04년 1회차
전폭약은 뇌관의 기폭력을 키워 둔감한 주폭약을 확실히 폭굉시키는 화약으로, 테트릴·PETN 등이 대표적이다. 다이너마이트는 산업용 폭약(파괴약), 무연화약은 발사약, TNT는 작약(파괴약)으로 분류된다.
화약류의 혼합성분 중 연소열을 높이기 위해 넣는 발열제에 해당하는 것은 알루미늄이다.
알루미늄 분말은 산화되며 많은 열을 내어 폭발력을 증대시키는 발열제로 쓰이며, 글리세린·디페닐아민·NaCl은 각각 원료·안정제·감열소염제 등 다른 용도의 성분이다.
겉보기 비중의 정의를 정확히 파악하는 것이 핵심이다. 겉보기 비중은 폭약의 질량을 약포의 부피로 나눈 값(단위 부피당 질량)이며, '겉보기 비중이란 약포의 부피를 화약량으로 나눈값이다'는 이를 역으로 서술하여 잘못되었다.
- '비중이 클수록 폭발속도나 맹도가 크다'는 폭약의 비중이 크면 단위 부피당 질량이 증가하여 에너지 밀도가 높아지므로 폭발속도와 맹도가 커진다는 올바른 설명이다.
- '비중이 작을수록 기폭하기 쉽다'는 비중이 작을수록 내부 공극이 많아 기폭파가 전파되기 쉬워 감도가 높아진다는 원리이다.
- '저비중 폭약은 탄광 및 장공 발파에 사용된다'는 저비중 폭약이 감도가 높고 안전하여 실제로 탄광·장공 발파에 널리 사용되는 사실과 일치한다.
납판시험은 납판 위에 뇌관을 세워 기폭한 뒤 납판에 뚫린 구멍의 크기로 뇌관의 위력을 판정하는 뇌관시험입니다.
산소평형값(OB, Oxygen Balance)은 화합물 1g이 완전연소할 때 필요한 산소량에서 분자 내 산소량을 뺀 값으로,
공식으로 구하거나, 주어진 반응식에서 직접 계산할 수 있다.
주어진 반응식
에서 우변의 산소 원자 개수는
개이고, 좌변 니트로글리세린의 산소 원자도 9개이므로 산소수지가 맞다. 반응식에서 우변에 가 남는다는 것은 니트로글리세린 1몰이 반응할 때 산소가 0.25몰 남는다는 의미이다.
이를 분자량(227.1g/mol)에 대해 정규화하면
이다.
그림은 점성 요소(대시포트)와 탄성 요소(스프링)가 나란히 놓인 병렬 연결이므로 Voigt(켈빈-포크트) 물체이다.
병렬이면 두 요소의 변형량이 항상 같고 응력만 나누어 부담하므로, 하중을 걸어도 순간적인 변형이 생기지 못하고 시간이 지나면서 서서히 늘어나는 지연탄성(크리프) 거동을 보이며, 하중을 없애면 변형이 시간을 두고 완전히 회복된다.
- Maxwell 물체는 같은 두 요소를 직렬로 이은 모형이어서, 하중을 걸면 즉시 탄성변형이 생기고 변형을 붙잡아 두면 응력이 풀리는 응력완화가 나타난다.
- St.Venant 물체는 스프링에 마찰(슬라이더) 요소를 붙인 소성 모형, Bingham 물체는 거기에 점성 요소를 더한 모형이어서 그림에 없는 마찰 요소가 반드시 있어야 한다.
피라미드 심빼기는 여러 천공이 한 점을 향해 모이도록 뚫는 방식이라 수평갱도에서는 천공하기 불편합니다. 반면 상향굴·하향굴(수갱)의 천공에는 매우 효과적입니다.
제발발파(동시발파)의 효과를 극대화하려면 최소저항선과 천공간격의 관계를 적절히 조절해야 한다. 최소저항선(L)은 천공공에서 자유면까지의 최단거리이며, 천공간격(S)은 인접한 두 공 사이의 거리로서, 이 둘의 비율(S/L)이 동시발파의 효과적인 파쇄와 진동 제어를 결정한다.
일반적으로 S/L은 1~2 범위에서 최적 효과를 나타내므로, 천공간격을 최소저항선에 맞춰 설계하는 것이 필수적이다. 천공직경, 폭약 종류, 천공길이 등은 주로 발파 에너지와 공 배치의 기본 설계 요소이지만, 동시발파 효과 자체는 공간의 정기하학적 배치인 최소저항선과 천공간격의 조화에서 나온다.
직렬식 결선은 뇌관을 한 줄로 이어 전류가 모든 뇌관을 차례로 지나가는 방식이다. 그래서 한 곳만 불량해도 회로 전체가 끊겨 모두 불발된다. 이는 장점이 아니라 대표적인 단점이다. 결선이 쉽고, 도통시험으로 불발을 찾기 쉬우며, 뇌관마다 저항이 조금씩 달라도 같은 전류가 흐른다는 점은 장점이다.
※ 정답 정정(2026-09-23): 종전 등록 정답 3번을 4번으로 바로잡았습니다. 직렬회로는 모든 뇌관에 동일 전류가 흘러 저항 편차가 무관(③은 교재 명시 장점). '한군데라도 불량하면 전부 불발'(④)은 직렬결선의 대표 단점이므로 '장점이 아닌 것'은 ④.
부채살·V형·피라미드 심빼기는 자유면에 비스듬히 천공하는 경사공 심빼기이다. 코로만트 심빼기는 무장약 대구경공을 자유면으로 쓰는 평행공 심빼기이다.
공극수압의 증가, 팽창에 의한 균열, 다짐 불충분은 모두 흙 입자 사이의 결합력을 약화시켜 전단강도를 감소시키는 요인이다.
반면 굴착에 의한 흙의 일부 제거는 사면에 작용하는 하중과 응력 상태를 변화시키는 요인일 뿐, 흙 자체의 전단강도를 저하시키는 요인은 아니다.
전색(tamping)은 폭공을 천공한 후 폭약 위에 흙·모래·자갈 등의 불연성 물질을 채워 봉하는 작업이다. 전색의 핵심 효과는 폭공 밖으로 나가는 불꽃, 가스, 탄진이 외부 환경(채광갱, 광산 가스, 석탄진)과 접촉하지 않도록 격리시켜 인화·폭발 위험을 크게 감소시키는 것이다.
- 외부 공기차단이 폭연을 증가시킨다는 것은 오류로, 전색은 폭약이 완전히 연소되도록 하여 오히려 폭연을 감소시킨다.
- 충격파 증대로 폭음을 크게 한다는 설명도 부정확하며, 전색은 에너지 손실을 줄여 효율을 높이지만 폭음 증가가 주목적은 아니다.
- 불발 방지는 전색의 직접적 역할이 아니다.
폭발속도 측정법에는 표준 폭속의 도폭선을 이용하는 도트리시법, 회전 드럼에 기록하는 메테강법, 전기적으로 시간을 재는 오실로그래프법 등이 있다. 크루프식법은 폭속 측정법이 아니다.
폭발속도는 폭약의 폭발 시 폭발파가 전파되는 속도를 나타내며, 폭약의 종류와 밀도에 따라 달라진다. 헥소겐(RDX)은 약 8,050 m/s의 폭발속도를 가지고 있어 TNT(약 6,900 m/s), 피크르산(약 7,400 m/s), 니트로나프탈렌(약 5,900 m/s) 중에서 가장 빠르다. 헥소겐은 높은 감도와 강한 폭발력을 가진 2차 폭약으로 군사용 및 산업용 폭발물로 널리 사용된다.
심도계수(depth factor) 는 사면 전체 높이(H)에 대한 사면 하단에서 견고한 지층(또는 사면 저부)까지 깊이(Nd)의 비로 정의된다.
그림에서 사면 높이는 이고, 하단 평지에서 견고층까지의 깊이는 이므로 전체 깊이는
가 되어야 심도계수 값이 맞는다. 즉
로 계산되어 심도계수는 1.25이다.
