한반도 지형의 일반성과 특수성, 그리고 지속가능성
박수진*
Generality and Specificity of Landforms of the Korean Peninsula, and Its Sustainability
Soo Jin Park*
요약 :이 연구는 한반도 지형이 가지고 있는 특수성과 일반성을 파악하여 국토 및 환경관리에 응용될 수 있는 지형관리원칙을 찾으려는 목적으로 이루어졌다. 동아시아를 대상으로 대륙규모와 국가규모, 그리고 지역규모 지형분석을 순차적으로 진행하였다. 동아시아는 복잡한 지구조적 특성을 보이지만, 대륙규모에서 뚜렷한 북 동-남서 방향의 지형구조와 연결성이 나타난다. 한반도는 이러한 대륙규모의 지형특성을 따르면서도, 직각으 로 교차하는 북북서-남남동 방향(낭림산맥과 태백산맥)의 지형연결성이 특징적으로 나타난다. 한반도는 국가 적인 규모에서 동아시아에서 지형다양성이 가장 높은 곳 중의 하나로, 평균고도는 높지 않지만 인접한 지역에 비해 상대적으로 높은 경사도와 복잡한 지형다양성을 보인다. 한반도와 유사한 지형적 특성을 보이는 러시아 의 시호테알린, 중국의 화남, 그리고 일본과 비교할 경우, 한반도는 산지와 퇴적평지의 경계가 자연스럽게 이 어지는 반면, 다른 지역은 산지와 퇴적평지가 뚜렷하게 구분되는 특징을 보인다. 동아시아 지역규모에서 나타 나는 지형의 특수성과 다양성에도 불구하고 산정상부에서 하천으로 이어지는 사면의 연결성은 모든 지역에서 동일하게 적용되는 지형의 일반적인 원칙이었다. 이러한 공간적인 연결성과 그와 관련된 각종 지형 및 생태현 상들을 종합적으로 고려하는 것이 지속가능한 지형관리의 가장 핵심적인 요인이 될 것이다.
주요어 : 지형의 특수성, 지형의 일반성, 지속가능한 지형관리, 지형분석, 사면, 카테나
Abstract : The objective of this study was to examine the distinctiveness and generality of landforms of the Korean peninsula, and further discover geomorphological principle that can be applied to land and environmental management in Korea. The research targeted East Asia and Korea, with terrain analysis conducted at a continental scale, national scale, and regional scale sequentially. East Asia displays complicated characteristics and evolutionary history of geotectonics, but exhibits distinct northeast- southwest geomorphological structure and connectivity at the continental level. While the Korean peninsula follows this pattern on a continental scale, it also features NNW-SSE direction (Nangrim and Taebaek Mountains) geomorphological connectivity that intersects at a right angle. From a national perspective, the Korean peninsula hosts the most diverse geomorphological features within East Asia.
It does not have a high average altitude, but has relatively high slope angle and intricate topographical distribution in comparison to neighboring areas. While the mountains and plains of the Korean peninsula display a smooth connection, geomorphologically similar areas such as Shikhote-Alin, Huanan in China, and Japan have clear characteristics that divide the mountains and plains. Despite the distinctiveness and diversity that appear in East Asian topography on the regional scale, the connectivity that links the top
이 논문은 2010년 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(NRF-2010-413-B00006)
* 서울대학교 사회과학대학 지리학과 교수/서울대학교 아시아연구소 겸임연구원(Professor, Department of Geography, Seoul National University/Adjunct Researcher, Asia Center, Seoul National University), [email protected]
1. 서론
한국의 지형은 다른 나라와 비교하여 어떤 형태적 특징을 가지고 있을까? 우리나라는 인접한 일본, 그 리고 중국과는 땅의 모양이 어떻게 다른가? 다르다면 그 차이를 만든 원인은 무엇인가? 이러한 질문들은 땅의 특성을 기술하고 분석하는 지리학에서 가장 기 초적인 의문들이다. 한반도는 산지가 차지하는 비중 이 절대적으로 높고 독특한 지구조적 특성으로 인해 복잡한 지형을 보이는 것으로 일반화되고 있다(김상 호, 1980; 장재훈, 2002; 권혁재, 2005). 이러한 일반 화는 그 대부분이 지형발달사 측면에서 한반도의 지 형을 해석했던 초기 연구자들의 정성적이고 경험적 인 기술에 근거한 것이며, 그 내용을 정량적으로 검증 하려는 작업은 아직까지 이루어지지 않고 있다. 지형 이 형성되는 과정은 지구 내부 에너지의 흐름에 따라 발생하는 내인적 요인(지각변동, 화산분출 등)과 지 표면에서 바람, 물, 빙하 등에 의해 발생하는 침식 및 삭박작용 등의 외인적 요인들의 복잡한 상호작용이 다. 이러한 상호작용으로 인해 시간적으로는 이전의 많은 사건이 중첩(superposition)되게 되며, 공간적으 로는 각기 다른 지형형성작용들로 인해 공간적 이질 성(spatial heterogeneity)이 높아지게 된다. 그 결과 동 일한 지형형태를 지표면상에서 반복적으로 관찰한다 는 것은 불가능에 가깝다.
최근 지형이 가지고 있는 특성을 보다 정량적으로 파악해야 할 사회적 필요성이 높아지고 있다. 지형은 물과 각종 물질의 이동경로와 그 양을 결정하며, 식생 의 공간적인 분포에 영향을 미치고, 인간을 포함한 동 물의 서식처를 제공한다. 따라서 지표면의 지속가능
성과 친환경성을 극대화하기 위해서는 장기간 형성 된 지형특성과 그것이 가지고 있는 고유의 수문학적, 토양학적, 그리고 생태학적 속성들을 극대화할 수 있 는 방향으로 국토 및 토지이용이 이루어져야 한다. 하 지만, 급격한 경제 및 국토개발과정에서 지형은 토지 이용과 지역간 연결성을 가로막는 장벽으로 인식되 어 극복의 대상이 되었던 것이 사실이다. 지형이 가 지고 있는 특성을 고려하지 않은 난개발이 빈번히 이 루어졌으며, 그 결과 지난 30-40년간 지형과 관련된 재해는 뚜렷한 증가경향을 보이고 있다(국토해양부, 2011; 산림청, 2013a).1) 특히 우리나라 방재 및 국토 관리의 특징은 재해예방에 대한 투자보다는 재해 복 구에 더 많은 비용을 지불하는 매우 비효율적인 구조 를 가지고 있다(국토해양부, 2011).2) 국토 및 환경관 리에서 사전예방의 원칙을 적용하지 않고 난개발이 후 발생하는 문제점들을 피해복구의 형태로 수정해 나가는 방식은 시급히 개선되어야 할 과제로 지적되 고 있다(채미옥, 2008; 최영국, 2008).
우리 국토의 지속가능성을 높이기 위해서는 국토 를 구성하는 지형의 특수성을 정확하게 이해하고, 그 속에서 일반화된 국토 및 토지이용 원칙을 찾아내는 작업이 선행되어야 한다. 이러한 맥락에서, 동아시아 차원에서 한반도 지형이 가지고 있는 일반성과 특수 성을 도출하는 것이 이 연구의 궁극적인 목적이다. 여 기서 지형의 특수성이란 특정지역의 지형이 다른 지 역과는 다른 형태적, 그리고 발달사적 특성을 지칭하 는 개념으로 사용하였다. 반면, 일반성이란 개념은 지형이 가지고 있는 특수성에도 불구하고 모든 지역 에 공통으로 적용되는 일반원리가 존재할 것이라는 전제하에서 사용하였다. 지형에서 특수성만이 존재 한다면 지형 및 국토관리는 지역 별로 독자적인 방식 of mountain (hill) to stream is identical among all areas as a general rule. It is collectively considering the connectivity and the geomorphological and ecological processes that arise within this connectivity that will serve as the focal point for sustainable landscape management.
Key Words : Generality of Landform, Specificity of Landform, Sustainable Land Management, Terrain Analysis, Slope, Catena
이 적용되어야 할 것이다. 하지만, 일반성이 발견된 다면 특수성에도 불구하고 일관된 관리원칙을 제시 할 수 있을 것이다.
