사계절 잔디녹화 시스템{Greenization system for the four seasons}

본 발명은 사계절 잔디녹화 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 펄라이트와 피트모스를 혼합한 상토를 인공지반으로 하여 토층 지하 25㎝에 온수 파이프를 설치하고 기름보일러 난방시스템을 이용하여 지반을 히팅시키므로서 잔디지반의 동결을 방지하고 뿌리생육을 지속적으로 유지시켜 겨울철에도 푸른 잔디밭을 조성시킬 수 있는 인공지반용 사계절 잔디녹화 시스템에 관한 것이다.

쾌적한 생활환경을 조성하고, 도시의 생활공간을 확대하기 위하여 잔디녹화방법은 그 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 겨울철 그린의 경우 혹한기에 잔디생육이 불량해지고 엽색이 퇴색하여 잔디품질이 떨어지게 된다. 이를 방지하기 위하여 축구장 필드등은 전기선을 매립하여 가열함으로써 겨울시즌동안 토양의 결빙을 방지하고 잔디를 푸르게 유지시킨다.

종래, 잔디녹화방법에 관한 연구로는 국제공개번호 wo 99/01619에 잔디 피치 특히 축구장 그라운드를 성층시공하여 가열하는 방법에 대하여 공지된 바 있다.

그러나 상기 방법은 초기 설치비용이 많이 소모되고, 축구장과 같은 넓은 잔디구장에 적합한 시스템으로써 그 사용이 제한적일 수 밖에 없고, 대한민국 특허공개번호 제 99-04666에 옥상의 녹화시스템에 대하여 공지된 바 있으나 동기에 난방이 불가능하여 봄 내지 여름철과 동일한 수준으로 잔디를 생육시킬 수 없다는 단점을 갖고 있다. 이밖에도 녹화시공을 위한 많은 방법들이 보고되어 있으나 지반을 형성하는 토양이 적합하지 않거나 방수 및 방근처리등의 문제점이 있어서 상용화 되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명자는 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 펄라이트와 피트모스를 혼합한 상토를 인공지반으로 하여 토층 지하 25㎝에 온수 파이프를 설치하고 기름보일러 난방시스템을 이용하여 지반을 히팅시키므로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 인공지반을 이용한 사계절 잔디녹화 시스템을 제공함에 있다.

특히, 옥상녹화 시스템의 바람직한 실시예를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 보도블럭 바닥(10)에 PVC 방수쉬트와 비닐을 깔어 방수층(20)을 형성시키고, 스치로폴 배수판으로 배수층(30)을 만든 다음 부직포를 사용하여 세립입자 필터층(40)을 만들고, 기름보일러에 연결된 온수 파이프(50)를 설치한 다음 펄라이트와 피트모스를 혼합한 상토를 인공지반(60)으로 깔고 잔디를 파종한 다음, 상기 시스템상에서 잔디를 생육시킴으로써 달성하였다.

이하, 본 발명의 구성을 설명한다.

도 1은 사계절 잔디를 녹화시키기 위한 지반구조방식을 나타낸 모식도이다.

도 2는 기름보일러 난방시스템을 이용한 시험구와 대조구의 배치도를 도시한 모식도이다.

도 3은 파종후 40일된 잔디개체를 나타낸 것이다.

도 4는 파종후 70일 된 잔디개체를 나타낸 것이다.

도 5는 보일러 지반히팅에 따른 토양깊이별 지온변화를 나타낸 그래프이다.

도 6은 보일러 지반히팅에 따른 토양깊이별 토양수분함량의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 7은 비닐피복과 무피복에 따른 토양깊이별 온도변화를 나타낸 그래프이다.

도 8은 관수후 시간경과에 따른 수분함량의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 9는 보일러 수온에 따른 지온변화를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 인공지반30 : 엑셀파이프, 와이어메쉬

40 : 세립입자필터50 : 배수층

60 : 방수층

본 발명 사계절 녹화시스템의 바람직한 실시예는 도 1에 도시한 바와 같이, 보도블럭(10)상에 적층된 PVC 방수쉬트와 비닐로 구성한 방수층(20)과; 상기 방수층상에 적층된 스치로폴 배수판으로 구성한 배수층(30)과; 상기 배수층상에 적층된 부직포로 구성된 세립입자 필터층(40)과; 상기 세립입자 필터층상에 배치된 온수파이프(50); 상기 온수파이프상에 잔디의 파종을 위해 일정두께로 형성되는 인공상토 순으로 적층되어 구성됨을 특징으로 한다.

상기 인공지반 형성에 있어서, 펄라이트(perlite)는 70～90%(v/v) 바람직하게는 80%(v/v), 피트모스(peatmoss)는 10～30%(v/v) 바람직하게는 20%(v/v)가 되게 혼합하여 사용하며, 인공지반의 두께는 20～30㎝ 바람직하게는 25cm가 되게 형성시킨다.

상기 기름보일러 난방 시스템의 가동에 있어서 보일러의 수온은 40℃～55℃가 바람직하다.

