우면산 산사태, 발생도 방지도 과학이다

지난달 27일 발생한 중부지방 집중 호우로 우면산 일대에서 산사태가 발생해 인명피해가 있었습니다. 대한민국 최대 도심 지역인 강남지역에서 산사태가 일어났다는 사실에 충격이 더 클 수밖에 없습니다.

우리나라에서 산사태는 2000년대 초 줄어들다 2004년 반등한 후 2006년 정점을 찍은 후 다시 잦아들어 최근 4년 간 산사태 면적과 복구비는 상당히 적었습니다.

 
산사태 예방을 위해 산림청 및 기타 관리기관에서 사방사업을 지속적으로 실시하는 등의 예방활동을 꾸준히 펼쳐온 덕분일 것입니다. 하지만 끊임없는 예방노력에도 불구하고 이번 우면산 사태와 같이 크고 작은 산사태를 지속적으로 일어나고 있습니다.

산사태의 원인과 유형

산사태의 사전적 의미는 ‘폭우나 지진, 화산 따위로 산 중턱의 바윗돌이나 흙이 갑자기 무너져 내리는 현상’ 입니다. 이번 사태는 폭우에 해당하는 것이겠죠. 그러면 사전적 의미를 넘어 조금 더 자세히 산사태에 관해 알아보도록 하겠습니다.

우리나라는 지형적, 기상학적 영향으로 산지의 경사가 급하고 계곡이 짧습니다. 이에 여름철 우기나 태풍 및 집중호우로 인한 산사태 발생빈도가 높은 편이며 이에 따른 인명과 재산피해가 많이 발생하고 있습니다. 산사태의 발생 원인을 조금 더 알아보도록 합시다.

1. 집중호우

중부 지역의 산사태 발생은 대부분 불안정한 대기권에 의한 집중호우에 의한 것입니다. 강우에 의하여 간극 수압(암석이나 흙 속에 들어 있는 물, 또는 기타 유체의 압력)이 급격히 상승하고, 표면 유수에 의한 침식, 흙의 포화로 인한 단위 부피당 중량의 증가 등의 원인에 의해 산지 사면이 붕괴하려는 힘은 커지게 됩니다. 반면에 흙의 전단 강도가 약화되고 내부 마찰각의 감소해 산사태 발생에 대한 저항력은 감소해버립니다. 이러한 복합적인 이유에 의해 산사태가 발생하게 됩니다.

2. 지형

산사태 발생에 미치는 지형 요인 중 중요한 인자로써 사면 경사도와 경사형을 들 수 있습니다. 사면 경사형을 볼 때 하강사면에서 산사태의 발생이 많이 발생하게 되는데요, 특히 경사의 변환점에서 산사태의 발생 빈도가 높게 나타납니다. 하천이나 계안에서 산지 사면 하부가 침식이 될 때에도 산사태가 잘 발생합니다. 또한 천층지하수의 용출 여부가 산사태 발생에 영향을 미치며, 지하수 용출에 의한 사면 하부의 붕괴에 의하여 큰 규모의 산사태가 발생하기도 합니다.

3. 지질

지질의 암석학적 요인보다도 국소적인 구조적 요인이 산사태 발생에 더욱 영향을 주게 됩니다. 단층에 의한 파쇄대(단층을 따라 암석이 부스러진 부분)는 암석의 강도를 급격히 감소시키면서 연약한 부위를 형성하고 천층지하수의 유로가 되어 산사태의 발생이 용이해집니다.

4. 임상요인

산림은 사면의 표면 침식 억제의 기능과 함께 산사태 발생에도 영향을 미칩니다. 임목을 베어 버릴 경우 4~7년 사이에 산사태가 가장 많이 발생한다고 합니다. 그러나 임목은 반드시 산사태 발생을 저지하는 것이 아니라 산사태 발생 유발하기도 하는 양면성을 가지고 있습니다. 임목이 있게 되면 침투수가 증가하므로 지하수위가 쉽게 상승하며, 임목의 하중에 의해 활동력이 증가하기도 합니다. 또 강한 태풍 시에는 임목이 지렛대 역할을 해 토층의 전단력(물체 안의 어떤 면(面)에 크기가 같고 방향이 서로 반대가 되도록 면을 따라 평행되게 작용하는 힘)을 약화시켜 산사태를 유발합니다. 그러나 큰 나무의 뿌리는 얕은 토층에서 사면 경사를 따라 미끄러져 내리는 토괴를 단단하게 고정하여 산사태의 발생을 저지시키기도 합니다.

 

산사태의 유형은 발생위치와 형태, 외형 등에 의하여 구분이 됩니다. 발생 위치에 따라서는 산복부에서 지표면의 불연속 또는 토양단면 상의 불연속이 원인이 되어 일어나는 산복붕괴, 계류의 종·횡 침식작용에 의하여 발생하는 계안붕괴, 집수가 원인이 되어 산복과 계산 사이의 토심이 비교적 깊은 와지에서 발생하는 와지붕괴로 구분 할 수 있습니다. 형태와 외형에 의해서는 지반꺼짐, 토석 미끄러짐, 토석 흐름, 낙하, 넘어짐, 급류 등이 있습니다.

먼저 지반 꺼짐(slump)은 하부침식이나 호우로 인해 흙이 움푹 꺼지는 현상입니다. 작게는 우리 주변에서도 흔히 볼 수 있고, 언덕배기가 내려앉는 대규모의 현상도 발생합니다.

