수탁연구 RM 2007-9-33 영재교육자료 : 중등 - 지구과학 - 중급 산사태 ( Landsliding ) 연 구 진 연구책임자: 정현철( 한국교육개발원) 공동연구자: 서혜애( 경 상 대 학 교) 황동주( 한국교육개발원) 박영신( 한국교육개발원) 연구조원: 유효숙( 한국교육개발원) 장윤혜( 한국교육개발원) 집 필 진 박창용( 서울 이화여자고등학교) 검 토 진 신명경( 경인교육대학교) 한국교육개발원
머 리 말 2000년 1 월 영재교육진흥법이 고시되었으며, 이에 따라 2002년 3월부터 영재교육을 실 시해오고 있습니다. 우리나라의 영재교육은 창의적 문제해결력, 도덕성, 자기 주도적인 학 습 태도를 지닌 인간을 육성함을 그 목표로 하고 있습니다. 이러한 목표를 성공적으로 달 성하기 위해서는 무엇보다 우수한 교사와 이에 적합한 교수 - 학습 자료가 풍부하게 있어야 합니다. 한국교육개발원에서는 2002년부터 2005년까지 교육인적자원부의 지원과 16개 시 도교 육청의 요청에 따라 초등학교 및 중학교용 수학, 과학 분야 학년별로 다양한 형태의 교 수 - 학습 자료를 개발하여 시 도에 제공함으로서 영재교육의 질적 수준을 제고하는데 노력하여 왔습니다. 올해에는 영재들의 창의적 문제해결력을 계발시켜 주기 위한 자료 총 36종 36책을 개 발하였습니다. 특히 올해의 교수 - 학습 자료는 우리나라 영재교육의 환경에 적합한 교수 - 학습 모형에 따라 개발되어 현장에서 보다 쉽게 활용할 수 있으리라 생각됩니다. 교사 용과 학생용을 한권의 책속에 모두 포함시킨 질 높은 자료를 개발하기 위하여 연구 집필 진이 최선의 노력을 다하였지만, 짧은 개발 기간과 제한된 여건 때문에 아직도 부족한 점이 있으리라 판단됩니다. 그러므로 본 자료는 교육 현장의 여건과 학생의 특성, 지도 교사의 창의적인 아이디어에 따라 융통성 있게 수정 보완되어 사용되어야 할 것입니다. 본 자료 개발에 참여해 준 집필진, 검토진 및 여러 행 재정적 지원을 해 준 전국 16 개 시 도 교육청 및 교육인적자원부 관계관 선생님들께도 감사를 드립니다. 그리고 연 구진의 노고를 치하하는 바입니다. 2007년 1월 한 국 교 육 개 발 원 원 장
차 례 주제 설정의 취지 및 목적 1 학생들이 해결해야 할 문제 상황 3 관련 교육 과정 5 학습 목표 5 개념 모형도 5 지도 계획 6 프로젝트 진행시 유의점 7 1 단계 : 계획하기 9 소주제1. 산사태란 무엇일까? 11 2 단계 : 지식 및 기능 습득하기 31 소주제2. 어떤 조건에서 산사태가 자주 발생할까? 33 소주제3. 산사태를 피할 수 있는 도로의 안식각은? 67 3 단계 : 프로젝트 수행하기 79 소주제4. 창의적 산출물 제작 및 발표 81 창의적 산출물 발표, 개념이해 및 탐구수행능력 평가 83 창의적 산출물 발표 평가틀 85 개념이해 평가 문항 86 탐구수행능력 평가 문항 87
산사태 ( Landsliding ) 주제 설정의 취지 및 목적 지진으로 인한 산사태. 2001년 1 월 엘살바도르의 라스 콜리나스(585 명 사망) - 1 -
2005 년 호우로 인한 산사태 현장( 경남 남해군) 과 복구 사진 - 2 -
