우리가 사는 지구는 공[球] 모양으로 지구 표면에서 맨틀까지를 지각이라 부르며 맨틀의 하부에는 외핵 및 내핵이 존재합니다. 지각은 5대양 6대주로 이루어 져 있습니다. 대륙의 겉 표면은 대부분 흙으로 덮여 있으며 그 흙을 걷어 내면 돌 즉 암석이 노출됩니다. 그 흙과 돌을 기반으로 하는 지표에 살아가는 나는 모두 대자연의 일부입니다.
흙은 생명의 근원으로 식물은 흙에서 영양분을 흡수하여 성장하고, 동물 중 초식동물들은 식물을 먹고 살아갑니다. 흙은 토양의 역할을 하여 지반을 안정시키고, 홍수와 같은 자연재해를 예방하는 데에도 중요한 역할을 합니다. 돌은 지표의 지형을 형성하는데 중요한 역할을 합니다. 산, 강, 바다 등 우리가 살고 있는 세상은 모두 돌로 이루어져 있어 나에게 쉴 곳과 안전한 공간을 제공합니다. 이렇게 흙과 돌은 나와 함께 살아가는 생명체입니다.
지반공학에서 흙의 물리적 특성을 다루는 학문은 토질역학(soil mechanics)이며 암석의 물리적 특성을 다루는 학문은 암반역학(rock mechanics)입니다. 내가 어느 대학에서 강의 중 지표에 분포하는 “흙은 돌이 썩어서 된 것입니다”라고 했더니 청중들이 썩었다는 표현에 못 마땅한 눈치 여서 얼른 흙은 돌이 풍화작용에 의해 만들어 진 것이라고 표현을 바꾸었습니다. 그렇습니다. 지표에 발달하는 암석이 기계적 풍화작용이든 혹은 화학적 풍화작용이든 간에 풍화에 의해 자갈, 모래, 진흙(점토) 등으로 분해되어 지표를 덮고 있는 것이 흙인 줄을 우리는 잘 알고 있습니다.
암석 즉 돌은 퇴적암, 화성암 및 변성암으로 크게 3가지로 분류하며 각각의 암석 분류 안에 구성 물질, 구성 광물, 산출상태 등을 기준으로 여러 종류의 암석으로 이름이 붙여져 있습니다. 그 중 몇 가지 암석이 풍화에 의해 형성된 흙에 대해 언급해 보려 합니다. 우리기 잘 아는 화강암은 마그마가 지하 10km이하 깊은 곳에서 천천히 식어서 굳은 암석으로 석영, 장석, 운모 등으로 구성되어 있습니다, 이들 화강암의 광물들은 육안으로도 구분이 가능할 정도로 반심성암이나 화산암에 비해 큰 결정을 가집니다. 이렇게 형성된 화강암이 풍화 작용을 거쳐 만들어진 흙을 마사토라고 부릅니다. 마사토에는 석영의 입자들을 많이 함유하므로 인해 모래질이며, 투수성[permeability]이 매우 좋은 흙입니다. 이 흙은 물 빠짐이 좋아 모래질 땅에서 잘 자라는 식물 재배나 특히 화원에서 화분을 채우는 흙으로 이용되고 있습니다.
투수성 면에서 보면 제주도에 분포하는 현무암 지역에서 흔히 산출되는 콩알정도 크기의 붉은색 토양인 ‘송이’라는 것이 있습니다. 송이는 학문적으로는 스코리아 [scoria]라고 부르며 제주도에 가면 가끔 지붕 위에 붉은 색의 흙으로 덮여진 지붕을 볼 수 있는데 이것이 송이입니다. 이 스코리아는 현무암질 용암이 분출 시 폭발에 의해 생성된 것으로 물 빠짐이 좋아 난초를 좋아하시는 분들이 난의 화분에 담기 위해 앞 다투어 담아가려 합니다.
암석을 구성하는 광물 중에 가장 흔한 것이 장석입니다. 장석은 다시 사장석, 정장석으로 구분되는데 장석이 풍화작용을 받으면 고령토[kaolinite]로 변질됩니다. 이 고령토는 질그릇이나 타일 등을 만드는 귀중한 재료입니다. 고령토에 다른 철 성분이 섞여 있는 흙이 우리가 좋아하는 황토 흙이며 황토방을 만드는 재료나 지정수라는 물을 만들 때 사용하기도 합니다. 다양한 종류의 돌이 풍화작용을 거치며 만들어진 흙을 우리는 여러 곳에서 사용하며, 지반공학에서도 흙의 종류, 흙의 입자 등과 다짐의 정도에 따른 물리적 특성을 구분하여 분류하고 있습니다.
이렇게 흙과 돌은 우리 생활에서 없어서는 안될 소중한 재료로써 내가 살아가는 데에는 떨어질 수 없는 관계에 있습니다. 돌은 흙을 만들고, 흙은 더 깊은 곳에 있는 돌을 보호합니다. 그리고 나는 이 둘 사이에서 살아가며, 이 둘을 통해 세상을 이해합니다. 나는 흙, 돌, 그리고 나를 통해 대자연의 경이로움을 느낍니다. 우리는 흔히 죽으면 한줌의 흙으로 돌아간다고 합니다. 즉 나는 자연의 일부로써 흙과 돌과 같은 자연물로 이루어져 있으며, 자연의 섭리에 따라 살아가고 있다고 생각합니다. 그러므로 나는 자연을 존중해야 합니다. 흙과 돌은 인간에게 많은 혜택을 주지만, 우리는 자연을 함부로 파괴해서는 안 됨을 느끼게 됩니다. 흙과 돌을 보호함으로써, 나는 내 자신과 미래 세대의 삶을 지킬 수 있으리라 확신 합니다.
