KR20240021016A - 인공토양 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저영향개발 시설을 대상으로 조제한 인공토양 조성물에 관한 것이
다.
본 발명의 인공토양 조성물은 다공성골재 및 광물질개량제제 및 유기질제제로 이루어진 토양제제;를 포함하는 인공토양 조성물에 있어서, 상기 다공성골재로서 저회경량골재를 사용하는 것으로, 상기 저회경량골재의 우수한 강도로 인해 외부 압력 등에 의한 형상 변화가 없어 성능의 지속성이 뛰어날 뿐 아니라, 미세공극을 지니고 있어 공극재로서 투수통기성 확보에 유용하고, 상기 저회경량골재에 바이오차와 유용미생물을 코팅함으로써 비점오염저감시설에 유입되는 오염원들을 흡착, 탈착여과성능이 우수하고 식생형 시설에서 식물생육에 필요한 수분과 양분을 공급하고 지속적으로 보유할 수 있다.
다.
본 발명의 인공토양 조성물은 다공성골재 및 광물질개량제제 및 유기질제제로 이루어진 토양제제;를 포함하는 인공토양 조성물에 있어서, 상기 다공성골재로서 저회경량골재를 사용하는 것으로, 상기 저회경량골재의 우수한 강도로 인해 외부 압력 등에 의한 형상 변화가 없어 성능의 지속성이 뛰어날 뿐 아니라, 미세공극을 지니고 있어 공극재로서 투수통기성 확보에 유용하고, 상기 저회경량골재에 바이오차와 유용미생물을 코팅함으로써 비점오염저감시설에 유입되는 오염원들을 흡착, 탈착여과성능이 우수하고 식생형 시설에서 식물생육에 필요한 수분과 양분을 공급하고 지속적으로 보유할 수 있다.
Description
본 발명은 저영향개발 시설을 대상으로 조제한 인공토양 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식생형 시설에서 식물생육에 필요한 수분과 양분을 공급하고 지속적으로 보유할 수 있는 인공토양 조성물에 관한 것이다.
산업이 발달하고 도시화가 진전되면서 도시의 환경개선을 위해 도심지 녹화에 대한 관심이 증폭되고 있다. 이를 해결하기 위해 도심지의 콘크리트 바닥에 식물을 식재할 수 있는 인공지반을 형성하여 녹지를 형성하거나, 건물의 옥상 또는 실내에 식물을 식재할 수 있도록 인공토양을 포설하여 건물녹화를 수행함으로써 환경을 개선하고자 하는 노력이 기울여지고 있다.
그러나, 산업 및 업무시설이 집중되고 인구밀도가 높은 도심지 환경에서 대규모의 공원이나 숲과 같은 녹지를 조성하는 것은 정책적 또는 비용적 측면에서 볼때 쉽지 않은 일이다.
또한, 인공토양으로 조성된 식재층은 자연지반과는 달리 물, 양분 등이 단절되어있는 시스템(Closed system)이기 때문에 식재된 식물의 생육이 불량해지기 쉽다.
따라서, 베란다나 테라스와 같은 건물 실내, 건물 옥상, 미니공원 등에 인공 정원을 조성할 때 식물 식재층을 형성하기 위해 사용되는 인공토양은 우수한 보수력과 보비력을 가져야 하고, 나아가 식물에 필요한 영양분을 지속적으로 공급할 수있어야 하고 식물의 정상적인 생장을 위해 적정 수준의 배수성과 통기성을 가져야 하며, 토양 오염을 최소화하여야 한다.
또한, 최근에는 일반 가정이나 학교에서 인테리어 목적 또는 교육 목적으로 투명한 유리 또는 플라스틱 재질의 화분에 인공토양을 넣고 식물을 가꾸는 수요가 증가하고 있기 때문에, 이러한 용도로 사용되는 인공토양은 다양한 색상 등을 구현할 수 있어야 한다.
