KR101031365B1 - 생분해성 액상 멀칭용 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 멀칭 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농업용 멀칭제의 제조 및 응용에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용성 고분자 및 탄소계 재료를 함유한 생분해성 액상 멀칭용 조성물 및 이를 이용한 멀칭막의 형성 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 수용성 고분자, 탄소계 재료 및 고농도 유기물 폐액으로 만든 부식산을 함유하는 액상 멀칭용 조성물로서 부식산은 토양에 영양 성분을 공급하여 생육을 촉진시키는 것 외에, 살포 및 건조 후 형성되는 멀칭막의 형성을 보다 촉진시키고 멀칭 막의 토양 흡착력을 향상시킬 뿐만 아니라 멀칭막의 수분 함유 특성이 향상되어 토양의 수분을 식물의 생육에 필요한 정도로 조절하는 기능이 우수하게 된다. 상기 성분 외에 식물성 천연고분자를 더 부가하여 가교(Cross-linking)에 의해 멀칭막을 보다 견고히 형성하고 토양 부착성을 향상시킬 수 있고, 분해 미생물을 부가하여 생분해성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 요변제를 첨가하여 흘러내림을 방지할 수 있고, 규소질 비료, 키토산 등, 기능성 첨가제들을 부가하여 다기능성 액상 멀칭용 조성물을 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물은 일반적인 합성수지 필름제 멀칭막과는 달리, 작업현장에서 분무기, 살포기 등으로 간단히 살포하여 멀칭막을 형성할 수 있는 분무형 액상 멀칭제라는 특징을 지닌다.

Description

생분해성 액상 멀칭용 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 멀칭 방법{Biodegradable compositions for liquid mulching, a method for preparing the same and a method for mulching using the same}

본 발명은 농업용 멀칭제의 제조 및 응용에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용성 고분자, 탄소계 재료 및 부식산을 함유한 생분해성 액상 멀칭용 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 멀칭 방법에 관한 것이다.

농업에서 비닐 멀칭막을 사용하는 농작물 재배 기술은 현대의 10대 농업기술의 하나이다. 멀칭막을 토양표면에 덮어주면 농작물의 보온, 수분 유지, 냉해 예방, 잡초의 생육 억제, 병충해 예방 및 그에 따른 농약사용 절감, 그리고 토양의 비옥도 유지 등의 요구를 다 만족시킬 수 있다. 50년대 초 일본에서는 최초로 멀칭막을 사용기 시작한 이래, 매년 엄청난 증가 속도로 그 사용량이 늘어나고 있다. 멀칭막을 사용한 농작물 재배 기술의 응용은 농작물의 생산량을 대폭적으로 향상시켰고, 세계의 농업발전을 촉진시켰으므로, 비닐 멀칭막의 사용을 농업의 『백색혁명』이라고도 불리기까지 한다.

그러나, 비닐 멀칭막의 사용은 심각한 환경오염을 야기한다. 비닐 멀칭막은 폴리에틸렌에 산화방지제(Antioxidant) 와 UV 변성방지제를 섞어 만든 탄화수소 고분자(Polymer hydrocarbons)이므로, 분자량이 크고 안정된 특징이 있어, 자연 조건에서 분해되기가 아주 어려워, 토양에서 잔존하는 기간이 200~400년 정도이다. 현재 주로 0.012mm이하의 아주 얇은 멀칭막(0.003~0.006mm)을 사용한다. 이런 멀칭막은 강도가 낮고, 더 작은 크기로 찢어지기도 쉬워서 회수 및 재활용이 불가하여, 자연에 방치 또는 유실되어 토양 중에 혼입되면, 오랜 세월 동안 토양과 환경에 심각한 환경오염을 초래하게 된다. 실제로 지금의 풍성한 수확은 토양 잠재력의 희생을 토대로 하여 이루어지는, 일종의 약탈식 생산방식이라고 할 수 있다.