테트릴은 디메틸아닐린을 질산(황산 혼산)으로 니트로화해 만든다. 페놀에 질산을 작용시켜 만드는 것은 피크르산이다. 테트릴은 엷은 노란색 결정으로 흡습성이 없고 물에 잘 녹지 않으며, 피크르산보다 예민하고 위력도 강하다.
카리트(Carlit)는 과염소산암모늄이 주성분인 폭약이며 기폭약이 아니다. 아지화납, 풀민산수은(뇌홍), 디아조디니트로페놀(DDNP)은 작은 충격이나 불꽃에도 기폭되어 뇌관에 쓰이는 대표적인 기폭약이다.
발파장비의 사용목적을 정확히 구분해야 한다. 누설전류측정기는 발파현장의 누설전류를 "측정"하는 장비로, 누설전류 자체를 차단하는 것이 아니라 누설전류의 존재 여부와 크기를 확인하는 데 목적이 있다. 도통시험기는 발파모선과 보조모선의 단락여부를 확인하고, 발파능력측정기는 발파기의 용량 부족 여부를 점검하며, 발파저항측정기는 전기발파 회로의 저항을 측정한다. 이 중 1번 보기만 장비의 실제 기능과 목적 설명이 맞지 않는다.
폭약계수(e)는 기준폭약 대비 해당 폭약의 상대적 발파 효력을 나타내는 계수로, 강력한 폭약일수록 e값이 커진다(1번 정답, 2번 오답). 발파계수 C = e × d(밀도) × f(형태) 등으로 구성되므로 4번 정답이다. 기준폭약은 니트로글리세린 75% 스트렝스 다이너마이트이며, 이를 e=1.0으로 규정하는데, 문제에서 "70%"로 잘못 표기했으므로 3번이 틀렸다.
'균질보다는 이방성일수록 커진다'는 틀렸는데, RQD는 암석의 광물 배향성(이방성/균질성)과 무관하게 코어의 물리적 연속성만을 측정하므로, 균질성과 이방성의 차이는 RQD 값에 영향을 주지 않는다. 오히려 균열로 인한 물리적 결함이 있으면 RQD가 낮아질 뿐이다.
RQD(Rock Quality Designation)는 암석의 품질을 평가하는 지수로, 10cm 이상의 코어 길이 구간의 합을 총 천공 길이로 나눈 백분율이다.
- '강도가 클수록 커진다'는 정확한데, 암석의 강도가 클수록 풍화가 적고 절리가 적어서 RQD 값이 커진다.
- '풍화가 적을수록 커진다'도 맞으며, 풍화가 적을수록 암석이 건전하여 회수되는 코어가 길어져 RQD가 증가한다.
- '절리와 같은 역학적 결함이 적으면 커진다'도 정확하며, 절리·균열 등 역학적 결함이 적으면 연속된 코어 구간이 길어져 RQD가 커진다.
불발·잔류화약의 원인을 발파 요소별로 분류했을 때, 1번만 인과관계가 맞지 않습니다. 발파법의 직렬·직병렬 결선은 회로 구성 방식으로, 불발·잔류화약의 직접적 원인이 아니라 뇌관의 동시 기폭 여부를 결정하는 방식일 뿐입니다. 반면 2번 도화선의 심약 절단·흡습, 3번 폭약의 변질·흡습·동결·고화·노화, 4번 뇌관의 점폭약 부족·흡습은 모두 해당 장약재료 자체의 물리화학적 열화가 직접적으로 기폭능력을 저하시키는 원인입니다.
채석량과 폭약소비량은 비례 관계이므로, 비례식으로 풀이한다. 2m³ : 500g = 3m³ : x라 하면, 이다. 따라서 3m³를 채석할 때 필요한 폭약소비량은 750g이다.
자연 함수비가 액성한계보다 높으면 흙은 액체상태에 있다. 문제에서 함수비가 액성한계보다 높다는 것은 흙이 액성한계를 초과했다는 의미이므로 흙은 유동성을 나타내는 액체상태이다.
흙의 상태는 함수비와 액성한계(Liquid Limit, LL), 소성한계(Plastic Limit, PL)의 대소관계로 결정된다. 흙의 상태 구분은 다음과 같다:
함수비 < 소성한계 → 고체상태
소성한계 ≤ 함수비 ≤ 액성한계 → 소성상태
함수비 > 액성한계 → 액체상태
ANFO(Ammonium Nitrate Fuel Oil) 폭약에서 후가스 성분이 가장 양호하려면 폭발 반응이 완전연소에 가까워야 한다. 질산암모늄과 경유의 화학양론적 혼합비는 질산암모늄의 산화제 역할과 경유의 연료 역할이 최적으로 균형을 이루는 지점인데, 이는 대략 94:6(질산암모늄:경유)의 중량비이다.
이 비율에서 폭발 시 CO와 NOx 같은 유해 후가스 발생이 최소화되고 N₂, CO₂, H₂O 같은 무해 물질 생성이 최대화되어 후가스 품질이 가장 우수하다.
경유 함량이 50~60%처럼 과다하면 연소 불완전으로 인해 CO 발생이 증가하고, 역으로 경유가 부족하면 과잉산화로 NOx가 증가하므로 94:6이 최적 비율이다.
발파모선은 미주전류 등으로 인한 오폭을 막기 위해 점화 직전까지 끝을 단락(합선)시켜 두는 것이 원칙입니다. 따라서 항상 떼어 놓는다고 한 보기 1이 틀립니다. 손상 우려가 있는 곳에는 보조모선을 쓰고, 결선부는 다른 선과 닿지 않게 하며, 물기가 있는 곳에서는 방수 처리합니다.
불발공 처리 시 착암기로 천공할 때 새로운 공을 뚫어야 하는데, 기존 불발공과의 천공간격은 60cm 이상으로 규정된다. 이는 불발공 내의 화약이 갑작스러운 진동이나 충격으로 폭발하는 것을 방지하기 위한 안전거리로, 착암기의 진동이 불발공까지 영향을 주지 않도록 충분한 거리를 확보하는 것이 기본 원칙이다.
폭약 저장소의 지반 두께 기준은 저장 폭약의 양에 따라 규정되어 있다. 폭약 25톤 이하를 저장하는 경우 지반의 최소 두께는 24m 이상이어야 한다. 이는 화약류 저장소 설치·운영 기준에서 폭약의 저장량이 적을수록 필요한 지반 두께가 감소하도록 정한 규정이며, 25톤 이하 범위에서는 24m이 최소 기준값이다.
화약류관리보안책임자가 화약류취급 전반에 관한 감독업무를 게을리 한 경우의 처벌은 「화약류안전관리법」에 따라 5년 이하의 징역에 해당한다.
이는 화약류관리보안책임자의 직책이 갖는 중대한 안전책임을 고려하여 규정된 엄격한 처벌 기준으로, 단순 과태료나 낮은 수준의 벌금이 아닌 형사 처벌 중에서도 상대적으로 높은 수준의 징역형을 부과하도록 하고 있다.
- 3년 이하 징역은 더 경미한 위반 행위에 적용된다.
- 과태료는 행정 처분에 해당하므로 본 사건의 성격과 맞지 않는다.
전기뇌관의 도통시험은 뇌관의 전기적 연속성을 확인하는 안전 시험으로, 시험전류가 0.01 A를 초과하지 않아야 한다. 이는 뇌관의 주약(프라이머)이 과도한 전류에 의해 실화하는 것을 방지하기 위한 안전기준으로, 국내 발파공사 기준에서 규정하고 있는 저전류 측정 기준이다. 0.1 A, 0.5 A, 0.05 A 등은 모두 이 한계값을 초과하여 뇌관 폭발의 위험을 초래할 수 있다.
과태료 처분에 불복하는 경우 30일 이내에 관할관청에 이의를 제기할 수 있다. 이는 질서위반행위규제법에서 규정하는 과태료 처분의 이의 기한으로, "그 처분이 있음을 안 날부터" 계산된다. 행정제재 중 과태료는 형사처벌보다 절차적 보호가 완화되지만, 최소한의 권리 보호를 위해 일정 기간의 이의 제기 기회를 법정하고 있으며, 이 기간이 30일로 설정되어 있다.
