토양물리 — 토양학 기출 모아보기

O포화상태에서 매트릭퍼텐셜(matric potential)은 0이다.

매트릭퍼텐셜은 토양 기질이 물을 흡착·모세관력으로 붙드는 힘에 의한 음의 퍼텐셜이다. 포화상태에서는 모든 공극이 물로 채워져 기질-물 사이의 흡착·모세관 작용이 사라지므로 매트릭퍼텐셜은 0이 된다.

X불포화상태에서 매트릭퍼텐셜(matric potential)은 표층에서 심층으로 갈수록 낮아진다.

불포화 토양에서는 일반적으로 표층이 증발 등으로 더 건조해 수분이 적고, 심층으로 갈수록 수분함량이 높아진다. 매트릭퍼텐셜은 수분이 많을수록 0에 가까워(높아)지므로, 표층(더 건조, 더 낮음)에서 심층(더 습윤, 더 높음)으로 갈수록 매트릭퍼텐셜은 높아진다. 따라서 낮아진다는 서술은 틀리다.

O불포화상태의 동일한 수분함량 조건에서 사질 토양은 식질 토양보다 수분퍼텐셜(water potential)이 높다.

동일한 수분함량이라도 식질(점토) 토양은 미세공극이 많아 물을 강하게 흡착하므로 매트릭퍼텐셜이 더 낮다(더 큰 음수). 사질 토양은 공극이 커서 물을 약하게 붙들어 매트릭퍼텐셜이 0에 더 가깝다. 따라서 사질 토양의 수분퍼텐셜이 식질 토양보다 높다.

O토양용액은 항상 음(－)값의 삼투퍼텐셜(osmotic potential)을 가진다.

삼투퍼텐셜은 용질이 녹아 있을 때 순수한 물에 비해 물의 자유에너지를 낮추는 효과로, 용질이 존재하는 한 항상 0 이하의 음의 값을 가진다. 토양용액에는 항상 염류 등 용질이 녹아 있으므로 삼투퍼텐셜은 음의 값이다.

O습토는 건토보다 용적열용량이 크다.

용적열용량은 단위 부피의 토양 온도를 1도 올리는 데 필요한 열량이다. 물은 비열이 매우 커서 토양 공극에 물이 채워지면 단위 부피당 열용량이 증가한다. 따라서 습토는 건토보다 용적열용량이 크다.

X용적열용량의 단위는 cal/gㆍ°C이다.

cal/gㆍ°C는 단위 질량당 열용량인 비열의 단위이다. 용적열용량은 단위 부피를 기준으로 하므로 cal/cm³ㆍ°C와 같이 부피당 단위를 가진다.

X모래입자는 유기물에 비해 비열과 용적열용량이 크다.

유기물은 무기 광물입자(모래)보다 비열이 크고 보수력이 높아 단위 질량·부피당 열용량이 더 크다. 따라서 모래입자가 유기물보다 비열과 용적열용량이 크다는 서술은 틀리다.

X토양 비열이 작을수록 토양 온도 상승 및 하강 속도가 느리다.

비열이 작으면 적은 열로도 온도가 쉽게 변한다. 따라서 비열이 작은 토양일수록 온도 상승과 하강이 빠르게 일어난다. 느리다는 서술은 반대로 틀리다.

X모래와 미사의 함량이 각각 33 %인 양토는 토성삼각도에서 정중앙에 위치한다.

토성삼각도의 기하학적 정중앙은 세 입자가 각각 약 33%인 지점이지만, 그 지점은 양토(loam)가 아니라 점토식양토 등 다른 토성 구간에 해당한다. 양토는 모래·미사·점토 비율이 정중앙이 아닌 모래·미사가 더 많은 영역에 위치하므로 틀린 설명이다.

X사양토는 양질사토에 비해 모래의 함량이 높다.

모래 함량은 사토 > 양질사토 > 사양토 순으로 감소한다. 사양토(sandy loam)는 양질사토(loamy sand)보다 점토·미사가 많고 모래는 적다. 따라서 사양토가 양질사토보다 모래 함량이 높다는 설명은 틀리다.

O토성삼각도에서 분포 면적이 가장 넓은 토성은 식토이다.

토성삼각도에서 가장 넓은 면적을 차지하는 토성 구간은 식토(clay)이다. 점토 함량 약 40% 이상의 넓은 영역이 식토로 분류되므로 이 설명 자체는 사실에 부합한다. 그러나 본 문항의 정답은 4번이므로 이 선지는 정답이 아니다. 식토 구간이 가장 넓다는 진술 내용은 옳으나, '옳은 것'을 묻는.

X사질토를 식질토로 바꾸기 위해서는 퇴비, 이탄과 같은 유기물을 토양과 섞어 주는 방법을 쓸 수 있다.

사질토에 퇴비·이탄 등 유기물을 혼입하면 보수력과 보비력이 향상되어 식질토에 가까운 물리·화학적 성질을 얻을 수 있다. 실제 토성 입자조성을 바꾸기는 어렵지만 식질토와 유사한 기능 개선이 가능하므로 옳은 개량 방법이다.