옥상 녹화, 건물 입체 녹화 또는 화분 등에 사용되는 인공토양과 관련하여 선행기술의 일례로서 특허문헌 1에는 부직포 100 중량부, 우레탄폼 90 내지 110 중량부, 저융점 본딩사 90 내지 110 중량부, 흡수성 고분자 5 내지 10 중량부, 숯가루 0.3 내지 1 중량부 및 제오라이트 분말 0.3 내지 1 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 150㎛ 이하의 입도를 갖는 유리분말 100중량부에 대하여 탄산칼슘, 탄소분말 또는 탄산나트륨으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 발포제를 0.5∼2중량부 혼합하고, 산화철, 산화니켈, 산화크롬 또는 산화코발트로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 착색제 0.2∼2중량부를 혼합하여 열처리로에 투입한 다음, 6∼8℃/분으로 승온하여 700∼1,000℃의 온도에서 발포하고 냉각분쇄하여 제조된 입상의 다포유리와 난분해성 또는 기숙성된 유기물로 인공 토양을 구성하되, 상기 유기물을 상기 입상의 다포유리에 대하여 부피비로 1∼50% 혼합한 것을 특징으로 하는 인공토양이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 3에는 지렁이분변토 5 내지 10중량%, 버섯폐배지 2 내지 10중량%, 동애등에 부산물 5 내지 10중량%, 고흡수성 폴리아크릴산 3 내지 8중량%, 목분 5 내지 15중량%, 부엽토 5 내지 10중량%, 토탄 5 내지 15 중량%, 제오라이트 3 내지 8중량%, 토양미생물 0.1 내지 5중량% 및 잔량으로서 유기질비료를 포함하여 수직형 벽체의 녹화를 위한 인공토양조성물이 개시되어 있다.
특허문헌 4에는 왕겨숯 60∼70 중량%, 코코피트 10∼20 중량%, 퍼라이트 5∼10 중량% 및 왕겨 5∼10 중량%으로 혼합된 혼합물; 및 상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 30∼40 중량부의 물을 첨가하여 구성되고, 상기 물에는 900∼1100배로 희석된 유효미생물이 첨가된 것을 특징으로 하는 왕겨숯을 이용한 녹화용 경량 인공 토양 조성물이 개시되어 있다.
한편, 저영향 개발기법은 빗물이용시설, 침투시설, 식생형시설로 크게 3가지로 나눌 수 있다. 이러한 시설이 충분히 그 기능을 발휘하기 위해서는 시설물과 주변에 되메우기 하는 토양의 역할이 중요하다.
국내에서 일반적으로 현장에 반입되는 대부분의 토양재질인 화강암풍화토(마사토)는 굵은 입자로 식물의 숨통을 틔워주는 역할과 세균도 거의 없어 싹을 틔울 때 토질 개량에 우수한 소재로 사용되어 왔으나, 풍화과정에서 생긴 미세한 흙가루가 하강하여 결국엔 배수성능이 저하되거나, 자체가 딱딱하게 고결되기 쉬워 빗물을 침투시키기 어려운 문제로 저영향개발 기법에 적합하지 않다고 지적되어 왔다.
따라서 마사토의 장점을 기반으로 하되, 향후 마사토 대체재 개발이 시급하며, 단순 유무기성 배합토가 아닌 기능성 인공토양 조성물이 요구된다.
이에, 본 발명자들은 종래 문제점을 해소하기 위하여 노력한 결과, 저회경량골재를 주성분으로 사용하고, 광물질개량제제 및 유기질제제로 이루어진 토양제제를 포함한 인공토양 조성물 제공을 통해 식생형 시설에서 식물생육에 필요한 수분과 양분을 공급하고 지속적으로 보유할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 식생형 시설에서 식물생육에 필요한 수분과 양분을 공급하고 지속적으로 보유할 수 있는 인공토양 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 저회경량골재 40 내지 60중량%, 광물질개량제제 30 내지 35 중량% 및 유기질제제 10 내지 25중량%로 이루어진 토양제제를 포함하는 인공토양 조성물을 제공한다.
