작품번호

1505

제58회 전국과학전람회

바다 모래와 강 모래는 어떤 차이가 있을까?

출품분야 학생부 출품부문 지구과학

2012. 7.

구 분 성 명

출품학생 김세은, 박상연

지도교사 송진여

제목 차례

Ⅰ. 탐구 동기 및 목적 ···········································································1

1. 탐구 동기 ·············································································································1

2. 탐구 목적 ·············································································································1

Ⅱ. 탐구 과정 및 방법 ···········································································2

1. 탐구 기간 ·············································································································2

2. 탐구 장소 ·············································································································2

3. 탐구 문제 ·············································································································3

4. 탐구 방법 ·············································································································3

Ⅲ. 이론적 배경 ····················································································· 5

1. 모래의 구분 ······································································································ 5

2. 모래의 구성 광물 ···························································································· 6

3. 모래의 이용 ······································································································ 6

Ⅳ. 탐구 방법 및 탐구 결과 ······························································· 7

탐구 문제 1. 바다와 강에 있는 모래는 같을까? ·········································· 7

탐구 문제 2. 바다에서 위치에 따라 모래는 어떤 특징을 가질까? ·········· 17

탐구 문제 3. 강의 상류에서 하류로 가면서 모래의 특성은어떻게 달라질까? ··· 23

탐구 문제 4. 모래를 이용한 모르타르를 더 강하게 만들 수 있는 방법은? ··· 27

Ⅴ. 요약 및 결론 ···················································································33

Ⅵ. 더 탐구하고 싶은 점 ·····································································34

참고 문헌 ··························································································35

표 목차

<표 1> 퇴적물의 크기에 따른 입자 구분 ······················································ 5

<표 2> 주요 구성광물의 특징 ·········································································· 6

<표 3> 바다 모래와 강 모래 알갱이 크기 분석 결과 ································ 8

<표 4> 바다 모래와 강 모래에 포함된 패각 함량 ······································12

<표 5> 원마도 구분(Power. M.C.) ·································································13

<표 6> 입자별로 측정한 원마도와 둥근정도 ················································15

<표 7> 바다에서 위치에 따른 모래의 크기별 분포 ····································18

<표 8> 방죽포해수욕장 위치별 모래 속에 포함된 패각 함량 ··················20

<표 9> 해수욕장과모래톱부근의모래와묽은염산반응후알갱이크기비교···21

<표 10> 강의 위치에 따른 모래의 크기별 분포 ··········································24

<표 11> 섬진강변에서 위치별 모래 속에 포함된 패각 함량 ····················26

<표 12> 실험 설계에 의한 시료 구분 ····························································28

<표 13> 점재하 실험 결과에 따른 일축압축강도 ········································29

<표 14> 패각 유무에 따른 일축압축강도 ······················································29

<표 15> 해초풀 유무에 따른 일축압축강도 ··················································30

<표 16> 철가루 유무에 따른 일축압축강도 ··················································31

그림 목차

<그림 1> 탐구 지역 ···························································································· 2

<그림 2> 바다 모래와 강 모래 알갱이의 크기 분포 ·································· 8

<그림 3> X-선 회절분석을 통해 살펴본 구성광물 ····································11

<그림 4> 원마도 측정하는 방법 ······································································13

<그림 5> 모래의 구형도와 원형도 표준 입자 비교표 ································13

<그림 6> 방죽포 해수욕장에서 탐구한 모래의 위치 및 단면 ··················15

<그림 7> 방죽포 해수욕장에서 위치에 다른 모래의 크기별 분포 ··········19

<그림 8> 방죽포 해수욕장의 위치별 모래 알갱이의 누적도수분포 ········19

<그림 9> 묽은 염산 처리 전과 후 모래 알갱이의 크기별 분포 ··············21

<그림 10> 섬진강에서 위치에 따른 모래의 크기별 분포 ··························25

<그림 11> 섬진강에서 위치별 모래 알갱이의 누적도수 분포 ··················25

사진 목차

<사진 1> 탐구지역에서 모래 채취하기 ························································· 3

<사진 2> 시료 건조하기 ···················································································· 4

<사진 3> 체가름 실험 방법(직접 체질, 입도분석기 이용) ······················· 7

<사진 4> 바다 모래와 강 모래의 색 비교 ···················································· 9

<사진 5> 모래 알갱이의 크기별 색 비교 ······················································ 9

<사진 6> 모래 확대 사진(15×10) ····································································10

<사진 7> 모래 알갱이 관찰모습 ······································································10

<사진 8> 분석 결과 설명 듣기 ········································································10

<사진 9> 조개껍데기에 염산을 넣었을 때 반응 모습 ································11

<사진 10> 실험 모습 ··························································································12

<사진 11> 황산, 과산화수소와 모래의 반응 모습 ·······································13

<사진 12> 주사전자현미경을 이용한 모래 입자 사진 촬영 ······················14

<사진 13> 모래 알갱이 사진 ············································································14

<사진 14> 원마도 측정 과정 ··········································································15

<사진 15> 방죽포 해수욕장의 위치에 따른 모래 확대 사진(15×10) ······ 18

<사진 16> 상류의 위족 섬진강 ········································································23

<사진 17> 강의 상류 모래 채취 장소 ····························································23

<사진 18> 강의 위치별 모래 확대 사진(15×10) ··········································23

<사진 19> 점재하 실험기 ··················································································27

<사진 20> 모르타르의 강도 측정하기 ····························································28

<사진 21> 모래를 입도별로 구분하여 모르타르 만들기 ····························28

<사진 22> 간이 강도측정기 ··············································································31

- 1 -

Ⅰ. 탐구 동기 및 목적

1. 탐구 동기

무더운 여름이 되면 시원한 물이 있는 곳이 생각난다. 그래서 우리 가족은 여름

이 되면 더위를 피하기 위해서 강과 바다를 찾아 떠난다. 강과 바다에서 물놀이를

하면서 다음과 같은 의문점이 생겼다.

첫째, 바닷가의 해수욕장에는 샤워실이 있는데 강가에는 왜 샤워실이 없을까?

둘째, 바닷가에는 꽃게와 조개류가 많이 있는데 강에서는 왜 많이 안 보일까?

셋째, 바닷가에 있는 모래사장에서는 신발을 신지 않아도 발바닥이 안 아픈데 강

변에서 놀 때는 왜 발이 아플까?

넷째, 바닷가에서는 가만히 있으면 물에 의해서 몸이 이리 저리 움직여서 서 있

기가 힘든데 강에서는 몸이 크게 움직이지 않는 이유는 무엇일까?

위와 같은 궁금증을 해결하기 위해서 바다와 강에 있는 ‘모래’를 살펴보기로 하였

다. 모래는 자연 속에서 암석이 풍화되어 작은 입자로 된 것으로 해수욕장이나 강

변을 형성하여 사람들이 쉴 수 있는 장소를 제공한다. 하지만 바다 모래와 강 모래

는 기본적으로 염류의 함량이 다르다. 또 위치에 따라서 물의 힘을 받는 정도가 달

라서 모래 알갱이의 크기 및 모양이 달라질 수 있고, 서식하는 생물의 영향으로 다

른 특징을 가질 수 있기 때문이다.

또, 4대강 사업이 완료 단계에 이르면서 준설로 인해 생긴 모래에 대한 관심이 높

아지고 있다. 갑작스럽게 많아진 강 모래 처리와 함께 인천 지역에서는 이미 채취된

강 모래가 많이 있음에도 불구하고 바다의 모래를 채취하여 건설현장에 이용하려고

한다는 기사를 보았다. 이 기사를 통해 ‘왜 강에서 채취한 모래가 많이 있는데 바다

의 모래를 이용하는 것일까?’하는 의문이 생겼다. 바다 모래의 양이 많기는 하지만

바다에 포함되어 있는 염기 때문에 이용에 제한점이 많다고 들었기 때문이다.

그래서 바다 모래와 강 모래의 비교를 통해 이러한 궁금증을 해결하고자 한다.

2. 탐구 목적

첫째, 바다에 있는 모래와 강에 있는 모래가 가지는 특징을 비교하고자 한다. 각

지역에 있는 모래의 입도, 색, 원마도, 구성광물, 패각 함량 정도 등과 같은 특징을

통해 바다 모래와 강 모래가 그러한 특징을 가지게 된 원인을 알아보고자 한다.

둘째, 바닷가와 강에서 모래가 존재하는 위치에 따라서 모래의 특징이 어떻게 다

른지 비교하고자 한다.

셋째, 모래의 활용도를 높일 수 있는 방안을 탐색하기 위해서 각 산지별 모래를

입도별로 구분하여 제작한 모르타르와 강도를 높일 수 있는 첨가물을 넣어서 만든

모르타르의 강도를 비교해 보고자 한다.

- 2 -

Ⅱ. 탐구 과정 및 방법

1. 탐구 기간

가. 1차 연구 : 2012년 1월 ∼ 4월

- 바다 모래와 강 모래의 특징 비교

- 바다 모래와 강 모래를 입도별로 구분하여 제작한 모르타르의 강도 비교

나. 2차 연구 : 2012년 4월 ∼ 7월

- 바다에서 위치에 따른 모래의 특징 비교

- 강에서 위치에 따른 모래의 특징 비교

- 모래에 여러 첨가물을 넣은 후 제작한 모르타르의 강도 비교

2. 탐구 장소

가. 섬진강변의 평사리공원(경상남도 하동군)

나. 배알도 해수욕장(전라남도 광양시)

다. 방죽포 해수욕장(전라남도 여수시 돌산읍)

<그림 1> 탐구 지역

- 3 -

3. 탐구 문제

탐구 문제 1 바다 모래와 강 모래는 어떻게 다를까?

탐구 문제 2 바다에서 위치에 따라 모래는 어떤 특징을 가질까?

탐구 문제 3 강의 상류에서 하류로 가면서 모래의 특성은 어떻게 달라질까?

탐구 문제 4 모래를 이용한 모르타르를 더 강하게 만들 수 있는 방법은?

4. 탐구 방법

탐구 문제를 해결하기 위해서 다음과 같은 방법으로 탐구를 진행하였다.

가. 탐구 지역 선정 및 시료 채취

본 탐구를 진행하기 위해서 우리 지역 주변의 강 중에서 바다로 이어지는 영산강

과 섬진강을 조사하였다. 영산강은 총 길이가 115.5km로 담양군 용면 용추봉에서 발

원하여 담양, 광주, 나주, 영암 등지를 지나 영산강 하굿둑을 통하여 바다로 흘러간

다. 섬진강은 총 길이가 213km이고 전북 진안군과 장수군의 경계인 팔공산에서 발

원하여 임실군을 지나고, 곡성읍 북쪽에서 남원시를 지나 흘러드는 요천과 합류한

후 남동으로 흐르다가 압록 근처에서 보성강과 합류한다. 그 이후 지리산 남부의

협곡을 흐르면서 광양만으로 흘러들어간다. 옛날에는 모래가 많아서 다사강, 사천,

대사강이라고 불렀다.

