container together with the soil to be mixed. Then, using a pig tail warm water heater, the water and soil were heated to the highest possible temperature, and then a biopolymer-containing gel bar was placed in the soil-filled barrel. After that, the pork tail was heated a little more with a hot water heater and mixed with a cement mixer. It should be noted that biopolymer-containing gel bars may come in direct contact with the pig tail warm water heater, so be careful not to touch them directly. In addition, since the water may evaporate during heating or mixing, the amount of water is calculated in consideration thereof.

실시예 6: 바이오폴리머 -함유 젤 바 수용액을 이용한 흙- 바이오폴리머 혼합토 제조 Example 6: Soil- biopolymer using an aqueous solution of a biopolymer -containing gel bar Manufacture of mixed soil

물은 흙에 비에 비열이 높고 따라서 한번 끓으면 쉽게 식지 않는다. 따라서 뜨거운 물에 바이오폴리머-함유 젤 바를 넣어 수용액을 제조하고, 제조된 상기 수용액을 이용하여 흙과 혼합하는 방법이다. 이 방법의 장점으로는 바이오폴리머-함유 수용액과 흙이 더욱 균질하게 혼합될 수 있다.Water has a high specific heat in soil and therefore does not easily cool once boiling. Thus, a biopolymer-containing gel bar is put into hot water to prepare an aqueous solution, and the prepared aqueous solution is mixed with the soil. An advantage of this method is that the biopolymer-containing aqueous solution and the soil can be mixed more homogeneously.

실시예Example 7: 흙- 7: Soil - 바이오폴리머Biopolymer 혼합토의 제조 및 강도 평가 Preparation and strength evaluation of mixed soil

물 100 g과 젤란검 3.3 g을 혼합하여 바이오폴리머 젤 바를 수득하였다. 흙 100 중량부 대비 상기 수득된 바이오폴리머 젤 바 30 중량부를 혼합하여 흙-바이오폴리머 혼합토를 수득하였다. 여기서, 상기 흙은 자연모래를 사용하였다. 도 16은 상기 수득된 흙-바이오폴리머 혼합토의 (a) 혼합 직후 상태, (b) 추가 열을 가하는 과정, 및 (c) 전자파를 이용하여 가열한 상태를 나타내는 사진이다. 또한, 상기 수득된 흙-바이오폴리머 혼합토의 직접 전단 시험기를 이용한 전단 강도평가 결과를 도 17에 나타내었다. 도 17의 결과에 의하면, 점착력이 0 kPa인 자연모래에 비해 본 실시예에서 바이오폴리머 젤 바를 상기 자연모래와 혼합한 것만으로 흙 입자간 점착력을 약 20 kPa 증가시킬 수 있었다. 또한, 상기 수득된 흙-바이오폴리머 혼합토에 추가 열을 가하면 흙의 강도가 더욱 강해지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 점착력이 약 55 kPa 수준으로 증가하고, 입자간 마찰각(마찰계수)도 증가하기 때문이다. 100 g of water and 3.3 g of gellan gum were mixed to obtain a biopolymer gel bar. 30 parts by weight of the obtained biopolymer gel bar was mixed with 100 parts by weight of the soil to obtain a soil-biopolymer mixture soil. Here, natural sand was used as the soil. FIG. 16 is a photograph showing the state (a) immediately after mixing of the soil-biopolymer mixture soil obtained, (b) the process of applying additional heat, and (c) the state of heating using electromagnetic waves. The results of the shear strength evaluation using the direct shear tester of the soil-biopolymer mixed soil obtained above are shown in Fig. According to the results shown in Fig. 17, the adhesive force between the soil particles can be increased by about 20 kPa only by mixing the biopolymer gel bar with the natural sand in this embodiment, compared with the natural sand having the adhesive force of 0 kPa. Further, it was confirmed that when the soil-biopolymer mixed soil was further heated, the strength of the soil was further increased. This is because the adhesive force increases to about 55 kPa and the intergranular friction angle (friction coefficient) also increases.