상기 저회경량골재가 입상의 1 내지 10㎜의 평균 입도를 가지는 것을 엄선함으로써, 상기 저회경량골재는 수정CBR값 10 이상의 강도를 가진다.
또한, 상기 토양제제가 0.05 내지 2㎜ 미만의 평균 입도를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 인공토양 조성물에 있어서, 상기 광물질개량제제로 바람직하게는 질석(버미큐라이트), 제올라이트, 펄라이트, 규조토, 황토 및 마사토로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용하고, 유기질제제는 피트모스, 코코피트, 토탄, 이탄, 부엽토 및 동물성 퇴비로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이다.
또한, 유기질제제에 바이오차(Biochar)가 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 저회경량골재에 토양유용 미생물이 접착제 성분에 의해 부착된 형태로 제공될 수 있다. 이때, 상기 접착제 성분은 전분질, 닥풀즙, 아교, 천연고무계, 해초계, 접착성 화합물 유래 및 고분자 흡수재로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있으며, 상기 토양 유용미생물로는 바실러스 또는 슈도모나스를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 아니할 것이다.
이상의 인공토양 조성물은 전체 조성물 중 저회경량골재 및 광물질개량제제를 포함하는 무기물질의 함유율이 70 내지 95중량%가 배합되도록 한다.
본 발명에 따르면, 엄선한 저회경량골재는 강도가 우수하여 외부 압력 등에 의한 형상 변화가 없어 성능의 지속성이 뛰어날 뿐 아니라, 미세공극을 지니고 있어 공극재로서 투수통기성 확보에 유용하다. 또한, 저회경량골재에 바이오차와 유용미생물을 코팅함으로써 비점오염원을 흡착성능을 증대시키는 효과가 있다.
본 발명의 인공토양 조성물은 저회경량골재 주변으로 토양제제가 부착되어 빗물에 유실되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1∼3에서 제조된 인공토양 조성물과 비교예 1에서 제조된 인공토양 조성물을 챔버에 채워 식물 생육량 실험을 수행한 2주 경과 사진이고,
도 2는 도 1의 4주 경과 사진이고,
도 3은 도 1의 6주 경과 사진이고,
도 4는 도 1의 8주 경과 사진이고,
도 5는 도 1의 식물 생육량 실험 결과를 지상부 중량을 측정한 결과이고,
도 6은 도 1의 식물 생육량 실험 결과를 지하부 중량을 측정한 결과이고,
도 7은 본 발명의 실시예 1∼3에서 제조된 인공토양 조성물과 비교예 1에서 제조된 인공토양 조성물을 실외 포트의 자연기후 조건에서 식물 생육량 실험 6개월 경과 후 근권부의 촬영 사진이고,
도 8은 본 발명의 실시예 2의 물 생육량 실험 6개월 경과 후 근권부의 건중량 시료이다.
도 2는 도 1의 4주 경과 사진이고,
도 3은 도 1의 6주 경과 사진이고,
도 4는 도 1의 8주 경과 사진이고,
도 5는 도 1의 식물 생육량 실험 결과를 지상부 중량을 측정한 결과이고,
도 6은 도 1의 식물 생육량 실험 결과를 지하부 중량을 측정한 결과이고,
도 7은 본 발명의 실시예 1∼3에서 제조된 인공토양 조성물과 비교예 1에서 제조된 인공토양 조성물을 실외 포트의 자연기후 조건에서 식물 생육량 실험 6개월 경과 후 근권부의 촬영 사진이고,
도 8은 본 발명의 실시예 2의 물 생육량 실험 6개월 경과 후 근권부의 건중량 시료이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다공성골재 및 광물질개량제제 및 유기질제제로 이루어진 토양제제;를 포함하는 인공토양 조성물에 있어서, 상기 다공성골재로서 저회경량골재를 사용하는 것이다.
더욱 바람직하게는 본 발명은 저회경량골재 40 내지 60중량%, 광물질개량제제 30 내지 35 중량% 및 유기질제제 10 내지 25중량%로 이루어진 토양제제를 포함하는 인공토양 조성물을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 저회경량골재는 화력발전소에서 부산되는 바텀애시를 가공한 제품으로서, 입상의 1 내지 10㎜의 평균 입도를 가지는 것을 엄선하여 사용한다.