영산강은 4대강 개발로 인하여 모래 채취가 어렵다고 판단되어 섬진강으로 연구

지역을 선정하였다. 섬진강에서 시료를 채취한 장소는 <그림 1>과 같다.

<사진 1> 탐구 지역에서 모래 채취하기

강 모래는 섬진강 변을 따라 구례 쪽으로 올라가는 길에 있는 평사리 공원을 선택

하였다. 이 공원은 경상남도 하동군으로 섬진강변에 모래 사장이 넓게 펼쳐져 있어서

행글라이딩을 즐기던 사람들이 착륙하는 장소로 이용하고 있는 모습도 볼 수 있었다.

평사리 공원에서 모래의 표층을 걷어내고 젖은 모래를 채취하였다. 바다 모래를 채취

- 4 -

<사진 2> 시료 건조하기

한 장소는 전라남도 여수시에 있는 방죽포 해수욕장으로 섬진강에서 이어지는 바다인

남해안에 위치하며, 강 모래와 같이 표층을 걷어내고 젖은 모래를 채취하였다.

나. 시료 처리

모래의 특징을 알아보기 위해서 젖은 모래

를 넓은 곳에 펼쳐서 학교 옥상에서 건조 시

켰다. 시료를 건조시키는 방법에는 공기 중에

노출하여 건조하는 방법과 오븐에 열을 가해

서 건조하는 방법이 있는데 시료가 변형되는

것을 막기 위해서 자연 공기 건조 방법을 선

택하였다.

시료를 용기에 옮겼을 때에는 모래에 물기

가 있어서 색이 짙었으나 약 3일 동안 맑은

날에서 건조시키자 모래의 색이 밝아졌다. 플라스틱 자로 모래를 뒤집었을 때 모든

모래가 건조되어서 같은 색을 보일 때까지 건조하였다.

다. 탐구 문제 해결하기 위한 방법

‘바다모래와 강모래는 어떤 차이가 있을까?’라는 주제로 4개의 탐구 문제를 해결

하기 위해서 지역에 따른 모래의 특징 조사가 필요하다. ‘모래’와 관련된 사전 연구

조사를 통해 모래에 대해 연구할 때 알아보아야 할 특징을 살펴보았다.

1) 알갱이 크기 : 체가름 실험 후 그래프 작성

2) 패각 함량 : 묽은 염산으로 패각을 녹여서 제거하기

3) 구성광물 : 모래 알갱이를 확대하여 관찰하여 구분, X-선 회절 분석

4) 알갱이의 둥글기 : 원마도 구하기, 표준입자비교표와 비교

이를 바탕으로 바다와 강의 위치에 따른 모래의 특징을 비교하였다.

더불어 바다 모래의 ‘염분’에 의해 약해지는 콘크리트의 강도를 극복할 수 있는

방안에 대해서 탐구하였다. 이를 위해 실생활에서 경험했던 것을 바탕으로 강한 모

르타르를 만들 수 있는 방법을 찾아 가설을 세웠다. 이를 바탕으로 모르타르를 제

작하여 건조하고, 점재하 실험을 통해 모르타르의 강도를 측정하여 비교하였다.

1) 입자별로 구분 : 찰흙으로 작품을 만들 때 굵은 모래가 섞이면 그 부분

이 잘 부서졌다. 그러므로 시멘트와 같은 크기의 모래 알갱이로 만들면

강도가 클 것이다.

2) 해초풀 첨가 : 물 대신에 접착력을 가진 해초풀을 이용하여 강도가 커

질 것이다. 더불어 해초의 염분을 제거하지 않으므로 바다 모래의 염분

영향을 줄일 수 있는 방안을 찾을 수 있을 것이다.

3) 철가루 : 염분이 없는 물에서도 녹이 잘 스는 것을 보고 그 차이가 궁금

하다.

- 5 -

Ⅲ. 이론적 배경

모래의 정의를 백과사전에서 찾아보면 천연의 암석이 풍화, 침식 작용에 의해 붕

괴해서 생긴 작은 알갱이로 일반적으로 입경이 1/16㎜부터 2㎜까지이다. 세분하면

굵은 모래(2～1/2㎜), 중간 모래(1/2～1/4㎜), 가는 모래(1/4～1/16㎜)로 나뉜다고 한

다. 일반적으로 석영, 운모, 장석, 휘석, 각섬석, 자철광 등으로 이루어져 있다. 채취

장소에 따라 강모래, 산모래, 바다 모래, 사막 모래, 화산 모래 등으로 구별된다.

1. 모래의 구분

모래는 큰 바위가 작게 부서진 것으로 이와 같은 퇴적물의 입자는 어떤 과정을

통해 만들어졌냐에 따라 육성쇄설성 입자, 화학적 기원 입자, 생물 기원 입자, 화성

쇄설성 입자로 나뉜다. 육성쇄설성 입자는 기존의 암석이 물리․화학적으로 풍화를

받아 형성된 암석 또는 광물의 파편으로 지표면에 노출된 모든 암석이 육성쇄설성

입자가 된다. 그러므로 기후, 식생의 발달, 암질과 지형 등에 따라서 퇴적물 입자가

종류 및 크기가 달라진다. 화학적 기원 입자는 광물질 및 염이 화학적으로 침전하

여 형성된 모래이고, 생물 기원 입자는 광물질이 생화학적으로 침전하여 생기는 것

이며, 폭발적인 화산 분출에 의해 생긴 모래는 화성쇄설성 입자라고 한다.

특히, 건설현장에서 사용되는 모래와 같은 재료를 골재라고 한다. 골재는 콘크리

트를 만들기 위해서 시멘트 및 물과 함께 혼합하는 모래, 부순 모래, 자갈, 부순 자

갈 등으로 화학적으로 안정된 재료를 말한다. 골재 채취 장소에 따라서 천연골재(하

천, 바다, 산)와 인공골재(부순 모래, 부순 돌, 인공경량골재 등), 재생골재로 구분한

다. 이 중 모래 크기의 퇴적물 입자의 크기와 용어는 <표 >과 같다.

퇴적물의 입자의 크기에 따라 자갈과 모래, 점토로 구분되는데 입자의 크기를 구분할

때에는 체가름 실험을 이용한다. 모래를 각 장소에서 채취한 후 건조를 시킨 다음 시료

를 4분법에 의해서 소요량만큼 채취하여 2.00mm, 1.00mm, 0.50mm, 0.25mm, 0.125mm,

0.064mm등의 규정된 체를 사용하여 5분간 흔든 다음 각 체에 남아있는 시료의 무게를

전체무게에 대한 백분율로 계산하여 누적곡선으로 표현하여 필요한 자료를 얻는다.

<표 1> 퇴적물의 크기에 따른 압자 구분

크기 용어 특징

2mm 이상 자갈

-둥글거나 모난 괴암의 경암-투수성이 큼-점성이 없음

1mm ∼ 2mm 극조립사

모래0.5mm ∼ 1mm 조립사

0.25mm ∼ 0.5mm 중립사0.125mm ∼ 0.25mm 세립사0.064mm ∼ 0.125mm 극세립사

0.004mm ∼ 0.064mm 실트-건조시 강도 변화 없음.-쉽게 투수되고, 점성 없음

0.004mm 이하 점토-물을 가하면 강도 저하-투수성이 적고, 포화시 적은 점성

- 6 -

2. 모래의 구성 광물

모래는 어떤 암석이 부서져서 작은 알갱이가 되었느냐에 따라서 구성하고 있는 광

물이 달라진다. 하지만 오랜 시간에 걸쳐 부서져서 남게 된 퇴적물로 물이나 바람으

로 운반될 때 풍화에 강한 광물들이 주로 남는다. 지구에서 발견된 광물은 약 3000

종이 넘지만 그 중에서 암석을 구성하고 있는 주요광물을 조암광물이라고 한다. 이

중 모래를 구성하고 있는 주요 광물인 석영, 장석, 운모의 특징은 다음과 같다.

<표 2> 주요 구성광물의 특징

석영 장석 운모

색 무색, 백색, 자색 흰색, 회색, 짙은 회색 황색, 갈색, 녹색

굳기 7 6～6.5 2.5～4

특징

투명, 반투명

육각기둥 모양

밝은 색 광물

전체 광물의 39% 차지

판상 쪼개짐

밝은 색 광물

층상구조

어두운 색 광물

이용유리, 도자기,

금속주조용 주형

풍화되어 도자기

원료로 이용

전기절연물, 내화재, 금

은니

3. 모래의 이용

이러한 모래는 우리 생활 속에서 다양한 분야에서 이용된다. 우선 모래는 강과

하천에서 중요한 역할을 한다. 모래는 강과 강변 습지 사이에서 생태적 완충지대가

되어 강변 곤충의 삶의 터전이 되고 여러 종류의 물고기의 산란 서식처가 되기도

한다. 물 속에 잠긴 모래는 오염 물질을 제거하는 천연 필터의 역할을 하기도 한다.

이에 판매되고 있는 생수는 땅속 깊은 모래층에서 정화된 깨끗한 물이다. 또, 모래

의 주요 광물인 석영은 유리나 반도체의 재료가 되기도 하고, 치약에도 들어 있어

치석을 없애는 역할을 한다. 모래 속에 포함되어 있는 금광석이 천연적으로 풍화

붕괴되어 하천바닥 또는 해안의 모래 속에 금이 발견되기도 한다. 이 뿐만 아니라,

시멘트와 섞여서 콘크리트 및 벽돌을 만들어 건물, 주택, 도로 및 다리 등 건축 현

장에서 이용되고, 투수율이 좋아 배수가 잘 되어야 하는 운동 경기장에서도 이용이

된다. 생활 가까이에서 겨울철 눈길에서 미끄러지지 않게 하거나 불을 끄는 데에도

이용되기도 하며, 해수욕장에서 자연스럽게 형성된 모래를 활용하여 해수욕과 해수

찜질을 하기도 한다. 이 외에도 모래의 부드러움과 안전성을 이용하여 모래 치료나

씨름장, 놀이터 등에서 이용된다.

- 7 -

Ⅳ. 탐구 방법 및 탐구 결과

탐구 문제 1 바다와 강에 있는 모래는 같을까?

바다에서 해수욕을 할 때와 강변에서 물놀이를 할 때 바닥에 모래가 있어서 신

발을 벗고 편하게 놀 수 있었다. 그런데 바다에 있는 모래와 강에 있는 모래는 같

을까? 바다 모래와 강 모래를 채취해서 그 특징을 비교해 보았다. 바다 모래는 전

라남도 여수시 돌산읍에 있는 방죽포 해수욕장에서, 강 모래는 섬진강에 있는 평

사리 공원에서 젖은 모래를 가져와서 탐구하였다.

