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문제 정의
- 그러나 이러한 상토 분석을 위한 분석법이 국내외적으로 표준화되지 않아서 분석 결과를 비교하여 해석하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구는 유럽 에서 표준화된 상토 분석법(CEN 분석법)과 국내에서 표준화된 상토 분석법(RDA)을 이용하여 상토를 분 석한 후 각각 분석법에 따른 결과를 조사하고 상호간 에 결과를 호환하기 위하여 실시하였다. 상토는 국내에서 시판되고 있는 상토와 피트모스, 코코피트, 훈탄, 질석 등의 원자재를 이용하였고 상토의 물리성은 CEN 분석법과 RDA 분석법으로 각각 측정하여 두 분석법간에 상관관계를 조사하였다.
- 따라서 농가에서 일반적으로 이용되고 있는 여러 종류의 유 • 무기성 원자재 및 시판용 상토를 수집하여 유럽에서 널리 이용하고 있는 CEN 분석법과 RDA 분석법으로 물리성을 분석하여 상관관계를 구 하고자 본 연구를 실시하였다.
제안 방법
- 따라서 본 연구는 유럽 에서 표준화된 상토 분석법(CEN 분석법)과 국내에서 표준화된 상토 분석법(RDA)을 이용하여 상토를 분 석한 후 각각 분석법에 따른 결과를 조사하고 상호간 에 결과를 호환하기 위하여 실시하였다. 상토는 국내에서 시판되고 있는 상토와 피트모스, 코코피트, 훈탄, 질석 등의 원자재를 이용하였고 상토의 물리성은 CEN 분석법과 RDA 분석법으로 각각 측정하여 두 분석법간에 상관관계를 조사하였다. 가밀도 (R2 = 0.
- 또한 국내에서 시판되어 농가에서 많이 이용하고 있는 40여 종류의 채소 육묘용 상토를 수집하여 총 50개의 상토분석을 실시하였다. 상토의 물리성(가밀도, 입자밀도, 공극률, 액상, 기상, 유효수분 함량)은 CEN 분석법과 RDA 분석법을 이용하여 측정한 후 두 분석법간의 상관관계를 조사하였다.
- 실험 용기 는 직경 100 mm, 높이가 50 mm인 원통형 상부용기와 직경 100 mm, 높이가 127 mm인 원통형 하부용기 를 준비하여 상부와 무게가 측정된 하부용기(M1)를 연결한다. 망목 5 mm 체를 통과시킨 잘 섞은 시료를 실험용기에 고르게 채운 후 상부용기를 제거하여 위를 평평하게 했다. 용기의 아래와 위를 거즈로 씌운 후 아래에 배수구가 달린 통에 상토를 채운 용기를 넣고 용기 높이에서 바로 아래 1 cm 까지 증류수로 천천히 채워서 24-48시간 동안 시료를 완전히 습윤시킨 후 sand suction table(Fig.
- 수두차이를 가한 시료는 무게를 알고 있는 하부용기(M1)에 다시 고르게 담은 다음 같은 방법으로 시료를 포화시킨 후 포화시킨 시료는 sand suction table로 옮겨 48-72시간 동안 -10 cm(-1 kPa)로 처리한 후 하부 용기와 시료의 무게(M2)를 측정하였다. 무게를 측정한 후 48시간 이상 103±2ºC로 완전히 건조시킨 후 건조된 시료는 무게(M3)를 측정하여 가밀도를 계산하는데 이용하였고 시료의 높이(d)와 직경을 측정하여 시료의 부피(V)를 구하였다.
- 수두차이를 가한 시료는 무게를 알고 있는 하부용기(M1)에 다시 고르게 담은 다음 같은 방법으로 시료를 포화시킨 후 포화시킨 시료는 sand suction table로 옮겨 48-72시간 동안 -10 cm(-1 kPa)로 처리한 후 하부 용기와 시료의 무게(M2)를 측정하였다. 무게를 측정한 후 48시간 이상 103±2ºC로 완전히 건조시킨 후 건조된 시료는 무게(M3)를 측정하여 가밀도를 계산하는데 이용하였고 시료의 높이(d)와 직경을 측정하여 시료의 부피(V)를 구하였다.