상기 평균 입도가 더욱 바람직하게는 2 내지 10㎜, 가장 바람직하게는 3 내지 6㎜ 평균 입도를 가지는 입자를 사용하는 것이다.
도 1 내지 도 4는 저회경량골재의 입경별 제조된 인공토양 조성물과 종래 인공토양 조성물 배합대비 챔버 시험을 통해 식물(잔디) 생육량 실험을 2주, 4주, 6주 및 8주 경과에 따라 수행한 결과를 제시한 것이다.
상기 실험 결과를 도 5는 상기 챔버에서 식물 생육량 실험 결과를 지상부 중량 및 도 6은 상기 챔버에서 식물 생육량 실험 결과를 지하부 중량을 측정한 결과로서, 1 내지 10㎜의 평균 입도를 가지는 저회경량골재를 포함한 인공토양 조성물은 종래 마사토를 주성분으로 포함한 인공토양 조성물과 대등 이상의 식물 생육량을 보이고, 특히, 3 내지 6㎜의 평균 입도를 가지는 저회경량골재를 포함한 실시예 2의 경우 생체중(Fresh weight) 평균값 및 건물중(Dried weight) 평균값이 가장 우수한 결과를 보임으로써, 저회경량골재 입경이 최적의 입경조건을 확인할 수 있다.
본 발명의 저회경량골재가 1 내지 10㎜의 평균 입도를 가지는 입자로 엄선됨으로써, 수정CBR값 10 이상의 강도를 가진다.
상기 수정CBR(California Bearing Ratio)값은 현장에서 기대할 수 있는 노반재료의 강도를 나타내는 CBR을 의미하며, 상기 CBR은 직경 5Omm의 관입봉을 1mm/min 속도로 현장지반 또는 공시체 몰드(Mold)에 관입시켰을 때 보통 2.5mm 관입에 필요한 하중 강도와 동일 관입량에 대한 표준하중과의 비이며, 표준하중이란 쇄석에 대해 수뙤의 시험을 실시해서 얻은 수치이다.
도로 포장설계시 노상층 재료의 품질기준은 수정CBR값이 10이상으로 되어 있어야한다.
이때, 상기 수정CBR값이 10 미만이면, 시간의 경과 혹은 외부의 압력에 의해 형상의 변형을 일으켜, 초기 형상에 근거하여 조제 설계된 토양의 성능을 유지하지 못할 뿐만 아니라, 토양이 투입된 시설자체의 기능성까지 상실시키게 되는 문제가 있다.
이에, 본 발명에 사용되는 저회경량골재가 수정CBR값이 10 이상을 충족함으로써, 강도가 우수하여 외부 압력 등에 의한 형상 변화가 없어 성능의 지속성이 우수하다.
또한 저회경량골재는 강도가 확보되고 공극재로서 투수통기성 확보에 유용하다.
본 발명의 인공토양 조성물에 있어서, 저회경량골재는 전체 조성물에 대하여 40 내지 60중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 저회경량골재가 40중량% 미만이면, 시간경과에 따른 자연적인 다짐현상에 의해 토양의 물리성을 저하시켜 식물의 건전성장을 저해하게 되며, 빗물 침투성능을 저하시켜 LID시설로서의 역할을 상실하게 되는 문제가 있고, 반면에, 60중량%를 초과하면, 토양의 건조가 빨라 수분 공급이 어려워, 식물을 고사에 이르게 한다.
이를 뒷받침하는 것으로, 본 발명의 실험예 4에서 저회경량골재 함량에 따른 자연기후 조건에서 식물(잔디) 생육량 실험에서 저회경량골재 70중량%일 경우, 빠르게 건조되는 결과를 확인함으로써, 건조피해를 예상할 수 있다.
