KR101870138B1 - 스포어상태의 토양미생물을 코팅한 씨앗을 포함하는 친환경 식생매트 및 이의 제조방법 - Google Patents

스포어상태의 토양미생물을 코팅한 씨앗을 포함하는 친환경 식생매트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스포어상태의 토양미생물을 코팅한 씨앗을 포함하는 친환경 식생매트에 관한 것으로 황마네트층, 원지(base paper)층, 친환경 씨앗 접착층, 화이바층, 및 코어네트층으로 구성된 친환경 식생매트를 제공하며 상기 친환경 씨앗 접착층에는 스포어(spore)상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗 및 토양을 살균하고 씨앗의 발아 및 식물의 생장을 촉진시키며 각 층을 접착시키는 효과가 있는 리소레시틴, 제올라이트, 밀가루, 석회가루, 목초가루, 마늘추출액 및 전분을 포함하는 친환경 씨앗 접착용액을 포함하고 있어서 척박한 환경에서도 씨앗발아율이 우수하여 우수한 녹화율을 보이는 장점이 있다.
또한 본 발명의 친환경 식생매트는 씨앗의 보존을 위하여 토양을 포함하지 않고 상기 황마네트층, 원지(base paper)층, 친환경 씨앗 접착층, 화이바층, 및 코어네트층을 롤러를 이용하여 압착한 후 완전 건조하여 보관하므로 무게가 가볍고 장시간 보관하여도 씨앗이 발아하지 않는 장점이 있다.

Description

스포어상태의 토양미생물을 코팅한 씨앗을 포함하는 친환경 식생매트 및 이의 제조방법{Vegetation Mat Containing Spore-forming Soil Microorganism Coated Seeds And Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 스포어상태의 토양미생물을 코팅한 씨앗을 포함하는 친환경 식생매트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
도로사면 절개지에는 토양의 유실 및 붕괴를 방지하기 위하여 여러 형태의 식생공법이 적용된다. 상기 식생공법에는 식생토낭을 이용하는 방법, 게비온을 이용하는 방법, 식생매트를 이용하는 방법 등이 있다. 상기 방법들은 절개지의 경사도, 절개면의 형태, 절개지의 포 및 넓이 등을 고려하여 적절히 선택되어 사용된다. 상기 절개지에 대한 시공에는 절개지의 사면을 보강하는 동시에 녹화를 수행하여 친환경적이며 자연경관의 보전이 가능한 자연생태복원을 동시에 수행하는 경우가 증가하고 있다. 절개지의 녹화방법은 절개면의 상태에 따라 적절히 선택되어 사용될 수 있는데 절개면의 경사가 완만하고 식생의 활착으로 인한 안정화가 용이한 경우, 씨앗을 직접 살포하여 녹화를 수행하며, 절개면의 경사가 심하거나 절개면의 토양이 빗물등에 의해 식생이 활착되어 안정화되기 전에 붕괴될 우려가 있는 경우, 사면에 게비온, 콘크리트 또는 토낭과 같은 인공구조물을 배치시킨 후 씨앗을 뿌려 녹화를 수행한다. 상기와 같이 씨앗을 직접 뿌려 녹화를 수행하는 경우, 강우로 인해 씨앗이 씻겨나갈 우려가 있고 씨앗이 직접 직사광선에 노출되므로 씨앗의 발아율이 저하되는 단점이 있었다.
이를 해결하기 위해 토낭을 사용하여 절개지의 사면을 보강하는 경우, 토낭 내부에 씨앗과 씨앗의 생장에 도움을 주는 영양물질을 포함시켜 녹화효율을 향상시키는 기술이 개발되었으며, 매트를 사용하여 직접 절개지의 사면을 보강하거나 기타 구조물을 시공한 후 매트를 더 시공하는 방법으로 절개지의 사면을 보강하는 경우 상기 매트의 내부에 씨앗과 씨앗의 생장에 도움을 주는 영양물질을 포함시켜 녹화효율을 향상시키는 기술이 개발되었다.
그러나 상기 기술들은 사면붕괴로 인해 오랜 시간 직사광선에 노출되어 완전 건조된 상태이거나, 식물의 생장에 필요한 영양분이 거의 없는 토양성분이거나, 씨앗의 발아 및 생장을 저해하는 유해미생물이 존재하는 토양의 경우, 씨앗발아율이 저하되어 녹화효율이 매우 낮은 단점이 있었다.
