1. 서 론
2012년 기준 국내 지류 생산량은 약 1,100만 톤 수준으로 세계 8-9위에 해당하고, 국내 펄프 생산량은 기계펄프의 경우 약 11만 톤, 그리고 화학펄프의 경우 약 45만 톤 수준이다.1) 화학펄프나 종이 제품의 생산 과정에서 불가피하게 발생되는 것이 슬러지이다. 일반적으로 종이 1 톤을 생산하기 위하여 10-30 톤의 공정수를 사용하고 있고, 공정수의 사용과 함께 다양한 제지공정 중에 사용되었던 고형 폐기물들은 펄프 섬유, 탄산칼슘, 클레이, 잔류약품 등을 포함하는 슬러지 형태로 매일 배출되고 있다. 현재까지 제지공장에서 발생된 슬러지는 슬러지 전문처리업체에 슬러지 톤당 3만-5만 원의 비용을 지불하고 해양 투기를 통해 처리하고 있었다.
하지만 우리나라는 1975년부터 발효된 국제협약인 런던협약에 1992년 12월에 가입함으로써 매년 해양에 투기하는 폐기물 현황을 런던협약 사무국에 보고하여야 한다.2) 국내에서는 육상 매립지 부족, 사업장 폐기물 증가 등으로 육상 폐기물의 해양 투기를 탄력적으로 운영해 왔었지만, 2011년 12월 29일자로 “해양환경관리법 시행규칙”이 공포됨에 따라 2012년부터 가축 분뇨와 하수오니, 2013년부터는 음식물 폐수, 그리고 2014년부터는 모든 종류의 폐기물에 대한 해양 투기가 전면 금지될 예정이다.3) 환경부의 하수슬러지 처리현황에 따르면 해양 투기 전면 금지 이전 하수슬러지의 해양 배출 의존도가 약 69%에 이르고, 다음으로 재활용 18.5%, 소각 10.9%, 육상 매립이 2.1% 순이다.
2020년까지 펄프 및 종이 생산은 77%까지 증가하고 이중 66% 이상은 재활용될 것으로 전망하고 있다. 평균적으로 종이 생산 및 재활용 과정에서 발생되는 폐기물의 대다수는 제지공장 슬러지이고, 이는 생산된 종이 기준 23.4%에 해당한다.4) 국내 제지공정 중에 발생하는 슬러지는 제지공업연합회에 따르면 2009년 기준 연간 약 131만 톤 이상이고 이중 87만 톤이 소각처리 되었다. 제지공장 슬러지를 자체 소각하는 업체는 신문용지, 백판지, 위생용지를 생산하는 곳이고, 화학펄프와 인쇄용지를 생산하는 업체에서는 슬러지 전문처리업체를 통해 해양투기 방식으로 처리하고 있다. 화학펄프의 경우에는 미표백 크라프트 펄프의 경우 펄프 1톤 생산 시 20-60 kg의 유기성 슬러지와 30-60 kg의 무기성 슬러지가 생성되고, 표백크라프트펄프의 경우 펄프 1톤당 30-60 kg의 유기성 슬러지와 40-70 kg의 무기성 슬러지가 발생하는 것으로 보고되고 있다.5) 무림P&P(주)와 같이 펄프와 제지 일관화 공정의 경우에는 펄프와 제지 슬러지가 동시에 배출되고 있다.
현재 국가폐기물관리 종합계획(2002년-2011년)에 따라 유기성 슬러지의 직매립이 금지되어 현재 소각, 해양 투기 등에 주로 의존하고 있지만 앞서 언급한 바와 같이 2014년부터는 펄프제지공장에서 발생되는 슬러지의 해양 투기가 전면 금지되면서 대책 마련에 어려움을 겪고 있는 인쇄용지 업체의 경우 슬러지 처리 방법에 대한 심각한 고민이 필요한 시점이다.