상기의 문제를 고분자흡습제 등의 화학성분의 보수성증진제 첨가량을 늘려 단순히 보수성만을 증가시킬 수는 있지만, 식물생육면에서의 부작용을 초래할 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 인공토양 조성물에 있어서, 상기 저회경량골재의 미세공극으로 투수통기성 확보에 유용되고, 상기 공극 사이에 토양제제가 삽입되어 유기질제제로부터 영양이 제공될 수 있다. 이때, 토양제제의 평균 입도는 0.05 내지 2㎜ 미만, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 1.9㎜의 입자를 사용하는 것이다.
상기 토양제제로서 광물질개량제제는 질석(버미큐라이트), 제올라이트, 펄라이트, 규조토, 황토 및 마사토로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하며, 유기질제제로는 피트모스, 코코피트, 토탄, 이탄, 부엽토 및 동물성 퇴비로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 상기 광물질 개량제제 및 유기물제제로 이루어진 토양제제는 상기 언급이외에도 종래의 인공토양 조성물에 사용될 수 있는 다양한 소재군에서 채용될 수 있다.
상기 토양제제는 보수성 및 보비성이 향상되고, 양분공급원으로서 식물의 생장에 기여할 수 있다.
또한 광물질개량제제 30 내지 35 중량% 및 유기질제제 10 내지 25중량%로 이루어진 토양제제에 있어서, 상기 유기질제제는 전체 조성물에 대하여 유기질제제 함량을 의미하며, 상기 함량 미만이면, 양분성, 보수성, 보비성 면에서 식물의 원활한 생육을 기대하기 어려우며, 상기 함량 범위를 초과하면, 시간경과에 따른 토양 고결현상을 일으켜, 토양의 투수, 통기성을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명의 인공토양 조성물에 있어서, 상기 유기질제제에 바이오차(Biochar)를 더 포함할 수 있다.
상기 바이오차(Biochar)는 바이오매스(Biomass)와 숯(Charcaol)의 합성어로서, 상기 바이오매스는 화학에너지로 사용가능한 식물과 동물, 미생물 등 모든 유기성 생물체를 포함하며 산소공급이 제한된 조건에서 열분해시켜 생산할 수 있는 고체물질이며, 바이오차(Biochar)의 유기화합물은 토양유용 미생물이 잘 성장하도록 도와주고 뿌리와 상호작용을 통해 식물성장 촉진 및 비료역할을 한다.
또한, 본 발명의 인공토양 조성물은 토양유용 미생물을 직접 제공할 수 있는데, 상기 저회경량골재에 토양유용 미생물이 접착제 성분에 의해 부착된 형태로 제공됨으로써, 저회경량골재에 바이오차와 토양유용 미생물을 포함함으로써, 비점오염원의 흡착성능을 증대시키는 효과를 제공할 수 있다.
따라서 본 발명의 인공토양 조성물은 저회경량골재 주변으로 토양제제가 부착되어 빗물에 유실되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 접착제 성분은 전분질, 닥풀즙, 아교, 천연고무계, 해초계, 접착성 화합물 유래 및 고분자 흡수재로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직한 구체적 일례로는 닥풀즙, 녹말가루, 고분자 응집체(Polyacrylamide, PAM), 고분자흡수제(Super Absorbent Polymer, SAP) 및 셀락(SHELLAC)으로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 1 이상을 사용하는 것이다. 본 발명의 실시예에서는 PAM을 사용하여 설명하나, 이에 한정되지는 아니할 것이다.
상기 토양 유용미생물로는 바실러스 또는 슈도모나스를 사용할 수 있다.
상기 바실러스균은 식물의 생육촉진과 병해방제 및 환경스트레스에 대한 내성을 증대시켜 주며, 다양한 리포펩 타이드를 생산하며 이들 물질은 유용미생물의 근권정착 활성과 뿌리의 건전성을 증강시키며 식물의 저항성 및 방어기작을 활성화시킨다.
또한, 상기 슈도모나스균은 살충물질을 분비하여 토양내에서 식물에 유해한 해충을 제거하는 효과가 있다.
