(51) Int. Cl. (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) C09K 17/02 (2006.01) (21) 출원번호 10-2008-0033695 (22) 출원일자 2008 년 04 월 11 일 심사청구일자 2008 년 04 월 11 일 (65) 공개번호 10-2009-0108329 (43) 공개일자 2009 년 10 월 15 일 (56) 선행기술조사문헌 KR1020040017512 A* KR1020060001989 A* KR1020060124250 A* * 는심사관에의하여인용된문헌 (45) 공고일자 2010년09월02일 (11) 등록번호 10-0979414 (24) 등록일자 2010년08월26일 (73) 특허권자 주식회사한진중공업 부산광역시영도구봉래동 5 가 29 경주대학교산학협력단 경북경주시효현동산 42-1 (72) 발명자 권혁민 대구수성구범어 4 동 330 번지장원맨션 105 동 1009 호 임상준 서울관악구봉천 7 동산 4-2 교수아파트 122A 동 2034 호 임재홍 서울강남구대치동은마아파트 18 동 1302 호 (74) 대리인 최규환전체청구항수 : 총 1 항심사관 : 이병진 (54) 해안토양개량용토양개량재및이를이용한해안토양개량방법 (57) 요약 본발명은부산물비료와버미큘라이트를주성분으로함유하는해안토양개량용토양개량재에관한것으로, 보다상세하게는상기버미큘라이트가전체혼합물부피대비 10 내지 20% 비율로부산물비료에배합된혼합물을주성분으로함유하는것을특징으로하는해안토양개량용토양개량재에관한것이다. 본발명에따른토양개량재는점토질과유기물이부족하고직간접적인염류피해로식물생육이불량한해안가토양을개량할수있는효과적인해안토양개량용토양개량재인것으로평가되었으며, 나아가식물의정착을도모하여바람에의한모래의비산을막을수있을뿐만아니라, 해안경관을개선하는데효과적일것으로기대되었다. 대표도 - 도 1-1 -
특허청구의범위청구항 1 부산물비료 80 내지 90 부피 % 와버미큘라이트 10 내지 20 부피 % 가배합된혼합물에상기혼합물중량대비 5 내지 10 중량 % 의켈프밀, 0.1 내지 1 중량 % 의님유박및 1 내지 10 중량 % 의폴리아크릴레이트또는폴리아크릴아마이드를추가로포함하는것을특징으로하는해안토양개량용토양개량재. 청구항 2 삭제청구항 3 삭제청구항 4 삭제청구항 5 삭제 명세서 발명의상세한설명 발명의목적 [0002] [0003] [0004] [0005] [0006] 발명이속하는기술및그분야의종래기술본발명은해안토양개량용토양개량재에관한것으로, 보다상세하게는점토질과유기물이부족하고직간접적인염류피해로식물생육이불량한해안가토양을개량하고, 나아가식물의정착을도모하여바람에의한모래의비산을막을수있을뿐만아니라, 해안경관을개선하는것이가능한해안토양개량용토양개량재및이를이용한토양의개량방법에관한것이다. 일반적으로토양개량이란물리적, 화학적, 생물학적으로건전하지못한토양을개선시키는작업을말한다. 그리고통상적으로식물의생육을활성화시키기위하여토양에서의물의이동, 공기의유통등원활한물질순환을위해토양골격을개량하는자재인유기질자재, 광물및무기질자재, 미생물자재, 토양개량제 ( 土壤改良劑 ) 등을총칭해서토양개량재 ( 土壤改良材 ) 라고한다 ( 류순호, 2003, 토양사전, 서울대학교출판부 ). 토양개량재로주로사용되는자재로는유기질비료, 퇴비, 피트, 코코피트, 피트모스등의유기질자재와제올라이트, 펄라이트, 버미큘라이트, 황토등의무기질자재, 그리고 Na-폴리아크릴레이트계, 폴리아크릴아마이드계등의고분자물질등이있다. 