학생들이 해결해야 할 문제 상황 < 가장 안전한 도로를 찾습니다. > 지난 2006년 7월의 장마로 인한 산사 태로 수많은 도로가 쓸려나갔습니다. 이러한 산사태로 인하여 인명피해와 재산피해는 이루 헤아리기 힘들 정도 였습니다. 특히 영동고속도로와 강원도의 국도, 지방도들의 피해가 가장 컸습니다. 우리 단양군에서는 현재 노동리 일대 의 도로의 안전성을 확보하기 위해 기 존의 도로를 재조사하려고 합니다. 이 도로는 집중호우와 이에 동반되는 산사태 등의 위험으로부터 안전한 도 로이고자 합니다. ### 영재 학생들의 많은 참여를 바랍니다. ###
관련 교육 과정 학습 목표 개념 모형도 1 차시 : 다양한 자연재해와 산사태 5 차시 : 프로젝트 발표 및 평가 천문 기상 해양 지질 천체의 충돌 플레어 태풍 홍수 황사 가뭄 적조 엘니뇨 쓰나미 화산 지진 산사태 자연재해 창의적 산출물 발표 결과에 대한 소감 발표 개념이해 평가 탐구수행능력 평가 산사태 2 차시 : 산사태의 발생 조건 3, 4 차시 : 산사태를 피할 수 있는 도로의 안식각은? 지질도 해석 한 국 의 지 질 ( 강의) 단 양 의 지 질 지 질 구 조 해 석 탐구실험 ( 탐구) 지질 구조 모형 만들 기 수막 현상 실험 토양의 특성 토양 생성 과정 과 기반 암 ( 강의) Mass Movem ent의 종류 탐구실험 ( 탐구/ 발표) 함 수 율 과 안 정 도 층 리 의 안 정 도 탐 구 계 획 서 발 표 3,4 차시 중간 현 장 지 질 조 사 조별 탐구 중간발표 / 조별 탐구 수행 조별 탐구 상황 중간발표 및 문제점 논의 문제 해결을 위한 탐구 실시 - 5 -
지도 계획 - 6 -
프로젝트 진행시 유의점 - 7 -
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1 단계 : 계획하기 소주제 1. 산사태란 무엇일까?
소주제 1. 산 사태란 무엇일까? - 11 -
주요 초점 질문 교수 학습 활동 계획 - 12 -
지도 활동 안내 자연재해 사진 자료 - 13 -
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자연재해 동영상 자료 Dscn2116.mov Dscn2117.mov Dscn2118.mov Dscn2120.mov Dscn2121.mov Dscn2123.mov RunUp_Phuket+(Thailand).avi RunUp_Krabi+(Thailand).avi RunUp_Beruwala(Sri-Lanka).avi - 20 -
활동 1 : 자연재해의 분류 [ 활동지 1, 22 p.] - 21 -
학생 활동지 1. 자연재해의 분류 - 22 -
강의 1: 산사태와 지반 운동 - 23 -
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문제상황 제시 : 단양 지역 노동리 일대의 도로 개설 단양 지역의 지형도 - 27 -
Google Earth 로 본 단양 남동부와 도로 건설 예정지( 점선) 북서쪽에서 바라본 단양읍과 도로 건설 예정지 - 28 -
필수정보 참고자료 - 29 -
2 단계 : 지식 및 기능 습득하기 소주제 소주제 2. 어떤 조건에서 산사태가 자주 발생할까? 3. 산사태를 피할 수 있는 도로의 안식각은?
