KR101507685B1 - 자연배합토 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기토, 양생토, 토양 지표면 침식 안정제, 및 필요에 따라 토양입단 활착제를 포함하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

자연배합토 조성물 및 그 제조방법{NATURAL MIXED SOIL COMPOSITION AND THE PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 자연배합토 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 훼손지역의 절토 비탈면 및 성토비탈면, 암지역, 인공지반, 특수 비탈면 등과 같은 식생기반이 열악한 지역에 훼손지 생태복원 녹화용도로써 제공되며, 습식분사 및 건식분사로 모두 시공 가능한 자연배합토 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

급속한 경제성장 및 산업화가 가속화 되면서 도로 및 단지 등 다양한 건설 또는 개발현장에서 비탈면 훼손지가 발생하게 되었으며, 훼손된 비탈면 절개지를 그대로 방치하면 불량하고 위해한 경관을 형성하며, 이러한 비탈면은 구조적으로 불안정하여 우기 및 해빙기에 산사태가 발생하거나, 시간이 지나면서 비탈면 지표면의 풍화 및 침식이 빠르게 진행되어 낙석 및 붕괴의 위험을 초래하기 한다, 또한 산림지역의 굴착 등으로 발생하는 비탈면들은 토양경도, 경사, 균열 및 굴곡, 비탈면 방위 등과 같이 식물생육과 밀접한 관계가 있는 여러 인자들에 대한 충분한 검토와 분석을 통해 생태적 복원을 하여야 하나 비탈면의 구조적 안정성 측면만을 고려한 일반적인 토질별 설계기준을 적용하여 비탈면을 보다 빨리 푸르게 보이도록 하는 조기녹화만을 해온 결과 주변산림과 조화되지 못하고 생태적으로도 이질적인 외래도입초종 위주의 녹화공사가 이루어져 왔다. 비탈면녹화에 주로 사용되는 외래도입초종들은 조기녹화에는 효과가 있지만, 우리나라 기후에 대한 적응성이 약하여 병충해가 많이 발생되거나, 이질적인 경관을 보이는 단점이 있다. 특히, 암절개면들을 외래도입초종만으로 녹화시키는 기존 공법들은 경관적인 면과 생태적인 면에서 결코 만족스럽지 못한 결과를 낳고 있다. 이러한 녹화방법은 비탈면 훼손지에 종자를 분사 파종하는 방법(seed spray)에서부터 환경복원을 위한 녹화에 사용되는 인공토양조성물이 다수 개발되고 있다.

현재 주로 사용하고 있는 비탈면 녹화공법으로는 토사지역에서는 단순 종자와 비료와 색소를 혼합하여 파종 후 볏짚거적 및 코아네트 등을 덮어주는 공법, 암지역에서는 하수오니, 제지슬러지 등 산업폐기물을 위주의 인공토양을 고압분사기로 건식으로 분사시공하는 공법(인공토양 재료의 자체 수분을 이용하여 분사)과 물과 접착제를 인공토양과 혼합하여 습식으로 분사시공 하는 공법이 주로 개발되어 사용되고 있다.

예를 들어 대한민국 특허 제 1996-10930호에서는 "오니케이크, 펄프슬러지, 연탄재 및 피트를 혼합하여 제조된 녹생토 조성물"을 기재하고 있으며, 대한민국 특허 제 1996-11616호에서는 "제지부산물, 연탄재, 부숙톱밥, 토탄, 마사토, 보스제메텔 및 유기물을 함유한 부식토 조성물"을 기재하고 있다.

그러나 지금까지 인공토양 사용공법들은 비탈면 녹화조성물 사용재료가 경제성 위주만을 고려하여 질이 낮은 저렴한 재료를 사용하거나, 하수오니 및 제지슬러지 산업폐기물 위주의 배합 및 구성비에 치중하고, 여러 재료의 단순 혼합으로 이루어져 있고,과도한 접착제의 사용으로 "콘크리트화(토양경도 30mm이상)"되는 고결화 현상으로 식물 생육에 적합한 토양구조인 토양 입단화가 형성되지 않아, 종자의 발아가 되지 않고 도입식물의 쇠퇴가 빠르기 때문에 녹화가 불량해 지거나, 이와 반대로 토양간의 결합력이 떨어져 비탈면 시공토가 탈락되거나, 붕괴되어 공기가 연장되거나 시간이 경과함에 따라 녹화 지속성이 떨어져 재 황페화 되어, 재 시공하는 추가비용이 발생하게 되었으며, 하수오니 속에 들어있는 여러 종류의 부패를 일으키는 혐기성 세균 및 미생물의 활동으로 인하여 시공직 후에 많은 악취를 발생시켜 현재 식물종자의 균일한 발아와 지속적 생장이 가능한 자연재료 위주의 친환경적인 재료의 사용이 요구되고 있다.

