KR102125872B1 - 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무기질 재료와 수지혼합물이 물과의 수화반응을 통해 식물의 생육이 가능하게 하고, 토양의 보수성, 점착성 및 통기성을 높여주며 사면에 고압취부가 가능하도록 한 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제는 시멘트 100~150중량부; 고로슬래그 100~150중량부; 석회 100~150 중량부; 폴리실리콘 슬러지 150~200중량부; 산화마그네슘 25중량%, 산화알루미늄 45중량%, 이산화티탄 TiO2 5중량%, 산화망간 2중량%, 산화철 20중량%, 산화스트론튬 1중량%, 산화지르코늄 1중량%, 산화주석 1중량%로 이루어진 첨가제 30~150 중량부; 우레탄 아크릴레이트 10중량%, 부틸아크릴레이트 10중량%, 리튬실리케이트 3중량%, 폴리메틸 메타크릴레이트 60중량%, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트 15중량%, 규산소다 2중량%로 이루어진 수지화합물 50중량부; 세피오라이트 10~15중량부; 과망간산칼륨 10~15중량부; 세라믹스 10~15중량부 구성됨을 특징으로 한다.

Description

친환경 복원 식생 녹화토양 안정제{Green Restored Vegetable Green Soil Stabilizer}
본 발명은 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제에 관한 것으로, 특히 훼손된 비탈면을 생태복원할 수 있는 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제에 관한 것이다.
일반적으로 도로 및 단지 등 전 국토가 개발됨에 따라 사면이 발생하게 되었다.
이로 인하여 사면의 토양이나 암반이 시각적으로 불안함을 주는 동시에 자연경관을 상당히 해치는 것은 물론 장마철에 산사태가 발생하거나, 시간이 흐름에 따라 풍화나 침식되어 낙석 및 붕괴위험을 초래한다.
그러므로 이를 방지하기 위하여 사면에 인공적으로 식물이 식생할 수 있는 초지를 조성하고 녹화하는 사면녹화공법이 개발되기 시작하였다.
현재 널리 사용하는 사면녹화공업으로는 초류종자 살포 공법, 토양 유지용 블록을 이용한 공법, 초류종자 살포후 Net를 설치하는 공법, 잔디 식재 공법 등이 있다.
그러나 이들 공법은 사면녹화 조성물질과 그 조성물의 구성비 등에 의해 식생 조건이 불량하고 급경사면에서는 녹화의 피복률이 떨어지고, 법면의 붕괴 위험이 크고, 급경사면에서는 시공이 어려워 공기가 지연되므로 원가 상승요인이 발생하였다.
특히 강우에 토사가 유실되어 더 큰 위험이 발생하므로 상기 공법은 완만한 경사지에 주로 사용된다.
이러한 상기한 문제점을 해결하기 위하여 사면 토양의 유실을 막고 생육 기반용 인공 토양을 적정 두께로 부착시킨 후, 그 위에 씨앗을 분무하는 방법 등 다양하게 개발되었다.
흔히 함수비가 높은 습지나 간척지 또는 준설 매립지와 같은 연약지반이나 비탈면에는 고화제 또는 토양개량제와 같은 조성물을 사용하는데, 일반적으로 토양개량제는 주로 시멘트계와 석고·석회계가 사용되고 있으며, 일부 하수슬러지를 사용하는 것으로 알려져 있다.
이에 따라, 최근에는 비탈면을 보호하기 위해 안정성뿐만 아니라 경관 조성 및 복구에 이르기까지 조경적, 환경보전적 개념이 많이 포함되고 있으며, 토양의 물리성과 식생환경을 개선시킬 수 있는 녹화토양 안정제의 개발이 요구되고 있다.