보다 구체적인 연구내용은 다음과 같다. 1) 먼저 지 형분석을 통해 동아시아 대륙규모의 지형특성을 분 석하였으며, 2) 한반도가 가지고 있는 정량적, 정성적 인 지형의 특수성을 추출하였다. 이 과정에서 일본과 중국의 화남지역, 그리고 러시아의 시호테알린(Shik- hote Alin) 산맥 지역은 한반도와 유사한 형태적 특성 을 가지는 것을 알 수 있었다. 3) 이들 지역을 대상으 로 보다 심층적인 지형분석을 통해 다양성과 특수성
에도 불구하고 일관되게 나타나는 지형의 일반성을 찾고자 하였다. 그 결과를 토대로 4) 지속가능한 지형 이용을 위한 향후 연구방향과 정책적 시사점을 제시 하였다.
2. 연구지역 및 방법
이 연구의 대상지역은 경위도상 21-52°N와 96- 147°E에 속하는 지역으로, 그 면적은 약 1,300만km2
그림 1. 동아시아 지역의 고도분포(가)와 경사도(나) 출처: 산림청(2013b)에 포함된 자료를 저자가 수정
이다. 여기에는 한국과 일본, 대만 전역이 포함되며, 몽골의 항가이 산맥-중국의 고비사막-바옌카라 산 맥을 이은 선을 경계로 그 서쪽 지역을 제외한 몽골과 중국이 포함된다. 그리고 북부에는 러시아, 남서부에 는 베트남과 미얀마의 일부지역이 포함된다(그림 1).
이 지역을 연구대상으로 선정한 이유는 한반도와 인접한 지역으로 한국지형의 발달사적 특성을 이해 할 수 있는 토대가 되기 때문이다. 또한 동아시아의 대표적인 인구밀집지역으로 지형의 이용이라는 측면 에서 한반도와 쉽게 비교될 수 있다는 점을 고려하였 다. 이곳은 현재 약 15억 명 이상이 거주하여, 인구밀 도가 150명/km2에 달한다. 경제적으로는 지난 수 십 년간 급격한 성장을 경험하였고, 향후 전 세계에서 성 장이 가장 빠르게 진행될 지역으로 전망되고 있다. 그 만큼 토지에 대한 이용 수요가 높아 미래의 지속가능 성이 우려되는 지역이다(UNEP RRC. AP, 2004).
지형의 일반성과 특수성을 추출하기 위해서 사용 한 방법은 수치고도모델(Digital Elevation Model, 이 하 DEM) 분석이다. 환경 및 토지이용관리에서 지형 이 중요하게 인식되면서 다양한 기관에서 DEM이 제 공되고 있다. 이 연구에 사용한 DEM은 미국 항공 우주국(NASA)이 실시한 Shuttle Radar Topographic Mission(SRTM)을 통해 제작된 것이다(Reuter et al., 2007).3)
1) 지형분류와 지형다양성 분석
DEM 분석과정에서 격자크기의 차이에 따른 지 형변수들의 변화는 격자크기별로 연속적으로 나타 나기 때문에 최적격자를 선정하는 작업은 일정 부분 자의적인 판단이 따를 수밖에 없다(박수진·유근배, 2004). 특히 대륙 규모의 지형분석에서는 자료의 크 기와 컴퓨터 처리능력의 제한으로 인해 정교한 DEM 을 이용한 지형분석에는 많은 어려움이 따른다. 이 연 구에서는 500m 격자크기의 DEM을 이용하여 동아 시아 차원에서 고도와 경사도, 그리고 그에 근거한 지 형분류를 1차적으로 실시한 뒤, 대륙차원의 지형특성 과 국가별 지형변수들을 비교하였다.4)
먼저 고도와 경사도의 전체적인 분포특성을 살펴
본 뒤, 두 변수를 이용하여 지형을 분류하였다. 이 연 구에서 사용한 지형분류기법은 평균고도와 평균경사 도를 조합한 방법이다(박수진, 2007). DEM 상에서 개별 지형요소들은 짧은 거리에서 급격한 변화를 보 이기 때문에, 이 방법에서는 일정면적 내에서 나타나 는 지형의 평균적인 특성을 이용하여 지형을 분류한 다. 이 연구에서는 4.5×4.5km 방안을 지형분류의 기 본단위5)로 사용하였으며, 그 방안 내부의 평균고도와 평균경사도를 계산하였다. 평균고도의 경우 복잡한 빈도분포를 보이지만(그림 2 가), 일반적으로 산을 규 정하는 절대고도인 300m를 전후로 가장 높은 빈도를 보였으며, 평균 고도 1,000m 부근에서도 비교적 높 은 빈도가 나타났다. 따라서 평균고도의 분류기준을 300m와 1,000m, 그리고 2,000m로 각각 설정한 뒤, 300m 이하 지역을 저위(低位), 300-1,000m 사이를 중위(中位), 1,000-2,000m 이상을 고위(高位), 그리 고 2,000m 이상의 지역의 경우에는 초고위(超高位) 로 각각 명명하였다(표 2).
평균경사도의 빈도분포곡선에서는 1°와 3°, 그리고
그림 2. 동아시아 지역의 평균고도(가)와 평균경사도(나)의 분포
9°를 경계로 빈도분포의 차이를 확인할 수 있다(그림 2 나). 1° 미만의 경사도를 가진 지점이 넓게 나타나 는 것은 중국동부와 북동부지역에 광범위하게 나타 나는 하천하류의 평야지대 때문이다(그림 1 나). 지형 분류에서는 일반적으로 지표상에서 침식이 본격적으 로 발생하기 시작하는 경사도인 3° 내외와 경작가능 지의 하한인 10° 내외가 기준으로 사용된다(Morgan, 2005). 이에 따라 평균경사도 1° 미만인 경우에는 미 경사지(未傾斜地)로, 그리고 1°~3°인 경우에는 평지 (平地), 3°~9°인 지역을 산지(山地), 10° 이상인 지역 을 산악지(山岳地)로 각각 명명하였다(표 2).
주어진 지역 내에서 나타나는 지형단위의 수는 특 정지역의 지형이 얼마나 다양한지를 알려주는 지 시자가 될 수 있다. 지형의 다양성을 파악하기 위해 10×10km(100km2) 방안 내에서 출현하는 지형단위
의 수를 지형다양성으로 규정하고 지도화하였다. 연 속적으로 변하는 지형에서 그 다양성을 분석하기 위 한 공간적 범위를 설정하는 것은 자의적인 판단에 따 를 수밖에 없다. 이 연구의 주목적이 지역 간 그리고 국가 간의 비교이므로 공간적 범위설정을 위한 추가 적인 분석은 실시하지 않았다.
2) 지형변수의 변량과 공간적 의존성 분석
지형분류와 지형다양성의 분석 후 대륙규모에서 한반도와 유사한 지형적 특징을 보이는 일본과 대만, 중국의 화남지방, 그리고 러시아의 시호테알린 산맥 주변지역을 선정하여 보다 구체적인 국가별, 지역별 지형분석을 실시하였다. 이 과정에서 사용된 수치고 도모델은 SRTM에서 제공하는 약 90m 격자크기(3
표 1. 동아시아 전체와 국가별 고도 및 경사도 비교
지형변수 국가 및 지역 평균 표준편차 CV(%)1 최소2 최대
고도
한반도 448.5 452.9 101.0 -88 2676
일본 390.9 390.8 100.0 -96 3663
화남 312.8 283.7 90.7 -62 2126
시호테알린 507.0 304.1 60.0 -7 2055
대만 782.2 845.6 108.1 -21 3830
전체3 910.2 869.8 95.6 -221 7120
경사도
한반도 5.7 4.4 76.0 0.0 32.7
일본 5.4 4.8 88.9 0.0 41.0
화남 5.0 4.7 94.7 0.0 37.2
시호테알린 5.2 3.8 72.3 0.0 30.0
대만 9.6 8.7 90.9 0.0 54.1
전체3 3.9 4.8 123.1 0.0 54.1
지형 다양성
한반도 2.8 0.9 34.0 1 7
일본 2.9 1.1 38.8 1 9
화남 3.0 1.1 35.9 1 7
시호테알린 2.6 1.0 40.4 1 7
대만 2.8 1.4 50.2 1 7
전체3 2.3 1.1 46.7 1 9
1. CV: Coefficient of Variation((표준편차/평균)×100)
2. SRTM 500m DEM에서 계산. 최소값의 경우에는 해안지역에 음수를 가지는 경우가 관찰되었으며, 이것은 사용한 DEM의 오차로 보임
3. 전체는 5개 국가(지역)외의 나머지를 모두 포함하여 평균한 것임
arc second)의 DEM이다. 선정된 지역은 한반도의 북 부, 중부, 남부와 더불어 러시아의 시호테알린 지역 3 곳, 중국의 화남지방 3곳, 그리고 일본 3곳으로 모두 12개 지역이다. 선정된 지역의 위치는 그림 3에 표시 되어 있으며, 각 지역의 크기는 130km×140km로 동 일하다.
