KR102253228B1 - 수도용 상토 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수도용 상토에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수도용 상토에 펄라이트를 첨가한 제품 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 코코피트, 피트모스, 제오라이트, 규조토, 버미큘라이트(질석) 및 황마사를 포함하는 수도용 상토에 있어서, 펄라이트를 전체 부피를 기준으로 하여 1~28v% 첨가 하는 것을 특징으로 하는 수도용 상토를 제공한다.
Description
본 발명은 수도용 상토에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수도용 상토에 펄라이트를 첨가한 제품 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
우리나라는 1970년 대에 들어 산업화되면서 농촌인구의 급격한 도시진출로 농촌 노동력이 크게 부족하게 되었다. 그리하여 1970년대 중반부터 상자육묘기술등 벼 기계재배이양기술의 연구가 시작되었고, 1980년대 초에는 육묘 및 본답재배기술이 농가에 확대, 보급되어 농촌 노동력 감소와 생산비 절감에 크게 이바지 하였다. 상자 육묘는 모를 키울 수 있는 배지인 상토가 필요하다. 기계이양재배 보급 초기에는 대부분의 농가가 황토로 자가제조상토를 이용하였으나 자가제조 상토는 pH조절과 황토를 일일히 입도 선별하는데 따르는 어려움이 있었다. 따라서 상토회사들은 수도용 상토를 제조하고 시판하여 현재 벼 재배 면적의 90%이상을 차지하고 있다. 벼 기계이양재배에 따른 육묘를 하려면 수도용 상토가 중요하다. 상토가 작물을 잘 자라게 해주는 데는 다음의 4가지 중요한 기능이 있다.
- 영양소(비료성분)을 저장하는 기능
- 작물이 필요할 때마다 흡수할 수 있는 물을 보수(저장)하는 기능
- 동시에 뿌리와 배지 상부 공기와의 가스 교환이 이루어지도록 하는 기능
- 작물을 지지해 주는 기능
이런 상토의 기능을 하기 위해서는 무엇보다 원료가 중요한데, 상토의 주 원료로는 코코피트, 피트모스, 질석, 펄라이트, 제오라이트, 규조토, 황마사가 있다. 코코피트, 피트모스, 질석, 펄라이트와 같은 원료는 대부분 수입에 의존하기에 수급이 불안정하고, 가격이 매년 오르는 단점이 있다. 그로인해 원광을 수입하여 국내에서 생산하는 펄라이트를 수도용 상토에 첨가하여 다른 수입 원자재를 줄이고, 제품의 경량화와 보수력을 적당히 하는데 목적이 있다.
이하 관련된 선행문헌들을 살펴본다. 하기 선행문헌에서의 식별부호는 본원발명과는 무관하다.
대한민국등록특허 제10-1925910호 '인산부산석고 및 사문석을 이용한 수도용 상토 조성물'은 인산부산석고 및 사문석을 이용한 수도용 상토 조성물에 관한 것이다. 제10-1925910호에 따른 수도용 상토 조성물은 벼 모종 생육에 우수한 효과를 보이며, 장기간 보관시에도 pH 및 EC 변화가 없어 품질의 안정성이 확보될 수 있는 장점이 있다. 또한, 인산부산석고 및 사문석을 사용함으로써 pH를 낮추기 위한 고가의 규조토를 사용하지 않아 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 제10-1925910호는 피트모스 및 코코피트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 유기물 10 ~ 30 부피 % ; 제올라이트, 마사토, 황토 및 고령토로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 및 팽창질석을 포함하는 무기물20 ~ 60 부피 % ; 인산부산석고, 천연석고 및 탈황석고로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 석고 10 ~ 40 부피 % ; 및 사문석 10 ~ 20 부피 % 를 포함하고, 상기 무기물은 제올라이트, 마사토, 황토 및 고령토로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 및 팽창질석을 1: 0.1 ~ 2의 부피비로 포함하며, 상기 석고 및 사문석은 1 : 0.1 ~ 2의 부피비로 포함되는 것을 특징으로 한다.