또한 시공방법에 있어서 건식분사방법은 고압으로 분사시공 하는 방식으로 기존의 인공토양 녹화재 조성물은 시공두께의 조절이 어려워 두꺼운 얇은 두께의 시공이 곤란하였으며, 얇게 시공하기 위해 약한 압력으로 시공할 경우 부착력이 결여되어 시공토가 탈락하는 문제가 발생하였다, 습식분사방법은 녹화재 조성물을 물과 함께 교반하여 분사 시공하는 방법으로 인공토양 조성물 자체의 하중이 증가되어 암 비탈면에 두껍게 시공할 경우 하단부로 흘러내리거나 탈락되는 문제가 빈번하게 발생하였으며, 부착만을 위해 접착제를 증가시켜 사용할 경우 토양이 고결화 되어 발아가 되지 않거나 식물이 뿌리를 뻗지 못하여 녹화가 불량해지는 문제점을 수반하게 되었다. 예를 들면 대한민국 특허 제1992-10930호 및 제 1996-11616호와 같이 인공토양을 이용하여 개발된 녹화공법들은 건식공법과, 습식공법으로 나눌 수 있으며, 공사의 취부(살포)두께는 대략 5 ~7cm, 또는 10 ~ 15cm의 경우가 대부분이었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 훼손지역의 열악한 기반 환경에 식물 생육에 적합한 자유로운 시공두께 조절 및 습식분사 방법과 건식분사 방식의 단점을 보완할 수 있으며, 산업폐기물을 주원료로 사용하는 인공토양 녹화재의 문제점을 해결 할 수 있는 녹화재 조성물에 대한 필요성은 꾸준히 제기되어 오고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 훼손지역의 절토 비탈면 및 성토비탈면, 암지역, 인공지반, 특수 비탈면 등과 같은 식생기반이 열악한 지역에 훼손지 생태복원 녹화용도로써 제공되며, 습식분사 및 건식분사로 모두 시공 가능한 자연배합토 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.

(1) 유기토, 양생토, 토양 지표면 침식 안정제, 및 필요에 따라 토양입단 활착제를 포함하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물.

(2) 상기 (1)에 있어서,

유기토 40 ~ 80중량%, 양생토 19 ~50중량%, 토양 지표면 침식 안정제 0.5 ~ 7중량%, 토양입단 활착제(건식분사 0~ 3 중량%, 습식분사 0.5 ~ 2중량%)를 혼합하고 물(건식분사시 0~1중량%, 습식분사시 30 ~ 60중량%)을 첨가 혼합하여 조성됨을 특징으로 하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물.

(3) 상기 (1)에 있어서,

유기토는 식양토(clay loam) 10~ 70 중량%, 마사토 10~30중량%, 토룡토 5~25중량%, 및 발효토 15~35중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물.

(4) 상기 (1)에 있어서,

양생토는 왕겨숯 또는 참숯 0 ~ 20중량%, 코코피트 10 ~ 40중량%, 토탄 5 ~ 30중량%, 볏짚 0 ~ 20중량%, 파쇄목 10 ~ 30중량%, 천연한방유기퇴비 3 ~ 30중량%, 및 복합비료 1 ~5중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물.

(5) 상기 (4)에 있어서,

천연한방유기퇴비는 자연한방재료 찌꺼기 10 ~ 60 중량%, 부엽토 20 ~ 50 중량%, 마사토 10 ~ 30 중량%, 및 볏짚 0 ~ 20 중량%로 혼합 후 60일 이상 완전발효시킨 것을 특징으로 하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물.

(6) 상기 (1)에 있어서,

토양 지표면 침식안정제는 고로시멘트 20 ~ 85중량%, 벤토나이트 10 ~ 70중량%, 석고 2 ~ 5중량%, 및 규조토 3~15중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물.

(7) 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 제조방법에 있어서,

식양토(clay loam) 10~ 70 중량%, 마사토 10~30중량%, 토룡토 5~25중량%, 및 발효토 15~35중량%를 교반기에 넣고 혼합하여 유기토를 제조하는 단계;

왕겨숯 또는 참숯 0 ~ 20중량%, 코코피트 10 ~ 40중량%, 토탄 5 ~ 30중량%, 볏짚 0 ~ 20중량%, 파쇄목 10 ~ 30중량%, 천연한방유기퇴비 3 ~ 30중량%, 및 복합비료 1 ~5중량%를 혼합하여 양생토를 제조하는 단계;

고로시멘트 20 ~ 85중량%, 벤토나이트 10 ~ 70중량%, 석고 2 ~ 5중량%, 및 규조토 3~15중량%를 혼합하여 토양 지표면 침식안정제를 제조하는 단계;

상기 유기토 40 ~ 80중량%, 양생토 19 ~50중량%, 토양 지표면 침식 안정제 0.5 ~ 7중량%, 토양입단 활착제(건식분사 0~ 3 중량%, 습식분사 0.5 ~ 2중량%)를 혼합하고 물(건식분사시 0~1중량%, 습식분사시 30 ~ 60중량%)을 첨가 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 제조방법.

본 발명에 의하면, 자연재료를 주재료로 하여 기존 인공토양 공법류에서 발생하는 악취가 전혀 없으며, 절토 비탈면 및 성토 비탈면, 암지역, 인공지반, 특수비탈면 등 다양한 훼손지역의 열악한 식생기반조건하에서도 분사시공 동시에 식생기반의 빠른 고차 입단화로 안정되어 생태적 기반을 조성하며, 토양탈락 및 세굴방지, 지표면 침식방지에 기존에 공법류에 비해 효과적이며, 또한 식물의 발아 및 조기생육이 우수하여 조기녹화 피복 및 근계의 네트화로 표면 슬라이딩 억제에 대한 안정성이 매우 우수하며, 주변 식생에 의한 천이가 우수하여 다양한 목본류에 의한 식물 생육을 영구적으로 조성할 수 있기 때문에 시간이 경과함에 따라 그 생태복원효과는 증대되어 타공법류에 비해 우수할 뿐만 아니라, 건식분사 및 습식분사 비탈면 부착 시공이 모두 가능하고 분사방법을 조절하여 기존분사공법의 단점을 보완하여 녹화 대상지역의 식생기반환경조건에 최적의 자유로운 시공두께조절(0.5cm ~15cm)이 가능하여 시공성 및 경제성이 우수한 자연배합토 조성물을 제공한다.