이들자재들은토양의입단구성을촉진하여토양의물리성을개선하거나, 토양의유기물함량을증가시켜유기물에의한순기능을강화시키거나, 토양의입자분포가식물생육에유리하게변화하도록하기위하여투입되는것들이다. 또한하수슬러지, 맥주오니, 석탄회등생활및산업폐기물을토양개량재로재활용하기도한다. 이들토양개량재는보통단독의소재만을사용하지않고유기물자재와무기물자재를적절히혼합하여여러효과를동시에볼수있도록제조되는것이일반적이다. 최근토양개량재와관련된기술동향을살펴보면, 한국등록특허제10-0465625호에는화력발전소에서발생하는버텀애쉬를선별하여운반한뒤세척하고건조시키는공정, 건조된버텀애쉬를미립자로분쇄하여분말화시키는공정, 토양개량재의조건에맞는광물질을선별하여운반하고세척한뒤건조시키는공정, 건조된광물질을미립자로분쇄하여분말화시키는공정그리고이들버텀애쉬분말과광물질분말을혼합하여화학적으로안정화시키되토양개량재의성분기준치를모두만족하는비율이되도록혼합한것을특징으로하는토양개량재제조방법및그토양개량재가개시되어있다. 또한, 한국등록특허제10-0699008호에는가용성규산을극대화함과아울러작물의성장시필수적으로요구되는 - 2 -
성분을직접공급하여작물의품질개선및수확량을증대함을목적으로 6mm이하의입도를갖는규산염광물, Ca, Mg, S, Mn, Cu, Zn, Mo, Cl 중하나이상을갖는황화광물및탄산염붕산염광물이전체 100중량 % 에대하여각각 85~90중량 %, 5~10중량 %, 5~10중량 % 가혼합되어이루어지는것을특징으로하는광물자원을이용한토양개량제및그제조방법이개시되어있다. [0007] [0008] [0009] [0010] [0011] [0012] [0013] [0014] [0015] [0016] 또한, 한국등록특허제10-0599241호에는제오라이트를주체로이를분쇄하여분말을만들고여기에약간의보조재료를첨가한후과립으로성형하여소성함으로써투수성을극대화하고아울러보수성과보비력을향상시킨것을특징으로하는제오라이트를이용한토양개량제제조방법이개시되어있다. 한편, 한국등록특허제10-0779758에는해조류부산물을부산물비료제조공정의수분조절제 팽화제로이용함으로써해조류부산물로인한연안해양환경오염부하경감, 부산물비료제조공정에서톱밥이나수피와같은유기질자원대체효과그리고사용가능한양질의유기성폐기물의자원순환시스템을구축과관련된발명으로서, 해조류의무기성분및식물생장호르몬인싸이토키닌을이용하기위하여부산물비료제조시수분조절제및팽화제로서해조류부산물을첨가한부산물비료제조방법이개시되어있다. 상기의기술이외에도토양개량재를제조하는방법은사용하는재료와재료의구성비율, 가공방법에따라다양하다. 한편, 본발명의토양개량재가적용되는해안토양은농업적으로활용하는경우가없어그특성이나관리방법에대한구체적인연구가미비한상황이다. 따라서이지역의식재지조성을위한토양개량재또한찾아보기어렵다. 다만유사한것으로임해매립지용이나간척지용토양개량재가있지만, 임해매립지나간척지는구조가치밀하고투수성이불량하며, 주변의산에서캐온토양으로복토되어있어해안가의사질토양과는매우다른특성을갖기때문에이들토양개량재가적용되기에는적절하지않다. 농촌진흥청토양분류를근거로해안토양은하해범람지 ( 토양부호, BRS) 로분류되고있는곳으로주로해안선의모래사장에서경작지가나타나기시작하는구간에위치한다. 하해범람지는경작을할만한경제성이없어토양관리에대한연구는전무한실정이다. 해안토양과가장유사한특징을보이는토양을찾는다면해리통 ( 海里統, Haeri Series, 토양부호 Hu) 으로분류되는지역이된다. 