토석 미끄러짐(slide) 는 포화되지 않았거나 압밀되지 않은 물질 혹은 암석이 오랜 기간 동안 풍화작용을 받아 급속도로 연약면과 평행한 방향으로 미끄러지면서 흘러내리는 현상입니다. 이때 이동 물질은 움직이는 동안 심하게 손상되거나 조각 조각 부서집니다. 이런 파편들로 인해 추가적인 피해가 발생하는 것이 특징입니다.

토석 흐름(flow)는 점성이 높은 포화된 물질이 흘러내리는 현상으로 일반적으로 지반 꺼짐 보다 빠른 속도로 발생합니다. 진흙처럼 점성이 크기 때문에 돌덩어리나 나무 혹은 자동차를 움직일 정도입니다.

낙하(fall)은 압밀되지 않은 덩어리 형태의 물질 혹은 암석이 사면으로부터 떨어져 튀거나 구르면서 자유 낙하하는 현상입니다. 이탈리아에서 발생했던 Vaiont 댐 붕괴사건의 원인으로서 이 사건은 댐 주변의 계곡에서 수만 톤의 암석이 댐으로 떨어져 수위가 대략 100m나 상승하여 약 8000 명의 사상자를 냈습니다.

넘어짐(topple)은 경사면의 끝에서부터 암석이 부서져 내리는 현상으로서 흔히 전도파괴라고 합니다. 다른 것들이 미끄러지거나 흘러내리는 것에 비하여 이 현상은 암석이 넘어지는 것이 특징입니다. 대부분의 암석이 현무암으로 이루어진 제주도에서는 주상절리가 전도파괴 되는 양상을 보입니다.

급류(torrent)는 암석파편이나 식물 잔해를 포함하고 있는 토석류가 계곡이나 배수로를 따라 급속한 속도로 쓸려 내려오는 현상입니다. 주로 집중호우가 원인이고 1998년 여름에 발생했던 산사태들의 상당수가 이 경우에 해당합니다.
 

산사태 발생 위험지역

1. 진흙이 없어서 토양의 응집력이 약한 곳

2. 풍화토층이 엉성하고 거칠어 빗물이 침입하기 쉬운 곳

3. 토층에 다량의 암편이 혼합되어 있거나 토질에 국부적으로 대차가 있는 곳

4. 풍화토층과 하부 암반의 경계가 매우 확실 한 곳

5. 산의 골격을 형성한 하부 암반이 편암류와 같이 층면에 따라 이탈하기 쉬운 곳

6. 산의 골격으로 되어 있는 하부 암반의 절리(암석에서 볼 수 있는 나란한 결)가 세밀하게 발달해 있는 곳

등이 대표적으로 산사태에 위험한 곳입니다. 이 외에도 산복의 경사가 중 경사지인 곳, 산복에 땅 위 잡물 또는 나무가 없는 곳, 단층 또는 지각변동의 요인이 존재하는 곳 산의 경사면에 물이 고일 수 있는 웅덩이 등이 있는 곳도 산사태 발생 위험지역입니다.

위에서 언급한 지역들을 종합하면 다음과 같은 상황이 일어나면 산사태가 일어날 가능성이 매우 높다고 할 수 있습니다.

1.     평소에 물이 잘 나오던 샘물이나 약수터의 물이 갑자기 멈춤.

        (지하수가 통과하는 토양층에 이상이 발생한 것이므로 붕괴의 위험이 있음)

2.     경사면에서 갑자기 많은 양의 물이 스며 나올 때

3.     갑자기 산허리의 일부가 금이 가거나 내려앉을 때

산사태를 막기위해 어떤 노력을 하고있는가

국립산림과학원과 산림청은 산사태를 과학적으로 관리·예방하기 위해 ‘산사태위험지관리시스템’을 개발, 운영하고 있습니다.

산사태위험지관리시스템은 크게 C/S 환경의 산사태 위험지 판정 및 위험지도 제작용 GIS 응용시스템, 산사태 공간정보 관리시스템과 웹 환경의 산사태위험지관리시스템 및 모바일 대장관리 시스템으로 구성되어 있습니다. (홈페이지: http://sansatai.forest.go.kr)

△ 산사태위험지관리시스템 개념도

이번 우면산 산사태도 이 시스템을 잘 활용했다면 피해를 줄일 수 있었습니다. 과학적인 시스템을 갖추고도 사소한 관리 부재로 인해 이런 자연재해를 겪었다는 점에서 반성할 점들이 있을 것 같습니다.

시스템이 아무리 좋다 한들, 그래도 무엇보다 가장 중요한 것은 바로 국민들의 행동이겠죠?
산사태가 일어날 위험이 있을 때에는 산사태 발생 우려 지역 접근은 삼가고 안전한 장소로 대피하는 것이 급선무입니다. 그러고 난 다음 재해 대비 및 라디오, TV 등의 정보를 청취하셔야 합니다.

토석류 산사태 발생시 토석류 진행방향의 옆 방향으로 대피하셔야 합니다. 산사태가 나기 전에도 산사태 위험 장소는 행정기관에 연락을 취해 대형피해를 사전에 예방해야 하고, 대피 및 피난 장소를 미리 알아 둘 필요가 있습니다.

산사태는 소중한 인명과 재산에 피해를 주는 자연재해입니다. 천재지변은 인간의 힘으로 해결하지 못할 때도 많지만 과학적 방법들 통해 그 피해는 최소화 할 수 있습니다. 앞으로도 과학을 통해 자연재해에 대응 하는 방법을 전달해 드리겠습니다.

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