등록특허 제10-1174617호에는 피지반토와, 상기 피지반토 100중량부에 대하여 무시멘트계 지반경화 안정처리재 조성물 3~30중량부를 혼합하여 이루어지는 친환경 복토재에 있어서, 상기 무시멘트계 지반경화 안정처리재 조성물은, 알루미노 규산염계 산업부산물과, 상기 알루미노 규산염계 산업부산물 100중량부에 대하여 함수율 저감용 산업부산물 1~60중량부 및 Na2O 함량이 10~15중량 %인 레드머드 분말 5~70중량부를 포함하며, 상기 알루미노 규산염계 산업부산물이 피지반토와 혼합하여 포설가압 고결될 때 상기 복토재가 재슬러리화되는 것을 방지하기 위하여 황산칼슘, 황산알루미늄, 황산마그네슘 및 황산나트륨 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어지는 황산염 자극제가 혼합된 기술이 공개되어 있고,
등록특허 제10-1780349호에는 녹화 및 토양안정화용 조성물을 배합하는 단계; 및 상기 배합된 녹화 및 토양안정화용 조성물을 압축된 고압공기에 의해서 사면에 뿜어 붙이는 단계를 포함하며, 상기 녹화 및 토양안정화용 조성물은 플라이 애쉬 40~68 중량%; 무수석고 5~15 중량%; 시멘트 5~20 중량%; 고로슬래그 5 내지 10 중량%; 에폭시수지 5~10 중량%; 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 5~10 중량%; 아민계 경화제 2~6 중량%; 황산알루미늄 1~10 중량%; 탄산칼륨 1~5 중량%; 산화마그네슘(MgO) 1~5 중량%; 및 섬유보강재 01~15 중량%로 포함된 기술이 공개되어 있으며,
등록특허 제10-0790373호에는 800~1000℃에서 소성한 제지슬러지재 40~60wt%에 용광로 슬래그 미세분말 20wt%, 생석회 10~32wt%, 무수석고 3~10 wt%를 혼합 균질화 시킴으로써 제조되는 연약지반의 토양 개량 고화제가 공개되어 있고,
등록특허공보 제10-433792호에는 시공면에 요홈을 형상하는 단계, 종자와, 물과 비료와, 파이버와 토양개량제, 착색제, 접착제를 준비하는 단계와, 상기 준비된 종자함유 시딩재료를 요홈에 취부하는 단계로 구성된 경암절개지의 생물공학적 녹화공법이 기재되어 있고,
등록특허 제10-15645600000호에는 플라이애시 24~28kg; 바텀애시 8~95kg; 제지애시 8~95kg; 무수석고 8~95kg; 화학석고 8~95kg; 고로슬래그미분말 16~19kg; 초속경시멘트, 알루미나시멘트, 실리카흄, 생석회 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수의 화합물 8~10kg; 볏짚, 톱밥, 왕겨, 우드펠릿 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수의 친환경 식물성 보강제 5~20kg; 로 조성된 지반 개량을 위한 친환경 중성 고화제 및 그 제조방법과 시공방법이 공개되어 있고,
공개특허공보 공개번호 특2002-77571호에는 절개지에 망목의 능형 철망을 포설하고 고정구(앙카핀)로 고정시켜 기초를 시공하는 절개지 녹화공법이 공개되어 있음을 알 수 있다.
상기한 바와 같은 종래의 기술들은 지반의 고강도를 유지시킬 수 있고, 재료가 저가인 장점이 있으나 고화 후 투수성 저하와 토양의 알칼리 장해로 인해 식생이 불가능해질 가능성이 있고, 또한, 고화 후 원상태로의 복귀가 불가능한 문제점이 있다.
등록특허 제10-1174617호 등록특허 제10-1780349호 등록특허 제10-0790373호 등록특허 제10-1863044호 등록특허 제10-433792호 등록특허 제10-156456호 공개특허 제10-2002-77571호
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 무기질 재료와 수지혼합물이 물과의 수화반응을 통해 식물의 생육이 가능하게 하고, 토양의 보수성, 점착성 및 통기성을 높여주며 사면에 고압취부가 가능하도록 한 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제는 시멘트 100~150중량부; 고로슬래그 100~150중량부; 석회 100~150 중량부; 폴리실리콘 슬러지 150~200중량부; 산화마그네슘 25중량%, 산화알루미늄 45중량%, 이산화티탄 TiO2 5중량%, 산화망간 2중량%, 산화철 20중량%, 산화스트론튬 1중량%, 산화지르코늄 1중량%, 산화주석 1중량%로 이루어진 첨가제 30~150 중량부; 우레탄 아크릴레이트 10중량%, 부틸아크릴레이트 10중량%, 리튬실리케이트 3중량%, 폴리메틸 메타크릴레이트 60중량%, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트 15중량%, 규산소다 2중량%로 이루어진 수지화합물 50중량부; 세피오라이트 10~15중량부; 과망간산칼륨 10~15중량부; 세라믹스 10~15중량부 구성됨을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 무기질 재료의 수화반응과 수지혼합물을 통해 토양의 보수성, 점착성을 양호하게 하여 법면에 고압취부가 가능하게 하며, 토양 공극을 다량 형성하여 토양에 산소를 공급해 주고 보비력을 향상시켜 식물생장을 가능하게 할 뿐만 아니라 폐기물의 자원재활용 측면에서 경제적이고 효율적인 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 세라믹스의 첨가로 광범위한 항균력과 인체에 대한 독성이 전혀 없으며, 환경 친화적인 소재이며, 자외선에 의한 변색이 없으며, 식품의 신선도를 장기산 유지시켜주며, 미생물 증식에 의한 악취발생을 억제하며, 냄새분자를 흡착 분해시키며, 동 식물의 생육촉진을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 숯의 주요기능인 원적외선, 음이온 효과, 유해 먼지와 유해 가스, 세균 등의 흡착, 습도 조절작용 외에 인체 건강과 주거환경 및 산림환경의 개선을 위한 특수 향을 지속적으로 주거공간 비탈면에 휘산시키고, 수족관 등 어류생태계를 보호할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제는 시멘트 100~150중량부; 고로슬래그 100~150중량부; 석회 100~150 중량부; 폴리실리콘 슬러지 150~200중량부; 산화마그네슘 25중량%, 산화알루미늄 45중량%, 이산화티탄 TiO2 5중량%, 산화망간 2중량%, 산화철 20중량%, 산화스트론튬 1중량%, 산화지르코늄 1중량%, 산화주석 1중량%로 이루어진 첨가제 30~150 중량부; 우레탄 아크릴레이트 10중량%, 부틸아크릴레이트 10중량%, 리튬실리케이트 3중량%, 폴리메틸 메타크릴레이트 60중량%, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트 15중량%, 규산소다 2중량%로 이루어진 수지화합물 50중량부; 세피오라이트 10~15중량부; 과망간산칼륨 10~15중량부; 세라믹스 10~15중량부 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제는 시멘트, 고로슬래그, 석회, 폴리실리콘 슬러지, 첨가제, 수지화합물, 세피오라이트, 과망간산칼륨 및 세라믹스로 구성된다.
