경사(傾斜, slope)는 지리학 및 지형학에서 지표면과 수평면이 이루는 기울어진 정도를 가리키는 개념이다. 순우리말로 '비탈'이라고도 하며, 기울기, 구배(勾配)라고도 한다. 영어로는 gradient 또는 slope에 해당한다.
개념 및 정의
경사는 수평면을 기준으로 지표면이 기울어진 정도를 각도(°) 또는 경사도(%)로 나타낸다. 수평면일 경우 경사는 0°이고 수직면일 경우 경사는 90°이다. 경사도(%)는 수직 높이를 수평 거리로 나눈 값(탄젠트값)에 100을 곱하여 산출한다. 예를 들어 경사도 100%는 45°에 해당한다(tan45° = 1). 경사각이 작은 경우 수평 변위 대신 경사면을 따른 거리를 사용하여 근사하기도 한다.
경사도 구분
토양 및 산지 관리에서는 경사도를 기준으로 지형을 다음과 같이 구분한다.
- 평탄지: 경사 2% 미만 (또는 5° 미만)
- 매우 약한 경사지: 2~7%
- 약한 경사지: 7~15%
- 경사지: 15~30%
- 심한 경사지: 30~60%
- 매우 심한 경사지: 60% 이상
산지관리 측면에서는 각도 기준으로 완경사지(15° 미만), 경사지(15° 이상 20° 미만), 급경사지(20° 이상 25° 미만), 험준지(25° 이상 30° 미만), 절험지(30° 이상)로 구분하기도 한다.
측정 및 표현 방식
경사는 지질답사에서 클리노미터나 실바콤파스 등을 이용하여 측정한다. 불연속면의 방향성은 일반적으로 주향/경사(strike/dip) 또는 경사방향/경사(dip direction/dip) 방식으로 표현한다. 주향과 경사는 지질답사에서 층리, 습곡, 단층, 벽개면, 암맥 등 3차원 공간구조를 2차원 기록도구(지도, 사진 등)에 표현하기 위해 사용되는 약속된 기호 체계이다.
GIS에서의 경사 분석
수치표고모델(DEM)을 이용한 GIS 분석에서 경사는 한 셀에서 이웃한 셀로의 고도 변화율로 계산된다. 일반적으로 3×3 셀 이동 창을 사용하여 각 셀의 최대 변화율을 산출하며, 변화율이 클수록 가파른 지형, 작을수록 완만한 지형을 의미한다. 경사 분석은 산사태·홍수 등 자연재해 분석, 토양 침식 평가, 적지 선정, 수자원 관리 등 다양한 분야에 활용된다.
활용 분야
경사는 지형 분석의 기본 요소로서 도로·철도·건축물의 설계, 토양 침식 평가, 산사태 위험도 분석, 하천 유역 분석, 생태 서식지 평가 등에 핵심적인 지표로 사용된다. 도로 설계에서는 경사도가 차량의 등판 능력과 제동 거리에 직접적인 영향을 미치며, 철도에서는 기관차의 견인 하중을 제한하는 요소가 된다.