본 발명에서는 상기와 같은 녹화시스템에서 잔디를 생육시킴으로서 잔디품질, 피복율, 잔디뿌리길이, 건물중, 잔디밀도, 혼합상토의 기초물성을 조사하였고 지반 히팅이 잔디에 미치는 영향을 측정하였으며, 비닐피복과 무피복시 깊이별 지온변화, 수분함량변화, 보일러 수온에 따른 지온변화를 조사하였다.

상기 단계에서 잔디품질(Turf quality)은 파종후 한달간격으로 (11/5, 12/5) 전문가 2인 이상이 1: 워스트(worst) - 9: 베스트(best)로 하여 달관조사 실시하였다

상기 단계에서 보일러 지반 히팅에 따른 토양 깊이별 지온 및 토양 수분함량은 도 2에 나타난 바와 같이 티-타입 써모커플(T-type thermocouple)(표면, 10, 20, 30cm)을 실험포지에 좌측4개 우측4개 설치하고, 티디알 모이스처 센서(TDR moisture sensor)(5, 10, 20cm)를 실험포지에 좌측3개 우측 3개 설치하여 측정하였다.

모든 관측데이터의 수집은 데이터로거(CR 10X,Campell Scientfic,INC.)를 이용하였으며 각 측정항목당 1분간 순간치를 측정하여 1시간동안의 평균치내어 1일간 24점의 데이터를 로거에 기록하였다.이 데이터는 RS232케이블을 사용하여 노트북 컴퓨터로 다운받아 데이터를 정리하였다.

이하, 본 발명의 구체적인 방법을 도면과 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 본 발명 녹화시스템의 설치 및 잔디종자 파종

안양베네스트 골프클럽내 연구포지(시험규모: 5m×13m)에서 잔디녹화 실험을 실시하였다.

도 1에 보이는 바와 같이 보도블럭 바닥(10)에 PVC 방수 쉬트와 비닐을 깔어 방수층(20)을 만들고 스치로폴 배수판으로 배수층(30)을 형성하였고 부직포를 깔어 세립입자를 필터층(40)을 만든 다음 온수 파이프(50)를 설치하고 펄라이트와와 피트모스를 혼합한 상토로 인공지반(60)을 조성하고 크리핑 벤트그래스 '펜-에이4'(Creeping bentgrass 'Penn-A4') 잔디초종을 파종하였다.

하기 표 1에 기록한 바와 같이 2000년 10월 5일에 파종하였으며, 비닐피복, 설부병 예방시약, 복합비료를 처리하여 잔디를 생육시켰다.

실험예 1: 지반 히팅이 잔디품질 및 피복율에 미치는 영향 조사

잔디품질(Turf quality)은 파종후 한달간격으로 (11/5, 12/5) 전문가 2인 이상이 1: 워스트(worst) - 9: 베스트(best)로 하여 달관조사 실시하였다

10월 31일부터 히팅한 처리구가 무처리구에 비해 잔디품질이나 피복율에 있어 월등히 높게 나타났다(표2). 잔디품질의 경우 히팅한 처리구는 4.55를 나타난데 비해 무처리구는 2.75에 불과하였다. 피복율의 경우 히팅한 처리구는 72.5%를 나타냈으나 무처리구는 45% 피복율 밖에 보이지 않았다.

실험예 2 : 잔디뿌리길이

잔디뿌리의 경우 히팅한 처리구가 1개월째는 0.15mm 길었으며 2개월째는 0.75mm 가 더 길게 나타났다(표 2).

또한 도 3, 4에서 보는 바와 같이 파종후 40일째, 70일째의 잔디상태가 히팅을 통해 훨씬 좋아진 것을 알 수 있다. 히팅시스템의 잔디는 지상부가 4-5엽이고 잔뿌리가 많이 나온 반면에 무처리구의 잔디는 2-3엽이고 뿌리는 단뿌리로 하나가 길게 뻗은 상태를 나타냈다.

실험예 3 : 건물중 조사

파종 후 1개월째 히팅처리구의 건물중이 무처리구에 비해 66g/㎡ 더 높게 나타났으며, 2개월째는 100g/㎡이 더 높게 나타났다(표 2)

실험예 4 : 잔디밀도

하기 표 2에 나타난 바와 같이, 파종후 1개월째 히팅처리구의 잔디밀도가 무처리구에 비해 2개 더 높게 나타났으며, 2개월째는 2.5개 더 높게 나타났다.

실험예 5 : 혼합상토 기초물성 조사

펄라이트와 피트모스의 배합비율에 따른 인공토양의 물리성을 조사하였다.