도 1은 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 유기토에 대한 실시예 1의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 2는 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 유기토에 대한 실시예 2의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 3은 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 유기토에 대한 실시예 3의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 4는 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 양생토에 대한 실시예 5의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 5는 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 양생토에 대한 실시예 6의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 6은 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 양생토에 대한 실시예 7의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 7은 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 적정배합 비율에 대한 실시예 8의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 8은 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 적정배합 비율에 대한 실시예 9의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 9는 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 적정배합 비율에 대한 실시예 10의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 10은 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 습식분사 시공을 위한 용수 적정배합 비율에 대한 실시예 11의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 11은 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 습식분사 시공을 위한 용수 적정배합 비율에 대한 실시예 12의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 12는 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물의 습식분사 시공을 위한 용수 적정배합 비율에 대한 실시예 13의 실험 후 결과(2개월 후) 사진이다.
도 13a는 본 발명의 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물을 습식으로 분사 시 입단 반응 전 재료간의 혼합상태를 보여주는 사진이고, 13b는 입단반응화된 조성물을 보여주는 사진이다.

본 발명에 따른 자연배합토 조성물은,

유기토, 양생토, 토양 지표면 침식 안정제, 및 필요에 따라 토양입단 활착제를 포함한다.

본 발명의 자연배합토 조성물을 이루는 유기토는 바람직하게는 식양토(clay loam) 10~ 70 중량%, 마사토 10~30중량%, 토룡토 5~25중량%, 및 발효토 15~35중량%로 조성된 것이다.

상기 "식양토(clay loam)"는 땅 속에서 채취되는 붉은색의 점성력이 우수한 자연토양으로 토심 0.5 ~1m이상 깊이에서 채취되어 이물질 및 병균이 없으며, 표면장력이 우수하고, 콜로이드 입자의 음이온성질이 매우 강하여, 양이온의 유기물과 결합하여 입단화 되는 중요한 역할을 한다.

상기 "마사토"는 땅 속에서 채취되는 흙갈색을 띠는 단립구조의 자연토양으로, 이 물질 및 병균이 없고 배수성, 통기성이 뛰어나 종자의 발아에 도움을 주며, 재료의 토양과 결합력을 증대시키는 역할을 한다.

상기 "토룡토"는 지렁이의 체내에서 존재하는 각종 효소와 미생물들에 의해 완전 발효되어 생산되는 고품질의 유기질 부숙토양으로 토양 비옥도인 양이온치환용량(CEC)이 높고, 지렁이 체내에서 분비하는 점성물질에 의해 토양의 입단화를 촉진시켜 토량의 물리성, 화확적 성질을 개량시켜 준다. 또한 토룡토는 각종 유용한 효소, 미생물 및 미량원소가 풍부하여 식물 생육에 유익한 미생물 및 토양 소동물을 활성화시켜 토양지력을 증진시킨다.

상기 "발효토"는 질소 성분을 다량 함유하여 종자의 발아 후 초기 생육을 증가시킬 뿐만 아니라, 점성력이 우수하여 재료간의 혼합 및 접착력이 증가되어 시공 후에 발생할 수 있는 슬라이딩을 현상을 방지하는 역할을 수행하는 것으로, 예를 들어 하수슬러지, 제지오니, 톱밥, 마사토를 혼합하고, 여기에 발효액으로 EM원액(상표명, 이엠존, 한국)에 당밀, 흙설탕 및 쌀뜨물을 혼합하여 제조한 발효액을 ㎥당 0.5~1L를 사용하여 20 ~25℃의 온도에서 30~60일간 완전발효시킨 토양을 들 수 있다.

이러한 성분들은 식물생육의 기반을 형성하는 유기기반을 조성하여 주며, 보습, 보비력, 양이온치환능력이 우수하고 토양입자의 음이온은 입단화 반응에 필요한 음이온 결합의 주요 인자로 작용한다

상기 본 발명의 자연배합토 조성물을 이루는 양생토는 바람직하게는 왕겨숯 또는 참숯 0 ~ 20중량%, 코코피트 10 ~ 40중량%, 토탄 5 ~ 30중량%, 볏짚 0 ~ 20중량%, 파쇄목 10 ~ 30중량%, 천연한방유기퇴비 3 ~ 30중량%, 및 복합비료 1 ~5중량%로 조성된 것이다.

본 발명의 양생토는 왕겨숯 또는 참숯 0 ~ 20중량%, 코코피트 10 ~ 40중량%, 토탄 5 ~ 30중량%, 볏짚 0 ~ 20중량%, 파쇄목 10 ~ 30%, 천연한방유기퇴비 3 ~ 30중량%, 복합비료 1 ~5중량%를 포함하여 구성된다.

상기 "왕겨숯"(또는 "참숯")은 산성토양을 중화시키고, 토양속의 유해한 박테리아, 바이러스를 제거하는 효능을 가지고 있으며, 토양속의 악취를 제거해 주며 식물에 필요한 수분을 흡수하여 공급해 줄 뿐만 아니라, 각종 미생물이 발생하는 탄산가스를 흡수하고 산소를 공급해 주며, 토양의 온도를 높여 식물의 뿌리 활성화에 도움을 주며, 토양 물리성을 개선해 준다. 또한 조성물 재료간의 흡착력을 증대시켜 토양류의 음이온성질과, 유기물류의 양이온성질에 의한 재료간의 입단화 반응을 촉진시켜 주는 역할을 한다.

