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문제 정의
- 본 연구는 서해안 조간대 중 우리나라 조간대의 36%를 점하고 있는 경기만 일원에서 점성토를 포함하는 연약지반의 형성 환경에 따른 퇴적단위를 구분하고, 각 단위 지층의 광물조성과 물리화학적 특성을 제시하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 본 연구는 서해안 조간대 중 우리나라 조간대의 36%를 점하고 있는 경기만 일원에서 점성토를 포함하는 연약지반의 형성 환경에 따른 퇴적단위를 구분하고자 한다.
제안 방법
- 2) 퇴적당시의 위치 및 환경 조건에 따라 퇴적된 퇴적지층들의 물리·화학적 특성과 광물조성이 달라지는 점에 착안하여 층위별 특성을 분석함으로써 연구 대상지역의 퇴적이력을 판단하는 근거 자료로 활용하였다.
- 본 연구에서 퇴적이력을 파악하기 위해 1) 조사지역의 선행 연구 자료 및 해수면 변동 자료를 수집, 정리하였으며, 2) 퇴적당시의 위치 및 환경 조건에 따라 퇴적된 퇴적지층들의 물리·화학적 특성과 광물조성이 달라지는 점에 착안하여 층위별 특성을 분석함으로써 연구 대상지역의 퇴적이력을 판단하는 근거 자료로 활용하였다. 3) 선행 자료와 퇴적토의 개별 특성에 기초하여 시대에 따른 지층의 변화를 분석하고, 퇴적시기 및 퇴적 위치를 구분하였다.
- 경기만 남부 지역은 송도지역의 서측에 위치한 SB-14 시추코어의 분석결과를 토대로 형성된 환경이 상이한 4개의 퇴적단위로 구분하였다(Fig. 13). 각 지층은 하부에서부터 산화대가 발달하는 육성환경(Unit 4), 산화대와 담수 영향을 받는 내만환경(혼성환경)의 퇴적물(Unit 3b), 비교적 수심이 깊어 환원환경 속하는 해성환경(Unit 3a)의 퇴적층이 발달하며, 상부층은 해성의 환원환경 지층(Unit 2)이 분포한다.
- 또한 일부시료에서는 원소분석기(Vario EL)를 이용하여 유기물과 탄소(C), 수소(H), 질소(N), 황(S)의 함량을 정량분석하였다. 광물조성은 X-선회절분석기를 이용하여 종류를 판별하였고, siroquantTM을 사용하여 구성광물의 정량을 산정하였다. 지화학적 특성은 건조된 퇴적물과 증류수를 1:5로 현탁한 후 수소이온농도(pH), 전기전도도(EC), 총고용물질양(TDS), 염도(Salinity) 및 이온분석을 수행하였고, 유도결합플라즈마방출분광기(ICP-AES)를 이용하여 퇴적물에서 용출된 양이온(Na, Ca, K, Mg)을 측정하였다.
- 김포조간대 서부 지역의 코어 시료의 퇴적 요인 분석에 기초하여 4개의 퇴적단위를 설정하였다(Table 4). 각 퇴적단위는 최하부 육성 자갈 모래층(Unit 4)-해성 실트질층(Unit 3)-육성 실트질층(Unit 2)-해성 실트질층(Unit 1)-매립층으로 구분된다.
- 물질의 자기적 특성을 결정하는 대자율(magnetic susceptibility)을 측정하여 퇴적단위의 자료로 활용하였으며, 체분석과 함께 레이져 입도분석(LS 13320)을 병행하여 심도별 입도분석을 실시하였다. 또한 일부시료에서는 원소분석기(Vario EL)를 이용하여 유기물과 탄소(C), 수소(H), 질소(N), 황(S)의 함량을 정량분석하였다. 광물조성은 X-선회절분석기를 이용하여 종류를 판별하였고, siroquantTM을 사용하여 구성광물의 정량을 산정하였다.
