砂礫堆를 통해서 본 韓國 山地 河川의 地形 特色 : 남한강, 금강, 낙동강, 섬진강 유역을 중심으로 = Sand-gravel bars of mountainous rivers and their genetic association with geomorphological traits of drainage basin

국문 초록 (Abstract)

한국 하천은 큰 강이라도 산지를 뚫고 나가는 구간이 많은 산지 하천의 성격을 지니고 있다. 이들은 하류까지 분지나 곡저평야를 이루는 넓은 하곡과 산줄기를 자르며 빠져나가는 협곡이 반복되고 있으며, 협곡 내부를 흐르는 유로는 심한 굴곡을 이루는 경우가 많다.
산지 하천은 하천의 유황과 운반되는 물질의 이동·퇴적 상태가 공간적으로 심한 변이를 보인다. 그로 인하여 한국 하천에서는 유황과 물질의 흐름에 대하여 일반 하천지형학에서 언급되는 상류에서 하류에 이르는 점이적인 변화상과 연계하여 설명하는 데에는 어느 정도 한계가 있다. 구간에 따라 차이를 보이는 하도의 배열과 형태, 하천 주변 유역의 기복 상태, 암석의 풍화 양상 등이 유황과 물질공급에 큰 영향을 미치기 때문이다.
지형학 관점에서 볼 때, 사력퇴는 산지 하천을 종합적으로 이해할 수 있는 좋은 지표지형(指標地形)이다. 이들의 분포 및 발달 양상은 유역의 지형적 조건의 영향을 받으며 달라지는 유황과 물질수지를 반영하기 때문이다. 본 연구에서는 사력퇴를 바탕으로 한국 산지 하천의 지형적 특색을 보다 더 심층적으로 파악할 수 있었다.
1. 사력퇴가 잘 발달하는 한국의 산지 하천
사력퇴의 발달은 하천의 운반력과 하곡으로 공급된 물질 간의 상호 작용으로 설명된다. 유수의 운반력이 공급 물질을 충분히 감당할 수 없는 경우에 사력퇴가 생성될 수 있다. 이를 이해하기 위해서는 하천 유황 및 물질수지 특색을 모두 고려해야만 한다.
유황만을 고려한다면, 사력퇴는 유량 변동이 심한 경우에 잘 발달한다. 유량이 급증하게 되면 질량이 큰 하중을 포함하여 많은 물질들이 운반되지만, 유량이 감소하면 이들의 일부는 하류 쪽으로 이동되지 못하고 정체되기 때문이다. 한국 하천은 하계 집중호우로 인해 연중 유량 변동이 커 사력퇴 발달에 유리한 조건을 갖추고 있다. 게다가 산지 하천의 경우 기후적 요인에 따른 유황 변동이 유역의 기복 체계 및 하곡의 배열 및 곡폭 변화 등에 의해 더욱 증폭되므로 사력퇴의 발달이 더욱 두드러진다.
물질수지를 보면, 한국 산지 하천을 따라서는 유역 내 산지로부터 암설과 모래를 중심으로 하는 하상하중의 공급이 활발하며, 이들의 양과 질은 하천이 통과하는 구간의 성격에 따라 많은 차이를 보인다. 이는 구간별로 구조지형적 요인과 기후지형적 요인이 상호 작용하여 나타나는 암석 풍화 양상이 다르기 때문이다. 층리 및 절리 밀도가 높아 서릿발 작용에 쉽게 쪼개지는 석회암 지대에서는 다량의 암설이, 화강암이 심층풍화된 부위를 통과할 때는 많은 양의 모래가 공급된다. 반면 풍화에 강한 암석대를 통과시에는 사면으로부터 공급되는 물질의 양이 적다.
물질 수지에 있어서 지출 측면을 보면, 하곡이 심하게 굽이치는 지점이나 곡폭의 변화가 큰 곳에서는 병목 현상을 유발하게 된다. 한국 하천에서 나타나는 이러한 곡류 양상은 세계적으로도 심한 지역 중 하나로서, 사력퇴가 형성될 만한 하상하중 이동의 병목점이 많다.