지형의 특성을 보여주는 지형변수는 다양하다 (Wilson and Gallant, 2000; Huggett, 2011). 이 연 구에서는 지표에 나타나는 물과 물질의 흐름을 표현
하는 대표적인 지형변수로 고도(elevation), 경사도 (slope), 사면곡면률(surface curvature), 사면유역지수 (upslope contributing area), 습윤지수(wetness index), 그리고 지표특성지수(terrain characterization index) 를 선정하였다. 고도는 위치가 높아지면서 기온이 감 소하게 되고 그에 따른 기후의 차이를 대표할 수 있 는 지형변수이다. 반면, 경사도는 지표면에서 나타 나는 물과 물질 흐름의 상대적인 빠르기를 반영한다 (Dobos and Hengl, 2009). 사면곡면률은 3차원적 사
그림 3. 동아시아 지역의 지형분류결과(가)와 지형의 다양성(나). 두 그림에서 사각형으로 표시된 지역은 보다 구체적인 지형 분석을 위해 선택된 지역으로 시호테알린(SHA1, SHA2, SHA3), 일본(JPN1, JPN2, JPN3), 중국의 화남(CHN1, CHN2, CHN3) 은 북동쪽에서 남서쪽으로 연구지역명을 부여하였으며, 한반도의 경우에는 북북서에서 남남동 방향으로 KOR1, KOR2,
KOR3로 연구지역명을 부여하여 사용하였다.
면형태의 요철(凹凸)정도를 파악할 수 있는 변수이 며, 물과 물질의 침식과 퇴적을 간접적으로 지시해준 다(박수진, 2004). 사면유역지수는 사면상의 한 지점 으로 유입되는 상부사면의 면적을 합한 것으로 물과 물질의 흐름의 양과 방향성을 보여준다(Willson and Gallant, 2000). 습윤지수는 지표의 한 지점에서 예상 되는 습한 정도를 표현하는 것으로 식 ln(As/tanb)6)을 사용하여 계산한다. 지표특성지수는 사면유역지수의 로그값을 사면곡면률과 곱한 것으로 사면의 모양과 그 위에서 나타나는 물과 물질의 흐름의 양을 간접적 으로 추정한 값이다(박수진, 2004).
기술통계를 통해 전체적인 지형변수의 분포특성 과 상호관련성을 먼저 분석한 뒤, 선정된 12개 연구 지역 간에 지형변수들의 차이와 유사성을 분산분석 (Analysis of Variance)을 통해 확인하였다. 지형변수 가 가지고 있는 공간적인 의존성(spatial dependency) 을 파악하기 위해 세미베리오그램(semivariogram) 분 석을 실시하였다.7)
3. 동아시아의 지형특성
연구지역의 평균고도는 910m이며, 표준편차는 870m로 지역 내 고도차이가 매우 크다(표 1). 전체적 인 지형형태는 일본을 제외할 경우, 한반도 북동부 의 랴오허강(遼江)과 중국 북부의 황허(黃河)와 남부 의 양쯔강(揚子江), 그리고 한반도의 하천들이 황해 로 유입되는 대규모 유역분지의 형태를 보인다(그림 1). 황해로 유입되지 않는 대하천으로는 한반도 북서 부와 러시아 연해주를 따라 동해로 흐르는 아무르강 (黑龍江)이 있으며, 중국 남부 지역에는 시장강(西江) 이 남중국해로 흘러들어간다. 이들 대하천들은 하류 에 대규모 퇴적평야를 형성하여 동아시아 지역의 독 특한 지형특성을 만들고 있다.
연구지역의 경사도는 0-54°의 분포를 보이고 있으 며, 평균경사도는 3.94°, 표준편차는 4.76°로 고도와 마찬가지로 심한 공간적인 차이를 보인다(그림 1 나;
표 1). 몽골고원과 고비사막을 포함하는 넓은 평지가 표 2. 동아시아와 국가별 지형분류 결과
지형구분 평균고도
(m)
평균경사도 (°)
국가 및 지역별 지형비율(%)
한반도 일본 화남 시호테알린 대만 전체
저위미경사지 300m 이하 1 미만 9.60 13.98 16.86 5.70 22.09 15.84
저위평지 300m 이하 1-3° 18.48 18.17 19.13 11.35 10.54 7.18
저위산지 300m 이하 3-9° 26.23 23.52 22.70 12.30 11.95 5.94
저위산악지 300m 이하 9°이상 0.31 0.72 0.56 0.11 1.71 0.11
중위미경사지 300-1,000m 1 미만 0.02 0.13 0.08 0.28 0.00 5.82
중위평지 300-1,000m 1-3° 0.30 1.82 1.43 4.25 0.17 7.14
중위산지 300-1,000m 3-9° 22.15 24.54 24.66 55.16 6.22 16.68
중위산악지 300-1,000m 9°이상 10.65 10.37 12.32 5.57 17.06 3.77
고위미경사지 1,000-2,000m 1 미만 0.06 0.00 0.00 0.00 0.00 9.24
고위평지 1,000-2,000m 1-3° 0.51 0.03 0.00 0.07 0.00 6.64
고위산지 1,000-2,000m 3-9° 6.53 1.73 0.57 3.33 0.01 10.01
고위산악지 1,000-2,000m 9°이상 4.99 4.64 1.68 1.88 19.52 3.67
최고위미경사지 2,000m 이상 1 미만 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.21
최고위평지 2,000m 이상 1-3° 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.62
최고위산지 2,000m 이상 3-9° 0.09 0.00 0.00 0.00 10.71 3.38
최고위산악지 2,000m 이상 9°이상 0.07 0.35 0.00 0.00 0.00 3.74
주: 500m SRTM DEM을 이용하여 4.5×4.5km 방안 내의 평균고도와 평균경사도를 계산한 결과
연구지역의 북서쪽에 위치하고 있으며, 이 평지는 급 경사지를 사이에 두고 남동쪽의 황허와 양쯔강, 그리 고 랴오허강의 퇴적평야지대로 연결된다. 반면 연구 지역의 남부와 남서부는 융기하는 히말라야산맥과 티벳고원의 영향으로 높은 고도와 경사를 보인다. 한 반도와 일본에는 한반도 북동부의 시호테알린산맥과 양쯔강 이남의 화남지방을 잇는 북동-남서 방향의 뚜렷한 고경사지대가 형성되어 있다.
평균고도와 평균경사도를 이용한 지형분류와 지형 다양성 분석에서도 북동-남서방향의 지구조적 특징 이 명확하게 나타난다(그림 3 가). 먼저 북서쪽에 위 치한 고위/중위평지(몽골고원)가 산지지대를 경계로 지역 내 주요 하천에 의해 형성된 저위미경사지로 연 결된다. 그리고 이 저위미경사의 남서쪽에는 북동- 남서 방향을 보이는 중위/저위산지가 탁월하게 나타 나고 있다.