또한 씨앗을 포함한 토낭 또는 매트를 제조하는 경우, 토낭 또는 매트에 씨앗을 보호하기 위한 토양이 함께 포함되기 때문에 무게가 무겁고 창고에서 보관하는 경우, 습도가 존재하면 시공전에 씨앗이 발아하는 등 보관상의 문제점도 있었다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
한국등록실용신안 20-0474093 한국출원특허 10-2017-0081145
본 발명은 장시간 직사광선에 노출되어 녹화가 어렵거나 씨앗의 발아 및 생장에 유해한 미생물이 존재하여 녹화가 어려운 척박한 토양조성을 가진 절개지의 사면에서도 우수한 녹화효과를 보이며 장시간 보관하여도 씨앗이 발아되지 않아 상품성을 유지할 수 있는 친환경 식생매트에 관한 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 토양과 접촉하며 천연황마를 이용하여 0.2 내지 0.7㎜의 두께로 형성되는 황마네트층; 상기 황마네트층상에 형성되는 원지(base paper)층; 상기 원지층 상에 형성되며 스포어(spore)상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗 및 친환경 접착용액을 포함하는 친환경 씨앗 접착층; 상기 친환경 씨앗 접착층 상에 형성되며 야자섬유를 이용하여 5 내지 8㎜의 두께로 형성되는 화이바층; 및 상기 화이바층상에 형성되며 천연펄프를 이용하여 2 내지 4㎜의 두께로 형성되는 코어네트층;을 포함하는 친환경 식생매트를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 천연황마를 이용하여 0.2 내지 0.7㎜의 두께로 황마네트층을 형성하는 제1단계; 씨앗 2 내지 4kg에 스포어 형태의 토양미생물을 포함하는 미생물 배양액 1 내지 3L를 혼합하여 제 1 혼합용액을 제조하는 제2단계; 상기 제 1 혼합용액을 상온에서 완전 건조하여 토양미생물 코팅 씨앗을 제조하는 제3단계; 리소레시틴, 제올라이트, 밀가루, 석회가루, 목초가루, 마늘추출액 및 전분을 혼합한 후 24시간동안 숙성시켜 친환경 접착 용액을 제조하는 제4단계; 상기 황마네트층 위에 원지층을 위치시키고 롤러를 이용하여 상기 친환경 접착 용액을 원지상에 도포하고 그 위에 상기 토양미생물 코팅 씨앗을 뿌려주어 친환경 씨앗 접착층을 형성하는 제5단계; 야자섬유를 이용하여 5 내지 8㎜의 두께로 화이바층을 형성하는 제6단계; 상기 친환경 씨앗 접착층 위에 상기 화이바층을 위치시키는 제7단계; 천연펄프를 이용하여 2 내지 4㎜의 두께로 코어네트층을 형성하는 제8단계; 상기 황마네트층, 원지층, 친환경 씨앗접착층, 화이바층, 및 코나네트층이 순서대로 배열된 원단을 롤러를 이용하여 압착하여 접착시켜 친환경식생매트를 제조하는 제9단계; 및 상기 친환경 식생매트를 그늘에서 완전 건조하여 롤의 형태로 보관하는 제10단계;를 포함하는 친환경 식생매트의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
본 발명은 척박한 환경에서도 씨앗발아율이 우수하여 우수한 녹화율을 보이며 완전 건조하여 보관하므로 무게가 가볍고 장시간 보관하여도 씨앗이 발아하지 않는 장점이 있는 친환경 식생매트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 토양과 접촉하며 천연황마를 이용하여 0.2 내지 0.7㎜의 두께로 형성되는 황마네트층이 가장 아래에 위치하고, 상기 황마네트층 상에 원지(base paper)층이 위치하며, 상기 원지층 상에 스포어(spore)상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗 및 친환경 접착용액을 포함하는 친환경 씨앗 접착층이 위치하고, 상기 친환경 씨앗 접착층 상에 야자섬유를 이용하여 5 내지 8㎜의 두께로 형성되는 화이바층이 위치하며, 상기 화이바층 상에 천연펄프를 이용하여 2 내지 4㎜의 두께로 형성되는 코어네트층이 위치하는 친환경 식생매트를 제공한다.
또한 본 발명은 천연황마를 이용하여 0.2 내지 0.7㎜의 두께로 황마네트층을 형성하는 제1단계; 씨앗 2 내지 4kg에 스포어형태의 토양미생물을 포함하는 미생물 배양액 1 내지 3L를 혼합하여 제 1 혼합용액을 제조하는 제2단계; 상기 제 1 혼합용액을 상온에서 완전 건조하여 토양미생물 코팅 씨앗을 제조하는 제3단계; 리소레시틴, 제올라이트, 밀가루, 석회가루, 목초가루, 마늘추출액 및 전분을 혼합한 후 24시간 동안 숙성시켜 친환경 접착 용액을 제조하는 제4단계; 상기 황마네트층 위에 원지층을 위치시키고 롤러를 이용하여 상기 친환경 접착 용액을 원지상에 도포하고 그 위에 상기 토양미생물 코팅 씨앗을 뿌려주어 친환경 씨앗 접착층을 형성하는 제5단계; 야자섬유를 이용하여 5 내지 8㎜의 두께로 화이바층을 형성하는 제6단계; 상기 친환경 씨앗 접착층 위에 상기 화이바층을 위치시키는 제7단계; 천연펄프를 이용하여 2 내지 4㎜의 두께로 코어네트층을 형성하는 제8단계; 상기 황마네트층, 원지층, 친환경 씨앗접착층, 화이바층, 및 코어네트층이 순서대로 배열된 원단을 롤러를 이용하여 압착하여 접착시켜 친환경식생매트를 제조하는 제9단계; 및 상기 친환경 식생매트를 그늘에서 완전 건조하여 롤의 형태로 보관하는 제10단계;를 포함하는 친환경식생매트의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 스포어상태의 토양미생물을 코팅한 씨앗을 포함하는 친환경 식생매트에 관한 것으로 황마네트층, 원지(base paper)층, 친환경 씨앗 접착층, 화이바층, 및 코어네트층으로 구성된 친환경 식생매트를 제공하며 상기 친환경 씨앗 접착층에는 스포어(spore)상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗 및 토양을 살균하고 씨앗의 발아 및 식물의 생장을 촉진시키며 독립된 층을 각각 접착시키는 효과가 있는 리소레시틴, 제올라이트, 밀가루, 석회가루, 목초가루, 마늘추출액 및 전분을 포함하는 친환경 씨앗 접착용액을 포함하고 있어서 척박한 환경에서도 씨앗발아율이 우수하여 우수한 녹화율을 보이는 장점이 있다.