표지 없이 운반할 수 있는 화약류는 소량으로 한정되며, 보기 중 도폭선 100m 이하만 기준에 맞는다. 화약 20kg, 폭약 10kg, 공업용뇌관 1,000개는 표지 없이 운반할 수 있는 한도를 넘는 수량이다.
뇌홍(뇌산염)은 매우 민감한 폭발성 물질이므로, 운반 시 안정성을 확보하기 위해 수분 또는 알코올분 25% 정도를 머금은 상태로 운반해야 한다. 이러한 습윤 상태는 뇌홍의 감도를 낮추어 충격이나 마찰에 의한 우발적 폭발을 방지하는 핵심 안전 조치이다.
폭약 저장소의 보안거리는 폭약의 종류와 저장량에 따라 결정되며, 화약류 저장 기준에서 1급 저장소에 20톤 저장 시 촌락 주택까지의 거리는 380m 이상으로 규정된다. 보안거리는 폭발 시 비산물로 인한 피해를 방지하기 위해 설정되는 기준으로, 저장량이 많을수록 거리가 멀어진다.
화약류관리보안책임자는 4개동 이하의 화약류 저장소를 관리할 수 있다. 이는 화약류 관리법 시행규칙에서 규정하는 화약류 저장소 관리에 대한 기준으로, 1인의 책임자가 효율적으로 관리·감시할 수 있는 범위를 정한 것이다. 따라서 화약류관리보안책임자 1인은 최대 4개동까지 관리 가능하다.
화약류 저장소의 위치, 구조 및 설비를 임의로 변경한 행위는 화약류 관리법에서 규정한 위반 행위로, 3년 이하의 징역 또는 700만원 이하의 벌금형에 해당한다. 이는 화약류 저장소의 안전기준 위반이 폭발·화재 등 중대 재해로 직결될 수 있기 때문에 상대적으로 높은 수준의 형사 처벌을 규정하고 있다.
현정질 또는 비현정질 조직 기질 속에 상대적으로 유난히 큰 광물 알갱이들이 반점 모양으로 산재하는 조직을 반상조직(porphyritic texture)이라 한다.
반상조직은 마그마 냉각 과정에서 초기에 형성된 큰 광물 결정(斑晶)이 나중에 식은 미세한 기질 내에 포함된 특징을 보이며, 이는 현무암 같은 화산암에서 흔히 관찰된다.
- 구상조직은 둥근 알갱이로 구분된다.
- 미정질조직은 결정이 매우 미세하거나 보이지 않는 조직이다.
- 유리질조직은 비결정질 상태이다.
화학적 풍화에 대한 저항력은 광물의 화학적 안정성에 따라 결정되며, 일반적으로 광물이 냉각되는 온도가 낮을수록 저항력이 크다. 감람석, 장석, 휘석은 모두 규산염 광물 중에서도 마그마가 높은 온도에서 결정되는 광물들로, 화학적 풍화에 쉽게 분해된다. 반면 석영(SiO₂)은 순수한 이산화규소로 이루어져 있고 화학적으로 매우 안정하며, 가장 낮은 온도에서 결정되는 광물이므로 화학적 풍화에 가장 강한 저항력을 가진다.
석영조면암에 유상구조(flow texture, 유동 구조)가 보이는 경우 유문암으로 분류한다. 유상구조는 냉각 과정에서 마그마의 유동에 의해 광물이 방향성 있게 배열되어 나타나는 구조로, 화산암에서 전형적으로 관찰되는 특징이다. 석영조면암이 유상구조를 나타내면 이는 더 이상 조면암이 아니라 유동성이 강한 산성 화산암인 유문암으로 재분류되는 것이다. 석영반암은 심성암, 반화강암은 반심성암, 섬장암은 기질에 휘석이 주성분인 암석이므로 이와 다르다.
화성암의 주성분 광물(조암광물) 중에서 고용체가 아닌 것을 찾되, 화학성분이 SiO₂인 것을 선택해야 한다. 정장석(2번)은 SiO₂와 Al₂O₃·SiO₂ 계열의 고용체 광물이고, 흑운모(3번)는 복잡한 규산염 광물, 각섬석(4번)은 광물계열 내에서 성분이 연속적으로 변하는 고용체이다. 반면 석영은 순수한 SiO₂ 성분만으로 이루어져 있으며, 고용체가 아닌 단일 광물이다. 따라서 두 조건을 모두 만족하는 것은 석영이다.
심성암체(화성암이 지하에서 냉각·고결된 암체)는 형성 위치와 규모에 따라 분류되는데, 저반(batholith)이 가장 큰 규모의 심성암체다. 저반은 100km² 이상의 광대한 면적을 차지하며 화강암 같은 심성암으로 주로 구성된다. 병반(laccolith)은 저반보다 작고, 암주(stock)는 100km² 미만의 소규모 심성암체이며, 용암류는 심성암체가 아니라 화산암이다.
현무암은 염기성 화성암으로 CaO 함량이 약 10% 내외로 비교적 높으며, 감람암보다는 CaO 함량이 많지만 주성분이 올리빈(Mg, Fe 규산염)인 감람암은 MgO 함량이 훨씬 높아 상대적으로 CaO는 적다. 따라서 현무암이 주어진 화성암 중 CaO 성분이 가장 많다.
CaO 함량은 마그마의 SiO₂ 함량이 낮을수록 증가하는 경향을 보인다. 유문암(산성암, SiO₂ 약 65~75%)→안산암(중성암, 약 52~65%)→현무암(염기성암, 약 45~52%)→감람암(초염기성암, 약 40~45%)의 순서로 SiO₂ 함량이 감소하면서 CaO와 MgO 함량이 증가한다.
우리나라 전지역의 반이상을 차지하고 있는 암석은 화강암과 화강편마암이다. 한반도의 기저암(basement rock)을 이루는 선캄브리아기 편마암복합체와 중생대 화강암이 광범위하게 분포하며, 특히 태백산맥, 소백산맥 등 주요 산지를 형성하고 있다.
- 역암·응회암은 제한된 지역의 퇴적암이다.
- 감람암·현무암은 화성암이지만 국내에 광범위하게 분포하지 않는다.
- 사암·이암도 특정 층서에 국한된 퇴적암으로 전국의 반이상을 차지하지 않는다.
보웬의 반응계열에 따르면 마그마에서는 고철질 광물부터 먼저 정출된다. 그래서 높은 온도에서 낮은 온도 순으로 반려암(염기성) → 섬록암(중성) → 화강암(산성)이 만들어진다. SiO2 함량이 높은 암석일수록 낮은 온도에서 정출된다.
염기성암은 SiO₂ 함량이 45~52%이고 어두운 색의 광물(휘석, 감람석 등)이 주성분인 화성암이다. 1번 보기의 현무암(화산암), 휘록암(반심성암), 반려암(심성암)은 모두 염기성암으로 분류된다. 2번은 안산암(중성암)과 섬록암(중성암)을 포함하므로 탈락하고, 3번은 유문암과 화강암(산성암)을 포함하며, 4번도 섬록암(중성암)을 포함하므로 정답이 아니다.
묽은 염산에 넣었을 때 거품을 내는 광물은 탄산염광물(주로 방해석)이며, 못으로 그으면 부드럽게 긁히는 특성은 경도가 낮다는 의미다. 이 두 특징을 모두 만족하는 광물은 방해석이고, 방해석을 주요 구성광물로 하는 암석이 대리암이다. 화강암·반려암·섬록암은 모두 조성광물이 석영·장석·운모 등의 규산염광물이므로 염산에 반응하지 않는다.
사장석은 원래 화성암(화강암, 반려암 등) 형성 시부터 존재하는 주요 조성광물로서, 변성작용을 받아도 새롭게 생성되지 않고 기존 사장석이 변질될 뿐이다. 따라서 변성작용에 의해 특징적으로 생성되는 광물은 아니다.
변성작용의 열과 압력에 의해 새롭게 생성되는 변성광물과 원래 암석에 포함되어 있던 광물을 구분해야 한다.
- 녹니석은 저급 변성암에서 운모류를 대체하는 전형적인 변성광물이다.
- 백운모는 편암·편마암 등 변성암의 특징적 구성광물이다.
- 석류석은 중고급 변성암(예: 편암, 편마암)에서 압력과 온도 증가에 따라 형성되는 대표적 변성광물이다.