여기서, 상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트가 사용된다.
상기 포틀랜드 시멘트는 물과의 수화반응(포졸란 반응)에 의해 불완전한 수산화칼슘을 안정한 실리카 화합물로 전이시켜 지반의 강도증진 및 화학저항성이 증대된다.
또한, 상기 고로슬래그는 고로에서 고온으로 철광석을 녹이면 무거운 철성분과 나머지 암석성분인 슬래그로 분리되어, 배출되며, 이 슬래그는 고로에서 화산 용암과 같이 흘러나오는데, 냉각을 시키기 위해 고압의 물을 분사하면 급속하게 냉각되며, 모래 모양의 작은 입자로 부서지며, 이 작은 입자를 분쇄기에서 시멘트 입자크기로 미세하게 분쇄한 것을 사용한다.
이러한 고로슬래그는 물과 반응하면 시멘트와 같이 굳는 성질이 있어, 이러한 특성 때문에 고로슬래그를 시멘트 대체제로 사용한다.
또한, 고로슬래그는 철광석의 부산물이 원료이기 때문에 시멘트에 비하여 가격이 매우 저렵한 경제적인 재료이다.
그리고, 고로슬래그의 특징을 이용하면 다양한 용도를 가진 고부가가치 고기능성 재료를 제조할 수 있다.
한편, 고로슬래그는 보통 포틀랜드 시멘트처럼 물과 알칼리촉진제에 접하는 것만으로 자기 촉발적 수화반응을 개시할 수 없는 잠재수경성 물질이다.
즉, 슬래그와 물이 접촉하면 슬래그 입자의 표면에 치밀한 불투수성 겔박막이 형성됨으로써 입자 속까지 물이 침입하는 것이 방해되고 더 이상 반응이 일어나지 못한다.
그러나 알칼리[Ca(OH)2, KOH, NaOH]나 황산염(CaSO4) 등의 자극을 받으면 이 박막이 파괴되면서 군도구조의 겔로 변화되고, 슬래그로부터 이온의 용출과 불용성의 물질이 석출되면서 경화되기 시작하는데 이러한 수화기구를 잠재수경성이라 한다.
슬래그는 장기적으로 슬래그 질량의 약 10%에 해당하는 Ca(OH)2과 결합하는데, 포틀랜드 시멘트는 약 25%의 Ca(OH)2을 생성 방출하기 때문에 이론적으로는 고로슬래그를 시멘트의 75%까지 치환해도 그 전량을 활성화할 수 있다.
고로슬래그 재료 특성
1) 압축강도
고로슬래그를 사용한 재료의 압축강도는 물결합재비, 재령 및 양생방법 이외에도 고로슬래그 분말도 및 치환율의 영향을 받는다.
고로슬래그를 사용한 재료의 압축강도는 물결합재비{물/결합재(시멘트+고로슬래그 등)의 중량비}와 거의 직선적인 관계에 있고, 또한 치환율이 높을수록 초기의 강도 증진이 작게 되는 경향이 있으나, 잠재수경성 반응에 의하여 장기 재령으로 갈수록 강도는 많이 증진된다.
단, 분말도가 6,000㎠/g 이상인 경우에는 무혼입과 같은 정도의 초기강도를 얻을 수 있다.
한편, 치환율의 증가에 따라서는 초기 재령에서는 일반적으로 압축강도가 저하 하지만, 장기 재령에서는 치환율이 70%가 되어도 압축강도는 상승한다.
양생 온도가 고로슬래그를 혼입한 재료의 압축강도에 미치는 영향은 고로슬래그를 혼입하지 않은 재료보다 현저하다.
즉, 양생 온도가 저온일 경우 초기강도의 증진이 둔화하는 것을 확인할 수 있고, 30℃ 이상의 고온 양생에서는 초기강도가 높게 됨을 알 수 있다.
이러한 경향은 분말도가 낮고 치환율이 높을수록 현저하다.
2) 건조수축
고로슬래그를 사용한 재료의 건조수축은 치환율 및 분말도에 따라 약간 다르기는 하지만 일반적으로 건조일수 5주까지는 치환율 및 분말도가 클수록 증대되는 경향을 나타낸다.
그러나 그 이후에서는 건조수축이 점차 둔화되어 일반 재료와 거의 동등한 경향을 나타낸다.
3) 중성화
고로슬래그를 사용한 재료는 시멘트의 수화반응에서 발생하는 Ca(OH)2과 고로슬래그의 성분이 반응하여 재료의 알칼리성이 저하되기 때문에 재료의 중성화가 보통 재료에 비해 빠르게 진행된다.
따라서 고로슬래그를 사용하는 경우에는 지반의 알칼리성 오염을 줄일 수 있다.
분말도와 중성화의 관계에서는 분말도가 증가할수록 밀실하게 됨으로써 중성화 깊이가 작아지는 경향을 보이고 있다.
