우리나라에는 반도부 지역에 석회암 지층이 널리 분포되고 있다. 석회암 지층에 동굴이 발달한다. 즉, 북한지역에서는 중앙 서부지구에 남한지역에서는 중앙 동부지역에 널리 분포하고 있다. 이와 같은 석회암 지역의 지표면에서는 이른바 카르스트 지형이 발달하게 되는데 바로 이 카르스트지형의 지층에서 석회동굴이 발달하고 있다. 이제 북한지역의 석회동굴 분포를 이해하기 위하여 북한의 카르스트 지형과 석회동굴분포가 어떻게 관련되고 있는가를 살피고자 한다. 본 연구는 필자가 한국과학기술단체 총연합회의 연구기금으로 연구한 "북한의 지형연구" 중의 일부를 발췌한 논문이다.(중략)
카르스트라는 용어는 고대 인도-유럽어로 그 기원은 거슬러 올라간다. 암석을 뜻하는 칼라(Karra)로 부터 그 근원을 찾을 수 있고, 그것의 파생어는 유럽과 중동의 많은 언어에서도 발견된다. 북부의 유고슬라비아에서 그 단어는 칼스(kars)를 거처 카라(Kra)로 발전했다. 또한 유고슬라비아와 이태리의 국경지대인 트라에스트(Trieste)지방에서 그 지역에 대한 지역적인 명칭으로 이것이 '불모의 땅'이라는 뜻이기도 하다. 이 지역은 종종 이 지역의 자연적인 특징이 최초로 광범위하고 과학적인 연구로 받아들여진 지역으로 '고전적인 카르스트'로 언급된다. 로마시대에 지역적인 명칭은 '칼스서 혹은 칼소'(Carsus & Carso)였고, 그것이 오스트리아-헝가리(Austro-Hungarian)제국의 일부분이 되고 나서, '카르스트'(karst)라는 독일말로 정착되어진다. 뷔엔나(Vienna)의 지리학 또는 지질학술대회에서 국제적인 과학적 용어로서 그 단어가 정식으로 사용되었고, 그 용어의 기술적인 사용은 19세기 중반경에 확립되었다.(중략)
카르스트라는 용어는 고대 인도-유럽어로 그 기원은 거슬러 올라간다. 암석을 뜻하는 칼라(Karra)로 부터 그 근원을 찾을 수 있고, 그것의 파생어는 유럽과 중동의 많은 언어에서도 발견된다. 북부의 유고슬라비아에서 그 단어는 칼스(kars)를 거처 카라(Kra)로 발전했다. 또한 유고슬라비아와 이태리의 국경지대인 트라에스트(Trieste)지방에서 그 지역에 대한 지역적인 명칭으로 이것이 '불모의 땅'이라는 뜻이기도 하다. 이 지역은 종종 이 지역의 자연적인 특징이 최초로 광범위하고 과학적인 연구로 받아들여진 지역으로 '고전적인 카르스트'로 언급된다. 로마시대에 지역적인 명칭은 '칼스서 혹은 칼소'(Carsus & Carso)였고, 그것이 오스트리아-헝가리(Austro-Hungarian)제국의 일부분이 되고 나서, '카르스트'(karst)라는 독일말로 정착되어진다. 뷔엔나(Vienna)의 지리학 또는 지질학술대회에서 국제적인 과학적 용어로서 그 단어가 정식으로 사용되었고, 그 용어의 기술적인 사용은 19세기 중반경에 확립되었다.(중략)
카르스트는 자연수의 용식작용에 의하여 형성되는 지형이다. 용식은 카르스트 지형에 있어 가장 우세한 과정이 아니며, 또한 지배적인 과정도 아니지만, 그것은 다른 유형의 지형에서 형성되는 결과보다 용해질 암석에서 더 다양한 역할을 하기 때문이다. 용식의 가장 중요한 역할은 바위의 침투성을 증가시키면서 지하의 공간을 확대시키는 데 있다. 이는 지하수에 의해 지표면의 점진적인 용식적인 변화인 카렌, 석문, 용천, cockpit 및 mogote, sinkholes, hum 등의 카르스트 지형을 창출한다. 수문학의 대표적인 이론인 Darcy's Law가 용식지형에서는 전혀 적용되지 않는다는 검증 결과만 하더라도 카르스트가 얼마나 다양하고 복잡한 수문학적인 형성과정을 가지고 있는가를 알 수 있을 것이다. 특히 Darcy의 법칙은 비등방성과 비균질적인 투수층에는 적용되지 않는다. 왜냐하면 카르스트 지역에서는 1차삼투율(primary transmissivity)의 공극율에 따른 투과율이 적용되는 일반적인 암석에서의 결과보다 2차삼투율(secondly transmissivity인 단층선, 균열, 절리면 등에 의한 투과율이 훤씬 증대되기 때문이다. 따라서 카르스트수문학은 자연수의 용식작용에 의하여 형성되는 지형이지만 투수성, 지하수의 유속, 동공속의 소지류의 구배, 입수율과 배출율 등이 일반적인 수문학과 다른 결과를 나타내고 있다.