외국에서는 펄프제지공장 슬러지 활용을 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 슬러지 내에 포함된 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스와 같은 탄수화물만을 분리하여 바이오에탄올이나 바이오약품 제조에 이용한 연구들이 있지만 회분의 일종인 무기계 충전제가 과다하게 존재하여 경제성에 있어서는 의문점으로 남아 있다.6-8) 핀란드 펄프제지연구소에서는 크라프트 펄프 공장의 폐수 슬러지와 목재 수피를 혼합하여 고형 연료로 활용하기 위한 연구가 수행되었지만 배출가스와 회분에서 다이옥신, 페놀, 벤젠, PCB 화합물 등 유해 성분이 검출되어 추가 연구가 진행 중이다.9) Wood 등10)은 펄프 공장의 이차 슬러지의 혐기 처리를 통하여 바이오가스 이용 관련 연구를 진행하였지만 지구 온난화의 원인이 되는 메탄가스를 이용하였기 때문에 관심이 떨어지고 있다. Tucker는 과일 및 야채 폐기물과 혼합된 제지 공장 슬러지의 부숙 처리 기술을 이용하여 부숙 토양을 제조하였는데 식물 독성을 나타내지 않음을 확인하였다.11) 캐나다 농업환경연구소는 제지슬러지에 축분을 혼합하여 부숙시킬 경우 감자 수확량 증대에 기여하였음을 보고하였다.12) Camberato 등13)은 펄프제지공장 슬러지의 부숙처리를 통하여 토양의 유기 물질, 토양의 물리성, 영양원, 그리고 토양 pH에 긍정적 영향을 미친다는 사실을 확인하였다. Quaye 등14)은 제지공장 슬러지가 C:N비가 900:1로 매우 높지만 질소 고정 처리를 위한 부숙처리 방법으로 토양 개량 효과와 함께 속성수 재배에 우수한 효과를 발현하는 것을 확인하였다. 국내에서도 김 등은 제지슬러지를 육묘용 상토를 제조하기 위해 톱밥과 왕겨를 혼합하여 팽연시켜 제조한 연구를 수행하였다.15,16) 이와 같이 펄프제지공장 슬러지는 셀룰로오스 섬유와 같은 미생물의 영양원이 되는 성분이 약 40-50% 포함되어 있기 때문에 적합한 부숙처리 기술 적용이 식물 생육에 매우 도움이 될 수 있고, 이들 슬러지의 대량 처리에도 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 부숙 슬러지는 매립지나 절개지 복토, 폐광지의 복원, 골프장이나 연작 장애 토양의 개토제 등의 용도로 사용될 수 있을 것이다.
국내 공정 육묘장 면적은 1997년 약 20 ha에서 2009년 110 ha로 5배 이상 증가하였고, 공장 육묘장 수도 같은 기간 50 여개에서 200 여개로 4배 정도로 급속하게 증가하였다.17) 이에 따라 플러그 묘(공정 육묘)의 수요는 자동적으로 증가하고 있다. 플라스틱으로 제조된 플러그 묘 포트는 1회용으로 한 번 사용 후 재배지 근처에 방치 및 소각되거나 토양에 매립된 상태로 버려지기 때문에 토양 오염을 가중시키고 있어 생분해성 포트 형태의 개발이 매우 필요하다.
본 연구에서는 플라스틱 공정 육묘 포트를 대체하기 위한 연구의 일환으로 제지공장에서 발생되는 공정 슬러지를 이용하여 생분해성 공정 육묘 포트를 개발하고자 하였다. 이를 위해 제지 슬러지를 구성하는 유용성분, 중금속과 같은 유해 성분과 함께, 육묘 기간 동안 포트의 형상 유지 능력, 그리고 정식 후 생분해 속도 등을 분석하여 포트로서의 활용 가능성을 연구하여 플라스틱 육묘 포트를 대체할 수 있는 가능성을 탐색하고자 하였다.