- 진밀도는 유기물 함량(Wom)과 회분 함량(Wash)을 이용하여 구하는데 유기물 함량은 빈 도가니를 450± 10ºC의 전기로에서 16시간 가열한 후 데시케이터에서 실온으로 냉각시킨 후 무게를 측정하였다(W。). 시료를 75ºC에서 건조시킨 후 곱게 분쇄하여 무게를 알고 있는 도가니에 시료를 5 g 이상 넣고 103±2ºC의 전기로에서 4시간 이상 건조시킨 후 데시케이터에 넣어 실온으로 냉각시킨 후 무게를 측정하였다(W1).
- 진밀도는 유기물 함량(Wom)과 회분 함량(Wash)을 이용하여 구하는데 유기물 함량은 빈 도가니를 450± 10ºC의 전기로에서 16시간 가열한 후 데시케이터에서 실온으로 냉각시킨 후 무게를 측정하였다(W。). 시료를 75ºC에서 건조시킨 후 곱게 분쇄하여 무게를 알고 있는 도가니에 시료를 5 g 이상 넣고 103±2ºC의 전기로에서 4시간 이상 건조시킨 후 데시케이터에 넣어 실온으로 냉각시킨 후 무게를 측정하였다(W1). 이 시료를 전기로에 넣어 450±10ºC의 온도에서 6시간 이상 완전히 연소시킨 다음 실온으로 생각시킨 후 무게를 측정하였다(W2).
- 가밀도(dry bulk density, Db), 공극률(porosity, Ps), 기상의 부피(air volume, Av), 액상의 부피(water volume, Wv)은 각각 아래의 계산식을 이용하여 구하였다
- 직경 100 mm, 높이가 50 mm인 원통형 상부용기와 하부용기를 연결한 후 시료를 고르게 채워서 증류수로 24-48시간 동안 충분히 포화시켰다. 포화된 시료는 sand suction table 로 옮겨서 -50 cm (-5 kPa)에서 24-48시간 동안 배수시킨 후 상부용기와 시료를 제거하고 하부용기와 시료의 무게를 측정하였다. 같은 방법으로 시료를 포화시키고 -10 cm (-1 kPa)의 수두차이에서 24-48시간 동안 배수시킨 다음 시료의 무게를 측정하였다.
- 같은 방법으로 시료를 포화시키고 -10 cm (-1 kPa)의 수두차이에서 24-48시간 동안 배수시킨 다음 시료의 무게를 측정하였다. 이와 같이 유효수분함량은 시료를 -10 cm (-1 kPa)와 -50 cm (-5 kPa)에서 배수시킨 후 수분함량 차이를 측정하여 구하였다.
- 가밀도 분석을 위해 상토를 105ºC의 온도에서 16시간 동안 건조기에서 건조시킨 후 상부 (높이 25 mm, 직경 74 mm)와 하부(높이 76 mm, 직경 74 mm)로 구성된 300 mL 원통형 용기(V)에 채워 넣었다. 채워 넣은 상부의 상토를 평평하게 한 후 500 g의 플런저를 올려놓고 3분간 방치한 후 실험용기 하부의 시료를 평평하게 한 후 실험용기 하부(M0)와 시료(M1)의 무게를 측정하여 가밀도를 측정하였다.
- 가밀도 분석을 위해 상토를 105ºC의 온도에서 16시간 동안 건조기에서 건조시킨 후 상부 (높이 25 mm, 직경 74 mm)와 하부(높이 76 mm, 직경 74 mm)로 구성된 300 mL 원통형 용기(V)에 채워 넣었다. 채워 넣은 상부의 상토를 평평하게 한 후 500 g의 플런저를 올려놓고 3분간 방치한 후 실험용기 하부의 시료를 평평하게 한 후 실험용기 하부(M0)와 시료(M1)의 무게를 측정하여 가밀도를 측정하였다. 진밀도는 헬륨, 질소가스를 이용하여 미세공극을 충진하여 기체의 분압차로 입자의 부피를 측정한 후 구하였다.
- 채워 넣은 상부의 상토를 평평하게 한 후 500 g의 플런저를 올려놓고 3분간 방치한 후 실험용기 하부의 시료를 평평하게 한 후 실험용기 하부(M0)와 시료(M1)의 무게를 측정하여 가밀도를 측정하였다. 진밀도는 헬륨, 질소가스를 이용하여 미세공극을 충진하여 기체의 분압차로 입자의 부피를 측정한 후 구하였다. 진밀도는 풍건 상토시료를 잘 분쇄한 후 105ºC의 건조기에 넣고 16시간 동안 건조시켜 데시케이터에서 식힌 건조시료 3 g(M2)을 헬륨기체 진밀도 측정기기(Micrometrics, USA)를 사용하여 측정하였다.