또한, 비닐 멀칭막은 통기성과 투수성이 나빠서, 토양에 잔류되면, 토양 중의 단립구조를 파괴하고, 삼투수(Capillary water)와 자연수의 침투를 방해하며, 토양의 흡습성에 영향을 주어 수분 운동에 장애를 일으켜서 수분의 유동 속도를 느리게 한다. 또, 토양의 틈새도를 나쁘게 하여 뿌리의 진로를 가로막고 성장을 방해하며, 공기 투과성능을 낮추어 공기의 순환과 교환을 나쁘게 한다. 국부적인 수분의 과다 혹은 과소를 야기하고, 토양 중의 이산화탄소 함유량이 지나게 높음을 초래한다. 따라서 토양 미생물의 활동과 토양의 정상적인 구조의 형성에 영향을 주며, 토양의 비옥도 낮추고 결국 농작물의 감산을 초래한다. 잔류 멀칭막은 토양의 물리적 성상에 악영향을 주어, 농작물의 뿌리가 짧고 꾸불꾸불하게 생장하도록 만들며, 물과 비료 흡수의 성능이 떨어뜨려 농작의 감산을 초래한다. 또, 경작지로부터 바람에 의해 도처로 비산되어, 농작물이나, 경작지 주위의 나뭇가지, 건축물 위에 걸리기도 하고, 수로나 강, 호수 위에 떠다니기도 하여 자연경관을 해친다. 물속에 가라앉으면, 관개 및 급수의 질과 량에 영향을 주고, 오염을 초래하여 수생생태계에 큰 영향을 주기도 한다. 잔류 조각들이 농작물의 줄기나 사료에 섞여 들어갈 경우, 가축의 위장기능이 해치고, 비육 상태에 악영향을 미치며, 심한 경우에는 폐사를 불러올 수도 있다. 잔류 멀칭막을 소각하면, 다이옥신 등의 유해기체가 발생되어 대기를 오염시키고, 2차 오염을 초래한다. 또한, 멀칭막 성분 중의 가소제( o-Phthalaldehyde : OPA류 화합물)는 저수용성, 고지용성으로, 현저한 생물 누적성을 가지고 있어서, 토양과 농작물, 가축을 경유하여 인체에 까지 위해를 가져오므로, 이들을 백색오염이라고 부른다.

백색오염을 해결하는 방법 중의 하나로 분해 가능한 멀칭막이 개발되어 사용되고 있다. 생분해성 멀칭막의 종류에는 폴리에틸렌 주제에 전분 등의 생분해성의 천연물을 혼합한 가분해성 비닐 멀칭막, 수용성 수지에 전분 등, 생분해성 천연물을 섞어서 만든 고상 멀칭막, 섬유 혹은 종이 멀칭막 등이 있다.

그러나, 종래의 멀칭막은 대부분 필름 또는 시트 형태로 가공되어 이를 부설, 유지 및 철거하는 공정이 별도로 필요하여 경제적인 면에서 불리할 뿐만 아니라, 토양과의 부착성이 좋지 않아 기능성 물질을 함유하는 경우에도 기능성 물질의 효과가 미미하며 토양 표면에 고착하기 어려우며 강풍 및 폭우에 의해 유실되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 대안으로 액상 멀칭제에 대한 개발이 이루어져왔으며, 액상 멀칭제는 고분자 수지 에멀젼을 살포하는 방법으로 토양 표면에 멀칭막을 형성하는 것이다. 예를 들면 일본 공개특허 제2001-45879호에서는 식물 섬유를 분산시킨 수지 에멀젼을 살포하는 것을 특징으로 하는 액상 멀칭 방법이 공지되어 있고, 일본 공개특허 제2001-145428호에는 생분해성 폴리머, 탄소계 물질 및 콜로이달 실리카를 함유하는 액상 멀칭제가 공지되어 있다.