소주제 2. 어떤 조건에서 산사태가 자주 발생할까? 1996년 고성 산불 2006년 집중호우로 인한 산사태 현장 - 33 -
주요 초점 질문 교수 학습 활동 계획 - 34 -
지도 활동 안내 강의 2-1: 한반도 30 억 년 이런 일이 한반도와 주변의 지체 구조도 - 35 -
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강의 2-2: 단양 일대의 지질 해석 - 42 -
이언 Eon 대 Era 신생대 중생대 기 Period 제4기 신제3기 고제3기 세 Epoch 시기 만 년 전 지질시대의 특징 홀로세 1 5000년 전 고대문명의 시작 플라이스토세 181 중엽 호모에렉투스 등장, 말엽 호모사피엔스 플라이오세 533 전반기에 오스트랄로피테쿠스 등장 백악기 Cretaceous 쥬라기 마이오세 2303 초식동물의 먹이인 풀이 번성 올리고세 3390 에오세 5580 팔레오세 6550 1,4550 Jurassic 1,9960 암모나이트, 어룡 절멸, 공룡과 익룡 절멸 중엽에 속씨식물의 번성 익룡의 출현, 중기에 조류 출현 현생 이언 트라이아스기 Triassic 2,5100 페름기 Permian 2,9900 석탄기 Cafboniferous 3,5920 암모나이트와 조개류의 번성, 공룡 등장, 포유류 출현 겉씨식물( 소철, 은행, 송백류) 이 지배 양치류의 쇠퇴와 겉씨식물의 출현 방추충 출현, 곤충 번성, 후기에 파충류의 출현 양치류의 거목이 삼림을 이루어 석탄층 형성 고생대 데본기 Devonian 4,1600 실루리아기 Silurian 4,4370 오르도비스기 Ordovician 4,8830 캄브리아기 Cambrian 5,4200 삼엽충과 필석 쇠퇴, 어류의 시대, 양서류의 출현 완족류가 번성 후기부터 식물군의 번성이 시작됨 Eurypterus 등장, 산호, 전갈류 번성, 필석류의 시대 후기에 최초의 육상식물인 송엽란류가 나타남. 두족류인 앵무조개 번성, 필석류의 시대, 원시어류인 갑주어가 나타남. 무척추 해양동물 번성, 삼엽충과 완족류 번성 원시적인 해조류가 바다에 생존 원생 이언 시생 이언 신원생대 10,0000 호주 남부 에디아카라의 Pound 규암층에서 최초 다 중원생대 16,0000 세포무척추동물화석군 발견(6억 8 천만년) 고원생대 25,0000 신시생대 28,0000 남아프리카 Barberton 근처 Chert층 내 박테리아와 중시생대 32,0000 남조류(32 억년) 고시생대 36,0000 그린랜드 남서부 Isua 퇴적 변성암(38 억년) 시시생대 - 43 -
P g: 선캄브리아대 화강편마암, j: 장산규암층, m: 묘봉층, p: 풍촌층, w: 화절층, Od: 동점규암층, Odu: 두무골층, Omg: 막골층, Cm: 만항층, Cg: 금천층, Pj: 장성층, Ph: 함백산층, Pd: 동고층, Jb: 반송층 - 44 -
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1에는 부정합, 2에는 경사진 습곡, 3에는 횡와습곡이 있다. 위 그림의 1 지역에 위치한 부정합의 경계. 화살표의 왼쪽이 만항층, 오른쪽이 막골층 - 47 -