- 진밀도는 헬륨, 질소가스를 이용하여 미세공극을 충진하여 기체의 분압차로 입자의 부피를 측정한 후 구하였다. 진밀도는 풍건 상토시료를 잘 분쇄한 후 105ºC의 건조기에 넣고 16시간 동안 건조시켜 데시케이터에서 식힌 건조시료 3 g(M2)을 헬륨기체 진밀도 측정기기(Micrometrics, USA)를 사용하여 측정하였다. 공극률, 액상, 기상은 풍건된 원예용 상토를 건조 기에서 105ºC의 온도로 16시간 건조시켜 수분을 완전히 제거했다.
- 포화시킨 용기는 다시 sand suction table 로 옮겨서 48시간동안 -10 cm (-1 kPa)의 수두높이로 용기 내에 있는 물을 배수시켰다. 완전히 배수되면 sand suction table에서 용기를 꺼내 무게(M3)를 즉정 한 후 105ºC의 온도로 완전히 건조시킨 후 건조된 시료의 무게(M4)를 측정하였다. 가밀도(Db), 진밀도 (Pd), 공극률(Ps), 액상(Wv), 기상(Av)은 다음과 같은 식을 이용하여 측정하였다.
- 같은 방법으로 시료를 포화시켜 -10 cm (-1 kPa)에서 24시간 동안 수두차이를 가한다음 시료의 무게를 측정하였다. 유효수분함량은 -10 cm (-1 kPa)와 -50 cm (-5 kPa)에서 각각 측정된 시료무게차이를 측정하여 구하였다.
- 05)로 매우 낮은 값을 보였다. 공극률을 분석하는 데는 두 분 석법 모두 진밀도와 가밀도 결과를 가지고 조사하였다. 진밀도와 가밀도의 분석 결과는 두 분석법간에 유사한 결과를 보였기 때문에 공극률도 비슷한 결과를 얻을 수 있었다.
대상 데이터
- 분석에 사용된 유기성 원자재와 무기성 원자재는 국 내외에서 가장 널리 이용하고 있는 종류를 선택하였다. 분석에 이용된 4종류의 유기성 원자재는 인도네시아와 스리랑카산 코코피트, 캐나다산 피트모스, 국내산 훈탄이고, 6종류의 무기성 원자재는 중국산 원석을 가공한 펄라이트(1-3 mm)와 입자 크기가 각각 0.
- 분석에 사용된 유기성 원자재와 무기성 원자재는 국 내외에서 가장 널리 이용하고 있는 종류를 선택하였다. 분석에 이용된 4종류의 유기성 원자재는 인도네시아와 스리랑카산 코코피트, 캐나다산 피트모스, 국내산 훈탄이고, 6종류의 무기성 원자재는 중국산 원석을 가공한 펄라이트(1-3 mm)와 입자 크기가 각각 0.3-1,2 및 3 mm인 실버질석과 골드질석, 그리고 국내산 제올라이트이다. 또한 국내에서 시판되어 농가에서 많이 이용하고 있는 40여 종류의 채소 육묘용 상토를 수집하여 총 50개의 상토분석을 실시하였다.
- 3-1,2 및 3 mm인 실버질석과 골드질석, 그리고 국내산 제올라이트이다. 또한 국내에서 시판되어 농가에서 많이 이용하고 있는 40여 종류의 채소 육묘용 상토를 수집하여 총 50개의 상토분석을 실시하였다. 상토의 물리성(가밀도, 입자밀도, 공극률, 액상, 기상, 유효수분 함량)은 CEN 분석법과 RDA 분석법을 이용하여 측정한 후 두 분석법간의 상관관계를 조사하였다.
- 가밀도, 진밀도, 공극률, 액상, 기상은 다음과 같은 방법을 이용하여 측정하였다. 실험 용기 는 직경 100 mm, 높이가 50 mm인 원통형 상부용기와 직경 100 mm, 높이가 127 mm인 원통형 하부용기 를 준비하여 상부와 무게가 측정된 하부용기(M1)를 연결한다. 망목 5 mm 체를 통과시킨 잘 섞은 시료를 실험용기에 고르게 채운 후 상부용기를 제거하여 위를 평평하게 했다.