실시예Example 8: 흙- 8: soil - 바이오폴리머Biopolymer 혼합토를Mixed soil 이용한 Used 식생Vegetation 매트 제조 Mat manufacture

보통 식생 매트 또는 현장 타설형 식생롤은 흙 또는 배양토와 식생, 보조섬유 또는 접착제로 이루어진 경우가 대부분이다. 본 실시예에서는 인공/화학적 접착/결합제의 사용 대신 바이오폴리머-함유 젤 바를 이용한 식생 매트 제조 기술을 제안한다. Usually vegetation mats or field-mounted vegetation rolls are mostly composed of soil or cultivated soil, vegetation, auxiliary fibers or adhesives. In this embodiment, a vegetation mat manufacturing technique using a biopolymer-containing gel bar is proposed instead of using an artificial / chemical adhesive / binder.

앞서 언급한 방법대로 바이오폴리머-함유 젤 바를 직접 이용하거나, 바이오폴리머-함유 젤 바를 희석하여 용액 상태로 흙과 혼합하는 과정에서 씨앗을 같이 혼합해주거나, 판넬 또는 매트 형태로 성형한 후, 그 위에 묘종을 파종하여 바이오폴리머-흙 혼합토 상에 식생을 조성하는 기술이다. 본 실시예의 식생 매트는 가로, 세로 길이가 각각 10 cm 내지 100 cm인 판넬 또는 매트 형태로 사용하거나, 연속적인 롤 형태로 사용할 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시예의 사진을 도 7에 나타내었다. The biopolymer-containing gel bar may be directly used as described above, or the biopolymer-containing gel bar may be diluted and mixed with the soil in a solution state. Alternatively, seeds may be mixed together or formed into a panel or a mat, It is a technology to plant vegetation on biopolymer-soil mixture soil by sowing seedlings. The vegetation mat of the present embodiment may be used in the form of a panel or a mat having a length and a length of 10 cm to 100 cm, respectively, or in the form of a continuous roll. A photograph of a concrete example of this is shown in Fig.

이러한 방법은, 비탈면 또는 사면 등에 기존 식생을 이용한 사면안정 공법의 취약함을 개선하고자 함이다. 평잔디, 롤잔디 재배 과정에서 기존 일반 흙 대신 바이오폴리머-함유 젤 바를 배합한 흙에서 잔디를 키우면 식물의 뿌리가 흙을 잡아줌으로써 현장 시공시 자연스럽게 바이오폴리머와 배합된 흙과 식물이 안착되는 효과가 있다.This method is intended to improve the vulnerability of the slope stabilization method using existing vegetation to the slope or slope. When grass is cultivated in a soil mixed with a biopolymer-containing gel bar instead of conventional soil in the process of cultivating flat grass and lawn grass, the roots of the plant catch the soil, so that the soil and plant compounded with the biopolymer are naturally seated during the field construction have.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention .

Claims

A biopolymer-containing gel bar for soil erosion prevention, comprising a biopolymer,
Wherein the biopolymer-containing gel bar comprises 0.1 to 100 parts by weight of the biopolymer based on 100 parts by weight of the solvent,
The biopolymer has a low viscosity at 80 DEG C or higher and a thermal property at 80 DEG C or lower,
The thermal properties are used to prepare the biopolymer-containing gel bar and to apply the biopolymer-containing gel bar to the soil,
The gel bar has moldability,
The gel bar is easy to control the weight, can be manufactured with a constant composition,
The application of the biopolymer-containing gel bar to the soil can be achieved,
Applying the biopolymer-containing gel bar to the surface of the soil;
Stirring the bio-polymer-containing gel bar with the soil;
Injecting the biopolymer-containing gel bar into the soil using an apparatus; or
The method comprising: spraying a solution in which the biopolymer-containing gel bar is heated by applying heat to the soil,
The biopolymer-containing gel bar is applied to the soil and then heat treated or chemically treated,
The heat treatment may include heating the heat directly to the soil, heating it as radiant heat using a heating plate, or activating water molecules in the biopolymer-containing gel bar or the soil using a microwave to generate heat However,
Biopolymer-containing gel bars for soil erosion prevention.