1. 모래 알갱이의 크기 분포

모래의 원암은 풍화 침식되어 작아진 모래는 유수, 바람, 빙하 등 여러 가지 방

법으로 운반되어 퇴적한다. 이 때 퇴적물의 크기를 알아볼 때에는 퇴적물의 크기에

따라서 0.075mm이상일 경우에는 표준체를 이용한 체분석법을 사용하고, 0.075mm

미만일 때에는 비중계를 이용한 침강분석법을 사용한다. 본 연구에서는 0.064mm까

지의 모래 알갱이를 대상으로 탐구하므로 체 분석법을 이용하였다.

체가름 실험은 2.00mm, 1.00mm, 0.50mm, 0.25mm, 0.125mm, 0.064mm로 서로 크

기가 다른 구멍을 가진 6개로 구성된 표준체를 사용하였다. 가장 큰 구멍을 가진

체가 위로 가고, 가장 작은 구멍을 가진 체가 가장 아래로 가게 하여 순서대로 정리

한 후, 가장 위에 시료를 넣고 체를 흔들면 체의 구멍보다 크기가 작은 모래 알갱이

는 아래로 통과하고, 체눈보다 큰 입자가 체에 남게 되어 크기별로 모래 알갱이를

구분할 수 있다.

◈ 실험 방법

① 건조된 시료에서 4분법에 의해 약 300g 정도의 시료를 선택한다.

② 작은 구멍을 가진 체가 아래로 가도록 크기별로 정리한다.

③ 선택한 시료를 가장 높은 곳에 있는 체 위에 붓고 체를 흔들면서 입자가 크기

별로 나누어지도록 하였다.

④ 각 체에 남은 모래의 양을 측정하고, 백분율로 나태낸 후 그래프로 그린다.

<사진 3> 체가름 실험 방법(직접 체질, 입도분석기 이용)

- 8 -

가. 실험 결과

① 대체로 강 모래의 알갱이가 바다 모래의 알갱이보다 크다.

② 바다 모래는 0.25 ~ 0.5mm 크기의 알갱이가 많고, 강 모래는 0.5 ~ 1mm

크기의 알갱이가 많다.

③ 강 모래에는 2mm 이상의 크기를 갖는 부서지지 않은 조개껍데기가 많았다.

<표 3> 바다 모래와 강 모래 알갱이 크기 분석 결과

입자 크기바다 모래 강 모래 바다 모래 강 모래

무게 백분율 무게 백분율

2mm이상 4.6g 1.5% 8.7g 3.2%

1 ~ 2mm 12.0g 3.6% 61.2g 22.3%

0.5 ~ 1mm 39.8g 12.2% 168.5g 61.5%

0.25 ~ 0.5mm 200.2g 61.3% 33.8g 12.3%

0.125 ~ 0.25mm 68.4g 20.9% 1.6g 0.6%

0.064 ~ 0.125mm 1.5g 0.5% 0.3g 0.1%

총 함량 325g 100% 273.8g 100%

<그림 2> 바다 모래와 강 모래 알갱이의 크기 분포

나. 알게 된 점

① 해수욕장을 걷을 때 발바닥이 덜 아픈 이유는 모래 알갱이가 작기 때문이다.

바다 모래와 강 모래를 손으로 만졌을 때에도 바다 모래가 더 부드럽다.

② 바다 모래 알갱이가 강 모래 알갱이보다 작은 이유는 바다 모래는 먼 거리를

이동하여 풍화작용과 침식작용을 많이 받았고, 밀물과 썰물에 의해서 끊임없

이 움직이면서 부서지고 있기 때문이다.

③ 강 모래 속에 부서지지 않은 패각이 많은 이유는 이동 거리가 짧아서 풍화작용

과 침식작용을 작용을 적게 받았기 때문이다.

- 9 -

바다 모래 강 모래

<사진 4> 바다 모래와 강 모래의 색 비교

2. 모래의 색

토양의 색은 퇴적될 당시의 환경

을 담고 있고, 풍화정도 및 철화합

물의 변화 정도 등을 판단할 수 있

어 분석을 실시한다. 하지만, 토양

의 색이 토양상태를 알려주는 확실

한 인자는 아니다. Munsell Soil

Color Charts(2000, gretagmacbeth)

를 참고로 방죽포 해수욕장과 평사

리공원의 모래 색을 살펴보았다.

가. 관찰 결과

① 육안으로 두 모래를 살펴본 결과, 바다 모래가 강 모래보다 더 밝다.

② Munsell Soil Color Charts를 이용하여 바다와 강 모래의 색을 구분하였으나,

두 지역의 모래 모두 연한 노란색으로 정확하게 구분하기 어려웠다.

③ 멀리서 살펴볼 때에는 연한 노란색이지만 가까이에서 살펴보면 서로 다른 색

을 가진 알갱이로 구성되어 있다. 특히, 조개껍데기 조각을 확인할 수 있다.

④ 전체적인 색은 비슷하나, 알갱이 크기별로 구분을 해서 살펴보니 색이 조금

씩 달랐다. 입자가 1mm～2mm인 경우에는 바다 모래 색이 더 짙었으나

0.064mm～0.125mm에서는 강 모래 색이 더 짚은 것을 확인할 수 있었다.

바다모래 색 강모래 색

<사진 5> 모래 알갱이 크기별 색 비교

나. 알게 된 점

① 바다 모래는 강 모래에 비해서 밝기 때문에 백사장이라고 불리는 것 같다.

② 바다 모래가 강 모래에 비해서 밝은 이유는 흰색의 작은 조깨껍데기 조각을

포함하고 있고, 대체로 풍화에 강하고 무색인 석영과 장석을 많이 포함하고

있기 때문이다.

- 10 -

<사진 8> 분석 결과 설명 듣기

<사진 7> 모래 알갱이 관찰 모습

3. 모래 알갱이의 구성광물

바다와 강에서 채취한 모래를 살펴보면 알갱이의 크기 뿐만 아니라 알갱이의 색

이 달라서 구성하고 있는 물질도 차이가 있음을 알 수 있다. 루페와 현미경을 이용

하여 알갱이를 크게 확대하여 살펴보았다.

바다모래 강모래

광원이 없을 때 광원이 있을 때 광원이 없을 때 광원이 있을 때

<사진 6> 모래 확대 사진(15×10)

가. 관찰 결과

① 알갱이의 색은 두 모래 모두 흰색, 연한 노란

색, 진한 갈색 등이다.

② 바다 모래에는 금과 같이 반짝이는 납작한 알

갱이를 관찰할 수 있고, 강 모래에서는 깨진 유

리와 같이 반짝이는 알갱이가 있다.

나. 알게 된 점

① 바다 모래와 강 모래 알갱이의 색을 띄고 있고, 빛을 비추었을 때에서 유사

한 것으로 보아 비슷한 광물로 구성되어 있다.

② 바다 모래와 강 모래에는 금과 같이 반짝이는 물질과 유리처럼 반짝이는 물질

이 있다. 납작한 모양으로 금과 같이 반짝이는 것은 운모인 것 같고, 유리처럼

반짝이는 것은 석영으로 생각된다.

바다 모래와 강 모래를 구성하고 있는 물질에

대한 정확한 분석을 해 보기 위해 전남대학교 공

용실험실습관에 의뢰하여 X-선 회절분석을 해 보

았다. 이를 바탕으로 전남대학교 지구환경과학부

교수님의 도움으로 평사리 공원과 배알도 해수욕

장에 운모와 석영이 많이 있지만 평사리 공원에는

석영이 배알도 해수욕장에는 운모가 더 많다는 것

을 알 수 있었다.

- 11 -

강 모래(평사리 공원)

바다 모래(방죽포 해변)

․ Q : 석영

․ K : K-장석

․ M : 백운모

<그림 3> X-선 회절분석을 통해 살펴본 구성광물

4. 바다 모래와 강 모래 속에 포함된 조개껍데기

바다에 있는 모래를 살펴보면 조개껍데기를 쉽게 관찰할 수 있다. 패각은 주로

조개껍데기의 파편으로 바다와 강에서 서식하는 조개류가 죽은 후 모래와 섞여서

움직이면서 작은 알갱이로 존재한다. 그렇다면 바다와 강에 있는 모래에는 얼마나

많은 패각을 포함하고 있을까?

4학년 때 여러 가지 퇴적암의 특징을 살펴볼 때, 석회암에 묽은 염산을 떨어뜨렸

을 때 부글부글 끓으면서 거품을 내며 반응하는 것을 볼 수 있었다. 석회암의 성분

을 알아보기 위해서 조개껍데기에 묽은 염산을 떨어뜨렸을 때에도 같은 반응을 보

였다. 이를 통해 석회암과 조개껍데기에는 석회 성분이 있다는 것을 알 수 있었다.

방죽포 해수욕장과 평사리 공원에서 채취한 조개껍데기를 이용하여 묽은 염산과

반응 시킨 결과, 거품을 일으키며 반응을 하였다. 3시간이 지나자 패각의 단단한 부분

이 모두 녹아서 사라지고 <사진 8>과 같이 껍질에 있는 조개의 무늬 부분만이 남았

다. 이를 통해 바다 모래와 강 모래에 염산을 넣은 후 일정 시간이 지나면 모래 속에

포함되어 있던 패각이 녹아서 제거 된다는 것을 확인할 수 있었다.

→ →

반응 초기 반응 모습 3시간 경과 후 모습

<사진 9> 조개껍데기에 염산을 넣었을 때 반응 모습

- 12 -

이에 바다와 강에서 채취한 모래와 묽은 염산을 반응시켜 패각을 녹여서 모래 속

에 포함되어 있는 패각의 함량을 알아보고자 한다. 또한, 같은 산의 성질을 가진 황

산과는 어떤 반응을 하는지도 궁금하고, 염기의 성질을 가진 과산화수소와는 어떻

게 반응하는지 알아보고 싶다.

◈ 실험 방법

① 바다와 강에서 채취하여 건조된 시료에서 4분법에 의해 약 300g 정도의 시

료를 선택하여 각각 3개의 비커에 담는다.

② 10%의 묽은 염산, 황산, 과산화수소를 50ml를 바다 모래가 담긴 비커와 강

모래가 담긴 비커에 넣는다.

③ 모래와 액체가 반응을 관찰하고, 반응이 끝난 후 용액을 비커에서 제거하고,

증류수로 씻는다.

④ 모래에서 액체를 제거한 후 다시 건조하여 무게를 측정한다.

