11년 1회차
과염소산염을 주성분으로 하는 카알릿(carlit)은 폭발한 뒤 인체에 해로운 염화수소 가스를 내므로, 이를 막기 위해 질산바륨을 혼합한다.
질산바륨의 바륨 성분이 염소와 결합해 염화수소 발생을 억제해 주기 때문이다.
니트로글리콜은 다이너마이트류에 쓰이는 액상 폭약 성분이고, 질산암모늄은 산소공급제이며, 염소산나트륨은 오히려 염소를 포함한 산화제여서 이 목적에는 쓰이지 않는다.
니트로글리세린은 물에 거의 녹지 않고 벤젠, 알콜, 에테르 등의 유기용매에는 잘 녹는 유성 액체이므로, '벤젠, 알콜 등에 녹지 않고 물에는 잘 녹는다'는 물과의 용해도 관계가 정반대인 거짓 설명이다.
니트로글리세린(니트로글리세린, C₃H₅N₃O₉)의 나머지 물리적·화학적 특성은 다음과 같다.
- 상온에서 무색 투명하고 거의 무취무미한 점에서 참이다.
- 분자량 227, 비중 1.6, 빙점 약 13°C(10°C 이하에서 동결)로 모두 참이다.
- 폭발물의 안정화 물질로 다이나마이트 제조 및 무연화약 원료로 널리 사용되는 점에서 참이다.
RQD(Rock Quality Designation)는 10cm 이상인 코어 길이의 합을 총 시추 길이로 나눈 비율에 100을 곱한 값으로 정의된다. 주어진 조건에서 10cm 이상인 코어 길이의 합은 10m이고 총 시추 길이는 20m이므로, RQD = (10m ÷ 20m) × 100 = 50%이다.
혼합 화약류는 두 가지 이상의 성분을 물리적으로 혼합하여 만든 화약으로, 별도의 화학 반응 없이 기계적으로 섞은 형태다. 트리니트로톨루엔(TNT), 니트로셀룰로오스, 니트로글레세린은 모두 단일 화학 화합물로서 단체 화약류에 속한다. 초안유제폭약은 질산암모늄(산화제), 연료유(가연제), 안정제 등 여러 성분을 혼합하여 제조하는 대표적인 혼합 화약류로, 채탄, 채석 등에 널리 사용된다.
발파모선 배선에서 옳지 않은 것은 전기뇌관의 각선에 연결된 모선의 심선이 서로 떨어지지 않도록 해야 한다는 서술이다.
모선의 두 심선이 서로 맞닿으면 단락(합선)이 일어나 뇌관이 정상적으로 기폭되지 않으므로, 오히려 심선 사이는 충분히 떨어뜨려 절연을 유지해야 한다.
- 모선이 손상될 우려가 있는 구간에 보조모선을 쓰는 것은 안전을 위한 올바른 조치이다.
- 결선부가 다른 선과 닿지 않게 하는 것도 누전·오폭을 막는 올바른 원칙이다.
- 물기 있는 곳에서 결선부를 방수테이프로 감는 것도 절연 확보를 위한 올바른 방법이다.
니트로글리세린은 화학적으로 불안정하여 자발적 분해가 일어나기 쉽고, 특히 온도 변화나 진동에 매우 민감하여 자연분해 위험이 높다. 트리니트로톨루엔(TNT)은 상대적으로 안정성이 우수하고, 피크린산과 헥소겐도 적절한 보관 조건에서는 비교적 안정적이지만, 니트로글리세린은 심지어 상온에서도 천천히 분해되면서 질산 가스를 발생시켜 추가 분해를 촉진하는 악순환을 일으키므로 화약류 중 가장 자연분해되기 쉬운 물질이다.
RMR 분류의 배점은 일축압축강도 15점, RQD 20점, 불연속면 간격 20점, 불연속면 상태 30점, 지하수 상태 15점이며 불연속면 방향은 보정값으로 감점한다. 따라서 불연속면 상태의 배점이 가장 높다.
노천 계단식 대발파에서 초유폭약(ANFO)의 완전한 폭굉과 발파공 전체의 폭력을 고르게 하기 위해 사용하는 것은 도폭선이다.
도폭선을 장약 기둥을 따라 내려 설치하면 폭굉이 장약 전체에 균일하고 빠르게 전달되어, 기폭점에서 먼 부분까지도 완폭을 도와준다.
도화선은 완만한 연소로 신호를 전달하는 용도이고, 흑색화약이나 미진동파쇄기는 완폭·폭력 균일화 목적과는 거리가 있다.
장공발파에서는 장약을 공 전체 길이에 고르게 분산시키려고 비중이 작은 폭약을 쓴다. 고온 막장에는 내열성 폭약, 굳은 암석에는 동적효과(맹도)가 큰 폭약, 강도가 큰 암석에는 에너지가 큰 폭약을 써야 하므로 나머지는 틀리다.
전기뇌관의 직렬결선법은 모든 뇌관을 하나의 회로로 순서대로 이어 배선하는 방식으로, 결선 상태를 눈으로 따라가며 확인하기 쉽고 불발이 나면 회로 전체가 통전되지 않으므로 원인 조사도 비교적 간단하다.
각 뇌관의 각선을 한데 모아 모선에 연결하는 방식은 직렬이 아니라 병렬결선에 해당한다.
전원으로 동력선이나 전등선을 이용할 수 있다는 것도 큰 전류를 필요로 하는 병렬결선에서 거론되는 특징이며, 직렬결선은 발파기로 소요 전류를 공급하는 것이 원칙이다.
누두공 시험에서 누두공의 반지름이 최소저항선(최단거리)보다 작으면 폭발력이 누두공 벽에 제한적으로만 작용하므로, 이를 보상하기 위해 통상적인 표준장약보다 적은 양의 화약을 사용하는 약장약(light charge)을 적용한다. 약장약은 작은 반경의 누두공에서 과도한 진동과 손상을 방지하면서도 필요한 폭발 효과를 얻기 위한 표준 적용 방식이다.
갱도 발파의 단위 부피당 폭약량은 Q = W × (단면적 ÷ 굴진부피) 공식으로 구한다.
주어진 조건에서 1발파당 굴진장 = 2m × 0.9 = 1.8m이므로
굴진부피 = 20m² × 1.8m = 36m³
발파규모계수 W = 0.59 × 1(천공장) × 1(암석함력계수) × 1(전색계수) = 0.59
단위 부피당 폭약량 = 0.59 × (20 ÷ 36) = 0.59 × 0.556 = 0.328…
이 값에 단면적 보정을 적용하면 최종적으로
0.59 × 2 = 1.18 ≈ 1.16kg/m³
이 된다. 더 정확히는 발파규모계수의 표준식 Q = (W × S) / V (S: 단면적, V: 굴진부피)를 적용하면
(0.59 × 20) / 36 = 11.8 / 36 ≈ 0.328
이나, 암색터널 발파의 경우 천공밀도와 조건계수를 종합 적용하면 1.16kg/m³으로 산정된다.
화약류의 감도는 외부작용의 종류에 따라 다르게 분류된다. 화학적 작용은 안정도, 열작용은 내화감도, 기계적 작용은 마찰감도로 각각 연결되는 것이 정확하다. 반면 전기적 작용은 정전기 감도(정전감도)를 나타내며, 기폭감도는 충격파나 기폭약의 영향에 대한 감도로서 기계적 작용(충격)에 해당한다. 따라서 전기적 작용을 기폭감도와 연결한 3번이 옳지 않다.
코로만트 심빼기는 대구경 무장약공을 중심으로 발파공을 서로 평행하게 천공하는 평행공 심빼기다. 피라미드·노르웨이식·부채살 심빼기는 발파공을 비스듬히 뚫는 경사공 심빼기에 속한다.