대 지질시대 기 지층명 기호 신생대 제 4 기 충적층 Qa 중생대 고생대 ~ ~ ~ 부정합 ~ ~ ~ 지질계통 쥬라기 반송층군 Jb 대동누층군 페름기 석탄기 오르도비스기 캄브리아기 ~ ~ ~ 부정합 ~ ~ ~ 동고층 Pd 녹암통 고한층 도사곡층 함백산층 장성층 금천층 Pg Pds Ph Pj Cg 고방산통 사동통 만항층 Cm 홍점통 ~ ~ ~ 부정합 ~ ~ ~ 두위봉층 직운산층 막골층 두무골층 동점규암층 화절층 풍촌층 묘봉층 장산규암층 Odw Oj Omg Odu Od w p m j ~ ~ ~ 난정합 ~ ~ ~ 대석회암통 양덕통 평안누층군 조선누층군 선캄브리아대 화강암질편마암 P ggn 소백산변성암복합체 - 48 -
지층명 구분 두께 색, 구성암석 및 광물, 퇴적환경 등 Jb 덕천리층 반송 현천리층 층 사평리역암 Pd 동고층 Pg 고한층 Pds 도사곡층 Ph 함백산층 Pj 장성층 Cg 금천층 Cm 만항층 Odw 두위봉층 Oj 직운산층 Omg 막골층 < 300m 주로 장석질 사암. 약간의 흑색 셰일 ~600m ~200m ~300m 주로 암회색 셰일. 회색사암과 호층을 이루기도 하며 탄층의 협재도 주로 역암( 회색 담회색 적색 조립 사암이 기질, 규암+ 화강암, 사암, 석회암역 ) 담록 담청 암회색 세립 사암에 적색 실트질 사암 또는 적색 셰일 협재 사층리 발달(ESE WNW). 4cm 이하의 녹니석 충진 기저역암 흑색 셰일, 암회색 조립사암, 담록색 중립사암 흑색 셰일 내에서 식물 화석이 발견되었음. 담록색 조립사암에 회색중립사암이 협재 남부에서 트라이아스기 -쥬라기 퇴적층에 부정합으로 덮임 담색 조립사암이나 규암 풍화에 강함 간혹 의 흑색 셰일 협재 100~300m ( ) 2~3m 기저부는 회색 담백색 조립 사암 최상부는 흑색 셰일 또는 세입질 사암 100~170m 주로 흑색 셰일과 세립질 사암이며 수 매의 석탄층 협재 4 개의 윤회층 ( 사암 셰일 석회암 함탄층 ) 으로 구성 ~60m 200~500m ~50m 50~100m 250~400m Odu 두무골층 150~270m Od 동점규암층 w 화절층 p 대기/ 풍촌층 m 묘봉층 < 50m?~200m 200~300m 80~250m 상부는 주로 흑색 셰일 흑회색 중립사암, 흑색 셰일, 흑회색 석회암. 적색 셰일과 회색 사암의 호층 발달( 사이에 연녹 암회색 셰일, 회백색 사암, 담회 담황색 석회암 협재) 기저부는 적색 중립 사암, 곳에 따라 얇은 기저역암층 담회색 괴상 생쇄설물 석회암과 석회질 셰일로 구성. 평력석회암 협재 하부 상향세립화 퇴적층과 탄산염암. 상부 연흔 폭풍영향 해양대지 흑색 셰일과 청회색 석회암. 중부 수 m 구간에서 대형 화석이 다량 산출 하부는 석회질 우세지만 상부는 이질 우세 상부는 돌로스톤 우세, 화석감소. 스트로마톨라이트 건열 증발잔류암 빈출 하부는 돌로마이트질 석회암 ( 생물교란, 생물골격 ) 회색 녹회색의 석회암이나 돌로스톤 그리고 이회암 내지 셰일층의 교호 상부는 두꺼운 석회질 셰일과 얇은 두께의 리본암과 이회암 -셰일이 교호 중부는 이회암과 셰일, 이들과 교호하는 리본암과 평력석회암 하부는 세립질 사암과 실트암 상부로 가며 리본암과 평력석회암 협재 암회색 or 담갈색의 중립질 사암. 일부 암회색 석회질 셰일과 사암 협재 규암 구성 석영은 세립 중립이며 원마도와 분급은 양호. 