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문제 정의
- 본 연구는 암설 사면이 매우 높은 밀도로 분포하고 있는 경상북도 청송군 파천면 옹점리의 동부 산지를대상으로, 암설 사면의 분포 특성과 이에 영향을 미친 형성 요인, 그리고 암설 사면 내 식생 피복의 변화 정도와 사면 내에서 암설의 이동 여부를 분석하였다.
제안 방법
- 최근에 암설 사면에서 발생하는 지형 변화의 양상을 파악하기 위하여, 연구 지역인 옹점리 동부에서도 암설 사면의 특성이 뚜렷하며 분석 조건이 양호한 가(Ga), 나(Na) 지역(Figure 9)을 중심으로, 지형의 시계열적 변화와 관련한 정밀한 분석을 실시하였다. 가 지역은 암설 사면의 규모는 매우 크지만, 사면 하단부에는 식생이 밀집되어 있고, 측정의 기준점 설정이 어려워 지상라이다를 이용한 관측이 거의 불가능하기 때문에, 1971년, 1991년, 2005년에 촬영된 항공사진을 대상으로, GIS 프로그램을 이용하여 좌표 보정을 실시한 후, 각 시기별 암설 사면의 면적과 증감률을 측정하였다.
- 본 연구는 청송군 옹점리 일대에 발달한 암설 사면의 분포 특성과 활동성의 여부에 초점을 두고, 먼저, 지형 및 지질 분석과 야외조사를 통해 암설 사면의 형성 요인과 분포 특성을 설명하였다. 다음으로, 항공사진을 대상으로 지난 수십 년 동안 암설 사면에서 식생 피복의 변화 정도를 계측하였으며, 첨단 정밀 측량 장비인 지상라이다를 이용하여 사면을 덮고 있는 암설 입자의 변동 여부를 확인함으로서, 암설 사면의 지형 변화와 활동성에 대해 분석하였다.
- 지상라이다의 측점군 좌표는 내부 좌표계를 기준으로 저장되므로 지상라이다의 설치 자세에 따라 취득된 자료의 수평은 실제 수평과 일치하지 않을 수 있다. 따라서 매 조사 시 3개 이상의 기준점을 설치하고 레벨을 이용하여 기준점의 고도차를 측량하여 지상라이다 자료의 수평을 보정하였다.
- 본 연구는 청송군 옹점리 일대에 발달한 암설 사면의 분포 특성과 활동성의 여부에 초점을 두고, 먼저, 지형 및 지질 분석과 야외조사를 통해 암설 사면의 형성 요인과 분포 특성을 설명하였다. 다음으로, 항공사진을 대상으로 지난 수십 년 동안 암설 사면에서 식생 피복의 변화 정도를 계측하였으며, 첨단 정밀 측량 장비인 지상라이다를 이용하여 사면을 덮고 있는 암설 입자의 변동 여부를 확인함으로서, 암설 사면의 지형 변화와 활동성에 대해 분석하였다.
- 시간에 따른 지형 변화 분석을 위해서는 각 조사 시점별 지형 자료를 모두 정확히 일치시켜야 하며, 이를 위하여 사면 중앙부에 위치하는 지형 변화가 거의 없는 암벽 지역을 수 cm 간격으로 정밀하게 스캔한 후각 조사 시점별 자료를 서로 일치시켰다. 이때 각 조사 시점별 오차는 약 7mm이다.
- 암설 사면 내 암설 입자의 변화 및 이동 가능성을 확인하기 위해, 첨단 정밀 측량 장비인 지상라이다를 이용하여, 동일한 암설 사면을 대상으로 2007년 11월 29일, 2008년 4월 4일, 2009년 6월 14일에 각각 스캔 측량을 실시하였다(Figure 4).
- 이러한 암설의 활동 가능성이 의심되는 나 지역을 대상으로, 3차원 지형 스캐너인 지상라이다를 이용하여 2007년, 2008년, 2009년 3회에 걸쳐 지형 스캔을 실시하고, 자료를 분석하였다. 암설 사면의 두 지점에 대해서는 암설의 형태를 구분할 수 있도록 측점 간격이 수 cm 이내의 고밀도 스캔을 A, B 구역에서 수행하였다(Figure 11). A는 지면 기준 약 65m, B는 지면 기준 약 30m에 위치한다.
- 암설 사면의 형성 요인과 분포 특성을 설명하기 위하여 연구지역의 지질별 지형 특성을 분석하였으며, 항공사진을 이용하여 암설 사면 면적과 식생 피복도의 변화를 측정하였다. 지질별 지형 특성 분석은 1:25,000 청송 도엽 지형도, 옹점리 일대의 1:5,000 수치지형도, 1:50,000 청송 도엽 지질도를 GIS 프로그램인 ArcGIS를 이용하여 지질도의 각 암석 분포 지역별로 고도, 경사도, 면적, 부피 등의 지형 기복을 측정하였다.