대한민국등록특허 제10-1479099호 '수도용 경량 상토 원료용 석탄 바닥재와 규조토 혼합물 및 이를 포함하는 수도용 경량 상토'는 수도용 경량 상토 원료용 석탄 바닥재와 규조토 혼합물 및 이를 포함하는 수도용 경량 상토에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화력발전소에서 발생되는 환경 폐기물인 석탄 바닥재와 특이 산성토인 규조토가 특정비율로 혼합된 pH 4.0~4.6의 수도용 경량 상토 원료용 석탄 바닥재와 규조토 혼합물 및 이를 포함하는 수도용 경량 상토에 관한 것이다. 제10-1479099호에 따른 석탄 바닥재와 규조토 혼합물을 포함하는 수도용 경량 상토를 이용할 경우, 통기성을 개선시키고, 보수력을 향상시킴으로써 작물 생육이 우수할 뿐만 아니라, 상토 원재료의 원가 절감, 산업 폐기물의 재활용을 통한 자원 생산성의 향상 및 산업 폐기물 재처리 비용의 절감 효과가 있다. 제10-1479099호는 수도용 경량 상토 원료용 석탄 바닥재와 규조토 혼합물에 있어서, 상기 석탄 바닥재는 별도의 미분 선별공정을 거치지 않은 것으로서, 입도가 0.3~2mm인 것을 포함하며, pH가 9~12이고, 상기 규조토의 pH는 3.5~4.0이고, 상기 석탄 바닥재와 규조토 혼합물의 pH는 4.0~4.6이며, 상기 석탄 바닥재와 규조토의 용적비는 20~55% : 80~45%인 것을 특징으로 한다.
대한민국등록특허 제10-1925910호나 대한민국등록특허 제10-1479099호 역시 상대적으로 가격이 높은 수입원자재를 적용하고 있다. 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 비용이 저렴한 자재를 적용하면서도 보수성, 통기성이 탁월한 수도용 상토 조성물을 개발하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 코코피트, 피트모스, 제오라이트, 규조토, 버미큘라이트(질석) 및 황마사를 포함하는 수도용 상토에 있어서, 펄라이트를 전체 부피를 기준으로 하여 1~28v% 첨가 하는 것을 특징으로 하는 수도용 상토를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적절한 보수력과 보비력 및 통기성을 가지면서도 중량이 가볍고 종래의 수도용 상토에 비해 비용이 저렴한 장점을 기대할 수 있다.
또한, 펄라이트는 다른 원료와 혼합이 잘되고 부드럽게 해주며 일괄파종기에서 모판상자에 상토담기와 복토하는데 작업성이 좋아 시간당 못자리 작업 개수를 늘려주고 농민들이 보다 편리하게 작업하는데 도움을 준다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 코코피트, 피트모스, 제오라이트, 규조토 버미큘라이트(질석) 및 황마사를 포함하는 수도용 상토에 있어서, 펄라이트를 전체 부피를 기준으로 하여 1~28v% 첨가 하는 것을 특징으로 하는 수도용 상토를 제공한다.
상기의 조성에서 코코피트는 10~30v%, 피트모스는 5~10v%, 질석은 20~50v%, 제오라이트는 5~10v%, 규조토는 5~10v%, 황마사는 5~20v%인 것이 바람직하다.
본 발명은 종래의 수도용 상토에 펄라이트를 첨가하여 수입 원자재 사용을 줄여 원료수급을 용이하게 할 뿐만 아니라, 보수성, 통기성이 탁월한 수도용 상토 조성물을 제공한다.
이하에서 본 발명의 수도용 상토에 첨가되는 물질들을 살펴본다.
코코피트는 코코넛 허스크 부위에서 섬유질인 코코넛 화이바를 추출한 다음에 생기는 코코넛 더스트를 물리적 압착과정과 화학적 부숙과정을 거쳐 생산된 것이다. 코코피트의 특성은 보수력과 보비력이 높고, 통기성이 좋으며 용적밀도가 낮고 양이온치환용량이 높고 분해에 저항성이 있는 원료이다. 코코피트는 질소, 인산, 규산, 석회, 유황 등 이외에도 식물양분을 보유하는데 이들 성분은 부식의 분해로 인하여 유효화 된다.
피트모스는 대개 물이끼로 만들어지는데 연한 황갈색 또는 갈색을 띤다. 피트모스는 모든 피트 중에서 가장 높은 보수능력 즉 용적의 50~60% 이상의 수분을 가지고 있다. 피트모스에는 이끼의 미세한 구조를 볼 수 있다. 이끼의 넓은 표면적에는 많은 양의 수분이 보유되어 있고 피트모스 덩어리 사이의 큰 공극에서는 활발한 공기 교환이 일어난다. 공극을 위해서는 피트모스를 섬유 수준이하로 가늘게 갈아서는 안 된다.
피트모스는 현재 세계적으로 가장 많이 이용되고 있는 상토의 유기물 자재로 부피의 98%정도가 수분세포이기 때문에 물과 공기가 이상적인 비율로 함유되어 있어 통기성 및 보수력이 매우 우수하다. 또 세포 표면에 COOH-기가 있어 양이온 치환용량이 커서 보비력이 좋고, 무기물 함유량이 매우 적고 난분해성으로 분해과정에서의 무기성분 용출도 많지 않아서 시비조절이 용이하다.