해리통은하해혼성충적층을모재로하며해안사구에분포되어있는퇴적토로서 mixed, mesic family of typic quartzipsamments로분류된다. 금진통과서로인접하여있고토양배수는매우양호하며유효토심은 10~30cm로얕다. 표토는갈색의양질세사토이며심토는담황갈색의세사토이다. 자연비옥도는보통이고유기물함량은 1.0% 이하로매우적다. ph 5.0~6.0의약한산성이고양이온교환용량은 5 cmolc kg -1 이하로매우낮다. 염기포화도는 60% 이상으로높고유효인산함량은 120 mg kg -1 으로높은편이다. 따라서토양을관리할때양분및수분을보유할수있는능력이낮은사질이므로유기물의다량시용으로물리적성질을개량하고, 건조와강풍에강한작물을선택하며, 부초, 피복작물의선택등으로항상땅이피복되게하여바람에의한침식 ( 모래비산 ) 이없도록유의하여야한다 ( 류순호, 2000, 토양사전, 서울대학교출판부 ). 해리통에속하는토양의특성을간단히요약하면, 토양배수가매우양호하고투수성은매우빠르며유거는느리거나매우느리다는것과대부분불모지이며약간은밭으로이용된다는것이다. 해안가토양은상기의해리통토양과토양생성과정이거의같으나바닷가에더근접하고있어해리통토양보다더불모지로방치되어있으며, 듬성듬성자라는해안가식물과해송과같은방풍림정도가자라고있다. 해안가토양에대한보다상세한설명은다음과같다. 이들토양은주로모래로이루어져있고형태적으로는완만한경사를갖는평지와바람에의하여날아온느슨하고균일한모래입자로이루어진낮은봉우리, 산등성이, 제방또는언덕즉사구 (sand dune, dune) 를형성한다. 이때해안사구 (maritime dune) 는항상부는바람때문에일반적으로비대칭형이며경사는바람방향으로완만한특징을갖는다. 따라서해안사구는바람에의해불안정하게전진하며매년수 m씩움직이는데, 식생이없는사구는이곳저곳으로이동하게된다. 이러한작용때문에해안가에는풍식에의한모래의비산으로인근에거주하는주민들에게불편함을주는것은물론식물의정착을어렵게하여주변의경관을개선하려는시도에도어려움을준다. 또한해안가토양은일반토양에비해모래함량이높아토양의투수성은현저히높은데비해보수력은반대로매우낮고, 보비력도상당히떨어진다. 그리고바닷바람에실려오는염분의영향과때때로해수의범람으로직접적인해수의영향을받기도한다. 한편기존의해안토양에관한연구는주로생태학적으로접근하였기때문에해안사구토양의자체특성과그위 - 3 -
에자라는자생식물의분포와의상관관계등현상에대한모니터링이대부분이었고식생복원을위한적극적인 토양개량에대한연구는매우미비한상태이다. [0017] 발명이이루고자하는기술적과제본발명은상기한바와같은종래기술이가지는문제를해결하기위해안출된것으로, 그목적은점토질과유기물이부족하고직간접적인염류피해로식물생육이불량한해안가토양을개량할수있는토양개량재를제공함에있다. [0018] [0019] [0020] [0021] 발명의구성및작용이와같은목적을달성하기위한본발명은부산물비료와버미큘라이트를주성분으로함유하는해안토양개량용토양개량재에관한것으로, 보다상세하게는상기버미큘라이트가전체혼합물부피대비 10 내지 20% 비율로부산물비료에배합된혼합물을주성분으로함유하는것을특징으로하는해안토양개량용토양개량재에관한것이다. 본발명의토양개량재는켈프밀을추가로포함할수있으며, 바람직하기로는상기버미큘라이트와부산물비료혼합물중량대비 5 내지 10 중량 % 비율로첨가될수있다. 또한, 본발명의토양개량재는님유박을더포함할수있으며, 바람직하게는상기버미큘라이트와부산물비료혼합물중량대비 0.1 내지 1 중량 % 비율로첨가될수있다. 