또한 본 발명의 친환경 식생매트는 씨앗의 보존을 위하여 토양을 포함하지 않고 상기 황마네트층, 원지(base paper)층, 친환경 씨앗 접착층, 화이바층, 및 코어네트층을 롤러를 이용하여 압착한 후 완전 건조하여 보관하므로 무게가 가볍고 장시간 보관하여도 씨앗이 발아하지 않는 장점이 있다.
도 1은 친환경 식생매트의 구조를 보여준다.
도 2는 친환경 식생토낭 또는 매트용 기재(식생기재)의 식생정도를 확인한 결과를 보여준다. 패널 A)는 식생기재에서 생육한 잔디를 보여주며; 패널 B)는 식생기재토낭의 잔디 피복도, 뿌리 활착도, 엽록소 지수 측정을 위한 WinCAM 프로그램의 구동모습을 보여주며; 패널 C)는 식생기재의 60일 생육에 따른 잔디 피복도 측정 결과를 보여주며; 패널 D)는 식생기재의 60일 생육에 따른 뿌리 활착도를 보여준다.
도 3은 친환경 식생기재의 식생정도를 확인한 결과를 보여준다. 패널 A)는 식생기재의 60일 생육에 따른 엽록소지수 측정 결과를 보여주며; 패널 D)는 식생기재의 60일 생육에 따른 생중량 측정결과를 보여준다.
본 발명은 토양과 접촉하며 천연황마를 이용하여 0.2 내지 0.7㎜의 두께로 형성되는 황마네트층; 상기 황마네트층상에 형성되는 원지(base paper)층; 상기 원지층 상에 형성되며 스포어(spore)상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗 및 친환경 접착용액을 포함하는 친환경 씨앗 접착층; 상기 친환경 씨앗 접착층 상에 형성되며 야자섬유를 이용하여 5 내지 8㎜의 두께로 형성되는 화이바층; 및 상기 화이바층상에 형성되며 천연펄프를 이용하여 2 내지 4㎜의 두께로 형성되는 코어네트층;을 포함하는 친환경 식생매트를 제공한다(도 1 참조).
1) 황마네트층
황마(jute, 黃麻)는 쌍떡잎식물 아욱목 피나무과의 여러해살이풀로서 인도 원산이며, 열대 각처에서 섬유작물로 재배되고 있다. 본 발명의 황마네트는 황마에서 추출하여 인장도가 강하며 토양에 영양을 주는 100% 무공해 황마 실로 짜여서 식물의 발아 및 성장에 촉진제 역할을 하는 장점이 있다. 또한 상기 황마네트는 절개지의 사면에 직접 접촉하여 본 발명의 친환경 식생매트가 사면으로 흘러내리지 않도록 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 황마네트는 천연황마를 이용하여 제조하며 0.2 내지 0.7㎜의 두께로 제조된다. 바람직하게는 상기 황마네트는 0.4 내지 0.5㎜의 두께로 제조된다. 상기 두께가 0.2㎜미만이며 사면에 시공시 사면과의 마찰에 의해 쉽게 찢어져 원지 및 친환경 씨앗 접착층이 사면과 접촉하여 유실될 수 있다. 상기 황마네트의 두께가 0.7㎜를 초과하면 전체적인 친환경 식생매트의 무게만 증가할 뿐 황마네트의 내구성 증가 효과는 미미하다.
2)원지층
본 발명의 원지층은 황마네트층 위에 위치하고 스포어상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗 및 친환경 접착용액을 포함하는 친환경 씨앗 접착층의 아래에 위치한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면 본 발명의 원지(base paper)층은 셀룰로오스(cellulose)를 포함하는 기재이다. 상기 원지층은 수용성으로서 상기 친환경 씨앗 접착층의 친환경 접착용액의 일부가 흡수 및 통과하여 황마네트층과 접착을 유도할 수 있다. 따라서 상기 원지층은 상기 친환경 씨앗 접착층이 액체상으로 도포되었을 때 찢어지거나 손상되지 않는 두께이며 상기 친환경 씨앗 접착층의 친환경 접착용액이 흡수되고 통과하므로 상기 원지층의 아래 위치하는 상기 황마네트층까지 침투하여 상기 원지층과 상기 황마네트층의 접합을 가능하도록 하는 두께이면 사용이 가능하다. 상기 원지층은 토양에 시공되면 토양의 미생물등에 의해 분해되어 유기물의 형태로 존재하므로 식물의 생장에 도움을 주는 영양소로서 사용될 수 있다.
3) 친환경 씨앗 접착층
본 발명의 친환경 씨앗 접착층은 원지층 위에 형성되며 스포어(spore)상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗 및 친환경 접착용액을 포함을 포함하고 있으므로 액체 상태로 상기 원지층에 도포된다.
상기 스포어(spore)는 포자라고도 불리며 생장이 불가능한 환경에 처한 일부 미생물이 모든 대사활동을 멈추고 일종의 휴면기에 진입한 상태를 의미한다. 특히, 본 발명의 스포어는 바실러스(Bacillus)균 및 클로스트리디움(Clostridium)균에서 형성하는 굴절성인 난형체(卵形體)로서, 세포의 생활사 중의 휴지기로 생각되며 환경변화에 대한 저항성이 뛰어나 고온가압 처리를 하거나 완전 건조하더라도 파괴되지 않으며 일정한 성장환경이 만족되면 상기 휴지기를 벗어나 대사활동을 다시 수행하므로 생장할 수 있는 것을 의미한다.