이론/모형
- 이러한 문제점을 인식한 유럽 여러 나라에서는 상토의 분석 방법을 국제적으로 표준화하기 위한 연구를 오랫동안 진행해 왔다(Schmilewski and Gunter, 1988； Verdonck and Gabriels, 1998a, 1998b). 이 결과를 종합하여 오스트리아, 네덜란드 등 19개국의 관련 학자들은 상토에 관한 유럽 표준분석법 (CEN, European committee for standardization method)을 1999년에 제시하였다 (CEN, 1999a, 1999b, 1999c, 1999d, 1999e). 한편, 국내에서는 상토, 특히 원예용 상토를 이용한 많은 연구에서 기관마다 다른 몇 가지 분석방법이 이용되었으나 통일된 분석법이 없어 연구결과 간 상호 비교가 불가능하였으며 이 때문에 상토 제조업체와 사용자 간의 상토에 관한 분쟁이 발생했을 때 이를 조정하는 데에도 많은 어려움이 있었다.
- Table 1. Physical properties of the horticultural substrates analyzed by CEN method.
- Table 2. Physical properties of the horticultural substrates analyzed by RDA method.
성능/효과
- 본 실험에서 CEN 방법으로 분석한 상토의 가밀도 는 0.11-0.33 g cm-3을 나타내었고 RDA 방법으로 분 석한 결과 가밀도는 0.07-0.23 g cm-3이었다. 각 분석 방법으로 분석한 결과 다소 차이를 나타냈으나 분석 방법간에 높은 상관관계(R2 = 0.
- 23 g cm-3이었다. 각 분석 방법으로 분석한 결과 다소 차이를 나타냈으나 분석 방법간에 높은 상관관계(R2 = 0.8304, p<0.01)를 나타내었다. 이와 같이 두 방법으로 분석한 가밀도는 높은 상관관계를 나타냈는데 이는 부피는 다르지만 일정한 용기를 이용하여 같은 방법으로 측정하였기 때문인 것으로 생각된다(Fig.
- 진밀도는 CEN 방법으로 분석한 결과 1.6-2.7 g cm-3 이었고 RDA 방법으로 분석한 결과 1.0-2.4 g cm-3 범위를 나타내었다. 진밀도는 두 분석방법간 결과가 유사한 경향을 보였고 같은 시료에 대한 분석결과도 비슷한 수치를 나타내었으며 두 분석법간에 높은 상관관계 (R2 = 0.
- 4 g cm-3 범위를 나타내었다. 진밀도는 두 분석방법간 결과가 유사한 경향을 보였고 같은 시료에 대한 분석결과도 비슷한 수치를 나타내었으며 두 분석법간에 높은 상관관계 (R2 = 0.8136, p<0.01)를 나타내었다(Fig. 3).
- CEN 방법으로 분석한 결과 공극률은 85-94%를 나 타냈고 RDA 방법으로 분석한 결과 88-95%로 같은 시료에 대한 분석결과도 유사하였으며 R2은 0.6374(p<0.01)를 나타내었다(Fig. 4). CEN 방법으로 분석한 결과 액상의 부피는 52-86%였고 기상은 5-38%였다.
- 4). CEN 방법으로 분석한 결과 액상의 부피는 52-86%였고 기상은 5-38%였다. RDA 분석결과 액상의 부피는 20-63%였고 기상의 부피는 30-75%를 나타내었다.
- RDA 분석결과 액상의 부피는 20-63%였고 기상의 부피는 30-75%를 나타내었다. 기상과 액상의 부피는 CEN 방법과 RDA 방법에 의한 분석결과가 매우 달랐으며 두 방법간에 관계를 보면 액상은 R2 = 0.2692 (p<0.01), 기상은 R2 = 0.0739 (p<0.05)로 매우 낮은 값을 보였다. 공극률을 분석하는 데는 두 분 석법 모두 진밀도와 가밀도 결과를 가지고 조사하였다.
- 동일 시료를 이용하여 각각의 수두차이(-10 cm, -50 cm)에 따른 수분함량을 조사해본 결과 수분함량 간에는 큰 차이를 나타냈다. 유효수분함량은 수두차이가 -10--50 cm (1-5 kPa)내에 있는 수분함량차이로 측정한 결과 CEN 분석법으로 이용하였을 때는 571% 였고 RDA 분석법을 이용하였을 때는 1-35% 로 두 분석법 간에 큰 차이를 보였다. 따라서 수분함량은 -10 cm 에서는 58-85% 였고 -50 cm에서는 29-47% 였다.
