KR102456261B1 - 식생막대 및 이를 이용한 토양침식 방지용 초생대 조성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식생막대 및 초생대 조성방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 코코넛 섬유로 직조한 네트를 원통형으로 말고, 그 내부에 토사, 비료, 종자 등이 포함된 기능성 토양을 담아서 만든 식생막대를 제공한다. 식생막대는 경사면을 파서 형성한 구덩이 내에 정착되어 경사면의 토사가 우수에 의하여 유실되는 것을 방지하는 장벽 역할을 수행한다. 시간이 경과하면 식생막대로부터 식생활착이 진행되어 초생대가 조성된다. 초생대에 의하여 경사면의 토사유실을 영구적으로 방지할 수 있다.

Description

식생막대 및 이를 이용한 토양침식 방지용 초생대 조성방법{METHOD FOR MAKING VEGETATIVE FILTER STRIP}

본 발명은 토사유출 또는 지표침식을 방지하는 기술에 관한 것으로서, 특히 식물 군락을 이용하여 토사유출 및 지표침식을 방지하는 초생대의 조성방법에 관한 것이다.

토양은 바람이나 강수 등의 자연 현상이나, 경운, 토목공사 등의 인위적 활동에 의하여 침식되고 유실된다. 토양침식에 의한 표토 유실은 토양의 식물생산, 오염정화, 온실가스 저장, 홍수조절 등 토양이 지닌 다양한 기능이 상실되는 문제가 있다.

대한민국은 국토의 76%가 경사도 2% 이상의 산지로 이루어져 있기 때문에, 여름철 집중강우로 인한 토양침식에 매우 취약하다. 국내 단위면적당 연간 토양 유실량은 밭 41.0 MT/ha/yr, 과수원 11.1 MT/ha/yr, 임야 3.5 MT/ha/yr로 평가되고 있다. 특히 강원도 지역에 분포하는 고랭지 밭의 토양 유실량은 50-80 MT/ha/yr로 매우 높다. 대한민국의 토양침식위험도(>11MT/ha/yr)는 22.3%로 미국 9.8% 캐나다 7%에 비하면 매우 높다. 토양 1cm 생성에 200년 이상 소요되는 것을 감안하면 우수에 의한 토양유실은 매우 심각한 상태이다.

토양침식과 유실을 방지하기 위하여 멀칭, 식생피복, 등고선 경작, 계단설치, 방풍림 조성, 우수 침투대 조성, 침사지 및 저류지 설치, 식생 및 자갈 배수로 설치 등 다양한 방법이 활용되고 있다. 특히 초생대를 이용한 토양침식 및 유실 저감법은 선행연구를 통하여 그 효과가 입증되었으며 현장에서 널리 활용되고 있다. 초생대는 경사면과 직각방향으로 심어 놓은 식물 군락으로서, 경사면을 따라 흐르는 유거수의 속도를 저감시켜 표토침식을 저감시키고, 유거수를 따라 하류부로 이동하는 토사의 이동을 저감시키는 역할을 한다. 부지의 경사에 따라 초생대 넓이와 간격을 결정하여 활용하고 있다. 초생대는 강우, 지형, 토성 등에 따라 크기와 위치가 결정된다.

초생대의 성공적 현장적용을 위해서는 무엇보다도 식생의 활착 및 유지가 중요하다. 초생대를 적용하고자 하는 지역은 표토의 침식과 유실로 인해 식생 활착 및 성장이 매우 불리한 조건이기 때문이다. 표토는 심토에 비해 유기물 함량, 점토 함량, 영양분 함량, 보습력이 높아 식생성장에 유리하다. 반면 심토는 표토에 비해 풍화를 적게 받아 석영, 장석 등 굵은 입자가 많고 영양분과 유기물 함량이 낮으며, 입자간 점착력도 낮아 강우에 의하여 쉽게 유실되고 식생활착이 어렵다.

따라서 토양침식에 의하여 심토가 지표에 노출된 상태에서 초생대 조성을 시도하면 식생 활착과 성장이 불량하여 실패하는 사례가 빈번히 발생된다. 심토가 노출되어 식생활착과 성장이 불리한 토양을 대상으로 성공적이며 용이하게 현장적용이 가능한 초생대 조성방법의 개발 및 현장적용이 필요하다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 심토가 노출되는 등 불리한 조건에서도 식생활착이 용이하게 이루어져 초생대가 성공적으로 조성될 수 있도록 하는 식생막대 및 이를 이용한 초생대 조성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 식생막대는, 일방향으로 길게 배치되며, 내부에 수용부가 마련되는 원통형 네트; 상기 네트의 수용부에 담기며, 토사와 식물종자를 포함하는 기능성 토양; 및 상기 원통형 네트를 지면에 정착 및 고정하기 위한 고정부재;를 구비하는 것에 특징이 있다.