- 옹점리 동부 지역에 분포하는 암설 사면에 대한 특성을 정량적으로 파악하기 위하여 ArcGIS에서 격자 크기 5m의 DEM을 생성한 후 해발고도, 경사도, 사면 향을 분석하였다(Table 5, 6). 분석을 실시한 옹점리 동부 지역의 면적은 5.
- 이러한 암설의 활동 가능성이 의심되는 나 지역을 대상으로, 3차원 지형 스캐너인 지상라이다를 이용하여 2007년, 2008년, 2009년 3회에 걸쳐 지형 스캔을 실시하고, 자료를 분석하였다. 암설 사면의 두 지점에 대해서는 암설의 형태를 구분할 수 있도록 측점 간격이 수 cm 이내의 고밀도 스캔을 A, B 구역에서 수행하였다(Figure 11).
- 지상라이다를 이용하여, 옹점리 나 지역의 A, B 지점을 대상으로, 2007년 11월 29일, 2008년 4월 4일, 2009년 6월 14일에 각각 측정한 자료를 토대로, 편차 분석을 실시하여 해당 기간 동안 암설의 변동 여부를 분석하였다. 편차 분석 결과를 나타낸 Figure 13에서 녹색은 공간상의 위치 변화가 거의 없는 것이며, 적색으로 갈수록 위치 변화가 큰 것이다.
- 암설 사면의 형성 요인과 분포 특성을 설명하기 위하여 연구지역의 지질별 지형 특성을 분석하였으며, 항공사진을 이용하여 암설 사면 면적과 식생 피복도의 변화를 측정하였다. 지질별 지형 특성 분석은 1:25,000 청송 도엽 지형도, 옹점리 일대의 1:5,000 수치지형도, 1:50,000 청송 도엽 지질도를 GIS 프로그램인 ArcGIS를 이용하여 지질도의 각 암석 분포 지역별로 고도, 경사도, 면적, 부피 등의 지형 기복을 측정하였다. 항공사진 분석에는 1971년, 1991년, 2005년에 촬영된 항공사진을 사용하였으며, ArcGIS의 Georeferencing tool을 이용하여 수치지형도와 항공사진의 주요 지물, 능선 및 하천의 위치를 일치시키는 방법으로 좌표를 보정하였다.
- 최근에 암설 사면에서 발생하는 지형 변화의 양상을 파악하기 위하여, 연구 지역인 옹점리 동부에서도 암설 사면의 특성이 뚜렷하며 분석 조건이 양호한 가(Ga), 나(Na) 지역(Figure 9)을 중심으로, 지형의 시계열적 변화와 관련한 정밀한 분석을 실시하였다. 가 지역은 암설 사면의 규모는 매우 크지만, 사면 하단부에는 식생이 밀집되어 있고, 측정의 기준점 설정이 어려워 지상라이다를 이용한 관측이 거의 불가능하기 때문에, 1971년, 1991년, 2005년에 촬영된 항공사진을 대상으로, GIS 프로그램을 이용하여 좌표 보정을 실시한 후, 각 시기별 암설 사면의 면적과 증감률을 측정하였다.
- 지질별 지형 특성 분석은 1:25,000 청송 도엽 지형도, 옹점리 일대의 1:5,000 수치지형도, 1:50,000 청송 도엽 지질도를 GIS 프로그램인 ArcGIS를 이용하여 지질도의 각 암석 분포 지역별로 고도, 경사도, 면적, 부피 등의 지형 기복을 측정하였다. 항공사진 분석에는 1971년, 1991년, 2005년에 촬영된 항공사진을 사용하였으며, ArcGIS의 Georeferencing tool을 이용하여 수치지형도와 항공사진의 주요 지물, 능선 및 하천의 위치를 일치시키는 방법으로 좌표를 보정하였다.
대상 데이터
- 따라서 라이다를 이용하면, 지형 기복에 대한 cm 단위의 미세한 변화를 확인할 수 있으며, 공간 좌표가 확보되기 때문에 지형 구성 물질에 대한 위치, 면적, 부피 변화를 정밀하게 정량적으로 측정할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 Optech사의 ILRIS 36D 지상라이다를 이용하였으며, 측점의 위치 정확도는 약 10mm이다.
