[논문]생태·자연도 1등급 토양의 물리화학적 특성에 대한 분석 및 비교 -화성암 지역을 중심으로-

이소진; 추창오; 정교철; 김종태

doi:10.9720/kseg.2023.1.061

초록
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본 연구는 화성암 지역의 생태·자연도 1등급 토양의 표토와 심토를 채취하여 물리화학적 특성에 대해 분석하고 비교하는 것이 목적으로, 채취한 토양시료를 대상으로 함수율과 pH를 측정하고 X-선 형광분석 및 X-선 회절분석을 실시하였다. 연구결과, 함수율은 표토가 심토보다 높게 측정되었고 pH는 표토가 심토보다 더 산성으로 측정되었다. X-선 형광분석 결과, I9 시료가 카올리나이트와 가장 가까운 위치에 도시되었고 I7 시료가 카올리나이트와 가장 먼 위치에 도시되었으며, 그 외 시료들은 모두 I7 시료와 I9 시료의 사이에 위치한다. X-선 회절분석 결과, 점토광물의 평균 함량은 표토가 심토보다 높게 나타났으며 대표적으로 산출되는 점토광물로는 일라이트, 버미큘라이트, 카올리나이트, 녹니석, 깁사이트 등이 있다. 본 연구에서 얻은 결과는 향후 심토의 표토화를 위한 표토 복원 시 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study analyzed and compared the physicochemical characteristics of topsoil and subsoil of Grade 1 soil from an igneous rock area on the ecological and nature map. The water content and pH of the collected soil samples were measured, and X-ray fluorescence and X-ray diffraction analyses were per...

This study analyzed and compared the physicochemical characteristics of topsoil and subsoil of Grade 1 soil from an igneous rock area on the ecological and nature map. The water content and pH of the collected soil samples were measured, and X-ray fluorescence and X-ray diffraction analyses were performed. The results showed that the water content of the topsoil was higher than that of the subsoil, and its pH was more acidic than that of the subsoil. According to the X-ray fluorescence analysis results, sample I9 was closest to kaolinite, while sample I7 was most distant from kaolinite. All other samples were located between samples I7 and I9. The X-ray diffraction analysis showed that the average content of clay minerals was higher in the topsoil than in the subsoil. The most notable clay minerals produced included illite, vermiculite, kaolinite, chlorite, and gibbsite. The results of this study will be used as a basic data for topsoil restoration to convert subsoil into topsoil.

주제어

표/그림 (6)

그림 Table 1. The stratigraphic units and location of selected samples
그림 Fig. 1. (a) Graph of rate of water content; (b) Graph of pH.
표 Table 2. Water content and pH of 10 soil samples
표 Table 3. Major-element contents (wt.%) of topsoil developed on igneous rock
그림 Fig. 2. Range of chemical index of a Iteration (CIA) in major rocks and minerals (modified from Nesbitt and Young, 1982; De Jayawardena and Izawa, 1994).
표 Table 4. Clay mineral contents (wt.%) of topsoil and subsoH developed on igneous rocks

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 심토(subsoil)의 표토화를 통한 표토 복원을 위해 토양의 물리화학적 특성을 분석하고 비교하는 것이 목적이다. 이를 위해 국립생태원에서 제공하는 생태 ‧ 자연도를 활용하였으며, 생태 ‧ 자연도 1등급으로 지정된 곳 중 화성암 지역의 표토와 심토를 채취하여 현장측정과 실험수행을 통해 토양의 물리화학적 특성을 분석하였다.
본 연구는 화성암 지역의 생태 ‧ 자연도 1등급 토양의 표토와 심토를 채취하여 물리화학적 특성에 대해 분석하고 비교하는 것이 목적으로써 표토시료 10개, 심토시료 10개를 대상으로 함수율과 pH를 측정하고 X-선 형광분석 및 X-선 회절분석을 실시하였다. 연구결과, 화성암에서 함수율은 표토가 심토보다 높게 측정되었고 pH는 표토가 심토보다 더 산성임이 확인되었다.