본 실험예의 혼합상토는 펄라이트(Perlite)(대 40%:소 60%) 80% + 피트모스(Peatmoss) 20%로 표 3의 결과에서 볼 때 투수성은 약 180mm/h, 건조밀도는 0.2,포장용수량은 56%로 나타났다. 수분을 포화상태로 함유하였을 때를 가정하여 계산할 경우 혼합상토의 질량은 0.3m 포설/㎡당 약 260㎏,0.2m 포설/㎡당 173kg을 나타내었다.이것은 보명사 (0.3m 포설/㎡당 약 560㎏,0.2m 포설/㎡당 373kg)와 사양토에 비해 ㎡당 질량이 약 1/2로 경감된 것을 알 수 있었다.

실험예 6 : 보일러 지반 히팅에 따른 토양깊이별 지온 및 토양수분함량 비교

토층지하 25cm에서 수온 55℃로 히팅한 결과, 도 5에 나타난 바와 같이 지표면에서 지하 20cm는 약40℃, 10cm는 약30℃로 지온 변화는 거의 일정하게 나타났으며 히팅의 효과는 대조구보다 10cm의 경우 평균 21.12℃가 높았고 20cm의 경우는 평균 28.5℃가 높게 나타났다. 히팅지역은 지하20cm와 10cm는 약 10℃의 지온차이가 나타났으나 무처리지역은 지하 20cm와 10cm는 지온이 약 3~4℃차이밖에 나지 않는 것을 알 수 있었다. 표면지온는 히팅 처리구가 무처리구에 비해 평균 10.87℃가 높게 나타났다. 시험구 양쪽의 표면지온의 변화는 대기기온에 따라서 변화함을 쉽게 볼 수 있었으며 포지 전체를 비닐로 피복하여 보온효과를 거둘 수 가 있었다.

실험예 7 : 수분함량

일간 깊이별 토양 수분함량 변화를 조사하였다.

실험결과, 도 6에 나타난 것처럼 일중 토양내 수분함량의 변화는 서서히 변화하는 것을 알 수 있었으며 히팅한 지반의 수분함량이 무처리 지반에 비해 낮은 상태를 나타냈다. 20cm 깊이의 경우 무처리 지반에 비해 6.8% 낮았으며, 10cm 깊이의 경우는 무처리 지반에 비해 3.3%가 낮았다. 표면의 경우 무처리 지반에 비해 1.9%가 낮았다. 이것은 히팅한 지반은 지온이 상승하여 열과 함께 토양수분도 상층부로 상승하여 잔디가 이용할 수 있게 된 것이다.

실험예 8 : 비닐 피복과 무피복에 따른 토양깊이별 온도 변화조사

도 5의 피복상태와 비교시 깊이 10cm, 20cm는 큰 변화가 없으나 표면온도의 경우 히팅 지반과 무처리 지반의 온도차가 피복상태인 경우 10.87℃인 반면 무피복상태인 경우 4.15℃로서 피복상태가 온도보온효과가 더 큰 것을 알 수 있었다(도 7).

실험예 9 : 관수(2mm)후 시간경과에 따른 수분함량 변화

관수(2mm)후 시간경과에 따른 수분함량 변화를 조사하였다.

실험결과 도 8에 나타난 바와 같이, 관수후 4시간 뒤에 가장 높은 수분함량을 보이다가 서서히 하락하는 경향을 보였다. 2mm를 관수후 4시간 뒤에 좌측 20cm 깊이의 경우 3.7%가 상승하였으며 우측 20cm 깊이의 경우는 3.4% 상승하였다. 21시간 뒤에는 좌측 20cm 깊이의 경우 1.2%가 상승하였으며 우측 20cm 깊이의 경우는 1.4% 상승하였다.

실험예 10 : 보일러 수온(55℃, 60℃)에 따른 지온 변화

보일러 수온을 55℃에서 60℃로 상승시킴에 따른 지온 변화를 조사하였다.실험결과 도 9에 나타낸 바와 같이, 9시에 보일러의 수온을 55℃에서 60℃로 조정하자 5시간 뒤인 14시에 10cm 깊이의 경우 1.11℃가 상승하여 보통 0.38℃ 상승하는 것보다 급격히 상승함으로써 잔디가 스트레스를 받아 잎끝이 마르는 증상이 나타났다(15시에 다시 55℃로 세팅함). 그 전날 복합비료(21-17-17) 1g/㎡을 엽면시비하였는데 그에 따른 비해일 가능성도 있어 저온기의 엽면시비시 비해 가능성에 대해 검증할 필요가 있을 것으로 생각된다.

이상, 상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명 녹화시스템은 펄라이트와 피트모스를 혼합한 상토를 인공지반으로 하여 토층 지하 25㎝에 온수 파이프를 설치하고 기름보일러 난방시스템을 이용하여 지반을 히팅시키므로서 잔디지반의 동결을 방지하고 뿌리생육을 지속적으로 유지시켜 겨울철에도 푸른 잔디밭을 조성시킬 수 있는 효과가 있으므로 사계절 내내 잔디를 푸르게 유지시키며, 도시의 생활공간을 확대하여 휴식처를 제공할 수 있는 효과가 있으므로 도시환경녹화산업상 및 잔디재배산업상 매우 유용한 발명인 것이다.