이와 같이 물질수지 측면에서도 한국 산지 하천은 사력퇴가 잘 발달할 수 있는 조건을 지니고 있으며, 이들의 발달은 하천이 통과하는 구간의 풍화 양상 및 하도의 배열과 형상에 따라 뚜렷한 공간적 변이를 보이고 있음을 알 수 있다.

2. 사력퇴 발달에 유리한 하계망 형성에 관여한 지구조운동의 작용 양상
한국 산지 하곡은 대체로 지각의 단열을 따라 유도되어 나타나는 지형 선구조가 뚜렷하게 인식된다. 구체적으로는 하곡이 직선상으로 뻗다가 직각 또는 예각으로 꺾이는 곳이 많아 심한 굴곡을 이루는 곡류 하도의 발달이 탁월하다. 이로 인하여 한국 산지 하천에는 사력퇴가 발달할 수 있는 하상하중 흐름의 병목점이 곳곳에 분포한다. 연구지역에서 이들 하곡의 방향과 일치하는 지형 선구조들은 기존 연구와 본 논문에서 분석한 결과를 통해서 볼 때, 북동-남서, 남-북, 북북동-남남서, 북북서-남남동, 북서서-남동동, 동-서 계열이 빈도 높게 나타나는 것으로 파악되었다.
그간 지형학과 지질학에서의 연구 결과를 종합해 보면, 한반도는 제 3기말에서 제 4기에 걸쳐 융기해 왔다. 그런데 이 과정에서 한반도에 미친 지구조운동의 응력 체계는 시간과 공간에 따라 일정치 않았다. 이로 인해 시기를 달리하면서 여러 방향의 단열이 생성되었고, 이들은 지역에 따라 약간의 변이를 보이고 있다. 우리나라에서 선구조를 반영하며 형성된 하곡이 여러 방향으로 심하게 굽이치거나 곡류를 이루는 모습은 이러한 단열 체계와 관련되어 발달했음을 시사하는 모습이다.
그간 사력퇴 발달에 영향을 미치는 한국 산지 하곡의 곡류 하도 발달과 관련된 형성 과정은 주로 ‘감입곡류하천’으로 설명되어 왔다. 이는 지반이 융기되기 이전에 자유사행 하천이었다가 융기 과정에서 기존 유로를 따라 하각되어 내려와 현재와 같은 곡류 하도가 형성되었다고 보는 관점이다. 지점에 따라 암석 조건이나 구조선 등에 의해 그 형태가 변형된 경우는 ‘생육곡류하천’이라 부르기도 한다. 감입곡류 개념은 근본적으로 유수가 주도하는 하천 지형 발달을 의미하며, 암석이나 구조선 등은 부차적인 요인에 해당된다.
그러나 본 연구 과정에서 파악된 여러 가지 지형적 정황과 기존의 해석을 검토해 본 결과, 한국 산지 하곡은 융기 과정에서 생성된 다양한 방향의 단열을 따라 유도된 ‘단열곡류하천’으로 보는 것이 더 타당한 것으로 생각된다. 만일 융기 이전에 자유사행이 있었다면 단열망과 무관한 충적층에 발달한 충적하도였을 것이다. 이러한 충적하도를 흐르던 유수가 기반암을 하각해 내려오면서 산지곡류를 이루기에는 어려웠을 것으로 본다. 즉, 하천지형에서 유수의 역할은 침식보다는 물질의 운반·퇴적작용이며, 이를 근본적으로 제어하는 것은 지구조운동 과정에서 형성된 단열 체계와 암석분포 등 다른 요인들이라 할 수 있다.
한편 하곡 내부에서 여러 방향의 선구조가 만나거나 주요 단열이 통과하는 지대를 따라 암석이 많이 파쇄된 곳에도 사력퇴가 잘 발달한다. 이러한 곳은 기반암의 절리 및 균열의 밀도가 높아 수분침투가 용이하므로 상대적으로 풍화가 잘 진전되므로, 하천은 풍화물을 쉽게 이동시켜 곡폭이 다소 넓은 소분지나 곡저평야가 발달한다. 그에 따라 이곳에 퇴적된 하상하중들은 하류쪽에 위치한 협곡을 쉽게 빠져나가지 못하여 물질의 적체 현상을 겪게 된다. 이와 같은 모습도 지구조 운동의 결과가 사력퇴 발달에 미친 영향이라 할 수 있다.