본 발명의 일 예에서 상기 네트는 천연섬유를 말아서 형성하며, 특히 코코넛 섬유로 만든 코어네트인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 예에서, 상기 원통형 네트는 지면의 경사방향과 교차하는 방향으로 형성된 구덩이 내에 정착시키며, 복수의 열로 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 예에서, 상기 기능성 토양은 토사 70~90 중량%, 퇴비 10~30 중량%의 비율로 혼합되는 본재와, 상기 본재에 대하여 3~7 중량%의 비율로 혼합되는 석회암 분말과, 상기 본재 1ton 당 2~4kg 혼입되며, 질소, 인, 칼륨을 포함하는 비료와, 상기 본재 1ton 당 0.6~1kg 혼입되는 식물종자를 포함한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초생대 조성방법은, (a)지면의 경사방향과 교차되는 방향을 따라 길게 구덩이를 형성하는 단계; (b)원통형의 식생막대를 배치하고, 상기 고정부재로 상기 식생막대를 지면에 고정하는 단계;를 포함하는 것에 특징이 있다. 고정부재는 하단부가 첨예하게 형성된 고정핀으로서, 상기 고정핀은 상기 식생막대를 관통하여 지면에 삽입설치된다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 초생대 조성방법은, (a)지면의 경사방향과 교차되는 방향을 따라 길게 구덩이를 형성하는 단계; (b)천연섬유로 직조된 네트의 양단은 지면에 걸치고 중앙부는 상기 구덩이에 삽입되도록 상기 네트를 배치하는 단계; (c)토사와 식물종자를 포함하는 기능성 토양을 상기 네트에서 상기 구덩이 위에 깔린 부분에 담고, 상기 네트의 양단을 상호 봉합하여 원통형의 식생막대를 형성하는 단계; 및 (d)고정핀을 상기 식생막대를 관통하여 지면에 삽입설치하여 상기 식생막대를 고정하는 단계;를 포함하는 것에 특징이 있다.

본 발명의 일 예에서 상기 구덩이는 호형으로 형성되며 깊이는 상기 식생막대 직경의 40~60% 범위인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 식생막대를 이용하면 심토가 노출되어 식생활착이 어려운 조건에 놓인 영역에서도 매우 용이하게 식물 종자가 발아하여 초생대를 형성할 수 있다.

그리고 식생활착이 이루어지는 과정에서도 식생막대 자체가 우수에 의한 토사의 유실을 방지하는 역할을 수행한다는 이점도 있다.

식생막대의 네트는 코코넛 섬유로 제조되어 친환경적일 뿐만 아니라, 부식된 후에는 유기 영양분으로 식생을 보조하는 이점도 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 식생막대의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1의 네트의 소재인 코코넛 섬유의 사진이다.
도 3은 식생막대가 경사면에 설치된 상태의 개략적 단면도이다.
도 4는 식생막대의 배치 간격을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 현장에서 식생막대를 제조하여 초생대를 조성하는 방법의 개략적 흐름도이다.
도 6은 경사도에 따른 초생대의 넓이 및 초생대의 간격을 설명한 것이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 강우에 의한 지표침식 및 토사유출을 방지하기 위한 '초생대'를 조성하는 방법에 관한 것이며, 특히 초생대 조성에 사용할 수 있도록 고안된 식생막대에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 예에 따른 식생막대와, 식생막대를 이용한 초생대 조성방법에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 식생막대의 개략적 사시도이다.

도 1을 참고하면 본 발명의 일 예에 따른 식생막대(100)는 네트(10), 기능성토양(20) 및 고정핀(30)을 구비한다.

네트(10)는 대략 원통형으로 형성된다. 원통형이란 것은 완전한 원형을 말하는 것이 아니고, 타원형 등 폐곡선으로 형성된 형태를 포함하는 넓은 의미로 사용한다. 네트(10)의 양단을 말아서 원통형으로 만들면 그 내부에 수용부가 형성된다. 이 수용부에는 후술할 기능성 토양(20)이 담긴다. 네트(10)는 직경 수십 cm, 길이 수 m 범위로 형성된다.