지형분류결과에서 가장 넓은 분포면적을 보이는 지형단위는 평균고도가 300m에서 1,000m 이하이면 서 평균경사도가 3°에서 9° 사이인 중위산지로 전체면 적의 16.68%를 차지하고 있다(표 2). 중위산지의 대 부분은 고위/중위평지-저위미경사지-저위/중위산 지대의 경계선에서 나타난다. 이외에도 북서쪽의 고 위/중위평지지대를 구성하는 고위미경사지(9.24%), 주요하천의 퇴적평야를 구성하는 저위미경사지 (15.84%)와 저위평지(7.18%)의 비율이 다른 지형단위 에 비해 높다. 연구지역의 남동쪽에는 히말라야산맥 의 영향으로 높은 고도의 급경사지가 탁월하게 나타 나며, 그 결과 상대적으로 고위산지(10.01%)의 비율 이 높게 나타난다. 지형의 다양성은 대하천의 하류를 형성하는 저위미경사지에서 가장 낮은 값을 보이며, 그것을 둘러싸고 있는 북동-남서 방향의 중위/저위 산지지대에서 높게 나타난다(그림 3 나).
지형은 오랜 기간 다양한 지질 및 지형형성작용들 이 중첩된 결과이기 때문에, 동아시아의 전체적인 지 형특징을 지형발달사 측면에서 정확하게 기술하는 것 은 쉽지 않다. 대륙규모에서 지형특성을 결정하는 요 인은 융기 혹은 침강 등과 같은 거시적인 지구조운동 이다(Burbank and Anderson, 2001). 따라서 이 연구 에서는 지구조적 측면에서 동아시아의 전체적인 지
형특성만을 간략하게 살펴본다.
동아시아 지역은 지구조적으로 복잡한 발달과정을 경험하였으며, 단일한 지괴로 형성된 것이 아니라 많 은 소지괴(craton)들이 오랜 기간 부가되어 모자이크 를 형성하고 있다(McElhynny, 1981; 황재하(1999)에 서 재인용).8) 이들 지괴들이 봉합되는 과정에서 충돌 로 인해 다양한 형태의 조산운동(orogeny)이 나타났 다.9)Sengör(1985)에 의하면 동아시아 지역은 Man- churides 조산시스템이 중국 화북평원과 화중평원 의 북서쪽의 고위내지 중위산지를 형성한 상태에서 Tethysides와 Nipponides 조산시스템이 남서쪽과 남 동쪽에서 각각 압력을 가해서 현재의 거시적인 지형 형태가 만들어졌다고 해석한다(Sengör and Natal’in, 2009).
연구지역 남서부의 고산지역은 인도지괴의 충돌로 히말라야 산맥과 티벳고원을 형성하고 있는 Tethy- sides 조산시스템에 포함된다. 제3기 에오세(Eocene) 에 시작된 대륙충돌은 동아시아뿐만 아니라 전세계 적으로도 가장 큰 지형기복을 만들고 있다. 히말라야 대산맥과 그 북쪽의 티벳고원을 형성하였으며, 연구 지역 전체를 북동쪽으로 밀어내는 효과를 가져왔다 (Tapponnier et al., 1986). 이 과정에서 대규모 단층이 형성되었고, 지각이 휘는 변형작용이 발생한 것으로 알려지고 있다. 그 결과 중국에서는 히말라야산맥에 서 황해 방향으로 모두 4개의 계단상을 보이는 지형 면이 나타난다(김추윤·장삼환, 1995).
반면, 일본과 러시아 극동부는 Nipponides 조산시 스템에 놓여 있다. Nipponides 조산시스템은 확장하 는 태평양판이 일본열도 밑으로 섭입하면서 활발한 화산활동과 더불어 동해의 형성과 한반도의 지형특 성에 중요한 기여를 하였다(대한지질학회, 1999). 일 본열도의 지체구조는 크게 남서 일본과 북동 일본으 로 구분되며, 수조의 긴 부가체(고생대-신생대)들이 연속적으로 포개져 해안선과 평행하게 배열되어 있 다. 하지만 일본열도가 부가체로 이루어진 것만은 아 니며, 대륙기원의 지체구가 있으며, 양쯔지괴와 유사 한 화석군이 발견되고 있다(황재하, 1999). 일본은 한 반도와 더불어 하나의 땅으로 존재했었지만, 신생대 제3기 중엽(2,500만 년 전)부터 일본이 떨어져 나가
면서 동해가 열리기 시작한 것으로 알려져 있다(전명 순 외, 1993; 대한지질학회, 1999).
Manchurides 북서쪽에 위치한 몽골고원은 백악 기 이전에 평탄화된 지역이 융기하여 현재의 고도에 이른 것으로 알려지고 있다(Zao, 1986). 특히, 중생 대 이후 지속적으로 현무암의 분출이 나타나면서 지 표면이 더욱 평탄해졌고, 계속된 건조 및 반건조 기 후 하에서 침식보다는 지표면의 평탄화 작용이 우세 하게 진행되어 온 것으로 해석된다. 하천의 퇴적작용 으로 형성된 저위미경사지와 장기간의 평탄화작용을 받은 몽골고원 사이에는 복잡한 지형특성을 보이는 중위산지들이 북동-남서의 뚜렷한 방향성을 가지고 나타난다.
연구지역의 중앙부를 북동-남서 방향으로 가로지 르는 저위미경사지는 중국북동부 평원(둥베이평원) 과 중국 동부 평원(화베이평원), 그리고 아무르강 주 변 평원으로 대별된다. 이들은 각각 황허와 양쯔강, 랴오허강과 아무르 강에 의해 형성된 퇴적평야들이 다. 이들 대하천의 유로와 낮은 고도는 동아시아의 지 구조적인 특징에 의해 결정된다. 즉, Manchurides 조 산시스템이 북서쪽에 위치한 상태에서, Tethysides와 Nipponides로 시스템이 남서쪽과 남동쪽에서 각각 압력을 가해서 그 사이에 형성된 단층산지와 단층함 락분지들이 형성되고, 저지를 따라서 대하천의 유로 가 형성된 것이다(김추윤·장삼환, 1995). 특히 이들 대하천은 모두 건조한 고산지대를 관통하면서 다량 의 퇴적물을 하류에 퇴적시켜 현재와 같은 미경사지 의 퇴적평원이 광범위하게 형성되었다(Zao, 1986; 김 추윤·장삼환, 1995).
4. 한반도 지형의 특수성
지형분류결과에서 한반도 지형의 가장 중요한 특 징은 북동-남서 방향을 보이는 아시아 전체의 지형 구조 속에서 그와는 직각방향인 북북서-남남동 방 향(낭림산맥과 태백산맥)으로 중위산지와 저위산지 가 탁월하게 나타난다는 사실이다. 중국 방향과 랴오
뚱 방향의 구조선과 더불어 한반도를 관통하는 북북 서-남남동 방향의 산맥분포는 이미 많은 문헌들에서 언급된 내용이다(김상호, 1980; 권혁재, 2005; 박수 진, 2007). 동해 북쪽의 시호테알린 산맥과 우리나라 의 함경산맥 및 태백산맥은 대륙주변부에서 배호분 지(back-arc basin)가 형성되면서 동해의 북쪽과 서쪽 이 각각 융기하여 만들어진 것으로 믿어지고 있다(정 창희, 1997; 박수진, 2007). 특히 동해상의 울릉분지 는 한반도의 태백산맥의 융기와 밀접한 관련성을 가 진 것으로 추정되며, 그 북동쪽의 일본분지는 시호테 알린 산맥의 융기와 대비되는 것으로 알려져 있다.
한반도의 평균고도는 약 448m 정도로 연구지역 전 체 평균(910m)에 비하면 현격하게 낮다. 하지만, 평 균경사도에서는 동아시아 전체평균(3.9°)에 비해 2°
정도가 높은 5.7°를 보인다. 지형분류결과에서는 저 위산지(26.2%), 중위산지(22.1%), 저위평지(18.5%), 중위산악지(10.7%)가 전 지역의 77.5%를 차지한 다. 특히 지형다양성 지수의 평균값이 2.78(표준편 차 0.95)로 연구지역 전체의 평균값인 2.27(표준편차 1.06)에 비해 지형의 다양성은 높지만, 지역내의 차 이는 상대적으로 적은 특징을 보인다(표 1 참조). 이 결과를 요약하면, 동아시아 전체에서 한반도는 고도 는 높지 않지만, 경사도가 높은 산지와 산악지의 분포 가 탁월하며, 전체적으로 유사한 지형적 다양성을 가 지고 있다.