또한, 초기 수중 양생기간이 길수록 중성화 깊이는 작아지기 때문에 충분한 습윤양생이 중요하다.
4) 수밀성과 내해수성
수밀성은 재료가 치밀한 정도, 즉 공극양이 적고, 공극직경이 작으며, 공극이 불연속적으로 분포할수록 향상된다.
고로슬래그를 혼입한 안정제에서는 잠재수경성에 의해 생성된 C-S-H겔이 공극 구조를 개선하기 때문에 수밀성이 향상된다.
이러한 수밀성의 향상에 의하여 황산염, 염소이온의 침투 등에 대한 저항성도 크게 된다.
한편, 내해수성의 경우 고로슬래그는 안정제 중에서 Ca(OH)2과 반응하여 C-S-H 겔을 형성하기 때문에 Ca(OH)2과 물 중의 황산염 반응에 의한 팽창성 수화물의 생성량을 줄일 수 있어 보통 안정제보다 내수성이 향상된다.
이러한 내수성은 고로슬래그에 석회분말을 첨가함에 따라 향상시킬 수 있는데, 이는 표층부에 치밀한 에트링가이트가 생성됨에 기인한 것으로 알려져 있다.
5) 기타
고로슬래그의 치환율이 증가함에 따라 알칼리 골재반응의 억제효과가 크게 나타나며, 내산성 및 내황산염에 대한 저항성에 있어서 고로슬래그의 치환율 및 분말도의 증가와 물결합재비의 감소에 따라 크게 향상되므로 고로슬래그을 사용한 재료의 큰 장점 중 하나이다.
종합적으로 고로슬래그를 안정제에 활용하면 장기강도의 증진, 수밀성 향상, 수화열 억제, 화학적 저항성 향상 및 경제성 향상 등의 측면에서 긍정적인 효과가 크다.
또한, 상기 고로슬래그 100중량부에 대하여 화강토 120중량부, 점토 120중량부, 벤토나이트 120중량부, 갯벌 120중량부, 플라이애쉬 10중량부, 황산칼슘 1중량부, 숯조성물 1중량부 중 어느 하나가 첨가되거나 또는 이종 이상이 첨가된다.
여기서, 상기 화강토는 화강암 또는 섬록암이 현저한 풍화를 받아서 모래의 상태로 된 흙이다.
또한, 상기 점토는 주로 수화 알루미늄과 규소 산화물로 구성되어 있으며, 암석이 풍화 및 그 밖의 과정들을 거치면서 생성된 이차광물인 점토는 결정 구조 내에 물을 함유할 수 있는 층상형 광물로서, 입자의 크기, 입자의 형상 및 수분 함량에 따라 형태를 만들기가 쉬운 가소성 좋은 물질이다.
그러나 건조하거나 열처리하면 그 특성을 잃어버리고 단단하고 부서지기 쉬운 물질로 바뀐다. 구조에 따라 화학적·물리적 성질이 매우 다양해 알루미늄과 규소 이외에도 철과 마그네슘 혹은 망가니즈와 같은 원소들도 포함되어 있다.
또한, 상기 벤토나이트는 진주광택 ·납상광택을 가지며 지방감이 있는 치밀한 괴상으로 산출되는데, 물을 흡착하여 팽윤하고, 양이온 교환성이 뚜렷한 것 등 몬모릴로나이트의 성질과 흡사하다.
응회암과 유리질 유문암이 변질된 것이다. 용도는 매우 넓어 석유정 굴진용 이수의 주성분, 주물형결합제, 요업원료의 혼입제, 연고의 기초제로서 사용되기도 한다.
그리고, 상기 갯벌은 바닥에 쌓인 퇴적물의 입자 크기에 따라 크게 펄 갯벌과 모래 갯벌, 혼합 갯벌로 나뉜다.
펄 갯벌은 물살이 느린 바닷가나 강 하구의 후미진 곳에 발달하며, 찰흙처럼 매우 고운 펄로 이루어진다.
모래 갯벌은 모래가 대부분인 갯벌로, 물살이 빨라서 굵은 모래도 운반할 수 있는 바닷가에서 주로 나타난다.
그리고 두 갯벌 사이에는 펄과 모래, 작은 돌 등 여러 크기의 퇴적물이 섞여 있는 혼합 갯벌이 만들어진다.
대부분의 갯벌에서는 이 세 가지 유형이 동시에 나타나는데, 보통 육지에 가까울수록 펄 갯벌, 멀수록 모래 갯벌이 나타난다.
그러나 계절이나 지형의 변화, 조류의 흐름에 따라 실려 오는 펄이나 모래의 성분이 변하기 때문에, 여러 가지 형태의 갯벌이 함께 나타나기도 한다.
또한, 상기 플라이애쉬는 화력발전소등의 연소보일러에서 부산되는 석탄재로서 연소폐가스중에 포함되어있는 재료 집진기에 의해 회수한 미세한 입상의 난사를 말한다.
한편, 상기 황산칼슘은 화학식 CaSO4. 무수물은 경석고·무수석고라고도 하며, 그밖에 2수화물을 석고, 반수화물을 소석고라고 한다.
