[논문]우리나라 광산지역에서의 땅밀림 사례 분석

박재현; 박성균

doi:10.14578/jkfs.2018.107.4.393

우리나라 광산지역에서의 땅밀림 사례 분석
Analysis of Instances of Characteristics Land Creep on the Mine Area in Korea 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.107 no.4, 2018년, pp.393 - 401

박재현 (경남과학기술대학교 산림자원학과) , 박성균 (경남과학기술대학교 산림자원학과)

초록
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이 연구는 우리나라의 4개 광산지역에서 발생된 지반침하로 인한 땅밀림의 특성을 분석하였다. 땅밀림이 진행되고 있는 광산지역은 대규모 함몰, 인장균열 등이 나타났고, 붕괴된 토석이 중력방향으로 밀려 내려와 대규모 산사태와 같은 형상을 나타내었다. 주 구성암석은 4번 조사지역이 사암 및 셰일이었고, 나머지 3개 지역은 모두 석회암 지역으로 땅밀림에 취약한 암석지역으로 나타났다. 4개의 광산지역에서 발생된 지반침하로 인한 땅밀림이 발생된 위치는 4/10~10/10부 능선 지역으로 모두 산지 정상부에 가까운 곳에서 발원하였다. 광산지역을 제외한 우리나라에서의 땅밀림은 모두 사태형을 나타내고 있는데, 이들 광산지역에서의 지반침하로 인한 땅밀림은 지하갱도의 공동으로 산지부의 중력에 의한 하중으로 인하여 발생된 함몰형과 땅밀림의 영향으로 사태형이 복합적으로 나타나는 것으로 분석되었다. 평균산지경사도는 $30.4^{\circ}{\sim}33.7^{\circ}$로 우리나라 땅밀림지의 평균경사도 약 $28.9^{\circ}$ 보다 $1.5^{\circ}{\sim}4.8^{\circ}$ 높게 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study was to analyze the characteristics of ground subsidence and land-creeping in four mining areas in Korea. Land creeping were occurred by large-scale sinkholes and tensile cracks in the mining areas. This ares showed the shape as large-scale landslides by the collapsed stone debris pushed in the direction of gravity. The rock type in the No. 4 survey area was sandstone and shale, whereas that of other three areas was limestone. The limestone was generally vulnerable to land creeping. The ground subsidence and land creeping in four mining areas were located near the ridge of the mountain. The land creeping by ground subsidence in the mining areas showed complex shapes due to the cavity of underground tunnel and the colluvial debris by gravity in the mountain area, whereas the land creeping in Korea are in the shape of landslide. The average slope of the mining area was ranged from $30.4^{\circ}$ to $33.7^{\circ}$. The values were higher ($1.5^{\circ}{\sim}4.8^{\circ}$) than the average slopes for landslide areas.

주제어

표/그림 (8)

그림 Figure 1. Location map of the study site (KIGAM, 2018).
그림 Figure 2. Land creeping sign in the study site.* 1 : Kum-mari Mountain 90, Maehwa-myeon, Uljin-gun, Gyeongbuk; 2 : Dunjeon-ri, Hajang-myeon,Samcheok-si, Gangwon-do 4; 3 : 8-2, Mt. Ga-mokri, critical area, Jeongseon-gun, Gangwon-do; 4 :335-8 Cho Dong-ri, Shindong-myeon, Jeongseon-gun, Gangwon-do
표 Table 1. Geological characteristics of the study area.
표 Table 2. Soil characteristics of the study area.
표 Table 3. The topographical characteristics and land creep of main and local tension cracks of the study area.
표 Table 4. The site characteristics of the study area.
표 Table 5. The input of ground water characteristics of the study area.
표 Table 6. The influences of rain days on the land creep in the study area.

AI 본문요약
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문제 정의

, 2015), 더욱이 광산지역에서의 지반 침하 등으로 발생된 땅밀림에 대한 연구는 전무한 실정 이다. 따라서 이 연구는 광산지역에서 발생된 지반침하와 연계한 땅밀림의 특성을 분석하여 광산지역의 땅밀림에 대한 기초자료를 제공하기 위하여 실시하였다.

