[논문]경상북도 경주시 양북면 땅밀림지의 지질 및 토양물리성의 변화

박재현; 박성균

doi:10.14578/jkfs.2019.108.2.216

경상북도 경주시 양북면 땅밀림지의 지질 및 토양물리성의 변화
The Geology and Variations of Soil Properties on the Slow-moving Landslide in Yangbuk-myun, Gyungju-si, Gyeongsangbuk-do 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.108 no.2, 2019년, pp.216 - 223

박재현 (경남과학기술대학교 산림자원학과) , 박성균 (경남과학기술대학교 산림자원학과)

초록
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이 연구는 경상북도 경주시 양북면 일원의 산지 땅밀림의 지질특성 및 땅밀림 후 변화되는 토양의 물리적 특성을 구명하고자 수행하였다. 조사지역의 지질은 생성시대가 백악기의 경상누층군으로 주된 구성 암석은 흑색셰일이며, 동쪽으로는 석영 장석질 반암이 분포하고, 그보다 아래쪽은 제4기 연일층군 역암이 분포한다. 암석은 매우 풍화된 풍화암의 형태를 나타내고 있어 땅밀림 지질로 나타났다. 땅밀림으로 무너진 최대 깊이는 12.0 m까지 붕적층으로 구성되어 있다. 땅밀림 방향은 비탈면 하부는 $N46^{\circ}E$, 땅밀림지 상단부는 $N62^{\circ}E$로 절리 및 주향 방향으로 발생하였다. 땅밀림으로 교란된 토양에서는 토양깊이 20 cm 까지는 토양경도가 기록되지 않는 완전교란상태이었고, 토양깊이 25 cm~90 cm까지는 자연산림지 및 교란이 발생되지 않은 지역에 비해 토양경도는 1.4~-4.7배 낮게 나타났다. 또한 땅밀림지역의 토양용적밀도는 $1.24{\sim}1.29g/cm^2$로 자연산림지보다 각각 약 1.6배 높게 나타났다. 토양의 공극률은 51.5~53.3%로 자연산림지보다 각각 약 1.3~1.4배 낮았다. 흑색 셰일지역의 토양투수계수는 8.75E-06 cm/s, 토양의 조공극률은 9.8%로 가장 낮게 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to measure the changes in the geological and soil properties following slow-moving landslide events in Yangbuk-myun and Gyungju-si, Gyeongsangbuk-do, South Korea. The geological characteristics of the study site comprised black shale in the Gyeongsang nodal group formed in the Cretaceous period and quartz feldspar carcinoma in the east side with conglomerate in the Yeonil group formed in the Quaternary period. The study site exhibited the geologic characteristics of a slow-moving landslide with severely weathered rocks. The maximum collapsing depth of the slow-moving landslide was 12.0 m with colluvial deposits. The strike and joint aspects in the slope areas of the slow-moving landslides were $N46^{\circ}E$ in lower slope and $N62^{\circ}E$ in upper slope, respectively. Soil hardness of ${\leq}20cm$ deep was not measured because of the completely disturbed soil resulting from soil creeping. Soil from 25 to 90 cm deep was 1.4-4.7 times softer in the slow-moving landslide areas than in the undisturbed or natural forests. Soil bulk density was $1.24-1.29g/cm^3$ in land creep areas. Soil bulk in both areas was 1.6 times denser than that in the natural forest. The soil pore space was 51.5-53.3% in the land creep areas. The values are 1.3-1.4 times lower than those within the natural forest. Black shale areas showed the lowest coefficient of permeability (8.75 E-06 cm/s) and mesopore ratio (pF 2.7: 9.8%) compared with those resulting from other study areas.

주제어

표/그림 (5)

그림 Figure 1. Location map of the study site.
그림 Figure 2. Distribution of black shale in the slow – moving landslide area.
표 Table 1. Results of soil bulk density (g/cm³) and soil porosity (%).
표 Table 2. Results of soil hardness (kgf/cm³)
표 Table 3. Results of coefficient of permeability (cm/s) and mesopore ratio (pF2.7, %)

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 이러한 대상지의 땅밀림 지질특성 및 땅밀림 발생 후 변화되는 토양특성을 밝히기 위하여 수행하였다.