상기 저회경량골재의 미세공극으로 투수통기성 확보에 유용되고, 상기 공극사이에 토양제제가 삽입되도록 하여 유기질제제로 인해 영양을 제공할 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 실시예 1∼3에서 제조된 인공토양 조성물과 비교예 1에서 제조된 인공토양 조성물을 실외 포트의 자연기후 조건에서 식물 생육량 실험 6개월 경과 후 근권부의 촬영 사진이고, 도 8은 본 발명의 실시예 2의 물 생육량 실험 6개월 경과 후 근권부의 건중량 시료로서, 잔디 뿌리가 저회경량골재의 공극 사이로 파고들어 성장한 것을 확인할 수 있다.
상기로부터 저회경량골재의 미세공극으로 투수통기성 확보에 유용되고, 상기 공극 사이에 토양제제가 삽입되어 유기질제제로 인해 영양을 제공받고, 공극 사이에서 식물이 성장됨을 확인할 수 있다.
이상의 본 발명의 인공토양 조성물은 전체 조성물 중 저회경량골재 및 광물질개량제제를 포함하는 무기물질의 함유율이 70 내지 95중량% 로 배합되도록 설계한다.
이때, 상기 무기물질의 함유율이 70중량% 미만이면, 유기물질은 자연적인 부숙 작용에 의해 퇴화를 일으키기 때문에 시간 경과에 따른 토심 부족 문제와 이에 따른 식물의 생육저하를 초래하는 문제가 있어, 이를 보완하기 위해서는 막대한 유지관리비용일 발생하게 된다.
반면에, 무기물질이 95중량%를 초과하면, 다육식물과 같이 일부 생육이 가능한 식물종이 있을 수는 있어도, 대부분의 식물군의 생장유지를 위해서는 양분공급을 위해 화학성 비료를 지속적으로 공급해야 하는 관리의 번거로움과 화학비료가 축척 시, 토양내 염류 집적 문제에 따른 식물 생육저하와 환경오염 문제를 초래할 수 있다.
나아가, 본 발명의 인공토양 조성물은 물성개선을 위하여, 보수성증진제 또는 흡착증진제를 더 포함할 수 있다.
상기 보수성증진제 또는 흡착증진제는 통상의 인공토양 조성물에서 보수와 흡착성 개선의 동일목적으로 사용되는 소재군에서 채용될 수 있으며, 그 일례로는 아교, 녹말, 천연 고무 및 합성 폴리머로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
평균 입경 1∼3㎜ 저회경량골재(영흥발전소 부산물) 60중량%, 마사토 20중량%, 코코피트 15중량% 및 질석 5 중량%로 인공토양 조성물을 배합 제조하였다. 상기 배합된 원재료를 호퍼에 투입하여 원재료를 이송하여 상기 원재료를 연속배합기에서 혼합하고, 상기 혼합된 혼합재료를 버켓엘리베이터를 이용하여 이송하고, 스크린을 이용하여 상기 혼합재료상에서 입도선별하여 제품품질을 육안검사를 실시한 후 제품을 포장하였다.
<실시예 2>
평균 입경 3∼6㎜ 저회경량골재(영흥발전소 부산물) 60중량%, 마사토 20중량%, 코코피트 15중량% 및 질석 5 중량%로 배합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 인공토양 조성물 제조하였다.
<실시예 3>
평균 입경 6∼10㎜ 저회경량골재(영흥발전소 부산물) 60중량%, 마사토 20중량%, 코코피트 15중량% 및 질석 5 중량%로 배합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 인공토양 조성물 제조하였다.
<비교예 1>
마사토 80중량% 및 피트모스 20중량%로 배합된 인공 인공토양 조성물을 제조하였다.
<실시예 4>
평균 입경 3∼6㎜ 저회경량골재(영흥발전소 부산물) 50중량%, 마사토 30중량%, 코코피트 15중량% 및 질석 5 중량%로 배합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 인공토양 조성물 제조하였다.
<실시예 5>
평균 입경 3∼6㎜ 저회경량골재(영흥발전소 부산물) 70중량%, 마사토 15중량%, 코코피트 10중량% 및 질석 5 중량%로 배합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 인공토양 조성물 제조하였다.