The method according to claim 1,
The biopolymer may be selected from the group consisting of beta -1,3 / 1,6-glucan, alpha glucan, curdlan, wellan gum, gellan gum, xanthan gum, agar those selected from the group consisting of gum, succinoglycan gum, chitosan, gamma PGA, casein, polylysine, and combinations thereof Bio-polymer-containing gel bars for soil erosion prevention.

The method according to claim 1,
Wherein the biopolymer exhibits a low viscosity at pH 7 or higher and the viscosity increases as the pH value is lower than 7. The biopolymer-containing gel bar for soil erosion prevention.

Mixing the biopolymer and the solvent and then heating or dissolving the biopolymer in a solvent of 80 DEG C or higher to obtain a biopolymer-containing solution;
Cooling the biopolymer-containing solution to obtain a biopolymer-containing gel bar, and
The biopolymer-containing gel bar is shaped into a desired shape and size
A method for producing a biopolymer-containing gel bar for soil erosion prevention,
Wherein the biopolymer-containing solution comprises 0.1 to 100 parts by weight of the biopolymer relative to 100 parts by weight of the solvent,
The biopolymer has a low viscosity at 80 DEG C or higher and a thermal property at 80 DEG C or lower,
The thermal properties are used in the preparation of the biopolymer-containing gel bar and in the application of the biopolymer-containing gel bar to the soil,
The bio-polymer-containing gel bar is easy to control the weight and can be produced with a constant composition,
The application of the biopolymer-containing gel bar to the soil can be achieved,
Applying the biopolymer-containing gel bar to the surface of the soil;
Stirring the bio-polymer-containing gel bar with the soil;
Injecting the biopolymer-containing gel bar into the soil using an apparatus; or
The method comprising: spraying a solution in which the biopolymer-containing gel bar is heated by applying heat to the soil,
The biopolymer-containing gel bar is applied to the soil and then heat treated or chemically treated,
The heat treatment may include heating the heat directly to the soil, heating it as radiant heat using a heating plate, or activating water molecules in the biopolymer-containing gel bar or the soil using a microwave to generate heat However,
A method for producing a biopolymer-containing gel bar for soil erosion prevention.

Implanting the biopolymer-containing gel bar according to claim 1 in a soil
Wherein the soil erosion resistance enhancing construction method comprises:

6. The method of claim 5,
Injecting the biopolymer-containing gel bar into the soil can be accomplished by,
Applying the biopolymer-containing gel bar to the surface of the soil;
Stirring the bio-polymer-containing gel bar with the soil; or
The method comprising injecting the biopolymer-containing gel bar into the soil using an apparatus.

6. The method of claim 5,
Further comprising injecting the biopolymer-containing gel bar into the soil, followed by heat treatment or chemical treatment.

6. The method of claim 5,
Further comprising injecting the biopolymer-containing gel bar into the soil, followed by spraying with water, an acidic aqueous solution, and / or a cationic aqueous solution.

A soil-biopolymer mixture soil formed by stirring a solution prepared by adding heat to a biopolymer-containing gel bar according to claim 1 by stirring the soil with temperature and / or pH reduction is used for enhancing soil erosion resistance
Wherein the soil erosion resistance enhancing construction method comprises:

10. The method of claim 9,
Wherein the soil-biopolymer mixture soil comprises 100 parts by weight or less of a biopolymer-containing gel bar with respect to 100 parts by weight of the soil.

10. The method of claim 9,
Wherein the soil-biopolymer mixture soil is applied as a method of application to the soil and / or agitation with the soil.