제안 방법

땅밀림지의 지형적 특성 및 발생 징후를 파악하기 위하여 현장조사를 실시하였으며, 부동지, 활락애, 균열, 요지, 융기지대, 단애 등의 위치, 방향, 경사, 규모 및 구조물의 파괴사례, 수목의 이상 성장 현상 등을 조사하였다. 땅밀림지에서 인장균열과 단차, 파괴지의 규모, 폭, 길이, 깊이를 GNSS(Gloval Navigation Satellite System)으로 조사하여 사진 촬영 및 야장에 스케치를 실시하고, 이를 GIS를 통해 분석하였으며(Figure 1), 암반의 공학적인 성질에 영향을 미치는 절리의 성질 중에서 중요한 요소인 절리방향, 절리간격, 절리 굴곡, 절리면 강도, 절리 틈새, 절리 충진 물질, 절리수, 암괴 크기 등을 추가로 조사하였다. 이를 바탕으로 지형도 (1:25,000, 1:50,000)를 통해 땅밀림이 잘 발생하는 특징 및 미세지형분석을 실시하였다(Jau et al.
땅밀림지에서는 인장균열의 발생에 따른 교란에 의해 토양공극 및 토양경도, 토양용적밀도에 변화가 발생하므로 이를 파악하기 위해 연구대상지인 땅밀림이 발생되지 않은 미교란지, 땅밀림지에서는 땅밀림지의 지질적 차이를 고려하여 흑색 셰일지역(①), 흑색셰일이 점토화 된지역(②), 석영 장석질 반암이 풍화된 지역(③), 절토비탈면 표층토(④), 절토비탈면 토양깊이 50cm층(⑤), 반대쪽 비탈면 상단부(⑥), 대조구 산림지역(⑦)에서 토양이 교란되지 않도록 토양채취기(채토기)로 2반복 토양을 채취한 후 채취한 100cc 토양을 건조기에서 105℃로 48시간 건조 후 토양수분함유율, 토양채취용적과 건조토양의 비율로 토양용적밀도를 구하였고(Fuziwara et al., 1996; David et al., 2005; Lee, 2006; Nyle and Ray. 2011), 토양의 삼상을 구하였다. 인장균열이 발생한 상, 하단부의 차이를 파악하기 위해 도로절토비탈면 상부(Ⓐ), 땅밀림지 하부(도로절토비탈면 상부, Ⓑ), 땅밀림 함몰 교란지(Ⓒ), 상단부 단차 위(Ⓓ), 대조구인 자연산림지(상단부 凹 지, Ⓔ)반대사면 상부(Ⓕ) 등으로 구분하고, 토양깊이 90cm 까지 측정이 가능한 관입식 토양경도계(DIK-5520)를 이용하여 토양깊이별 토양경도를 3반복 측정하였다.
땅밀림지의 지형적 특성 및 발생 징후를 파악하기 위하여 현장조사를 실시하였으며, 부동지, 활락애, 균열, 요지, 융기지대, 단애 등의 위치, 방향, 경사, 규모 및 구조물의 파괴사례, 수목의 이상 성장 현상 등을 조사하였다. 땅밀림지에서 인장균열과 단차, 파괴지의 규모, 폭, 길이, 깊이를 GNSS(Gloval Navigation Satellite System)으로 조사하여 사진 촬영 및 야장에 스케치를 실시하고, 이를 GIS를 통해 분석하였으며(Figure 1), 암반의 공학적인 성질에 영향을 미치는 절리의 성질 중에서 중요한 요소인 절리방향, 절리간격, 절리 굴곡, 절리면 강도, 절리 틈새, 절리 충진 물질, 절리수, 암괴 크기 등을 추가로 조사하였다.
인장균열이 발생한 상, 하단부의 차이를 파악하기 위해 도로절토비탈면 상부(Ⓐ), 땅밀림지 하부(도로절토비탈면 상부, Ⓑ), 땅밀림 함몰 교란지(Ⓒ), 상단부 단차 위(Ⓓ), 대조구인 자연산림지(상단부 凹 지, Ⓔ)반대사면 상부(Ⓕ) 등으로 구분하고, 토양깊이 90cm 까지 측정이 가능한 관입식 토양경도계(DIK-5520)를 이용하여 토양깊이별 토양경도를 3반복 측정하였다. 또한 투수능측정기(DIK-4000)를 이용하여 투수속도를 구한 후 계산 값을 이용하여 토양의 투수계수를 측정하였다.
땅밀림지에서 인장균열과 단차, 파괴지의 규모, 폭, 길이, 깊이를 GNSS(Gloval Navigation Satellite System)으로 조사하여 사진 촬영 및 야장에 스케치를 실시하고, 이를 GIS를 통해 분석하였으며(Figure 1), 암반의 공학적인 성질에 영향을 미치는 절리의 성질 중에서 중요한 요소인 절리방향, 절리간격, 절리 굴곡, 절리면 강도, 절리 틈새, 절리 충진 물질, 절리수, 암괴 크기 등을 추가로 조사하였다. 이를 바탕으로 지형도 (1:25,000, 1:50,000)를 통해 땅밀림이 잘 발생하는 특징 및 미세지형분석을 실시하였다(Jau et al., 2000).
인장균열이 발생한 상, 하단부의 차이를 파악하기 위해 도로절토비탈면 상부(Ⓐ), 땅밀림지 하부(도로절토비탈면 상부, Ⓑ), 땅밀림 함몰 교란지(Ⓒ), 상단부 단차 위(Ⓓ), 대조구인 자연산림지(상단부 凹 지, Ⓔ)반대사면 상부(Ⓕ) 등으로 구분하고, 토양깊이 90cm 까지 측정이 가능한 관입식 토양경도계(DIK-5520)를 이용하여 토양깊이별 토양경도를 3반복 측정하였다.

