Proceedings of KSEG 2012 Spring Conference / April 5 - 6, 2012
- 123 -
러시아 극동지역 자원 개발을 위한 건설 환경 특성 조사 연구
강 재 모 Jae-Mo Kang 1)
*, 이 장 근 Jang-Geun Lee 1) , 김 영 석 Young-Seok Kim 1) , 홍 승 서 Seung-Seo Hong 1) , 박 근 보 Keun-Bo Park 1)
1)
한국건설기술연구원 Geo-인프라연구실, Geotechnical Engineering Research Division. KICT
주요어 : 극동지역, 영구동토, 계절동토.
1. 서론
러시아는 석유 매장량 세계 7위, 천연가스 매장량 1위의 자원 부국으로 풍부한 자원을 바탕으로 한 경제 발전을 이루어 가고 있다. 우리나라의 경우 1996년부터 시베리아에 매장된 가스와 석유를 도입하 기 위해 러시아와 수차례 정상회담을 가졌으며, 현재는 2015년부터 30년간 러시아로부터 750만톤의 천연가스를 공급받기로 합의된 상황이다. 특히, 한국으로의 천연가스를 공급하기 위한 수송망이 구축될 극동지역은 개발이 어려운 자연조건으로 인해 현재까지도 대부분의 지역이 미개발인 상태이 며, 최근에는 천연자원의 보고로 세계적인 관심을 받고 있는 지역이다.
시베리아 에너지 자원 개발 및 이송망 건설을 위해서는 극동지역에 분포되어 있는 영구동토 지역에 대한 충분한 이해가 필요하며, 극한의 기후 및 현장 지반 조건에 안정적인 건설공법의 설계와 시공기술 의 확보가 요구된다. 따라서, 본 논문에서는 시베리아 지역의 기후조건 및 영구동토 지역 특성을 파악 하여, 향후 국내 건설 산업의 시베리아 진출에 도움을 주고자 한다.
2. 극동지역의 환경 특성
2.1 시베리아 및 극동지역의 지리학적 분류
넓은 의미의 개념으로서 시베리아는 동양과 서양을 구분하는 우랄산맥(혹은 오비 강)의 동쪽 지역에 서부터 캄차트카 반도, 사할린 섬과 쿠릴열도를 포함한 북태평양까지의 광대한 지역을 의미한다. 구 소 련과 러시아연방의 경제지역 구분과 공식 통계집에 의하면 시베리아는 세 지역으로, 서시베리아와 동 시베리아 그리고 극동지역으로 구분된다. 북극해(카라 해)로 흘러 들어가는 예니세이 강의 서쪽부터 우 랄산맥(혹은 오비 강)사이의 지역을 서시베리아로 칭하고 있으며, 예니세이 강부터 레나 강의 사이를 동시베리아라고 말한다. 극동지역은 레나 강의 동쪽부터 태평양에 이르는 넓은 영토와 사할린 섬과 쿠 릴열도를 포함하고 있다.
* 교신저자: [email protected]
Proceedings of KSEG 2012 Spring Conference / April 5 - 6, 2012
- 124 -
시베리아 극동지역 그림 1. 시베리아 및 극동지역
2.2 극동지역의 자연 지리적 특징
극동지역은 러시아연방의 경제지역 구분 중에서 가장 큰 면적을 지니고 있는 지역으로 세계 육 지면적의 1/20을 차지하고 있다. 극동지역 남부에서 북부까지 위도 격차는 28도나 되며, 남서쪽에 서부터 북동부지역까지 길이는 4,500km에 이른다.
주로 혹독한 대륙성 기후의 영향을 받고 있으며, 일부 남부 지역은 몬순기후의 영향을 받기도 한다. 특히, 대륙성기후의 영향을 많이 받는 서쪽지역은 겨울의 혹한과 기온의 일교차 및 연교차 가 극심하고 강수량이 적다. 겨울의 경우 대륙성 기후 영향을 받고 있는 야쿠트 사하 자치공화국 의 베르호얀스크나 오이마콘 지역은 가장 추운 지역으로 과거 최저온도는 영하 69.8도까지 떨어지 기도 한다.