그러나 종래의 액상 멀칭제로 형성된 멀칭막은 토양과의 밀착성이 좋지 않으며, 내수성이 낮아 수분에 의해 멀칭막이 쉽게 유실되거나, 피막의 내수성이 높은 경우에는 투습성이 낮아 작물의 뿌리를 썩게 하는 등 토양의 수분 조절 기능에 문제점이 있어왔다. 또한 액상 멀칭제의 제조방법에 있어서도 수지 에멀젼에 다른 물질을 혼합하므로 혼합된 구성성분의 균일한 혼합이 이루어지기 어렵고 이러한 상태로 토양에 살포되므로 형성되는 멀칭 막의 균일성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 토양에 살포 시 건조되어 형성되는 멀칭 막의 생분해성이 우수하여 폐비닐로 인한 오염을 사전에 방지하고 강도와 치밀성이 향상되고 토양 밀착성이 향상되어 강풍 또는 폭우에 유실되지 않고 견고한 막을 형성할 수 있으며 멀칭 막에 함유되는 성분의 기능이 작물에 효과적으로 작용하여 작물의 생육을 향상시키는, 생분해 가능한 액상 멀칭용 조성물을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 적절한 투습성 및 수분 함유 특성을 가짐으로써 토양의 수분을 적절히 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 멀칭 작업이 용이한 액상 멀칭용 조성물의 제조방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물을 사용한 농업용 멀칭 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 본 발명자들은 수용성 고분자, 특히 폴리에틸렌옥사이드(PEO)를 물에 용해시킨 후 탄소계 재료 및 부식산(Humic acid)을 부가하여 액상 멀칭용 조성물을 제조하고, 이를 토양 표면에 살포하여 멀칭막을 형성하는 경우, 적절한 보습성 및 투습성을 가지게 되고, 토양 흡착력이 향상되고, 내수성이 우수한 견고한 막을 형성하는 것을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물에 함유되는 상기 부식산은 양조 폐기물, 해초 폐기물, 당밀제조 폐기물 등 유기물 폐액으로부터 제조된 물질로서 이를 사용하는 경우, 토양에 영양 성분을 공급하여 생육을 촉진시키는 것 외에, 놀랍게도 살포 및 건조 후 형성되는 멀칭막의 형성을 보다 촉진시키고 멀칭 막의 토양 흡착력을 향상시킬 뿐만 아니라 멀칭막의 수분 함유 특성이 향상되어 토양의 수분을 식물의 생육에 필요한 정도로 조절하는 기능이 우수하게 되는 것을 발견하였다. 또한 상기 성분 외에 식물성 천연고분자를 더 부가하여 가교(Cross-linking)에 의해 멀칭막을 보다 견고히 형성하고 토양 부착성을 향상시킬 수 있고, 수용성 고분자 분해성 미생물 또는 이의 혼합물을 부가하여 생분해성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 요변제를 부가하여 흘러내림을 방지할 수 있으며, 규소질 비료, 키토산 등 기능성 첨가제들을 부가하여 다기능성 액상 멀칭용 조성물을 제조할 수 있음을 발견하였고, 규소질 비료를 부식산과 혼합하여 사용하는 경우 성막(成膜)성능이 현저히 향상되는 것을 발견하였다.

따라서 본 발명은 수용성 고분자, 탄소계 재료 및 부식산을 함유하는 액상 멀칭용 조성물을 제공하며, 본 발명에 따른 조성물은 식물성 천연고분자, 수용성 고분자 분해성 미생물 또는 이의 혼합물, 요변제, 키토산, 마그네슘 비료, 규소 비료, 살충제, 살균제 및 제초제로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유할 수 있다. 본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물은 플라스틱 용기에 포장된 농축액 상태로 보관, 운반하므로 부피와 무게가 아주 적어, 보관비용이나 물동비용을 절감할 수 있으며 살포 및 건조되어 형성되는 멀칭막의 두께나 특성이 균일하게 조절되는 장점이 있다.