대상 데이터

1. 조사대상지는 경상북도 경주시 양북면 일원의 땅밀 림지와 피해지역 주변지역으로, 표고 10 m에서 땅밀림지 상부 경계면인 표고 152 m까지 약 142 m의 표고차를 가지며, 땅밀림지 평면적은 약 38,723 m²이다. 땅밀림이 발생하는 지역의 최고표고는 260.
이 연구를 수행한 경상북도 경주시 양북면 장항리 장항교차로 일원은 국도 4호선 건설을 위해 도로비탈면을 절취한 후, 2018년 10월 7일 전후에 집중호우에 의한 지반활동으로 땅밀림이 발생하여 산지 지괴가 밀려 내려가 도로비탈면에 설치된 콘크리트 옹벽 및 앵커 등을 파괴 하고, 도로가 노체가 밀려올라가는 피해가 발생되었다. 따라서 이 지역은 장기적으로 땅밀림의 재발이 우려되고 2차 땅밀림이 발생할 경우 그 피해가 가중될 수 있는 지역으로서 명확한 원인규명과 적절한 대책이 시급히 요망되는 지역이다.
조사대상지는 경상북도 경주시 양북면 일원의 땅밀림지와 피해지역에 영향을 미치는 주변지역으로, 이 지역은 도로사면붕괴 이전에 산지 6부능선 부터 발생한 땅밀림에 의한 피해지로써 표고 10 m에서 땅밀림지 상부 경계면인 표고 152 m 까지 약 142 m의 범위에 위치하고 있으며, 땅밀림지의 평면적은 약 38,723 m²이다. 땅밀림지가 위치한 산지 최고표고가 260m임을 고려할 때 땅밀림은 약 약 6부 능선부터 발생하고 있는 것을 알 수 있다.
조사지역의 임상은 혼효림이었으며, 주 수종은 상수리나무(Quercus acutissima Carruth)와 소나무(Pinus densiflora S. et Z.)이었다. 땅밀림으로 단차가 가장 크게 나타난 상부 지역은 표고 160 m까지 벌채 후 묘지와 고사리 밭으로 이용되고 있어, 강수 시 집수가 매우 잘 발생하는 凹형지형을 이루고 있는 것으로 조사되었다.