따라서 본 발명의 스포어(spore)상태의 토양미생물은 본 발명의 친환경 식생매트 제조방법과 같이 완전 건조되더라도 절개지의 경사면에 시공 후 물을 뿌려주면 상기 스포어 상태에서 벗어나 다시 생장하므로 함께 존재하는 씨앗의 발아 및 생장을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 토양미생물은 토양에 포함되어 양분공급, 뿌리활력증진, 토양개량, 물질순환, 병해충방제 또는 제초의 효과가 있어 농업용으로 사용 가능한 미생물을 의미한다. 상기 토양미생물은 바실러스(Bacillus)균, 아스퍼질러스(Aspergillus)균, 균근균(Mycorrhizal fungi), 리조비움(Rhizobium)균, 아조스피릴륨(Azospirillum)균, 슈도모나스(Pseudomonas)균, 아에로모나스(Aeromonas)균, 아그로박테리움(Agrobacterium)균, 트리코데르마(Trichoderma)균, 아조토박터(Azotobacter)균, 스트렙토마이세스(Streptomyces)균, 선충(Arthrobotrys), 에피코코소러스(Epicoccosorus)균 및 덴드리피엘라(Dendryphiella)균이 있다.
본 발명은 상기 미생물 중 바실러스(bacillus)균을 사용한다. 상기 바실러스균은 토양에서 양분을 공급하며; 뿌리활력을 증진시키며; 토양을 개량하고; 물질순환을 촉진시키며; 병해충을 방제하는 효과가 있다. 상기 바실러스균은 스포어(포자, spore)를 형성하는 능력이 있어서 생존율이 높으며 대부분의 유기물을 분해하는 부생성균으로 분류된다. 상기 스포어는 일부 세균들에서 형성되는 굴절성인 난형체(卵形體)로서, 세포의 생활사 중의 휴지기로 생각되며 환경변화에 대한 저항성이 뛰어난 특성이 있다. 본 발명의 미생물인 바실러스균은 상기 스포어를 형성하는 대표적인 균이다. 따라서 상기 바실러스균은 스포어의 형태로 변형한 뒤 완전 건조하더라도 세포가 생장할 수 있는 조건이 되면 스퍼어의 형태에서 세포분열이 가능한 세포형태로 스스로 변화하여 지속적인 성장이 가능하다.
본 발명의 스포어형태의 토양미생물을 코팅한 씨앗을 제조하기 위해서는 상기 바실러스균에 대하여 고체 배양 등을 실시하여 인위적으로 스포형태를 하도록 한후 씨앗을 상기 배양액에 첨가하여 혼합한 후 완전 건조하여 제조한다.
상기 씨앗은 한국 잔디 씨앗 및 서양 잔디 씨앗으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘의 혼합 씨앗을 사용할 수 있다. 상기 한국 잔디 씨앗은 온지성(溫地性) 잔디로 여름에는 잘 자라나 추운 지방에서는 잘 자라지 못하는 특성을 가진 한국 잔디의 씨앗으로서 들잔디(Zoysia japonica), 금잔디(Z. tenuifolia), 넓은잎금잔디(Z. mattrella), 갯잔디(Z. sinica), 에메랄드잔디(Z. japonica tenuifolia), 및 녹세계(綠世界)의 씨앗으로 구성된 한국 잔디 씨앗 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합씨앗이다. 상기 서양 잔디 씨앗은 한지형(寒地型) 잔디로 더울 때는 잘 자라지 못하고 병이 많이 발생하며 서늘할 때 잘 자라는 특성이 있는 서양 잔디의 씨앗으로 왕포아풀(Poa pratensis), 벤트그래스(Bent grass), 우산잔디(Cynodon dactylon), 페스큐그래스(fescue grass), 레드페스큐그래스(redfescue grass) 및 라이그래스(Rye grass)의 씨앗으로 구성된 서양 잔디 씨앗 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합씨앗이다. 바람직하게는 본 발명의 혼합씨앗은 페스큐그래스 50%, 라이그래스 25%, 및 레드훼스큐 25%로 혼합된 씨앗이다. 보다 바람직하게는 상기 본 발명의 혼합씨앗은 페스큐그래스(터프타입) 50% 및 라이그래스(프레니얼타입) 50%로 혼합된 씨앗이다.
상기 스포어상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗은 친환경 접착용액과 혼합되어 상기 원지층에 도포된다.
상기 친환경 접착용액은 리소레시틴(lysolecithin), 제올라이트(zeolite), 밀가루, 석회가루, 목초가루, 마늘추출액 및 전분을 포함한다.
상기 친환경 접착용액은 종래의 합성본드를 대체하는 친환경 접착제로서 상기 씨앗을 상기 매트에 부착시키며 황마네트층, 원지층, 친환경 씨앗 접착층, 화이바층, 및코어네트층을 하나의 매트기재로서 결합시키는 역할을 한다.
상기 리소레시틴은 리소인지질의 일종으로 레시틴(lecithin) 분자 중 지방산 하나가 가수분해 되어 없어진 나머지의 화합물을 의미한다. 리소레시틴은 천연유화제로서 사용되며 물에 잘 녹지 않는 목포가루 및 석회가루의 용해도를 향상시켜 상기 친환경 접착용액의 접착력을 향상시키는 효과가 있다.