또한 본 발명은 수용성 고분자 분산액에 탄소계 재료 및 부식산을 혼합하는 액상 멀칭용 조성물의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 제조방법은 물에 분산시켜 액상의 조성물로 제조할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 멀칭 방법은 수분산액 상태의 액상 멀칭용 조성물을 토양 표면에 살포하여 토양 표면에서 건조되면서 멀칭막이 형성되는 것을 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. 또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물은 고체상태, 또는 에멀젼 상태 또는 현탁액 상태일 수 있으며, 구성 성분으로는 수용성 고분자, 탄소계 재료 및 부식산(Humic acid)을 함유하며, 부가적으로 식물성 천연고분자, 수용성 고분자 분해성 미생물 또는 이의 혼합물, 요변제, 키토산, 마그네슘 비료, 규소 비료, 살충제, 살균제 및 제초제로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유할 수 있다.

상기 수용성 고분자는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알코올 또는 폴리에틸렌글리콜로부터 선택되는 1종 이상과 폴리에틸렌옥사이드의 혼합물인 것이 바람직하며, 상기 폴리에틸렌옥사이드는 평균분자량이 100,000 내지 8,500,000 이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 300,000 내지 6,500,000이 성막성능 및 수용해성 측면에서 좋다. 폴리에틸렌옥사이드의 분자량이 100,000 미만인 경우에는 성막 성능이 저하되고 상기 분자량이 8,500,000을 초과하는 경우에는 수용해성이 저하되어 불리하다. 상기의 평균 분자량은 상대질량으로 원자질량단위(amu)이며 무차원인 것을 말한다.

상기 수용성 고분자는 고체상 또는 에멀젼 상태인 것을 사용할 수 있으며, 상기 수용성 고분자의 함량은 액상 멀칭용 조성물 중 0.1 내지 10 중량% 로 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 수용성 고분자를 0.5 내지 5 중량% 를 사용하는 것이 멀칭막의 성막성과 투습성이 적절하여 좋다. 상기 수용성 고분자 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 성막 기능 및 막의 내구성이 저하될 수 있고, 상기 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 고점도로 인해 작업이 불가능하고 생분해 효율이 저하되어 1년 이상이 지난 경우에도 분해되지 않고 토양 표면에 잔류하게 되어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물은 멀칭 막에 의한 차광 효과로 잡초 발생을 억제하고 탄소계 재료를 함유함으로써 태양광을 흡수하여 지열을 상승 또는 조절할 수 있다. 탄소계 재료로는 활성탄, 카본 블랙, 흑연 또는 이의 혼합물을 사용할 수 있으며, 효과나 경제적인 면에서는 활성탄(active carbon), 카본블랙(Carbon Black) 또는 이의 혼합물을 사용하는 것이 더 바람직하다. 탄소계 재료의 함량은 액상 멀칭용 조성물 중 0.1 내지 10중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 탄소계 재료 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 차광효과 및 지열 보온 효과의 발현이 미미하고, 상기 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 액상 멀칭용 조성물의 막 형성 및 수분산성을 저해할 수 있어서 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물에 함유되는 부식산(Humic acid)은 통상적으로는 식물이 땅속에서 오랜 기간 부식된 잔류물을 의미한다. 상기 부식산은 시판되는 제품을 사용할 수도 있고 직접 제조하여 사용할 수 있으며, 제조방법은 예를 들면 양조 폐기물, 해초 폐기물, 당밀제조 폐기물, 기타 고농도 유기물 폐액을 일반적인 퇴비 제조법을 이용하여 발효 및 건조하는 단계를 거친다.