제안 방법

또, 리트벨트법을 이용한 정량계산 프로그램인 Siroquant version 3을 이용하여 구성광물의 함량을 정량계산하였다. X-선 형광분석 및 X-선 회절분석 시 토양시료를 실내에서 풍건시킨 후 아게이트 사발을 이용하여 분말화하고, 분말화한 시료를 약 5 g씩 소분하여 분석을 실시하였다.
X-선 회절분석(X-ray diffraction, XRD)은 국립안동대학교 공동실험실습관의 Ultima Ⅳ Rigaku 장비를 이용하여 5~65°, 2θ범위, 40 kv/30 mA 조건에서 Ni 필터 Cu 타켓 빔, 연속 스텝 스케닝으로 스텝당 0.05초로 수행하였다
함수율은 시료채취 시 표토와 심토에 대해 현장에서 3회씩 측정하였고, TDR 기기(TAKEMURA, KM-18)를 사용하여 토양 표면에 직접 꽂아 측정하였다. pH는 채취 시 표토와 심토에서 각각3회씩 측정하여 평균을 내고 비교하였으며, 토양다 항목측정기(SOIL6CH)를 이용하여 현장에서 토양 표면에 직접 꽂은 후 측정하였다. X-선 형광분석(X-ray fluorescence, XRF)은 국립안동대학교 공동실험실습관의 ZSX Primus Ⅱ 모델을 사용하였다.
따라서 본 연구에서는 심토(subsoil)의 표토화를 통한 표토 복원을 위해 토양의 물리화학적 특성을 분석하고 비교하는 것이 목적이다. 이를 위해 국립생태원에서 제공하는 생태 ‧ 자연도를 활용하였으며, 생태 ‧ 자연도 1등급으로 지정된 곳 중 화성암 지역의 표토와 심토를 채취하여 현장측정과 실험수행을 통해 토양의 물리화학적 특성을 분석하였다.
5 m의 토양을 채취하였다. 채취한 시료들에 대해 함수율과 pH 측정을 실시하였고, X-선 형광분석 및 X-선 회절분석을 실시하였다.
함수율은 시료채취 시 표토와 심토에 대해 현장에서 3회씩 측정하였고, TDR 기기(TAKEMURA, KM-18)를 사용하여 토양 표면에 직접 꽂아 측정하였다. pH는 채취 시 표토와 심토에서 각각3회씩 측정하여 평균을 내고 비교하였으며, 토양다 항목측정기(SOIL6CH)를 이용하여 현장에서 토양 표면에 직접 꽂은 후 측정하였다.

대상 데이터

토양시료 20개(표토 10개, 심토 10개)를 대상으로 X-선 형광분석 및 X-선 회절분석을 실시하였다. X-선 형광분석은 표토시료 10개를 대상으로 분석하였으며, X-선 회절분석은 표토시료 10개와 심토시료 10개를 모두 분석하였다.
10개 시료에서 점토광물의 평균 함량은 표토가 심토보다 높은 값을 가지며, 이는 표토가 심토보다 풍화작용의 영향을 더 많이 받기 때문에 나타나는 것으로 해석된다. 또한 점토광물 함량이 표토보다 심토에서 높게 나타나는 경우도 있는데, 이 중에서도 함량에서 10 wt.% 이상 차이를 보이는 시료는 I7 시료이다(Table 4). 대표적으로 산출되는 점토광물에는 일라이트, 버미큘라이트, 카올리나이트, 녹니석, 깁사이트 등이 나타나며, 이외에 알바이트, 미사장석 등과 같은 장석류의 광물이 풍부하고 각섬석, 휘석, 함철 광물류가 소량 함유되어 있다.
그러므로 생태 ‧ 자연도 1등급 토양에 대한 물리화학적 특성 분석은 표토의 복원을 위해 중요하지만 국내에서는 이에 대해 수행된 연구가 전무하다. 또한 추후 표토 복원이 계획된 지역이 화성암 지대이므로 본 연구에서는 생태 ‧ 자연도 1등급으로 지정된 곳 중 화성암 지역인 곳 10개소를 선정하여 물리화학적 분석을 수행하였다. 화성암 분포 지역은 한국지질자원연구원 지오빅데이터 오픈플랫폼에서 해당 지역의 1:50,000 지질도 및 지질도폭을 참고하여 선정하였다(Table 1).
토양시료 20개(표토 10개, 심토 10개)를 대상으로 함수율과 pH를 측정하였다. 특히 함수율은 시료채취 시 표토와 심토에 대해 현장에서 3회씩 측정하여 평균을 내고 표토가 심토보다 얼마나 높게 나타나는지 비율(rate)로 계산하였다(Table 2).
토양시료는 신선한 토양을 대상으로 표토와 심토로 구분하여 채취하였다. 표토는 유기물을 걷어낸 다음 지표면에서 수직으로 0.
또한 추후 표토 복원이 계획된 지역이 화성암 지대이므로 본 연구에서는 생태 ‧ 자연도 1등급으로 지정된 곳 중 화성암 지역인 곳 10개소를 선정하여 물리화학적 분석을 수행하였다. 화성암 분포 지역은 한국지질자원연구원 지오빅데이터 오픈플랫폼에서 해당 지역의 1:50,000 지질도 및 지질도폭을 참고하여 선정하였다(Table 1).