2. 재료 및 방법
2.1 공시재료
본 연구에 사용된 제지 슬러지는 Fig. 1과 같이 경남 진주에 소재한 아트지 제조 공장에서 채취한 슬러지(함수율 약 55-60%)를 그대로 사용하였다. 아트지 공장 슬러지는 슬러지 표면에 붉은색을 띠고 있는데 이는 응집제로 사용된 산화철 형태인 Fe3+가 많이 존재하기 때문인 것으로 판단된다.
2.2 포트 물성 분석
2.2.1 슬러지 성분 분석
생분성 육묘 포토에 해당하는 지피포트(Jiffy pot)와 슬러지로 제조된 육묘 포토의 성분을 분석하기 위하여 원소분석기(CHNS-932, Leco)를 이용하여 유기물 등에 포함되어 있는 C, H, N, S를 측정하였고, Kjeldahl법을 이용하여 총질소함량(Total Kjeldahl Nitrogen Content, TKN)을 측정하였다. ICP(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer, OPTIMA 4300DV, PerkinElmer)를 사용하여 중금속 함량을 분석하였다.
2.2.2 제지슬러지로 제조된 육묘 포트의 물성분석용 수초지 제조 및 물성 측정
제지슬러지를 이용한 육묘 포트 제조를 위해 Table 1의 조건으로 육묘 포트 원지를 평량 300 g/m2가 되도록 제조하여 사용하였다. 먼저 제지공장 슬러지를 물에 분산시킨 후 일정 비율의 신문지 폐지(ONP)를 첨가하여 균일한 분산이 될 때까지 교반하였다. 여기에 습윤지력증강제(Finex 414, TGChem Co.)와 AKD(EXPEL 200D, TGChem Co.)를 제지슬러지와 신문지 고지를 슬러지 전건 중량에 대하여 일정 비율씩 첨가하였다.
Table 1.
Addition ratios for making handsheets using paper mill sludges
| Sludges:ONP | Chemicals | Addition ratio (%)** | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 90:10 | AKD | 0.5 | 0.7 | 0.9 | 0.5 | 0.7 | 0.9 |
| WSA* | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | |
| 80:20 | AKD | 0.5 | 0.7 | 0.9 | 0.5 | 0.7 | 0.9 |
| WSA | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | |
| 70:30 | AKD | 0.5 | 0.7 | 0.9 | 0.5 | 0.7 | 0.9 |
| WSA | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | |
| 60:40 | AKD | 0.5 | 0.7 | 0.9 | 0.5 | 0.7 | 0.9 |
| WSA | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | |
Table 1의 조건으로 제조된 생분해성 육묘 포트 제조용 금형은 Fig. 2의 (a)와 같고, 포트 금형으로 제조된 생분해성 육묘 포트는 Fig. 2의 (b)와 같다. 슬러지와 ONP를 혼합하여 제조된 생분해성 육묘 포트는 경남 산청의 D사의 가압열건조 방식의 펄프 몰드 제조 장치에 조립하여 제조되었다. 금형에 모아진 펄프 지료는 300-400℃ 온도에서 가압과 건조된다.
각 조건의 수초지를 비교하기 위한 물성 실험으로 TAPPI Standard Method에 의거하여 두께, 겉보기 밀도, 콥 테스트, 습윤 열단장, 습윤 파열강도, 생분해 특성 분석을 위한 무게 감소율 등을 측정하였다.
생분해 특성 분석의 경우 섬유가 생태계에 존재하는 미생물에 의해 분해되는 것을 의미하고, 섬유의 생분해 정도는 제품의 환경 친화성의 척도로 사용된다. 일반적으로 제지슬러지로 제조된 육묘 포트의 생분해 속도에 관여하는 인자로는 온도, pH, 공기공급율(산소량), C/N율, 토양 미생물 등이 있다.11) 육묘 포트가 갖는 생분해 특성을 알아보기 위해서 육묘가 정식되는 토양에 6개의 포트를 약 20 cm의 깊이로 매립하여 시간이 경과함에 따른 평균무게변화와 SEM을 이용하여 포트 표면을 관찰하였다. 수분은 1일 2회 충분히 공급해 주었고 토양 내 온도는 30-40℃, 토양의 pH는 7.5였다. 육묘 포토의 무게 감소율은 아래의 Eq. 1과 같다.