3. 암석 분포가 사력퇴 발달에 미친 영향
우리나라 하천은 여러 종류의 암석 지대를 통과하고 있다. 암석 분포가 사력퇴 발달에 미치는 영향은 크게 두 가지로 나타난다. 하나는 동일한 지구조운동을 받은 조건이라도 암석차에 따라 하곡의 배열과 형상이 다르다. 다른 하나는 풍화 성향에 따라 서로 다른 유형의 물질로 구성된 사력퇴가 발달하게 되는 등, 공간에 따른 일련의 체계성과 다양성이 파악된다.

1) 하곡의 배열과 관련된 유로의 굴곡도는 퇴적암 하곡에서 가장 심하며, 편마암, 화강암 및 화강암질편마암 순으로 완만해진다. 경상계 퇴적암이 분포하는 낙동강 상류, 고생대 석회암 및 퇴적변성암이 넓게 펼쳐져 있는 남한강과 금강 상류 지역은 연구 지역의 대하천 유역분지에서 가장 심하게 곡류하는 곳이다. 반면 화강암 및 화강암질편마암 하곡을 끼고 있는 남한강 중류 차령산지 협곡 구간이나 낙동강 중류 상주∼구미 구간 등지는 상당히 완만한 굴곡을 이룬다.
하곡의 규모와 형상을 보면, 화강암 하곡을 따라서는 상대적으로 곡폭이 넓은데 산지에서는 약간 후퇴한 사면, 분지에서는 구릉들이 낮은 암벽이나 급사면으로 인접해 있는 경우가 많다. 편마암 하곡은 비교적 폭이 좁고 22~32° 경사를 지닌 직선 사면과 인접해 있다. 퇴적암 지대는 하곡의 폭이 매우 좁으며, 인접 사면은 수직 암벽으로 나타나는 예가 많다.
이러한 차이는 암석의 풍화 양상이 서로 상이한 데에서 기인한다. 절리밀도가 높은 지대에서 화강암은 심층풍화 경향을 보이므로 수직 암벽의 발달이 제한적이고 산지도 하도로부터 약간 이격된 모습을 띤다. 반면 표층풍화 성향을 보이는 편마암과 퇴적암 지대에서는 산지가 하도에 바로 인접해 있다. 미립물질이 잘 생성되는 편마암 사면은 mass-movement가 잘 진행되면서 평활한 직선사면이 형성되지만, 퇴적암 하곡에서는 한번 수직절리를 따라 암벽이 형성되면 오랜 기간 동안 잘 유지되는 속성을 보여준다.

2) 암석별 풍화 양상에 따른 사력퇴 구성 물질 차이를 보면, 화강암 지대에서는 모래, 편마암 지대에서는 자갈과 미립물질, 퇴적암 지대에서는 자갈이 주로 공급된다.
그에 따라 동일 암석이 넓게 분포하는 유역에서는 물질의 입도가 단순해져 자갈톱이나 모래톱이 발달한다. 일례로 고생대 퇴적암 지대를 흐르는 남한강 상류에서는 자갈톱, 화강암 분지를 통과하는 지류들이 유입되는 낙동강 삼강리∼구미 구간은 대규모 모래톱이 형성되어 있다.
반면 여러 암석이 함께 분포하게 되면 자갈, 모래가 섞인 다양한 입도를 보이는 체제를 갖추게 된다. 특히 자갈을 기반으로 모래, 미립물질 등이 고루 혼재된 사력퇴는 유수에 의해 쉽게 제거되지 않아 식생 정착이 용이하여 습지의 발달이 촉진된다. 남한강 중류를 따라 형성된 비내섬 습지, 낙동강의 검암·병산·구담·해평·달성 습지와 금호강변 습지, 금강 심천·미호천 합강 습지, 섬진강 입면·곡성·구례 습지 등은 이러한 조건을 갖춘 것들로서, 생태적 가치가 매우 높은 대규모 사력퇴 습지에 해당된다.