본 실시예에서 네트(10)는 천연섬유로 제조하며, 특히 도 2에 도시된 바와 같은 코코넛 섬유로 직조한 네트를 사용한다. 코코넛 섬유를 직조한 네트가 기성품으로 있기 때문에 이를 사용하면 된다. 다만 코코넛 섬유가 너무 성기게 직조된 경우 내부에 수용되는 기능성 토양이 유실될 수 있는 바, 촘촘하게 직조된 네트를 사용하거나 성긴 네트를 몇 겹으로 겹쳐서 사용할 수 있다. 코코넷 섬유는 도 2에 나타난 바와 같이 잔섬유들이 거칠게 나와 있으므로, 씨줄과 날줄 사이의 공극도 코코넛 잔섬유들에 의하여 폐쇄된다. 다만, 네트가 너무 촘촘하더라도 식물종자가 발아하여 싹을 틔울 수 있도록 형성되어야 한다.

코코넛 섬유는 도 2에 도시된 바와 같이 잔섬유들에 의하여 표면이 매우 거칠게 형성되기 때문에 토사들과 엉켜서 지면에 쉽게 정착한다. 무엇보다도 코코넛 섬유는 천연섬유이기 때문에, 친환경적일 뿐만 아니라, 식생 활착 과정에서 토사의 유실을 방지하고 활착이 끝난 후에는 부식되어 퇴비로 기능한다는 이점이 있다.

기능성 토양(20)은 원통형 네트(10)의 내부에 담겨진다. 기능성 토양은 식물종자가 활착될 수 있는 기반을 제공한다. 이를 위하여 본 예에서 기능성 토양은 토사 70~90 중량%, 퇴비 10~30 중량%의 비율로 혼합되는 본재에 석회암 분말과, 비료 및 식물종자를 포함한다. 석회암분말은 본재에 대하여 3~7 중량%의 비율로 혼합된다. 즉 본재 100g에 대하여 3~7g이 배합된다. 비료는 질소, 인, 칼륨을 포함하여 본재 1ton 당 2~4kg 혼입된다. 식물종자는 본재 1ton 당 0.6~1kg 혼입된다.

토사는 식생 활착 및 성장에 적합한 물리적 특성, 즉 보습력, 배수, 통기성을 갖추어야한다. 이를 위하여 모래 45 - 70%, 실트 10 - 50%, 점토 10 - 20%로 구성된 사양토(sandy loam)를 사용한다.

퇴비는 완숙퇴비를 사용한다. 퇴비는 토양입자를 응집시키고, 보습력 및 통기성을 증가시킨다. 또한 식생의 영양소(N, P, S, Mo, B 등)를 공급하고 토양의 양이온교환능력를 증가시켜 비옥도를 향상시킨다.

비료는 N, P, K를 함유한 복합비료를 사용한다.

석회암 분말은 식생의 필수영양소인 Ca을 공급한다. 또한 다량의 퇴비에 의하여 야기될 가능성이 있는 토양 산성화를 방지할 목적으로 사용한다. 본 예에서 석회암 분말은 10mm 이하 입도를 가지는 세립질 석회암 5%(중량비)를 본재에 혼합한다.

종자는 인공토양에 600g - 1kg/ton 비율로 혼합한다. 주로 다년생 초본류를 사용한다. 특히 줄기가 튼튼하여 유거수의 속도를 늦추고 토사를 걸러(filtering)서 유실을 방지할 수 있는 종류로 선정한다. 예컨대 토양침식 및 유실방지에 잔디류가 적절할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참고하여 식생막대(100)의 설치과정에 대하여 설명한다.

도 3은 식생막대가 경사면에 설치된 상태의 개략적 단면도이며, 도 4는 식생막대의 배치 간격을 설명하기 위한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 식생막대(100)는 경사면(s)에 설치되는데, 먼저 경사면(s)의 경사방향(화살표)과 교차되는 방향, 바람직하게는 수직한 방향으로 구덩이(h)를 길게 형성한다. 구덩이(h)는 경사방향을 따라 이격되게 복수의 열로 형성한다.

구덩이(h)에 식생막대(100)를 안착시킨 후에는 고정부재, 예컨대 고정핀(30)을 식생막대(100)를 관통하여 지반(g)에 삽입함으로써 식생막대(100)를 고정한다. 고정핀(30) 이외에 다른 고정부재를 사용할 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 식생막대(100)들 사이의 간격은 식생막대(100)의 직경(d) 정도를 유지하는 것이 바람직하다. 마찬가지로 식생막대(100)가 구덩이(h)의 위쪽으로 돌출된 높이도 식생막대(100)의 직경 정도로 형성한다. 다른 말로 하면 구덩이(h)의 깊이를 식생막대(100)의 반경(d/2) 정도로 형성한다.

지금까지는 기제조된 식생막대(100)를 지반에 설치하는 경우이며, 이하에서는 도 5를 참고하여 현장에서 직접 식생막대를 제조하여 사용하는 경우에 대하여 설명한다.