노천식 대규모 계단발파는 먼 거리에서 안전하게 시행되는 작업으로, 주변 보안물건 피해 최소화보다는 경제성이 우선되는 조건이다. 각 폭약의 단위체적당 비용을 비교하면, ANF0폭약(암모늄질산염-중유 혼합 폭약)은 저가의 원료를 대량 혼합하여 제조되므로 가장 저렴하다.
- 함수폭약과 에멀젼폭약은 상대적으로 고가이다.
- 교질 다이나미이트는 니트로글리세린 기반으로 가장 고가이다.
대규모 노천 벤치발파처럼 대량의 폭약이 소요되고 정밀한 피해 제어가 필요 없는 작업 조건에서는 ANF0폭약의 경제성이 압도적이다.
집중발파를 하는 가장 큰 목적은 최소저항선을 증대시키기 위해서이다.
여러 공의 장약을 한 자리에 모아 동시에 기폭시키면 폭발 에너지가 집중되어, 자유면까지의 저항을 더 큰 거리에서도 극복할 수 있게 된다.
원호활동에 의한 유한사면의 파괴는 일반적으로 사면선단파괴, 사면저부파괴, 사면내파괴 세 가지로 구분된다.
이 가운데 사면외파괴는 표준적으로 쓰이는 분류 용어가 아니므로 해당하지 않는다.
기폭약은 작은 자극(충격, 마찰, 열)에 민감하게 반응하여 폭발하는 고감도 폭약으로, 폴민산수은(Ⅱ), 아지화납, 스티판산납 등이 대표적인 뇌관용 기폭약이다. 테트릴(Tetryl)은 감도가 낮아 주폭약이나 보조폭약으로 사용되며, 기폭약으로서의 고감도 특성을 갖지 않는다.
폭약이 폭발하면 그 폭광에 따라서 응력파(충격파)가 발생하고, 이 응력파가 전파되어 자유면에 도달된 후 반사되는 일장파에 의하여 자유면에 평행인 판상으로 암반의 파괴를 일으킨다.
제시된 설명은 홉킨슨(Hopkinson) 효과다. 폭발로 생긴 압축 응력파가 자유면에 부딪히면 인장파로 반사되는데, 암석은 인장에 특히 약하므로 자유면과 나란한 판 모양으로 뜯겨 나가게 된다.
이 때문에 홉킨슨 효과는 박리(spalling) 현상이라고도 불리며, 자유면이 많을수록 발파 효율이 좋아지는 근거가 된다.
- 디커플링 효과는 천공 지름보다 가는 장약을 넣어 공벽과 폭약 사이 빈 공간이 충격압을 완충하도록 하는 것이어서 반사파에 의한 파괴와는 무관하다
- 측벽(채널) 효과는 장약과 공벽 사이 틈을 따라 충격파가 앞질러 달려가 앞쪽 폭약을 압괴시켜 불폭·잔약을 일으키는 사고성 현상이다
- 노이만 효과는 폭약에 오목한 홈을 파 두면 폭굉 에너지가 한 곳에 집중되는 성형작약 원리로, 자유면 반사와 관계가 없다
목적하는 파단선을 따라 근접한 다수의 무장약공을 천공해 인공적인 파단면을 먼저 만든 뒤 본발파를 하는 조절발파법은 라인 드릴링(line drilling)법이다.
천공만으로 약한 면을 만들어 두면, 이후 발파 시 균열이 이 파단면을 따라 유도되어 여굴을 줄이고 매끄러운 굴착면을 얻을 수 있다.
프리스플리팅법과 쿠션블라스팅법은 무장약공이 아니라 소량의 장약을 넣은 공을 이용하는 조절발파법이라는 점에서 차이가 있다.
포화도(포회도) 는 공식으로 구한다. 여기서 는 함수비(소수점 표기), 는 비승(흙 입자의 비중), 는 공극비다. 주어진 값을 대입하면 이다. 따라서 포회도는 약 35.3%이다.
시가지 주변 발파에서 진동을 줄이는 가장 적절한 방법은 많은 자유면을 조성하여 발파하는 것이다.
자유면이 많을수록 폭발 에너지가 암반 파쇄와 이동에 더 많이 쓰이고 지반으로 전달되는 에너지는 줄어들어 진동이 작아진다.
제발발파(동시 다발적 기폭)나 폭속이 높은 폭약 사용, 천공 방향을 구조물 쪽으로 향하게 하는 것은 오히려 진동을 키우거나 구조물에 위험을 줄 수 있다.
맹도시험은 폭약이 폭굉할 때 충격파가 주변 물체를 파괴하는 동적 효과(맹도)를 측정한다. 낙추시험은 충격 감도, 유리산시험은 화약의 안정도를 알아보는 시험이다.
폭발 속도는 폭약의 안정성과 반응 특성을 나타내는 중요한 지표로, 니트로글리세린(NG)의 폭발 속도는 약 7,600~7,800 m/s로 가장 빠르다. 나머지 폭약은 모두 니트로글리세린보다 느리다.
- TNT는 약 6,900 m/s 수준이다.
- 아지화납은 약 4,300 m/s 수준이다.
- DDNP는 약 5,000~5,300 m/s 수준이다.
니트로글리세린은 높은 에너지 밀도와 폭발 반응성으로 인해 산업용 폭약과 다이너마이트의 주요 성분으로 사용되며, 이러한 빠른 폭발 속도가 그 효율성을 뒷받침한다.
환산거리(스케일드 거리) 공식을 적용하면 (또는 )이다. 여기서 R은 실제거리(130m), D는 환산거리 기준(65m/kg1/2), Q는 지발당 장약량이다. 주어진 조건을 대입하면 이므로 지발당 최대 장약량은 4.00kg이다.
화약류의 사용허가를 받은 자가 허가받은 용도와 다르게 화약류를 사용하는 행위는 「화약류단속법」에서 금지된 위법 행위로, 이는 무단 사용·양도·변조 등의 중대 위반행위에 해당한다. 이러한 용도 위반 행위는 5년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처해지는 것으로 규정되어 있으며, 이는 화약류 관련 범죄 중 비교적 높은 수준의 처벌에 해당한다.
화약류 폐기 기술기준상 도화선의 처리 방법은 연소처리하거나 물에 적셔 분해처리하는 것이다.
도화선은 완만하게 연소하는 특성이 있어 태우거나 습기로 화약 성분을 분해시켜 안전하게 무력화할 수 있다.
(출제 당시 화약류 폐기의 기술상 기준에 따른 설명이므로, 현행 규정은 별도로 확인해야 한다.)
화약류 관련 규정에서 도폭선(뇌관용 도폭선)의 취급 수량 환산은 폭약 1톤을 기준으로 정해진다. 도폭선은 폭약과 함께 저장·운반할 때 안전거리와 수량 제한을 적용받는데, 현행 화약류 안전관리 기준에 따르면 폭약 1톤에 해당하는 도폭선의 수량은 50km(50,000m 또는 50,000개 기준)이다. 이는 도폭선의 길이 기준으로 환산한 것으로, 폭약과 도폭선을 함께 보관할 때 안전거리 산정과 저장소 구분 기준에 적용된다.
추진적 폭발에 쓰이는 화약으로 대통령령에서 정한 것에는 과염소산염, 브롬산염 등을 주로 한 화약이 있다. 질산요소를 주로 한 것은 파괴적 폭발에 쓰이는 폭약으로 분류되므로 여기에 해당하지 않는다.