상기 "코코피트"는 식물성 셀룰로오스를 주성분으로 하는 유기물로서 토양의 입단구조형성에 영향을 주어 토양 물리성을 개선해 주며 보수성 및 보비성, 통기성을 개선하여 잔뿌리의 발육과 호기성 미생물들의 활동을 촉진시킬 수 있는 역할을 한다.

상기 "토탄"은 연대가 오래되지 않아 탄화 작용이 충분히 발달되지 못한 식물성 석탄의 일종으로, 발열량이 적고 유기물이 우수하여 비료 원료로 사용되고 있는 천연유기체이다. 이는, 낙엽이 충분히 부숙된 것과 같은 성분 및 특성을 보이며 비료성분과 함께 시공 후 통기성, 보수성 등의 조성물의 물리성을 증대시켜주는 역할을 한다.

상기 "파쇄목"은 임목 폐기물(참나무, 소나무 등)을 10mm ~ 30 mm 이내의 길이로 분쇄한 형태로 유기물이 풍부하고, 양이온의 성질로 조성물간의 결속력을 강화시켜 토양재료의 음이온과 결합하여 입단화 반응을 촉진시켜주며, 시간이 경과하면서 자연부숙 퇴비화 되어 자연 배합토의 보비력을 증대시켜주는 효과가 있다.

상기 "천연한방 유기퇴비"는 유기물이 식물에게 지속적인 우수한 영양분을 공급하며, 토양 미생물을 활성화시키고, 토양 유해균을 억제하여, 토양 소동물(지렁이, 땅강아지 등)의 활성화로 토양 건강성을 회복하고 산림토양에 가까운 풍부한 유기질 자연 표토를 형성하게 하는 역할을 수행하는 것으로, 예를 들어 인간에게 필요한 자연한방재료에 사용된 찌꺼기, 부엽토, 마사토, 및 볏짚과 함께 여기에 발효액으로 EM원액(상표명, 이엠존, 한국)에 당밀, 흙설탕 및 쌀뜨물을 혼합하여 제조한 발효액을 ㎥당 0.2~0.5L를 사용하여 20 ~25℃의 온도에서 20일 이상 발효한 것을 들 수 있다.

바람직하게는 상기 천연한방 유기퇴비는 자연한방재료 찌꺼기 10 ~ 60 중량%, 부엽토 20 ~ 50 중량%, 마사토 10 ~ 30 중량%, 및 볏짚 0 ~ 20 중량%로 혼합 후 60일 이상 완전발효한 것으로 조성된다.

상기 "복합비료"는 식물의 발아 및 생육에 도움을 주는 질소, 인산 및 카리 성분이 21:17:17의 중량비로 혼합된 것으로서, 토양을 오염시키지 않으면서 식물의 초기 발아 생육에 원활하게 해준다.

상기 본 발명의 자연배합토 조성물을 이루는 토양 지표면 침식안정제는 바람직하게는 고로시멘트 20 ~ 85중량%, 벤토나이트 10 ~ 70중량%, 무수석고(CaSO₄) 2 ~ 5중량%, 및 규조토 3~15중량%로 조성된 것이다.

상기 "고로시멘트"는 여러 재료들을 교착시키는 결합제 역할을 하며, 산화철(Fe₂O₃), 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃) 등으로 이루어진 점토 및 석회(CaO)를 주성분으로 한다. 이러한 고로시멘트는 일반 시멘트에 비해 강알카리에 의한 독성이 없으며, 토양의 강도 및 내구성을 향상시켜 토양에 장기적인 안정성을 유지하는 역할을 한다. 또한 상온 상압하에서 시멘트의 수화반응에 의해 생성된 수산화칼슘은 시멘트 교착제를 알카리성으로 만들어 산성화된 토양을 점차적으로 중화시키는 역할을 한다.

상기 "벤토나이트"는 극히 미세한 입자로 화산회의 유리성분이 분해해서 생성된 점력이 매우 강한 점토로, 화산이 분화했을 때 해저에 퇴적한 화산회나 응회암 등이 암석이 수백만년 혹은 수천만년 시간동안 변질하여 생성된 점토광물로, 물과 만나면 급격하게 부풀어서 부피가 체적의 수배 혹은 수십배로 팽창하는 특성이 있으며 물과 만나면 점성의 겔 혹은 교질용액을 형성하며 이온교환능력과 표면적이 매우커서 흡착성과 반응성이 우수하다.

상기 "규조토"는 무기질로서 대부분 비정질의 실리카로 되어 있는 물리, 화학적으로 안정된 무기질이며, 물과 반응하여 응집을 촉진시킨다. 또한 다공성으로 가볍고, 통기성, 보수성, 보비력이 우수하며, 보유하고 있는 양분을 서서히 용출시키는 특성이 있어 토양침식방지 및 식물생육에 유용하다.

상기 "무수석고(CaSO₄)"는 물에 용해하여 해리되어 칼슘 수화물을 형성하며 벤토나이트 성분과 응집을 일으켜 침식방지 역할을 한다.