제안 방법

4개 조사지역에서 지하수 유입 환경 특성을 분석하였다. 지하수로 유입될 수 있는 환경인 상류로부터 지하수 유입 가능성은 지반침하로 인한 땅밀림이 발생한 인장균열지 상부지형이 凹형으로 강수 시 지하수 유입이 용이하여 지반침하로 인한 땅밀림이 잘 발생할 수 있는 조건이 된다(Park, 2016).
또한 조사지 규모(땅밀림지 길이 × 폭 × 붕괴깊이), 인장균열지의 위치 등에 대하여 조사지의 주 인장균열과 국부적인 장균열의 형성과 그 차이를 구명하기 위해 인장균열의 길이를 측정하였고, 대상법(Belt transect method)을 이용하여 10 m 간격으로 단차와 절취경사를 측정하였다. 땅 밀림의 일반적인 특성(Varnes, 1978; Jau et al., 2000)과 모암, 방위, 형태, 산지경사 등 입지특성을 조사하였다. 지층 및 구성암석, 타 지층 및 관입암의 유무, 암석의 풍화정도, 지질구조(단층 및 습곡의 유무), 땅밀림에 영향하는 절리방향, 절리간격, 절리 틈새, 절리 충진물질, 절리 수 등을 추가로 조사하였다.
지형인자에 대해서는 완구릉지, 구릉지, 산악지로 구분하였고, 조사지역의 위치는 산지사면을 10등분한 10분비로 구하였다. 또한 산지사면의 평면형과 종단면형 등 지형인자를 조사하 였다. 지하수의 영향을 조사하기 위하여 상류로부터의 지하수 유입 가능성, 하류계류의 유무, 샘, 소, 저수지의 유무 및 임지이용상태를 현장 조사하였다.
절리의 주향과 경사는 현장에서 클리노미터를 이용하여 절리방향을 조사하였는데, 주향은 절리면 상에서 존재하는 수평선의 방향, 경사는 절리면의 최대 경사각, 경사/경사방향은 수평에서 기 울어진 절리면 상에 있는 가장 급한 선의 경사와 정북으로부터 시계방향으로 측정된 경사방향으로 표시 조사하였다. 또한 임상, 토양형, 토양 B층까지의 토심, 토양구조, 토양수분상태, 암석노출도, 너덜(a stony cliff)의 유무, 이동대(잔적층)의 깊이를 조사하였다. 지형인자에 대해서는 완구릉지, 구릉지, 산악지로 구분하였고, 조사지역의 위치는 산지사면을 10등분한 10분비로 구하였다.
또한 조사지 규모(땅밀림지 길이 × 폭 × 붕괴깊이), 인장균열지의 위치 등에 대하여 조사지의 주 인장균열과 국부적인 장균열의 형성과 그 차이를 구명하기 위해 인장균열의 길이를 측정하였고, 대상법(Belt transect method)을 이용하여 10 m 간격으로 단차와 절취경사를 측정하였다.
지하수의 영향을 조사하기 위하여 상류로부터의 지하수 유입 가능성, 하류계류의 유무, 샘, 소, 저수지의 유무 및 임지이용상태를 현장 조사하였다. 아울러 토양 특성을 조사하기 위해 현장에서 토양 500 g을 채취하여 임업진흥원에 의뢰 토양의 물리성을 분석하였다. 지반침하 및 땅밀림의 지형적 특성 및 발생징후를 파악하기 위하여 지형도(1 : 25,000, 1 : 50,000)를 바탕으로 현지조사를 통해 부동지, 활락애, 균열, 요지, 융기지대, 단애 등의 위치, 방향, 경사, 규모 및 구조물의 파괴사례 등을 조사 하였다.
이 연구를 위해 2017년 9월부터 2018년 9월까지 이들 지역에 대하여 현장 조사시 지형도에 인장균열 및 함몰지를 표시하고, Gps로 위치를 확인하였다. 땅밀림에 영 향하는 인자들에 대해서는 Park et al.
지층 및 구성암석, 타 지층 및 관입암의 유무, 암석의 풍화정도, 지질구조(단층 및 습곡의 유무), 땅밀림에 영향하는 절리방향, 절리간격, 절리 틈새, 절리 충진물질, 절리 수 등을 추가로 조사하였다. 절리의 주향과 경사는 현장에서 클리노미터를 이용하여 절리방향을 조사하였는데, 주향은 절리면 상에서 존재하는 수평선의 방향, 경사는 절리면의 최대 경사각, 경사/경사방향은 수평에서 기 울어진 절리면 상에 있는 가장 급한 선의 경사와 정북으로부터 시계방향으로 측정된 경사방향으로 표시 조사하였다. 또한 임상, 토양형, 토양 B층까지의 토심, 토양구조, 토양수분상태, 암석노출도, 너덜(a stony cliff)의 유무, 이동대(잔적층)의 깊이를 조사하였다.
아울러 토양 특성을 조사하기 위해 현장에서 토양 500 g을 채취하여 임업진흥원에 의뢰 토양의 물리성을 분석하였다. 지반침하 및 땅밀림의 지형적 특성 및 발생징후를 파악하기 위하여 지형도(1 : 25,000, 1 : 50,000)를 바탕으로 현지조사를 통해 부동지, 활락애, 균열, 요지, 융기지대, 단애 등의 위치, 방향, 경사, 규모 및 구조물의 파괴사례 등을 조사 하였다. 한편, 땅밀림이 발생한 시점으로부터 인근 관측소의 강우량 자료를 분석하여 강우인자 등의 영향에 대해서도 분석하였다.
, 2000)과 모암, 방위, 형태, 산지경사 등 입지특성을 조사하였다. 지층 및 구성암석, 타 지층 및 관입암의 유무, 암석의 풍화정도, 지질구조(단층 및 습곡의 유무), 땅밀림에 영향하는 절리방향, 절리간격, 절리 틈새, 절리 충진물질, 절리 수 등을 추가로 조사하였다. 절리의 주향과 경사는 현장에서 클리노미터를 이용하여 절리방향을 조사하였는데, 주향은 절리면 상에서 존재하는 수평선의 방향, 경사는 절리면의 최대 경사각, 경사/경사방향은 수평에서 기 울어진 절리면 상에 있는 가장 급한 선의 경사와 정북으로부터 시계방향으로 측정된 경사방향으로 표시 조사하였다.
또한 산지사면의 평면형과 종단면형 등 지형인자를 조사하 였다. 지하수의 영향을 조사하기 위하여 상류로부터의 지하수 유입 가능성, 하류계류의 유무, 샘, 소, 저수지의 유무 및 임지이용상태를 현장 조사하였다. 아울러 토양 특성을 조사하기 위해 현장에서 토양 500 g을 채취하여 임업진흥원에 의뢰 토양의 물리성을 분석하였다.
또한 임상, 토양형, 토양 B층까지의 토심, 토양구조, 토양수분상태, 암석노출도, 너덜(a stony cliff)의 유무, 이동대(잔적층)의 깊이를 조사하였다. 지형인자에 대해서는 완구릉지, 구릉지, 산악지로 구분하였고, 조사지역의 위치는 산지사면을 10등분한 10분비로 구하였다. 또한 산지사면의 평면형과 종단면형 등 지형인자를 조사하 였다.
지반침하 및 땅밀림의 지형적 특성 및 발생징후를 파악하기 위하여 지형도(1 : 25,000, 1 : 50,000)를 바탕으로 현지조사를 통해 부동지, 활락애, 균열, 요지, 융기지대, 단애 등의 위치, 방향, 경사, 규모 및 구조물의 파괴사례 등을 조사 하였다. 한편, 땅밀림이 발생한 시점으로부터 인근 관측소의 강우량 자료를 분석하여 강우인자 등의 영향에 대해서도 분석하였다.