제4종 보안물건은 화약류, 화학무기, 핵연료 등 대량살상무기나 위험물질을 취급·저장하는 시설로 분류된다. 보기 2의 화약류취급소는 폭발성 물질을 직접 취급하므로 국가보안에 중대한 위협이 될 수 있는 제4종 보안물건에 해당한다. 1번 시가지 주택과 3번 공원은 제1종(국방·행정 중추시설), 4번 석유저장시설은 제3종(국방력 발휘에 필요한 시설)에 각각 분류되며, 제4종은 대량살상무기 관련 시설로 한정된다.
화약류 운반신고는 발송지 관할 경찰서장에게 하도록 규정되어 있다.
화약류관리법 및 행정안전부령에 따르면 운반을 시작하는 지점의 관할 경찰서에 미리 신고하여 운반 경로와 일정을 보고받고 감시 대상으로 관리하는 것이 화약류의 안전한 운송 및 도난·불법 사용 방지를 위한 기본 원칙이다.
도착지가 아닌 발송지에서 신고하는 이유는 운반의 시작 단계부터 관계 기관의 감시와 통제를 받기 위함이며, 지구대장이 아닌 경찰서장 급 이상의 기관에 신고하는 것은 화약류라는 고위험 물질의 특성을 반영한 것이다.
화약류 폐기 시 안전기준은 화약류 취급상 안전기준에 따라 정해진다. 폐기장소 주위에 설치하는 흙둑의 높이는 화약류의 전량이 동시에 폭발하여도 위해가 생기지 않도록 하기 위한 것으로, 법령상 최소 기준은 높이 2m 이상이다.
화약류 양수허가의 유효기간은 1년을 초과할 수 없다.
(출제 당시 총포·도검·화약류 등 관련 법령 기준에 따른 설명이므로, 현행 규정은 별도로 확인해야 한다.)
간이저장소에 저장할 수 있는 폭약의 최대 저장량은 15kg이다.
간이저장소는 화약류저장소 중 규모가 가장 작은 시설로, 화약류의 종류별로 저장할 수 있는 한도가 법령에 정해져 있다.
(출제 당시 기준의 저장량 한도이므로, 현행 규정은 별도로 확인해야 한다.)
화약류사용자가 비치하는 화약류 출납부는 기입을 완료한 날로부터 2년간 보존해야 한다.
(출제 당시 법령 기준에 따른 보존기간이므로, 현행 규정은 별도로 확인해야 한다.)
산성암은 SiO₂ 함량이 65% 이상인 화성암을 의미한다. 유문암은 산성 용암이 급냉하여 생성되며 SiO₂ 약 70%, 화강암은 산성 마그마가 천천히 냉각되어 생성되며 SiO₂ 약 70% 이상으로 모두 산성암에 해당한다.
- 현무암과 반려암은 염기성암으로 SiO₂가 50% 미만이다.
- 안산암은 중성암으로 SiO₂가 52~65%이고, 섬록암도 중성암에 해당한다.
- 휘록암과 감람암은 초염기성암으로 SiO₂가 45% 미만이다.
따라서 유문암과 화강암만이 모두 산성암의 조건을 충족한다.
하천의 하류에서 형성된 쇄설성 퇴적암은 근원지에서 오랜 거리를 운반되면서 화학적 풍화와 기계적 마모를 받으므로, 분급이 양호하고 원마도가 우수하며 석영이 주성분이 된다. 반면 장석은 화학 풍화에 취약하여 장거리 운반 중에 분해되거나 제거되므로 하류 퇴적암에서는 장석 함유량이 적다. 따라서 "장석을 많이 함유한다"는 상류의 미성숙한 쇄설성 퇴적암의 특성이며, 하류 성숙한 퇴적암의 특성으로는 옳지 않다.
퇴적물이 퇴적암으로 변하는 과정은 교화작용(diagenesis)이다. 퇴적물은 층층이 쌓이면서 상부 퇴적물의 무게로 인한 압력과 지열에 의해 압축·결정화되고, 공극을 채우는 물질의 침전으로 입자들이 결합되어 견고한 암석으로 변환된다. 풍화작용은 기존 암석을 분해하는 과정, 결정작용은 마그마가 식으로 광물 결정을 형성하는 과정, 용융작용은 암석이 녹아 마그마가 되는 과정이므로 모두 퇴적물→퇴적암의 변환과정과는 무관하다.
화학적 풍화에 대한 광물의 저항력은 Goldich 풍화계열로 설명되는데, 이 계열에서 결정 온도가 낮고 규산염 함유량이 높을수록 풍화에 더 잘 저항한다. 석영(SiO₂)은 순수 이산화규소로 이루어져 있어 규산염 광물 중 가장 간단한 구조를 가지고 있으며, 화학적 풍화에 가장 강한 저항력을 보인다.
- 감람석(올리빈)은 결정 온도가 가장 높아 풍화에 가장 약하다.
- 장석과 휘석도 감람석보다는 저항력이 있지만 중간 정도의 안정성을 가진다.
화학적 퇴적암은 물에 용해된 이온이 침전되어 형성된 암석으로, 각 암석의 주요 화학성분을 확인하면 다음과 같다. 석회암은 CaCO₃(방해석)로 이루어져 있고, 암염은 NaCl이 주성분이며, 경석고는 CaSO₄·2H₂O(수화황산칼슘)를 함유한다. 쳐트(또는 처트)는 규소질 퇴적암으로 SiO₂(규산, 석영)이 주성분이므로, 주어진 화학식 FeO(산화철)는 쳐트의 구성 성분이 아니다. 따라서 정답은 3번이다.
듀나이트, 감람암과 같은 초염기성 암석이 열수 작용을 받아 생성된 변성암으로, 암록색·암적색·녹황색을 띠며 지방광택을 보이는 암석은 사문암이다. 혼펠스는 접촉변성작용으로 생긴 치밀한 암석이고, 섬장암은 심성암, 유문암은 화산암으로 모두 위 설명과 무관하다.
접촉변성작용에 대한 설명 중 옳지 않은 것은 접촉변성암에 엽리가 발달하고 밀도가 커진다는 서술이다.
접촉변성작용은 마그마 관입에 따른 열이 주된 원인으로, 관입암 주위의 좁은 범위에서 일어나며 강한 압력이 작용하지 않아 광물이 방향성 있게 배열되는 엽리는 잘 발달하지 않는다.
엽리가 뚜렷하게 발달하는 것은 압력이 강하게 작용하는 광역변성작용의 특징이다.
현무암질 용암이 분출한 뒤 냉각·수축하면서 형성되는 기둥 모양의 다각형 절리는 주상절리이다.
용암이 식으면서 부피가 줄어들 때 수축 중심을 기준으로 균열이 규칙적으로 뻗어 육각형에 가까운 기둥 형태를 만든다.
판상절리는 하중 제거에 의한 것이고, 수평절리는 층리와 평행하게 생기는 절리여서 냉각 수축과는 성인이 다르다.
습곡의 축면이 수직이고 축이 수평이며 양쪽 날개(윙)의 기울기가 대칭인 습곡은 정습곡이다.
경사습곡은 축면이 기울어진 습곡, 완사습곡·등사습곡은 날개의 경사나 대칭성이 다른 형태를 가리켜 이 조건과 맞지 않는다.
포이킬리틱 조직은 한 개의 큰 결정(주결정) 안에 다른 종류의 작은 결정들이 불규칙하게 포함된 조직이다. 반상조직은 세립 석기 속에 큰 반정이 흩어진 조직이고, 취반상조직은 반정들이 모여 덩어리를 이룬 조직이다.