또한, 본 발명의 자연배합토 조성물을 이루는 토양입단 활착제는 바람직하게는 폴리아크릴아마이드(poly acryl amide) 계통의 친환경 고분자 화합물인 유기 고분자제로써, 건식취부시 0 ~ 5중량%, 습식취부시 0.5 ~ 3중량%가 혼합되어 사용될 수 있다.

상기 "유기 고분자제"는 재료간의 고차 입단화 반응을 통해 자연 배합토의 토양의 물리성을 증대시켜주는 중요한 역할을 하며, 유기물의 양이온 성질과, 토양류의 음이온의 재료간의 이온결합에 의한 입단반응을 촉진시켜 입단화된 조성물을 비탈면에 활착시켜준다. 또한 비탈면 경사도 및 분사방법(건식분사, 습식분사)에 따라 사용량을 조절하여 조성물의 침식 및 흘러내림을 방지하는 역할을 한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 자연배합토 조성물은 바람직하게는 유기토 40 ~ 80중량%, 양생토 19 ~ 50중량%, 토양 지표면 침식 안정제 0.5 ~ 7%중량, 토양입단 활착제(건식분사 0 ~ 5중량%, 습식분사 0.5 ~ 3중량%)를 혼합 후 물(건식취부시 0 ~ 1중량%, 습식취부시 30 ~ 60중량%)을 첨가하여 충분히 교반하여 일정의 점성을 가지는 조성물로 슬러지화 한 후 비탈면에 분사시공 장비를 이용하여 뿜어서 부착하면 시공은 종료된다. 이 조성물은 분사시공과 동시에 입단 반응화 되어 비탈면에 부착되고 안정화 된다.

상기 본 발명의 자연배합토 조성물은 습식분사 시 30~60중량%의 용수를 포함한다.

상기 용수는 사용량의 적정 여부에 따라 식물의 발아에 중요한 역할을 하며 조성물간의 물리, 화학적 결합을 완전히 반응시켜 최적의 식생기반을 조성하는 역할을 하며 적정 사용량의 여부에 따라 배합토의 보습, 토양경도, 흘러내림 및 토양탈락에 영향을 미쳐 결국 식물의 생육에 중요한 영향을 준다.

본 발명에서 용수는 습식분사에 있어서 자연배합토 조성물과 혼합되어 살포됨으로써, 궁극적으로 본 발명의 자연배합토 조성물이 습식으로 시공시 토양입단 활착제의 입단반응을 증가시켜주며, 얇은 시공두께 조절을 가능하게 해준다.

상기 본 발명에 사용되는 "건식분사" 및 "습식분사" 장치로는, 본 발명의 자연배합토 조성물, 배합종자 및 물의 혼합물을 녹화공법 시공지역에 균일하게 분사하는데 사용 될 수 있는 모든 통상의 건식 및 습식분사장치 또는 이의 개량 장치가 포함된다.

본 발명에 따른 자연배합토 조성물을 이용한 녹화공법은 녹화 대상지의 식생기반환경 분석 후 비탈면 경사도, 토질조건에 따라 기초안정화재(코아네트, 기초철망)의 설치유무를 결정하고 자연배합토 조성물을 비탈면에 식물생육에 가장 적합한 두께로 조절(0.5 ~ 20cm)하여 시공한다.

상기 코아네트는 비탈면 녹화공법에서 일반적으로 사용되는 φ3~5mm(10~100)×(10~100)을 사용하여 비탈면에 밀착 후 착지핀(φ16mm, L=200mm)으로 고정시켜, 비탈면의 토사유실 방지 및 자연배합토 조성물의 부착을 용이하게 하며, 시간이 경과함에 따라 부숙되어 유기질 퇴비로 활용된다.

상기 기초철망은 국토해양부 도로 비탈면 녹화공사의 설계 및 시공지침 2009. 6에 의거 철망은 KSD 3552의 적합한 소선에 경질 염화비닐을 피복한 철망을 사용하며, 철망 깔기는 비탈면 전면에 골고루 깔릴 수 있도록 적당히 당겨서 설치하여야 하며, 요철이 심한 경우에는 오목한 곳에도 철망이 잘 설치 되도록 착지핀을 설치하여 시공하여야 한다. 단, 여건상 부착망이 뿜어 붙이기 두께의 중간에 위치하지 못할 경우에는 각목 또는 스페이서 등을 사용하여 부착망을 설치한다.

이하 본 발명의 내용을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 아니된다.

[실시예 1]

식양토(clay loam) 60중량%, 마사토 5중량%, 토룡토 5중량%, 발효토 30중량%로 배합된 유기토를 경사도 1 : 1 비탈면에 적용한 결과 표 1에 도시된 바와 같이 식양토 및 발효토의 점성도가 강하여 비탈면에 부착 후 토양경도 29mm이상으로 높아지고, 무강우가 지속될 수록 토양경도는 더 높아지고 발아가 현저하게 떨어져 최소 30일이 경과하여도 발아가 불량하여 피복율이 15%미만임을 알 수 있다.

실시예 1의 토양경도 및 녹화 피복율 표

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	0	0	10	15	25	35	56
토양경도(mm)	20	28	30	29	28	33	30

[실시예 2]

식양토(clay loam) 40중량%, 마사토 5 중량%, 토룡토 25중량%, 발효토 30중량%로 배합된 유기토를 경사도 1 : 1 비탈면에 적용한 결과 표 2에 도시된 바와 같이 실시예 1보다는 토양경도가 낮아지고 피복율이 높아지기는 하였으나, 최소 30일이 경과하여도 피복율이 30%미만으로 초기 피복이 낮은 것을 알 수 있었다.