안구상 편마암(augen gneiss)은 카타클래시스로 인해 원래의 광물이 파쇄·미분화되면서 동시에 부분적 재결정화가 일어나 눈 모양의 포클로스(porphyroclast)가 남는 특징적인 구조를 갖는 암석이다. 파쇄작용(cataclasis)은 암석이 응력과 마찰열에 의해 물리적으로 부서지고 압쇄되는 과정으로, 주로 단층대나 충돌대에서 일어나는 동역학적 변성작용이다.
나머지 암석은 모두 파쇄작용을 주원인으로 하지 않는다.
- 규암은 규사질 퇴적암이 순수한 열변성을 받은 것이다.
- 편암은 낮은 등급의 광역변성작용으로 엽리가 발달한 암석이다.
- 대리암은 탄산염암이 열변성을 받은 것이다.
습곡 지층의 단면에서 구부러진 모양을 설명할 때, 정상부(가장 위로 볼록한 부분)는 배사이고 가장 낮은 부분(골짜기)은 향사이다. 배사(anticline)는 지층이 위로 볼록하게 휜 구조이고, 향사(syncline)는 아래로 볼록하게(∪자 모양) 휜 구조로서 상대적으로 가장 낮은 부분에 해당한다. 림(limb)은 습곡의 옆쪽 날개 부분을 의미하므로 정상부나 가장 낮은 부분의 명칭이 아니다.
쇄설성 퇴적암은 자갈·모래·진흙 등 기존 암석의 풍화·침식 쇄설물이 퇴적되어 굳어진 암석으로, 사암(A)과 셰일(F)이 이에 해당한다. 응회암(B)은 화산쇄설성이며, 석회암(C)·석고(E)는 화학적·유기적 퇴적암, 암염(D)은 화학적 퇴적암(증발암)이다.
변성되기 전 원암 기준으로 지구 표면 근처의 암석은 퇴적암이 약 75%, 화성암이 약 25%를 차지한다.
지각 부피 전체로 보면 화성암 비중이 훨씬 크지만, 지표에 노출된 부분은 풍화·침식·퇴적 과정을 거친 퇴적암이 넓게 덮고 있기 때문이다.
퇴적암의 특징은 층리(층이 져 있음), 화석(생물유해 포함), 건열(진흙이 말라 생기는 갈라짐)처럼 퇴적 환경과 퇴적 과정을 직접 반영하는 요소들이다. 반면 절리는 암석이 굳은 후 냉각·수축·응력 등으로 생기는 갈라짐으로, 모든 암석(화성암·변성암·퇴적암)에서 나타날 수 있는 후속 현상이며 퇴적 과정 자체와는 무관하다.
변성암에서 광물들이 세립으로 균질하게 배열되어 있는 엽리의 평행구조는 편리(schistosity)라고 한다. 편리는 운모·석판석·엽상규산염광물 등이 변성작용 중 응력 방향에 수직으로 배열되어 만드는 미세한 평면들이 평행하게 발달한 구조이며, 세립의 균질한 배열이 특징이다. 이와 구별하여 편마구조는 굵은 광물 띠와 세립 광물 띠가 교대로 나타나는 호상 구조이고, 층리는 퇴적암의 퇴적층, 절리는 암석의 균열이므로 이들과는 다르다.
화성암은 마그마의 성분과 냉각 속도에 따라 광물 조성이 결정되며, 이는 육안적 색깔에 직접 반영된다. 마그마에 포함된 철(Fe)과 마그네슘(Mg) 함량이 많을수록 어두운 색을 띤다. 유문암은 규산염이 풍부하여 밝은 색, 섬록암은 중간 정도의 회색, 조면암도 비교적 밝은 편이다. 반면 감람암은 올리빈(Mg₂SiO₄) 같은 초염기성 광물로 주로 구성되어 철과 마그네슘 함량이 가장 높으므로 검은색 또는 짙은 갈색으로 가장 어둡다.
단층을 분류하는 기준은 두 가지다: 단층면의 경사각에 따른 분류(정단층, 역단층, 수평단층)와 단층면의 방향성에 따른 분류(주향단층, 경사단층)이다. 경사단층은 단층면의 주향이 지층의 주향과 직교(수직)하는 단층을 의미하며, 이는 단층면이 지층과 이루는 각도에 관계없이 방향성으로만 정의된다. 정단층, 역단층, 수직단층은 모두 단층면의 경사각이나 단층변위의 성질로 정의되는 분류이므로 주향과의 직교 관계와는 무관하다.
정습곡은 축면이 수직이고 축이 수평이며 양쪽 윙이 대칭으로 기울어진 습곡입니다. 경사습곡은 축면이 기울어진 습곡이고, 등사습곡은 양쪽 윙이 같은 방향·같은 각도로 평행하게 기운 습곡입니다.
화성암은 마그마가 냉각·결정작용을 거쳐 생성되며, 화성암이 다시 녹으면 마그마로 되돌아간다. 그림에서 ⓐ는 마그마가 화성암으로 굳는 과정(결정작용), ⓑ는 화성암이 녹아 되돌아가는 물질(마그마)에 해당한다. 따라서 ⓐ, ⓑ는 각각 결정작용, 마그마이다.
단층으로 어긋난 두 대응점의 이동을 수평 성분과 연직 성분으로 나눌 때, 수평면 안에 놓인 구간인 bc가 수평이동거리에 해당한다.
그림에서 c는 a′ 바로 위쪽, 즉 a가 놓였던 지표면 높이에 잡은 점이고 b도 a와 같은 높이의 수평 보조선 위에 있다. 따라서 b와 c를 잇는 선분에는 높이 차가 전혀 없어 두 점의 어긋남을 수평으로만 잰 값이 된다.
- a와 a′를 곧바로 잇는 선분은 두 점이 실제로 미끄러진 전체 이동량(실이동)이어서 수평 성분보다 길다.
- b에서 d로 곧게 내려가는 선분은 연직 방향이므로 수직 성분(낙차)을 나타낸다.
- a와 d를 잇는 선은 수평 성분과 연직 성분이 함께 섞인 빗방향이라 어느 한쪽 성분이 될 수 없다.
분별정출작용(fractional crystallization)은 마그마가 냉각되면서 광물이 순차적으로 결정화되는 과정으로, 화성암 형성의 마그마 분화 작용에 해당하며 속성작용의 범주에 포함되지 않는다.
속성작용(diagenesis)은 퇴적물이 퇴적 후 물리적·화학적 작용을 받아 암석으로 변환되는 과정을 의미한다.
- 다져짐작용(compaction)은 퇴적물의 공극이 감소하고 밀도가 증가하는 압축 과정이다.
- 재결정작용(recrystallization)은 기존 광물이 새로운 결정구조로 재형성되는 화학작용이다.
- 교결작용(cementation)은 모래알 사이에 규산질·철산화물·탄산염 등의 시멘트물질이 침전되어 입자들을 결합시키는 작용이다.
지각변동대는 판의 경계에서 강한 압축력이나 인장력이 작용하여 암석이 변형되거나 파괴되는 지역이므로, 단층(fault), 습곡(fold), 절리(joint) 등 암석의 변형·파괴 구조가 전형적으로 나타난다. 반면 호른(horn)은 빙하지형으로, 산 정상 주변을 여러 방향에서 빙하가 침식할 때 형성되는 피라미드 모양의 산봉우리이다. 호른은 지각변동이 아닌 빙하의 물리적 침식으로 만들어지는 지형이므로 지각변동대의 특징적 지질구조가 아니다.
흑색의 유리질 화산암으로서 깨진 자국이 유리광택을 내고 조개 껍질 모양의 파절면(conchoidal fracture)을 보이는 암석은 흑요암이다. 흑요암은 화산유리로 이루어진 화산암으로, 매우 빠르게 냉각되어 결정질 구조를 갖지 않으며 검은색 또는 짙은 갈색을 띠고 유리 같은 광택이 특징이다. 규장암은 화성암이지만 심성암이고, 안산암과 조면암은 화산암이나 결정질로 이루어져 있어 유리광택과 조개 모양 파절면을 보이지 않는다.