성능/효과

2. 조사지역의 지질은 백악기의 경상누층군으로 주된 구성 암석은 흑색셰일이며, 동쪽으로는 석영 장석질 반암이 분포하고, 그보다 아래쪽은 제4기 연일층군 역암이 분포한다. 암석은 매우 풍화된 풍화암의 형태를 나타내고 있어 땅밀림 지질로 나타났다.
3. 땅밀림 방향은 비탈면 하부는 N46ﾟE, 땅밀림지 상단 부는 N62ﾟE로 절리 및 주향 방향으로 발생하였다.
4. 땅밀림으로 교란된 토양에서는 토양깊이 20 cm까지는 토양경도가 매우 낮은 완전교란상태이었고, 토양 깊이 25 cm부터 90 cm까지는 자연산림지 및 교란이 발생되지 않은 지역에 비해 토양경도는 1.4 - 4.7배 낮은 결과를 나타내었다. 흑색 셰일지역(①), 흑색셰일이 점토화 된 지역(②)에서의 토양용적밀도는 각각 1.
5. 흑색 셰일지역(①)은 토양투수계수가 8.75E-06 cm/s 로 다른 지역보다 가장 낮은 값으로 나타났으며, 토양의 조공극률도 9.8%로 가장 낮게 나타났다.
대상지에서 토양깊이 90 cm까지 측정이 가능한 관입식 토양경도계(DIK-5520)를 이용하여 토양깊이별 토양경도를 3반복 측정한 결과(Table 1), 대조구로써 교란되지 않은 자연산림지(Ⓔ)는 토심이 35 cm이었으며, 토양경도는 표층토양에서는 1.5 kgf/cm ³ 이었으나, 토양깊이가 깊어질수록 토양경도는 중가하는 경향을 나타내었다. 반면 땅밀림이 발생한 경계면 상부(상단부 단차 위, Ⓓ)의 토양경도는 자연산림과 유사한 값으로 나타났으나 토심은 60 cm로나타났다.
대상지에서 토양의 투수계수를 조사한 결과, 대조구인 자연산림지역(⑦)에서 토양의 투수계수는 0.94E-02 cm/s 로 반대편사면의 토양투수계수(0.79E-02 cm/s)와 유사한 값을 나타내었으며, 흑색셰일이 점토화 된 지역(②)의 토양투수계수는 2.08E-02 cm/s로 조사지역 중 가장 높게 나타났는데, 이는 땅밀림으로 무너져 사암이 풍화된 토양과 섞여 토양공극이 파괴되어 토양이 흐트러진 데 따른 결과라 사료된다. 그러나 흑색 셰일지역(①)은 토양투수계수가 8.
암석은 매우 풍화된 풍화암의 형태를 나타내고 있어 Choi(2018), Park(2018)의 연구결과와 비교하여 땅밀림 지질에 부합하는 것으로 판단된다. 대상지의 주향은 N50ﾟE 이었으며, 경사방향은 사면경사와 동일하여 땅밀림 발생에 용이한 지질구조로 나타났다. 불연속면은 2방향수로 간격은 보통(20 - 60cm)이었다.
대상지의 토양공극률을 구한 결과, 대조구인 자연산림 지역(⑦)에서 토양공극률은 70.0%이었으며, 석영 장석질 반암이 풍화된 지역(③)은 61.3%, 반대쪽 비탈면 상단부 (⑥)은 63.7 %로 자연산림지보다 낮았다. 절토비탈면 표층토(④)의 토양의 공극률은 80.
(2015, 2016)의 연구결과와 유사하였다. 땅밀림 방향은 비탈면 하부는 N46ﾟE, 땅밀림지 상단 부는 N62ﾟE로 주향과 유사한 방향으로 밀리는 상태이며, 도로 좌측의 계곡부 방향으로 땅밀림이 발생하는 것으로 나타났다. 그러나 도로 반대쪽 비탈면은 주향이 S30ﾟE로 땅밀림 발생지와 역으로 경사방향이 진행하고 있어 반대쪽 비탈면은 파괴되지 않은 것으로 Kim et al.
4 kgf/cm³로 나타나 자연산림지(Ⓔ)와 교란지 상부의 미교란지(상단부 단차 위, Ⓓ), 도로절토비 탈면 상부(Ⓐ), 땅밀림지 하부(도로절토비탈면 상부, Ⓑ)에비해 현격하게 낮은 값을 나타내었다. 땅밀림으로 교란된 토양에서는 토양깊이 20 cm 까지는 토양경도가 매우 낮은 완전교란상태가 되고, 토양깊이 25 cm부터 90 cm까지는 자연산림지 및 교란이 발생되지 않은 지역에 비해 토양경 도는 1.4 - 4.7배 낮게 나타났다. 이와 같은 결과는 땅밀림으로 인해 토양이 교란 또는 파괴되어 흐트러짐으로써 토양경도가 현격히 낮아지는 결과로 땅밀림에 의한 토양교 란이 토양경도에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
)이었다. 땅밀림으로 단차가 가장 크게 나타난 상부 지역은 표고 160 m까지 벌채 후 묘지와 고사리 밭으로 이용되고 있어, 강수 시 집수가 매우 잘 발생하는 凹형지형을 이루고 있는 것으로 조사되었다. 아울러 도로비탈면끝 부분 인장균열 및 단차가 발생된 지역은 묘지와 밭으로 평활하게 활용되고 있어, 이 지역도 강수 시 집수가 잘되는 지역으로 평가된다.
땅밀림이 발생하는 지역의 미세지형을 지형도의 등고선을 이용하여 분석한 결과, 미세지형은 철상미근형(凸狀尾根形) 지형(Park, 2018)으로 나타났는데, 이러한 미세지형은 이 땅밀림지에서 2개소가 나타났다(Figure 1).
산림의 수원함양기능을 나타내는 조공극률(pF2.7, %) 을 분석한 결과, 대조구인 자연산림지역(⑦)에서 토양의 조공극률은 34.6%로 가장 높았으며, 반대쪽 비탈면 상단부(⑥)의 토양의 조공극률은 22.7%로 대조구인 산림지역 보다는 낮았는데, 이는 경작 등의 활동에 따른 영향으로 사료된다. 아울러 석영 장석질 반암이 풍화된 지역(③), 절토비탈면 표층토(④), 절토비탈면 토양깊이 50 cm층 (⑤)에서 토양의 조공극률은 각각 21.
7배 낮게 나타났다. 이와 같은 결과는 땅밀림으로 인해 토양이 교란 또는 파괴되어 흐트러짐으로써 토양경도가 현격히 낮아지는 결과로 땅밀림에 의한 토양교 란이 토양경도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 토양경도의 변화는 토양의 훼손이나 경화로 인하여 발생하는 산림훼손을 판단하는 지표가 되는데(Nakamura, 1981; Krag et al.
이땅 밀림지(①)는 미고결 된토양으로 이루어져 있어 상부 요지로부터 강수 시 물이 침투되면서 흑색셰일 등이 물을 머금고 있는 등 원활한 배수가 이루어지지 못한 상태에서 지하수의 영향으로 땅밀림이 발생한 것으로 사료된다. 한편 모래층으로 이루어진 석영 장석질 반암이 풍화된 지역(③), 절토비탈면 표층토(④), 절토비탈면 토양깊이 50 cm층(⑤)의 토양투 수계수는 각각 0.17E-02, 0.61E-02, 1.04E-02 cm/s로 비교적 투수가 용이하게 이루어지는 것으로 나타났다. 이는 흑색셰일의 점토층과 사암층의 투수계수가 현격하게 다르기 때문에 점토와 같이 미세한 입자의 토양은 모래와 같은 거친 입자의 토양보다 투수계수가 작다는 Andy와 William(1997)의 연구결과와 같다.