4. 한국 산지 하곡의 배열과 형상이 고도와 규모를 달리하는 현생 사력퇴단 발달에 미친 영향
한국 산지 하곡은 유로의 굴곡도가 높고 곡폭의 변화가 심한 양상을 보인다. 이는 특히 하계 집중호우로 인해 하천 유량이 급증했을 때 원활한 배수를 방해하여 구간에 따라 하상 수위가 심한 차이를 보이게 되는 요인으로 작용한다. 이와 맞물려 대하천 중·하류 하곡을 따라서는 곡저에 다양한 물질이 퇴적되면서 제방 안쪽 하도변을 따라 거의 안정화 된 사력퇴단들이 존재한다. 이들은 현세 이전의 과거에 범람원이었던 하안단구와 형태적으로는 유사하지만, 현세에 발달한 하천의 동적 체계를 반영하는 ‘현생 사력퇴단(Sand-gravel bar terrace)’으로 칭할 수 있다.
이들의 수직적 층후를 살펴보면, 낙동강은 안동∼삼강교 구간에서 3∼13m, 구미 부근에서 21.9m에 이르며, 남한강 충주∼여주 구간 10∼12m, 금강 장남분지 14.7m, 부여분지 최대 21m 가량 퇴적되어 있다. 유역분지의 규모가 좀 더 작은 섬진강에서는 곡성 부근에서 8.3m 정도로 다소 얇은 편이다. 대부분 두꺼운 자갈층이 기저를 이루고 있으며, 그 상부에는 현재 환경에서 퇴적된 모래나 자갈층이 혼재된 양상을 보인다.
공간적 변화 양상을 살펴보면, 현생 사력퇴단의 규모는 낙동강>금강>남한강>섬진강 순으로 발달하고 있다. 각 하천에서 단의 고도가 최대로 나타나는 지점은 남한강은 여주 양촌리(11.27m), 금강은 공주 운암리(10.05m), 낙동강은 창녕 대곡리(13.2m), 섬진강은 악양(8.41m)이다. 섬진강을 제외한 3개의 하천은 홍수시 최대 평균 수위와 단의 고도가 거의 일치하고 있으나, 섬진강은 구례 이후 홍수수위가 15m 가량 상승함에도 불구하고 단의 높이는 낮게 나타난다.
이러한 현생 사력퇴단의 규모와 고도의 공간적 변이는 단순히 하천변에 고수부지로 존재하는 평탄한 지대로서 의미가 있는 것만은 아니다. 이는 유역의 길이와 면적 뿐만 아니라, 지구조운동과 암석조건이 결합되어 나타나는 하곡의 배열과 형상, 산지의 비중이 높은 산지 하천의 성격, 활발한 기계적 풍화로 인한 지속적인 자갈 공급, 계절적으로 불안정한 유황 조건을 지닌 몬순 기후 환경이 모두 반영되어 사력퇴가 잘 발달한 결과라고 할 수 있다.

5. 측방 공급물의 영향이 중요하게 인식되는 한국 산지 하천의 사력퇴
한국 산지 하곡의 사력퇴 발달 양상은 상류에서 하류로 가면서 점진적이고 순차적인 변화를 보이지 않고 있다. 하천이 통과하는 구간의 성격에 따라 측방 공급물의 간섭이 높은 비중으로 작용하기 때문이다.
이는 사력퇴를 구성하는 역의 암석 조성, 원마도와 편평도, 모래의 입도 및 광물 조성 등에서 잘 반영되고 있다. 역의 원마도와 편평도는 하류로 가면서 양호해지지 않고 끊임없이 증감을 반복하는 불규칙한 양상을 보이며, 모래의 입도변화 역시 세립화되지 않고 있다. 산지 하천의 성격이 강한 섬진강의 경우, 악양의 모래톱은 하류임에도 불구하고 중·조립질 모래가 우세할 정도이다. 이들에 대한 분석 결과는 대하천 본류 하곡의 경우, 상류 뿐만 아니라 중류에서도 측방 공급물의 간섭이 중요한 비중을 차지하고 있음을 입증해 주고 있다.