대상 데이터

본 연구의 조사지로 선정된 광산지역 땅밀림지는 경상북도 울진군 매화면 금매리 산 90, 강원도 삼척시 하장면 역둔원동로 151, 강원도 정선군 임계면 가목리 산 8-2, 강원도 정선군 신동면 조동리 335-8 등 일원에서 발생한 지역으로 현재 땅밀림이 진행되고 있다(Figure 1). 이 지역들에서는 선행연구(Park, 2015)와 같이 대규모 함몰, 인장균열 등이 나타났고(Figure 2), 붕괴된 토석이 중력 방향으로 밀려 내려와 대규모 산사태와 같은 형상을 나타내고 있다.

성능/효과

1. 땅밀림이 진행되고 있는 광산지역은 대규모 함몰, 인장균열 등이 나타났고, 붕괴된 토석이 중력방향으로 밀려 내려와 대규모 산사태와 같은 형상을 나타내었다.
2. 4번 조사지역은 강원도 정선군으로 주 구성암석은 사암 및 셰일이었고, 나머지 3개 지역은 모두 석회암 지역으로 땅밀림에 취약한 암석지역으로 나타났다.
3. 4개의 광산지역에서 발생된 지반침하로 인한 땅밀림이 발생된 위치는 4/10～10/10부 능선 지역으로 모두 산지 정상부에 가까운 곳에서 발원하였다. 이와 같은 결과는 우리나라에서 대부분 구릉지와 완구릉지(1/10～4/10부 능선)에서 땅밀림이 발생하는 결과와는 상이한 결과로 광산지역에서의 지반침하로 인한 땅밀림의 특성이라고 판단된다.
4. 4개 조사지역의 지반침하로 인한 땅밀림 유형은 지하갱도의 공동에 의한 산지부의 중력에 의한 하중으로 발생된 함몰형과 사태형이 복합적으로 나타나는 것으로 분석되었다.
4개 조사지역에서 산림토양형은 건조～적윤으로 나타 났고, B층 토양까지의 토양깊이는 모두 30～60 cm 깊이를 나타내어 붕적층이 아닌 풍화토양에서 나타나는 특성 으로(Kim et al., 2015) 토양침식이 잘 발생할 수 있거나 지반침하나 땅밀림에 의한 인장균열 등의 발생이 쉬운 특성을 가지는 것으로 사료된다. 이동대(잔적층)의 깊이 즉, 토양층 A, B, C층을 모두 합한 토양깊이는 1과 4번 조사지역은 100～200 cm로 나타났고, 2번 조사지역은 200～300 cm, 3번 조사지역은 300 cm 이상으로 인장균열이 발생하여 단차가 형성된 깊이는 깊게 나타났다.
4개 조사지역의 임상은 2번 조사지역만 활엽수림 지역으로 주 수종은 굴참나무로 나타났으며, 나머지 3개 지역은 모두 침엽수림으로 주 수종은 소나무로 나타났다. 조사지역의 방위는 N10°E～N30°E의 범위로 주향과 유사한 경향을 나타내었다.
5. 4개 조사지역의 평균산지경사도는 30.4°～33.7°로 우리나라 땅밀림지의 평균경사도 약 28.9°보다 1.5°～ 4.8° 높게 나타나, 광산지역의 지반침하로 인한 땅밀림은 산악지에서 발생하여 구릉지와 완구릉지에서 발생한 우리나라 땅밀림지의 산지경사보다 높은 것으로 나타났다.
이와 같은 결과는 광산지역의 특성으로 지하부의 광산개발로 인한 공동 발생으로 지하수가 대부분 지하부로 빠져나가면서 지상부에서 유출되지 않는 것으로 판단된다. 또한 상류 로부터의 지하수 유입가능성, 하류 계류의 유무, 샘, 소, 저수지의 유무, 지하수 유출지 유무를 조사한 결과 1번 조사지역만 하류에 계류가 있으며, 나머지 조사지역은 모두 없는 것으로 나타났다.
4%로 나타났다고 하였는데, 이들 지역도 여기와 같은 퇴적암지역으로 나타났다. 또한 이들 4개 지역은 모두 타 지층 및 관입암은 없는 것으로 나타났고, 암석의 풍화정도는 모두 풍화암으로 강수와 외부의 충격에 약해 쉽게 무너질 수 있는 특징을 나타 내었다. 단층은 4개 지역 모두 나타나지 않았으나, 습곡은 4개 조사지역 모두 있는 것으로 나타났다.