- 불교란 시료에 대해 체분석과 자동입도분석을 병행하여 심도별 입경을 측정하고 누적분포도를 작성하였다. 물질의 고유 특성 중의 하나인 대자율을 측정하여 층위별 지층의 상이성을 구분하는데 활용하였다.
- 연 X-선(VIX-150)를 이용하여 퇴적 구조와 표면 상태를 관찰하였으며, 주사전자현미경(S-2700)을 이용하여 퇴적물질의 광물결정상의 미세정보, 광물입자의 응집상태를 관찰하였다. 물질의 자기적 특성을 결정하는 대자율(magnetic susceptibility)을 측정하여 퇴적단위의 자료로 활용하였으며, 체분석과 함께 레이져 입도분석(LS 13320)을 병행하여 심도별 입도분석을 실시하였다. 또한 일부시료에서는 원소분석기(Vario EL)를 이용하여 유기물과 탄소(C), 수소(H), 질소(N), 황(S)의 함량을 정량분석하였다.
- 퇴적 요인의 차이를 이용하여 상이한 환경에서 형성된 지층의 퇴적단위를 구분하고 시간에 따른 퇴적상과 퇴적이력의 변화를 제시한다. 본 연구에서 퇴적토의 육안 및 광학적 관찰을 수행하여 색도와 입도를 구분하였고, 유기물과 패각류의 관찰을 통한 퇴적주상도가 작성되었다. 연 X-선(VIX-150)를 이용하여 퇴적 구조와 표면 상태를 관찰하였으며, 주사전자현미경(S-2700)을 이용하여 퇴적물질의 광물결정상의 미세정보, 광물입자의 응집상태를 관찰하였다.
- 1), 지층을 구성하는 입자의 입경, 원마도 등은 퇴적 장소에 대한 정보를 제공할 수 있다. 불교란 시료에 대해 체분석과 자동입도분석을 병행하여 심도별 입경을 측정하고 누적분포도를 작성하였다. 물질의 고유 특성 중의 하나인 대자율을 측정하여 층위별 지층의 상이성을 구분하는데 활용하였다.
- 본 연구에서 퇴적토의 육안 및 광학적 관찰을 수행하여 색도와 입도를 구분하였고, 유기물과 패각류의 관찰을 통한 퇴적주상도가 작성되었다. 연 X-선(VIX-150)를 이용하여 퇴적 구조와 표면 상태를 관찰하였으며, 주사전자현미경(S-2700)을 이용하여 퇴적물질의 광물결정상의 미세정보, 광물입자의 응집상태를 관찰하였다. 물질의 자기적 특성을 결정하는 대자율(magnetic susceptibility)을 측정하여 퇴적단위의 자료로 활용하였으며, 체분석과 함께 레이져 입도분석(LS 13320)을 병행하여 심도별 입도분석을 실시하였다.
- 광물조성은 X-선회절분석기를 이용하여 종류를 판별하였고, siroquantTM을 사용하여 구성광물의 정량을 산정하였다. 지화학적 특성은 건조된 퇴적물과 증류수를 1:5로 현탁한 후 수소이온농도(pH), 전기전도도(EC), 총고용물질양(TDS), 염도(Salinity) 및 이온분석을 수행하였고, 유도결합플라즈마방출분광기(ICP-AES)를 이용하여 퇴적물에서 용출된 양이온(Na, Ca, K, Mg)을 측정하였다. 수용액의 음이온(Cl, NO2, NO3, HPO4, SO4)은 이온크로마토그라피(IC)를 이용하였다(Fig.
- 퇴적 요인의 차이를 이용하여 상이한 환경에서 형성된 지층의 퇴적단위를 구분하고 시간에 따른 퇴적상과 퇴적이력의 변화를 제시한다. 본 연구에서 퇴적토의 육안 및 광학적 관찰을 수행하여 색도와 입도를 구분하였고, 유기물과 패각류의 관찰을 통한 퇴적주상도가 작성되었다.