사층리 존재 상부는 석회암 - 셰일 교호층과 평력석회암 반복, 최상부는 석회질 사암층 중부는 1~5m 규암층과 <1m 석회암층의 교호 하부는 석회암 - 셰일(or 이회암 ) 의 교호에 의한 층상구조가 가장 잘 나타남 층리가 거의 없는 유백색 괴상 석회암 ( 암회색 담홍색 청회색을 띠기도 함 ) 생성환경에 관해서는 다양한 해석( 석호, 천해, 조간대와 대륙사면 ) 이 있음 상부는 암회색 운모질 천매암에 얇은 사암층이나 석회암층이 협재 중부는 담록색이나 흑색 갈색의 셰일 하부는 흑색 및 암회색 슬레이트 ( 삼엽충과 완족류 화석 산출) 하부에 좋은 원마도의 보통 5cm 이하 역( 흑색 셰일, 규암, 화강암 기원) j 장산규암층 40~200m 안정된 대륙붕 연변의 천해환경 하부로부터 4m 역질 규암, 50m 암회색 세립사암 실트암, 150m 규암 P ggn 혼성암질 반상변정 편마암, 세립의 흑운모 석영 - 49 -
탐구 1-a: 지질 단면도 해석 [ 활동지 2-1, 52p.] 강원도 영월의 단층 강원도 영월의 습곡 충북 단양 노동리 인근의 습곡. 42쪽 단양 지질도의 3에 위치 - 50 -
지질 단면도 해석 연습 학생활동지 예시 답안 - 51 -
학생 활동지 2-1a. 지질 단면도 해석 연습 # 기초 위 지질구조도를 보고 이 지역에 일어난 사건들을 재구성해 보자. - 52 -
학생 활동지 2-1b. 지질 단면도 해석 #1, #2 위 지질단면을 보고 이 지역에 일어난 사건들을 재구성해 보자. - 53 -
학생 활동지 2-1c. 지질 단면도 해석 #3, #4 위 지질단면을 보고 이 지역에 일어난 사건들을 재구성해 보자. - 54 -
탐구 1-b: 지질구조 모형 만들기 [ 활동지 2-2, 58p.] 모형 번호 입체 지질구조 모형에 나타난 특징 1 경사진 지층 2 비대칭이며 경사진 습곡 3 수평한 습곡에 날가개 역전된 지층 4 경사를 가진 비대칭 습곡 5 등굽은 습곡과 팽축구조( 부딘) 6 수평층에 나타나는 정단층 7 주향단층 8 주향이동단층 9 심성암에 의한 접촉변성대. 광맥 10 점으로 표시된 부분은 접촉열변성의 흔적. 암맥, 암상, 용암. 모암은 판상. 11 배사를 부정합으로 덮는 경사층과 골짜기 - 55 -
부안 채석강에 나타나는 층리(수평, 경사층)와 부정합 단양 노동리의 경사진 습곡(배사구조). 42쪽 단양 지질도의 ②에 위치 - 56 -
철원 고석정 인근 화강암의 절리 부안 적벽강에 나타나는 정단층 - 57 -
학생 활동지 2-2a. 입체 지질구조 모형 #1, #2 위 펼친그림을 이용하여 다양한 입체 지질구조를 만들어 보자. - 58 -
학생 활동지 2-2b. 입체 지질구조 모형 #3, #4 위 펼친그림을 이용하여 다양한 입체 지질구조를 만들어 보자. - 59 -
학생 활동지 2-2c. 입체 지질구조 모형 #5, #6 위 펼친그림을 이용하여 다양한 입체 지질구조를 만들어 보자. - 60 -
학생 활동지 2-2d. 입체 지질구조 모형 #7, #8 위 펼친그림을 이용하여 다양한 입체 지질구조를 만들어 보자. - 61 -
학생 활동지 2-2e. 입체 지질구조 모형 #9, #10 위 펼친그림을 이용하여 다양한 입체 지질구조를 만들어 보자. - 62 -
학생 활동지 2-2f. 입체 지질구조 모형 #11 위 펼친그림을 이용하여 다양한 입체 지질구조를 만들어 보자. - 63 -
탐구 2: 수막 현상 실험 [ 활동지 3, 65p.] - 64 -
학생 활동지 3-65 -
필수정보 참고자료 - 66 -
소주제 3. 산사태를 피할 수 있는 도로의 안식각은? 단양 노동리 도로 주변 영월 봉래산 북쪽 도로 주변 - 67 -
경남 하동군 도로 주변 - 68 -
주요 초점 질문 교수 학습 활동 계획 - 69 -
지도 활동 안내 강의 3 : 토양의 생성과정과 기반암 - 70 -