한반도와 시호테알린, 중국의 화남, 일본, 그리고 대만을 비교하면, 대만을 제외한 나머지 국가 내지 지 역들의 지형적인 특징이 한반도와 유사함을 알 수 있 다(표 1, 2). 대만의 경우에는 고도와 경사도 모두가 다른 국가들에 비해 월등히 높다. 대만은 북서쪽에 놓 인 양쯔 지괴와 북동쪽에 놓인 오키나와 지괴 사이를 필리핀판이 섭입하는 대륙충돌대에 위치하고 있다 (Ho, 1998; Chang et al., 2000). 그 결과 활발한 조산 운동으로 고도가 높은 고경사지의 산지가 나타나며, 그로부터 침식된 퇴적물들에 의해 만들어진 퇴적평 야가 산지와 뚜렷하게 구분된다. 지형분류결과도 저 위미경사지와 고위산악지, 그리고 중위산악지의 분 포가 높게 나타나고 있어, 한반도, 일본, 시호테알린, 그리고 화남지방과는 뚜렷한 차이를 보인다(표 2).
그림 4. 한국중부지방(그림 2의 KOR2)의 음영기복도(가)와 사면곡면률(나), 일본 남서부 지방(그림 2의 JPN2)의 음영기복도 (다)와 사면곡면률(라), 그리고 중국 화남지방(그림 2의 CHN3)의 음영기복도(마)와 사면곡면률(바) 비교. 사면곡면률의 경우
붉은색이 강할수록 볼록한 지형이며, 푸른색이 강할수록 오목한 지형을 나타낸다.
나머지 네 국가(지역)의 평균고도는 시호테알린 (507.0m)＞한반도(448.5m)＞일본(390.9m)＞화남 (312.8m)의 순으로 낮아진다(표 1). 반면, 경사도는 한반도(5.7°)＞일본(5.4°)＞시호테알린(5.2°)＞화남 (5.0°)의 순이다. 지형분류의 결과를 보면 비교한 네 국가(지역) 모두 저위산지, 중위산지, 저위평지, 그리 고 저위미경사지가 10% 이상의 대표적인 지형단위 들이다. 지형의 다양성은 화남(3.0)＞일본(2.9)＞한 반도(2.8)＞시호테알린(2.6)의 순으로 낮아진다. 시
호테알린의 경우 다른 국가(지역)에 비해 평균고도는 높지만, 고도의 편차와 경사도가 상대적으로 낮은 특 징을 보인다.
한반도는 평균고도와 평균경사도 모두 일본과 화 남보다 높지만, 경사도의 국가 내 변화가 가장 적다.
즉, 높은 경사도가 상대적으로 균등하게 나타난다는 것을 의미한다. 이러한 차이는 한반도는 저위산지의 비중이 상대적으로 높은 반면, 일본과 화남의 경우 저 위미경사지의 분포면적이 한반도에 비해 넓기 때문 표 3. 12개 연구지역 지형변수의 평균과 표준편차
연구지역1 구분 고도(m) 경사도(°) 사면유역지수 사면곡면률 습윤지수 지표특성지수
KOR1 평균 277.99 11.27 4.67 0.03 8.35 -2.93
표준편차 211.33 7.50 0.82 6.94 3.07 32.62
KOR2 평균 244.41 11.74 4.69 -0.07 8.43 -3.32
표준편차 201.12 7.79 0.84 7.23 3.24 33.59
KOR3 평균 316.11 12.01 4.67 -0.03 8.43 -3.34
표준편차 273.92 8.39 0.84 7.55 3.23 35.50
JPN1 평균 400.77 9.62 4.68 0.04 8.71 -2.45
표준편차 326.57 7.20 0.81 6.18 3.10 29.83
JPN2 평균 598.77 12.19 4.68 -0.03 8.36 -3.61
표준편차 364.98 8.90 0.80 7.99 3.01 38.89
JPN3 평균 344.32 10.75 4.66 0.00 8.45 -3.12
표준편차 223.06 7.12 0.82 6.46 3.22 33.18
CHN1 평균 550.30 16.76 4.63 0.19 7.76 -3.87
표준편차 330.45 10.08 0.78 10.42 2.77 50.17
CHN2 평균 292.33 9.20 4.64 0.01 8.50 -2.76
표준편차 153.64 6.63 0.88 6.08 3.17 28.67
CHN3 평균 212.90 9.48 4.61 0.12 8.65 -2.24
표준편차 197.19 7.69 0.86 6.49 3.40 30.39
SHA1 평균 567.48 10.81 4.72 -0.09 8.37 -3.18
표준편차 248.12 6.69 0.76 6.32 2.54 30.52
SHA2 평균 716.10 12.47 4.69 0.16 8.08 -2.66
표준편차 259.02 7.70 0.78 7.75 2.30 37.24
SHA3 평균 830.41 12.76 4.73 -0.05 8.18 -3.71
표준편차 256.85 7.79 0.75 7.71 2.34 37.80
합계 평균 446.86 11.59 4.67 0.02 8.36 -3.10
N 118987 118987 118987 119994 118987 118987
표준편차 324.84 8.09 0.81 7.35 2.98 35.33
1. 연구지역의 위치는 그림 3에 표시되어 있다.
이다. 그리고 중위산지의 구성 비율 역시 화남과 일본 이 한반도에 비해 높다. 즉, 일본과 화남의 경우 산지 와 퇴적평지의 구분이 비교적 명확해서 국가 내 경사 도의 변이가 큰 반면, 한반도의 경우에는 그러한 경사 의 급격한 변화가 상대적으로 적다.
각 지역을 대표하는 음영기복도와 사면곡면률 분 포를 분석해보면 위의 추정을 재확인할 수 있다(그림 4). 한국의 중부지역에서는 한강유역으로 좁은 하천 유역 평탄지와 더불어 타원형의 화강암 침식분지들 이 특징적으로 나타난다. 하천의 형태는 전형적인 수 지상을 보이고 있으며, 그 유로는 단층곡을 지나는 것 을 쉽게 알 수 있다. 반면 일본 남서부의 경우에는 화 산의 흔적이 명확하며, 고산지역에서 평야지대로 잘 발달된 대규모 선상지들이 분포되어 있는 것을 확인 할 수 있다. 하천의 경우에는 화산체를 중심으로 방사 상 하천형태를 보이고 있으며, 삼각주에서도 유사한 하천형태를 볼 수 있다. 구조선의 분포 역시 매우 복 잡해서, 조산대의 활발한 지각변동을 반영하고 있다.
중국의 경우에는 중국 남부의 시장강이 흐르는 지역 으로 넓은 하천평야가 형성되어 있는 것이 가장 특징 이다. 특히 하천평야는 주변의 산지와 급경사지를 이 루며 만나고 있다. 비교적 활발한 지반운동과 이 지역 의 높은 강우량 때문에 하천주변의 퇴적지형이 우세 하다.
이상의 논의를 요약하면, 첫째, 한반도는 대륙적인 규모에서 나타나는 북동-남서 방향의 지형특성을 따 르면서도 이와 직각으로 교차하는 북북서-남남동 방
향의 지형구조가 특징적으로 나타난다. 이러한 지형 특성은 동아시아의 전체적인 지구조의 영향 하에서 동해가 만들어지면서 형성된 것으로 추정된다. 둘째, 복잡한 지구조적 특징 하에서 고도는 높지 않지만, 상 대적으로 높은 경사도와 다양한 지형형태를 보인다.
이러한 지형특성은 시호테알린산맥과 양쯔강 이남의 화남지방으로 연결되어 나타난다. 셋째, 한반도는 다 른 지역에 비해 산지와 퇴적평지의 경계가 비교적 불 명확한 반면, 중국 화남과 일본의 경우에는 산지와 퇴 적평지가 뚜렷하게 구분되는 특징을 가지고 있다. 이 러한 차이는 한반도에서 비교적 완만한 지반운동특 성과 더불어 하천에 의해 만들어진 퇴적평야의 규모 가 상대적으로 작기 때문에 나타나는 것으로 보인다.