여기서,
D = 무게 감소율(%)
G0 = 육묘 포트의 매립 전 무게(g)
G1 = 육묘 포트의 매립 후 무게(g)
를 의미한다.
3. 결과 및 고찰
3.1 제지공장 슬러지의 성분 분석
Table 2에서는 제지슬러지의 물리․화학적 특성을 나타내었다. 토양 내에서 산도(pH)는 pH 5.5-7일 때 토양 미생물의 활성 및 영양성분의 이온흡착이 가장 용이하게 되며, pH가 4-5로 강산성이 되면 일반적으로 식물에 대하여 독성을 나타낼 수 있는 가용성 금속의 농도가 높아진다.18) 그러므로 pH가 7.8인 제지공장 슬러지는 토양 산성화가 진행된 토양에 산도 개선제로서의 역할을 할 수 있을 것으로 사료된다.
Table 2.
Physico-chemical properties of paper sludge
| pH (1:5) | Ash (%) | TKN* (%) | Element content (%) | C/N | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | H | N | S | ratio | |||
| 7.80 | 61.79 | 1.29 | 22.21 | 2.58 | 1.37 | 0.16 | 16.18 |
미생물의 유기물 분해와 관련된 중요한 요인 중 하나가 탄소와 질소의 비율인 탄질률(C/N ratio)이다. 탄질률이 큰 유기물은 탄질률이 작은 유기물보다 분해속도가 훨씬 느리며 탄질률이 20-30 보다 높은 유기물이 토양에 가해지면 유기물의 분해 과정동안 필요한 질소가 부족하여 질소기아현상(nitrogen starvation)이 나타난다.19) 따라서 제지공장 슬러지의 탄질률이 20보다 낮게 나오기 때문에 육묘 포트 제조에 이용될 경우 유기물의 분해가 촉진될 것으로 판단되었다.
Table 3은 제지공장 슬러지 내에 존재하는 식물체의 필수영양소 함유량을 나타내었다. 모든 제지 슬러지에서 Ca의 함량이 높은 것을 알 수 있으나 산성토양의 산도 교정 및 토양의 구조 개선에 긍정적인 역할을 할 수 있기 때문에 크게 고려할 점이 아니다. 제지공장 슬러지는 적정 수준의 P, Mg, Mn, Zn 등을 함유하고 있다. 하지만 식물체 내에 존재하는 칼륨의 함량은 1.0-3.0%인데 슬러지 내 K의 함량은 이보다 훨씬 적은 0.21% 수준이다. 일반적으로 토양 내 칼륨은 식물의 직접 이용하기 어려운 형태로 존재하기 때문에 별도의 칼륨 보충용 비료의 사용이 필요한 것으로 알려져 있다.
Table 3.
Contents of plant nutrients contained in paper sludges
| K | Ca | Mg | P | Fe | Mn | Zn | B | Cu | Mo |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (%) | (mg/kg) | ||||||||
| 0.21 | 15.33 | 3.43 | 0.20 | 12318 | 60.62 | 11.95 | 82.73 | N.D.* | 68.08 |
Table 4는 제지공장 슬러지 내에 존재하는 중금속 함량을 나타낸 표이다. 제지공장 슬러지에서는 Ni, Co, Se, Cd, Hg, Pb 등과 같은 중금속이온이 검출되지 않았지만 As와 Cr은 미량 검출되었다. 토양환경보전법령의 토양오염 우려 기준(As: 6 mg/kg, Cr: 4 mg/kg) 및 토양오염 대책기준에 제시된 기준 값(As: 15 mg/kg, Cr: 10 mg/kg)에 비하여 매우 적은 수준이 검출되었다.