<표 4> 바다 모래와 강 모래에 포함된 패각 함량

구분무게 바다 모래 강모래

<사진 10> 실험 모습

처음 무게 300.0g 300.0g

묽은 염산과 반응 후 무게 260.5g 298.3

변화량 39.5g 1.7g

가. 실험 결과

① 바다 모래와 강 모래 묽은 염산을 넣자, 모두 거품을 내며 반응하였다. 강 모

래의 반응 시간은 짧았지만 바다 모래의 반응 시간은 길었다.

② 바다 모래의 무게가 39.5g(13.1%)이 줄었고, 강 모래의 무게는 1.7g(.6%)이

줄었다.

나. 알게 된 점

① 바다 모래는 강 모래 보다 더 많은 패각을 포함하고 있다.

② 섬진강 모래의 경우 재첩이 유명한데 평사리 공원에서 채취한 모래에서도 재

첩을 확인할 수 있었다. 채점의 껍데기는 거의 부서지지 않아서 2mm이상의

체에서 걸러져서 2mm미만의 모래와 섞이지 않았다. 이를 통해 이 지역은 물

에 의한 침식작용과 풍화작용이 약하다는 것을 알 수 있었다.

이 실험을 진행하면서, 조개껍데기의 유무를 확인하는데 왜 묽은 염산을 사용하

는지 궁금하였다. 왜냐하면 묽은 염산과 같이 산의 성질을 가진 황산은 석회 성분

을 확인하는데 이용하지 않았기 때문이다. 그리고 조개껍데기가 염기의 성질을 가

진 과산화수소와 어떤 반응을 하는지 궁금하여 묽은 염산 반응 실험과 동일한 방법

으로 실험을 하였다.

- 13 -

원마도= 가장 큰내접원의 반지름원의수모서리를 접하는 내접원의 반지름의합

<그림 4> 원마도 측정하는 방법

<표 5> 원마도 구분(Power, M. C.)

구형도 원마도 수치 구형도 원마도 수치

초각형 0.12~0.17 아원형 0.35~0.49

각형 0.17~0.25 원형 0.49~0.70

아각형 0.25~0.35 초원형 0.70~1.0

<그림 5> 모래의 구형도와 원형도 표준 입자비교

황산과 반응 모습 과산화수소와 반응 모습

바다 강바다 강

<사진 11> 황산, 과산화수소와 모래의 반응 모습

두 용액을 조개껍데기에 넣어서 일어나는 반응을 살펴본 결과, 황산은 조개껍데

기와 반응을 하기는 하였지만 조개껍데기가 완전히 녹이지는 못했고, 과산화수소와

는 반응을 하지 않았다. 하지만 두 용액을 바다 모래와 강 모래에 넣자 격렬하게

반응하였다. 강 모래 보다는 바다 모래와 더 격렬하게 반응하였다. 하지만 이 실험

을 통해 어떤 성분이 황산과 과산화수소와 반응을 하여 <사진 10>과 같은 반응을

보였는지 궁금증이 남았다.

5. 바다 모래와 강 모래 알갱이의 둥글기 차이

퇴적물들은 이동 거리에 따라 알갱

이의 모양에 차이가 있다고 하는데

바다와 강 모래 알갱이는 어떤 모양

을 가지고 있을까?

원마도는 쇄설물의 마모 정도를

가리키는 용어로, 알갱이 안에 그릴

수 있는 가장 큰 원(내접원)의 반지

름과 알갱이 안에서 각이 진 모서리

의 곡면의 반지름의 평균의 비로 정

의되지만 이러한 방법으로 원마도를

측정할 경우 시간이 오래 걸리고 정

밀도 높지 않다고 한다. 이에 원마도

는 <그림 5>과 같이 표준입자의 모

양과 실제의 입자를 비교하여 정하

는 것이 일반적이라고 한다.

본 연구에서는 2가지 방법으로 모

두 원마도를 구해 보기로 하였다. 첫

번째, 원마도를 구하는 방법은 다음

과 같다.

- 14 -

<사진 13> 모래 알갱이 사진

◈ 실험 방법

① 모래 알갱이를 확대하여 사진을 찍는다.

② 촬영한 사진을 인화하여 OHP 필름을 그 위에 놓고 모래 알갱이의 모양을 따

라 선을 그어 본을 뜬다.

③ 본을 뜬 OHP 필름을 A4용지에 복사를 한다.

④ 컴퍼스를 이용하여 알갱이 안쪽에 내접하는 원을 그린 후 계산식을 이용하여

원마도를 구한다.

모래 알갱이의 모양을 알아보기 위해서 알갱이를 크게 확대하여 살펴보았다. 모

래 알갱이를 크게 확대하기 위해서 광주광역시 교육과학연구원에 있는 주사전자현

미경을 이용하였다. 주사전자현미경은 일반 실체현미경보다 시료를 아주 크게 확대

하여 볼 수 있고, 물체를 입체적으로 관찰할 수 있다고 한다. 모래 시료를 관찰하기

위해서 모래 알갱이를 이온 코팅처리를 한 후 시료를 장치에 넣어서 관찰하였다.

주사전자현미경은 일반 현미경과 달리 접안렌즈가 없고, 컴퓨터 모니터를 통해 모

래 알갱이의 모습을 관찰할 수 있었다.

모래 알갱이 이온코팅 주사전자현미경에서 시료 넣어 촬영하기

<사진 12> 주사전자현미경을 이용한 모래 입자 사진 촬영

가. 관찰 결과

① 촬영된 영상으로는 알갱이의 모양은 관찰할 수

있었지만 색은 관찰할 수 없었다.

② 선택한 시료에 따라서 모래 알갱이가 둥근 모양

도 있고 각진 모양도 나타났다.

③ 작은 모래 알갱이에는 눈으로 관찰할 수 없었던

선(금)과 굴곡을 볼 수 있다. .

관찰한 결과를 바탕으로 모래 알갱이를 입자별로 구분하여 확대 촬영하였다. 촬영

된 사진을 출력한 후 <그림 4>와 같은 방법으로 원마도를 계산하였다. 그 수치를

- 15 -

바탕으로 둥근 정도를 구하고, 입자를 표준입자 비교표와 비교하여서도 살펴보았다.

사진 위에서 모양 본뜨기 내접원 그리기 계산하기

<사진 14> 원마도 측정 과정

<표 6> 입자별로 측정한 원마도와 둥근정도

구분무게 바다 모래 강모래

1 ~

2mm

원마도 원마도

0.50 0.40

둥근정도 둥근정도

원형 아원형

rounded rounded

0.5 ~

1mm

원마도 원마도

0.28 0.28

둥근정도 둥근정도

아각형 아각형

subangular subrounded

0.25 ~

0.5mm

원마도 원마도

0.33 0.18

둥근정도 둥근정도

아각형 각형

subangular subrounded

0.125 ~

0.25mm

원마도 원마도

0.21 0.12

둥근정도 둥근정도

각형 초각형

angular very angular

0.064 ~

0.125mm

원마도 원마도

0.40 0.23

둥근정도 둥근정도

아원형 각형

rounded very angular

- 16 -

나. 알게 된 점

① 입자의 크기별로 구분하여 촬영한 모래 알갱이는 입자별로 둥글기가 유사하지

않고, 둥글거나 각진 모양을 가진 알갱이가 다양하게 있다.

② 모래 알갱이의 원마도를 통해 둥근 정도를 살펴본 결과, 바다 모래의 경우 원

형 1개, 아각형 2개, 각형 1개, 아원형 1개로 측정되었고, 강 모래의 경우, 아원

형 1개, 아각형 1개, 각형 2개, 초각형 2개로 측정되었다. 이를 통해 바다 모래

가 더 둥글다는 것을 알 수 있었다.

③ 원마도를 수식을 통해 구한 것과 표준 비교표를 비교한 것에 별 차이가 없었

다. 그러므로 여러 과정을 통해 원마도를 구하지 않고, 루페 등으로 확대하여

관찰하면서 표준 입자 비교표와 비교하여 알갱이의 둥근 정도를 쉽게 알 수 있다.

④ 작은 모래 알갱이 중에서 평평한 면을 가지고 있는 알갱이를 관찰할 수 있다.

이 광물은 판상으로 쪼개어지는 운모라고 생각되며 풍화작용을 많이 받아서 개

별 광물의 특징을 보여주는 알갱이가 남게 된 것 같다.

바다 모래와 강 모래는 다음과 같은 차이를 보인다.

첫째, 모래 알갱이를 체가름 실험을 통해 구분하여 본 결과, 여러 크기

의 모래가 함께 포함되어 있다.

둘째, 바다 모래의 알갱이가 강 모래의 알갱이보다 더 작은 경향을 보인

다. 이를 통해 바다 모래 알갱이가 더 멀리 이동을 하였거나 풍화작용과

침식작용을 더 많이 받았음을 알 수 있다.

셋째, 바다 모래의 색이 강 모래의 색보다 밝다. 바다 모래와 강 모래

를 묽은 염산과 반응하게 한 후 묽은 염산에 녹은 패각의 함량을 알아본

결과 바다 모래에는 약 13%의 패각이 있었다. 패각은 주로 흰색으로 패

각의 영향으로 패각의 함량이 높은 바다 모래가 더 밝은 색을 보인다.

넷째, 바다 모래와 강 모래를 구성하고 있는 광물은 석영과 장석이다.

그래서 모래 알갱이의 색이 투명하거나 밝은 흰색 또 연한 갈색을 띈다.

바다 모래와 강 모래에서는 금과 같이 반짝이는 운모와 유리처럼 반짝이

는 석영을 쉽게 관찰할 수 있다.

다섯째, 바다 모래 알갱이가 강 모래 알갱이에 비해서 조금 더 둥글

다. 이를 알아보기 위해서 수식을 통한 원마도를 구하는 것보다 알갱이

를 확대한 후 표준 입자 비교표를 이용하는 것이 간편하다.

알게 된 점

.

- 17 -

탐구 문제 2 바다에서 위치에 따라 모래는 어떤 특징을 가질까?

해수욕장에서 물놀이를 하다보면 모래가 있는 곳이 여러 곳이다. 우선 바닷물이

들어왔다 나가면서 아래 사진에서 1과 같이 바닷물에 젖어있는 모래가 있고, 2와

같이 만조일 때에도 완전히 젖지 않는 모래가 있으며, 마지막으로 3번과 같이 바

닷물과 전혀 젖지 않고 나무 아래에 있어서 나뭇잎과 나뭇가지가 섞여있는 모래를

볼 수 있다.