전폭약은 뇌관의 기폭력을 키워 둔감한 주폭약을 확실히 폭굉시키는 화약으로, 테트릴·PETN 등이 대표적이다. 다이너마이트는 산업용 폭약(파괴약), 무연화약은 발사약, TNT는 작약(파괴약)으로 분류된다.
화약류의 혼합성분 중 연소열을 높이기 위해 넣는 발열제에 해당하는 것은 알루미늄이다.
알루미늄 분말은 산화되며 많은 열을 내어 폭발력을 증대시키는 발열제로 쓰이며, 글리세린·디페닐아민·NaCl은 각각 원료·안정제·감열소염제 등 다른 용도의 성분이다.
겉보기 비중의 정의를 정확히 파악하는 것이 핵심이다. 겉보기 비중은 폭약의 질량을 약포의 부피로 나눈 값(단위 부피당 질량)이며, '겉보기 비중이란 약포의 부피를 화약량으로 나눈값이다'는 이를 역으로 서술하여 잘못되었다.
- '비중이 클수록 폭발속도나 맹도가 크다'는 폭약의 비중이 크면 단위 부피당 질량이 증가하여 에너지 밀도가 높아지므로 폭발속도와 맹도가 커진다는 올바른 설명이다.
- '비중이 작을수록 기폭하기 쉽다'는 비중이 작을수록 내부 공극이 많아 기폭파가 전파되기 쉬워 감도가 높아진다는 원리이다.
- '저비중 폭약은 탄광 및 장공 발파에 사용된다'는 저비중 폭약이 감도가 높고 안전하여 실제로 탄광·장공 발파에 널리 사용되는 사실과 일치한다.
납판시험은 납판 위에 뇌관을 세워 기폭한 뒤 납판에 뚫린 구멍의 크기로 뇌관의 위력을 판정하는 뇌관시험입니다.
산소평형값(OB, Oxygen Balance)은 화합물 1g이 완전연소할 때 필요한 산소량에서 분자 내 산소량을 뺀 값으로,
공식으로 구하거나, 주어진 반응식에서 직접 계산할 수 있다.
주어진 반응식
에서 우변의 산소 원자 개수는
개이고, 좌변 니트로글리세린의 산소 원자도 9개이므로 산소수지가 맞다. 반응식에서 우변에 가 남는다는 것은 니트로글리세린 1몰이 반응할 때 산소가 0.25몰 남는다는 의미이다.
이를 분자량(227.1g/mol)에 대해 정규화하면
이다.
그림은 점성 요소(대시포트)와 탄성 요소(스프링)가 나란히 놓인 병렬 연결이므로 Voigt(켈빈-포크트) 물체이다.
병렬이면 두 요소의 변형량이 항상 같고 응력만 나누어 부담하므로, 하중을 걸어도 순간적인 변형이 생기지 못하고 시간이 지나면서 서서히 늘어나는 지연탄성(크리프) 거동을 보이며, 하중을 없애면 변형이 시간을 두고 완전히 회복된다.
- Maxwell 물체는 같은 두 요소를 직렬로 이은 모형이어서, 하중을 걸면 즉시 탄성변형이 생기고 변형을 붙잡아 두면 응력이 풀리는 응력완화가 나타난다.
- St.Venant 물체는 스프링에 마찰(슬라이더) 요소를 붙인 소성 모형, Bingham 물체는 거기에 점성 요소를 더한 모형이어서 그림에 없는 마찰 요소가 반드시 있어야 한다.
피라미드 심빼기는 여러 천공이 한 점을 향해 모이도록 뚫는 방식이라 수평갱도에서는 천공하기 불편합니다. 반면 상향굴·하향굴(수갱)의 천공에는 매우 효과적입니다.
제발발파(동시발파)의 효과를 극대화하려면 최소저항선과 천공간격의 관계를 적절히 조절해야 한다. 최소저항선(L)은 천공공에서 자유면까지의 최단거리이며, 천공간격(S)은 인접한 두 공 사이의 거리로서, 이 둘의 비율(S/L)이 동시발파의 효과적인 파쇄와 진동 제어를 결정한다.
일반적으로 S/L은 1~2 범위에서 최적 효과를 나타내므로, 천공간격을 최소저항선에 맞춰 설계하는 것이 필수적이다. 천공직경, 폭약 종류, 천공길이 등은 주로 발파 에너지와 공 배치의 기본 설계 요소이지만, 동시발파 효과 자체는 공간의 정기하학적 배치인 최소저항선과 천공간격의 조화에서 나온다.
직렬식 결선은 뇌관을 한 줄로 이어 전류가 모든 뇌관을 차례로 지나가는 방식이다. 그래서 한 곳만 불량해도 회로 전체가 끊겨 모두 불발된다. 이는 장점이 아니라 대표적인 단점이다. 결선이 쉽고, 도통시험으로 불발을 찾기 쉬우며, 뇌관마다 저항이 조금씩 달라도 같은 전류가 흐른다는 점은 장점이다.
※ 정답 정정(2026-09-23): 종전 등록 정답 3번을 4번으로 바로잡았습니다. 직렬회로는 모든 뇌관에 동일 전류가 흘러 저항 편차가 무관(③은 교재 명시 장점). '한군데라도 불량하면 전부 불발'(④)은 직렬결선의 대표 단점이므로 '장점이 아닌 것'은 ④.
부채살·V형·피라미드 심빼기는 자유면에 비스듬히 천공하는 경사공 심빼기이다. 코로만트 심빼기는 무장약 대구경공을 자유면으로 쓰는 평행공 심빼기이다.
공극수압의 증가, 팽창에 의한 균열, 다짐 불충분은 모두 흙 입자 사이의 결합력을 약화시켜 전단강도를 감소시키는 요인이다.
반면 굴착에 의한 흙의 일부 제거는 사면에 작용하는 하중과 응력 상태를 변화시키는 요인일 뿐, 흙 자체의 전단강도를 저하시키는 요인은 아니다.
전색(tamping)은 폭공을 천공한 후 폭약 위에 흙·모래·자갈 등의 불연성 물질을 채워 봉하는 작업이다. 전색의 핵심 효과는 폭공 밖으로 나가는 불꽃, 가스, 탄진이 외부 환경(채광갱, 광산 가스, 석탄진)과 접촉하지 않도록 격리시켜 인화·폭발 위험을 크게 감소시키는 것이다.
- 외부 공기차단이 폭연을 증가시킨다는 것은 오류로, 전색은 폭약이 완전히 연소되도록 하여 오히려 폭연을 감소시킨다.
- 충격파 증대로 폭음을 크게 한다는 설명도 부정확하며, 전색은 에너지 손실을 줄여 효율을 높이지만 폭음 증가가 주목적은 아니다.
- 불발 방지는 전색의 직접적 역할이 아니다.
폭발속도 측정법에는 표준 폭속의 도폭선을 이용하는 도트리시법, 회전 드럼에 기록하는 메테강법, 전기적으로 시간을 재는 오실로그래프법 등이 있다. 크루프식법은 폭속 측정법이 아니다.
폭발속도는 폭약의 폭발 시 폭발파가 전파되는 속도를 나타내며, 폭약의 종류와 밀도에 따라 달라진다. 헥소겐(RDX)은 약 8,050 m/s의 폭발속도를 가지고 있어 TNT(약 6,900 m/s), 피크르산(약 7,400 m/s), 니트로나프탈렌(약 5,900 m/s) 중에서 가장 빠르다. 헥소겐은 높은 감도와 강한 폭발력을 가진 2차 폭약으로 군사용 및 산업용 폭발물로 널리 사용된다.
심도계수(depth factor) 는 사면 전체 높이(H)에 대한 사면 하단에서 견고한 지층(또는 사면 저부)까지 깊이(Nd)의 비로 정의된다.
그림에서 사면 높이는 이고, 하단 평지에서 견고층까지의 깊이는 이므로 전체 깊이는
가 되어야 심도계수 값이 맞는다. 즉
로 계산되어 심도계수는 1.25이다.