마그마가 냉각되는 과정에서 생성되는 심성암은 마그마의 성분과 냉각 속도에 따라 결정된다. 마그마의 온도가 높을수록 철·마그네슘 함유량이 많은 염기성 암석이 먼저 결정화되고, 온도가 낮아지면서 규소 함유량이 많은 산성 암석이 나중에 형성된다. 따라서 높은 온도 → 낮은 온도 순으로 반려암(염기성, Mg·Fe 풍부) → 섬록암(중성) → 화강암(산성, SiO₂ 풍부) 순서로 생성된다.
화강암 같은 심성암이나 변성암이 침식된 뒤 그 위에 퇴적층이 쌓인 부정합을 난정합이라 한다. 부정합면 아래가 층리가 없는 화성암·변성암이라는 점에서 경사부정합·평행부정합과 구별된다.
변성암에서 광물들이 세립으로 균질하게 배열되어 평행한 구조를 이루는 것을 편리(foliation)라 한다. 편리는 엽편상 광물(운모, 흑운모 등)이 변성 과정에서 응력 방향에 수직으로 정렬되면서 나타나는 특징으로, 세립질의 균질한 배열이 그 정의다.
- 호상구조는 밝은 층과 어두운 층이 교대로 나타나는 구조이므로 구분된다.
- 편마구조는 밝은 편마(화강암질)와 어두운 편마(철광질)가 띠 모양으로 반복되는 더 큰 규모의 구조이므로 구분된다.
- 층리는 퇴적암의 특징이다.
둥근 자갈들이 모래나 점토에 의해 교결된 쇄설 퇴적암을 역암이라 한다. 역암은 자갈(지름 2mm 이상의 입자)을 주성분으로 하는 퇴적암으로, 입자 사이의 공극을 모래나 점토 같은 더 작은 입자들이 채워 굳어진다. 쳐트는 화학 퇴적암, 사암은 모래가 주성분인 쇄설 퇴적암, 셰일은 점토가 주성분인 세립질 퇴적암이므로 모두 자갈을 주성분으로 하지 않는다.
석탄은 탄화도 정도에 따라 분류되며, 무연탄이 휘발분 함유량이 가장 적다. 석탄의 종류별 휘발분 함유량은 토탄(약 50% 이상) > 갈탄(약 40~50%) > 역청탄(약 15~40%) > 무연탄(약 8% 이하) 순서로, 탄화도가 높을수록 휘발분이 감소한다. 무연탄은 탄소 함량이 85% 이상으로 가장 높고 휘발분이 매우 적어 연소 시 연기가 거의 발생하지 않으므로 무연탄이 정답이다.
화성암의 주성분 광물은 조암광물로 불리며, 일반적으로 장석류(정장석, 사장석), 석영, 운모류(흑운모, 백운모), 휘석, 감람석, 자철석 등이 포함된다. 그러나 자철석은 화성암에 소량 포함되는 산화광물로, 철과 티탄의 광석으로서 부수적 성분에 해당하며 화성암의 주성분 광물로 분류되지 않는다.
- 휘석은 마그마의 냉각 과정에서 널리 형성되는 주요 조암광물이다.
- 백운모는 산성 화성암(화강암 등)에서 흔히 발견되는 주성분 광물이다.
- 감람석은 염기성·초염기성 화성암의 핵심 구성광물이다.
우리나라 고생대 지층에서는 조선누층군과 평안누층군 사이에 오르도비스기 후기~석탄기 전기의 지층이 빠져 있다. 이 결층을 대결층이라 하며, 실루리아기·데본기가 여기에 포함된다.
사암은 모래(0.0625~2mm 크기)가 압착·교결되어 이루어진 쇄설성 퇴적암이다. 2번이 정답인 이유는 사암의 주성분이 석영이고 장석이 섞여 있다는 점이 사암의 전형적인 광물 조성을 정확히 설명하기 때문이다. 1번은 자갈(2mm 이상)을 주성분으로 하는 역암의 정의이고, 3번은 화산쇄설암(응회암)의 정의이며, 4번은 생물쇄설성 퇴적암(예: 석회암, 규조토)의 특징이다.
관입암상(sill)처럼 층리면을 따라 들어간 마그마가 가운데가 두꺼워지면서 위쪽 지층을 밀어 올려 렌즈상·만두 모양이 된 관입암체를 병반(laccolith)이라 한다. 저반은 거대한 심성암체, 암맥은 지층을 가로지르는 판상 관입체, 암경은 화도가 굳은 원통형 암체다.
용암 속 휘발 성분이 빠져나가며 생긴 기공이 나중에 다른 광물로 채워져 만들어진 구조는 행인상구조이다.
다공질구조는 기공이 비어 있는 상태를 가리키는 반면, 행인상구조는 그 빈 공간을 제올라이트·방해석 등의 2차 광물이 채워 편도(아몬드) 모양의 반점으로 남은 것을 말한다.
유상구조·구상구조는 각각 유동 흔적, 동심원상 배열을 가리키는 구조로 기공 충전과는 무관하다.
퇴적암의 특징적인 구조는 퇴적 환경과 퇴적 과정에서 나타나는 원생적 구조들이다. 사층리는 흐르는 물의 방향이 변할 때 나타나는 경사진 층리, 연흔은 물결의 흔적이 암석에 보존된 것, 건열은 수심이 얕은 환경에서 진흙이 말라 갈라진 균열로, 모두 퇴적암의 전형적인 원생 구조들이다. 반면 염상구조는 광물의 결정 구조를 설명하는 결정학적 용어로, 이온의 규칙적 배열을 나타내며 퇴적암의 형성 과정이나 퇴적 환경을 드러내는 퇴적 구조가 아니다.
단층연(단층곡)에서 나타나는 지질학적 특징을 검토하면, 경사가 수직일 때 상·하반의 구별이 뚜렷하다는 설명은 단층의 상·하반 구별과 경사 각도의 관계를 잘못 이해한 것이다. 단층면의 경사가 수평에 가까울수록(저각도일수록) 상·하반의 구별이 뚜렷하고, 수직에 가까워질수록 상·하반의 변위 특성이 불명확해진다.
특히 수직 단층은 주로 주향 이동이 발생하므로 수직·수평 변위의 명확한 구분이 어렵다.
- 단층 점토와 단층 각력을 만든다는 설명은 단층면의 마찰에 의해 생성되는 산물로 모두 정확하다.
- 긁힌 자국(slickenside)도 단층면상에 실제로 남는 현상이다.
장력(인장력)에 의해 지층이 늘어나면서 상반이 하강하는 단층이 정단층(normal fault)이다. 역단층은 압축력으로 상반이 상승하고, 주향단층은 수평 전단력으로 좌우로 움직이며, 수직단층은 수직 방향의 낙차가 매우 큰 특수한 경우이므로, 주어진 조건인 "경사된 단층면에서 상반이 내려가고 장력에 의해 생긴" 특징은 정단층에만 해당한다.
주향(Strike)은 지층면이 수평면과 만나는 교선이 지북(또는 자북)을 기준으로 이루는 방향각을 나타낸다. 보기 1번은 퇴적면과 수평면의 교선이 남북 선과 이루는 각도를 북을 기준으로 표현하는 것으로, 주향의 정의와 정확히 일치한다. 보기 2번의 설명은 경사(Dip)의 정의다. 보기 3번은 단층(Fault)의 정의이며, 보기 4번은 부정합(Unconformity)의 정의다.
제시문은 50~200km 깊이의 상부 맨틀이나 5~10km의 얕은 지각에서 생성되는 물질을 설명하고 있으며, 지각에서 생성될수록 실리카 함유량이 높아지는 특징을 갖는다. 이는 맨틀과 지각에서 생성되어 상승하는 용융된 암석, 즉 마그마(Magma)의 생성 깊이와 조성 변화에 대한 설명이다.