12

3

12

3

<그림 6> 방죽포 해수욕장에서 탐구한 모래의 위치 및 단면

물놀이를 하다보면 1번 위치에서는 발이 모래 속으로 깊숙하게 들어가지 않지

만, 모래가 젖지 않은 상태인 2번에서는 발이 모래 속으로 들어가 걷기가 힘들기

도 하고, 신발을 신었을 때에도 신발 속으로 모래가 들어오는 경우가 있다. 왜 바

닷물의 영향을 받는 1번 위치와 2번 위치의 모래는 밟았을 때 다른 특징을 보이는

것일까? 이런 궁금증에 바다에서도 위치에 따라서 모래의 특성이 어떻게 달라지는

지 알아보기 위해서 탐구를 진행하였다.

1. 위치별 모래의 특징

이 탐구를 진행하기 위해서 방죽포 해수욕장을 위치에 따라서 세 지역으로 구분

하여 탐구를 진행하였다.

- 1번 지역 : 해수욕장 모래

- 2번 지역 : 모래톱 부근의 모래

- 3번 지역 : 방풍림 지역의 모래

해수욕장에서 모래의 특징을 알아보기 위해서 먼저, 세 지역에서 모래를 채취하

고 건조하였다. 건조된 모래를 관찰하기 위해서 돋보기와 현미경을 이용하였다.

가. 관찰 결과

① 세 지역의 모래의 색은 대체로 밝았다. 해수욕장과 모래톱 부근의 모래는 흰

색 또는 우유빛을 가진 알갱이가 많고, 연한 갈색을 가진 알갱이도 있다. 이에

- 18 -

비해 방풍림 부근의 모래에서는 밝은색 알갱이와 함께 어둡거나 붉은 색의 알갱

이도 관찰할 수 있었다.

② 세 지역의 모래를 현미경을 이용하여 같은 배율(15×10)로 관찰한 결과, 해수

욕장과 모래톱 부근의 모래의 알갱이의 크기는 비슷하였고, 방풍림 부근의 모

래보다 조금 작았다. 방풍림 부근의 모래는 알갱이의 크기가 다양하고, 모래와

함께 <사진14>의 오른쪽 하단부 갈색 알갱이처럼 나무 가지가 섞여 있다.

해수욕장 부근 모래톱 부근 방풍림 부근

<사진 15> 방죽포 해수욕장의 위치에 따른 모래 확대 사진(15×10)

나. 알게 된 점

① 해수욕장과 모래톱 부근의 모래는 색과 크기에서 구분되지 않으므로 바닷물에

의해서 같은 풍화와 침식 작용을 받는 모래일 것으로 생각된다.

② 방풍림 부근 또한 비슷한 특징을 가진 모래가 있어서 바람의 의해서 모래가

날아가서 형성된 것으로 여겨진다. 하지만 방풍림에 있는 모래에는 비비탄 총알

보다 크고 엄지 손가락만한 자갈들도 많이 섞여 있고 해수욕장과 모래톱 부근에

서 보이지 않던 색의 모래 알갱이가 보이는 것으로 보아 해수욕장의 모래만으로

이루어지지는 않은 것으로 판단된다.

2. 위치별 모래의 크기의 분포 및 특징

바다 부근에 있는 모래의 크기의 분포 및 특징을 알아보기 위해서 세 지역의 모

래를 적당 양을 선택하여 체가름 실험을 통해 모래를 크기별로 구분하였다.

<표 7> 바다에서 위치에 따른 모래의 크기별 분포

입자 크기해수욕장의 모래(1) 모래톱부근의모래(2) 방풍림의 모래(3)무게 백분율 무게 백분율 무게 백분율

2mm이상 4.6g 1.5% 0 0% 7.5g 2.4%1 ~ 2mm 12.0 3.6% 0.5 0.2% 1.9g 0.6%0.5 ~ 1mm 39.8g 12.2% 6.5g 1.9% 14.3g 4.8%0.25 ~ 0.5mm 200.2g 61.3% 158.5g 47.9% 133.7g 43.6%

0.125 ~ 0.25mm 68.4g 20.9% 163.7g 49.2% 140.7g 45.9%0.064 ~ 0.125mm 1.5g 0.5% 2.8g 0.8% 8.3g 2.7%총 함량 325g 100% 329.2g 100% 306.4g 100%

- 19 -

위치별 모래의 크기 분포를 그래프로 나타내면 다음과 같다.

해수욕장 모래톱 부근 방풍림

<그림 7> 방죽포 해수욕장에서 위치에 따른 모래의 크기별 분포

<그림 8> 방죽포 해수욕장의 위치별 모래 알갱이의 누적도수분포

가. 관찰 결과

① 해수욕장과 모래톱 부근, 방풍림의 모래는 0.125～0.5mm 범위에 80%를 차지한다.

② 방풍림에서 모래톱을 지나 해수욕장으로 갈수록 0.25～0.5mm의 함량이 증가

- 20 -

한다.

③ 해수욕장 부근이 모래의 분포 곡선은 모양을 나타내고, 모래톱 부

근과 방풍림 지역의 분포 곡선은 모양을 나타낸다.

④ 바닷물의 영향을 받는 해수욕장과 모래톱 부근의 모래의 알갱이 분포를 살펴

보면, 해수욕장에는 0.25～0.5mm 크기의 알갱이가 가장 많고, 모래톱 부근의 모

래는 0.125～0.25mm의 모래가 많다.

나. 알게 된 점

① 세 지역에서 0.125～0.5mm 크기의 모래 알갱이가 80% 이상을 차지하는 것으

로 보아 대체로 같은 크기 가진 알갱이로 이루어져 있다.

② 방풍림에서 해수욕장 쪽으로 갈수록 0.25～0.5mm의 함량이 약간 증가하는 것

으로 보아 이 크기의 모래 알갱이는 바람에 의해서 이동하기 어렵기 때문에 방

풍림에서 적은 양을 보이는 것으로 생각된다.

③ 해수욕장 부근이 모래의 분포 곡선은 모양으로 침식 작용과 퇴적

작용이 동시에 일어나는 지역임을 알 수 있고, 모래톱 부근과 방풍림 지역의

분포곡선이 모양으로 퇴적이 우세한 지역으로 생각된다.

④ 바닷물의 영향을 받는 해수욕장과 모래톱 부근의 모래의 크기를 살펴본 결과, 모래

톱 부근에 작은 알갱이가 더 많은 것으로 보아 해수욕장에서 밀물 때 파도의 에너

지가 크기 않아서 큰 알갱이를 모래톱 부근까지 이동시키지 못하는 것으로 생각된다.

⑤ 세 지역의 알갱이 크기를 누적도수분포로 나타내어 보면 비슷한 경향을 보이지

만. 해수욕장 모래의 경우 모양으로 침식이 일어나고 있음을 알 수 있다.

3. 위치별 모래 속에 포함된 패각 함량 및 특징

가. 위치별 패각 함량

해수욕장 주변에 있는 모래를 자세히 살펴보면 조개껍데기가 모래와 비슷한 크기

로 많이 있는 것을 볼 수 있다. 각 위치별 모래 속에 포함되어 있는 조개껍데기와

같은 패각을 제거하기 위해서 <탐구문제 1>에서 진행하였던 방법과 같은 방법으

로 일정량의 모래를 묽은 염산과 반응시켜서 패각을 녹인 후 모래를 맑은 물에 씻

어서 말린 후, 남은 모래의 무게를 측정하였다.

<표 8> 방죽포 해수욕장 위치별 모래 속에 포함된 패각 함량

구분무게 해수욕장의모래(1) 모래톱근처의모래(2) 방풍림의 모래(3)

처음 무게 300.0g 300.0g 300.0g

묽은염산과반응후무게 260.5g 285.0g 297.5g

변화량 39.5g(13.2%) 15.0g(5.0%) 2.5g(0.8%)

- 21 -

1) 실험 결과

남은 모래의 무게 측정을 통해 해수욕장의 모래는 39.5g(13.2%), 모래톱 근처의

모래는 15.0g(5.0%), 방풍림의 모래는 2.5g(0.8%)가 감소하였다.

2) 알게 된 점

① 패각 함량이 많은 해수욕장의 모래가 가장 밝을 것이다.

② 해수욕장의 모래와 모래톱 근처의 모래 분석을 위해서는 패각 함량이 결과에

영향을 미칠 것으로 예상되므로 바다 모래와 관련된 연구를 할 때에는 패각

함량에 영향을 고려할 필요가 있다.

나. 패각을 포함하고 있을 때와 없을 때의 알갱이 크기 비교

해수욕장과 모래톱 부근의 모래는 패각을 많이 포함하고 있어서 이를 제거하였을

때에는 알갱이 크기 분포에 어떤 영향을 미치는지 궁금하였다. 이에 사전에 실시하

였던 모래 알갱이의 크기 분포 결과를 묽은 염산과 반응을 하고 남은 모래 알갱이

의 크기 분포와 비교하였다. 묽은 염산과 반응을 하기 전과 반응 후에 사용한 모래

는 같은 위치에서 채취한 다른 시료로 총 무게와 분포에서 약간의 차이가 있다.

<표 9> 해수욕장과 모래톱 부근의 모래와 묽은 염산 반응 후 알갱이 크기 비교

구분

입자크기

해수욕장 모래톱

처리 전 처리 후 비고 처리 전 처리 후 비고

0.064mm～ 1.5g(0.5%) 7.5g(2.9%) 2.8g(0.8%) 2.5g(0.9%)

0.125mm～ 68.4g(20.9%) 122.5g(47.0%) 증가 163.7g(49.2%) 100.6g(35.3%) 감소

0.25mm～ 100.2g(61.3%) 117.0g(44.9%) 감소 158.5g(47.9%) 179.1g(62.8%) 증가

0.5mm～ 39.8g(12.2%) 11.3g(4.3%) 감소 6.5g(1.9%) 2.5g(0.9%)

1mm～ 12.0g(3.6%) 1.4g(0.5%) 0.5g(0.2%) 0.2g(0.1%)

2mm이상 4.6g(1.5%) 0.8g(0.3%) 0g(0%) 0g(0%)

합계 325g(100%) 260.5g(100%) 329.2g(100%) 285.0g(100%)

<해수욕장> <모래토선 부근>

<그림 9> 묽은 염산 처리 전과 후 모래 알갱이의 크기별 분포

- 22 -

1) 실험 결과

① 염산 처리 전과 후의 모래의 크기별 분포를 살펴본 결과, 해수욕장 모래에서

는 0.125mm에서 0.5mm 크기의 범위에서 큰 변화가 있었다. 그 중 해수욕장

모래 중에서 0.125mm～0.25mm 크기의 모래 함량 비율은 늘어나고, 0.25～

0.5mm 크기의 모래 함량 비율은 줄었다.

② 모래톱 부근의 모래의 경우에도 마찬가지로 0.125mm에서 0.5mm 크기의 범

위에서 큰 변화를 보였다. 해수욕장 모래와 다르게 모래톱 부근의 모래에서는

0.125mm～0.25mm 크기의 모래 함량 비율이 줄어들고, 0.25～0.5mm 크기의

모래 함량 비율이 늘어났다.