무수물은 무색의 결정으로 천연으로 산출되는 것은 불순물이 혼입하여 착색되어 있다. 비중 2.96, 굳기 3.5이다. 100g의 물에 20℃에서 약 0.3g 녹는다. 2수화물 CaSO4·2H2O은 무색의 쌍정이다.
천연으로 산출되는 것 중에는 판상결정도 있으나, 일반적으로 엽상·입상·토상으로 되어 있다. 비중 2.32이다. 천연으로는 석고 및 경석고의 광상을 만들고 대량으로 산출된다.
암염광상·바닷물·경수 속에 함유되며, 글라우버라이트 Na2SO4·CaSO4 등의 복염으로도 존재한다.
칼슘염 용액에 묽은 황산 또는 알칼리금속의 황산염 용액을 가하면 백색의 2수화물로 침전되어 생성되는데, 공업적으로는 천연으로 채취하며 여러 가지 화학공업에서 부산물로 얻을 수 있다.
한편, 상기 숯조성물은 입경이 0.1㎜이상으로 이루어진 원목분말과; 입경이 0.01㎜ 이상으로 이루어진 숯분말과; 제올라이트, 게르마늄의 광물을 분쇄하여 사용하되, 상기 광물의 입경은 0.01∼5㎜로 이루어진 증량재와; 풀, 당분으로 이루어진 점착재로 구성되고, 상기 원목분말과 숯분말의 혼합중량 100중량부에 대하여 증량재 5∼20중량부와 천연접착재 60∼90중량부로 구성된다.
여기서, 상기 원목분말은 원목을 0.1㎜ 이상의 입경으로 분쇄한다.
또한, 상기 숯분말은 원목을 300∼600℃로 일정시간 1차 저온 탄화시키고, 탄화된 탄화물을 분쇄하여 숯분말을 제조한다.
즉, 숯은 목질이 단단한 원재료를 사용하여 기계식 탄화로에서 300∼600℃의 저온에서 2∼5시간 동안 1차 탄화시키고, 탄화시킨 숯을 분쇄시킨 숯분말의 입경은 제조하고자 하는 숯조성물의 형상과 크기에 따라 선택하되, 가급적 0.01㎜ 이상의 것을 사용하고, 분쇄공정에서 발생하는 철분 등의 불순물을 깨끗이 제거한 후 성형한다.
또한, 상기 원목분말 100중량부에 대하여 숯분말 5∼100중량부를 첨가한다.
특히, 상기 숯조성물의 비중과 경도를 높이고, 물속에 쉽게 가라앉게 하기 위한 목적으로 사용하는 증량재는 기공이 잘 발달되어 있고, 비중이 큰 제올라이트, 게르마늄 등과 같은 광물을 분쇄하여 제조된 분말을 사용하되, 그 입경이나 배합량은 제조하고자 하는 숯조성물의 목적이나 형상, 크기에 따라 적절히 선택하되, 입경은 가급적 0.01~5㎜ 범위의 것을 사용하고, 원목분말과 숯분말의 혼합중량 100중량부에 대하여 증량재 5~20 중량부를 혼합한다.
또한, 점착재로는 식물성 풀, 당분 같은 천연소재를 사용하고, 원목분말과 숯분말의 혼합중량 100중량부에 대하여 점착재 60~90 중량부를 혼합한다.
상기 배합비로 혼합된 혼합물을 압축식 성형기, 압출식 성형기 또는 회전식 로울러식 성형기 등을 사용하여 필렛, 판, 구형 등 원하는 형상과 규격으로 성형한다.
상기한 숯조성물은 원목분말과 300~500℃의 저온에서 1차 탄화시킨 숯을 분쇄한 숯분말과 증량재, 천연점착재 등을 혼합 성형한 후, 700~1,200℃의 고온에서 2차 활성화함으로써 얻어지는 고품질의 활성숯과 물에 쉽게 가라앉는 숯조성물을 피톤치드, 살균제, 향료 등 기능성 액체에 침잠시킴으로써, 액상의 기능성 향료를 활성화된 숯조성물의 내부기공 속에 가둠으로써, 인체, 동물 등의 생명체에 유익한 여러 기능을 갖는 향을 대기 또는 수중에 지속적으로 휘산 또는 발산시키는 기능을 한다.
한편, 상기 석회는 생석회(산화칼슘)와 소석회(수산화칼슘)가 있는데, 바람직하게는 소석회로서 일반적으로 시판되는 것을 사용한다.
여기서, 상기 생석회는 산화칼슘(CaO)을 주성분으로 백색의 괴상 또는 분말이다.
산에서 채굴한 석회석을 수세·선별한 후, 소성화로속에서 900°∼1000°의 고온으로 구워서 제조한다.
생석회의 주된 성질
주성분: 산화칼슘
화학식: CaO
식량: 56.1
색: 고순도의 것은 백색, 순도가 낮은 것은 조금 회색, 띠황색(불순물에 의해 착색)
결정구조: 입방정계
진비중: 3.34
겉보기비중: 1.6∼2.8
융점: CaO 2,572℃
비점: 2,850℃
수화열: 물과 반응하면 고열을 발생함.
또한, 상기 소석회는 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 주성분으로 백색의 분말로, 생석회에 물을 반응시켜서 제조한다.