3.2 인공육묘포트 물성분석용 수초지의 물리적 특성
3.2.1 두께
Fig. 3은 ONP와 습윤지력증강제의 혼합 비율에 따른 육묘 포트 물성분석용 수초지의 두께 변화를 보여준다. ONP의 첨가량이 증가하면 슬러지 자체의 응집력이 약화되면서 두께가 증가하였다. 반면에 습윤지력증강제의 첨가 비율을 1%에서 3%로 증가시키면 다량의 습윤지력증강제에 의해 섬유 간, 그리고 섬유와 슬러지 입자들 사이의 결합력 상승에 따른 고밀화 현상으로 인하여 두께가 감소하였다. 슬러지 자체의 응집력은 폐수 부영양화의 원인이 되는 인 성분을 제거하면서 슬러지의 플록 파괴를 막는데 사용되는 FeSO4·7H2O이나 Al2(SO4)3 등으로부터 비롯된다.
3.2.2 겉보기 밀도
Fig. 4는 ONP와 습윤지력증강제의 첨가 비율에 따른 육묘 포트 물성분석용 수초지의 겉보기 밀도를 보여준다. 겉보기 밀도에서는 ONP 첨가량이 증가함에 따라 낮아지는 것을 알 수 있다. 이는 두께에서 본 바와 같이 ONP 섬유의 함량이 증가함에 따라 단위 부피당 슬러지 입자들 사이의 응집력이 감소되면서 두께가 증가하고 그 사이에 가벼운 ONP 섬유들이 혼입되면서 무게 감소로 이어진 것이 그 원인된 것으로 보인다. 그리고 겉보기 밀도에서는 두께 측정에서와 같이 민감하지 않았기 때문에 습윤지력증강제의 첨가량 증가에 따른 변화를 확인하기는 어려웠다.
3.2.3 콥 사이즈도
Fig. 5에서는 ONP, 습윤지력증강제, 그리고 AKD의 첨가 비율에 따른 육묘 포트 물성분석용 수초지의 콥 사이즈도 결과를 보여준다. ONP 첨가량의 증가와 함께 친수성을 띠는 셀룰로오스 섬유가 증가하기 때문에 사이즈제의 효능을 감소시키는 것으로 나타났다. 이로 인해 사이즈제 첨가량에 관계없이 슬러지에 대한 ONP의 혼합량을 증가시킬수록 육묘 포트 원지의 물 흡수량은 빠르게 증가하였다. 습윤지력증강제의 첨가량 차이에 따른 사이즈도의 차이에는 유의성을 보이지 않았으나 AKD의 함량이 0.5%에서 0.9%로 증가함에 따라 원지가 흡수하는 물의 양은 급격히 감소하였으며 0.9%에서 가장 낮은 콥 사이즈도가 발현되었다.
3.2.4 습윤 열단장
Fig. 6에서는 ONP, 습윤지력증강제, 그리고 AKD의 첨가 비율에 따른 육묘 포트 물성분석용 수초지를 2 시간 동안 물에 침지시킨 다음 습윤 열단장을 측정한 결과를 나타내었다. 습윤지력증강제가 1%에서 3%로 증가함에 따라 습윤 열단장은 0.6-1.1 km 수준에서 1.2-1.7 km 수준으로 증가하였다. 습윤지력증강제는 물과 규칙적으로 접하는 육묘 포트가 자체 강도를 유지할 수 있도록 도움을 주는 고분자이다. 육묘 포트는 매일 규칙적으로 이루어지는 급수 시기가 있기 때문에 급수로 인해 포트 형상이 파괴된다면 파종된 종자를 담고 있는 포트를 취급하는 작업자들에게 불편함을 야기할 수 있다. 습윤지력증강제의 첨가량 증가에 따라 습윤 열단장도 거의 비례적으로 증가하여 포트의 형상 유지에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각되었다. 하지만 예상과는 달리 ONP 첨가량의 차이는 습윤 열단장에 큰 변화를 주지 못했다. 오히려 습윤지력증강제 첨가량과 관계없이 사이즈제 첨가량의 증가가 습윤 열단장의 증가에 긍정적 영향을 미쳤다. 이는 사이즈제가 셀룰로오스 섬유가 물 분자와 수소결합하여 섬유 간 결합을 약화시키는 것을 방지하기 때문에 습윤 열단장의 향상에 기여한 것으로 보인다. 하지만 습윤지력증강제 3%와 AKD가 0.9% 이상 첨가될 때 습윤강도의 개선 효과는 크지 않았다.