X화산회토는 산화작용으로 붉은색을 띤다.

화산회토(Andisols)는 알로판 등 비결정질 광물과 부식이 풍부하여 일반적으로 검은색(흑색)을 띤다. 붉은색은 적철석 등 산화철이 집적된 토양의 특징이다.

X망간 함량이 높은 밭토양은 검은색을 띤다.

잘 배수된 밭토양에서 토색을 검게 하는 주된 요인은 부식(유기물)이다. 망간 산화물이 흑색을 띠긴 하나 밭토양의 검은색을 일반적으로 설명하지 않으며, 옳은 설명은 배수 불량지의 회색·청회색이다.

X건조한 토양은 과습한 토양에 비해 더 짙은 색을 띤다.

토양은 수분이 있을 때(습할 때) 빛 반사가 줄어 더 짙고 어둡게 보이며, 건조하면 밝아진다. 따라서 건조한 토양이 더 짙은 색을 띤다는 것은 반대로 틀린 설명이다.

O배수가 불량한 지역의 토양은 회색과 청회색 계통의 색을 띤다.

배수 불량으로 환원상태가 되면 Fe3+이 Fe2+로 환원되어 회색·청회색의 글레이(gley)화가 일어난다. 환원층의 전형적인 색이다.

X입단화로 통기성은 향상되지만 보수성은 억제된다.

입단이 발달하면 대공극(통기·배수)과 소공극(보수)이 모두 발달하여 통기성과 보수성이 함께 향상된다. 보수성이 억제된다는 것은 틀린 설명이다.

O입단이 잘 발달된 토양은 식물의 생육에 적합하다.

입단이 발달하면 통기·배수·보수성이 좋아지고 뿌리 신장과 미생물 활동이 원활해져 식물 생육에 적합하다.

O입단화가 진행된 토양에 Na+이 다량으로 공급되면 대공극이 감소한다.

Na+은 점토를 분산(deflocculation)시켜 입단을 파괴하므로 대공극이 감소하고 투수성이 나빠진다. 나트륨성 토양의 구조 악화 기작이다.

O토양의 여러 입자들이 유기물, 철산화물, 탄산염 등에 의하여 결합된 덩어리 형태를 입단이라 한다.

입단(aggregate)은 1차 입자(모래·미사·점토)가 유기물, 철·알루미늄 산화물, 탄산염 등의 결합제에 의해 뭉쳐진 2차 구조이다.

X모세관 지름이 클수록 수면이 상승한다.

모세관 상승높이는 관의 반지름에 반비례한다. 따라서 지름이 작을수록 수면이 더 높이 상승하며, 지름이 클수록 상승한다는 설명은 틀리다.

O용액의 밀도에 반비례하여 수면이 상승한다.

모세관 상승높이 h = 2γcosθ/(ρgr)에서 액체 밀도 ρ에 반비례하므로, 밀도가 클수록 상승높이는 낮아진다.

O메니스커스(meniscus) 밑의 압력이 낮을수록 수면이 상승한다.

오목한 메니스커스 아래는 대기압보다 낮은 음압(모세관압)이 형성되며, 이 압력차가 클수록(낮을수록) 물이 더 높이 끌려 올라간다.

O물 표면의 부착력과 물 분자들 사이의 응집력 때문에 생기는 현상이다.

모세관현상은 물과 관벽 사이의 부착력과 물 분자 간 응집력(표면장력)이 함께 작용하여 일어난다.

X토양구조는 모양, 크기, 수분함량을 기준으로 분류한다.

토양구조는 형태(모양), 크기(급), 발달정도(등급)를 기준으로 분류한다. 수분함량은 분류 기준이 아니다.

O판상구조는 토층을 수평방향으로 분리하는 힘에 의해 생성된다.

판상(판상구조)은 얇은 판이 수평으로 겹친 형태로, 다짐·동결융해 등 수평방향 분리력에 의해 형성되며 주로 표층 압밀이나 경반층에서 나타난다.

X입상구조는 유기물의 결합작용으로 형성된 것으로 경운의 영향은 거의 없다.

입상구조는 유기물이 풍부한 표토에서 발달하며 경운 등 인위적 관리의 영향을 크게 받는다. 경운 영향이 거의 없다는 설명은 틀리다.

X토양구조는 토양집합체의 반복적인 수축과 팽창에 의해 형성되므로 식물의 뿌리와 미생물의 영향을 받지 않는다.

토양구조 형성에는 수축·팽창뿐 아니라 뿌리의 침투·분비물, 미생물의 점착물질 등 생물적 작용이 크게 기여한다. 영향을 받지 않는다는 설명은 틀리다.

O촉감에 의한 간이토성분석법으로도 토성명(soil texture class)을 결정할 수 있다.

손가락으로 흙을 비비는 촉감법(field/feel method)은 모래의 거친감, 실트의 매끄러움, 점토의 점착성과 리본 형성 정도로 토성명을 현장에서 추정하는 표준적 간이 분류법이다.

O모래와 실트는 주로 1차광물로 구성되어 있다.