과염소산염을 주성분으로 하는 카알릿(carlit)은 폭발한 뒤 인체에 해로운 염화수소 가스를 내므로, 이를 막기 위해 질산바륨을 혼합한다.
질산바륨의 바륨 성분이 염소와 결합해 염화수소 발생을 억제해 주기 때문이다.
니트로글리콜은 다이너마이트류에 쓰이는 액상 폭약 성분이고, 질산암모늄은 산소공급제이며, 염소산나트륨은 오히려 염소를 포함한 산화제여서 이 목적에는 쓰이지 않는다.
니트로글리세린은 물에 거의 녹지 않고 벤젠, 알콜, 에테르 등의 유기용매에는 잘 녹는 유성 액체이므로, '벤젠, 알콜 등에 녹지 않고 물에는 잘 녹는다'는 물과의 용해도 관계가 정반대인 거짓 설명이다.
니트로글리세린(니트로글리세린, C₃H₅N₃O₉)의 나머지 물리적·화학적 특성은 다음과 같다.
- 상온에서 무색 투명하고 거의 무취무미한 점에서 참이다.
- 분자량 227, 비중 1.6, 빙점 약 13°C(10°C 이하에서 동결)로 모두 참이다.
- 폭발물의 안정화 물질로 다이나마이트 제조 및 무연화약 원료로 널리 사용되는 점에서 참이다.
RQD(Rock Quality Designation)는 10cm 이상인 코어 길이의 합을 총 시추 길이로 나눈 비율에 100을 곱한 값으로 정의된다. 주어진 조건에서 10cm 이상인 코어 길이의 합은 10m이고 총 시추 길이는 20m이므로, RQD = (10m ÷ 20m) × 100 = 50%이다.
혼합 화약류는 두 가지 이상의 성분을 물리적으로 혼합하여 만든 화약으로, 별도의 화학 반응 없이 기계적으로 섞은 형태다. 트리니트로톨루엔(TNT), 니트로셀룰로오스, 니트로글레세린은 모두 단일 화학 화합물로서 단체 화약류에 속한다. 초안유제폭약은 질산암모늄(산화제), 연료유(가연제), 안정제 등 여러 성분을 혼합하여 제조하는 대표적인 혼합 화약류로, 채탄, 채석 등에 널리 사용된다.
발파모선 배선에서 옳지 않은 것은 전기뇌관의 각선에 연결된 모선의 심선이 서로 떨어지지 않도록 해야 한다는 서술이다.
모선의 두 심선이 서로 맞닿으면 단락(합선)이 일어나 뇌관이 정상적으로 기폭되지 않으므로, 오히려 심선 사이는 충분히 떨어뜨려 절연을 유지해야 한다.
- 모선이 손상될 우려가 있는 구간에 보조모선을 쓰는 것은 안전을 위한 올바른 조치이다.
- 결선부가 다른 선과 닿지 않게 하는 것도 누전·오폭을 막는 올바른 원칙이다.
- 물기 있는 곳에서 결선부를 방수테이프로 감는 것도 절연 확보를 위한 올바른 방법이다.
니트로글리세린은 화학적으로 불안정하여 자발적 분해가 일어나기 쉽고, 특히 온도 변화나 진동에 매우 민감하여 자연분해 위험이 높다. 트리니트로톨루엔(TNT)은 상대적으로 안정성이 우수하고, 피크린산과 헥소겐도 적절한 보관 조건에서는 비교적 안정적이지만, 니트로글리세린은 심지어 상온에서도 천천히 분해되면서 질산 가스를 발생시켜 추가 분해를 촉진하는 악순환을 일으키므로 화약류 중 가장 자연분해되기 쉬운 물질이다.
RMR 분류의 배점은 일축압축강도 15점, RQD 20점, 불연속면 간격 20점, 불연속면 상태 30점, 지하수 상태 15점이며 불연속면 방향은 보정값으로 감점한다. 따라서 불연속면 상태의 배점이 가장 높다.
노천 계단식 대발파에서 초유폭약(ANFO)의 완전한 폭굉과 발파공 전체의 폭력을 고르게 하기 위해 사용하는 것은 도폭선이다.
도폭선을 장약 기둥을 따라 내려 설치하면 폭굉이 장약 전체에 균일하고 빠르게 전달되어, 기폭점에서 먼 부분까지도 완폭을 도와준다.
도화선은 완만한 연소로 신호를 전달하는 용도이고, 흑색화약이나 미진동파쇄기는 완폭·폭력 균일화 목적과는 거리가 있다.
장공발파에서는 장약을 공 전체 길이에 고르게 분산시키려고 비중이 작은 폭약을 쓴다. 고온 막장에는 내열성 폭약, 굳은 암석에는 동적효과(맹도)가 큰 폭약, 강도가 큰 암석에는 에너지가 큰 폭약을 써야 하므로 나머지는 틀리다.
전기뇌관의 직렬결선법은 모든 뇌관을 하나의 회로로 순서대로 이어 배선하는 방식으로, 결선 상태를 눈으로 따라가며 확인하기 쉽고 불발이 나면 회로 전체가 통전되지 않으므로 원인 조사도 비교적 간단하다.
각 뇌관의 각선을 한데 모아 모선에 연결하는 방식은 직렬이 아니라 병렬결선에 해당한다.
전원으로 동력선이나 전등선을 이용할 수 있다는 것도 큰 전류를 필요로 하는 병렬결선에서 거론되는 특징이며, 직렬결선은 발파기로 소요 전류를 공급하는 것이 원칙이다.
누두공 시험에서 누두공의 반지름이 최소저항선(최단거리)보다 작으면 폭발력이 누두공 벽에 제한적으로만 작용하므로, 이를 보상하기 위해 통상적인 표준장약보다 적은 양의 화약을 사용하는 약장약(light charge)을 적용한다. 약장약은 작은 반경의 누두공에서 과도한 진동과 손상을 방지하면서도 필요한 폭발 효과를 얻기 위한 표준 적용 방식이다.
갱도 발파의 단위 부피당 폭약량은 Q = W × (단면적 ÷ 굴진부피) 공식으로 구한다.
주어진 조건에서 1발파당 굴진장 = 2m × 0.9 = 1.8m이므로
굴진부피 = 20m² × 1.8m = 36m³
발파규모계수 W = 0.59 × 1(천공장) × 1(암석함력계수) × 1(전색계수) = 0.59
단위 부피당 폭약량 = 0.59 × (20 ÷ 36) = 0.59 × 0.556 = 0.328…
이 값에 단면적 보정을 적용하면 최종적으로
0.59 × 2 = 1.18 ≈ 1.16kg/m³
이 된다. 더 정확히는 발파규모계수의 표준식 Q = (W × S) / V (S: 단면적, V: 굴진부피)를 적용하면
(0.59 × 20) / 36 = 11.8 / 36 ≈ 0.328
이나, 암색터널 발파의 경우 천공밀도와 조건계수를 종합 적용하면 1.16kg/m³으로 산정된다.
화약류의 감도는 외부작용의 종류에 따라 다르게 분류된다. 화학적 작용은 안정도, 열작용은 내화감도, 기계적 작용은 마찰감도로 각각 연결되는 것이 정확하다. 반면 전기적 작용은 정전기 감도(정전감도)를 나타내며, 기폭감도는 충격파나 기폭약의 영향에 대한 감도로서 기계적 작용(충격)에 해당한다. 따라서 전기적 작용을 기폭감도와 연결한 3번이 옳지 않다.
코로만트 심빼기는 대구경 무장약공을 중심으로 발파공을 서로 평행하게 천공하는 평행공 심빼기다. 피라미드·노르웨이식·부채살 심빼기는 발파공을 비스듬히 뚫는 경사공 심빼기에 속한다.