3.2.5 습윤 파열 강도
Fig. 7에서는 ONP, 습윤지력증강제, 그리고 AKD의 첨가 비율에 따른 육묘 포트 물성분석용 수초지의 2 시간 동안 물에 침지시킨 다음 측정한 습윤 파열강도를 나타내었다. ONP 펄프의 첨가량이 증가함에 따라 습윤파열강도가 상승하는 것을 알 수 있다. 이는 파열강도는 섬유간의 결합에 의해 큰 영향을 받는다는 것을 의미하며 ONP 펄프의 첨가가 섬유 간 결합력 향상에 긍정적인 영향을 주었다는 것을 의미한다. 또한 습윤지력증강제가 1%에서 3%로 증가함에 따라 습윤 인장강도는 0.2-0.5 kPa·㎡/g 수준에서 0.5-0.9 kPa·㎡/g 수준으로 상당히 증가하는 것을 알 수 있다. 습윤 열단장에서도 살펴본 바와 같이 AKD 첨가량 증가가 습윤 파열강도의 증가에 긍정적 기여를 하지만 습윤지력증강제가 3% 이상 첨가되었을 때는 0.9% 이상의 과량의 AKD가 첨가되었을 때 습윤 파열강도에 부정적 영향을 미쳤다. 과량의 습윤지력증강제와 AKD가 지료 내에서 (+) 전하가 과량 존재하면서 전하 역전 현상이 일어나 섬유간 결합을 방해하는데서 그 원인이 있는 것으로 보인다.18,19) 하지만 적정량의 습윤지력증강제와 사이즈제가 첨가된다면 2 시간 동안 침지한 다음에도 습윤지력증강제에 의해 상당한 육묘 포트가 자기형상유지능력을 가진다는 것을 의미한다.
그러므로 습윤 열단장과 습윤 파열강도에서 살펴본 바와 같이 제지공장 슬러지와 함께 AKD와 습윤지력증강제, 그리고 ONP 폐지의 사용이 육묘 포트에서 종자를 파종한 후 육묘를 하는 동안 포트 자체의 형상 유지가 가능함을 의미한다.
Fig. 8에서는 ONP, 습윤지력증강제, 그리고 AKD의 첨가 비율에 따른 육묘포트 물성분석용 수초지의 투기도를 나타내었다. ONP 펄프의 첨가량이 증가에 따른 공기 투과량이 증가하였다. 슬러지에 혼합되는 ONP의 양이 많아질수록 슬러지 입자들의 응집력이 감소되면서 층 내에 많은 공극들이 만들어지고, 이로 인해 단위 시간당 통과하는 공기의 투과량도 많아진 것으로 보인다. 생분해성 육묘 포트에서 파종된 작물이 발아된 후 토양에 정식되면 작물의 뿌리가 육묘 포트의 기재를 뚫고 뻗어나가기 위해서는 포트 내부의 공극량이 많을수록 유리할 것이다. 따라서 적정량의 ONP 첨가가 작물 생육뿐만 아니라 생분해 속도에 긍정적 영향을 미칠 것으로 보인다. 습윤지력증강제와 사이즈제의 첨가량 차이에 따른 투기도의 변화는 ONP 첨가량만큼 크게 나타나지 않았다.