또한, 본발명의토양개량재는고흡수성폴리머를더포함할수있으며, 바람직하게는상기버미큘라이트와부산물비료혼합물중량대비 1 내지 10 중량 % 비율로첨가될수있다. [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] 이하, 본발명을도면을참조하여보다구체적으로설명한다. 본발명은부산물비료와버미큘라이트를주성분으로함유하는해안토양개량용토양개량재를제공한다. 상기부산물비료는농림축수산업, 제조업또는판매업을영위하는과정에서나온부산물, 인분뇨, 음식물류폐기물등비료성능이있는물질로서농림부장관이지정한것을원료로하여만드는퇴비를말한다. 이부산물재료는본발명의토양개량재의주요구성자재로유기물과질소, 인산, 칼리등의다량원소와기타미량원소를공급한다. 본발명에서는실시예로서축분과수분조절제인톱밥을주성분으로하며, 충분한부숙기간을거쳐안정된퇴비로생산된것을사용하고있다. 나아가부숙과정에서한약재부산물또는채종유박등이더첨가되어도좋다. 다른주성분으로서버미큘라이트는 2:1형점토광물의일종이며질석이라고도한다. 층간에교환성양이온과물 분자를끼고있으며, 비표면적은 380~410m 2 g -1 이고, CEC 는 100~150cmolc kg -1 으로보통토양구성입자들보다 월등히높은양분보유능력을갖고있다. 점토성분이부족한해안토양에투입했을때점토함량을높이고보비력 의향상과함께토양의완충능을증가시키는기능을수행한다. [0027] [0028] [0029] [0030] 본발명에따른토양개량재는상기버미큘라이트가부산물비료에배합된혼합물을주성분으로함유한다. 이때첨가되는버미큘라이트는바람직하게는부산물비료와의혼합물전체부피대비 10~20% 배합되는것이지만, 반드시이에한정되는것은아니다. 본발명에따른토양개량재는해안토양을개량하기위한목적으로, 바람직하게는켈프밀이더첨가되는것이좋다. 켈프밀은해조류를가공한것으로육상식물에서보다많은 70여종이상의미량원소가함유되어있고유기구성성분중탄수화물, 단백질, 지방및항균특성과식물생육을촉진하는물질과비타민등이함유되어있다. 따라서토양과작물에시용함으로서토양미생물의활성증진, 토양과양분유실억제, 수분유지, 비옥도증진등의효과를얻을수있어토양의물리화학적특성과미생물적특성을동시에향상시킬수있다. 특히켈프밀에함유되어있는식물생장조절물질, 즉오옥신 (auxin) 과사이토키닌 (cytokinin) 은환경스트레스가큰해안토양에서식물이건전하게생육하는데매우유용한천연호르몬이다. 켈프밀은특별히한정되는것은아니나, 바람직하게는상기버미큘라이트함유부산물비료전체중량에대하여 - 4 -
5~10 중량 % 첨가된다. [0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] 또한, 본발명에따른상기해안토양개량용토양개량재는님유박을더포함하는것이바람직하다. 님 (neem) 은인도, 베트남등지의아열대지역에자생하는식물로식물체자체에살충과살균능력이뛰어난물질을다량함유하고있어천연살충제및살균제로사용되고있다. 본발명에사용되는님은오일을짜고남은유박을활용하여토양중에발생할수있는유해미생물과토양선충과같은유해소동물로부터식물을보호해주는기능을수행한다. 님유박은특별히한정되는것은아니나, 바람직하게는상기버미큘라이트함유부산물비료전체중량에대하여 0.1~1 중량 % 첨가된다. 또한, 본발명에따른상기해안토양개량용토양개량재는고흡수성폴리머를더포함하는것이바람직하다. 고흡수성폴리머는토양의수분조건을개선하고입단구조를촉진하기위해사용되는토양개량제로폴리아크릴레이트와폴리아크릴아마이드계의폴리머가사용될수있다. 