모래와 실트는 풍화가 덜 진행되어 석영·장석 등 모암에서 유래한 1차광물이 주를 이루며, 점토 크기 분획에서야 카올리나이트·스멕타이트 같은 2차(점토)광물이 우세해진다.

X우리나라 농경지는 주로 식양토와 미사질양토이다.

우리나라 농경지 표토는 사양토·양토 계열이 가장 흔하며, 점토가 많은 식양토가 주를 이룬다는 서술은 실제 분포와 맞지 않는다.

O모래는 점토보다 pH 완충능력이 낮다.

완충능력은 양이온교환용량(CEC)과 비표면적에 비례하는데, 모래는 비표면적과 CEC가 매우 작아 점토에 비해 pH 변화에 대한 완충능력이 낮다.

O용적밀도(bulk density)가 큰 토양은 단위 용적당 고형 입자가 많다는 것을 의미한다.

용적밀도는 공극을 포함한 전체 부피당 고형물의 질량이므로, 값이 클수록 같은 부피에 고형 입자가 더 많이 채워져 있고 공극은 적다는 뜻이다.

X용적밀도와 공극률(porosity)은 서로 비례하여 용적밀도가 클수록 공극률도 크다.

공극률은 1−(용적밀도/입자밀도)로 계산되어 용적밀도와 반비례한다. 용적밀도가 클수록 공극이 줄어 공극률은 오히려 작아진다.

O공극비(void ratio)는 고상 부피에 대한 공극 부피의 비를 말하며, 토양이 다져질수록 작아진다.

공극비는 고상 부피 대비 공극 부피의 비이며, 다짐으로 공극이 압축되면 분자(공극 부피)가 줄어 공극비는 감소한다.

O공기충적공극률(air-filled porosity)은 토양 전체 부피에 대한 공기 부피의 비를 말하며, 토양이 건조되는 동안 증가한다.

건조가 진행되면 공극 속 물이 빠지고 그 자리를 공기가 채우므로, 전체 부피 대비 공기 부피의 비인 공기충적공극률은 증가한다.

O토양이 압밀되면 열전도도가 높아진다.

압밀되면 입자 간 접촉면이 늘고 공기로 채워진 공극이 줄어든다. 공기는 열전도도가 매우 낮으므로 입자 접촉 증가로 토양 전체 열전도도가 높아진다.

X건조토양은 습윤토양보다 열전도도가 높다.

건조토양은 공극이 열전도도가 낮은 공기로 채워져 있어 열전도가 나쁘다. 공극에 물이 채워지면 입자 간 열 전달 경로가 연결되어 습윤토양의 열전도도가 더 높다.

X토양유기물은 점토광물보다 열전도도가 높다.

유기물은 다공성이 크고 함수율 변화가 심하여 열전도도가 광물 입자보다 낮다. 점토를 비롯한 광물질이 유기물보다 열전도도가 높다.

X식토는 사토보다 열전도도가 높다.

동일 조건에서 사토는 입자가 크고 석영 함량이 높아 입자 자체의 열전도도가 크고, 공극이 굵어 같은 함수 시 입자 접촉 전달이 유리하다. 일반적으로 사토가 식토보다 열전도도가 높다.

O용적밀도가 증가하면 불량해진다.

용적밀도가 높아지면 토양이 다져져 공극, 특히 물이 빠지는 대공극이 줄어들므로 투수성과 배수성이 나빠진다.

O식질 토양보다 양질 토양이 양호하다.

식질 토양은 미세한 점토 입자가 많아 대공극이 적고 투수가 느려 배수가 불량하다. 상대적으로 입경이 큰 양질 토양은 대공극이 많아 배수가 양호하다.

O판상 구조보다 주상 구조가 양호하다.

판상 구조는 수평 방향의 판이 겹쳐 수직 물 이동을 막아 배수가 불량하다. 주상(기둥) 구조는 수직으로 발달한 틈을 따라 물이 잘 빠져 배수가 양호하다.

X붉은색 토양보다 회색 토양이 양호하다.

붉은색은 산화철이 형성되는 산화(배수 양호) 조건을, 회색은 환원철이 우세한 습윤·환원(배수 불량) 조건을 나타낸다. 따라서 배수성은 회색 토양이 아니라 붉은색 토양이 더 양호하다.

X용적밀도가 감소한다.

압밀(다짐)은 토양 입자를 더 조밀하게 만들어 단위 부피당 고체 질량을 늘리므로 용적밀도는 오히려 증가한다.

X입자밀도가 증가한다.

입자밀도는 공극을 제외한 고체 입자 자체의 밀도로, 광물 조성에 의해 결정되며 다짐 같은 물리적 압축으로 변하지 않는다.

X대공극의 분포 비율이 증가한다.

다짐은 입자 사이의 큰 틈을 먼저 압착하므로 대공극이 우선적으로 줄어든다. 따라서 대공극의 분포 비율은 감소한다.

O사토는 식토보다 공극량 감소가 적다.

사토는 입경이 굵고 입자 배열이 비교적 안정해 다짐에 의한 공극 변화가 작은 반면, 점토가 많은 식토는 재배열 여지가 커 다짐 시 공극량 감소가 크다. 따라서 사토의 공극량 감소가 더 적다.