테트릴은 디메틸아닐린을 질산(황산 혼산)으로 니트로화해 만든다. 페놀에 질산을 작용시켜 만드는 것은 피크르산이다. 테트릴은 엷은 노란색 결정으로 흡습성이 없고 물에 잘 녹지 않으며, 피크르산보다 예민하고 위력도 강하다.
카리트(Carlit)는 과염소산암모늄이 주성분인 폭약이며 기폭약이 아니다. 아지화납, 풀민산수은(뇌홍), 디아조디니트로페놀(DDNP)은 작은 충격이나 불꽃에도 기폭되어 뇌관에 쓰이는 대표적인 기폭약이다.
발파장비의 사용목적을 정확히 구분해야 한다. 누설전류측정기는 발파현장의 누설전류를 "측정"하는 장비로, 누설전류 자체를 차단하는 것이 아니라 누설전류의 존재 여부와 크기를 확인하는 데 목적이 있다. 도통시험기는 발파모선과 보조모선의 단락여부를 확인하고, 발파능력측정기는 발파기의 용량 부족 여부를 점검하며, 발파저항측정기는 전기발파 회로의 저항을 측정한다. 이 중 1번 보기만 장비의 실제 기능과 목적 설명이 맞지 않는다.
폭약계수(e)는 기준폭약 대비 해당 폭약의 상대적 발파 효력을 나타내는 계수로, 강력한 폭약일수록 e값이 커진다(1번 정답, 2번 오답). 발파계수 C = e × d(밀도) × f(형태) 등으로 구성되므로 4번 정답이다. 기준폭약은 니트로글리세린 75% 스트렝스 다이너마이트이며, 이를 e=1.0으로 규정하는데, 문제에서 "70%"로 잘못 표기했으므로 3번이 틀렸다.
'균질보다는 이방성일수록 커진다'는 틀렸는데, RQD는 암석의 광물 배향성(이방성/균질성)과 무관하게 코어의 물리적 연속성만을 측정하므로, 균질성과 이방성의 차이는 RQD 값에 영향을 주지 않는다. 오히려 균열로 인한 물리적 결함이 있으면 RQD가 낮아질 뿐이다.
RQD(Rock Quality Designation)는 암석의 품질을 평가하는 지수로, 10cm 이상의 코어 길이 구간의 합을 총 천공 길이로 나눈 백분율이다.
- '강도가 클수록 커진다'는 정확한데, 암석의 강도가 클수록 풍화가 적고 절리가 적어서 RQD 값이 커진다.
- '풍화가 적을수록 커진다'도 맞으며, 풍화가 적을수록 암석이 건전하여 회수되는 코어가 길어져 RQD가 증가한다.
- '절리와 같은 역학적 결함이 적으면 커진다'도 정확하며, 절리·균열 등 역학적 결함이 적으면 연속된 코어 구간이 길어져 RQD가 커진다.
불발·잔류화약의 원인을 발파 요소별로 분류했을 때, 1번만 인과관계가 맞지 않습니다. 발파법의 직렬·직병렬 결선은 회로 구성 방식으로, 불발·잔류화약의 직접적 원인이 아니라 뇌관의 동시 기폭 여부를 결정하는 방식일 뿐입니다. 반면 2번 도화선의 심약 절단·흡습, 3번 폭약의 변질·흡습·동결·고화·노화, 4번 뇌관의 점폭약 부족·흡습은 모두 해당 장약재료 자체의 물리화학적 열화가 직접적으로 기폭능력을 저하시키는 원인입니다.
채석량과 폭약소비량은 비례 관계이므로, 비례식으로 풀이한다. 2m³ : 500g = 3m³ : x라 하면, 이다. 따라서 3m³를 채석할 때 필요한 폭약소비량은 750g이다.
자연 함수비가 액성한계보다 높으면 흙은 액체상태에 있다. 문제에서 함수비가 액성한계보다 높다는 것은 흙이 액성한계를 초과했다는 의미이므로 흙은 유동성을 나타내는 액체상태이다.
흙의 상태는 함수비와 액성한계(Liquid Limit, LL), 소성한계(Plastic Limit, PL)의 대소관계로 결정된다. 흙의 상태 구분은 다음과 같다:
함수비 < 소성한계 → 고체상태
소성한계 ≤ 함수비 ≤ 액성한계 → 소성상태
함수비 > 액성한계 → 액체상태
ANFO(Ammonium Nitrate Fuel Oil) 폭약에서 후가스 성분이 가장 양호하려면 폭발 반응이 완전연소에 가까워야 한다. 질산암모늄과 경유의 화학양론적 혼합비는 질산암모늄의 산화제 역할과 경유의 연료 역할이 최적으로 균형을 이루는 지점인데, 이는 대략 94:6(질산암모늄:경유)의 중량비이다.
이 비율에서 폭발 시 CO와 NOx 같은 유해 후가스 발생이 최소화되고 N₂, CO₂, H₂O 같은 무해 물질 생성이 최대화되어 후가스 품질이 가장 우수하다.
경유 함량이 50~60%처럼 과다하면 연소 불완전으로 인해 CO 발생이 증가하고, 역으로 경유가 부족하면 과잉산화로 NOx가 증가하므로 94:6이 최적 비율이다.
발파모선은 미주전류 등으로 인한 오폭을 막기 위해 점화 직전까지 끝을 단락(합선)시켜 두는 것이 원칙입니다. 따라서 항상 떼어 놓는다고 한 보기 1이 틀립니다. 손상 우려가 있는 곳에는 보조모선을 쓰고, 결선부는 다른 선과 닿지 않게 하며, 물기가 있는 곳에서는 방수 처리합니다.
불발공 처리 시 착암기로 천공할 때 새로운 공을 뚫어야 하는데, 기존 불발공과의 천공간격은 60cm 이상으로 규정된다. 이는 불발공 내의 화약이 갑작스러운 진동이나 충격으로 폭발하는 것을 방지하기 위한 안전거리로, 착암기의 진동이 불발공까지 영향을 주지 않도록 충분한 거리를 확보하는 것이 기본 원칙이다.
폭약 저장소의 지반 두께 기준은 저장 폭약의 양에 따라 규정되어 있다. 폭약 25톤 이하를 저장하는 경우 지반의 최소 두께는 24m 이상이어야 한다. 이는 화약류 저장소 설치·운영 기준에서 폭약의 저장량이 적을수록 필요한 지반 두께가 감소하도록 정한 규정이며, 25톤 이하 범위에서는 24m이 최소 기준값이다.
화약류관리보안책임자가 화약류취급 전반에 관한 감독업무를 게을리 한 경우의 처벌은 「화약류안전관리법」에 따라 5년 이하의 징역에 해당한다.
이는 화약류관리보안책임자의 직책이 갖는 중대한 안전책임을 고려하여 규정된 엄격한 처벌 기준으로, 단순 과태료나 낮은 수준의 벌금이 아닌 형사 처벌 중에서도 상대적으로 높은 수준의 징역형을 부과하도록 하고 있다.
- 3년 이하 징역은 더 경미한 위반 행위에 적용된다.
- 과태료는 행정 처분에 해당하므로 본 사건의 성격과 맞지 않는다.
전기뇌관의 도통시험은 뇌관의 전기적 연속성을 확인하는 안전 시험으로, 시험전류가 0.01 A를 초과하지 않아야 한다. 이는 뇌관의 주약(프라이머)이 과도한 전류에 의해 실화하는 것을 방지하기 위한 안전기준으로, 국내 발파공사 기준에서 규정하고 있는 저전류 측정 기준이다. 0.1 A, 0.5 A, 0.05 A 등은 모두 이 한계값을 초과하여 뇌관 폭발의 위험을 초래할 수 있다.
과태료 처분에 불복하는 경우 30일 이내에 관할관청에 이의를 제기할 수 있다. 이는 질서위반행위규제법에서 규정하는 과태료 처분의 이의 기한으로, "그 처분이 있음을 안 날부터" 계산된다. 행정제재 중 과태료는 형사처벌보다 절차적 보호가 완화되지만, 최소한의 권리 보호를 위해 일정 기간의 이의 제기 기회를 법정하고 있으며, 이 기간이 30일로 설정되어 있다.