상기 제올라이트(zeolite)는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물인 광물의 총칭으로 색깔은 무색 투명하거나 백색 반투명한 특징이 있다. 상기 제올라이트는 흡착성능이 뛰어나 석회가루와 함께 상기 친환경 접착용액의 접착력을 향상시키는 효과가 있다.
상기 밀가루는 물에 녹으면 단백질인 글루텐 성분에 의해 점성을 가지게 된다. 상기 점성은 글루텐의 양에 따라 결정되므로 글루텐의 함량이 많은 강력분을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 석회가루는 씨앗의 발아와 생장을 촉진하는 비료로서 사용된다. 석회가루의 특성상 접착력이 없어 친환경 접착용액의 접착력을 저하시키는 요소이나 상기 리소레시틴 및 제올라이트를 동시에 사용함으로서 석회가루에 의한 접착력 저하가 만회된다.
상기 목초가루 및 마늘추출액은 병충해를 제거하는 효과가 있어 씨앗의 발아율이 향상되고 식물의 생장이 촉진되는 효과가 있다. 상기 목초가루는 목초를 불에 태위 제조하므로 물에 잘녹지 않는 성질이 있으나 리소인지질의 일종인 리소레시틴을 함께 사용하므로 상기 목초가루의 용해도가 향상되므로 균질한 친환경 접착용액을 제조할 수 있다.
본 발명의 친환경 접착용액은 물 100g에 밀가루 40 내지 60g; 석회(CaCO3)가루 3 내지 5g; 목초가루 1 내지 3g; 마늘 추출액 8 내지 12g; 감자전분 1 내지 3g; 및 옥수수 전분가루 1 내지 3g을 혼합하여 1차 혼합액을 제조한 후 상기 1차 혼합액 100중량부에 대하여 1 내지 5 중량부의 리소레시틴 및 상기 1차 혼합액 100중량부에 대하여 1 내지 2 중량부의 제올라이트를 첨가하고 혼합하여 2차 혼합액을 제조한다. 상기 2차 혼합액은 상온에서 24시간동안 숙성시켜 친환경 접착용액을 제조한다. 바람직하게는 물 100g에 밀가루 50g; 석회(CaCO3)가루 4g; 목초가루 2g; 마늘 추출액 10g; 감자전분 2g; 및 옥수수 전분가루 2g을 혼합하여 1차 혼합액을 제조한 후 상기 1차 혼합액 100중량부에 대하여 2.5 중량부의 리소레시틴 및 상기 1차 혼합액 100중량부에 대하여 1.5 중량부의 제올라이트를 첨가하고 혼합하여 2차 혼합액을 제조한 후 상온에서 24시간동안 숙성시켜 친환경 접착용액을 제조한다. 상기 밀가루의 함량이 40g 미만이면 접착력이 감소되고 60g을 초과하면 점성이 너무 증가하여 건조시간 오래 걸린다. 상기 석회가루가 3g 미만이면 비료로서의 효과가 미미하며 5g을 초과하면 접착용액의 점성이 저하되어 접착력이 반감될 수 있다. 상기 목초가루 및 마늘 추출액이 각각 1g 및 8g 미만이면 병충해의 방제효과가 미미하며 각각 3g 및 12g을 초과하면 병충해 방제효과의 향상은 미미하나 상기 목초가루 및 마늘 추출액의 독성에 의하여 오히려 씨앗의 발아가 억제될 수 있다. 상기 리소레시틴이 1중량부 미만으로 사용되면 목초가루의 용해도 향상효과가 없고 5 중량부 이상으로 사용하더라도 1 내지 5 중량부를 사용한 것에 비하여 목초가루의 용해도 향상효과의 증가가 미미하다. 상기 제올라이트는 1 중량부 미만으로 사용하면 석회가루에 의한 접착력 저하가 확인되고 2중량부를 초과하여 사용하면 흡착성능이 과다하여 석회가루가 뭉치는 단점이 있다.
상기 친환경 접착용액의 제조방법을 상세히 살펴보면, 통에 물을 넣고 가열하는 단계; 가열된 물에 밀가루(중력분), 석회가루, 목초가루, 마늘 추출액, 감자전분 및 옥수수 전분가루를 넣고 혼합하여 1차 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 1차 혼합용액에 리소레시틴과 제올라이트를 첨가하고 혼합하여 2차 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 2차 혼합액을 상온에서 24시간 숙성시켜 친환경 접착용액을 제조하는 단계로 구성될 수 있다.
4) 화이바층
상기 친환경 씨앗 접착층위에 화이바층이 배치된다. 화이바층은 야자섬유를 이용하여 5 내지 8㎜의 두께로 제조된다. 상기 야자섬유는 야자나무로부터 제조된 천연소재이므로 환경오염의 우려가 없으며 뛰어난 내구성을 가지고 있는 장점이 있다. 상기 화이바층은 다수의 기공을 가지고 있어서 상기 친환경 접착층의 친환경 접착용액이 흡수되어 원지층과 접착하므로 상기 스포어상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗이 위치할 수 있다. 상기 화이바층은 상기 기공에 의하여 다수의 수분을 보유할 수 있는 장점이 있다, 따라서 상기 화이바층에 흡착된 스포어상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗에 발아를 위한 충분한 수분을 제공하거나 화이바층 아래 위치한 친환경 씨앗 접착층에 위치한 스포어상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗에 발아에 필요한 충분한 수분을 제공하는 장점이 있다. 또한 상기 화이바층의 기공은 친환경 식생매트의 시공중에 공급된 물 또는 강우에 의해 제공된 물에 의해 상기 친환경 씨앗접착용액에 포함된 씨앗의 발아 및 생장을 촉진하는 성분들이 녹더라도 이를 일정시간이상 땅속으로 흘러가지 않도록 보유하는 효과가 있어 씨앗의 발아를 촉진하는 효과가 있다.