물에 녹기 어렵고, 강한 알칼리성을 나타낸다.
소석회의 주된 성질
주성분: 수산화칼슘
화학식: Ca(OH)2
식량: 74.1
색: 백악색, 생석회보다 흰 분말
결정구조: 육방정의 평판 또는 프리즘 상
비중: 2.24
겉보기: 비중 0.4∼0.55
한편, 상기 폴리실리콘 슬러지와 첨가제는 각각 75∼80중량%와 20∼25중량%로 구성된다.
여기서, 상기 폴리실리콘 슬러지는 그 성상이 밝은 회색 빛을 띄고 있으며, 75∼80중량%를 배합한다.
상기 폴리실리콘 슬러지는 다음과 같은 물리화학적 성질을 나타낸다.
물리적 성질
함수율(%) 밀도(g/㎤) 분말도(㎤/g) Cl이온(%) 강열감량(%)
6015 1.95 7122 2.77 19.1
화학적 성질
화학
조성		 SiO2 Al2O3 CaO SO3 MgO Fe2O3 P2O5 K2O Na2O Cl
함유량
(%)		 46.60 0.57 45.16 0.16 0.69 0.16 0.01 0.08 2.16 3.95
상기 [표 1] 및 [표 2]에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지는 함수율 62%로 높은 함수율로 배출되며, 밀도가 낮고 가벼우며, 분말도가 7122㎤/g로 미세한 분말 형태로서, 화학조성은 대부분 SiO2와 CaO로 조성되어 있고 알칼리성분인 K2O와 Na2O가 미량 포함되어 있다.
또한, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지 분말을 60℃에서 24시간 이상 건조시킨 후, 얻은 결정상은 CaCO3 로 이루어져 있으며, Na2O와 Cl의 화합물인 NaCl이 소량 포함되어 있다.
특히, 본 발명의 폴리실리콘 슬러지의 특징은 유리질 SiO2를 함유하고 있어 포틀랜드 시멘트와 반응시 포졸란 반응성을 나타내는 것으로 예측된다.
여기서, 상기 폴리실리콘 고화재의 첨가제는 산화마그네슘 25중량%, 산화알루미늄 45중량%, 이산화티탄 TiO2 5중량%, 산화망간 2중량%, 산화철 20중량%, 산화스트론튬 1중량%, 산화지르코늄 1중량%, 산화주석 1중량%로 구성된다.
상기 산화마그네슘(magnesium oxide, 실험식: MgO)은 페리클레이스로서 자연적으로 발생하고 하얀 빛을 띄는 흡습성의 고체 광물이며, 마그네슘의 원천으로, 시멘트, 제산지, 의학 등의 용도로 응용할 수 있다.
또한, 상기 산화알루미늄은 화학식 Al2O3을 만족하는 양쪽성 산화물이다
그리고, 상기 이산화티탄은 화학식은 TiO2이다. 전이금속인 타타늄 원자 하나와 산소 원자 2개가 결합된 분자로서 분자량은 79.866g/mol이며, 무미무취의 흰색 가루이다. 티타늄을 공기 중에 노출시키면 쉽게 산소와 반응하여 이산화 타이타늄 피막을 형성한다.
또한, 상기 산화망간은 산화망간은 망간과 산소의 화합물이다. 결합에 따라 다양한 성질과 특성을 보인다. 산화제일망간은 천연으로는 망가노사이트로서 산출된다. 밝은 녹색 분말 또는 결정으로, 결정 구조는 암염형이다. 산소를 잘 흡착한다. 비중 5.18, 녹는점 1,650 ℃이다. 환원되기가 극히 어려우며 1,200 ℃에서도 수소로 환원되지 않는다.
그 외에도 물에는 녹지 않지만, 염산·질산·황산에는 녹는다. 고급산화망간(MnO2 등)을 환원시키거나, 탄산염을 500 ℃에서 공기를 단절하고 열분해시키면 순수한 것을 얻을 수 있다.
그리고, 상기 산화철은 철과 산소의 화합물로 산화철(Ⅱ)·산화철(Ⅲ)·사산화삼철 등이 있다. 환원, 가열, 연소의 방법으로 얻을 수 있으며 천연에서 적철석, 자철석으로 산출된다.
또한, 상기 산화스트론튬은 스토론튬의 탄산염, 수산화물 또는 질산염을 강열하여 만든다. 이 경우 자성 도가니는 침해되므로 알루미나 또는 니켈제의 것을 사용한다.
그리고, 상기 산화지르코늄은 ZrO2. 무색의 분말로서 저온(1,000℃ 이하)에서는 단사정계, 고온에서는 정방정계이다. 내식성이 크고 융점이 높고 (2,677℃), 열팽창률이 적기 때문에 내화재료로 사용한다.
또한, 상기 산화주석은 산화탄소의 기류 속에서 옥살산 주석을 가열하여 얻는 어두운 녹색의 가루. 양쪽성 산화물이다.
한편, 상기 수지혼합물은 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 10중량%; 부틸아크릴레이트(butyl acrylate) 10중량%; 리튬실리케이트(SiO2) 3중량%; 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 60중량%; 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate) 15중량%; 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O) 2중량%로 구성된다.