실시예 2의 토양경도 및 녹화 피복율 표

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	0	3	15	30	45	50	72
토양경도(mm)	18	25	28	27	28	29	27

[실시예 3]

식양토(clay loam) 30중량%, 마사토 30중량%, 토룡토 10중량%, 발효토 20중량부%로 배합된 유기토를 시공 비탈면에 적용한 결과 표 3에 도시된 바와 같이 20일이 경과되었을 때부터 35%의 피복율을 보였으며, 토양경도도 24mm미만으로 식물생육에 적합한 것을 알 수 있었다.

실시예 3의 토양경도 및 녹화 피복율 표

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	3	18	35	55	68	73	86
토양경도(mm)	18	20	21	23	23	22	23

따라서 상기 실시예 1 내지 3에서 알 수 있듯이, 점성도가 높은 식양토(clay loam)와 발효토의 사용량이 증가하면 실시예 1, 2에서와 같이 토양경도가 높아지고, 초기 피복율이 낮은 것을 확인할 수 있었으며, 통기성이 우수한 마사토를 증량배합하고 점성도가 높아 토양경도가 높아질 수 있는 식양토와, 발효토의 사용량을 줄이고 유기물이 풍부한 토룡토를 적절하게 배합한 실시예 3의 배합비율이 토양경도 및 식물생육에 적합한 것을 확인할 수 있었다

[실시예 4]

천연한방 유기퇴비는 자연한방재료 찌꺼기 10~60중량%, 부엽토 20~50중량%, 마사토 10 ~30중량%, 및 볏짚 0~20%로 혼합 후 60일 이상 완전발효 제조하였다.

[실시예 5]

실시예 4에서 제조한 천연한방 유기퇴비 10중량%, 왕겨숯(참숯) 5중량%, 코코피트 30중량%, 토탄 9중량%, 볏짚 15중량%, 파쇄목 30중량%, 및 복합비료 1%중량을 경사도 1:1 비탈면에 적용한 결과, 표 4에 도시된 바와 같이 평균 토양산도(pH)는 6.2로 양호 하였으나, 평균 전기전도도(EC)가 1.0d/S 1.8로 높았으며, 피복율이 최소 30일이 경과 하였을 때 25%미만인 것을 알 수 있었다.

실시예 5의 pH, EC, 및 녹화 피복율 표

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	0	8	19	25	42	63	77
토양산도(pH)	6.4	6.1	6.0	6.2	6.2	6.3	6.1
전기전도도(EC)	1.9	1.8	1.7	1.6	1.7	1.8	1.8

[실시예 6]

실시예 4에서 제조한 천연한방 유기퇴비 20중량%, 왕겨숯(참숯) 10중량%, 코코피트 20중량%, 토탄 9중량%, 볏짚 10중량%, 파쇄목 30중량%, 및 복합비료 1%중량을 경사도 1 : 1 비탈면에 적용한 결과, 표 5에 도시된 바와 같이 평균 토양산도(pH)는 6.3으로 양호하고, 평균 전기전도도(EC)가 1.0d/S 미만으로 양호하였으며, 녹화 피복율이 최소 30일이 경과 하였을 때 35% 이상인 것을 알 수 있었다.

실시예 5의 pH, EC, 및 녹화 피복율 표

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	0	14	26	37	54	71	84
토양산도(pH)	6.4	6.3	6.2	6.2	6.3	6.1	6.3
전기전도도(EC)	0.8	0.9	0.9	0.8	0.7	0.7	0.7

[실시예 7]

실시예 4에서 제조한 천연한방 유기퇴비 30중량%, 왕겨숯(참숯) 20중량%, 코코피트 20중량%, 토탄 4중량%, 볏짚 5중량%, 파쇄목 20중량%, 및 복합비료 1%중량을 경사도 1 : 1 비탈면에 적용한 결과, 표 6에 도시된 바와 같이 평균 토양산도(pH)는 6.5미만으로 양호하고, 평균 전기전도도(EC)가 0.7d/S 미만으로 양호하였으며, 녹화 피복율이 최소 30일이 경과 하였을 때 40% 이상인 것을 알 수 있었다.

실시예 7의 pH, EC, 및 녹화 피복율 표

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	2	18	29	41	59	76	92
토양산도(pH)	6.6	6.4	6.5	6.4	6.4	6.3	6.3
전기전도도(EC)	0.8	0.7	0.7	0.6	0.6	0.7	0.6

따라서 상기 실시예 4 내지 6에서 알 수 있듯이, 천연한방 유기퇴비와 왕겨숯(참숯)의 사용량이 증가하면 토양산토(pH)가 높아지지만, 초기 발아 및 녹화 피복율이 향상되는 것을 알 수 있다. 그러나 실시예 7은 실시예 6에 비해 초기 발아율 및 녹화 피복율에 큰 차이가 없으며, 재료비 원가 상승을 가져오게 됨으로 경제적인 면에서 비효율적으로 실시예 6의 배합비율이 녹화 품질성 및 경제성을 고려하여 적합한 것을 알 수 있다.