5) 코어네트층
코어네트층은 화이바층 위에 배치되며 천연펄프를 이용하여 2 내지 4㎜의 두께로 제조된다. 상기 코어네트층은 내구성이 뛰어난 천연펄프를 사용하므로 상기 코어네트층의 아래에 위치한 여러 층들을 보호하는 역할을 하며 코어네트층 역시 펄프를 엮어 제조하기 때문에 다수의 기공을 가지고 있어 상기 친환경 접착층의 친환경 접착용액이 스며들어 다른 층들과의 접착이 가능하다.
6) 친환경 식생매트의 제조
본 발명의 친환경 식생매트는 천연황마를 이용하여 0.2 내지 0.7㎜의 두께로 황마네트층을 형성하는 제1단계; 씨앗 2 내지 4kg에 스포어형태의 토양미생물을 포함하는 미생물 배양액 1 내지 3L를 혼합하여 제 1 혼합용액을 제조하는 제2단계; 상기 제 1 혼합용액을 상온에서 완전 건조하여 토양미생물 코팅 씨앗을 제조하는 제3단계; 리소레시틴, 제올라이트, 밀가루, 석회가루, 목초가루, 마늘추출액 및 전분을 혼합한 후 24시간동안 숙성시켜 친환경 접착 용액을 제조하는 제4단계; 상기 황마네트층 위에 원지층을 위치시키고 롤러를 이용하여 상기 친환경 접착 용액을 원지상에 도포하고 그 위에 상기 토양미생물 코팅 씨앗을 뿌려주어 친환경 씨앗 접착층을 형성하는 제5단계; 야자섬유를 이용하여 5 내지 8㎜의 두께로 화이바층을 형성하는 제6단계; 상기 친환경 씨앗 접착층 위에 상기 화이바층을 위치시키는 제7단계; 천연펄프를 이용하여 2 내지 4㎜의 두께로 코어네트층을 형성하는 제8단계; 상기 황마네트층, 원지층, 친환경 씨앗 접착층, 화이바층, 및 코어네트층이 순서대로 배열된 원단을 롤러를 이용하여 압착하여 접착시켜 친환경식생매트를 제조하는 제9단계; 및 상기 친환경 식생매트를 그늘에서 완전 건조하여 롤의 형태로 보관하는 제10단계;를 포함하는 친환경 식생매트의 제조방법에 의하여 제조된다(도 1 참조).
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상기 토양미생물은 바실러스(Bacillus)균이며 상기 제9단계의 황마네트층, 원지층, 친환경 씨앗 접착층, 화이바층, 및 코어네트층이 순서대로 배열되며 롤러에 의해 압착하여 접착된 친환경 식생매트에 추가적으로 상기 제 1 혼합용액을 분무하고 완전 건조하여 상기 제10단계를 수행할 수 있다.
상기의 방법으로 제조된 친환경 식생매트는 총 두께가 8 내지 14㎜이다.
실시예
실시예 1) 미생물 코팅 씨앗의 제조
토양 유용 미생물인 Bacillus subtilis를 배양액에 접종하고 25도에서 배양하여 포자(spore)를 생성하게 하였다. 상기 포자가 생성된 배양액은 크리스탈 바이올렛(crystal violet)염색을 통해 광학현미경(Bimeince, Model: S16C, USA)으로 포자의 생성여부를 확인하였다. 상기 바실러스균 포자 배양액 2L와 Turf type tall fescue grass의 씨앗과 Perennial rye grass의 씨앗이 포함된 혼합 양잔디 씨앗 3kg을 혼합한 후 상온에서 자연건조를 수행하여 상기 혼합 양잔디 씨앗이 상기 바실러스균 포자 배양액으로 코팅되도록 하였다. 상기 자연건조는 상기 배양액이 씨앗에 코팅되어 완전 건조될 때 까지 수행하였다.
실시예 2) 친환경 접착용액의 제조
친환경 접착용액은 물 100g에 밀가루 50g; 석회(CaCO3)가루 4g; 목초가루 2g; 마늘 추출액 9g; 감자전분 2g; 옥수수 전분가루 2g, 리소레시틴 2.5g 및 제올라이트 1.5g을 혼합하여 제조하였다. 먼저 친환경 접착용액을 제조하기 위하여 물을 100℃ 이상으로 가열하였다. 상기 가열된 물에 밀가루 50g; 석회(CaCO3)가루 4g; 목초가루 2g; 마늘 추출액 9g; 감자전분 2g; 및 옥수수 전분가루 2g을 넣고 뭉침 없이 적절히 혼합되도록 저어 주었다. 상기 혼합된 용액에 2.5g의 리소레시틴과 1.5g의 제올라이트를 혼합하여 더 혼합하여 주었다. 상기 혼합시킨 접착제는 24시간동안 상온에서 숙성하였다.