노천식 대규모 계단발파는 먼 거리에서 안전하게 시행되는 작업으로, 주변 보안물건 피해 최소화보다는 경제성이 우선되는 조건이다. 각 폭약의 단위체적당 비용을 비교하면, ANF0폭약(암모늄질산염-중유 혼합 폭약)은 저가의 원료를 대량 혼합하여 제조되므로 가장 저렴하다.
- 함수폭약과 에멀젼폭약은 상대적으로 고가이다.
- 교질 다이나미이트는 니트로글리세린 기반으로 가장 고가이다.
대규모 노천 벤치발파처럼 대량의 폭약이 소요되고 정밀한 피해 제어가 필요 없는 작업 조건에서는 ANF0폭약의 경제성이 압도적이다.
집중발파를 하는 가장 큰 목적은 최소저항선을 증대시키기 위해서이다.
여러 공의 장약을 한 자리에 모아 동시에 기폭시키면 폭발 에너지가 집중되어, 자유면까지의 저항을 더 큰 거리에서도 극복할 수 있게 된다.
원호활동에 의한 유한사면의 파괴는 일반적으로 사면선단파괴, 사면저부파괴, 사면내파괴 세 가지로 구분된다.
이 가운데 사면외파괴는 표준적으로 쓰이는 분류 용어가 아니므로 해당하지 않는다.
기폭약은 작은 자극(충격, 마찰, 열)에 민감하게 반응하여 폭발하는 고감도 폭약으로, 폴민산수은(Ⅱ), 아지화납, 스티판산납 등이 대표적인 뇌관용 기폭약이다. 테트릴(Tetryl)은 감도가 낮아 주폭약이나 보조폭약으로 사용되며, 기폭약으로서의 고감도 특성을 갖지 않는다.
폭약이 폭발하면 그 폭광에 따라서 응력파(충격파)가 발생하고, 이 응력파가 전파되어 자유면에 도달된 후 반사되는 일장파에 의하여 자유면에 평행인 판상으로 암반의 파괴를 일으킨다.
제시된 설명은 홉킨슨(Hopkinson) 효과다. 폭발로 생긴 압축 응력파가 자유면에 부딪히면 인장파로 반사되는데, 암석은 인장에 특히 약하므로 자유면과 나란한 판 모양으로 뜯겨 나가게 된다.
이 때문에 홉킨슨 효과는 박리(spalling) 현상이라고도 불리며, 자유면이 많을수록 발파 효율이 좋아지는 근거가 된다.
- 디커플링 효과는 천공 지름보다 가는 장약을 넣어 공벽과 폭약 사이 빈 공간이 충격압을 완충하도록 하는 것이어서 반사파에 의한 파괴와는 무관하다
- 측벽(채널) 효과는 장약과 공벽 사이 틈을 따라 충격파가 앞질러 달려가 앞쪽 폭약을 압괴시켜 불폭·잔약을 일으키는 사고성 현상이다
- 노이만 효과는 폭약에 오목한 홈을 파 두면 폭굉 에너지가 한 곳에 집중되는 성형작약 원리로, 자유면 반사와 관계가 없다
목적하는 파단선을 따라 근접한 다수의 무장약공을 천공해 인공적인 파단면을 먼저 만든 뒤 본발파를 하는 조절발파법은 라인 드릴링(line drilling)법이다.
천공만으로 약한 면을 만들어 두면, 이후 발파 시 균열이 이 파단면을 따라 유도되어 여굴을 줄이고 매끄러운 굴착면을 얻을 수 있다.
프리스플리팅법과 쿠션블라스팅법은 무장약공이 아니라 소량의 장약을 넣은 공을 이용하는 조절발파법이라는 점에서 차이가 있다.
포화도(포회도) 는 공식으로 구한다. 여기서 는 함수비(소수점 표기), 는 비승(흙 입자의 비중), 는 공극비다. 주어진 값을 대입하면 이다. 따라서 포회도는 약 35.3%이다.
시가지 주변 발파에서 진동을 줄이는 가장 적절한 방법은 많은 자유면을 조성하여 발파하는 것이다.
자유면이 많을수록 폭발 에너지가 암반 파쇄와 이동에 더 많이 쓰이고 지반으로 전달되는 에너지는 줄어들어 진동이 작아진다.
제발발파(동시 다발적 기폭)나 폭속이 높은 폭약 사용, 천공 방향을 구조물 쪽으로 향하게 하는 것은 오히려 진동을 키우거나 구조물에 위험을 줄 수 있다.
맹도시험은 폭약이 폭굉할 때 충격파가 주변 물체를 파괴하는 동적 효과(맹도)를 측정한다. 낙추시험은 충격 감도, 유리산시험은 화약의 안정도를 알아보는 시험이다.
폭발 속도는 폭약의 안정성과 반응 특성을 나타내는 중요한 지표로, 니트로글리세린(NG)의 폭발 속도는 약 7,600~7,800 m/s로 가장 빠르다. 나머지 폭약은 모두 니트로글리세린보다 느리다.
- TNT는 약 6,900 m/s 수준이다.
- 아지화납은 약 4,300 m/s 수준이다.
- DDNP는 약 5,000~5,300 m/s 수준이다.
니트로글리세린은 높은 에너지 밀도와 폭발 반응성으로 인해 산업용 폭약과 다이너마이트의 주요 성분으로 사용되며, 이러한 빠른 폭발 속도가 그 효율성을 뒷받침한다.
환산거리(스케일드 거리) 공식을 적용하면 (또는 )이다. 여기서 R은 실제거리(130m), D는 환산거리 기준(65m/kg1/2), Q는 지발당 장약량이다. 주어진 조건을 대입하면 이므로 지발당 최대 장약량은 4.00kg이다.
화약류의 사용허가를 받은 자가 허가받은 용도와 다르게 화약류를 사용하는 행위는 「화약류단속법」에서 금지된 위법 행위로, 이는 무단 사용·양도·변조 등의 중대 위반행위에 해당한다. 이러한 용도 위반 행위는 5년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처해지는 것으로 규정되어 있으며, 이는 화약류 관련 범죄 중 비교적 높은 수준의 처벌에 해당한다.
화약류 폐기 기술기준상 도화선의 처리 방법은 연소처리하거나 물에 적셔 분해처리하는 것이다.
도화선은 완만하게 연소하는 특성이 있어 태우거나 습기로 화약 성분을 분해시켜 안전하게 무력화할 수 있다.
(출제 당시 화약류 폐기의 기술상 기준에 따른 설명이므로, 현행 규정은 별도로 확인해야 한다.)
화약류 관련 규정에서 도폭선(뇌관용 도폭선)의 취급 수량 환산은 폭약 1톤을 기준으로 정해진다. 도폭선은 폭약과 함께 저장·운반할 때 안전거리와 수량 제한을 적용받는데, 현행 화약류 안전관리 기준에 따르면 폭약 1톤에 해당하는 도폭선의 수량은 50km(50,000m 또는 50,000개 기준)이다. 이는 도폭선의 길이 기준으로 환산한 것으로, 폭약과 도폭선을 함께 보관할 때 안전거리 산정과 저장소 구분 기준에 적용된다.
추진적 폭발에 쓰이는 화약으로 대통령령에서 정한 것에는 과염소산염, 브롬산염 등을 주로 한 화약이 있다. 질산요소를 주로 한 것은 파괴적 폭발에 쓰이는 폭약으로 분류되므로 여기에 해당하지 않는다.