[실시예 8]

유기토 40중량%, 양생토 50중량%, 토양 지표면 침식 안정제 7중량%, 토양입단 활착제 3중량%의 비율로 혼합하여 제조된 본 발명의 자연배합토 조성물을 경사도 1 : 1 비탈면에 1m×1m 방형구를 설치하여 20cm 두께를 적용한 결과, 표 7에 도시된 바와 같이 평균 토양경도는 22mm로 적합하였으며, 평균 토양산도(pH)는 6.4로 양호하고, 평균 전기전도도(EC)가 0.8d/S로 양호하였으며, 녹화 피복율이 최소 30일이 경과 하였을 때 30%이상인 것을 알 수 있었다.

실시예 8의 pH, EC, 토양경도 및 녹화 피복율 표

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	0	15	26	32	53	69	78
토양경도(mm)	23	22	22	21	21	23	21
토양산토(pH)	6.5	6.4	6.4	6.3	6.4	6.4	6.3
전기전도도(EC)	0.8	0.8	0.8	0.7	0.7	0.8	0.6

[실시예 9]

유기토 60중량%, 양생토 35중량%, 토양 지표면 침식 안정제 3중량%, 토양입단 활착제 2중량%의 비율로 혼합하여 제조된 본 발명의 자연배합토 조성물을 경사도 1 : 1 비탈면에 1m×1m 방형구를 설치하여 20cm 두께를 적용한 결과, 표 8에 도시된 바와 같이 평균 토양경도는 23mm이하로 적합하였으며, 평균 토양산도(pH)는 6.2로 양호하고, 평균 전기전도도(EC)가 0.3d/S로 양호하였으며, 녹화 피복율이 최소 30일이 경과 하였을 때 45%이상인 것을 알 수 있었다.

실시예 9의 pH, EC, 토양경도 및 녹화 피복율

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	3	18	34	47	59	71	88
토양경도(mm)	23	23	22	23	21	23	22
토양산토(pH)	6.1	6.2	6.2	6.1	6.3	6.3	6.2
전기전도도(EC)	0.3	0.3	0.4	0.3	0.3	0.3	0.2

[실시예 10]

유기토 80중량%, 양생토 19중량%, 토양 지표면 침식 안정제 1중량%, 토양입단 활착제 0중량%의 비율로 혼합하여 제조된 본 발명의 자연배합토 조성물을 경사도 1 : 1 비탈면에 1mㅧ1m 방형구를 설치하여 20cm 두께를 적용한 결과, 표 9에 도시된 바와 같이 평균 토양경도는 24mm였으며, 평균 토양산도(pH)는 6.1로 양호하고, 평균 전기전도도(EC)가 0.5d/S로 양호하였으며, 녹화 피복율이 최소 30일이 경과 하였을 때 27%인 것을 알 수 있었다.

실시예 10의 pH, EC, 토양경도 및 녹화 피복율

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	0	11	21	27	46	64	76
토양경도(mm)	25	25	24	25	23	24	23
토양산토(pH)	6.1	6.0	6.0	6.1	6.1	6.1	6.2
전기전도도(EC)	0.5	0.5	0.5	0.5	0.4	0.4	0.4

따라서 상기 실시예 8 내지 10에서 알 수 있듯이, 유기토, 양생토, 토양 지표면 침식방지제, 토양입단 활착제의 배합 비율에 있어서 실시예 9의 배합비율이 토양 물리성 및 식물발아 생육에 있어서 가장 합리적인 것을 알 수 있었다.

[실시예 11]

상기 실시예 8 내지 실시예 10에서 제조한 자연배합토 조성물 40중량%, 용수 60중량%의 비율로 혼합하여 경사도 1 : 1 비탈면에 1m×1m 방형구를 설치하여 5cm 두께를 적용한 결과, 표 10에 도시된 바와 같이 용수량이 많아 조성물의 재료간 입단화 반응이 부족하여 비탈면에 부착 후 흘러내리거나, 탈락되는 현상이 발생하였으며, 부착 초기에는 토양경도가 낮아 부착력이 떨어지고, 시간이 지남에 따라 건조해 지면서 토양경도나 높아져 식물 발아 및 피복율이 저조한 것을 알 수 있었다.

실시예 11의 토양 경도 및 녹화 피복율

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	0	15	27	38	51	65	71
토양경도(mm)	18	16	24	25	28	27	25

[실시예 12]

상기 실시예 8 내지 실시예 10에서 제조한 자연배합토 조성물 60중량%, 용수 40중량%의 비율로 혼합하여 경사도 1 : 1 비탈면에 1m×1m 방형구를 설치하여 5cm 두께로 적용한 결과, 표 11에 도시된 바와 같이 자연배합토의 비율을 높이고, 용수량의 비율을 낮춘 결과, 재료간의 입단화 반응이 촉진되어 비탈면에 안정적으로 부착되고, 토양경도도 22mm미만으로 안정적으로, 토양침식이 발생하지 않았으며, 식물의 발아 및 생육도 우수하여 녹화효과가 우수한 결과를 나타내었다.

