경주 남산 불국사화강암의 풍화특성과 풍화미지형 발달

국문 초록 (Abstract)

지표면(地表面)의 기복(relif)과 관련된 지구의 다양한 내적작용(endogenic process)과 외적작용(exogenic process)을 연구하는 지형학(geomorphology) 분야에서 풍화작용(weathering)은 지각 최상층의 기반암과 암석 등을 파괴시켜 지표의 평형작용을 돕거나 다른 지형을 만드는데 직·간접적으로 영향을 미치는 지형형성작용의 가장 기본적인 요소이다. 또한 교각이나 건축물 등의 인공구조물과 석탑이나 석불 등의 석조문화재 등의 훼손에도 영향을 미치고 있다. 이처럼 인간생활과 밀접하게 관련되어 있는 풍화작용에 대한 연구의 중요성과 필요성을 인식하여 연구자는 풍화작용과 이로 인해 형성된 미지형 등에 대한 연구를 지속적으로 수행하여 왔다.
풍화작용에 영향을 주는 다양한 요인들 가운데 수분은 암석의 물리적, 화학적, 생물학적 풍화 정도와 인과관계(mechanism)를 결정짓는 중요한 지표이다. 암석에 형성된 절리를 따라 침투한 수분은 겨울철 동결 팽창되어 절리를 확장시켜 암석을 파괴한다. 그리고 여름철 높은 온도와 다량의 수분은 암석의 구성광물과 반응하여 광물입자간의 결합력을 약화시키거나 여러가지 풍화잔류물을 형성하면서 풍화작용을 일으킨다. 풍화잔류물과 함께 또한 지의류 또는 고등 식물의 생육현상이 생물학적 풍화작용을 촉진시킨다(Eswaran and Bin, 1978; Harris et al., 1985; Drever, 1988; 김영화․홍순호, 1990; 김수진․이석훈, 2000, 2001; 최석원 외, 2001; 이찬희 외, 2003). 수분은 암석의 풍화작용에 전제 조건이 되고, 직접 영향을 미치는 주도적인 역할을 할뿐만 아니라 풍화산물을 용탈(leaching) 혹은 세탈(illuviation)작용으로 제거하므로 풍화가 지속적으로 일어나게 한다. 특히 암석의 수분 함유량과 수분의 암석 내부에 머무는 지체 시간 등에 따라 풍화작용의 양상이 달라지는데, 동결·융해와 습윤·건조의 반복과 염풍화작용 등에 영향을 준다.
화강암은 세계 육지 면적의 약 15% 이상을 차지하는 넓은 지역에 분포하고 있으며, 우리나라에서도 국토의 약 30%를 점유하고 있다. 이들 화강암 지역에서는 각 지역의 지질구조나 기후환경의 차이, 암석의 풍화작용 등으로 다른 암석 지역에서 형성된 지형들보다 매우 독특하고 다양한 지형들이 나타난다. 이와 같이 국토의 30%를 차지하며, 다른 암석과 달리 독특한 지형을 형성하고 있는 화강암에 관한 연구는 국내의 지형 연구 분야들 가운데 중요한 비중을 차지하며 의미 또한 크다고 볼 수 있다.
화강암은 시간이 경과함에 따라 여러 가지 자연적인 요인에 의해 원래의 모습과 형태가 크게 훼손된다. 즉 풍화작용으로 인해 암석이 물리적인 변화가 발생하고 이와 동시에 여러 가지 화학적 변화들이 복합적으로 진행되어 암석에 영향을 미치고 있다. 이처럼 화강암 풍화작용으로 형성된 지형 연구의 중요성과 필요성을 인지하고 있음에도 불구하고 아직까지 이에 대한 연구가 부족한 실정이다. 그리고 국내에서는 나마와 타포니 등의 풍화미지형 분포 지역을 하나의 연구주제나 연구지역으로 다룬 논문은 거의 없으며 다양한 풍화미지형 가운데 하나로 설명하는데 그치고 있다. 또한 풍화혈(weathering pit)의 형성원인을 동결·융해 또는 염풍화(salt weathering) 등의 물리적 풍화작용으로 제시하고 있지만 파랑과 해풍 등으로부터 염이 공급되는 해안지역과는 달리 내륙지역에서 공급되는 염의 공급원에 대해서는 아직까지 확실하게 밝히지 못하고 있다. 그러나 몇 몇 연구자들에 의해 염을 포함하고 있는 기류나 안개 또는 암석 자체에 염이 포함되어 있다는 추론이 제시되고 있으며, 최근 해안의 풍화혈 지형에 관해서 형성속도와 형성과정에 미치는 암석물성의 영향 등이 검토되고 있다(Matsukura and Tanaka, 2000; 황상일 외, 2011).
풍화미지형에 대한 연구 경향은 장기적이고 종합적으로 형성시기와 형성원인을 밝히는 데 중점을 두고 있다. 이를 위해 형성원인에 대한 가설을 세우고 실험을 통해 검증하는 연구는 많지만 풍화미지형의 형성위치와 분포에 따른 형태특성과 형성과정에 의한 형태분류의 연구는 부족한 편이다. 이에 연구자는 이번 과제를 수행하면서 경주 남산지역에 분포하는 나마와 타포니 등의 풍화미지형을 대상으로 형성시기와 형성원인을 밝히는 것뿐만 아니라 분포와 형태의 분류에도 주목하였다. 이러한 연구 결과들이 축적되면 지형학뿐만 아니라 관련 학문 분야에서 활용할 수 있는 중요한 기초자료로 제공될 것이다.