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문제 정의
- 본 연구에서는 태백산맥 남부 동해안에 위치한 울진 광천, 평해 남대천, 영덕 오십천을 대상으로 하안단구 지형 및 분포, 형성시기 및 형성과정을 파악하고 하각률을 계산하여, 해당 하천 유역의 지반 융기와 기반암 특성이 하안단구 형성에 미치는 영향을 비교 분석하였다.
- 이에 본 연구에서는 태백산맥 남부에 위치한 울진 광천, 평해 남대천, 영덕 오십천을 연구 대상으로 하 안단구의 분포, 지형면, 퇴적물 특성을 분석하고 절대 연대 측정을 통해 형성시기를 분석하여, 태백산맥 남부 동해안에서 신생대 제4기 동안에 발생한 지반 융기, 기후 변화, 해수면 변동, 국지적 지형 변화가 하천의 형성 및 변화 과정에 미친 영향을 종합적으로 설명하고자 한다. 연구 대상인 3개 하천은 하도가 대체로 동-서 방향으로 형성되어 지반 융기 및 해수면 변동에 의한 영향을 구분할 수 있고, 남북 방향으로도 일정 거리를 두고 위치하여, 태백산맥 남부 동해안의 하안단구 형성 특성을 설명하기에 적합하다.
제안 방법
- 그리고 각 하천마다 발달하는 하안단구의 유형을 대표할 수 있는 퇴적층을 발견하고 그 특성을 파악하기 위해 야외 조사를 실시하였다. 발견된 퇴적층 노두에서는 사진 촬영을 실시하고, 층서 및 퇴적물의 특성을 관찰 및 기록하였으며, OSL(Optical Simulated Luminescence) 연대 측정을 위해 시료를 수집하고 한국기초과학지원연구원에 의뢰하여 절대 연대를 획득 하였다.
- 그리고 여러 하천 중에서도 하안단 구의 발달이 양호하며, 공간적 위치와 지질 특성이 다른 울진 광천, 평해 남대천, 영덕 오십천을 연구 대상으로 선정하였다. 다음으로 하안단구의 분포 및 지형면 특성을 분석하기 위해, 1971년에 촬영된 1:37,500축척의 항공사진을 판독하여 3개 하천에서 하안단구 지형면을 1차 분류하고 야외 조사를 통해 지형면을 확인한 후에, 최종 분류된 지형면을 대상으로, ArcGIS, Excel 프로그램 등을 이용하여 하안단구 분포도 및 종단 분포도를 작성하였다.
- 동해안을 흐르는 영동 지방 하천의 상류부에서는 지반 융기와 기후 변화에 따른 구조 단구(tectonic terrace) 및 기후 단구(climatic terrace)가, 하류부에서는 해수면 변동에 따른 해면변동 단구(thalassostatic terrace)가 잘 발달하는 것으로 알려져 있기(윤순옥 등, 2002) 때문에, 본 연구에서도 하안단구 지형면을 구조 및 기후 단구(CT)와 해면변동 단구(ST)로 구분하여 분류하였다. 여러 단으로 나타나는 각 단구면의 이름은 하상비고가 가장 낮은 최근에 형성된 것을 1면으로 하여 순서대로 명명하였다.
- 이렇게 얻어진 자료를 토대로, 각 하천별 하 안단구의 형성 시기와 하천의 하각률(incision rate)을 계산하였다. 마지막으로 각 하천 하안단구의 하상비고, 분포, 퇴적물 특성과 형성시기 및 하각률 자료 등을 종합하여 태백산맥 남부 동해안 하천의 하안단구 발달 과정을 고찰하였다.
- 그리고 각 하천마다 발달하는 하안단구의 유형을 대표할 수 있는 퇴적층을 발견하고 그 특성을 파악하기 위해 야외 조사를 실시하였다. 발견된 퇴적층 노두에서는 사진 촬영을 실시하고, 층서 및 퇴적물의 특성을 관찰 및 기록하였으며, OSL(Optical Simulated Luminescence) 연대 측정을 위해 시료를 수집하고 한국기초과학지원연구원에 의뢰하여 절대 연대를 획득 하였다. 이렇게 얻어진 자료를 토대로, 각 하천별 하 안단구의 형성 시기와 하천의 하각률(incision rate)을 계산하였다.