실시예 3) 친환경 식생매트의 제조
먼저 천연황마를 이용하여 0.2 내지 0.7㎜의 두께로 황마네트층을 직조하고 종이를 제단하여 상기 황마네트층과 동일한 크기로 준비하였다. 야자섬유를 이용하여 5 내지 8㎜의 두께로 화이바층을 직조하고 천연펄프를 이용하여 2 내지 4㎜의 두께로 코어네트층을 직조하였다.
상기 황마네트층을 가장 아래에 위치시킨 후 종이를 그 위에 위치시켰다. 그 후 상기 스포어상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗을 상기 친환경 접착용액에 첨가하여 잘 저어 주었다. 상기 씨앗과 상기 접착용액은 부피비가 1:2가 되도록 혼합하였다. 상기 씨앗과 접착용액의 혼합용액을 상기 종이위에 충분히 도포하였다. 상기 씨앗이 많이 뭉치지 않도록 도포하였으며 접착용액이 분분히 다른 층에 흡수될 수 있도록 중분한 양으로 도포하였다. 상기 접착용액이 도포된 종이층위에 화이바층을 위치시키고 그 위에 코너네트층을 위치시킨 후 롤러를 이용하여 압착시켰다(도 1 참조).
상기 압착된 친환경 식생매트(식생기재)는 그늘지고 건조한 곳에서 접착용액을 완전 건조하고 롤형태로 말아 보관하였다.
실험예 1) 식생 피복도 및 뿌리 활착도 확인
사면안정화에 가장 중요한 지표인 식생 피복도를 확인하기 위하여 60일의 생육기간동안 온실테스트(green house test)를 수행하고 잔디 피복도(grass covering) 및 뿌리활착도(rooting)의 변화를 확인하였다. 상기 제조한 일반 식생매트 또는 토낭용 기재(CT), 미생물 코팅 씨앗 식생매트 또는 토낭용 기재(MC) 및 씨앗-미생물 분무 식생매트 또는 토낭용 기재(SS 토낭: MS)에 마사토를 채워 넣고 밀봉하여 토낭형태로 제조한 후 온실에서 60일간 생육하였으며 상기 생육 결과는 WinCAM program을 이용하여 식생피복도 및 뿌리활착을 분석하였다.(도 2 참조). 상기 마사토의 특성은 표1과 같다.
Figure 112017105702232-pat00001
분석결과 잔디 피복도는 30일 경과 후부터 모든 처리구(MC 및 MS)에서 대조구(CT)보다 피복도가 높아진 것이 확인되었다. 60일 경과 후 일반 식생매트 또는 토낭용 기재 (25%) < 미생물 코팅 씨앗 식생매트 또는 토낭용 기재(27%) < 씨앗-미생물 분무 식생매트 또는 토낭용 기재(36%)의 순으로 피복도가 증가된 것이 확인되었다(도 2의 패널 C) 참조).
상기 온실에서 생육한 식생매트 또는 토낭용 기재(이하 식생기재)에 대하여 뿌리활착을 확인하였다. 상기 뿌리활착은 식생기재간의 결속과 긴밀한 관계가 있는 요소이다. 상기 뿌리활착을 확인 한 결과, 일반 식생기재 (20%) < 미생물 코팅 씨앗 식생기재(29%) < 씨앗-미생물 분무 식생기재(30%)의 순으로 뿌리활착이 증가한 것이 확인되었다.
정리하면 식생기재에 사용된 유용 토양미생물의 효과는 미생물이 사용되지 않은 식생기재에 대비하여 식생 피복도와 뿌리활착도 모두에서 향상된 결과를 보이는 것이 확인되었다. 또한 미생물을 사용한 처리구(MC 및 MS)를 서로 비교하여 보면 씨앗에 직접 코팅을 수행한 식생기재(MC)에 비하여 원지층에 유용 토양미생물을 분무한 식생기재(MS)가 식생 피복도에서 더욱 향상된 것으로 확인되었다.
따라서 상기 유용 토양미생물(스포어형태)을 씨앗에 직접 코팅하거나 식생기재 원단의 원지층에 상기 유용토양미생물을 분무하여 포함시키는 방법을 통해 식생토낭 또는 매트를 제조하면 마사토와 같은 척박한 환경의 토양을 이용하는 시공에서도 우수한 녹화효과를 보일 수 있을 것으로 판단된다.
실험예 2) 엽록소 지수 및 생중량 확인
식생기재에서 생육한 잔디의 건상성 지표를 확인하기 위하여 엽록소지수(Chlorophyl Index, SPAD) 및 생중량(Fresh weight)을 측정하였다. 이를 위하여 상기와 같은 방법으로 식생기재에 대하여 온실테스트(green house test)를 수행하였다. 상기 식생기재(CT, MC 및 MS)에서 생장한 잔디에 대하여 엽록소 지수를 측정결과, 60일 경과 후 일반 식생기재 (5.2%) < 미생물 코팅 씨앗 식생기재(6.9%) < 씨앗-미생물 분무 식생기재(17%)의 순으로 엽록소 지수가 증가된 것이 확인되었다(도 3의 패널 A) 참조). 또한 상기 식생기재(CT, MC 및 MS)에 대하여 생중량을 측정한 결과 일반 식생기재(13.8g) < 미생물 코팅 씨앗 식생기재(17.3g) < 씨앗-미생물 분무 식생기재(20.7g)의 순으로 잔디의 생중량이 증가된 것이 확인되었다(도 3의 패널 B) 참조).