5. 동아시아와 한반도 지형의 일반성
대륙규모의 지형분석에서 한반도와 비교적 유사 한 지형적 특성을 보이는 일본, 시호테알린, 그리고 중국의 화남지방을 대상으로 한 지형변수들의 분산 분석에서 각 지형변수들은 국가 간 그리고 지역 간 큰 차이를 보인다(표 4). 특히, 고도는 국가와 지역 간 평균비교의 검정통계량(F값)은 각각 13,030.0과 5,931.5로 가장 큰 차이를 보이는 지형변수였다. 경사 도의 경우에는 F값이 각각 116.2 그리고 660.6을 보 여 고도에 비해서는 국가 간, 그리고 지역 간 평균의
표 4. 선정된 지형변수의 일원분산분석 결과
지형변수 4개 국가 간 분산분석결과 12개 연구지역 간 분산분석결과
F 유의확률 F 유의확률
고도 13,030.07 0.000 5,931.57 0.000
경사도 116.28 0.000 660.61 0.000
사면곡면률 1.73 0.158 1.47 0.136
지표특성지수 0.31 0.818 2.06 0.020
사면유역지수 55.49 0.000 17.43 0.000
습윤지수 53.82 0.000 72.41 0.000
1. 국가(한국, 화남, 시호테알린, 일본)간 분산분석의 경우 국가 간의 자유도는 3, 그리고 국가 내 자유도는 118983 2. 지역간 분산분석의 경우 지역 간의 자유도는 11, 그리고 지역 내 자유도는 118973
차이가 상대적으로 적다. 특히 12개 지역 간의 F값이 국가 간 비교한 값에 비해 더 높은 값을 보여, 평균경 사도는 국가 간의 차이보다는 국가 내의 지역 간 차이 가 더 크게 나타난다는 것을 알 수 있다.
물의 흐름과 분포를 유추할 수 있는 사면유역지수 와 습윤지수의 경우에는 F값이 50 내외를 보여, 고도 와 경사도에 비해 그 차이가 상대적으로 적다. 평균사 면유역지수는 국가 간 차이가 두드러진 반면, 지역 간 차이는 상대적으로 낮게 나타난다. 이것은 비교한 4 개의 국가들이 가지고 있는 기후와 지질 등의 차이로 인해, 하천 및 유역의 발달 특성이 달라지기 때문에 나타나는 결과로 추정된다. 반면 사면의 특성을 반영 하는 사면곡면률와 지표특성지수의 경우에는 F값이 2 미만을 보이고 있어, 국가 간 그리고 지역 간 차이 가 거의 나타나지 않는다.
지형변수들이 보여주는 국가 간 그리고 지역 간 평 균의 차이는 각 지형변수가 반영하고 있는 지형형성 작용에 기인한 것으로 보인다. 즉, 고도와 경사도는 한 지역이 가지고 있는 지구조운동과 암석 특성 등 에 의해 그 특성이 결정된다(Burbank and Anderson, 2001). 고도의 지역적인 차이는 조산운동의 상대적인 영향력에 의해 설명될 수 있으며, 경사도 역시 조산운 동의 영향과 더불어 암석이 가지고 있는 특성에 의해 결정되는 경우가 많다(Huggett, 2011). 따라서 이 두 지형변수는 보다 넓은 범위에서 영향을 미치는 지구 조운동과 암석의 차이를 각각 반영하는 것으로 해석 된다.
국가 간, 지역 간 차이가 나타나지 않은 사면곡면 률과 지표특성지수는 사면단위에서 나타나는 지형의 변화를 파악할 수 있는 지형변수들이다. 일반적인 사 면이 가지는 상부철형(凸形)사면-직선사면-하부요 형(凹形)사면의 형태는 사면을 따른 물과 물질의 침 식-이동-퇴적 현상을 반영한다(Carson and Kirkby, 1972). 이 연구에서 선정한 12개의 연구지역들에서 이 지형변수들이 유사하다는 사실은 대륙 혹은 국가 규모의 지구조운동과 지표삭박작용의 공간적인 차이 에도 불구하고, 사면의 발달과 공간적 상관성은 모든 지역에서 유사하게 나타난다는 것을 의미한다.
반면, 사면유역지수와 습윤지수의 경우에는 한 지
점에 물이 얼마나 흐를 가능성이 있는지를 파악하는 지형변수로, 사면에 따른 물의 흐름과 더불어 유역 내 상류지역에서 흘러드는 물의 흐름이 동시에 반영되 는 지형변수이다. 따라서 사면유역지수의 변화는 사 면을 따른 유로의 길이와 더불어 하계망의 형태적 발 달특성, 그리고 하천의 상대적인 위치 등에 따라서 국 가 간/지역 간 차이를 보여줄 가능성이 높다. 즉, 이 들 변수들은 고도와 경사도에 비해서 국가 간/지역 간 차이가 크지는 않지만, 사면의 발달에 비해서는 공 간적인 다양성이 높게 나타나는 것으로 해석된다.
지형변수의 국가 간/지역 간 차이와 지형형성작 용의 관련성에 대한 이러한 해석은 세미베리오그램 (semivariogram) 분석결과에서 보다 명확해진다(표 5). 각 지형변수의 공간적 의존성의 범위를 나타내 는 분리거리(range)의 평균값을 비교해 보면, 고도 (27.2km)＞경사도(10.1km)＞습윤지수(1.1km)＞사 면유역지수 (658.6m)＞사면곡면률(535.5m)＞지표 특성지수(535.2m)의 순으로 감소한다. 평균분리거 리의 CV값은 경사도(56.8%)＞습윤지수(46.77%)＞
고도(39.8%)＞사면유역지수(37.6%)＞사면곡면률 (11.3%)＞지표특성지수(10.73%) 등의 순이다. 분리 거리는 그 거리 이내에서는 지형변수들이 서로 공간 적으로 의존성을 가지지만, 그 거리를 넘어서면 무 작위적으로 나타난다는 것을 의미한다(정관용 외, 2013). 고도와 경사도의 평균분리거리가 10km 이상 이라는 것은 넓은 범위에서 영향을 미치는 조산운동 그리고 암석의 차이로 인해 이들 지형변수들의 특성 이 결정된다는 것을 의미한다. 지역이 가지고 있는 지 구조운동과 암석의 특성 등이 지역 간 상이하므로 평 균분리거리의 지역 간 차이는 당연히 커지게 된다.
사면곡면률과 지표특성지수는 모두 약 530m의 평 균분리거리를 보이며, 지역 간 차이(CV값)도 11% 이 내였다. 산정상부에서 계곡부(하천)로 이어지는 약 500m 분리거리는 일반적인 사면의 길이에 해당되 며, 그 내부에서는 지형들이 강한 상호의존성을 가진 다는 것을 의미한다. 반면, 사면과 하천의 특성을 동 시에 반영하는 사면유역지수와 습윤지수의 경우에는 평균분리거리도 상대적으로 길게 나타나며, 지역 간 의 차이도 크게 나타나, 사면곡면률보다는 각 지역이
가지는 특성을 더 많이 반영하고 있는 것으로 보인다. 6. 토의: 지속가능한 지형관리를 위한 시사점
지형의 지속가능성(geomorphological sustainabil- ity)이라는 개념은 지리학에서 비교적 생소한 개념이 다. 지형은 다양한 요인들의 복잡한 상호작용 하에서 만들어지고. 그 과정은 인간의 생애에 비하면 상상하 표 5. 선정된 연구지역에서의 각 지형변수의 세미베리오그램 모델
지형변수 모델 연구지역 분리거리(range, m) 문턱값(sills) 너겟
고도 Exponential
평균 27,221.25 55,855.00 7,850.10
표준편차 10,855.40 31,958.07 4,677.23
최소값 13,944.37 18,399.85 837.89
최대값 54,123.08 113,715.28 15,805.73
CV(%) 39.88 57.22 59.58
경사도 Exponential
평균 10,180.50 28.51 29.52
표준편차 5,782.87 11.9 9.65
최소값 3,251.32 17.67 13.64
최대값 21,199.87 56.65 50.09
CV(%) 56.80 41.74 32.68
사면
유역지수 Spherical
평균 658.65 0.37 0.26
표준편차 247.73 0.15 0.16
최소값 411.62 0.18 0.00
최대값 1,142.98 0.66 0.52
CV(%) 37.61 39.61 60.02
지표특성지수 Spherical
평균 535.23 1,213.81 5.33
표준편차 57.42 463.25 12.52
최소값 440.66 834.97 0.00
최대값 615.58 2,527.38 35.32
CV(%) 10.73 38.17 235.10
습윤지수 Spherical
평균 1,185.06 3.79 4.92
표준편차 554.22 1.82 4.81
최소값 499.62 1.06 0.22
최대값 2,192.77 6.26 19.71
CV(%) 46.77 47.94 97.85
사면
유역지수 Spherical
평균 658.65 0.37 0.26
표준편차 247.73 0.15 0.16
최소값 411.62 0.18 0.00
최대값 1,142.98 0.66 0.52
CV(%) 37.61 39.61 60.02
기 어려울 정도의 오랜 기간이 필요하다. 따라서 단기 간의 인간 활동으로 초래된 지형의 변화, 그리고 그 에 따른 부정적 파급효과가 우리 사회에 미치는 영향 을 평가하는 작업은 지리학에서 상대적으로 소홀하 게 다루어져 왔다. 국토 및 환경관리 분야에서도 지형 은 주어진 조건 혹은 극복의 대상으로 간주되는 경향 이 강해, 인간과 지형간의 동적인 상호작용이라는 측 면에서 토지이용의 의사결정이 이루어지지는 못하고 있다. 최근 우리 사회에서 급증하고 있는 자연재해와 그 피해의 원인을 기후변화에 따른 집중호우의 증가 와 태풍경로의 변화 등에서 찾으려는 경향이 강하며 (국토해양부, 2011; 산림청, 2013a), 인간에 의한 지 형변화가 그 피해에 어떤 영향을 미쳤는지에 대한 체 계적인 분석 또한 이루어지지 않고 있다.