표지 없이 운반할 수 있는 화약류는 소량으로 한정되며, 보기 중 도폭선 100m 이하만 기준에 맞는다. 화약 20kg, 폭약 10kg, 공업용뇌관 1,000개는 표지 없이 운반할 수 있는 한도를 넘는 수량이다.
뇌홍(뇌산염)은 매우 민감한 폭발성 물질이므로, 운반 시 안정성을 확보하기 위해 수분 또는 알코올분 25% 정도를 머금은 상태로 운반해야 한다. 이러한 습윤 상태는 뇌홍의 감도를 낮추어 충격이나 마찰에 의한 우발적 폭발을 방지하는 핵심 안전 조치이다.
폭약 저장소의 보안거리는 폭약의 종류와 저장량에 따라 결정되며, 화약류 저장 기준에서 1급 저장소에 20톤 저장 시 촌락 주택까지의 거리는 380m 이상으로 규정된다. 보안거리는 폭발 시 비산물로 인한 피해를 방지하기 위해 설정되는 기준으로, 저장량이 많을수록 거리가 멀어진다.
화약류관리보안책임자는 4개동 이하의 화약류 저장소를 관리할 수 있다. 이는 화약류 관리법 시행규칙에서 규정하는 화약류 저장소 관리에 대한 기준으로, 1인의 책임자가 효율적으로 관리·감시할 수 있는 범위를 정한 것이다. 따라서 화약류관리보안책임자 1인은 최대 4개동까지 관리 가능하다.
화약류 저장소의 위치, 구조 및 설비를 임의로 변경한 행위는 화약류 관리법에서 규정한 위반 행위로, 3년 이하의 징역 또는 700만원 이하의 벌금형에 해당한다. 이는 화약류 저장소의 안전기준 위반이 폭발·화재 등 중대 재해로 직결될 수 있기 때문에 상대적으로 높은 수준의 형사 처벌을 규정하고 있다.
현정질 또는 비현정질 조직 기질 속에 상대적으로 유난히 큰 광물 알갱이들이 반점 모양으로 산재하는 조직을 반상조직(porphyritic texture)이라 한다.
반상조직은 마그마 냉각 과정에서 초기에 형성된 큰 광물 결정(斑晶)이 나중에 식은 미세한 기질 내에 포함된 특징을 보이며, 이는 현무암 같은 화산암에서 흔히 관찰된다.
- 구상조직은 둥근 알갱이로 구분된다.
- 미정질조직은 결정이 매우 미세하거나 보이지 않는 조직이다.
- 유리질조직은 비결정질 상태이다.
화학적 풍화에 대한 저항력은 광물의 화학적 안정성에 따라 결정되며, 일반적으로 광물이 냉각되는 온도가 낮을수록 저항력이 크다. 감람석, 장석, 휘석은 모두 규산염 광물 중에서도 마그마가 높은 온도에서 결정되는 광물들로, 화학적 풍화에 쉽게 분해된다. 반면 석영(SiO₂)은 순수한 이산화규소로 이루어져 있고 화학적으로 매우 안정하며, 가장 낮은 온도에서 결정되는 광물이므로 화학적 풍화에 가장 강한 저항력을 가진다.
석영조면암에 유상구조(flow texture, 유동 구조)가 보이는 경우 유문암으로 분류한다. 유상구조는 냉각 과정에서 마그마의 유동에 의해 광물이 방향성 있게 배열되어 나타나는 구조로, 화산암에서 전형적으로 관찰되는 특징이다. 석영조면암이 유상구조를 나타내면 이는 더 이상 조면암이 아니라 유동성이 강한 산성 화산암인 유문암으로 재분류되는 것이다. 석영반암은 심성암, 반화강암은 반심성암, 섬장암은 기질에 휘석이 주성분인 암석이므로 이와 다르다.
화성암의 주성분 광물(조암광물) 중에서 고용체가 아닌 것을 찾되, 화학성분이 SiO₂인 것을 선택해야 한다. 정장석(2번)은 SiO₂와 Al₂O₃·SiO₂ 계열의 고용체 광물이고, 흑운모(3번)는 복잡한 규산염 광물, 각섬석(4번)은 광물계열 내에서 성분이 연속적으로 변하는 고용체이다. 반면 석영은 순수한 SiO₂ 성분만으로 이루어져 있으며, 고용체가 아닌 단일 광물이다. 따라서 두 조건을 모두 만족하는 것은 석영이다.
심성암체(화성암이 지하에서 냉각·고결된 암체)는 형성 위치와 규모에 따라 분류되는데, 저반(batholith)이 가장 큰 규모의 심성암체다. 저반은 100km² 이상의 광대한 면적을 차지하며 화강암 같은 심성암으로 주로 구성된다. 병반(laccolith)은 저반보다 작고, 암주(stock)는 100km² 미만의 소규모 심성암체이며, 용암류는 심성암체가 아니라 화산암이다.
현무암은 염기성 화성암으로 CaO 함량이 약 10% 내외로 비교적 높으며, 감람암보다는 CaO 함량이 많지만 주성분이 올리빈(Mg, Fe 규산염)인 감람암은 MgO 함량이 훨씬 높아 상대적으로 CaO는 적다. 따라서 현무암이 주어진 화성암 중 CaO 성분이 가장 많다.
CaO 함량은 마그마의 SiO₂ 함량이 낮을수록 증가하는 경향을 보인다. 유문암(산성암, SiO₂ 약 65~75%)→안산암(중성암, 약 52~65%)→현무암(염기성암, 약 45~52%)→감람암(초염기성암, 약 40~45%)의 순서로 SiO₂ 함량이 감소하면서 CaO와 MgO 함량이 증가한다.
우리나라 전지역의 반이상을 차지하고 있는 암석은 화강암과 화강편마암이다. 한반도의 기저암(basement rock)을 이루는 선캄브리아기 편마암복합체와 중생대 화강암이 광범위하게 분포하며, 특히 태백산맥, 소백산맥 등 주요 산지를 형성하고 있다.
- 역암·응회암은 제한된 지역의 퇴적암이다.
- 감람암·현무암은 화성암이지만 국내에 광범위하게 분포하지 않는다.
- 사암·이암도 특정 층서에 국한된 퇴적암으로 전국의 반이상을 차지하지 않는다.
보웬의 반응계열에 따르면 마그마에서는 고철질 광물부터 먼저 정출된다. 그래서 높은 온도에서 낮은 온도 순으로 반려암(염기성) → 섬록암(중성) → 화강암(산성)이 만들어진다. SiO2 함량이 높은 암석일수록 낮은 온도에서 정출된다.
염기성암은 SiO₂ 함량이 45~52%이고 어두운 색의 광물(휘석, 감람석 등)이 주성분인 화성암이다. 1번 보기의 현무암(화산암), 휘록암(반심성암), 반려암(심성암)은 모두 염기성암으로 분류된다. 2번은 안산암(중성암)과 섬록암(중성암)을 포함하므로 탈락하고, 3번은 유문암과 화강암(산성암)을 포함하며, 4번도 섬록암(중성암)을 포함하므로 정답이 아니다.
묽은 염산에 넣었을 때 거품을 내는 광물은 탄산염광물(주로 방해석)이며, 못으로 그으면 부드럽게 긁히는 특성은 경도가 낮다는 의미다. 이 두 특징을 모두 만족하는 광물은 방해석이고, 방해석을 주요 구성광물로 하는 암석이 대리암이다. 화강암·반려암·섬록암은 모두 조성광물이 석영·장석·운모 등의 규산염광물이므로 염산에 반응하지 않는다.
사장석은 원래 화성암(화강암, 반려암 등) 형성 시부터 존재하는 주요 조성광물로서, 변성작용을 받아도 새롭게 생성되지 않고 기존 사장석이 변질될 뿐이다. 따라서 변성작용에 의해 특징적으로 생성되는 광물은 아니다.
변성작용의 열과 압력에 의해 새롭게 생성되는 변성광물과 원래 암석에 포함되어 있던 광물을 구분해야 한다.
- 녹니석은 저급 변성암에서 운모류를 대체하는 전형적인 변성광물이다.
- 백운모는 편암·편마암 등 변성암의 특징적 구성광물이다.
- 석류석은 중고급 변성암(예: 편암, 편마암)에서 압력과 온도 증가에 따라 형성되는 대표적 변성광물이다.