강의 4 : Mass movement 의 종류 ( 포행에 관하여 ) - 71 -
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탐구 3: 토양의 함수율과 안정도 실험 [ 활동지 4, 74p.] - 73 -
학생 활동지 4-74 -
탐구 4: 절리면, 층리의 안정도 실험 [ 활동지 5, 76p.] - 75 -
학생 활동지 5-76 -
발표 1: 조별 탐구계획서 제작 및 발표 발표 2: 조별 탐구 상황 중간 발표 및 문제점 논의 탐구 5: 지난 탐구상황에서 야기된 문제를 해결하기 위한 보충실험 - 77 -
필수정보 참고자료 - 78 -
3 단계 : 프로젝트 수행하기 소주제 4. 창의적 산출물 제작 및 발표
소주제 4. 창의적 산출물 제작 및 발표 < 가장 안전한 도로를 찾습니다. > 지난 2006년 7월의 장마로 인한 산사태로 수많은 도로가 쓸려나갔습니다. 이러한 산사태로 인하여 인명피해와 재산피 해는 이루 헤아리기 힘들 정도였습니다. 특히 영동고속도로와 강원도의 국도, 지방도 들의 피해가 가장 컸습니다. 우리 단양군에서는 현재 노동리 일대의 도 로의 안전성을 확보하기 위해 기존의 도로 를 재조사하려고 합니다. 이 도로는 집중호우와 이에 동반되는 산사 태 등의 위험으로부터 안전한 도로이고자 합니다. ### 영재 학생들의 많은 참여를 바랍니다. ### - 81 -
창의적 산출물 발표, 개념이해 및 탐구수행능력 평가
창의적 산출물 발표 평가틀 발표 조 : 평가 항목 점수 구분 세부 평가항목 하 중 상 특이사항 기록 산출물 제작 과정의 준비성(4 차시 때 관찰) 6 8 10 실험 전 산출물 제작 과정에 있어서의 조원 간 단합 6 8 10 다양한 요인에 대한 나열과 실험 유무 12 16 20 실험과정 실험의 오차 발생 원인에 대한 지적과 고려 12 16 20 내용에 대한 일목요연한 소개 6 8 10 발표물의 내용 충실도 6 8 10 발표 발표자의 발표 내용과 태도 6 8 10 다른 조 발표에 대한 경청 정도 6 8 10 합계 - 85 -
개념이해 평가 문항 - 86 -
탐구수행능력 평가 문항 영월 남동부의 지형과 도로 위치도 - 87 -
(b) 로 표시된 지역의 노선지질도. (b) 지역의 수직 지질 단면도 - 88 -
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단양의 대표적인 관광지인 사인암. 화강암의 방상 절리가 잘 나타남. 단양의 대표적인 관광지인 도담삼봉. 지질조사를 마치고 쉬어가기 적당한 곳. - 99 -
단양 남쪽 죽령역 부근의 대규모 향사구조 막골층과 만항층의 경계부분 모습. 42쪽 1 지점 - 100 -
만항층에 나타나는 적색 셰일의 모습. 왼쪽으로는 녹색 셰일도 보임. 위 그림보다 남쪽으로 100m 정도 더 가면 만날 수 있는 소규모 단층과 석영맥 - 101 -
노동리 고개 최정상부(42쪽의 ②)에 위치한 경사진 습곡 노동리 도로변의 횡와습곡. 42쪽의 ③ 지역 - 102 -
수탁연구 RM 2007-9-33 산사태 ( Landsliding ) 발 행 2007년 1월 일 발 행 인 고 형 일 발 행 처 한국교육개발원 주 소 서울 서초구 우면동92-6 우137-791 전화 : (02)3460-0114 팩스 : (02)3460-0148 http://www.kedi.re.kr 등 록 1973년 6월 13일 제16-35호 인 쇄 처 대한인쇄사 (02)2279-7834.