표 1. 극동지역 주요도시의 기온과 강수량
기 온 (℃) 강수량(mm)
1월 7월 1월 7월
하바로프스크 블라디보스톡 유지노 사할린스크 야쿠츠크 마가단
블라고베시첸스크
-24.3 -16.3 -19.1 -44.5 -19.5 -27.8
26.4 21.0 21.0 18.3 11.5 20.9
15 15 48 9 14 5
144 124 87 39 69 134
※ 자료 : World Meteorological Organization(2010)
3. 극동지역의 영구동토층 현황
극동지역에는 사할린, 쿠릴섬, 캄차카 남부와 프리모리의 일부 지역을 제외한 대부분 지역에서
Proceedings of KSEG 2012 Spring Conference / April 5 - 6, 2012
- 125 - 영구동토층이 널리 분포되어 있다.
홍적세 전기부터 형성된 것으로 추측되는 영구동토층은 제 4기를 걸쳐 그 규모를 확대했으며, 간빙기, 완신세 등을 거치며 융해와 동결을 반복하여 열 카르스트 등이 존재하는 지금의 지형을 형성하였다.
극동지역의 영구동토층의 분포 현황은 그림 2와 같이 3개의 지대로 구분할 수 있는데, 가로선으 로 표시된 (1)지역은 영구동토층이 지속적으로 확대되는 영역을 말하며, 격자형으로 표시된 (2)지 역은 영구동토층이 축소되는 지역, 사선으로 표시된 (3)지역은 영구동토층이 존재하지 않는 영역 을 나타낸다.
그림 2. 극동지역 영구동토층의 발달 현황
극동지역 영구동토층의 발달 현황을 살펴보면 대부분의 지역이 영구동토층이 발달하는 과정에 있음을 알 수 있으며, 러시아에서 국내로 연결되는 수송관 설치 지역의 대부분이 영구동토층을 지 날 것으로 판단된다.
3.1 계절에 따른 동토층의 동결 융해 현황
영구동토층의 상부는 기후변화에 따라 계절별로 동결과 융해를 반복하는 계절동토층이 존재한 다. 극동지역의 경우 계절동토층의 분포를 살펴보면 지역에 따라 최대 30m까지 동결·융해를 반복 하고 있으며, 일반적으로 위도가 낮아질수록 계절동토층의 깊이가 증가하는 것을 알 수 있었다.
동토의 동결 및 융해는 외부 기온, 눈, 식물, 흙의 종류 등의 다양한 인자에 의해 발생하며, 이로 인해 지반 침하나 히빙(heaving) 등의 현상을 야기하여 상부 구조물의 파괴를 가져온다.
극동지역 북부에서는 지반의 잔디층을 제거하였을 때 지반 융해 깊이가 최대 500%까지 증가한
사례가 있으며, 이끼의 경우 20∼60%까지 지반의 융해 깊이가 증가하는 현상이 관찰되었다.
Proceedings of KSEG 2012 Spring Conference / April 5 - 6, 2012
- 126 -
러시아의 건설표준인 SNip에는 지반의 동결·융해 깊이를 예측하는데 그 지역의 적설량을 고려 하도록 하고 있으며, 지역에 따라 적설량이 많은 경우 융해 깊이가 10∼20%정도 증가하는 것으로 나타났다.
4. 결론
본 논문에서는 극동 지역의 환경 및 영구동토층 분포현황을 조사하고, 시베리아 지역의 자원개 발에 필요한 지반의 동결·융해에 영향을 미치는 인자들을 조사하였다.
1. 극동지역은 평균기온이 영하를 유지하고, 대부분의 지역이 개발이 어려운 영구동토 및 계절동토 지역으로 구성되어, 개발이 지연되고 있다.
2. 지반의 동결·융해에 영향을 미치는 인자는 기온, 적설, 식물, 토양의 종류 등이 있으며, 최대 500%까지 융해 깊이의 변화를 가져온다.
감사의 글
본 연구는 2012년 한국건설기술연구원의 주요연구개발사업인 “극한지 하부구조 급속시공 플 랫폼 기술 개발” 과제의 지원을 받았습니다.
참고문헌
1. 김영석 외, 2009, 시베리아 동토지역 진출을 위한 미래건설 기술 개발.
2. Ivashinnikov Yu. K. (1999) Physical Geography of the Russian Far East, pp. 324
3. Melnikov Ye. S., Gravis G. F., Konchenko L. A., Molchanova L. S. (1997) Finals of Fundamental Research of Earth in Artic and Subarctic, pp. 279-286