제오라이트는 끓는 돌이라는 의미를 갖는 광물이다. 경북 영일, 포항, 감포 등 제 3기 지층에서 집중적으로 산출된다. 물과 함게 다른 물질과 교환할 수 있는 홈(channel)과 기공(pore)이 3차원 구조를 형성하여 결정내의 기공의 크기와 형태에 따라서 독특한 성질들을 가진다. 농업용 토양개량제로 벤토나이트와 함게 비료로 기타 규정되어 유통되고 있으며, 축산용으로는 벤토나이트, 카올린, 일라이트, 흑운모, 견운모와 함께 보조 사료로 활용되고 있다. 기타 농약의 보조제, 어류의 사료첨가제, 원예작물의 육묘용 포트와 수도용 상토 등에서 광범위하게 사용된다. 제오라이트의 특성은 양이온치환용량이 현저히 높고 다량의 염기를 포함하고 있으며 특히 나트륨 함량이 비교적 높다. pH는 중성에 가깝고 다량의 염기를 포함하고 있으므로 산성토양개량의 효과는 있지만 토양의 물리성 개량의 면에서는 효과는 적다. 보비력이 현저히 크므로 관수에 의한 비료의 용탈이 적다.
버미큘라이트(질석)는 700℃이상으로 갑자기 가열했을 때 지렁이와 비슷한 모형으로 팽창하므로 지렁이(vermiculare)를 뜻하는 라틴어에서 유래되었다. 질석은 공업용이나 건축자재로 사용되고 그 중 품질이 떨어지는 질석이 농업용 원료로 사용된다. 버미큘라이트는 농업용으로는 상토의 원료, 삽목·육묘용배지, 토양개량제 등으로 사용된다. 보습성이 높으며 단열성이 높고, CEC가 높아 보비력이 좋으며, pH가 중성이어서 혼합에 용이하다.
황마사는 바람에 의해 운반된 연황색 내지 황갈색을 띠는 미사질 퇴적물을 말한다. 이러한 황마사는 균질하고 0.05~0.005mm인 마사가 50%이상이 되고 일반적으로 기공이 많으며 쉽게 부스러지는 성질을 지니며 탄산염을 포함하고 있다. 일반농가에서 상토로 많이 사용되고 있는 황마사는 pH가 낮고 물 빠짐이 느린 특성 때문에 선호되었으나 무거워서 취급이 불편하고, 무분별한 자연훼손이란 벽에 부딪쳐 사용이 자제되고 있다.
본 발명은 이러한 종래의 수도용 상토에 펄라이트를 첨가하여 황토의 사용량이 많아짐에 따른 무게의 중량화를 방지하고, 물빠짐이 느린 황토의 특성을 보완하여 보수력과 보비력이 적당한 수도용 상토를 만드는데 있다.
펄라이트는 배지의 공기공급을 원활하게 하는 특성이 있어 황마사의 좋은 대용물이다. 펄라이트의 장점은 매우 가볍고, pH도 중성에 가깝다. 펄라이트는 질석과 유사하게 농업용으로는 상토의 원료, 삽목·육묘용배지, 양액재배 배지 등으로 사용된다. 펄라이트의 장점으로는 경량이고 통기성이 좋고, 토양의 경화를 방지하며 단열성도 높고, 흡습성이 높고 내화성과 화학적으로 안정성이 높고, pH가 중성이다.
펄라이트는 원예용이나 화훼용 그리고 특수목적용으로 사용되는 상토를 제조하는데 대표적으로 투입하는 원료이며, 상술한 바와 같이 통기성 등의 물리적 성질을 좋게 한다. 그리고 상토의 비중을 낮추므로 못자리 1판당 중량을 줄여줘 파종이나 치상 그리고 이앙할 때 취급이 편리한 점이 있어 농업인이 고령화된 농촌에서는 이점을 제공한다. 일반적으로 현재 농사기술에서 못자리를 만드는 경우 대부분 일괄파종기로 파종하게 되는데, 코코피트나 피트모스와 같은 유기물 원료와 그리고 규조토, 황마사와 같은 무기물 원료는 점성이 다른 원료보다 높게 가지고 있기 때문에 비율을 높게 혼합된 상토일 경우 파종기에서 흐름성이 좋지 않게 된다. 반면 펄라이트는 다른 원료와 혼합이 잘되고 부드럽게 해주며 일괄파종기에서 모판상자에 상토담기와 복토하는데 작업성이 좋아 시간당 못자리 작업 개수를 늘려주고 농민들이 보다 편리하게 작업하는데 도움을 준다.