2) 알게 된 점

① 해수욕장 모래 중에서 0.125mm～0.25mm 크기의 모래 함량 비율은 늘어나

고, 0.25～0.5mm 크기의 모래 함량 비율은 줄어든 것으로 보아 0.25～0.5mm

크기의 패각이 많이 포함되어 있었고, 패각이 묽은 염산에 의해서 녹아서 제

거가 되자 0.25～0.5mm 크기의 모래 함량 비율이 높아진 것으로 생각된다.

② 모래톱 부근의 모래는 0.125mm～0.25mm 크기의 모래 함량 비율이 줄어들

고, 0.25～0.5mm 크기의 모래 함량 비율이 늘어난 것으로 보아 0.125mm～

0.25mm 크기의 패각을 많이 포함되어 있었던 것으로 판단된다.

③ 해수욕장의 부근의 패각이 모래톱 부근이 패각의 크기보다 크다.

④ 모래 알갱이의 크기 분포와 마찬가지로 방죽포 해변에서 해수욕장 부근의 큰

패각을 움직일 만큼의 에너지를 가진 파도가 적다는 것을 생각해 볼 수 있다.

바다 모래를 해수욕장, 모래톱 부근, 방풍림으로 나누어 탐구한 결과

는 다음과 같다.

첫째, 모래 알갱이의 크기는 모래톱, 해수욕장, 방풍림 순으로 크다. 하

지만 모래톱과 해수욕장에 있는 모래 알갱이의 크기는 비슷하다.

둘째, 모래 알갱이의 색이 모두 비슷하므로 같은 과정을 통해 형성되었

으리라 생각된다. 하지만 방풍림을 구성하고 있는 퇴적물의 경우에는 흙

부토 자갈까지 다양한 것으로 보아 다른 퇴적물을 이용하여 인공적으로

형성되었을 가능성이 있다.

셋째, 모래 속에 패각은 해수욕장에 가장 많고, 방풍림에는 거의 없다.

주로 포함된 패각의 크기는 0.125~0.5mm이며, 바다 모래를 연구할 때

에는 패각의 함량을 고려해야 한다.

알게 된 점

- 23 -

<사진 16> 상류 위쪽 섬진강

<사진 17>강의 상류 모래 채취 장소

탐구 문제 3 강의 상류에서 하류로 가면서 모래의 특성은 어떻게 달라질까?

강을 따라 이동하다 보면 어떤 곳에는 물 주변에 바위만 있지만 어떤 곳은 모래

가 있어서 바다에서처럼 물놀이를 할 수 있다. 4학년 때 ‘지표의 변화’에서 공부한

내용을 생각해 보면 강의 상류와 중류 그리고 하류에서 다른 모습을 보이므로 그

곳의 모래도 다른 특징을 가진다는 것을 추측할 수 있다. 이에 강의 중류에 해당

하는 평사리 공원을 중심으로 섬진강의 상류와 하류 지역을 선정하고 그곳에 있는

모래를 채취하여 특징을 탐구하였다.

1. 위치별 모래의 특징

이 탐구를 진행하기 위해서 섬진강이 시작되는 남

원시에서부터 섬진강을 따라서 이동하면서 모래가

있는 곳을 조사하여 모래를 채취하였다. 1차 탐구를

실시한 평사리 공원을 중심으로 위쪽에서 채취한

곳을 강의 상류 모래로 정하였다. 강의 상류 지역은

<사진 16>과 같이 자갈로 이루어진 곳이 많았고,

모래로 이루어진 강변에서 모래를 채취하였다. 강의

하구 모래는 섬진강이 바다와 만나는 곳 건너편에

위치한 배알도 해수욕장의 모래를 채취하여 돋보기

와 현미경으로 관찰하였다.

가) 관찰 결과

① 세 지역의 모래의 색은 대체로 밝은 색을 띈다.

② 강의 상류에서 강의 하구쪽으로 갈 수록 모래 알갱이의 크기가 작아진다.

③ 세 지역 모두 알갱이의 크기가 고르지 않고, 특히 강 하구에는 크고 작은 알

갱이가 섞여 있다.

강의 상류 강의 중류 강의 하구<사진 18> 강의 위치별 모래 확대 사진(15×10)

- 24 -

나) 알게 된 점

① 세 지역의 모래가 대체로 같은 색을 띄는 입자로 구성된 것으로 보아 모래 알

갱이가 이동을 시작한 곳이 같은 곳으로 생각된다.

② 강의 하구로 갈 수록 알갱이의 크기가 작아지고 모양이 둥글어지는 것으로 보

아 강의 하구에 있는 모래는 이동 거리가 길고 풍화 작용과 침식 작용을 더 받

은 것으로 생각된다.

③ 강의 하구에 다양한 크기의 입자가 있는 것으로 보아 강의 하구 앞쪽에 있는

천왕산으로부터 다른 퇴적물이 유입되었을 가능성이 있다.

2. 위치별 모래의 크기의 분포 및 특징

강을 따라 존재하는 모래의 크기의 분포 및 특징을 알아보기 위해서 적당한 양

의 모래를 선택하여 체가름 실험을 통해 모래를 크기별로 구분하였다.

<표 10> 강의 위치에 따른 모래의 크기별 분포

입자 크기강 상류 강 중류 강 하류

무게 백분율 무게 백분율 무게 백분율

2mm이상 1.6g 0.5% 8.7g 3.2% 0g 0.0%

1 ~ 2mm 55.3 16.6% 61.2g 22.3% 1.1g 0.4%

0.5 ~ 1mm 219.7g 66.2% 168.5g 61.5% 17.8g 6.7%

0.25 ~ 0.5mm 51.3 15.4% 33.8g 12.3% 157.0g 59.4%

0.125 ~ 0.25mm 3.5g 1.0% 1.6g 0.6% 75.3g 28.5%

0.064 ~ 0.125mm 1.1g 0.3% 0.3g 0.1% 13.3g 5.0%

총 함량 331.4g 100% 273.8g 100% 251.2g 100%

가. 관찰 결과

① 강의 상류와 중류 지역 모래의 크기별 분포가 유사하다.

② 강의 중류에서 하류로 갈 수록 모래 알갱이의 크기가 작아진다.

③ 세 지역 모래의 분포 곡선은 모양을 가지고 있다.

④ 세 지역의 모래의 누적도수분포 곡선은 모양을 갖는다.

나. 알게 된 점

① 강의 상류와 중류 지역 모래의 크기별 분포가 유사한 것으로 보아 강의 상류

지역 선정에 문제가 있을 수 있다고 여겨진다.

② 강의 하류로 갈 수록 모래 알갱이의 크기가 작아지는 것으로 보아 강의 하류

로 갈 수록 유속이 느려지면서 큰 알갱이를 이동시킬 수 없었기 때문이다.

③ 세 지역 모래의 분포 곡선과 누적도수분포 곡선 모양을 통해 세 지역이 침식

과 퇴적이 동시에 일어나고 있음을 알 수 있다.

- 25 -

위치별 모래의 크기 분포를 그래프로 나타내면 다음과 같다.

강의 상류 강의 중류 강의 하류

<그림 10> 섬진강에서 위치에 따른 모래의 크기별 분포

<그림 11> 섬진강에서 위치별 모래 알갱이의 누적도수분포

- 26 -

3. 위치별 모래 속에 포함된 패각 함량 및 특징

가. 위치별 패각 함량

섬진강변의 강의 상류, 강의 중류, 강의 하류 지역에서 채취한 모래 속에 포함되

어 있는 패각의 함량을 알아보았다.

<표 11> 섬진강변에서 위치별로 포함된 모래 속 패각 함량

구분무게 강의 상류 강의 중류 강의 하류

처음 무게 300.0g 300.0g 300.0g

묽은염산과반응후무게 299.1g 298.3 292.6g

변화량 0.9g(0.3%) 1.7g(0.6%) 7.4g(2.5%)

1) 실험 결과

① 섬진강변의 세 지역의 모래 속에 포함되어 있는 패각 함량은 바다 모래 속에

포함되어 있는 패각 함량에 비해 매우 낮다.

② 강의 하류에서의 패각 함량이 중류나 상류에 비해 높다.

2) 알게 된 점

① 강 모래에서 2mm체에 걸린 패각은 부서지지 않은 모양으로 강 모래에도 패

각이 섞여 있기는 하지만 작게 부서지지 않아 모래에 섞인 양이 적다.

② 강의 하류에 패각 함량이 중류나 상류에 비해 높은 이유는 바다와 접하는 지

역으로 패각류가 많이 서식하고, 강에 있던 패각이 물에 의해 운반되면서 부

서져서 이동한 것으로 생각된다.

③ 강에서는 패각의 함량은 모래의 입도별 분포 및 특징에 미치는 영향이 적다.

강 모래를 상류, 중류, 하류로 구분하여 탐구한 결과는 다음과 같다.

첫째, 세 지역의 강 모래 색이 모두 비슷하므로 같은 곳에서 형성된 것

으로 생각된다.

둘째, 강의 중류에서 하류로 갈 수록 모래 알갱이의 크기가 작아진다.

이는 모래가 물에 의해 이동하면서 풍화작용과 침식작용을 많이 받아서

작게 부서진 것으로 보인다.

셋째, 강에는 2mm미만의 패각이 거의 없다. 하지만 2mm이상의 패각

은 부서지지 않은 모양으로 존재한다. 이를 통해 강에서의 풍화작용과 침

식작용이 바다에서의 작용보다 더 약하다는 것을 알 수 있다.

알게 된 점

- 27 -

Point

압력계기판

유압jack

<사진 19> 점재하 실험기

탐구 문제 4 모래를 이용한 모르타르를 더 강하게 만들 수 있는 방법은?

모래가 분포하는 지역 및 부존량을 살펴보면 바다에 있는 모래의 비중이 높다.

앞 탐구문제에서 살펴본 것과 같이 바다 모래와 강 모래의 특징상의 차이가 크지

않다. 하지만 바다모래는 '염' 때문에 이용에 제약이 많다. 바다 모래의 '염'를 제거

하지 않고 이용할 수 있는 방법은 없을까?

모래는 다양한 분야에 이용이 되고 있다. 그 중 가장 많이 이용되고 있는 곳은 건

설 현장이다. 하지만 바다의 모래를 사용할 경우 콘크리트에 흰색 얼룩이 생기는 백

화 현상이 발생하거나 철과 반응하여 녹이 슬어 콘크리트의 강도를 약화시키기 때문

에 사용에 제약이 많다. 그래서 바다 모래를 이용할 경우에는 물 세척이나 장기간

야적, 또는 다른 모래와 혼합을 통해 염분도를 낮추어서 사용하고 있다

이에 부존량이 많은 바다 모래를 활용도를 높일 수 있는 방법을 찾아서 모르타르

를 제작하여 단단한 정도를 알아보고자 한다. 모르타르는 시멘트와 모래 그리고 물

만을 섞어 만든 벽돌로써 레미콘 회사에서 근무하시는 박사님의 말씀에 따라 시멘

트:모래:물을 섞는 비는 1:1～1.5:0.6으로 하였다.