본 발명에 따른 부식산 함량은 액상 멀칭용 조성물 중 0.01 내지 2 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 부식산 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 멀칭막의 수분 함유 특성, 토양 흡착력 및 멀칭막의 성막에 미치는 효과가 미미할 수 있고, 상기 함량이 2 중량%를 초과하는 경우에는 멀칭용 조성물의 분산성 및 작업성이 약화될 수 있어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물은 식물성 천연고분자를 더 함유하는 것이 조성물의 수분산성이 향상되고 멀칭막의 가교(Cross-linking) 성능 및 토양 부착력이 향상되며 적절한 투습성을 가지게 되어 식물생장에 매우 우수하다. 상기 식물성 천연 고분자로는 전분 및 그 유도체 등의 다당류, 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, Carboxy Methyl Cellulose, 하이드록시메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 유도체 또는 이의 혼합물을 들 수 있으며, 상기 식물성 천연고분자의 함량은 액상 멀칭용 조성물 중 0.1 내지 2 중량%인 것이 바람직하다. 상기 식물성 천연고분자의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 멀칭막의 가교 성능 향상 효과나 토양 부착력 효과의 향상이 미미하고, 상기 함량이 2 중량%를 초과하는 경우에는 멀칭막의 내구성이 저하될 수 있다.

본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물은 수용성 고분자 분해 미생물 또는 이의 혼합물을 더 함유하는 경우에 토양의 산성화를 막고 토질을 좋게 유지하며 식물의 생장 속도도 빨라 매우 좋은 효과를 나타낸다.

상기 미생물은 경작지(밭)에서 채취한 부식토를 물에 잘 분산시킨 후 고형분을 걸러낸 용액으로 수용성 고분자 분해 미생물을 스크리닝한 것을 의미한다.

상기 수용성 고분자 분해성 미생물 또는 이의 혼합물의 함량은 수용성 고분자 함량에 비례하여 사용되며, 상기 수용성 고분자 분해성 미생물 또는 이의 혼합물의 함량은 액상 멀칭용 조성물 중 0.0001 내지 0.01 중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.0001 중량% 미만인 경우에는 수용성 고분자 분해속도 향상 효과가 미미하고, 0.01 중량%를 초과하는 경우에는 수용성 고분자 분해속도가 너무 빨라서 적절하지 못하게 되기 때문이다. 통상적으로 생분해성 멀칭 필름의 경우 1년 정도 기간 내에 완전히 분해되는 것이 바람직하며, 바람직하게는 3개월 내지 6개월에 완전히 분해되는 것이 좋다. 따라서 상기 사용량 범위를 벗어나는 경우 분해기간이 3개월 미만 또는 6개월을 초과하게 되어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물은 요변제를 더 함유하는 경우에 분무시 흘러내림을 방지하는 효과를 나타낸다. 상기 요변제에는 알긴산나트륨을 사용할 수 있다. 상기 요변제의 함량은 액상 멀칭용 조성물 중 0.01 내지 1 중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만일 경우에는 흘러내림 억제 효과가 미미하고 상기 범위를 초과하는 경우에는 분무작업성이 떨어진다.

또한 본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물은 기능성 첨가제로서 키토산, 마그네슘 비료, 규소 비료 등 비료성분(Fertilizer), 살충제(Insecticide), 살균제(Fungicide), 제초제(Herbicide)등을 더 부가할 수 있다. 본 발명에서는 기능성 첨가제를 첨가하는 경우에 막을 형성함으로써 막 속의 첨가제들이 함께 응고되어 있다가 물에 의하여 서서히 녹아 지속적으로 농작물의 뿌리에 공급하는 서방제(Release Controller)로서의 효과를 나타낸다. 상기 기능성 첨가제 중 키토산(Chitosan)은 갑각류에 함유되어 있는 키틴을 식물에 흡수가 쉽도록 가공한 것으로서 구체적으로는 게나 가재, 새우 껍데기에 들어 있는 키틴을 탈아세틸화하여 얻어낸 물질을 말한다. 키토산을 첨가함으로써 농작물의 세포를 활성화하여 면역력을 강화해주며 질병을 예방하고 자연적인 치유능력을 활성화하는 기능을 조절하여 사용 농약의 감소를 꾀할 수 있고, 또한 농작물이 이미 흡수한 중금속 및 오염 물질 배출 기능의 효과를 나타낸다. 또한, 상기 기능성 첨가제 중 규소질 비료를 더 함유하는 경우에는 성막(成膜)성능이 향상되는 효과를 나타낸다. 상기 기능성 첨가제의 함량은 액상 멀칭용 조성물 중 0.01 내지 1 중량% 첨가할 수 있다. 상기 함량 미만으로 첨가하는 경우에는 효과의 발현이 미미할 수 있고 상기 함량을 초과하는 경우에는 토양에 시비함량이 너무 높아질 수 있어서 바람직하지 않다.