측방 공급물은 지류와 하곡에 인근한 산지 및 구릉의 사면을 통해 공급된다. 지류를 통해 공급되는 물질의 경우, 차수가 높은 지류일수록 공급되는 물질의 양이 많지만 이들 입자들의 크기는 감소한다. 즉 모래의 비중이 높아지며 역이나 암설들이 있어도 대체로 작아지는 경향을 보인다. 본류와 주요 지류의 합류점 일대에는 대체로 큰 규모의 모래사장 또는 식생이 정착한 사력퇴 습지가 발달해 있다. 반면 하곡에 인근한 산지 사면을 통해 공급되는 물질들은 상대적으로 양은 적지만 공급 물질의 질량은 크다. 인근 사면의 기계적 풍화로 생성된 거력이나 직경이 큰 암설들이 높은 비중을 차지하기 때문이다. 하곡에 공급된 이들은 하천에 의해 쉽게 운반되지 못하고 상류에서 운반되어 온 모래 중심의 입경이 작은 물질들과 섞여 사력퇴를 이룬다.
한국 하천은 구간에 따라 차이를 보이는 측방 공급물 간섭으로부터 자유롭지 못하다. 이런 이유로 상류에서 하류로 가면서 점이적으로 나타나는 변이를 체계화하기 힘들다. 즉 유역의 지형적 조건을 고려하면서 구간별로 접근해야 파악이 가능하다.
본 연구를 통해서 한국의 하천지형은 유황을 포함해 유역분지 전체의 풍화조건 및 하곡의 배열과 형상 등 다양한 요소들을 모두 고려해야만 파악할 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 사력퇴는 이들을 종합적으로 파악할 수 있는 좋은 지표지형임을 확신하게 되었다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론
• 1. 연구목적
• 2. 연구방법
• 3. 연구동향 및 연구의 의의
• 가. 연구동향
• 나. 연구의 의의
• II. 산지 하곡의 특성
• 1. 한반도 중·남부 지역 하천의 거시적 특색
• 가. 준안정지괴에 위치한 산지 하천의 성격
• 1) 기복량이 큰 산지들이 곳곳에 분포
• 2) 하류까지 산지가 인접하여 곡폭의 변화가 심한 환경
• 나. 온대 몬순 기후를 반영하는 하천 유황
• 1) 평지와 다른 산지 지역의 기후환경 특색
• 2) 계절에 따라 하천의 유황이 불안정한 환경
• 2. 산지 하곡이 지니는 지형학적 특징
• 가. 하곡의 배열과 형상
• 1) 산지로 구획되며 심한 굴곡을 이루는 유로의 발달
• 2) 다양한 지형 선구조를 반영하며 달라지는 하곡의 특색
• 나. 하곡으로 공급되는 물질의 특성
• 1) 역과 모래 중심의 물질 공급
• 2) 암석 분포에 따른 공급 물질의 공간적 변이
• III. 하천 유역별 사력퇴 발달 양상
• 1. 남한강 유역
• 가. 상류와 중류간의 차이가 뚜렷한 하곡 형상
• 1) 밀도 높은 산지와 협곡이 발달한 상류 유역분지
• 2) 분지와 협곡이 반복되는 중류 유역분지
• 나. 풍부한 자갈톱이 퇴적된 상류 구간
• 1) 소량으로 유입되는 최상류 화강암 소분지 모래들
• 2) 구성 물질이 자갈톱 중심으로 단순한 퇴적 양상
• 다. 자갈과 모래가 뒤섞인 중류 구간
• 1) 모래톱에 비교적 원마된 자갈이 섞인 분지 구간
• 2) 측방 사면과 지류에서 공급된 자갈이 많은 협곡 구간
• 3) 유역분지에 비해 규모가 작은 사력퇴단
• 2. 금강 유역
• 가. 여러 암석 지대를 흐르는 본류 하곡
• 1) 화강암 분지가 곳곳에 분포하는 상류 유역분지
• 2) 차령산지 남부 지역을 협곡으로 흐르는 중·하류
• 나. 다양한 물질로 구성된 사력퇴가 발달한 상류 구간
• 1) 비화강암 산지의 자갈과 화강암 분지의 모래공급