- 따라서 해발고도 140m인 안동 기상대에 비해 옹점리의 암설 사면 분포 지역은 해발고도 280m 이상의 산간지역에 위치하고 있으므로 안동보다 더 많은 영하일수가 기록될 것으로 예상된다. 옹점리와 가장 인접하면서 해발고도가 유사한 주왕산 자동기상관측소(해발고도 262m)의 2007년 10월부터 2008년 4월까지의 자료를 토대로, 일 최저기온 영하일수는 10월 21일부터 시작하여 4월 28일까지 모두 135일로 계산되었다(Table 2).
성능/효과
- GIS 프로그램을 이용하여 청송 도엽에 분포하는 4개 암석의 지형 기복 특성을 분석해 본 결과(Table 4), 백악기 규장암 분포 지역은 해발고도가 높고 평균 경사도는 가장 급한 것으로 나타나서, 백악기 규장암이 4개 암석 중에서 가장 높고 험준한 지형을 형성하고 있음을 알 수 있다. 또한 백악기 규장암 지역은 4개 암석 중에서 표면적에 대한 부피의 비율이 가장 큰데, 이는 지표면의 형태가 상대적으로 단조롭다는 것, 즉 기복이 단순하다는 것을 의미한다.
- 그 결과, 백악기 규장암의 분포 지역과 암설 사면 밀집 지역이 일치하는 점에서, 옹점리 동부 산지에서 암설 사면이 잘 발달하는 가장 중요한 요인은 기반암의 특성으로 볼 수 있으며, 내륙에 위치한 산지 지역으로 영하일수가 비교적 길게 나타난다는 점에서, 이 지역의 기후 특성도 암설 사면의 형성에 중요한 영향을 미치고 있다. 즉, 규장암은 주변의 암석보다도 상대적으로 풍화·침식에 강하면서도 불규칙한 수직 절리가 발달되어 있기 때문에, 급경사의 단애로 이루어진 사면을 이루는 경우가 많고, 이러한 단애에 발달한 수직 절리의 내부에 침투한 수분을 매개로 겨울철에 얼음의 쐐기작용이 활발히 진행된 결과, 단애로부터 암설이 떨어져 나와 단애의 하단부에 암설이 쌓이게 되었던 것으로 판단된다.
- 그리고 옹점리의 나 지역을 대상으로 지상라이다를 이용하여, 개별 암설 입자의 변동 여부를 분석 결과, 두 지점에서 대체로 1년 동안 1~2개 정도의 암설 입자가 해당 위치에서 완전하게 제거되어 사라지거나 새롭게 추가된 것으로 분석되었다. 그러나 이들 암설 입자가 배후에 위치한 단애면으로부터 새로 공급되어 암설사면에 추가된 것인지, 사면 상부에 위치하던 암설 입자가 사면을 따라 이동하는 것인지에 대해서는 정확히 알 수 없으며, 이를 파악하기 위해서는 장기간에 걸친 정밀한 보완 조사가 요구된다.
- 이러한 면적 감소는 암설 사면 내에 식생이 침투하면서 식생 피복 면적이 증가하여 발생한 것으로, 암설 사면을 이루는 암설이 사면 내에 매우 안정적으로 존재하고 있음을 보여준다. 따라서 암설 사면의 면적 축소는 식생 피복 면적의 증가로 달리 표현할 수 있으며, 이를 계산해 보면, 1971년에서 1991년까지 연 평균 516.5m2의 식생 피복 면적이 증가하였으며, 1991년에서 2005년까지는 연 평균 308.9m2, 1971년에서 2005년까지는 연 평균 431.0m2의 식생 피복 면적이 증가한 것으로 나타났다.
- 안동에서 일 최저기온이 영하로 기록된 날은 11월 19일부터 3월 20일까지 총 121일로서, 1년 365일 중 약 1/3에 해당되는 날이 영하의 기온을 경험하고 있다. 따라서 해발고도 140m인 안동 기상대에 비해 옹점리의 암설 사면 분포 지역은 해발고도 280m 이상의 산간지역에 위치하고 있으므로 안동보다 더 많은 영하일수가 기록될 것으로 예상된다. 옹점리와 가장 인접하면서 해발고도가 유사한 주왕산 자동기상관측소(해발고도 262m)의 2007년 10월부터 2008년 4월까지의 자료를 토대로, 일 최저기온 영하일수는 10월 21일부터 시작하여 4월 28일까지 모두 135일로 계산되었다(Table 2).
- 옹점리 동부 지역에 분포하는 암설 사면에 대한 특성을 정량적으로 파악하기 위하여 ArcGIS에서 격자 크기 5m의 DEM을 생성한 후 해발고도, 경사도, 사면 향을 분석하였다(Table 5, 6). 분석을 실시한 옹점리 동부 지역의 면적은 5.619km2이며, 암설 사면 면적은 0.277km2로 계산되어, 암설 사면의 면적 비율은 4.93%로 나타났다.