지형발달이론의 핵심은 지형이 가지고 있는 내인 적 요인(구조운동, 지질특성)이 지표상에서 나타나는 강수량, 강우강도, 온도 등과 같은 외인적 요인과 밀 접하게 상호작용을 하면서 산사태나 홍수와 같은 급 변적인 지형현상들을 만든다는 것이다. 즉, 강수량 과 강우강도의 증가와 더불어 물을 흡수할 수 있는 사 면의 능력이나 하중을 지지할 수 있는 사면의 안정성 이 동시에 고려되어야만 산사태의 증가원인과 적절 한 예방책을 제시할 수 있다. 이와 더불어 지형관리 에서는 지형을 파악하고 이용하는 공간적 범위를 어 떻게 설정하는가도 중요한 문제가 된다. 공간을 다루 는 학문에서 스케일(scale)의 문제는 이미 잘 알려져 있다(Gibson et al., 1998). 어떤 공간스케일에서 지형 을 규정하고 관리하는가에 따라, 그로부터 유추할 수 있는 규칙과 그 규칙을 결정하는 인과관계가 달라진 다. 이러한 스케일 의존성을 극복하기 위해 다양한 방 법들이 제시되고 있지만, 가장 효과적인 방법은 지형 현상이 서로 연결되어 나타나는 기본적인 공간단위 들을 추출하고 그 단위를 중심으로 전체적인 공간현 상을 파악하는 것이다(Blöschl et al., 1995; Cash and Moser, 2000).
지형발달현상을 가장 효과적으로 다룰 수 있는 공 간단위가 사면이라는 것은 지형학에서는 이미 잘 알 려진 사실이다(Carson and Kirkby, 1972; Huggett, 2011). 사면을 따라서 나타나는 지형의 형태와 그 진
화과정은 지리학적 지형학 연구의 가장 핵심적인 주 제였다(Gilbert, 1877; Davis, 1909; Penck, 1953;
King, 1953; Hack, 1960; Kirkby, 1971; Conacher and Dalymple, 1977). 이들 지형발달이론의 공통점 은 지형을 구성하는 사면의 형태는 그것을 만드는 다 양한 힘들과 일정한 평형상태를 가정하고 있다는 것 이다(Gilbert, 1987; Hack, 1960). 초기의 지형발달모 델(Davis, 1909; Penck, 1953; King, 1953)에서는 지 각변동(융기 혹은 침강), 즉 내인적 요인에 의해 지형 형태가 진화해가는 모습을 기술하고 분석하였다.10) 하지만 이후의 모델들에서는 사면이 토양으로 덮여 있는 상황에서 외인적 요인에 따른 지형발달 즉, 상 부사면에서의 침식과 이동, 그리고 하부사면에서의 퇴적이라는 공간적인 연결성을 토대로 사면의 발달 을 이해하고 설명한다(Kirkby, 1971; Huggett, 2011).
이러한 모델들은 사면을 따라서 나타나는 물질흐름 의 연결성으로 인해 사면형태가 결정되며, 그 위에 발달하는 토양 역시 그 영향 하에서 형성된다는 결 론으로 이어졌다. 지형과 토양의 상관성은 1930년대 이미 영국의 토양학자 Milne에 의해 카테나(catena) 라는 개념으로 처음 제시되었으며(Milne, 1936), 이 후 Conacher and Darlymple(1977)은 Nine-unit Soil Landscape Model을 제시하여 지형의 진화에 따라 형 성된 일반사면(normal slope 혹은 standard slope)의 형태적 특성을 토양특성과 접목시켰다.
이 연구는 한국의 지형이 아시아에서 어떤 특수성 을 가지는가라는 물음에서 출발하여, 그러한 특수성 속에서도 모든 지역에서 유사하게 나타나는 일반성 이 있는지를 찾으려고 목적으로 이루어졌다. 만약 지 형에서 특수성만 존재한다면, 우리의 노력은 지형을 관찰하고 그 특성을 기술하는 것에 그칠 수 밖에 없 다. 하지만, 지형이 가지고 있는 일반성이 발견된다 면 모든 지역을 아우르는 일관된 관리 혹은 이용원칙 을 수립할 수 있다는 현실적인 기대가 이 연구를 수행 하는 직접적인 계기가 되었다. 동아시아 차원에서 지 형은 복잡한 지구조적 특성과 오랜 발달역사로 인해, DEM 분석만으로는 해석하기 어려운 복잡성과 특수 성을 가지고 있다. 하지만, 이러한 특수성에도 불구 하고, 사면을 따라 나타나는 침식-이동-퇴적현상의
공간적인 연결성은 비교한 모든 지역들에서 동일하 게 적용되는 지형의 일반성이라는 것을 밝힌 것은 이 연구의 중요한 성과였다.
이러한 결론을 국토 및 환경관리 측면에서 해석한 다면, 비록 구체적인 토지이용방식은 자연환경과 사 회경제적인 요인들로 인해 지역마다 차이가 날 수 밖 에 없지만, 지속가능한 지형관리를 위해서는 각 사면 단위에서 나타나는 물과 물질의 유출입 특성을 효과 적으로 관리할 수 있는 통합적 토지이용정책이 수립 되어야 한다는 것을 시사한다. 단적인 예로 사면 하부 에 위치하고 있는 농경지는 그 배후의 산림으로 덮혀 있는 산지의 지형단위들이 존재하지 않는다면 그 기 능을 유지하기가 어렵다. 마찬가지로 하천 주변의 습 지와 하천은 그 상류의 산지와 농경지가 연계되지 않 는다면 제 기능을 확보하기 어렵다. 이러한 사면의 연 결성은 전통적인 지형발달이론에서 가장 핵심적인 내용이었지만, 국토 및 환경관리를 위한 이론적 토대 로 응용되지 못하고 있는 것이 현실이다.
우리나라의 국토를 이용하고 관리하는 구분체계는 토지의 기능이나 공간적인 연결성보다는 그 토지를 관리하는 소관부처를 고려하는 측면이 강하다(채미 옥, 2008). 특히, 도시와 산림, 농경지의 경우에는 관 리주체와 관리방식이 전혀 다른 법적 근거 하에서 이 루어지기 때문에 공간계획의 합리성이 미흡하다. 지 형발달이론의 측면에서 보면 지표면에서 지형과 각 종 수문 및 생태 현상의 공간적인 연결성이 적절하게 고려되지 못하고 있으며, 그 결과 장기적인 지표의 지 속가능성이 훼손되고 각종 재해와 국토의 가치하락 으로 이어지고 있다. 따라서 우리 국토의 지속가능성 을 확보하기 위해서는 지형의 역할에 대한 인식제고 와 더불어, 사면의 연결성을 염두해 둔 지형관리체계 가 시급히 갖추어져야 한다. 이와 더불어 인간의 토지 이용, 그리고 기후변화와 같은 외부의 충격에 견딜 수 있는 우리나라 지형의 지탱력(resilience) 혹은 지속가 능성에 대해 체계적이고 과학적으로 이해하려는 노 력이 이루어져야 할 것이다.