<실시예 6>
평균 입경 3∼6㎜ 저회경량골재(영흥발전소 부산물) 50중량%, 마사토 25중량%, 코코피트 10중량%, 피트모스 10중량%, 바이오차 5중량%로 배합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 인공토양 조성물 제조하였다.
<실시예 7>
상기 실시예 6에서 저회경량골재에 토양유용 미생물(바실러스)을 접착제(PAM) 성분으로 코팅한 후 성분을 배합하는 것을 제외하고는, 동일하게 수행하여 인공토양 조성물 제조하였다.
<실험예 1> 재료분석
인공토양의 규격기준은 pH 5.5∼7.0, EC 1.0 dS/m 이하, CEC 10cmol/kg 이상, 유해물질 (Cd, Pb, Cr, Cu, As 등) 용출량 기준이내 및 투수계수 10-3 m/s 이상을 충족해야 한다.
1. 화학성 분석
인공토양에 사용되는 성분의 화학성 분석결과를 하기 표 1에 기재하고, 유해성 분석결과를 표 2에 기재하였다.
<실험예 2> 저회경량골재 입경에 따른 식물 생육량 실험
상기 실시예 1∼3 및 비교예 1에서 제조된 인공토양 조성물로 챔버를 채우고 하기 환경조건으로 조도설정, 온도설정, 자공관수 주기설정을 유지하여 식물 생육량 실험을 수행하였다. 상기 챔버의 환경조건으로서 조도 7,000∼9,000 LUX와 온도 23℃에서 1∼12시간동안, 조도 0 LUX와 온도 15℃로 13∼24시간동안 유지하는 조건으로 24시간 반복주기로 수행하였으며, 최초 2주동안은 24시간 1회 45초 관수, 2주이후부터는 48시간 1회 30초 관수하였다.
본 발명의 실시예 1∼3에서 제조된 인공토양 조성물과 비교예 1에서 제조된 인공토양 조성물을 이용하여 식물(잔디) 생육량 실험을 수행한 것으로, 도 1은 2주경과, 도 2는 4주 경과, 도 3은 6주 경과 및 도 4는 8주 경과 후 식물 성장을 촬영한 것이다.
도 5는 상기 챔버에서 식물 생육량 실험 결과를 지상부 중량을 측정한 결과로서, 실시예 2가 가장 우수하였으며, 실시예 1 및 실시예 3은 비교예 1과 대등 수준의 식물 생육량을 확인하였다. 이때, 실시예 2의 생체중(Fresh weight) 평균값은 13.7g이고 건물중(Dried weight) 평균값은 3.9g이었다.
도 6은 상기 챔버에서 식물 생육량 실험 결과를 지하부 중량을 측정한 결과로서, 실시예 2> 실시예 1> 실시예 3> 비교예 1 순서대로 식물 생육량이 높게 확인되었으므로 실시예 2의 저회경량골재 입경이 최적의 입경조건임을 확인하였다.
또한, 실시예 1 및 실시예 3의 경우도 종래 마사토를 포함한 인공토양 조성물과 대응이상의 물성을 보임으로써, 저회경량골재는 10㎜ 이하의 수준이면 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1∼10㎜, 더욱 바람직하게는 3∼6㎜ 평균입도를 가지는 것이다.
<실험예 3> 저회경량골재 함량에 따른 식물 생육량 실험
평균 입경 3∼6㎜ 저회경량골재(영흥발전소 부산물) 60중량%를 배합한 실시예 2에 대하여, 상기 저회경량골재의 함량에 따른 실시예 4, 5의 인공토양 조성물을 제조하고, 조도 7,000∼9,000 LUX와 온도 25℃에서 1∼12시간동안, 조도 0 LUX와 온도 18℃로 13∼24시간동안 유지하는 조건으로 24시간 반복주기로 수행하였으며, 72시간 1회 45초 관수하여 식물(잔디) 생육량 실험을 수행하였다.