◈ 실험 방법

① 바다 모래와 강 모래, 시멘트, 물과 기타 재료를 준비하여, 일정한 비율로 섞는다.

② 섞여진 액체를 일정한 틀에 부은 후 굳힌다.

③ 7일이 지난 후, 강도를 측정할 수 있는 실험을 실시한다.

제작한 시료의 강도를 알아보기 위해서 광주교육대학

교 과학교육과 교수님으로 부터 쉽게 측정 할 수 있는

점재하 실험 방법을 소개 받았다.

점재하 실험은 암석이나 벽돌의 단단한 정도를 측정하

는 장치이다. 불규칙한 시료를 상․하 2개의 Point 사이

에 끼워 넣고 위 아래에서 균일한 힘을 가해서 시료가

깨질 때 가해진 힘을 통해 시료의 단단함을 알 수 있다.

점재하 실험에서 알게 된 수치는 수식을 통해 일축압축

강도로 변환하여 사용하는데 교수님의 도움으로 엑셀시트를 이용하여 측정하였다.

◈ 실험 방법

① 시료를 준비하고 높이와 지름을 측정한다.

② 유압계를 0으로 맞춘 후, 시료를 2개의 포인트 사이에 끼워 넣고, 유압 jack

을 올려서 시료가 끼운다.

③ 서서히 유압을 올려서 시료가 깨어질 때의 압력을 읽는다. 이 때 압력을 나

타내는 계기판의 눈금 중 검정색 눈금은 유압이 떨어지면 0으로 내려오고,

빨간색 눈금은 최고 압력을 가리키고 있으므로 빨간색 눈금을 읽는다.

④ 수식이 담긴 엑셀시트를 통해, 일축압축강도로 변환하여 비교한다.

- 28 -

시료 준비 점재하 실험하기 수식을 통해 강도 변환

<사진 20>모르타르의 강도 측정하기

1. 모래 알갱이의 크기를 다르게 한 모르타르

가. 실험 설계

레미콘이나 벽돌 제작에 사용되는 모래는 대부분 다양한 입자 크기를 가진 모래가

섞여서 이용이 된다. 하지만 미술 시간에 찰흙으로 원하는 물체를 만들다가 땅에 떨

어져서 찰흙보다 큰 모래 알갱이가 붙으면 찰흙이 단단하게 굳지 않고 벌어지는 것을

본 적이 있다. 모래의 입자를 구분하여 시멘트와 동일 크기의 입자를 사용한다면 같

은 크기의 알갱이 들이 촘촘하게 달라붙어서 벽돌의 강도가 높아지지 않을까?

◎ 가설 : 시멘트 입자와 비슷한 크기의 모래로 벽돌을 제작하면 모르타르의

강도가 높아 질 것이다.

이 가설을 검증하기 위해서 바다와 강에서 채취한 모래를 체가름을 통해 5개의 크

기로 구분한 후에 <표 12>와 같이 조립사, 중립사, 세립사로 세 개로 나누었다. 이

모래를 이용하여 동일한 날에 시료 1부터 시료 8을 시멘트와 물과 혼합하여 모르타

르를 제작하고 7일간 동일 장소에서 건조 후에 강도를 측정하였다.

<표 12> 실험 설계에 의한 시료 구분

모래 입자 크기 바다 모래 강 모래1 ~ 2mm

시료 1

시료 2

시료 5

시료 60.5 ~ 1mm

0.25 ~ 0.5mm 시료 3 시료 70.125 ~ 0.25mm

시료 4 시료 80.064 ~ 0.125mm

입자별로 나누기 입자별로 나누어진 모래 벽돌 만들기

<사진 21> 모래를 입도별로 구분하여 모르타르 만들기

- 29 -

나. 실험 결과

① 강 모래로 만든 모르타르의 강도가 바다 모래로 만든 모르타르의 강도 보다 높다.

② 강 모래와 바다 모래 모두 큰 모래 알갱이가 섞였을 때 모르타르의 강도가 높다.

③ 강 모래와 바다 모래 모두 여러 크기의 알갱이가 섞인 모래를 이용한 모르타르

의 강도가 가장 높다.

<표 13> 점재하 실험 결과에 따른 일축압축강도(단위:kgf/cm2)

바다 모래 강 모래

시료1 시료2 시료3 시료4 시료5 시료6 시료7 시료8

강도 566 162 203 371 650 206 231 491

다. 알게 된 점

① 바다 모래로 만든 모르타르의 강도를 약하게 한 원인은 바다 모래 속에 포함

되어 있는 염분과 작은 입자 때문으로 생각된다.

② 단일 크기의 모래와 시멘트를 섞어서 모르타르를 만들 때, 시료2～4와, 시료

6～8의 비교를 통해 시멘트 알갱이 크기와 다를수록 모르타르는 강해진다.

③ 다양한 크기의 모래 알갱이가 섞였을 때, 모르타르의 강도가 높다. 서로 다른

크기의 알갱이들이 빈 공간을 채워서 더 단단해지는 것으로 역암이 비슷한 알

갱이 크기가 굳어진 사암이나 이암보다 더 단단하다는 것을 통해서 알 수 있다.

2. 패각을 제거한 모르타르

가. 실험 설계

패각은 석회 성분을 가지고 있다. 이런 패각을 포함한 모래와 패각을 제거한 모래

를 이용하여 모르타를 제작하면 강도에 어떤 변화가 있을까? 석회 성분은 팔을 다쳤

을 때 고정붕대를 할 때에 사용했던 것과 유사한 성분으로 잘 굳었기 때문에 패각은

모르타르의 강도에 높이는데 도움을 줄 것이라고 생각된다.

◎ 가설 : 패각을 포함한 모르타르의 강도가 높을 것이다.

나. 실험 결과

① 패각을 제거하면 바다 모래와 강 모래를 이용한 모르타르의 강도가 낮아진다.

② 바다 모래의 경우에는 17.6% 감소하였고, 강 모래의 경우 6.3% 감소하였다.

<표 14> 패각 유무에 따른 일축압축강도(단위:kgf/cm2)

바다 모래 강 모래

패각 보존 패각 제거 패각 보전 패각 제거

강도 996 821 1113 1043

- 30 -

다. 알게 된 점

① 패각은 모래를 이용하여 만든 모르타르의 강도를 높이는데 도움을 준다.

② 강 모래를 이용한 모르타르에서 패각의 유무에 따라 모르타르의 강도 변화가

적은 이유는 강 모래에 포함된 패각의 양이 적기 때문이다.

3. 물 대신 해초풀을 사용한 모르타르

가. 실험 설계

모래와 관련된 탐구를 진행하면서 어떻게 하면 바다 모래를 더 넓은 분야에 쉽

게 사용할 수 있을지에 대해서 궁금하였다. 우리 탐구에 대해서 아버지와 이야기를

나누다가 아버지께서 어렸을 때 바닷가 부근에 사는 사람들은 집의 벽면에 흙을 바

를 때 해초풀을 일반 풀 대신 사용하였다는 말씀을 해 주셨다. 이에 물 대신 해초

를 삶아서 만든 해초풀을 이용하여 모르타르를 제작하여 강도를 측정해 보았다.

◎ 가설 : 물 대신 해초풀을 사용하면 모르타르의 강도가 높아질 것이다.

나. 실험 결과

① 해초풀을 물 대신 사용한 경우, 바다 모래 모르타르와 강 모래 모르타르에서 모두

60%정도의 강도가 낮아진다.

② 물을 사용할 때와 해초풀을 사용할 때 모두 강 모래를 이용한 모르타르의 강

도가 더 높다.

<표 15> 해초풀 유무에 따른 일축압축강도(단위:kgf/cm2)

바다 모래 강 모래

물 사용 해초풀 사용 물 사용 해초풀 사용

강도 996 378 1113 443

다. 알게 된 점

① 해초풀의 점성 때문에 모래와 시멘트가 잘 섞이는 것을 방해해서 강도가 매우

낮아진 것 같다.

② 벽과 같이 얕은 면에는 해초풀을 이용하여 흙을 붙일 수 있지만, 해초풀을 이

용하여 입체적으로 만들면 강도가 약해진다.

4. 철가루를 첨가한 모르타르

가. 실험 설계

바다 모래를 건축 자재로 이용하는데 있어서 염분이 철을 녹슬게 하여 사용하

는데 제약이 있다. 하지만 못은 '염'이 없는 일반 물에 닿았을 때에도 녹이 스는 것

- 31 -

<사진 22>간이 강도측정기

을 관찰할 수 있다. 이에 바다 모래와 강 모래에 각각 철가루 10g(시멘트와 모래

무게는 각 100g)을 넣어서 모르타르를 제작하여 염분이 철가루에 어떤 영향을 미치

는지를 알아보고자 한다.

◎ 가설 : 철가루를 모르타르에 첨가하여 모르타르의 강도가 낮아질 것이다.

<표 16> 철가루 유무에 따른 일축압축강도(단위:kgf/cm2)

바다 모래 강 모래

모래만 사용 철가루 첨가 모래만 사용 철가루 첨가

강도 996 724 1113 861

나. 실험 결과

① 모르타르를 만들 때, 철가루를 첨가하면 강도가 낮아진다.

② 바다 모래와 강 모래를 이용한 모르타르의 낮아진 강도는 약 15%로 비슷하다.

다. 알게 된 점

① 철은 모르타르의 제작시 강도를 낮추므로, 바다 모래와 강 모래 모두 철근이

들어간 콘크리트는 강도 변화를 고려해야 한다.

② 바다 모래와 강 모래의 강도 차이가 나지 않는 것으로 보아 바다 모래에 있는

'염'이 철과 반응하지 않은 것으로 보이므로 이에 대한 추가 탐구가 필요하다.

4. 간이 강도측정기를 이용한 강도 측정

광주교육대학교 지구과학실험실에서 점재하 실험을 하고 난

후 일축압축강도 실험기 등 암석과 벽돌의 강도를 측정하는 여

러 장치들을 살펴보았다. 여러 장치들은 모두 시료를 일정한

힘으로 눌러서 깨질 때에 가해진 힘을 기록하여 시료의 단단한

정도를 측정한다는 것을 알 수 있었다. 이에 점재하 실험기가

없는 우리 학교에서 쇠구슬을 이용하여 쇠구슬의 무게와 관의

높이를 조절하여 간이 강도측정기를 제작하여 강도를 비교 해

보았다.

