개념 한 쪽
토양의 화학적·물리적 특성은 토양 입자의 전하, 점토광물의 종류, 입단 구조 등으로 설명한다. 양이온교환용량(CEC), 토양반응(pH)과 점토광물의 표면전하, 토양의 정화 및 입단 효과를 핵심으로 다룬다.
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출제기준 단원 「토양의 분류 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| CEC 정의·단위 판별 | 1 | CEC의 정의와 단위를 바르게 구분하기 |
| 토양의 환경기능 판별 | 1 | 토양의 정화 메커니즘과 오개념 선지 가리기 |
| CEC 수치·광물 비교 | 1 | 점토광물별 CEC 특성 비교로 옳지 않은 설명 골라내기 |
양이온교환용량(CEC)은 토양 교질(주로 점토와 유기물)이 보유할 수 있는 치환성 양이온의 총량을 의미한다. 토양 입자 표면의 음전하가 양이온을 흡착하므로, CEC의 크기는 교질이 가진 음전하의 양에 의존한다. CEC는 토양의 양분 보유능과 관련되며 일반적으로 메틸당량(meq/100g) 또는 cmol/kg 등의 단위로 표시한다.
토양반응은 토양 용액 속의 수소이온 활동도로 표현되는 pH를 중심으로 설명한다. 활산도는 용액 내의 H+ 활동도를, 잠산도는 토양 입자에 흡착된 교환성 수소와 알루미늄에 의한 산성을 가리킨다. 토양산성에 가장 큰 영향을 미치는 이온은 수소이온(H+)과 알루미늄 이온(Al3+)이며 탄산염·중탄산염 등은 산을 중화하여 완충 작용을 한다.
점토광물과 입자 크기는 표면적과 표면전하에 직접적인 영향을 준다. 분쇄나 분말화로 표면적이 증가하면 깨진 가장자리가 노출되어 표면전하량이 증가하는 경향이 있다. 점토광물 종류에 따라 CEC가 달라지며, 몬모릴로나이트 계열은 상대적으로 높은 CEC를 보이고 카올리나이트 계열은 상대적으로 낮은 CEC를 보인다.
토양은 오염물에 대해 흡착, 미생물 분해, 침전 등의 메커니즘으로 정화 기능을 수행한다. 용해성분이 단순히 유기화되어 여과되는 설명은 토양의 정화 원리와 부합하지 않으므로 주의해야 한다. 또한 입단 구조는 토양의 통기성과 수분 보유력을 향상시켜 식물 생육에 유리한 물리적 환경을 만든다.
양이온교환용량 관련 문항에서는 'CEC는 음전하의 크기에 비례한다'는 원리를 먼저 확인한다. 'CEC는 양전하와 음전하의 합' 혹은 '양전하 크기에 달린다'는 보기들은 교환의 기본 원리와 어긋나므로 오답으로 판단한다. 점토광물 관련 보기에서는 몬모릴로나이트가 높은 CEC, 카올리나이트가 낮은 CEC라는 점을 이용해 선지를 가른다.
토양반응 문제에서는 활산도와 잠산도의 차이를 구분한다. 토양산성의 주요 원인은 H+와 Al3+이며 탄산염류는 중화·완충 작용을 한다는 사실을 바탕으로 '탄산염이 산성의 주원인'이라는 선택지를 배제한다. 토양 정화 기능 문제에서는 흡착·분해·침전이 핵심 메커니즘임을 확인하고, 용해성분이 여과되어 정화된다는 설명을 오답으로 본다.
토양의 CEC에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ② · CEC(양이온교환용량)는 토양 교질이 보유할 수 있는 교환성 양이온의 총량을 의미하며, 토양 교질 입자의 표면에 존재하는 '음전하'의 크기에 달려있습니다. 양전하가 아니라 음전하가 양이온을 끌어당겨 흡착하기 때문입니다.
CEC는 토양 교질의 음전하 크기에 비례하며 양전하 크기와는 무관하다.
다음은 환경 구성요소로서의 토양을 설명한 것이다. 틀린 것은?
정답 ③ · 문제는 토양의 기능 설명 중 틀린 것을 찾는 것이다. 토양은 완충능력, 미생물에 의한 물질 분해와 순환, 불용성 콜로이드와 미생물 작용을 통한 흡착·분해 등으로 여과·정화 기능을 수행한다.
토양의 여과 및 정화 기능은 주로 불용성 콜로이드나 미생물 분해에 의한 것이며, 용해성분이 유기화되어 정수기 역할을 한다는 설명은 틀렸다.
토양의 CEC(양이온교환용량)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 문제는 토양의 양이온교환용량(CEC)에 관한 설명 중 틀린 것을 찾는 문제이다. CEC는 토양 교질이 보유할 수 있는 교환성 양이온의 총량을 의미하는 정의는 맞고, 교질 입자(특히 점토·유기물)가 주로 음전하를 띠어 양이온을 흡착하는 특성도 맞다.
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