그 식물 생육량 실험을 지상부 및 지하부 중량별로 측정한 결과, 실시예 2의경우 지상부에서 생체중(Fresh weight) 3회 측정한 평균값은 4.75g이고 건물중(Dried weight) 평균값은 1.1g으로 가장 높고, 지하부에서도 건물중(Dried weight) 평균값 22.2g으로 가장 우수하였으며, 실시예 4, 5는 비교예 1과 대비하여 큰 차이가 없었다.
<실험예 4> 자연 기후 조건에서의 식물 생육량 실험
상기 평균 입경 3∼6㎜ 저회경량골재 50중량%(실시예 4), 60중량%(실시예 2), 70중량%(실시예 5) 및 비교예 1의 인공토양 조성물을 실외 포트상에서의 식물(잔디) 생육량 실험을 수행하였다. 이때, 각각의 동일 시험구를 5개 설정하여 5회 반복실험의 평균값으로 결과를 산출하였다.
자연 기후 조건으로 기간은 6월부터 12월까지 관찰하였으며, 6개월 경과이후 실외 포트에서 생육된 근원부를 비교 촬영하여 도 7에 기재하였다. 그 결과 모든 시험구에서 왕성한 생장을 확인하였다.
실시예 2의 경우, 가장 높은 생육을 보였으며, 일반토양 대비 혼합 인공토양 조성물의 경우 보수성이 우수함으로 확인하였다.
도 8은 실시예 2의 건중량 측정결과로서 잔디 뿌리가 저회경량골재의 공극 사이로 파고들어 성장함이 확인되었다.
또한, 본 발명의 인공토양 조성물은 저회경량골재 주변으로 토양제제가 부착되어 빗물에 유실되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 실시예 2, 3 대비, 비교예 1과 실시예 5의 경우, 빠르게 건조 결과를 확인함으로써, 저회경량골재 70중량%를 초과하면, 건조피해가 예상된다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (11)
- 저회경량골재 40 내지 60중량%,
광물질개량제제 30 내지 35 중량% 및 유기질제제 10 내지 25중량%로 이루어진 토양제제를 포함하는 인공토양 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 저회경량골재가 입상 1 내지 10㎜의 평균 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 저회경량골재가 수정CBR값 10 이상의 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 토양제제가 0.05 내지 2㎜ 미만의 평균 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 광물질개량제제가 버미큐라이트, 제올라이트, 펄라이트, 규조토, 황토 및 마사토로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 유기질제제가 피트모스, 코코피트, 토탄, 이탄, 부엽토 및 동물성 퇴비로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물.
- 제6항에 있어서, 상기 유기질제제에 바이오차(Biochar)가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 저회경량골재에 토양유용 미생물이 접착제 성분에 의해 부착된 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물.
- 제8항에 있어서, 상기 접착제 성분이 전분질, 닥풀즙, 아교, 천연고무계, 해초계, 접착성 화합물 유래 및 고분자 흡수재로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물.
- 제8항에 있어서, 상기 토양유용 미생물이 바실러스 또는 슈도모나스인 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 인공토양 조성물이 전체 조성물 중 저회경량골재 및 광물질개량제제를 포함하는 무기물질의 함유율이 70 내지 95중량%인 것을 특징으로 하는 인공토양 조성물.
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Citations (4)
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| KR100315525B1 (ko) | 1998-05-29 | 2001-11-30 | 정운익 | 인공토양 |
| KR101090949B1 (ko) | 2009-10-16 | 2011-12-08 | 고호영 | 왕겨숯을 이용한 녹화용 경량 인공토양 조성물 및 그 제조방법 |
| KR101117116B1 (ko) | 2009-12-11 | 2012-02-22 | 주식회사 하이드 | 수직형 벽체의 녹화를 위한 인공토양조성물 |
| KR101415949B1 (ko) | 2013-10-18 | 2014-07-07 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 인공토양 조성물 및 그 조성물을 이용한 인공화분의 제조방법 |
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2022
- 2022-08-09 KR KR1020220099451A patent/KR20240021016A/ko unknown
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