- 퇴적층의 입도, 대자율, 전기비저항, 함수비, 유기물 변화를 통해 퇴적이력과 퇴적당시 환경의 변화를 파악한다. 수계를 따라 분포하는 퇴적층은 선상지에서 조간대까지 다양한 형태의 퇴적지를 형성하며(Fig.
- 인천청라지구 경제자유구역개발사업 지역에 해당하며, 퇴적층은 하부로부터 4개의 지층으로 구분된다. 현장에서 획득한 시추코어 시료의 육안관찰, 광물 조성, 지화학적, 물리적 특성에 기초하여 4개의 퇴적단위를 설정하였다(Table 3). 각 퇴적단위는 최하부 육성의 자갈 모래층(Unit 4)-해성 실트질층(Unit 3)-육성 실트질층(Unit 2a, b)-해성 실트질층(Unit 1)으로 구분된다(Fig.
대상 데이터
- 해수면 변동은 주기적으로 썰물과 밀물, 빙하와 간빙기, 해저의 화장과 수렴에 등의 지구적인 사건에 의해 수반되며, 이 과정에서 광물조성과 물리적, 화학적인 변화가 발생한다. 문헌조사를 통해 조사지역을 포함한 한반도 해역의 해수면 승강운동을 분석하여 해석 자료로 활용하였다. 한반도의 서해와 남해 연근해 해역에서 조사된 해수면은 20,000년 이전에는 현재에 비해 약 -150m 정도에 위치하였으며, 이후 대륙 빙하의 소멸로 지속적으로 해수면이 상승하여 4000년을 전･후로 현재 해수면과 유사한 위치까지 상승한 것으로 알려져 있다(Park, 2001, Fig.
- 본 연구의 대상지역은 서해안 조간대의 북부에 속하는 경기만에 해당하며, Fig. 7은 조사지역의 지리적 위치를 나타낸 것이다.
- 지화학적 특성은 건조된 퇴적물과 증류수를 1:5로 현탁한 후 수소이온농도(pH), 전기전도도(EC), 총고용물질양(TDS), 염도(Salinity) 및 이온분석을 수행하였고, 유도결합플라즈마방출분광기(ICP-AES)를 이용하여 퇴적물에서 용출된 양이온(Na, Ca, K, Mg)을 측정하였다. 수용액의 음이온(Cl, NO2, NO3, HPO4, SO4)은 이온크로마토그라피(IC)를 이용하였다(Fig. 2).
- 인천청라지구 경제자유구역개발사업 지역에 해당하며, 퇴적층은 하부로부터 4개의 지층으로 구분된다. 현장에서 획득한 시추코어 시료의 육안관찰, 광물 조성, 지화학적, 물리적 특성에 기초하여 4개의 퇴적단위를 설정하였다(Table 3).
성능/효과
- (2) 우리나라 서해 연안 조간대에서 채취된 퇴적물의 층서적 위치, 퇴적상, 퇴적상 조합 및 침식 부정합면을 근거로 조간대는 크게 4개의 퇴적단위로 분류되며, 기반암 상위로부터 Unit 4→Unit 3→Unit 2→Unit 1의 순서로 발달하고 있다.
- (3) 경기만에서 측정된 퇴적층을 서해안 조간대 퇴적층과 대비하면 북부지역에 해당되는 청라지구에서는 Unit 1-Unit 2-Unit 3-Unit 4의 모든 지층이 나타나며, 영종도지역에서는 Unit 1-Unit 2가, 인천대교 건설부지와 송도해안도로에서는 Unit 1-Unit 3-Unit 4가 관찰된다. 남부지역에 해당되는 석문국가산업단지에서는 Unit 1-Unit 3이 관찰되며, 대산항지역에서는 Unit 1-Unit 3-Unit 4가 관찰된다.
- (4) 경기만에서 측정된 평균 점토광물 함량비는 청라지구에서 8.2%, 영종도에서 2.9%, 인천대교에서 18.4%, 송도해안도로에서 24.6%로 나타났다.