• 2) 풍부한 자갈톱에 주기적으로 공급되는 모래
• 다. 일정한 폭과 규모의 사력퇴가 형성된 중·하류 구간
• 1) 물질 퇴적이 넓게 이루어지는 분지 구간
• 2) 증가된 유량과 하폭에 비해 사면 간섭이 지속되는 협곡 구간
• 3) 낙동강 다음으로 규모 있게 발달한 사력퇴단
• 3. 낙동강 유역
• 가. 남한에서 가장 큰 유역분지를 형성하는 대하천
• 1) 상류에 비해 중류 구간이 길게 발달한 본류
• 2) 동서가 이분화 된 유역의 풍화조건
• 3) 구간에 따라 달리 나타나는 하곡의 형상과 배열
• 나. 하곡 형상과 유역 조건의 변화상을 잘 반영하는 물질수지
• 1) 모래톱에 자갈이 섞인 안동-삼강교 구간
• 2) 대규모 모래톱이 발달한 삼강교-왜관 구간
• 3) 중·세립질 모래와 자갈이 혼재된 왜관-대구 구간
• 4) 측방 산지와 사력퇴가 별도로 존재하는 대구-남지 구간
• 5) 하곡의 폭과는 관계없이 안정된 충적층이 발달하는 하류 구간
• 다. 사력퇴단이 가장 잘 발달한 하천
• 4. 섬진강 유역
• 가. 분지와 협곡이 규칙적으로 반복되는 하곡의 형태적 특색
• 1) 편마암 산지와 화강암 분지로 구분된 지형 기복
• 2) 산줄기 방향을 거스르는 하곡의 배열 양상
• 나. 측방 공급물의 간섭이 심한 전형적인 산지 하천의 모습
• 1) 넓은 공간을 바탕으로 사력퇴가 잘 발달하는 분지 구간
• 2) 산지 내부의 협소한 공간으로 인해 물질 퇴적이 미약한 협곡 구간
• 다. 사력퇴단의 발달이 가장 미약한 하천
• IV. 토의
• 1. 지구조 운동 양상을 반영하는 산지 하곡의 배열과 형상
• 가. 단열곡류로 인한 복잡한 하곡의 배열 양상
• 나. 단열의 생성 시기와 방향에 따라 달라지는 하곡의 형상 변화
• 1) 산지 하곡의 주요 형태적 특징
• 2) 하곡의 형태적 특징과 단열 체계와의 관계
• 2. 암석 분포 양상을 민감하게 반영하는 사력퇴 특성
• 가. 유로의 굴곡과 하곡의 형상에 영향을 주는 암석 조건
• 1) 암석별로 달라지는 하곡의 형상
• 2) 암석별 풍화 양상을 반영하는 하곡의 형상 차이
• 나. 암석별 물질 공급 유형이 사력퇴 특성에 미치는 영향
• 1) 암석별 물질 공급 유형
• 2) 물질 공급 유형의 집중과 분산이 사력퇴 발달에 미치는 영향
• 3. 측방 공급물의 간섭을 지속적으로 반영하는 사력퇴의 특징
• 가. 본류의 물질 수지에 직접적인 영향을 미치는 지류 공급물
• 1) 본류에 직접적 영향을 미치는 지류의 사력퇴 특성
• 2) 지류의 차수 규모에 따라 달라지는 물질 공급 및 사력퇴 발달 양상
• 나. 각력을 제공하는 측방 사면 공급물
• 다. 역과 모래 분석을 통해 파악되는 측방 공급물의 간섭 양상
• 4. 현생 사력퇴단이 잘 발달한 산지 하곡
• 가. 대하천 유역별로 규모를 달리하는 양상
• 나. 한국 산지 하곡의 특성을 잘 나타내는 결과물로써의 현생 사력퇴단
• 5. 구간별로 접근해야 파악이 가능한 대하천 유역
• 가. 유량과 하폭의 증가로만 설명될 수 없는 상류∼하류의 순차적 구분
• 나. 구간에 따라 사력퇴 발달이 다양한 양상을 보이는 산지 하천의 성격
• V. 결론
• 참고문헌
• ABSTRACT
• 부 록

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172. 웅천천유역의 하성단구로부터 추정되는 구정선 고도와 그 의의-한국 서해안의 제 4기 환경변화 규명에 있어서 임해사암지역 소하천하성구조의 중요성 고찰, 최성길, , 1996