여기서, 상기 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)는 우레탄의 특성과 아크릴레이트의 특성을 모두 갖는 하이브리드(hybride) 수지이다.
이러한 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)는 일반적으로 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)와 하이드록시 알킬 아크릴레이트와의 중합반응에 의해서 제조된다.
우레탄 프리폴리머는 폴리올(polyol)과 이소시아네이트(isocyanate)의 중합 반응에 의해서 형성되며, 그 종류는 다양하다.
또, 상기 하이드록시 알킬 아크릴레이트의 예로는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 2-하이드록시 에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethylmethacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate) 등이 있다.
여기서, 상기한 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)의 제조는 아디프산(adipic acid) 약 20 중량부와 이소시아네이트(isocyanate) 약 25 중량부를 반응기에서 열중합하여 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)를 제조하였다.
여기에, 메틸 메타크릴레이트 약 30 중량부, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyl ethyl methacrylate) 약 25 중량부 및 알코올 약 0.3 중량부를 첨가한 후 열중합하여 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)를 제조한다.
또한, 상기 리튬실리케이트(SiO2)는 시멘트, 모르타르, 재료, 칼슘실리케이트와 같은 시멘트 물질로 된 구조물의 표면강화제로서 사용된다.
리튬실리케이트(SiO2)는 재료 표면 내부로 침투하여 재료의 유리 알칼리성분들과 화학적 반응을 일으켜 재료를 강화시킨다.
그리고, 상기 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)는 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)와 혼합 사용함으로써, 수지로 이루어진 구조물의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyl ethyl methacrylate)는 본 발명에서 우레탄 아크릴레이트와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 이외에, 지반의 강도 보강을 위해 수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylateA) 을 추가적으로 사용할 수 있다.
한편, 상기 규산소다(Na2SiO2ㆍnH2O)는 규산의 나트륨염이라 한다.
또한, 조성(組成)에 따라 메타규산나트륨 NaSiO, 그 수화물인 오르토규산나트륨 NaSiO , 이규산나트륨 NaSiO 등 여러 가지가 있으나 보통은 메타규산나트륨을 말한다.
수화물(水和物)도 있으나 무수물은 석영과 탄산나트륨의 혼합물을 1,000℃로 가열 융해하여 고화(固化)시켜서 만든다.
메타규산나트륨은 물에 잘 녹으며 수용액은 가수분해하여 알칼리성이 된다.
따라서, 희박한 수용액에서는 산을 사용하여 정량할 수 있다.
한편, 상기 세피오라이트는 섬유질 조직체로 되어 있는데, 섬유질 조직은 섬유소에 중심을 맞춰서 평행한 줄 처럼 되어있으며, 이 섬유소는 규산사면체에 맞춘 두 기층으로 되어 있는데, 규소 사면체 한 층과 나머지 산소원자를 통해 생성된마그네슘 팔면체가 다른 한 층으로서, 그 배열을 바꾸면 섬유소의 방향에 따라 섬유관이 나타나며, 그 조직 구성체로서 세피오라이트에는 흡인수분 결정체수분과 화학 수산기 수분이 있다.
그래서 상기 세피오라이트는 수분 교환이 많이 일어나고, 섬유관에서는 유일하게 다른 소분자를 흡수하게 됨에 따라, 상기 세피오라이트를 통해 과망간산칼륨과 세라믹스의 생성을 돕고, 활발한 흡수를 시작하게 되는 것이다.
이렇게 해서, 상기 세피오라이트는 에틸렌 가스를 제거하는 역할을 하게 될 뿐만아니라 생성된 이산화탄소를 절반 정도로 줄여 주기 때문에, 이와 같은 일련의 과정을 통해서 식물 보존에 따른 비용을 절감할 수 있고, 또한 저렴한 가격으로 자연토인 세피오라이트를 사용할 수 있다.
또한, 대기중의 에틸렌은 강한 산화작용제인 과망간산칼륨(KMnO4)에 의해 파괴될수 있으며, 상기 과망간산칼륨은 휘발성이 아니며, 완전하게 생산물과의 접촉을 저해할 수 있으며, 부패의 위험을 방지할 수 있다.
상기 에틸렌의 효과적인 파괴를 위해서 저장대기를 과망간산칼륨에 광범위하게 표면을 노출시켜야 할 필요가 있으며, 이는 시멘트나 운모혼합체와 같이 무기적이고 불활성인 다공성 보조제인 세피오라이트를 과망간산칼륨으로 둘러쌈으로서 이루어질 수 있다.
과망간산칼륨을 상기한 바와 같은 방식으로의 적용은 플라스틱 필름의 변형된 대기와 결합을 이용함으로써 식물의 생장을 지연시키는데 사용이 가능하다.
고농도의 이산화탄소와 산소가 부족한 내부에서 생성되는 대기는 열매로 하여금 에틸렌에 반응하는 것을 감소시켜서 숙성을 지연시키며, 과망간산칼륨의 첨가는 오랜 동안에 에틸렌의 저농도를 유지시킴으로 이러한 효과를 강화시킨다.
이와 같은 방식으로 저장과 운송기간은 지속되며, 정상적인 숙성에 도달하기 위해서는 열매를 필름으로부터 꺼내는 것이 정확해야 하며, 과망간산칼륨의 결합에 사용된 밀봉된 폴리에틸렌 필름들은 농작물을 수확한 후의 과일의 성숙을 지연시킬 수 있다.