- (5) 본 연구에서 측정된 경기만의 입도의 함량비는 청라지구에서 자갈 0.5%, 모래 11.1%, 실트 75.5%, 점토 12.9%, 청라지구 지하차도에서 자갈 2.8%, 모래 21.2%, 실트 67.6%, 점토 8.3%이며, 영종도에서는 자갈 0.2%, 모래 21.0%, 실트 68.5%, 점토 10.4%이며, 인천대교에서는 모래 15.0%, 실트 68.6%, 점토 16.5%로 측정되었다. 송도해안도로는 자갈 0.
- Table 9는 입경의 의한 국내 해안 연약지반의 점토함유율을 나타낸 것이며, Table 10은 본 연구에서 측정된 경기만의 입도분석결과를 정리한 것이다. Table 9에서 김포지역의 평균 점토함유율은 15% 이내이며, 영종도에서 12-33%의 함유율은 보이며, 아산만 지역에서 12-13%의 함량을 보이는 것으로 제시하였으며, 조사지역의 평균 점토의 함유량은 김포조간대 지역에서는 8.3-12.9%, 영종도 지역에서는 10.4%, 경기만 중부와 남부지역은 16.5-16.9%로 문헌의 자료보다 다소 낮은 값의 범위를 보이고 있는 것으로 분석되었다.
후속연구
- 또한 이러한 자료는 미고결 퇴적층에서 관찰되는 공학적 특성을 해석하는 중요한 정보로써 현장 토질 시험과 역학 시험 결과를 합리적으로 평가하는 기준으로 활용될 수 있다. 구조물의 기반을 지지하는 퇴적층은 지하구조물에 미치는 영향이 매우 크며, 이러한 지화학적 자료들은 퇴적환경을 구분하는 기초자료로 이용되며, 염재해, 콘크리트 부식 관련 자료, 지하취약대 판단에 관한 기초 자료로 활용될수 있다.
- 조사지역의 퇴적층들은 육지로부터 공급되는 담수의 영향과 함께 지난 수천 년에 걸쳐 상승한 해수의 영향을 동시에 기록된 지층으로 이러한 지층에 대한 광물학적, 지화학적인 연구는 퇴적환경의 변화를 이해하는 자료로 활용된다. 또한 이러한 자료는 미고결 퇴적층에서 관찰되는 공학적 특성을 해석하는 중요한 정보로써 현장 토질 시험과 역학 시험 결과를 합리적으로 평가하는 기준으로 활용될 수 있다. 구조물의 기반을 지지하는 퇴적층은 지하구조물에 미치는 영향이 매우 크며, 이러한 지화학적 자료들은 퇴적환경을 구분하는 기초자료로 이용되며, 염재해, 콘크리트 부식 관련 자료, 지하취약대 판단에 관한 기초 자료로 활용될수 있다.
- 최근의 연구(Chung, 2002)에서 점토층을 포함하는 미고결 퇴적층의 물리, 역학적 성질은 지층을 구성하는 광물조성과 퇴적환경에 의한 것으로 이해되고 있는 추세다. 이러한 관점에서 이 연구는 경기만의 여러 지점에서 조사된 퇴적층의 물리적, 화학적, 공학적 자료들로부터 지층의 형성과 발달과정을 이해하는 자료로 활용될 수 있다. 점성토 구성비가 높은 조간대 지반을 이해하기 위해 우선 지층이 형성된 환경과 퇴적기간 동안 외부환경 변화에 따른 퇴적지의 변화를 알아야 하며, 특히 조간대는 하천과 조류, 파도 및 연안류의 영향으로 연근해 해양환경 중에서 불안정한 환경에 속한다.
- 현재까지 이루어지고 있는 대부분의 토질 평가는 샘플링에 의한 토질 평가로 토질특성평가가 확실하지 않아 신뢰성 있고 정량적인 특성평가가 요구되고 있다. 한편 현생퇴적층의 연구는 제한적으로 획득되는 시추자료의 의존도가 높을 수밖에 없으므로 동일 시료에 대한 다양한 방면의 연구가 필요하다.
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