- 분석을 실시한 옹점리 동부 지역의 평균 해발고도는 440.5m이며, 여기에 분포하는 암설 사면의 평균 해발고도는 400.9m로서, 분석 대상 지역의 평균보다 낮게 나타났다. 이는 암설 사면이 대체로 산지 사면의 중·하단부에 분포하고 있다는 것으로, 사면 중·상단부에서 공급된 암설이 낙하와 같은 중력의 작용에 의해 사면의 중·하단부로 이동되어 분포하고 있음을 의미한다.
- 사면향 분석 결과, 옹점리 동부 지역에서는 북사면과 동사면에 비해 남사면과 서사면에서 암설 사면의 분포 면적이 매우 넓은 것으로 확인되었다. 그러나 옹점리 동부 지역은 대부분 직선 사면을 이루고, 안식각에 해당하는 사면 각도를 나타내며, 현지 조사 결과 식생의 밀도와 관계없이 모든 사면의 지표면에서 크고 작은 암설이 지표를 덮고 있는 모습을 관찰할 수 있기 때문에, 이러한 사면향 분석 결과는 암설 사면의 형성 과정과 관련한 결과라기보다는, 암설 사면 형성 이후, 북사면과 동사면은 식생 피복이 활발히 진행되어 암설사면을 피복함으로서 상대적으로 암설 사면의 면적이 좁은 것으로 나타나고, 남사면과 서사면은 상대적으로 식생 피복이 불량하여 암설 사면이 유지되고 있는 지역이 상대적으로 넓게 나타난 결과로 해석된다.
- 암설 사면에 대한 사면향 분석 결과, 북사면과 동사면에 비해 남사면과 서사면에서 암설 사면의 분포 면적이 넓은 것으로 나타났다. 이는 남사면과 서사면이 북사면과 동사면에 비해 상대적으로 일사량과 기온이 높으므로 지표에서 수분 증발이 활발해져, 상대적으로 식생 피복이 불량한 결과, 암설이 지표에 노출되어 나타나는 면적이 넓기 때문인 것으로 판단된다.
- 옹점리 동부의 분석 대상 지역과 암설 사면에 대한 사면향 분석을 실시한 결과(Table 6), 분석 대상 지역에서는 남서향이 약 16%, 서향과 북향이 각각 약 15%, 북서향과 남향이 각각 약 11%, 북동향과 남동향이 각각 약 10%로서, 모든 사면 향의 면적 비율이 약 8~16% 범위에서 고르게 나타났다. 그러나 암설 사면이 위치한 곳은 남서향이 약 34%, 서향이 약 29%, 남향이 약 13%로, 남-남서-서향의 범위에서 면적 비율이 매우 높은 것으로 계산되었다.
- 옹점리의 가 지역을 대상으로 암설 사면의 면적과 증감률을 측정한 결과, 1971년부터 2005년까지 58.0%의 암설 사면 면적 감소율을 보여, 식생 피복으로 인해 암설 사면의 면적이 꾸준히 감소하였으며, 이를 연간 식생 피복률로 계산하면, 매년 평균 431.0m2의 면적에서 식생 피복이 증가한 것으로 나타났다.
후속연구
- 그러나 이동하는 암설 입자가 배후에 위치한 단애면으로부터 새로 공급되어 암설 사면에 추가된 것인지, 사면 상부에 위치하던 암설 입자가 사면을 따라 이동하는 것인지에 대해서는 정확히 알 수 없으며, 이를 파악하기 위해서는 장기간의 정밀한 보완 조사가 요구된다. 또한 지진과 같은 진동이나 태풍, 폭풍우 등의 악기상은 사면 내에서 암설이 이동되는 자연 조건이 되기도 한다.
- 그리고 옹점리의 나 지역을 대상으로 지상라이다를 이용하여, 개별 암설 입자의 변동 여부를 분석 결과, 두 지점에서 대체로 1년 동안 1~2개 정도의 암설 입자가 해당 위치에서 완전하게 제거되어 사라지거나 새롭게 추가된 것으로 분석되었다. 그러나 이들 암설 입자가 배후에 위치한 단애면으로부터 새로 공급되어 암설사면에 추가된 것인지, 사면 상부에 위치하던 암설 입자가 사면을 따라 이동하는 것인지에 대해서는 정확히 알 수 없으며, 이를 파악하기 위해서는 장기간에 걸친 정밀한 보완 조사가 요구된다.
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