이하, 본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물은 고체상태, 에멀젼 상태 또는 현탁액 상태일 수 있으며 하기의 제조단계를 포함하는 제조방법으로 제조된다.

a) 수용성 고분자 및 물을 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계;

b) 상기 a)단계의 혼합액에 탄소계 재료 및 부식산을 첨가하여 혼합액을 제조하는 단계;

c) 상기 b)단계의 혼합액에 식물성 천연고분자, 수용성 고분자 분해 미생물 또는 이의 혼합물, 요변제, 키토산, 마그네슘 비료, 규소 비료, 살균제, 살충제, 제초제부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 더 첨가하여 혼합하는 단계;

를 포함한다.

상기 a) 단계에서 수용성 고분자는 평균분자량이 100,000 내지 8,500,000인 폴리에틸렌옥사이드 또는 폴리에틸렌옥사이드와 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜로부터 선택되는 1종 이상의 혼합물인 생분해성 액상 멀칭용 조성물의 제조방법으로 제조된다.

또한, 상기 b) 단계의 혼합액에 식물성 천연고분자, 수용성 고분자 분해 미생물 또는 이의 혼합물, 요변제, 키토산, 마그네슘 비료, 규소 비료, 살균제, 살충제, 제초제부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 더 첨가하여 혼합액을 제조할 수 있다.

상기 a)단계에서 수용성 고분자를 완전히 용해시키기 위해 혼합액을 가열할 수 있으며 가열 온도는 40 내지 80℃의 범위가 효과 및 경제성 측면에서 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 수분산액 상태의 액상 멀칭용 조성물을 사용한 멀칭 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 멀칭 방법은 수분산액 상태의 액상 멀칭용 조성물을 토양 표면에 살포하여 토양 표면에서 건조되면서 멀칭막이 형성되도록 하는 것이고, 살포 방법은 통상적인 살포기 또는 분무기를 사용하여 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 멀칭 방법으로 형성된 멀칭막은 1년 이내에 바람직하게는 3개월 내지 6개월에 생분해되므로 환경 친화적이며, 멀칭막을 회수하는 과정이 불필요하므로 인건비를 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물은 고농도의 생물성 폐기물로부터 수득된 부식산을 사용하며 생분해성이므로 환경 친화적이며, 본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물로부터 형성된 멀칭 막의 수분 함유 특성이 향상되어 토양의 수분을 식물의 생육에 필요한 정도로 조절하는 기능이 우수하며, 멀칭 막의 토양 흡착력이 향상되며, 농작물 생육에 적절한 보습성 및 투습성을 가질 뿐만 아니라 농작물의 생육을 촉진하는 효과를 가진다.

또한 본 발명에 따른 액상 멀칭용 조성물을 사용한 멀칭 방법은 수분산액 상태의 멀칭용 조성물을 제조하여 살포하므로 종래 비닐 멀칭 막보다 설치가 용이하며, 지형의 요철에 따른 영향을 거의 받지 않으며, 경사지에도 설치가 용이하고, 잔류 멀칭막을 회수할 필요가 없어, 인건비가 절약된다. 또한 비료의 시비, 살충제, 살균제 및 제초제의 살포를 함께 행할 수 있어 경제적으로 유리하다.

아래에 실시 예를 통하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 단, 하기 실시 예는 본 발명의 예시에 불과한 것으로서 본 발명의 특허 청구 범위가 이에 따라 한정되는 것은 아니다.

<실시 예 1>

아래 기재한 물질로 이루어진 액상 멀칭용 조성물을 제조하였다.