도 5는 현장에서 식생막대를 제조하여 초생대를 조성하는 방법의 개략적 흐름도이다. 도 5를 참고하면, 먼저 경사면에서 식생막대(100) 직경(d)의 절반 정도의 깊이로 구덩이(h)를 판다. 초생대를 조성하기 위해서 구덩이(h)는 식생막대의 직경 정도의 간격으로 복수의 열로 배치한다.

이후 코코넛 네트를 2겹 내지 5겹 정도로 겹쳐서 구덩이(h) 위에 배치한다. 이 때 네트의 양단은 구덩이(h)의 외측에 놓여 있다. 기완성된 식생막대를 사용하는 경우 이동과정에서 내부의 기능성 토양이 유출되는 것을 방지해야 하므로 네트의 한 정도가 중요하다. 그러나 현장에서 식생막대를 바로 제조하는 경우 기능성 토양이 유출되는 위험이 상대적으로 덜하기 때문에 네트의 선택에 있어서 조금 더 완화된 기준을 적용할 수 있다.

네트(10) 위에 기능성 토양(20)을 일정 부피로 담고 네트(10)의 양단을 상호 결착하여 구덩이(h) 내에서 식생막대(100)를 완성한다. 필요한 경우 고정핀(30)을 사용하여 식생막대(100)를 지면에 견고하게 고정시킨다. 이후 수분함량이 부피비 30 - 40%가 되도록 관수한다.

상기한 바와 같이 식생막대를 일정 영역에 복수로 형성함으로써 초생대를 조성할 수 있다. 초생대의 길이는 대상지의 지표면 특성에 따라 결정되며 여러 개의 식생막대를 직렬로 연결하여 사용한다. 초생대는 등고선과 나란히(유거수 흐름방향과 직각) 배치한다. 대상지의 경사가 클수록 간격은 좁게하고 폭은 넓게 한다. 예컨대 도 6에 도시된 표와 같이 지면의 경사도에 따라 초생대의 넓이와 간격이 결정될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 식생막대를 이용하면 심토가 노출되어 식생활착이 어려운 조건에 놓인 영역에서도 매우 용이하게 식물 종자가 발아하여 초생대를 형성할 수 있다. 그리고 식생활착이 이루어지는 과정에서도 식생막대 자체가 우수에 의한 토사의 유실을 방지하는 역할을 수행한다는 이점도 있다.

식생막대의 네트는 코코넛 섬유로 제조되어 친환경적일 뿐만 아니라, 부식된 후에는 유기 영양분으로 식생을 보조하는 이점도 있다.

미설명한 참조번호 50은 추후 식생막대에서 발아한 식물이다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

100 ... 식생막대
10 ... 네트, 20 ... 기능성 토양
30 ... 고정핀, 50 ... 식물
h ... 구덩이, s ... 경사면, g ... 지반

Claims (10)

1. (a)지면의 경사방향과 교차되는 등고선과 나란하게 길게 구덩이를 형성하는 단계;
   (b)천연섬유로 직조된 네트의 양단은 지면에 걸치고 중앙부는 상기 구덩이에 삽입되도록 상기 네트를 배치하는 단계;
   (c)토사와 식물종자를 포함하는 기능성 토양을 상기 네트에서 상기 구덩이 위에 깔린 부분에 담고, 상기 네트의 양단을 상호 봉합하여 원통형의 식생막대를 형성하는 단계; 및
   (d)고정핀을 상기 식생막대를 관통하여 지면에 삽입설치하여 상기 식생막대를 고정하는 단계;를 포함하며,
   상기 구덩이는 호형으로 형성되며 깊이는 상기 식생막대 직경의 40~60% 범위이며,
   상기 식생막대는 지면의 경사방향을 따라 복수의 열로 배치되며, 상기 열의 간격은 상기 식생막대의 직경의 1~1.5배로 배치되고,
   상기 기능성 토양은 토사 70~90 중량%, 퇴비 10~30 중량%의 비율로 혼합되는 본재와, 상기 본재에 대하여 3~7 중량%의 비율로 혼합되는 석회암 분말과, 상기 본재 1ton 당 2~4kg 혼입되며, 질소, 인, 칼륨을 포함하는 비료와, 상기 본재 1ton 당 0.6~1kg 혼입되는 식물종자를 포함하며,
   상기 기능성 토양의 토사는 모래 45 - 70 중량%, 실트 10 - 50 중량%, 점토 10 - 20중량%로 구성된 사양토이며,
   상기 네트는 코코넛 섬유로 만든 것을 특징으로 하는 초생대 조성방법.
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