후속연구

따라서 경상북도 경주시 양북면 일원에는 이 연구지역과 같은 지질구조를 가지는 지역이 넓게 분포하고, 배수 구조가 불량한 지역이므로 이와 같은 특성을 지니는 지역을 조사하여 추후 땅밀림 발생을 미연에 방지할 수 있도록 할 필요가 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	땅밀림은 무엇인가?	땅밀림은 활동면 위의 토괴가 일체로 미끄러지는 산사태의 한 형태로 이동 토괴의 두께는 10 - 20m, 폭은 두께의 5 - 10배, 길이는 폭의 1.2 - 1.
	땅밀림의 발생위험이 증가하는 경우는 무엇인가?	01 – 10mm/day 정도의 매우 느린 이동속도를 보인다(Varnes, 1984). 땅밀림은 사면경사가 25° - 35°정도인 집수사면에서 발생률이 높고, 지하수가 규칙적인 배열을 하는 경우 발생위험이 증가되는데(Nakamura, 1981), 땅밀림 발생시 상부 지표면에 활락애 및 인장균열이 형성 된다(Lee, 1991). Park et al.
	인위적 또는 기계적으로 증가한 토양용적밀도가 회복되는 데 걸리는 시간은?	, 1986). 한 예로 인위적 또는 기계적 답압으로 인하여 증가된 임도 및 작업로의 토양용 적밀도가 교란되지 않은 자연임지 상태로 회복되기 위해 서는 약 20년 이상이 경과되어야 한다는 연구결과가 있다(Sidle, 1980; Adams, 1981; Froehilich et al., 1985).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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