1. 폴리에틸렌옥사이드(PEO, 평균분자량(Mw): 1,600,000, 제조사 : 일본, 메이세이화학, 제품명 : ALKOX ) : 10 g

2. 분말활성탄소(제조사 : 가야활성탄소공업, type : D-1-10-30): 10 g

3. 수용성 부식산(제조사 : 대신 Corporation, 제품명:Multi-Humic Soluble, Granule) : 2 g

4. 전분 : 2 g

5. Carbon Methyl Cellulose(CMC,제조사 : 중국 Hercules Chemicals Company Ltd., 제품명 : Sodium Carboxymethyl Cellulose) : 10g

6. 물 : 상기 물질 포함 1000mL

폴리에틸렌옥사이드(PEO) 10g을 물 800mL에 투입하여 60℃로 가열, 교반으로 완전히 용해시킨 후 전분, 활성탄, 부식산 및 CMC분말을 차례로 첨가하여 상온에서 4시간 동안 교반, 혼합 후 물을 첨가하여 고형분 함량이 3.4중량%인 액상 멀칭용 조성물을 1L를 제조하였다.

<실시 예 2>

실시예 1의 액상 멀칭용 조성물에 PEO 분해성을 갖는 토양미생물 0.005g을 더 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 액상 멀칭용 조성물을 제조하였다.

상기 PEO 분해성을 갖는 토양미생물은 액상 멀칭제를 사용한 경작지(밭)에서 채취한 부식토를 물에 잘 분산시킨 후 고형분을 걸러낸 용액으로 수용성 고분자 분해 미생물을 스크리닝하여 얻었다.

<실시 예 3>

실시예 2의 액상 멀칭용 조성물에 규산질 비료( 제조사 : (주)새턴바이오텍, 제품명 : 큰손 규산입제) 1g과 알긴산나트륨(제조사:중국,Qingdao Bright Moon Seaweed Group Co. Ltd.) 1g를 더 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 액상 멀칭용 조성물을 제조하였다.

<비교 예 1>

통상적인 흑색 멀칭막(제조사 : 일신화학, 제품명 : 농업용 흑색 HDPE Film)을 사용한 것을 비교예 1로 하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 액상 멀칭용 조성물을 이용하여 하기와 같이 멀칭막을 형성한 후 물성을 측정하였다.

경작지에서 농업시험용 포장(면적 : 700cmX445cm)을 단위로 하여 난괴법으로 3회 반복 설치하여 골타기하고 콩(황금콩)을 파종(재식거리 : 60cm×15cm)한 후, 같은 기후조건 하에서 멀칭제를 전혀 사용하지 않은 나대지를 대조군으로 하여 상기 실시예 1 내지 3의 조성물 및 비교 예 1로 멀칭막을 형성한 결과와 비교하였다.

4개월 동안 동일한 조건에서 생육하여 생육 상태, 잡초 발생 억제 효과를 하기 표 1에 나타내었다. 생육 상태는 작물의 키와 열매의 수량을 기준으로 판별하여 대조군 대비 15% 이상이면 양호 30% 이상이면 매우 양호로 하였고, 대조군 대비 15% 저하되면 불량이고 대조군과 차이가 거의 없으면(± 15%) 보통으로 하였다. 또한, 잡초 발생 억제의 경우 잡초 발생 수를 기준으로 생육상태와 같이 판별하였으며 생분해성은 6개월 지난 후 잔존 여부에 따라서 90% 이상 제거되면 매우 양호, 70~90%이면 양호, 40~70%이면 보통, 50% 미만이면 불량으로 판별하였다. 성막 성능은 성막된 토양표면을 손가락으로 눌러 부서질 때까지의 강도를 상대적으로 평가하였으며, 아주 딱딱하고 질긴 막이 형성되면 매우 양호, 딱딱한 막이 형성됨을 확실히 느낄 수 있으면 양호, 겨우 느껴지면 보통, 대조군 정도이면 불량으로 판별하였다.