◈ 실험 방법

① 시료와 스탠드, 쇠구슬, 아크릴 원통, 자 등을 준비한다.

② 아크릴 원통을 스탠드에 고정하고 원통 아래쪽에 시료를 놓고, 위쪽에서 구

슬을 한 위치에 닿도록 조심히 떨어뜨린다.

③ 구슬의 무게와 높이를 달리하여 구슬을 떨어뜨린 횟수를 기록한다.

- 32 -

사전 실험을 통해 0.8mm두께의 타일을 시료 대신 놓고, 50cm와 100cm 높이에서

지름이 5mm(0.5g). 10mm(3.7g), 20mm(30.3g)의 구슬을 각각 떨어뜨려 타일이 깨질

때를 기록하였다. 10mm의 구슬로 100cm 높이에서 100번을 떨어뜨렸지만 타일에

아무런 변화가 없었지만 200mm 구슬의 경우에는 100cm에서는 1번에 깨졌고, 50cm

에서는 2번째에 깨졌다.

이러한 결과를 바탕으로 높이가 5cm 정도의 시료에 지름이 20mm인 구슬을

100cm 높이에서 떨어뜨려 몇 번을 떨어뜨렸을 때 시료가 깨지는지를 조사하였다.

높이가 약 5cm인 시료에 지름이 20mm(30.3g)인 구슬을 1m 높이에서 300번을 떨

어뜨렸으나 큰 변화가 없었다. 시료의 위쪽은 홈이 조금 생기고, 아래쪽에서는 시료

가 눌러져서 가루가 조금 생길 뿐 깨지지 않았다. 이에 시료가 매우 단단하므로 높

이와 추의 무게를 조정한 간이 강도측정기를 제작할 필요가 있다.

바다 모래 속에 포함되어 있는 ‘염’에 의해서 이용에 제약이 있어서

이를 극복할 수 있는 방법을 찾아보고자 가설을 설정하고 실험을 실시하

였다.

첫째, 시멘트 입자와 비슷한 크기의 입자의 모래를 사용할 경우 모르타

르의 강도가 높을 것이라는 가설은 잘못되었다. 실험 실시 후 선생님과

자료조사를 통해 입자의 크기가 다양할 수로 입자 사이의 빈 공간을 채

우게 되어 더 단단하게 된다는 것을 알게 되었다.

둘째, 패각을 포함 할 경우 모르타르의 강도가 높을 것이라는 가설은

옳았다. 가설과 같이 패각은 석고와 같은 성분을 가지고 있어서 모르타르

가 굳는데 도움을 주었다.

셋째, 해초풀을 물 대신 이용할 경우 강도가 높을 것이라는 가설은 잘

못되었다. 해초풀이 점성을 가지고 있어서 흙을 붙이는데 이용을 하기는

하지만 점성 때문에 시멘트와 모래를 잘 섞이지 않아 강도가 낮아진 것

같다.

넷째, 철가루는 모르타르의 강도를 낮출 것이라는 가설은 옳았다. 하지

만 바다 모래와 강 모래을 이용한 모르타르에서 비슷한 비율로 낮아졌으

므로 이에 대한 추가 탐구가 필요하리라 생각된다.

다섯째, 간이 강도측정기를 통해 강도를 측정하려고 하였으나 예상한

것보다 모르타르가 단단하였다. 그래서 현재까지 추진한 실험에서 사용한

것보다 더 큰 힘을 가진 장치가 필요하다.

알게 된 점

- 33 -

Ⅴ. 요약 및 결론

바다와 강에 있는 모래에 대한 탐구 결과는 다음과 같다.

1. 바다 모래 알갱이는 강 모래 알갱이의 크기보다 작아서 만졌을 때에 부드럽다.

2. 바다 모래와 강 모래의 색이 비슷하고 구성 광물은 유사하다. 바다 모래와 강

모래에는 유리처럼 투명하게 반짝이는 석영과 장서 그리고 판상의 금처럼 반짝

이는 운모가 많다.

3. 모래 크기 범위내에서 바다 모래는 패각함량이 높아서 더 밝게 보인다.

4. 바다 모래의 알갱이는 풍화작용과 침식작용을 많이 받아서 대체로 둥근 모양

을 가지고 있고, 풍화가 계속 진행되면서 광물 고유의 모양을 가지기도 한다.

5. 바다에 있는 모래 중 바닷물에 젖는 부분인 해수욕장과 모래톱 부근의 모래

는 크기 및 색, 구성광물에서 유사한 특징을 갖는다.

6. 바다 모래 중 해수욕장과 모래톱 부근의 모래에는 패각 함량이 높아 모래 연

구를 진행하는데 있어서 패각 함량에 대한 고려가 필요하다.

7. 해수욕장 뒤쪽의 방풍림 모래는 바닷물에 젖는 모래와 다른 특징을 지니는

것으로 보아 바람에 의해서 이동된 모래와 함께 인위적으로 추가된 모래가 있

을 것이라 생각된다.

8. 강에 있는 모래 중 강의 중류에 있는 모래 알갱이의 크기가 크고 각이 져 있

다. 강의 하류에 있는 모래는 강물에 의해서 모래 알갱이가 이동하면서 풍화

작용과 침식작용을 받아서 크기가 작아지고 각진 부분이 깨지면서 작고 둥글다.

9. 모르타르를 제작할 때, 바다 모래 보다는 강 모래를 이용할 때 강도가 높다.

10. 모르타르를 제작할 때, 다양한 크기의 모래 알갱이가 섞이면 빈 공간을 서로

다른 크기의 알갱이가 채우게 되어 역암처럼 강한 모르타르를 만들 수 있다.

11. 모르타르가 패각을 포함할 경우, 석고와 같은 성질 때문에 더 단단한 모르타

르를 만들 수 있다.

12. 해초풀과 철가루는 더 단단한 모르타르를 만드는데 도움이 되지 않는다.

13. 간이 강도측정기를 제작하기 위해서는 모르타르의 단단함을 고려하여 더 높

은 위치에서 더 무거운 물체가 필요하다.

탐구 결과를 바탕으로 바다와 강에서 물놀이를 하면서 가졌던 궁금증이 해결되었

다. 강변에는 샤워실이 필요 없는 이유는 강물에는 '염'이 없기 때문에 강에 있는

모래가 몸에 붙지 않아 쉽게 떨어지기 때문이다. 또, 바다와 강에는 생물이 서식하

지만 바다에는 바닷물이 지속적으로 순환하면서 영양분이 많아서 더 많은 생물이

서식하는 것 같다. 또 바다에는 패각을 가진 생물이 많이 서식하고 이 생물들이 죽

게되면 패각이 바다에 남게 된다. 이 패각은 파도의 힘에 의해서 잘게 부서져서 모

- 34 -

래와 섞이기 되어 바다 모래가 강 모래보다 더 밝고 하얗게 보인다. 마지막으로 바

다에 있는 모래의 이동거리가 강 보다 길고, 끊임없이 움직이고 있는 파도의 힘에

의해서 모래 알갱이가 계속 움직이면서 풍화작용을 받게 되어 강에 있는 모래 알갱

이보다 작고 둥글게 되어 해수욕장을 맨발로 걸어도 발바닥이 아프지 않다는 것을

알게 되었다.

Ⅵ. 더 탐구하고 싶은 점

우리 탐구는 섬진강과 여수에 있는 방죽포 해수욕장을 중심으로 바다 모래와 강

모래의 특징을 비교하였다. 탐구를 진행하면서 선정 지역을 조사하고 탐구 문제를

정해서 실험을 하는 활동이 무척 즐거웠다. 또 우리 연구와 관련된 내용을 전공하

신 교수님이나 도움을 주시는 분들을 만나 뵐 때 들었던 말씀은 신기했다. 특히 모

래 알갱이 하나를 통해 알 수 있는 점이 그렇게나 많다는 것을 보고 주변에 있는

사물에 대해 좀더 관심을 가져야겠다는 생각을 하게 되었다. 또, 탐구 문제를 해결

하기 위해서 여러 지역의 모래를 관찰하고 실험 할 때 탐구를 진행하면 할수록 궁

금증이 하나씩 더 늘어났다. 그 궁금증을 정리해 보면 다음과 같다.

첫째, 우리 탐구는 남해로 흘러가는 강을 중심으로 탐구하였는데 동해에 있는 강

과 바다, 서해에 있는 강과 바다에 대해서도 탐구하면 어떤 결과가 나올까? 비슷한

결과가 나올까? 그렇지 않을까?

둘째, 바다 모래와 강 모래에 황산이나 과산화수소 넣었을 때 격렬하게 반응하였

는데 모래와 액체가 반응하는 이유는 무엇일까?

셋째, 바닷가에서 물에 항상 잠겨 있는 모래와 조간대에 있는 모래는 같은 특징

을 가질까?

넷째, 강은 S모양으로 물이 흐르면서 침식과 퇴적이 일어나는데 침식과 퇴적이

일어나는 곳이 다르다. 우리가 탐구한 곳은 모래가 쌓이는 퇴적되는 곳이었는데 침

식이 주로 이루어지는 곳의 모래와는 어떤 차이가 있을까?

이번 탐구를 바탕으로 위와 같은 궁금증을 해결할 때에는 실험의 횟수를 늘려서

실험 결과에 대한 신뢰도를 높일 필요가 있다. 특히 <탐구 문제 4>에서 시료 하나

를 가지고 가설을 검증하는데 무리가 있었기 때문이다.

- 35 -

참고 문헌 및 자료

1. 건축재료교재 편찬위원회, 건축재료, 보성각, 2005

2. 길정철, 최순묵, 건축재료의 이해, 야정문화사, 2005

3. 김기웅 문홍득, 토질역학. 구미서관, 2008

4. 김완기 외 3인, 건축재료실험, 기문당, 2007

5. 송기범, 건축 재료 시험법, 형성출판사, 2009

6. 유강민, 우경식, 퇴적암의 이해, 한국학슬정보, 2007

7. 정은정, 현대인의 영양정보, 강남대학교 출판부, 2004

8. 조성권, 퇴적학, 우성문화사, 1995

9. 조준현 외 8, 건축재료학, 기문당, 2009

10. 한국지구과학회, 지구과학개론, 교육과학사, 2006

11. 한국지구과학회, 지구과학 실험서, 교학연구사, 1998

12. 한국지질자원연구소, 골재부존보사 및 품질관리 기술개발 연구, 2004

13. 화학교재연구소, 생활속에 숨겨진 화학의 이해, 사이플러스, 2008

14. 구글어스 : www.google.com

15. 원마도 표준입자 비교표 : www.agcsa.com.au

16. 네이버 백과사전 : www.naver.com

17. 국립중앙과학관 : www.science.go.kr