이들폴리머는긴사슬사이에수분을보유하게되는데, 보통자체무게의 100~200배의물을보유할수있고, 이때저장된물은식물의뿌리가 99% 사용할수있는힘으로잡혀있어토양의유효수분을극적으로증가시킨다. 또한액상으로처리되는폴리머는토양입자를결합시켜입단형성을촉진하며, 표토의침식을막아주는기능을갖고있다. 고흡수성폴리머는특별히한정되는것은아니나, 바람직하게는상기버미큘라이트함유부산물비료전체중량에대하여 1~10중량 % 첨가된다. 가장바람직하기로는본발명에따른상기해안토양개량용토양개량재는상기버미큘라이트함유부산물비료배합물에켈프밀, 님유박, 고흡수성폴리머를모두포함하고있는것이좋다. 이때버미큘라이트함유부산물비료전체중량에대하여켈프밀 5~10 중량 %, 님유박 0.1~1 중량 %, 고흡수성폴리머 1~10중량 % 를함유하는토양개량제가바람직하다. 상기본발명에따른토양개량재는해안식생개량용으로특히적합하다. [0038] 이하, 본발명을바람직한실시예를통하여보다상세히설명할것이나, 이들실시예는오로지본발명을구체 적으로예시하기위한것으로서본발명의범위가이들실시예에의해제한되는것은아니며, 본발명의범위는 오직특허청구범위에기재된바에의해한정되어야할것이다. [0039] [0040] [0041] < 실시예1> 본발명의해안토양개량용토양개량재를구성하는상기의재료들의개개의특성이충분히발휘되고상호보완하여상승효과를발휘할수있도록다음과같은방법으로제조하였다. 부산물비료는축분과수분조절제인톱밥을주성분으로하며, 충분한부숙기간을거쳐안정된퇴비로생산된것을사용하였다. 그리고버미큘라이트는버미큘라이트와부산물비료혼합물전체부피의 20% 를혼합하였다. 이렇게생산된버미큘라이트첨가부산물비료 50kg에켈프밀 5kg, 님유박 0.5kg, 그리고마지막으로고흡수성폴리머 4kg을가하고골고루혼합하여본발명의토양개량재를완성하였다. 이렇게완성된토양개량재는해안토양 10m 2 를개량하기에적합한양이된다. [0042] [0043] [0044] < 실시예2> 이와같이제조한토양개량재를경상북도울진군원남면오산리해변지역중도1과같이식물이듬성듬성자라나있는전이지역과식물이전혀자라지않는완전노출지역에적용하고토양의특성을조사하였다. 본발명의토양개량재처리는토양의유기물함량을크게증가시켰다 ( 그림1). 특히표토의증가폭이컸으며깊이가깊어짐에따라원래의해안토양과유사한함량을가졌다. 유효인산또한큰폭으로증가시켰다 ( 그림2). 본발명의토양개량재를처리한구간은해변가에식생이자라고있는구간의토양이상으로양분상태가양호하였고, 개량효과가현저히나타남을알수있었다. - 5 -
[0045] [0046] 그림 1. 토양개량재처리효과 - 유기물함량 [0047] [0048] 그림 2. 토양개량재처리효과 - 유효인산함량 [0049] 상기와같이, 본발명의바람직한실시예를참조하여설명하였지만해당기술분야의숙련된당업자라면하기의 특허청구범위에기재된본발명의사상및영역으로부터벗어나지않는범위내에서본발명을다양하게수정 및변경시킬수있음을이해할수있을것이다. [0050] 발명의효과 이상에서상술한바와같이본발명에따른토양개량재는점토질과유기물이부족하고직간접적인염류피해로 식물생육이불량한해안가토양을개량할수있는효과적인해안토양개량용토양개량재인것으로 - 6 -
평가되었으며, 나아가식물의정착을도모하여바람에의한모래의비산을막을수있을뿐만아니라, 해안경 관을개선하는데효과적일것으로기대되었다. [0001] 도면의간단한설명 도 1 은해안지역에서의식생분포를보여주는토양단면의예시도이다. 도면 도면 1 도면 2-7 -