이렇게 범위를 나타낸 것은 인장균열이 여러 개고 길이에 따라 깊이가 다르기 때문이다. 또한 토성은 모든 조사지역이 양토(Loam)로 나타났고, 토양구조는 4개 조사지역 모두 괴상으로 나타났다. 토양수분상태는 4개 조사지역 모두 산림토양형과 유사한 경향을 나타내었다.
, 2015) 토양침식이 잘 발생할 수 있거나 지반침하나 땅밀림에 의한 인장균열 등의 발생이 쉬운 특성을 가지는 것으로 사료된다. 이동대(잔적층)의 깊이 즉, 토양층 A, B, C층을 모두 합한 토양깊이는 1과 4번 조사지역은 100～200 cm로 나타났고, 2번 조사지역은 200～300 cm, 3번 조사지역은 300 cm 이상으로 인장균열이 발생하여 단차가 형성된 깊이는 깊게 나타났다. 이렇게 범위를 나타낸 것은 인장균열이 여러 개고 길이에 따라 깊이가 다르기 때문이다.
조사지인 4개 광산지역의 지질을 조사한 결과, 4번 조사지만 석탄기 지층이고, 나머지는 오도비스기로 나타났다. 누층군은 4번 조사지만 평안층군이었으며, 나머지 3 개 지역은 모두 조선누충군으로 나타났다.
, 2015; Park, 2015; Choi and Kwak, 2017), 4개 조사지역은 모두 산악지에 해당하는 것으로 나타났다. 즉, 광산지역에서 땅밀림 발생지는 4/10～10/10부 능선 지역으로 모두 산지 정상부에 가까운 곳에서 발원한 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 우리나라에서 대부분 구릉지와 완구릉지(1/10～ 4/10부 능선)에서 땅밀림이 발생하는 결과(Woo et al.
지하수로 유입될 수 있는 환경인 상류로부터 지하수 유입 가능성은 지반침하로 인한 땅밀림이 발생한 인장균열지 상부지형이 凹형으로 강수 시 지하수 유입이 용이하여 지반침하로 인한 땅밀림이 잘 발생할 수 있는 조건이 된다(Park, 2016). 즉, 우리나라에서 발생한 땅밀림지 대부분 지역에서 凹형 지형이 있으며, 지하수 유출지가 나타난다고 하였는데, 이 조사지역에서는 인장균열 등의 발생지가 산지 정상에 가까운 부분으로 상류로부터 지하수 유입가능성은 모두 없는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 광산지역의 특성으로 지하부의 광산개발로 인한 공동 발생으로 지하수가 대부분 지하부로 빠져나가면서 지상부에서 유출되지 않는 것으로 판단된다.
한편 1, 2, 4번 조사지역에서 지반침하 및 땅밀림이 2차에 걸쳐 발생되었으나 3번 조사지역은 1차에 걸쳐 발생된 후 복구가 진행되었다. 지반침하 및 땅밀림에 영향하는 강수의 영향을 분석하기 위해 발생 시기 전 2개월을 기준으로 최대일강우량, 연속강우일수, 총 강우일수, 누적강우량을 조사한 결과, 4개 조사지역에서 최대강수량은 0.7mm～191.5 mm의 범위를 나타내었고, 연속강우 일수는 2일～11일로 나타났다. 총 강우일수는 11일～22일 로 나타났으며, 누적강우량은 19.
5 mm의 범위를 나타내었고, 연속강우 일수는 2일～11일로 나타났다. 총 강우일수는 11일～22일 로 나타났으며, 누적강우량은 19.4mm～297.5 mm의 범 위를 나타내었다[Table 6]. 그러나 강수인자들에 대한 유의한 결과는 통계분석 되지 않아, 광산개발지에서 지반 침하로 인한 땅밀림에 영향하는 강우인자에 대해서는 보 다 많은 조사대상지역을 확보하고 면밀한 분석을 통해 그 영향성을 규명하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
평균산지경사도는 30.4°～33.7° 로 Park(2015)이 발표한 우리나라 땅밀림지 29개소의 평 균경사도 약 28.9°보다 1.5°～4.8° 높게 나타나 광산지역의 지반침하로 인한 땅밀림은 구릉지와 완구릉지에서 발생한 지역의 산지경사보다 높은 것으로 나타났다.