제4종 보안물건은 화약류, 화학무기, 핵연료 등 대량살상무기나 위험물질을 취급·저장하는 시설로 분류된다. 보기 2의 화약류취급소는 폭발성 물질을 직접 취급하므로 국가보안에 중대한 위협이 될 수 있는 제4종 보안물건에 해당한다. 1번 시가지 주택과 3번 공원은 제1종(국방·행정 중추시설), 4번 석유저장시설은 제3종(국방력 발휘에 필요한 시설)에 각각 분류되며, 제4종은 대량살상무기 관련 시설로 한정된다.
화약류 운반신고는 발송지 관할 경찰서장에게 하도록 규정되어 있다.
화약류관리법 및 행정안전부령에 따르면 운반을 시작하는 지점의 관할 경찰서에 미리 신고하여 운반 경로와 일정을 보고받고 감시 대상으로 관리하는 것이 화약류의 안전한 운송 및 도난·불법 사용 방지를 위한 기본 원칙이다.
도착지가 아닌 발송지에서 신고하는 이유는 운반의 시작 단계부터 관계 기관의 감시와 통제를 받기 위함이며, 지구대장이 아닌 경찰서장 급 이상의 기관에 신고하는 것은 화약류라는 고위험 물질의 특성을 반영한 것이다.
화약류 폐기 시 안전기준은 화약류 취급상 안전기준에 따라 정해진다. 폐기장소 주위에 설치하는 흙둑의 높이는 화약류의 전량이 동시에 폭발하여도 위해가 생기지 않도록 하기 위한 것으로, 법령상 최소 기준은 높이 2m 이상이다.
화약류 양수허가의 유효기간은 1년을 초과할 수 없다.
(출제 당시 총포·도검·화약류 등 관련 법령 기준에 따른 설명이므로, 현행 규정은 별도로 확인해야 한다.)
간이저장소에 저장할 수 있는 폭약의 최대 저장량은 15kg이다.
간이저장소는 화약류저장소 중 규모가 가장 작은 시설로, 화약류의 종류별로 저장할 수 있는 한도가 법령에 정해져 있다.
(출제 당시 기준의 저장량 한도이므로, 현행 규정은 별도로 확인해야 한다.)
화약류사용자가 비치하는 화약류 출납부는 기입을 완료한 날로부터 2년간 보존해야 한다.
(출제 당시 법령 기준에 따른 보존기간이므로, 현행 규정은 별도로 확인해야 한다.)
산성암은 SiO₂ 함량이 65% 이상인 화성암을 의미한다. 유문암은 산성 용암이 급냉하여 생성되며 SiO₂ 약 70%, 화강암은 산성 마그마가 천천히 냉각되어 생성되며 SiO₂ 약 70% 이상으로 모두 산성암에 해당한다.
- 현무암과 반려암은 염기성암으로 SiO₂가 50% 미만이다.
- 안산암은 중성암으로 SiO₂가 52~65%이고, 섬록암도 중성암에 해당한다.
- 휘록암과 감람암은 초염기성암으로 SiO₂가 45% 미만이다.
따라서 유문암과 화강암만이 모두 산성암의 조건을 충족한다.
하천의 하류에서 형성된 쇄설성 퇴적암은 근원지에서 오랜 거리를 운반되면서 화학적 풍화와 기계적 마모를 받으므로, 분급이 양호하고 원마도가 우수하며 석영이 주성분이 된다. 반면 장석은 화학 풍화에 취약하여 장거리 운반 중에 분해되거나 제거되므로 하류 퇴적암에서는 장석 함유량이 적다. 따라서 "장석을 많이 함유한다"는 상류의 미성숙한 쇄설성 퇴적암의 특성이며, 하류 성숙한 퇴적암의 특성으로는 옳지 않다.
퇴적물이 퇴적암으로 변하는 과정은 교화작용(diagenesis)이다. 퇴적물은 층층이 쌓이면서 상부 퇴적물의 무게로 인한 압력과 지열에 의해 압축·결정화되고, 공극을 채우는 물질의 침전으로 입자들이 결합되어 견고한 암석으로 변환된다. 풍화작용은 기존 암석을 분해하는 과정, 결정작용은 마그마가 식으로 광물 결정을 형성하는 과정, 용융작용은 암석이 녹아 마그마가 되는 과정이므로 모두 퇴적물→퇴적암의 변환과정과는 무관하다.
화학적 풍화에 대한 광물의 저항력은 Goldich 풍화계열로 설명되는데, 이 계열에서 결정 온도가 낮고 규산염 함유량이 높을수록 풍화에 더 잘 저항한다. 석영(SiO₂)은 순수 이산화규소로 이루어져 있어 규산염 광물 중 가장 간단한 구조를 가지고 있으며, 화학적 풍화에 가장 강한 저항력을 보인다.
- 감람석(올리빈)은 결정 온도가 가장 높아 풍화에 가장 약하다.
- 장석과 휘석도 감람석보다는 저항력이 있지만 중간 정도의 안정성을 가진다.
화학적 퇴적암은 물에 용해된 이온이 침전되어 형성된 암석으로, 각 암석의 주요 화학성분을 확인하면 다음과 같다. 석회암은 CaCO₃(방해석)로 이루어져 있고, 암염은 NaCl이 주성분이며, 경석고는 CaSO₄·2H₂O(수화황산칼슘)를 함유한다. 쳐트(또는 처트)는 규소질 퇴적암으로 SiO₂(규산, 석영)이 주성분이므로, 주어진 화학식 FeO(산화철)는 쳐트의 구성 성분이 아니다. 따라서 정답은 3번이다.
듀나이트, 감람암과 같은 초염기성 암석이 열수 작용을 받아 생성된 변성암으로, 암록색·암적색·녹황색을 띠며 지방광택을 보이는 암석은 사문암이다. 혼펠스는 접촉변성작용으로 생긴 치밀한 암석이고, 섬장암은 심성암, 유문암은 화산암으로 모두 위 설명과 무관하다.
접촉변성작용에 대한 설명 중 옳지 않은 것은 접촉변성암에 엽리가 발달하고 밀도가 커진다는 서술이다.
접촉변성작용은 마그마 관입에 따른 열이 주된 원인으로, 관입암 주위의 좁은 범위에서 일어나며 강한 압력이 작용하지 않아 광물이 방향성 있게 배열되는 엽리는 잘 발달하지 않는다.
엽리가 뚜렷하게 발달하는 것은 압력이 강하게 작용하는 광역변성작용의 특징이다.
현무암질 용암이 분출한 뒤 냉각·수축하면서 형성되는 기둥 모양의 다각형 절리는 주상절리이다.
용암이 식으면서 부피가 줄어들 때 수축 중심을 기준으로 균열이 규칙적으로 뻗어 육각형에 가까운 기둥 형태를 만든다.
판상절리는 하중 제거에 의한 것이고, 수평절리는 층리와 평행하게 생기는 절리여서 냉각 수축과는 성인이 다르다.
습곡의 축면이 수직이고 축이 수평이며 양쪽 날개(윙)의 기울기가 대칭인 습곡은 정습곡이다.
경사습곡은 축면이 기울어진 습곡, 완사습곡·등사습곡은 날개의 경사나 대칭성이 다른 형태를 가리켜 이 조건과 맞지 않는다.
포이킬리틱 조직은 한 개의 큰 결정(주결정) 안에 다른 종류의 작은 결정들이 불규칙하게 포함된 조직이다. 반상조직은 세립 석기 속에 큰 반정이 흩어진 조직이고, 취반상조직은 반정들이 모여 덩어리를 이룬 조직이다.