7. 결론
이 연구에서는 한반도 지형이 가지고 있는 특수성 과 일반성을 추출하기 위해 대륙규모와 국가규모, 그 리고 지역규모의 지형분석을 순차적으로 진행하였 다. 그 결과 동아시아에서 한반도 지형이 가지고 있는 특수성을 밝혀낼 수 있었으며, 그러한 특수성에도 불 구하고 모든 지역에서 일관되게 나타나는 지형특성 을 추출하였다. 주요한 발견내용을 요약하고, 그것이 지속가능한 국토 및 환경관리에 주는 시사점을 기술 하면 다음과 같다.
첫째, 동아시아는 복잡한 지구조적 특성을 보이지 만, 대륙규모에서 뚜렷한 북동-남서 방향의 지형구 조와 연결성이 나타난다. 한반도는 이러한 대륙규모 의 지형특성을 따르면서도, 이와는 직각으로 교차하 는 북북서-남남동 방향의 지형연결성이 특징적으로 나타난다. 이러한 특징은 동아시아의 지체구조 및 지 형발달의 중간지점에 위치하고 있는 한반도의 위치 적 특성으로 인해 나타나는 현상이다.
둘째, 한반도는 동아시아에서 지형형태가 가장 다 양하게 나타나는 지역 중의 한 곳이다. 평균고도는 높 지 않지만, 상대적으로 높은 경사도와 복잡한 지형분 포를 보인다. 이러한 지형적인 특성은 한반도 북동부 의 시호테알린산맥과 양쯔강 이남으로 연결되고 있 다. 유사한 지형적 특성을 보이는 시호테알린, 중국 의 화남, 그리고 일본지역과 비교할 경우, 한반도는 산지와 퇴적평지의 경계가 자연스럽게 이어지는 반 면, 다른 지역에서는 산지와 퇴적평지가 뚜렷하게 구 분되는 특징을 가지고 있다. 이것은 한반도의 경우에 는 비교적 완만한 지반운동특성과 더불어 하천에 의 해 만들어진 퇴적평야의 규모가 상대적으로 작기 때 문에 나타나는 현상으로 보인다.
셋째, 동아시아 지역규모에서 관찰되는 지형의 특 수성과 다양성에도 불구하고, 사면을 따른 침식과 이 동, 그리고 퇴적현상을 반영하는 철형-직선-요형사 면의 공간적인 연결성은 모든 지역에서 공통적으로 나타난다. 지형은 분석하는 공간적/시간적 스케일에 따라서 그 특성이 달라질 수밖에 없다. 하지만, 산정
상부에서 하천으로 이어지는 사면의 연결성은 모든 지역에서 동일하게 적용되는 지형의 일반적인 원칙 이었다.
한반도의 지형특성과 지형의 다양성에 대한 이 연 구는 한반도의 지형이 복잡하다는 기존의 인식을 정 량적으로 확인시켜주었다. 지형의 다양성이 높다는 것은 좁은 지역 내에서 서로 다른 지형형성작용이 상 존할 수 있다는 것을 반영하며, 국토관리측면에서는 획일적인 정책의 수용가능성과 효과와 낮다는 것을 의미한다. 이러한 다양성에도 불구하고 산정상부에 서 하천으로 이어지는 사면의 연결성이 모든 지역에 서 나타나는 지형의 일반성이라는 결론은 지형관리 정책수립에 중요한 시사점을 제공한다. 즉 산정상부 에서 하천으로 이어지는 물과 물질의 흐름과 그에 따 라 나타나는 각 지형단위들의 종합적이고 통합적인 관리가 지속가능한 지형관리의 핵심이 되어야 한다 는 것을 의미한다.
사사
저자는 이 논문을 작성하고 보완하는 과정에서 국 토연구원의 손학기 박사와 서울대 지리학과의 정진 숙, 이수연 양에게 많은 도움을 받았다. 심사과정에 서 이름이 알려지지 않은 심사위원들의 세심한 심사 와 평가를 통해 논문의 내용과 체계를 수정하는데 많 은 도움을 받았다.
주
1) 지난 30년간 발생한 산사태의 발생추이를 보면, 산사태발 생면적은 1970년대 289ha에서 2000년대 713ha로 세배이 상 증가하였고, 산사태에 따른 복구비도 연평균 14억원에 서 867억 원으로 기하급수적인 증가를 보이고 있다(산림 청, 2013a). 1974년부터 2003년까지 자연재해로 인한 피해 액을 살펴보면 연평균 재산피해액은 매 10년 단위로 3.2배 씩 증가하여 2002년과 2006년 사이의 연평균재산피해액 은 2.7조원으로 급증하였다(국토해양부, 2011).
2) 2002년에 2006년 사이 연간홍수예방투자액은 연평균 1.1 조원이었으며, 홍수피해액은 2.7조원, 그리고 복구비는 4.2조원이었다(국토해양부, 2011, p.136)
3) 원 자료는 공백과 에러가 존재하고 있기 때문에 CGIAR Consortium for Spatial Information(CGIAR-CSI)에서는 내삽기법(interpolation)을 이용하여 기계적인 오류를 수정 하고 공백지역을 채운 DEM 자료를 제공하고 있다(http://
srtm.csi.cgiar.org 참조).
4) 격자의 크기에 따라서 제시되는 고도와 경사도, 그리고 기 타 지형변수들이 차이가 날 수 있다는 점을 유념할 필요가 있다.
5) 이 크기의 방안을 사용한 이유는 세미베리오그램(semivar- iogram)을 통해 분석한 결과, 이 두 지형변수들이 가지는 공간적인 의존성(spatial dependency)이 약 4.5km 이내에 서 나타났기 때문이다(박수진, 2007).
6) 이 식에서 As는 사면유역지수이고 b는 경사도를 의미한다 (Willson and Gallant, 2000).
7) 세미베리오그램 분석에서 상관거리(range)는 주어진 지형 변수가 공간적으로 어떻게 연속적으로 변하는지를 보여주 는 지표가 된다. 즉 상관거리 이내에서는 각 지표들이 인 접한 지점의 영향을 받는 공간적인 의존성(spatial depen- dency)이 존재하지만, 그 이후의 거리에서는 공간적인 의 존성이 존재하지 않는 것으로 해석된다.
8) Sengör(1985)는 아시아를 구성하는 소지괴로는 앙가란지 괴(Angaran craton), 인도지괴(Indian Craton), 아라비아 지괴(Arabian Craton), 콘툰지괴(Kontum craton), 북중국 지괴(North China Craton), 남중국지괴(South China Cra- ton), 그리고 북타림지괴(North Tarim fragment)를 제시하 고 있다. 현재의 지구조적인 특징이 대체적인 형태를 갖춘 것은 고생대 말에서 중생대에 걸쳐서 앙가란지괴(Angaran Cratons, Siberian Platform)에 나머지 지괴들이 연속적으 로 부가되면서 나타난 현상이다.
9) 이러한 조산운동을 발생순서대로 나열하면 동아시아지역 에는 Altaids, Manchurides, Scythides, Chukotkalaskides, Tethysides, Verkhoyansk-Kolyma, 그리고 환태평양조산대 의 일부인 Nipponides 조산시스템으로 나뉜다(Sengör and Natal’in(2009)의 그림 2 참조).
10) 이들 모형에서는 지표면의 융기를 하는 과정에서 형성 되는 암설은 모두 제거되는 것으로 가정하였다. 사면에 서 풍화 등에 의해 만들어진 암설의 양이 이동시킬 수 있 는 양보다 적은 경우를 weathering-limited slope이라고 하 며, 풍화되는 물질의 양이 이동되는 물질의 양보다 많은 사면을 transport-limited slope이라고 한다. Weathering- limited slope의 대표적인 예는 암석이 대기 중에 노출되 어 있는 절벽사면이며, 토양으로 지표면이 덮여있는 이