펄라이트는 작물을 키우는 상토 원료로 직접 사용되고 있고 내화단열의 기능성 때문에 건축자재용으로 사용되며 식품의 제조 또는 가공상 여과 보조제(여과, 탈취, 탈색, 정제)용 등 다양하게 사용되고 있다. 그로인해 원석에 따른 팽창 펄라이트가 다양한 입도로 생산되고 있다. 그렇지만 0.3mm이하 분말 입도는 특별한 사용처가 없어 펄라이트 생산 공장에서도 처리하는 것에 문제가 있고 특별한 사용처가 없으면 돈을 주고 매립하거나 그대로 방치하여 환경적으로 문제를 일으킬 수 있는 요인이 된다.
이러한 펄라이트는 화산활동 과정에서 유문암질 마그마가 분출 후 지표의 호수나 바다로 흘러들어 급속히 냉각되면서 내부 휘발성분이 농축되어 생성된 광물이다. 상기의 펄라이트 분말을 못자리상토의 원료를 사용함으로써 상토원가를 낮추고 상토의 기능성을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
물리성 분석
본 출원인의 보수력 측정 장비로 각각 원료의 보수력을 측정한 결과는 하기 표1과 같다.
하기 표1 및 표2에서의 펄라이트를 포함하지 아니하는 코코피트, 피트모스, 제오라이트, 규조토, 버미큘라이트(질석) 및 황마사를 포함하는 수도용 상토를 대조구로 하였다.
실험군에서 첨가된 펄라이트는 입자크기 0.1~0.3mm의 펄라이트분말을 적용하였다.
| 구분 | 공극률(%) | 보수력(%) | 비고 |
| 대조구 | 64.8 | 28.7 | - |
| 펄라이트 5% | 65.6 | 24.2 | 보수력 4.5% 감소 |
| 펄라이트 10% | 66.6 | 20.1 | 보수력 8.6% 감소 |
| 펄라이트 20% | 68.0 | 16.1 | 보수력 12.6% 감소 |
| 펄라이트 30% | 65.0 | 10.9 | 보수력 17.8% 감소 |
| 펄라이트 40% | 64.5 | 8.6 | 보수력 20.1% 감소 |
| 펄라이트 50% | 63.0 | 7.6 | 보수력 21.1% 감소 |
상기 표1에서 나타난 바와 같이, 펄라이트를 첨가하였을 경우 보수력이 감소는 경향을 확인할 수 있었다.
생육실험
11월 30일에 볍씨를 물에 침지하고, 24시간 동안 방치함. 12월 2일에 침지된 볍씨20L에 다찌가렌 2ml로 종자 소독을 한 후 12월 3일에 32℃항온 인큐베이터에서 24시간동안 볍씨를 최아함. 12월 4일에 모판상자에 평탄화 작업을 한 후 볍씨 200g을 파종 한 후 복토하였다. 온도 30℃의 방에서 12월 7일까지 상자쌓기를 한 후 12월 7일 치상하였다. 이후 12월 21일까지 생육 시켰다.
| 구분 | 초장(cm) | 생체중(mg/주) | 건물중(mg/주) | 비고 |
| 대조구 | 15.8 | 57.7 | 8.7 | - |
| 펄라이트 5% | 16.1 | 59.8 | 9.4 | 약간증가 |
| 펄라이트 10% | 16.3 | 62.3 | 11.7 | 크게증가 |
| 펄라이트 20% | 16.0 | 59.7 | 9.3 | 약간증가 |
| 펄라이트 30% | 14.2 | 54.3 | 8.3 | 감소 |
| 펄라이트 40% | 13.6 | 50.3 | 8.0 | 감소 |
| 펄라이트 50% | 11.8 | 43.7 | 7.0 | 감소 |
즉, 상기의 표1에서 나타난 바와 같이, 펄라이트를 첨가하였을 경우 보수력은 감소하였으나, 표2에서 나타난 바와 같이, 펄라이트를 28v% 이하로 첨가하는 경우 모의 생육에 긍정적인 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다. 이는 펄라이트를 첨가시 혼합성을 증대시켜 상토를 균일한 품질로 유지시킬 수 있으며, 이에 따라 높은 보비력을 확보할 수 있는 것에 기인된다고 판단된다.
본 발명을 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 청구항 부호는 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 형상과 구조를 첨부된 도면에 한정한다는 뜻이 아니다.
Claims (1)
- 코코피트 10-30v%, 피트모스 5~10v%, 제오라이트5-10v%, 규조토 5-10v%, 버미큘라이트(질석) 20-50v% 및 황마사 5-20v%를 포함하는 수도용 상토에 있어서,
펄라이트를 전체 부피를 기준으로 하여 9~15v% 첨가 하며,
상기 펄라이트의 입자크기는 0.1~0.3mm인 것을 특징으로 하는 수도용 상토.
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