석회동굴은 카르스트 지형 지역에서 지하 형성물로 나타나는 공동지역으로, 이 공동화된 공간에 2차적으로 석순, 석주, 종유석 등이 침전되어 생긴 동굴이다. 이런 카르스트 지형은 석회암 지층에서 용식작용으로 생겨나는데, 우리나라에서는 북쪽은 평안남도 동반지역과 함경남도의 남부서경지역, 황해도 서남부, 그리고 강원도 남부지역, 추가령 구조곡의 일부들이 해당한다. 그리고 남쪽은 문경 - 단양 - 제천 - 영월 - 평창 - 정선 - 삼척 - 강릉에 걸친 지역들이다. 따라서 우리나라의 석회암동굴들은 그 대부분이 조선계 대석회암통의 막동 석회암 층에 분포되고 있다.(중략)
한국 지리학계의 카르스트 연구 성과를 논문발표 수에 근거하여 편의상 지난 50년을 초창기(1960-70년대), 도약기(1980년대), 성장기(1990년대), 발전기(2000년대)로 나누어 정리해보고자 한다. 카르스트 연구논문의 통계와 분류는 학회지별로 집계하여 연구주제별로 발표 빈도를 살펴보고, 이들 연구가 수행된 사례를 지역별로 분류했다. 카르스트 지형은 그 어떤 지형학적 주제보다도 '물'의 역할이 강조되는 연구 대상이다. 열대와 온대 기후 하의 카르스트의 형태, 경관, 생성 과정이 동일하지 않고 지역별, 고도별 카르스트의 특징이 다르게 나타난다는 사실은 한국, 중국, 일본을 포함한 동아시아 지역에서의 과거 기후변화 과정이 생각보다 세밀하게 기록되어 있을 수 있다는 추측을 하게 한다. 카르스트 지형은 지하수 사용, 토지이용과 같은 인간 활동과 연관되어 지반침하를 통한 재해 현상의 원인이 되기도 하기 때문에, 계절적 강수현상, 석회암 분포, 표토의 특성을 함께 다룰 수 있는 자연지리 전문가의 육성이 앞으로 우리나라 재해 대응 역량을 키우는 데에 매우 중요하리라 사료된다. 또, 카르스트 지형이 갖는 특수한 경관은 그 자체로 심미적 대상이자 천연의 관광자원이므로, 이를 소개하고 탐구하며 개발하는 데에 지리학자들의 역할이 강조되어야 한다.
석회동굴은 석회암지역에서 형성된다. 이들 석회동굴은 석회암의 화학성분이 용해되어 지하에 스며들어 석회동굴을 형성한다. 석회암지대의 지표면에는 돌리네, 우발라와 같은 각종 지형이 나타나는데 이들을 카르스트지형이라 부르고 이들이 계속 변질 환산되어가는 과정을 카르스트윤회라고 한다. 카르스트윤회과정에서 지표수가 지하에 스며들어 지하수통로인 지하수동 즉 석회동굴이 형성되는데 이 지하수 통로가 바로 동굴인 것이다. 이렇게 형성된 동굴의 천정에는 계속적으로 땅속으로 지표면에서 물방울이 스며들게 되는데 이들 석회암의 용해물방울이 땅속지하수동의 천정, 벽면에 침적되어 이른바 동굴의 2차 생성물이 형성되는 것이다.
지반조사 결과에 의거하여 돌리네와 공동이 존재하는 지역을 구분하여 지역에 적합한 카르스트 형식을 적용, 예측하였다. 특히, 터널이 돌리네 발달 가능성이 적은 백운산 지역을 통과하는 경우에 소규모의 KT-1 ∼ KT-5가 존재하는 것으로 예측되었다. 그러나 설계시 지반조사의 한계성을 인식하고 시공 중에 필요하다고 판단되는 구간에는 막장 전방의 지질상태를 파악할 수 있는 조사를 선 시행하여, 그 결과를 토대로 최종 등급을 결정하여 안전한 시공에 대처할 수 있도록 해야 한다.
본 연구에서는 문경시 호계면 일대의 카르스트 지형을 정확한 평면과 단면 형태를 파악한 후, 형태 분류를 시도함으로써, 카르스트 지형 연구를 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다. 연구 지역에는 35기의 돌리네 및 우발라가 분포한다. 큰 규모의 우발라는 부곡리 굴넘재, 우로리의 텃골과 던지미골에 분포한다. 돌리네의 평면 형태는 원형 돌리네가 13기, 타원형 돌리네가 22기였고, 단면 형태는 사발형 27기, 접시형 2기, 깔대기형 6기였다. 돌리네가 형성되어 있는 위치는 대부분 200m 이상의 산지 능선이나 정상부이다. 돌리네 장축의 발달 방향은 석회암층의 주향과 일치하고 있고, 돌리네의 싱크홀에서 이어지는 지하수계가 석회동굴과 연결되는 것으로 추정된다. 연구지역에는 돌리네 외에도 3기 이상의 석회동굴과 카렌, 건천 등의 지형이 나타나고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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