이러한 방법은 과일의 열매가 아직 그 나무에 매달려 있을 동안에도 동일하게 적용될 수 있으며, 변형된 대기와 에틸렌 흡수가 결합된 방법은 예를 들어 망고나 배와 같은 과일의 이산화탄소와 산소의 대기의 함유량의 커다란 변화에 일치하는 다른 과일이나 야채에도 이용할 수 있으며, 주요한 이점은 단순성과 이의 상용에 있어 비용이 적게 든다는 점이다.
상기 세피오라이트에 첨가되는 세라믹스는 수산화알루미늄[Al(OH)3]과 SiCl4와 항균금속이온의 혼합반응으로 조성된 수용액 또는 분말상태로 이루어진다.
여기서, 상기 금속이온은 은(Ag)으로 하거나, 여기에 구리(Cu), 아연 (Zn), 중 1종 또는 2종을 혼합하고, 상기 조성된 수용액 또는 분말상이 제오라이트 (Zeolite), 하이드록시 아파타이트(Hydroxyapatite), 칼슘포스페이트 중 선택한 1종이상과 혼합되어 이루어진다.
상기한 세라믹스는 인체의 생화학원료인 인산칼슘계의 세라믹스에 금속이온을 치환시킨 무기계 세라믹으로 미생물의 호흡계 및 전자전달계의 파괴로 우수한 항균, 탈취능력을 나타내고 있다.
따라서, 상기 세라믹스의 첨가로 광범위한 항균력과 인체에 대한 독성이 전혀 없으며, 환경 친화적인 소재이며, 자외선에 의한 변색이 없으며, 식품의 신선도를 장기산 유지시켜주며, 미생물 증식에 의한 악취발생을 억제하며, 냄새분자를 흡착 분해시키며, 동식물의 생육촉진을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제는 무기질 재료의 수화반응과 수지혼합물을 통해 토양의 보수성, 점착성을 양호하게 하여 법면에 고압취부가 가능하게 하며, 토양 공극을 다량 형성하여 토양에 산소를 공급해 주고 보비력을 향상시켜 식물생장을 가능하게 할 뿐만 아니라 폐기물의 자원재활용 측면에서 경제적이고 효율적인 작용효과가 있다.
또한, 본 발명은 세라믹스의 첨가로 광범위한 항균력과 인체에 대한 독성이 전혀 없으며, 환경 친화적인 소재이며, 자외선에 의한 변색이 없으며, 식품의 신선도를 장기산 유지시켜주며, 미생물 증식에 의한 악취발생을 억제하며, 냄새분자를 흡착 분해시키며, 동,식물의 생육촉진을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명은 숯의 주요기능인 원적외선, 음이온 효과, 유해 먼지와 유해 가스, 세균 등의 흡착, 습도 조절작용 외에 인체 건강과 주거환경 및 산림환경의 개선을 위한 특수 향을 지속적으로 주거공간 비탈면에 휘산시키고, 수족관 등 어류생태계를 보호할 수 있다.
본 발명의 명세서에 기재한 바람직한 실시예는 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 나타나 있고, 그들 특허청구범위의 의미중에 들어가는 모든 변형예는 본 발명에 포함되는 것이다.

Claims (3)

  1. 시멘트 100~150중량부;
    고로슬래그 100~150중량부;
    석회 100~150 중량부;
    폴리실리콘 슬러지 150~200중량부;
    산화마그네슘 25중량%, 산화알루미늄 45중량%, 이산화티탄 TiO2 5중량%, 산화망간 2중량%, 산화철 20중량%, 산화스트론튬 1중량%, 산화지르코늄 1중량%, 산화주석 1중량%로 이루어진 첨가제 30~150 중량부;
    우레탄 아크릴레이트 10중량%, 부틸아크릴레이트 10중량%, 리튬실리케이트 3중량%, 폴리메틸 메타크릴레이트 60중량%, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트 15중량%, 규산소다 2중량%로 이루어진 수지화합물 50중량부;
    세피오라이트 10~15중량부;
    과망간산칼륨 10~15중량부;
    세라믹스 10~15중량부 구성되고,
    상기 고로슬래그 100중량부에 대하여 화강토 120중량부, 점토 120중량부, 벤토나이트 120중량부, 갯벌 120중량부, 플라이애쉬 10중량부, 황산칼슘 1중량부, 숯조성물 1 중량부 중 어느 하나가 첨가되거나 또는 이종 이상이 첨가되며,
    상기 숯조성물은 입경이 0.1㎜이상으로 이루어진 원목분말과; 입경이 0.01㎜ 이상으로 이루어진 숯분말과; 제올라이트, 게르마늄의 광물을 분쇄하여 사용하되, 상기 광물의 입경은 0.01∼5㎜로 이루어진 증량재와; 풀, 당분으로 이루어진 점착재로 구성되고, 상기 원목분말과 숯분말의 혼합중량 100중량부에 대하여 증량재 5∼20중량부와 천연접착재 60∼90중량부로 구성됨을 특징으로 하는 친환경 복원 식생 녹화토양 안정제.
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