- , 2011), 강릉 연곡천(윤순옥 등, 2007), 경주 하서천 (장호 등, 2007) 등으로 주로 태백산맥의 중·북부와 울산 단층대와 인접한 해안 지역에서 이루어졌다. 이들 연구에서는 하안단구를 성인에 따라 구분하고, 상대 및 대비 편년의 방법으로 지형의 형성시기를 추정하였다. 따라서 태백산맥의 남부에 위치한 동해안 하천을 대상으로 절대 편년을 통해 하안단구의 형성시기와 하각률 및 융기율을 계산한 연구는 부재하다.
- 발견된 퇴적층 노두에서는 사진 촬영을 실시하고, 층서 및 퇴적물의 특성을 관찰 및 기록하였으며, OSL(Optical Simulated Luminescence) 연대 측정을 위해 시료를 수집하고 한국기초과학지원연구원에 의뢰하여 절대 연대를 획득 하였다. 이렇게 얻어진 자료를 토대로, 각 하천별 하 안단구의 형성 시기와 하천의 하각률(incision rate)을 계산하였다. 마지막으로 각 하천 하안단구의 하상비고, 분포, 퇴적물 특성과 형성시기 및 하각률 자료 등을 종합하여 태백산맥 남부 동해안 하천의 하안단구 발달 과정을 고찰하였다.
- 태백산맥 남부 동해안 하천의 하안단구 지형발달 과정을 파악하기 위해, 먼저, 1:5,000 및 1:25,000 지형도, 1:50,000 지질도를 토대로 태백산맥 남부 동해안의 유역분지와 하곡의 지형 및 지질 특성을 개략적으로 살펴보았다. 그리고 여러 하천 중에서도 하안단 구의 발달이 양호하며, 공간적 위치와 지질 특성이 다른 울진 광천, 평해 남대천, 영덕 오십천을 연구 대상으로 선정하였다.
- 하천의 하각률은 하천이 하방침식에 의해 단위 시간당 저하된 높이를 의미한다. 하안단구 퇴적층은 형성 당시 홍수위에서 퇴적된 것일 가능성이 높기 때문에, 하각률 계산에 사용된 고도 값은 단구면과 현 하상과의 고도차인 하상비고로 계산하지 않고, 단구 퇴적층 내 절대연대 측정 지점과 현 하천 홍수위 사이의 고도 차이인 홍수위 비고로서 계산하였다. 현 하천의 홍수위는 해당 지점 일대의 범람원이나 하천 제방의 평균적인 높이를 적용하였다.
대상 데이터
- 태백산맥 남부 동해안 하천의 하안단구 지형발달 과정을 파악하기 위해, 먼저, 1:5,000 및 1:25,000 지형도, 1:50,000 지질도를 토대로 태백산맥 남부 동해안의 유역분지와 하곡의 지형 및 지질 특성을 개략적으로 살펴보았다. 그리고 여러 하천 중에서도 하안단 구의 발달이 양호하며, 공간적 위치와 지질 특성이 다른 울진 광천, 평해 남대천, 영덕 오십천을 연구 대상으로 선정하였다. 다음으로 하안단구의 분포 및 지형면 특성을 분석하기 위해, 1971년에 촬영된 1:37,500축척의 항공사진을 판독하여 3개 하천에서 하안단구 지형면을 1차 분류하고 야외 조사를 통해 지형면을 확인한 후에, 최종 분류된 지형면을 대상으로, ArcGIS, Excel 프로그램 등을 이용하여 하안단구 분포도 및 종단 분포도를 작성하였다.
- 이에 본 연구에서는 태백산맥 남부에 위치한 울진 광천, 평해 남대천, 영덕 오십천을 연구 대상으로 하 안단구의 분포, 지형면, 퇴적물 특성을 분석하고 절대 연대 측정을 통해 형성시기를 분석하여, 태백산맥 남부 동해안에서 신생대 제4기 동안에 발생한 지반 융기, 기후 변화, 해수면 변동, 국지적 지형 변화가 하천의 형성 및 변화 과정에 미친 영향을 종합적으로 설명하고자 한다. 연구 대상인 3개 하천은 하도가 대체로 동-서 방향으로 형성되어 지반 융기 및 해수면 변동에 의한 영향을 구분할 수 있고, 남북 방향으로도 일정 거리를 두고 위치하여, 태백산맥 남부 동해안의 하안단구 형성 특성을 설명하기에 적합하다.