데이터처리

토양시료 20개(표토 10개, 심토 10개)를 대상으로 X-선 형광분석 및 X-선 회절분석을 실시하였다. X-선 형광분석은 표토시료 10개를 대상으로 분석하였으며, X-선 회절분석은 표토시료 10개와 심토시료 10개를 모두 분석하였다.

이론/모형

pH는 채취 시 표토와 심토에서 각각3회씩 측정하여 평균을 내고 비교하였으며, 토양다 항목측정기(SOIL6CH)를 이용하여 현장에서 토양 표면에 직접 꽂은 후 측정하였다. X-선 형광분석(X-ray fluorescence, XRF)은 국립안동대학교 공동실험실습관의 ZSX Primus Ⅱ 모델을 사용하였다. X-선 회절분석(X-ray diffraction, XRD)은 국립안동대학교 공동실험실습관의 Ultima Ⅳ Rigaku 장비를 이용하여 5~65°, 2θ범위, 40 kv/30 mA 조건에서 Ni 필터 Cu 타켓 빔, 연속 스텝 스케닝으로 스텝당 0.
05초로 수행하였다. 또, 리트벨트법을 이용한 정량계산 프로그램인 Siroquant version 3을 이용하여 구성광물의 함량을 정량계산하였다. X-선 형광분석 및 X-선 회절분석 시 토양시료를 실내에서 풍건시킨 후 아게이트 사발을 이용하여 분말화하고, 분말화한 시료를 약 5 g씩 소분하여 분석을 실시하였다.

성능/효과

이를 참고하여 화성암 지역 표토시료 10개의 화학분석치를 CIA 삼각다이어그램에 도시하였다. 도시한 결과, CIA 분석치에서 가장 높은 값으로 나타난I9 시료가 카올리나이트와 가장 가까운 위치에 도시되었고 가장 낮은 값으로 나타난 I7 시료가 카올리나이트와 가장 먼 위치에 도시되었으며, 이외의 시료들은 모두 I7 시료와 I9 시료의 사이에 위치한다(Fig. 2).
본 연구는 화성암 지역의 생태 ‧ 자연도 1등급 토양의 표토와 심토를 채취하여 물리화학적 특성에 대해 분석하고 비교하는 것이 목적으로써 표토시료 10개, 심토시료 10개를 대상으로 함수율과 pH를 측정하고 X-선 형광분석 및 X-선 회절분석을 실시하였다. 연구결과, 화성암에서 함수율은 표토가 심토보다 높게 측정되었고 pH는 표토가 심토보다 더 산성임이 확인되었다. X-선 형광분석 결과, 풍화 단계에서 I9 시료는 풍화의 최종상태에 가까운 것을 알 수 있으며, I7 시료는 현재 신선한 상태로 보이고 그 외 시료들은 모두 풍화가 진행되고 있는 상태로 해석된다.

후속연구

현재 생태 ‧ 자연도를 활용하여 토양의 물리화학적 특성에 대해 수행된 연구는 전무한 상황이다. 따라서 본 연구에서 얻은 결과는 향후 심토의 표토화를 위한 표토 복원 시 기초자료로 활용 가능할 것으로 기대된다.
50보다는 높게 측정되었는데, 이는 현장에서 직접 pH를 측정하여 나타나는 오차인 것으로 생각된다. 향후 수행될 연구에서는 실험을 통해 더욱 정확한 pH 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

참고문헌 (14)

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