따라서 상기 유용 토양미생물(포자형태)을 씨앗에 직접 코팅하거나 식생토낭 또는 매트의 원단의 원지층에 상기 유용토양미생물을 분무하여 포함시키는 방법을 통해 식생토낭 또는 매트를 제조하면 마사토와 같은 척박한 환경의 토양을 이용하는 시공에서도 우수한 녹화효과를 보일 수 있을 것으로 판단된다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.

Claims (10)

  1. 친환경 식생매트에 있어서,
    토양과 접촉하며 천연황마를 이용하여 0.2 내지 0.7㎜의 두께로 형성되는 황마네트층;
    상기 황마네트층상에 형성되는 원지(base paper)층;
    상기 원지층 상에 형성되며 스포어(spore)상태의 토양미생물이 코팅된 씨앗 및 친환경 접착용액을 포함하는 친환경 씨앗 접착층;
    상기 친환경 접착용액은 (a) 물 100g에 밀가루 40 내지 60g, 석회가루 3 내지 5g, 목초가루 1 내지 3g, 마늘 추출액 8 내지 12g, 감자전분 1 내지 3g, 옥수수 전분가루 1 내지 3g을 혼합하여 1차 혼합액을 제조하고, (b) 상기 1차 혼합액 100중량부에 대하여 1 내지 5 중량부의 리소레시틴 및 상기 1차 혼합액 100중량부에 대하여 1 내지 2 중량부의 제올라이트를 첨가하고 혼합하여 2차 혼합액을 제조하고, (c) 상기 2차 혼합액은 상온에서 24시간 동안 숙성시킨 것;
    상기 친환경 씨앗 접착층 상에 형성되며 야자섬유를 이용하여 5 내지 8㎜의 두께로 형성되는 화이바층; 및
    상기 화이바층상에 형성되며 천연펄프를 이용하여 2 내지 4㎜의 두께로 형성되는 코어네트층;
    을 포함하는 친환경 식생매트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 원지층은 셀룰로오스(cellulose)를 포함하는 기재인 것을 특징으로 하는 친환경 식생매트.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 토양미생물은 바실러스(Bacillus)균인 것을 특징으로 하는 친환경 식생매트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 씨앗은 한국 잔디 씨앗 및 서양 잔디 씨앗으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘의 혼합 씨앗인 것을 특징으로 하는 친환경 식생매트.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 친환경 식생매트는 총 두께가 8 내지 14㎜인 것을 특징으로 하는 친환경 식생매트.
  7. 천연황마를 이용하여 0.2 내지 0.7㎜의 두께로 황마네트층을 형성하는 제1단계;
    씨앗 2 내지 4kg에 스포어형태의 토양미생물을 포함하는 미생물 배양액 1 내지 3L를 혼합하여 제 1 혼합용액을 제조하는 제2단계;
    상기 제 1 혼합용액을 상온에서 완전 건조하여 토양미생물 코팅 씨앗을 제조하는 제3단계;
    (a) 물 100g에 밀가루 40 내지 60g, 석회가루 3 내지 5g, 목초가루 1 내지 3g, 마늘 추출액 8 내지 12g, 감자전분 1 내지 3g, 옥수수 전분가루 1 내지 3g을 혼합하여 1차 혼합액을 제조하고, (b) 상기 1차 혼합액 100중량부에 대하여 1 내지 5 중량부의 리소레시틴 및 상기 1차 혼합액 100중량부에 대하여 1 내지 2 중량부의 제올라이트를 첨가하고 혼합하여 2차 혼합액을 제조하고, (c) 상기 2차 혼합액은 상온에서 24시간 동안 숙성시킨 친환경 접착 용액을 제조하는 제4단계;
    상기 황마네트층 위에 원지층을 위치시키고 롤러를 이용하여 상기 친환경 접착 용액을 원지상에 도포하고 그 위에 상기 토양미생물 코팅 씨앗을 뿌려주어 친환경 씨앗 접착층을 형성하는 제5단계;
    야자섬유를 이용하여 5 내지 8㎜의 두께로 화이바층을 형성하는 제6단계
    상기 친환경 씨앗 접착층 위에 상기 화이바층을 위치시키는 제7단계;
    천연펄프를 이용하여 2 내지 4㎜의 두께로 코어네트층을 형성하는 제8단계;
    상기 황마네트층, 원지층, 친환경 씨앗접착층, 화이바층, 및 코어네트층이 순서대로 배열된 원단을 롤러를 이용하여 압착하여 접착시켜 친환경 식생매트를 제조하는 제9단계; 및
    상기 친환경 식생매트를 그늘에서 완전 건조하여 롤의 형태로 보관하는 제10단계;
    를 포함하는 친환경 식생매트의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 토양미생물은 바실러스(Bacillus)균인 것을 특징으로 하는 친환경 식생매트의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제9단계의 황마네트층, 원지층, 친환경 씨앗접착층, 화이바층, 및 코어네트층이 순서대로 배열되며 롤러에 의해 압착하여 접착된 친환경 식생매트에 추가적으로 상기 제 1 혼합용액을 분무하고 완전건조하여 상기 제10단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 친환경 식생매트의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 친환경 식생매트는 총 두께가 8 내지 14㎜인 것을 특징으로 하는 친환경 식생매트의 제조방법.
KR1020170139568A 2017-10-25 2017-10-25 스포어상태의 토양미생물을 코팅한 씨앗을 포함하는 친환경 식생매트 및 이의 제조방법 KR101870138B1 (ko)

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