[표 1]

상기 표 1에 나타낸 바와 같이 생육 상태는 본 발명에 따른 멀칭방법으로 진행된 실시 예 1 내지 3의 경우 비교 예 1에 비해 우수한 결과를 나타내었고, 잡초 발생 억제 효과 측면에서는 흑생 멀칭 필름을 사용하는 비교 예 1과 동등한 수준의 효과를 나타내었다. 생분해성 측면에서는 실시 예 1 내지 실시 예 3의 경우 6개월 이내에 모두 분해되었고 특히, 수용성 고분자 분해성 미생물을 함유한 실시예 2 와 실시예 3의 경우 이를 함유하지 않은 실시예 1에 비하여 4개월 이내에 분해되는 결과를 나타내었다. 성막(成膜) 성능 면에서 실시 예 1 내지 실시 예 3 모두 양호한 성막 성능을 나타내었으며 규산질 비료를 사용한 실시 예 3의 경우 형성된 막의 강도가 규산질과 요변제의 작용에 의하여 성막이 다소 향상되었다.

Claims (12)

1. 폴리에틸렌옥사이드를 포함하는 수용성 고분자 0.1 내지 10중량%, 탄소계 재료 0.1 내지 10중량%, 부식산 0.01 내지 2중량% 및 물 80 내지 99중량%를 포함하는 생분해성 액상 멀칭용 조성물.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 수용성 고분자는 폴리에틸렌옥사이드 단독 또는 폴리에틸렌옥사이드와 폴리비닐알코올 및 폴리에틸렌글리콜로부터 선택되는 1종 이상과의 혼합물인 생분해성 액상 멀칭용 조성물.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 폴리에틸렌옥사이드는 평균분자량이 100,000 내지 8,500,000인 생분해성 액상 멀칭용 조성물.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄소계 재료는 활성탄, 카본 블랙, 흑연 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 생분해성 액상 멀칭용 조성물.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 액상 멀칭용 조성물은 전분, 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, Carboxy Methyl Cellulose, 하이드록시메틸셀룰로오스 또는 이의 혼합물로부터 선택되는 식물성 천연고분자를 0.1 내지 2 중량%로 더 포함하는 생분해성 액상 멀칭용 조성물.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 액상 멀칭용 조성물은 수용성 고분자 분해성 미생물 또는 이의 혼합물을 0.0001 내지 0.01 중량%로 더 포함하는 생분해성 액상 멀칭용 조성물.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 액상 멀칭용 조성물은 요변제로 알길산나트륨을 0.01 ~ 1 중량%를 더 포함하는 생분해성 액상 멀칭용 조성물.
10. 제 1항, 제3항 내지 제5항 및 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액상 멀칭용 조성물은 키토산, 마그네슘 비료, 규소 비료, 살균제, 살충제 및 제초제로부터 선택되는 1종 이상의 기능성 첨가제를 더 포함하는 생분해성 액상 멀칭용 조성물.
11. a) 폴리에틸렌옥사이드를 포함하는 수용성 고분자와 물을 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계;
    b) 상기 a) 단계의 혼합액에 탄소계 재료 및 부식산을 첨가하여 혼합액을 제조하는 단계;
    c) 상기 b) 단계의 혼합액에 식물성 천연고분자, 수용성 고분자 분해 미생물 또는 이의 혼합물, 요변제, 키토산, 마그네슘 비료, 규소 비료, 살균제, 살충제, 제초제부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 더 첨가하여 혼합하는 단계;를 포함하며,
    폴리에틸렌옥사이드를 포함하는 수용성 고분자 0.1 내지 10중량%, 탄소계 재료 0.1 내지 10중량%, 부식산 0.01 내지 2중량% 및 물 80 내지 99중량%를 포함하는 생분해성 액상 멀칭용 조성물의 제조방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수용성 고분자는 평균분자량이 100,000 내지 8,500,000인 폴리에틸렌옥사이드 단독 또는 폴리에틸렌옥사이드와 폴리비닐알코올 및 폴리에틸렌글리콜로부터 선택되는 1종 이상과의 혼합물인 생분해성 액상 멀칭용 조성물의 제조방법.