3.3 육묘 포트 무게 감소율
3.3.1 보급용 육묘 포트의 생분해 특성 분석
Fig 9는 토양에 10일 동안 매립한 후 촬영한 육묘 포트의 사진이다. 육묘 포트의 표면을 살펴보면 변색된 부분의 경우 구멍이 뚫려 있거나 얇게 변질되어 있는 것을 쉽게 관찰할 수 있다. 이는 토양 중에 존재하는 셀룰로오스 분해 미생물이 포트를 구성하는 셀룰로오스 섬유를 공격하기 시작하여 분해가 시작된 것으로 보인다.
Fig. 10의 전자현미경 사진에서 토양 속에 매립되어 있는 기간 동안 포트의 형상이 무너지면서 단위 셀룰로오스 섬유들이 미세한 피브릴 형상으로 분해되고, 특히 90일이 지난 육묘 포트 표면에서는 셀룰로오스 섬유를 분해하는 미생물을 쉽게 발견할 수 있다. 토양 중에는 버섯균, 곰팡이, 그리고 효모를 포함하는 사상균, Actinomyces spp., Streptomyces spp. 등을 포함하는 방선균, 호기성과 혐기성 세균 등이 자생하고 있어 셀룰로오스 섬유를 분해하는데 큰 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 토양 속 매립 기간이 150일 지난 육묘 포트는 포트를 구성하는 섬유들의 형상이 거의 분해되면서 섬유들 사이의 결합력이 약화되었고 그로 인해 포트의 형상이 완전히 파괴되었다.
Fig. 11은 일정 깊이의 토양 속에 매립된 생분해성 육묘 포트가 토양 매립 시간이 지남에 따라 육묘 포트의 최초 무게가 얼마나 손실되었는지를 보여준다. 토양 속에 매립된 지 30일 경과 후에는 최초 포트 무게로부터 30% 정도의 감소가 발생하고 60일 경과 후에는 약 50%가 감소하였다. 그 이후부터는 무게 감소 속도가 빨라지면서 150일이 지난 후에는 90% 정도가 줄어들었다. 무게 감소율 그래프를 이용하여 육묘 포트가 완전히 분해되는 시간을 추정한 결과 약 180일 지나서 육묘 포트가 토양 중에 완전히 분해된 것으로 추정할 수 있다. 플라스틱 육묘 포트가 토양에 방치되면 분해가 되지 않는 점과 비교해 본다면 슬러지로 제조된 육묘 포트는 일정 기간이 지나면 토양 내에서 완전 분해되기 때문에 친환경적인 소재라 할 수 있다.
4. 결 론
런던협약으로 제지공장 슬러지의 해양 매립이 전면 금지되면서 제지공장 슬러지에 대한 새로운 활용방안을 찾고자 하는 연구를 수행하였다. 제지공장 슬러지와 신문지 고지를 적정 비율로 혼합하여 플라스틱 육묘 포트를 대체하기 위한 생분해성 육묘 포트를 개발하고자 하였다.
제지공장 슬러지의 탄질률은 20 이하로 유기물의 분해가 촉진될 수 있고, 유해 중금속은 검출되지 않았다. 제지공장 슬러지에 신문지 고지의 혼합 비율을 증가시키면 육묘 포트의 두께는 증가하고 밀도는 감소하였다. 신문지 고지의 혼합 비율이 증가하면 콥 사이즈도를 증가시켜 물의 흡수를 촉진시키지만 AKD의 첨가가 포트의 물 흡수량을 빠르게 감소시킬 수 있었다. 육묘 포트의 인장강도와 파열강도는 습윤지력증강제의 첨가량이 증가할수록 모두 증가하였고, 반면에 투기도는 약간의 감소가 있었다. 육묘포트의 토양 속 생분해 속도는 토양 속에 있는 시간이 길어질수록 육묘 포트의 표면에서 관찰되는 미생물의 개체수가 증가함에 따라 포트를 구성하는 셀룰로오스의 분해가 촉진되어 약 150일 정도면 토양 속에서 포트가 완전히 분해되었다.