- 연구 지역 중 가장 북쪽에 위치한 광천은 울진군 서면, 울진읍, 근남면을 유역분지로 하는 하천으로, 강원도와의 경계인 삿갓재에서 발원하여, 대체로 남류 및 동류하다가 근남면 행곡리를 지나 왕피천에 합류한 후, 약 3.2㎞를 흘러 동해에 유입한다. 광천은 하류 부에서 왕피천과 합류하기 전까지, 곡류하는 매우 좁고 깊은 하곡의 내부를 흐르는 감입 곡류(incised meander) 하천의 특성으로 이루며, 특히, 중류부에 위치한 불영사 계곡 일대는 협곡, 단애, 기암, 폭포, 암석 및 자갈 하상 등으로 이루어진 하각 및 하식에 의한 전형적인 감입 곡류 하곡이 잘 발달되어 있다.
성능/효과
- OS4 노두 하부의 하성 역층 내에 소규모로 협재되어 있는 모래층을 대상으로 OSL 연대 측정을 실시한 결과는 49±6ka로서, 오십천 구조 및 기후단구 1면은 지난 최종 빙기 내의 아간빙기인 MIS 3에 형성된 것으로 나타났다.
- 따라서 이러한 결과는 하안단구면의 비고 순서에 맞추어 기후 단구 모델에 따라 형성 시기를 일률적으로 적용하여 하안단구의 형성시기를 추정하기 어렵다는 점을 증명한다. 또한 울진 광천 상류의 구조 및 기후단구 3면, 영덕 오십천 상류의 구조 및 기후단구 1면의 경우는 빙기가 아닌 간빙기 내 기온 저하기와 아간빙기에 형성되었고, 나머지 하안단구면의 형성 시기도 상당히 다양하게 나타났다. 따라서 10만년 주기로 하 안단구의 형성과정을 제시했던 기존 기후 단구 모델의 적합성 여부를 재고해 볼 필요가 있다.
- 마지막으로, 동일한 태백산지 남부의 동해안 하천이라도, 영덕 오십천의 하류에서는 해면변동 단구가 매우 뚜렷하게 나타나지만, 울진 광천의 하류에서는 해면변동 단구가 명확하게 확인되지 않는다. 이는 울진과 영덕 지역 간에 해수면 변동에 의한 영향에 차이가 있었을 가능성을 제시하는 것이다.
- 역층 상부의 모래층을 대상으로 OSL 연대 측정을 실시한 결과, 지난 최종 간빙기 말인 MIS 5.1에 해당하는 81±6ka의 연대가 제시되었다.
- 영덕 오십천에서는 4단 이상으로 추정 되는 구조 및 기후단구와 해면변동 단구가 모두 11단의 하안단구를 이루고 있으며, 하안단구면의 면적도 넓은 편이다. 오십천의 구조 및 기후단구 1면은 상류 부에서 하상비고 7~10m이며, 지난 최종 빙기 내의 아간빙기인 MIS 3에 형성된 것으로 측정되었고, 해면변동단구 1면은 하류부에서 하상비고 7~9m이며, 최종 간빙기 말인 MIS 5.1에 형성된 것으로 측정되었다.
- 우리나라 각 하천의 하각률은 해당 유역의 지반 융기와 기반암 특성에 크게 좌우된다. 울진 광천 상류부 구조 및 기후단구 1면의 하각률은 0.40m/ka, 구조 및 기후단구 3면의 하각률은 0.39m/ka로 계산되었으며, 영덕 오십천 상류부 구조 및 기후단구 1면의 하각률은 0.10m/ka로 계산되었다. 높은 하각률이 계산된 울진 광천 유역의 기반암은 풍화·침식에 강한 편마암이 대부분이므로, 결국 울진 광천 유역이 영덕 오십천 유역에 비해 상대적으로 지반 융기율이 클 가능성이 높다.
- 울진 광천의 상류에서 구조 및 기후단구 1면의 형성 시기는 MIS 2인 최종 빙기 최성기의 후반에 형성된 것으로 나타났지만, 영덕 오십천 상류의 구조 및 기후단구 1면은 MIS 3인 최종 빙기 내 아간빙기로 분석되어, 거의 같은 하상비고의 지형면이라도 영덕 오십천의 하안단구가 더 오래된 것으로 나타났다. 따라서 이러한 결과는 하안단구면의 비고 순서에 맞추어 기후 단구 모델에 따라 형성 시기를 일률적으로 적용하여 하안단구의 형성시기를 추정하기 어렵다는 점을 증명한다.