안구상 편마암(augen gneiss)은 카타클래시스로 인해 원래의 광물이 파쇄·미분화되면서 동시에 부분적 재결정화가 일어나 눈 모양의 포클로스(porphyroclast)가 남는 특징적인 구조를 갖는 암석이다. 파쇄작용(cataclasis)은 암석이 응력과 마찰열에 의해 물리적으로 부서지고 압쇄되는 과정으로, 주로 단층대나 충돌대에서 일어나는 동역학적 변성작용이다.
나머지 암석은 모두 파쇄작용을 주원인으로 하지 않는다.
- 규암은 규사질 퇴적암이 순수한 열변성을 받은 것이다.
- 편암은 낮은 등급의 광역변성작용으로 엽리가 발달한 암석이다.
- 대리암은 탄산염암이 열변성을 받은 것이다.
습곡 지층의 단면에서 구부러진 모양을 설명할 때, 정상부(가장 위로 볼록한 부분)는 배사이고 가장 낮은 부분(골짜기)은 향사이다. 배사(anticline)는 지층이 위로 볼록하게 휜 구조이고, 향사(syncline)는 아래로 볼록하게(∪자 모양) 휜 구조로서 상대적으로 가장 낮은 부분에 해당한다. 림(limb)은 습곡의 옆쪽 날개 부분을 의미하므로 정상부나 가장 낮은 부분의 명칭이 아니다.
쇄설성 퇴적암은 자갈·모래·진흙 등 기존 암석의 풍화·침식 쇄설물이 퇴적되어 굳어진 암석으로, 사암(A)과 셰일(F)이 이에 해당한다. 응회암(B)은 화산쇄설성이며, 석회암(C)·석고(E)는 화학적·유기적 퇴적암, 암염(D)은 화학적 퇴적암(증발암)이다.
변성되기 전 원암 기준으로 지구 표면 근처의 암석은 퇴적암이 약 75%, 화성암이 약 25%를 차지한다.
지각 부피 전체로 보면 화성암 비중이 훨씬 크지만, 지표에 노출된 부분은 풍화·침식·퇴적 과정을 거친 퇴적암이 넓게 덮고 있기 때문이다.
퇴적암의 특징은 층리(층이 져 있음), 화석(생물유해 포함), 건열(진흙이 말라 생기는 갈라짐)처럼 퇴적 환경과 퇴적 과정을 직접 반영하는 요소들이다. 반면 절리는 암석이 굳은 후 냉각·수축·응력 등으로 생기는 갈라짐으로, 모든 암석(화성암·변성암·퇴적암)에서 나타날 수 있는 후속 현상이며 퇴적 과정 자체와는 무관하다.
변성암에서 광물들이 세립으로 균질하게 배열되어 있는 엽리의 평행구조는 편리(schistosity)라고 한다. 편리는 운모·석판석·엽상규산염광물 등이 변성작용 중 응력 방향에 수직으로 배열되어 만드는 미세한 평면들이 평행하게 발달한 구조이며, 세립의 균질한 배열이 특징이다. 이와 구별하여 편마구조는 굵은 광물 띠와 세립 광물 띠가 교대로 나타나는 호상 구조이고, 층리는 퇴적암의 퇴적층, 절리는 암석의 균열이므로 이들과는 다르다.
화성암은 마그마의 성분과 냉각 속도에 따라 광물 조성이 결정되며, 이는 육안적 색깔에 직접 반영된다. 마그마에 포함된 철(Fe)과 마그네슘(Mg) 함량이 많을수록 어두운 색을 띤다. 유문암은 규산염이 풍부하여 밝은 색, 섬록암은 중간 정도의 회색, 조면암도 비교적 밝은 편이다. 반면 감람암은 올리빈(Mg₂SiO₄) 같은 초염기성 광물로 주로 구성되어 철과 마그네슘 함량이 가장 높으므로 검은색 또는 짙은 갈색으로 가장 어둡다.
단층을 분류하는 기준은 두 가지다: 단층면의 경사각에 따른 분류(정단층, 역단층, 수평단층)와 단층면의 방향성에 따른 분류(주향단층, 경사단층)이다. 경사단층은 단층면의 주향이 지층의 주향과 직교(수직)하는 단층을 의미하며, 이는 단층면이 지층과 이루는 각도에 관계없이 방향성으로만 정의된다. 정단층, 역단층, 수직단층은 모두 단층면의 경사각이나 단층변위의 성질로 정의되는 분류이므로 주향과의 직교 관계와는 무관하다.
정습곡은 축면이 수직이고 축이 수평이며 양쪽 윙이 대칭으로 기울어진 습곡입니다. 경사습곡은 축면이 기울어진 습곡이고, 등사습곡은 양쪽 윙이 같은 방향·같은 각도로 평행하게 기운 습곡입니다.
화성암은 마그마가 냉각·결정작용을 거쳐 생성되며, 화성암이 다시 녹으면 마그마로 되돌아간다. 그림에서 ⓐ는 마그마가 화성암으로 굳는 과정(결정작용), ⓑ는 화성암이 녹아 되돌아가는 물질(마그마)에 해당한다. 따라서 ⓐ, ⓑ는 각각 결정작용, 마그마이다.
단층으로 어긋난 두 대응점의 이동을 수평 성분과 연직 성분으로 나눌 때, 수평면 안에 놓인 구간인 bc가 수평이동거리에 해당한다.
그림에서 c는 a′ 바로 위쪽, 즉 a가 놓였던 지표면 높이에 잡은 점이고 b도 a와 같은 높이의 수평 보조선 위에 있다. 따라서 b와 c를 잇는 선분에는 높이 차가 전혀 없어 두 점의 어긋남을 수평으로만 잰 값이 된다.
- a와 a′를 곧바로 잇는 선분은 두 점이 실제로 미끄러진 전체 이동량(실이동)이어서 수평 성분보다 길다.
- b에서 d로 곧게 내려가는 선분은 연직 방향이므로 수직 성분(낙차)을 나타낸다.
- a와 d를 잇는 선은 수평 성분과 연직 성분이 함께 섞인 빗방향이라 어느 한쪽 성분이 될 수 없다.
분별정출작용(fractional crystallization)은 마그마가 냉각되면서 광물이 순차적으로 결정화되는 과정으로, 화성암 형성의 마그마 분화 작용에 해당하며 속성작용의 범주에 포함되지 않는다.
속성작용(diagenesis)은 퇴적물이 퇴적 후 물리적·화학적 작용을 받아 암석으로 변환되는 과정을 의미한다.
- 다져짐작용(compaction)은 퇴적물의 공극이 감소하고 밀도가 증가하는 압축 과정이다.
- 재결정작용(recrystallization)은 기존 광물이 새로운 결정구조로 재형성되는 화학작용이다.
- 교결작용(cementation)은 모래알 사이에 규산질·철산화물·탄산염 등의 시멘트물질이 침전되어 입자들을 결합시키는 작용이다.
지각변동대는 판의 경계에서 강한 압축력이나 인장력이 작용하여 암석이 변형되거나 파괴되는 지역이므로, 단층(fault), 습곡(fold), 절리(joint) 등 암석의 변형·파괴 구조가 전형적으로 나타난다. 반면 호른(horn)은 빙하지형으로, 산 정상 주변을 여러 방향에서 빙하가 침식할 때 형성되는 피라미드 모양의 산봉우리이다. 호른은 지각변동이 아닌 빙하의 물리적 침식으로 만들어지는 지형이므로 지각변동대의 특징적 지질구조가 아니다.
흑색의 유리질 화산암으로서 깨진 자국이 유리광택을 내고 조개 껍질 모양의 파절면(conchoidal fracture)을 보이는 암석은 흑요암이다. 흑요암은 화산유리로 이루어진 화산암으로, 매우 빠르게 냉각되어 결정질 구조를 갖지 않으며 검은색 또는 짙은 갈색을 띠고 유리 같은 광택이 특징이다. 규장암은 화성암이지만 심성암이고, 안산암과 조면암은 화산암이나 결정질로 이루어져 있어 유리광택과 조개 모양 파절면을 보이지 않는다.