후속연구

5 mm의 범 위를 나타내었다[Table 6]. 그러나 강수인자들에 대한 유의한 결과는 통계분석 되지 않아, 광산개발지에서 지반 침하로 인한 땅밀림에 영향하는 강우인자에 대해서는 보 다 많은 조사대상지역을 확보하고 면밀한 분석을 통해 그 영향성을 규명하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
따라서 광산지역에서의 지반침하로 인한 땅밀림은 일반적인 산지지역에서의 땅밀림과 다른 특성을 나타내므로 추후 다양한 연구를 통해 산지재해를 예방할 수 있는 방법을 강구할 필요가 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	광산지역에서의 땅밀림이 급격하게 진행되는 이유는 무엇인가?	또한 과거 발생한 땅밀림지가 새롭게 발견되고 있는 실태이다. 특히 광산지역에서의 땅밀림은 갱도의 굴착으로 인한 공동 면적이 확대되면서 상부 산지의 중력하중에 의한 땅꺼짐으로 인한 산지 상부의 인장균열 및 이로인한 땅밀림이 급격하게 진행되는 것이다(Lee et al., 2007).
	땅밀림은 무엇인가?	, 2003). 땅밀림은 토층의 일부가 원형을 유지한 상태로 중력방향으로 서서히 미끄러져 이동하는 현상으로 그 이동속도가 매우느린 특성을 지니고 있다(Woo et al., 1996).
	국토 대부분에서 발생하는 땅밀림과는 다른, 광산지역에서의 지반침하로 인한 땅밀림의 특성은 무엇인가??	3. 4개의 광산지역에서 발생된 지반침하로 인한 땅밀림이 발생된 위치는 4/10～10/10부 능선 지역으로 모두 산지 정상부에 가까운 곳에서 발원하였다. 이와 같은 결과는 우리나라에서 대부분 구릉지와 완구릉지(1/10～4/10부 능선)에서 땅밀림이 발생하는 결과와는 상이한 결과로 광산지역에서의 지반침하로 인한 땅밀림의 특성이라고 판단된다.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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