- 이 모래층을 대상으로 OSL 연대 측정을 의뢰한 결과, 퇴적층의 형성 연대가 10±1ka로 나타났다.
- 하곡의 형태 또한 단구면이 발달한 지점을 따라 남쪽으로 크게 곡류하는 형태를 띠고 있으며, 길이 39~40㎞ 지점의 하도 남안에는 북서남동 방향으로 길죽하게, 주변 범람원보다 1m 정도 높은 해발고도 3m 내외의 매우 낮은 고립 구릉이 발달해 있으며, 구릉의 능선부에는 하성 원력이 퇴적되어 있다. 이러한 점을 종합할 때, 광천과 왕피천의 최하류부인 노음리 일대에서는 해수면이 낮았던 지난 빙기에 하천은 깊은 하곡을 이루며 남쪽으로 크게 곡류하여 흐르면서 하각을 진행하여 하곡의 측사면에 하안단구를 형성하였으나, 후빙기에 해수면이 상승하면서 곡류핵을 이루던 구릉 정상부의 고도 부근까지 해수면이 상승하면서, 과거 곡류 하곡은 모두 매적 되어 넓은 해안평야의 형태를 띠게 되고, 곡류핵은 해안평야 내부에 낮은 고립 구릉으로 남겨져, 홍수 시에 구릉의 능선부에 하성 원력이 쌓이게 된 것으로 판단된다.
- 퇴적층의 하부에는 중립의 자갈이 분포하며, 상부에는 세립의 자갈과 조립 또는 중립의 모래가 반복적인 층을 이루고 있다. 퇴적층은 전체적으로 산화작용이 거의 진행되지 않았으며, 하부의 자갈은 대체로 신선하고 표면에는 적갈색의 풍화테가 거의 발견되지 않는다. 따라서 이러한 퇴적물 특성으로 볼때, 남대천의 구조 및 기후단구 1면은 지난 최종 빙기 최성기인 MIS 2에 형성된 것일 가능성이 높다.
- 한편, 가장 낮은 단을 이루는 하안단구인 울진 광천 상류와 영덕 오십천 상류의 구조 및 기후단구 1면의 형성 시기는 각각 MIS 2와 MIS 3으로 다소 차이가 있으며, 하안단구의 형성시기도 울진 광천 상류의 구조 및 기후단구 3면, 영덕 오십천 상류의 구조 및 기후단구 1면은 빙기가 아닌 간빙기 내 기온 저하기와 아간빙기에 형성된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 기후 단구 모델에 따라 하안단구의 비고 순서에 맞추어 10만년 주기로 형성 시기를 일률적으로 적용하는 기존의 하안단구 편년 방법에 한계가 있을 수 있음을 지시한다.
후속연구
- 따라서 두 지역 간 하안단구 형성 요인의 차이를 해석함에 있어, 하류부 하곡 내에서 해수면의 직·간접적인 영향에 따른 대규모 지형면의 형성 가능성과 보존 가능성 여부가 중요할 것으로 판단된다.
- 이러한 결과는 기후 단구 모델에 따라 하안단구의 비고 순서에 맞추어 10만년 주기로 형성 시기를 일률적으로 적용하는 기존의 하안단구 편년 방법에 한계가 있을 수 있음을 지시한다. 따라서 본 연구 이후에도 계속해서 과학적으로 검증된 하안단구 편년 결과를 축적하여, 기존 기후단구 모델의 적합성 여부에 대해 재검토해 볼 필요가 있다고 판단된다.
- 한편, 가장 낮은 단을 이루는 하안단구인 울진 광천 상류와 영덕 오십천 상류의 구조 및 기후단구 1면의 형성 시기는 각각 MIS 2와 MIS 3으로 다소 차이가 있으며, 하안단구의 형성시기도 울진 광천 상류의 구조 및 기후단구 3면, 영덕 오십천 상류의 구조 및 기후단구 1면은 빙기가 아닌 간빙기 내 기온 저하기와 아간빙기에 형성된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 기후 단구 모델에 따라 하안단구의 비고 순서에 맞추어 10만년 주기로 형성 시기를 일률적으로 적용하는 기존의 하안단구 편년 방법에 한계가 있을 수 있음을 지시한다. 따라서 본 연구 이후에도 계속해서 과학적으로 검증된 하안단구 편년 결과를 축적하여, 기존 기후단구 모델의 적합성 여부에 대해 재검토해 볼 필요가 있다고 판단된다.
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