- 이러한 이유로 인해 같은 시료에 대한 유효수분함량의 결과가 다르게 나왔으며 상관관계 또한 매우 낮았을 것으로 생각된다. 이상으로 CEN 분석법과 RDA 분석법 으로 상토의 물리성을 비교 분석한 결과, CEN 분석 법을 이용하여 측정된 가밀도와 진밀도의 결과값은 이에 대응하는 RDA 분석법 결과와도 밀접한 관계를 보여주고 있다. 따라서 두 분석법간에 모두 유의한 정의 상관관계를 구할 수 있었고 보다 손쉽게 이용할 수 있는 분석법을 택하여 분석한 후 상호 결과값을 비교하는데도 용이할 것으로 판단된다.
- 이상으로 CEN 분석법과 RDA 분석법 으로 상토의 물리성을 비교 분석한 결과, CEN 분석 법을 이용하여 측정된 가밀도와 진밀도의 결과값은 이에 대응하는 RDA 분석법 결과와도 밀접한 관계를 보여주고 있다. 따라서 두 분석법간에 모두 유의한 정의 상관관계를 구할 수 있었고 보다 손쉽게 이용할 수 있는 분석법을 택하여 분석한 후 상호 결과값을 비교하는데도 용이할 것으로 판단된다. 액상과 기상, 유효수분함량은 상관관계가 낮게 측정되어 하나의 방 법만을 이용하여 분석하면 측정된 결과를 호환하여 해석하는데 다소 어려움이 있기 때문에 두 분석 간의 결과를 해석하기 위한 연구를 계속해서 수행할 필요가 있다고 본다.
- 상토는 국내에서 시판되고 있는 상토와 피트모스, 코코피트, 훈탄, 질석 등의 원자재를 이용하였고 상토의 물리성은 CEN 분석법과 RDA 분석법으로 각각 측정하여 두 분석법간에 상관관계를 조사하였다. 가밀도 (R2 = 0.8304, p<0.01)와 진밀도(R2 = 0.8136, p<0.01) 및 공극률(R2 = 0.6374, p<0.01) 측정에서는 두 분석법 간 에 높은 상관관계를 나타냈고 액상(R2 = 0.2692, p<0.01)과 기상(R2 = 0.0739, p<0.05) 및 유효수분함량 (R2 = 0.3327, p<0.01)은 CEN 분석법과 RDA 분석법 간에 낮은 상관관계를 나타냈다. 액상과 기상, 유효수분 함량은 측정된 결과를 서로 비교하기 위해서는 기존 분석방법에 대한 연구를 수행하면서 계속해서 수 정 보완해야 할 것으로 생각된다.
후속연구
- 01)은 CEN 분석법과 RDA 분석법 간에 낮은 상관관계를 나타냈다. 액상과 기상, 유효수분 함량은 측정된 결과를 서로 비교하기 위해서는 기존 분석방법에 대한 연구를 수행하면서 계속해서 수 정 보완해야 할 것으로 생각된다.
- 식물의 생육에 있어서 상토의 물리성과 화학성은 매우 중요한 요인이고 식물 종류에 따라 요구하는 적정 범위는 다르게 나타난다. 따라서 각 식물의 생장에 가장 효과적인 상토의 물리성과 화학성에 대한 집중적인 연구가 필요하다. 그러나 상토 물리성과 화학성을 분석하기 위한 분석법은 국가나 연구기관별로 다르기 때문에 상토를 분석하고 결과를 해석하는데 있어 많은 어려움이 있는 실정이다.
- 따라서 두 분석법간에 모두 유의한 정의 상관관계를 구할 수 있었고 보다 손쉽게 이용할 수 있는 분석법을 택하여 분석한 후 상호 결과값을 비교하는데도 용이할 것으로 판단된다. 액상과 기상, 유효수분함량은 상관관계가 낮게 측정되어 하나의 방 법만을 이용하여 분석하면 측정된 결과를 호환하여 해석하는데 다소 어려움이 있기 때문에 두 분석 간의 결과를 해석하기 위한 연구를 계속해서 수행할 필요가 있다고 본다.
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