실시예 10의 토양 경도 및 녹화 피복율

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	0	17	43	67	83	94	96
토양경도(mm)	22	21	20	22	23	22	21

[실시예 13]

상기 실시예 8 내지 실시예 10에서 제조한 자연배합토 조성물 70중량%, 용수 30중량%의 비율로 혼합하여 경사도 1 : 1 비탈면에 1m×1m 방형구를 설치하여 5cm 두께로 적용한 결과, 표 12에 도시된 바와 같이 재료간의 입단화 반응이 양호하여 비탈면에 안정적으로 부착되고, 토양경도도 23mm미만으로 안정적이며, 토양침식이 발생하지 않았으나, 실시예 12보다 조성물의 점성도가 높아 뿜어 붙이기의 시공성이 떨어지며, 초기 발아 및 피복되는 기간이 늦고, 자재의 사용량이 증가되어 경제성이 낮은 것을 알 수 있었다

실시예 10의 토양 경도 및 녹화 피복율

기간(일)	5	10	20	30	40	50	60
피복율(%)	0	13	31	46	67	81	87
토양경도(mm)	23	23	23	23	23	21	21

따라서 상기 실시예 11 내지 13에서 확인 할 수 있듯이 실시예 12의 자연배합토 조성물과 용수의 배합이 재료간의 입단화 반응에 의한 비탈면 부착, 토양경도, 내침식성, 파종식물의 발아 및 녹화 피복율이 우수하여 가장 효과적인 것을 알 수 있었다.

[실험예] 시험시공

본 발명의 자연배합토 조성물을 이용하여 경기도 안성시 고삼면 쌍지리 소재 주식회사 한길 비탈면 시험포지에서 기초안정화재 설치 및 유지관리 시험시공을 하였다.

상기 절토 비탈면의 토질은 토사 ~ 암질로 이루어져 있으며, 비탈면 경사도 1 : 0.7이하 마사토, 풍화암, 발파암 비탈면에 코아네트 설치 시험구와 철망설치 시험구를 설치하였으며, 코아네트 실험구는 코아네트를 포설하고, 마사토 비탈면은 착지핀(φ16mm, L=200mm)으로 고정하고, 암지역은 천공 후 앵커핀(φ16mm, L=300mm)을 이용하여 고정 설치하였다.

기초철망 시험구는 천공 후 앵커핀(φ16mm, L=300mm)을 이용하여 고정 설치하였다. 녹화용 식물로는 실험구 모두 초본류와 목본류을 혼합한 배합종자를 사용하였다.

본 발명의 자연배합토 조성물(유기토 40 ~ 80중량%, 양생토 19 ~ 50중량%, 토양지표면 침식 안정제 0.5 ~ 7%중량, 토양입단 활착제 0 ~ 3중량% )과 배합종자를 혼합하여 마사토 5cm, 풍화암 10cm, 발파암 20cm두께로 건식분사장치를 이용하여 살포하였으며, 대조구로는 각 토질별 기초 안정화제를 무설치하였다.

하기 표 13에서와 같이 코아네트를 설치 시험시공지역에서는 마사토 시험구가 토양의 탈락 및 유실 없이 녹화가 우수하였으며, 풍화암, 발파암에서는 코아네트가 일부 훼손되거나, 토양이 탈락되어 녹화가 미흡한 것으로 분석되었다. 기초철망 설치구에서는 마사토, 풍화함, 발파암 모두 토양의 탈락없이 녹화가 우수하였으며, 대조구에서는 마사토, 풍화함, 발파암 모두 토양이 탈락되어 녹화가 미흡한 것을 알 수 있었다.

따라서 마사토 지역에서는 코아네트 설치구와 기초철망 설치구에서 모두 토양탈락이 없으며, 녹화 피복율이 우수하여, 녹화품질 및 경제성 시공성을 고려해 볼 때 1 : 0.7 이하 마사토 비탈면에는 코아네트를 설치하는 것이 적합하고, 풍화암, 발파암에는 기초철망을 설치하는 것이 적합한 것을 알 수 있었다. 또한 유지관리를 미시행한 대조구 보다는 적절한 유지관리를 시행한 시험구에서 식물의 생육이 우수한 것을 알 수 있었다.

시공 후 6개월 특성평가

구분	코아네트 설치구			기초철망 설치구			대조구(무처리구)
	마사토	풍화암	발파암	마사토	풍화암	발파암	마사토	풍화암	발파암
시공두께(cm)	5	10	20	5	10	20	5	10	20
피복율(%)	98	80	74	97	95	93	76	65	60
토양경도(mm)	21	23	23	22	22	22	24	26	26
토양탈락	무	탈락	탈락	무	무	무	탈락	탈락	탈락
유지관리	시행	시행	시행	시행	시행	시행	미시행	미시행	미시행
녹화지속성 (상, 중, 하)	상	중	중	상	상	상	중	하	하

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 식양토 10~70 중량%, 마사토 10~30중량%, 토룡토 5~25중량%, 및 발효토 15~35중량%로 이루어진 유기토;
   왕겨숯 또는 참숯 0~20중량%, 코코피트 10~40중량%, 토탄 5~30중량%, 볏짚 0~20중량%, 파쇄목 10~30%, 천연한방유기퇴비 3~30중량%, 및 복합비료 1~5중량%로 이루어진 양생토; 및
   고로시멘트 20~85중량%, 벤토나이트 10~70중량%, 무수석고(CaSO₄) 2~5중량%, 및 규조토 3~15중량%로 이루어진 토양 지표면 침식 안정제;
   를 포함하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물.
2. 제 1항에 있어서,
   천연한방유기퇴비는 자연한방재료 찌꺼기 10 ~ 60 중량%, 부엽토 20 ~ 50 중량%, 마사토 10 ~ 30 중량%, 및 볏짚 0 ~ 20 중량%로 혼합 후 60일 이상 완전발효시킨 것을 특징으로 하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물.
3. 제 1항에 있어서,
   토양입단 활착제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 훼손지 생태복원용 자연배합토 조성물.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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