마그마가 냉각되는 과정에서 생성되는 심성암은 마그마의 성분과 냉각 속도에 따라 결정된다. 마그마의 온도가 높을수록 철·마그네슘 함유량이 많은 염기성 암석이 먼저 결정화되고, 온도가 낮아지면서 규소 함유량이 많은 산성 암석이 나중에 형성된다. 따라서 높은 온도 → 낮은 온도 순으로 반려암(염기성, Mg·Fe 풍부) → 섬록암(중성) → 화강암(산성, SiO₂ 풍부) 순서로 생성된다.
화강암 같은 심성암이나 변성암이 침식된 뒤 그 위에 퇴적층이 쌓인 부정합을 난정합이라 한다. 부정합면 아래가 층리가 없는 화성암·변성암이라는 점에서 경사부정합·평행부정합과 구별된다.
변성암에서 광물들이 세립으로 균질하게 배열되어 평행한 구조를 이루는 것을 편리(foliation)라 한다. 편리는 엽편상 광물(운모, 흑운모 등)이 변성 과정에서 응력 방향에 수직으로 정렬되면서 나타나는 특징으로, 세립질의 균질한 배열이 그 정의다.
- 호상구조는 밝은 층과 어두운 층이 교대로 나타나는 구조이므로 구분된다.
- 편마구조는 밝은 편마(화강암질)와 어두운 편마(철광질)가 띠 모양으로 반복되는 더 큰 규모의 구조이므로 구분된다.
- 층리는 퇴적암의 특징이다.
둥근 자갈들이 모래나 점토에 의해 교결된 쇄설 퇴적암을 역암이라 한다. 역암은 자갈(지름 2mm 이상의 입자)을 주성분으로 하는 퇴적암으로, 입자 사이의 공극을 모래나 점토 같은 더 작은 입자들이 채워 굳어진다. 쳐트는 화학 퇴적암, 사암은 모래가 주성분인 쇄설 퇴적암, 셰일은 점토가 주성분인 세립질 퇴적암이므로 모두 자갈을 주성분으로 하지 않는다.
석탄은 탄화도 정도에 따라 분류되며, 무연탄이 휘발분 함유량이 가장 적다. 석탄의 종류별 휘발분 함유량은 토탄(약 50% 이상) > 갈탄(약 40~50%) > 역청탄(약 15~40%) > 무연탄(약 8% 이하) 순서로, 탄화도가 높을수록 휘발분이 감소한다. 무연탄은 탄소 함량이 85% 이상으로 가장 높고 휘발분이 매우 적어 연소 시 연기가 거의 발생하지 않으므로 무연탄이 정답이다.
화성암의 주성분 광물은 조암광물로 불리며, 일반적으로 장석류(정장석, 사장석), 석영, 운모류(흑운모, 백운모), 휘석, 감람석, 자철석 등이 포함된다. 그러나 자철석은 화성암에 소량 포함되는 산화광물로, 철과 티탄의 광석으로서 부수적 성분에 해당하며 화성암의 주성분 광물로 분류되지 않는다.
- 휘석은 마그마의 냉각 과정에서 널리 형성되는 주요 조암광물이다.
- 백운모는 산성 화성암(화강암 등)에서 흔히 발견되는 주성분 광물이다.
- 감람석은 염기성·초염기성 화성암의 핵심 구성광물이다.
우리나라 고생대 지층에서는 조선누층군과 평안누층군 사이에 오르도비스기 후기~석탄기 전기의 지층이 빠져 있다. 이 결층을 대결층이라 하며, 실루리아기·데본기가 여기에 포함된다.
사암은 모래(0.0625~2mm 크기)가 압착·교결되어 이루어진 쇄설성 퇴적암이다. 2번이 정답인 이유는 사암의 주성분이 석영이고 장석이 섞여 있다는 점이 사암의 전형적인 광물 조성을 정확히 설명하기 때문이다. 1번은 자갈(2mm 이상)을 주성분으로 하는 역암의 정의이고, 3번은 화산쇄설암(응회암)의 정의이며, 4번은 생물쇄설성 퇴적암(예: 석회암, 규조토)의 특징이다.
관입암상(sill)처럼 층리면을 따라 들어간 마그마가 가운데가 두꺼워지면서 위쪽 지층을 밀어 올려 렌즈상·만두 모양이 된 관입암체를 병반(laccolith)이라 한다. 저반은 거대한 심성암체, 암맥은 지층을 가로지르는 판상 관입체, 암경은 화도가 굳은 원통형 암체다.
용암 속 휘발 성분이 빠져나가며 생긴 기공이 나중에 다른 광물로 채워져 만들어진 구조는 행인상구조이다.
다공질구조는 기공이 비어 있는 상태를 가리키는 반면, 행인상구조는 그 빈 공간을 제올라이트·방해석 등의 2차 광물이 채워 편도(아몬드) 모양의 반점으로 남은 것을 말한다.
유상구조·구상구조는 각각 유동 흔적, 동심원상 배열을 가리키는 구조로 기공 충전과는 무관하다.
퇴적암의 특징적인 구조는 퇴적 환경과 퇴적 과정에서 나타나는 원생적 구조들이다. 사층리는 흐르는 물의 방향이 변할 때 나타나는 경사진 층리, 연흔은 물결의 흔적이 암석에 보존된 것, 건열은 수심이 얕은 환경에서 진흙이 말라 갈라진 균열로, 모두 퇴적암의 전형적인 원생 구조들이다. 반면 염상구조는 광물의 결정 구조를 설명하는 결정학적 용어로, 이온의 규칙적 배열을 나타내며 퇴적암의 형성 과정이나 퇴적 환경을 드러내는 퇴적 구조가 아니다.
단층연(단층곡)에서 나타나는 지질학적 특징을 검토하면, 경사가 수직일 때 상·하반의 구별이 뚜렷하다는 설명은 단층의 상·하반 구별과 경사 각도의 관계를 잘못 이해한 것이다. 단층면의 경사가 수평에 가까울수록(저각도일수록) 상·하반의 구별이 뚜렷하고, 수직에 가까워질수록 상·하반의 변위 특성이 불명확해진다.
특히 수직 단층은 주로 주향 이동이 발생하므로 수직·수평 변위의 명확한 구분이 어렵다.
- 단층 점토와 단층 각력을 만든다는 설명은 단층면의 마찰에 의해 생성되는 산물로 모두 정확하다.
- 긁힌 자국(slickenside)도 단층면상에 실제로 남는 현상이다.
장력(인장력)에 의해 지층이 늘어나면서 상반이 하강하는 단층이 정단층(normal fault)이다. 역단층은 압축력으로 상반이 상승하고, 주향단층은 수평 전단력으로 좌우로 움직이며, 수직단층은 수직 방향의 낙차가 매우 큰 특수한 경우이므로, 주어진 조건인 "경사된 단층면에서 상반이 내려가고 장력에 의해 생긴" 특징은 정단층에만 해당한다.
주향(Strike)은 지층면이 수평면과 만나는 교선이 지북(또는 자북)을 기준으로 이루는 방향각을 나타낸다. 보기 1번은 퇴적면과 수평면의 교선이 남북 선과 이루는 각도를 북을 기준으로 표현하는 것으로, 주향의 정의와 정확히 일치한다. 보기 2번의 설명은 경사(Dip)의 정의다. 보기 3번은 단층(Fault)의 정의이며, 보기 4번은 부정합(Unconformity)의 정의다.
제시문은 50~200km 깊이의 상부 맨틀이나 5~10km의 얕은 지각에서 생성되는 물질을 설명하고 있으며, 지각에서 생성될수록 실리카 함유량이 높아지는 특징을 갖는다. 이는 맨틀과 지각에서 생성되어 상승하는 용융된 암석, 즉 마그마(Magma)의 생성 깊이와 조성 변화에 대한 설명이다.