석회 동굴은 어떻게 만들어질까?

석회 동굴은

어떻게 만들어질까?

■ 석회 동굴의 자태 

강원도 영월 고씨굴, 강원도 삼척 환선굴, 충청북도 단양 고수 동굴 등은 우리나라의 유명한 동굴 관광지입니다. 이 동굴이 유명한 관광지가 된 이유는 무엇일까요? 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻함을 느낄 수 있어서 일까요? 아마도 마치 중세 시대 유럽의 화려한 궁전과 조각품을 연상시키는 섬세하고 신비로운 동굴의 내부 구조 때문일 것입니다. 그런데 자연은 우리가 딛고 사는 땅의 내부를 어떻게 변화시킬 수 있었던 걸까요?

▲ 석회 동굴(출처: 에듀넷)

■ 물리 변화와 화학 변화 

우리 주변에서 물질은 끊임없이 변화하고 있습니다. 이러한 변화를 크게 물리 변화와 화학 변화로 나눌 수 있습니다. 먼저 물리 변화는 물질이 가진 고유한 성질은 변하지 않으면서 모양, 촉감, 상태 등이 변하는 현상입니다. 물이 얼음이 되거나 수증기가 되는 상태 변화가 대표적인 물리 변화의 예입니다. 반면 화학 변화는 물질이 원래의 물질과는 성질이 다른 새로운 물질로 변하는 현상을 의미합니다. 쇠로 된 물질이 녹스는 것, 나무가 연소되어 숯이 되는 것 등이 화학 변화의 예입니다.

▲ 물리 변화와 화학 변화의 예(출처: 에듀넷)

■ 석회 동굴이 생성되는 원리 

동굴이 만들어지는 원리는 땅속에서 화학 변화가 일어나기 때문입니다. 앞에서 예로든 강원도 영월, 삼척, 충청북도 단양은 모두 유명한 석회암 지대입니다. 석회암은 주로 탄산 칼슘(CaCO₃)이라는 물질로 이루어져 있는데 산(acid)에 잘 녹는 성질이 있습니다. 보통 지하수나 빗물은 공기 중의 이산화 탄소(CO₂)가 녹아 약한 산성을 띱니다. 따라서 지하수나 빗물이 석회암 지대에 흘러들어가면서 석회암을 녹여 동굴을 만들게 되는 것입니다.

그렇다면 동굴 내부의 다양한 구조는 어떻게 만들어지는 걸까요? 탄산 칼슘이 약산성의 물에 녹아서 생성된 중탄산 칼슘 수용액이 동굴 속을 흐르다가 이산화탄소가 빠져나가게 되면 그 자리에 석회암을 이루는 탄산 칼슘이 다시 생성됩니다. 종유석은 천장에 맺힌 중탄산 칼슘 수용액에서 이산화 탄소가 빠져나가면서 뾰족한 구조가 만들어진 것이고, 석순은 천장에서 떨어진 중탄산 칼슘 수용액 때문에 바닥에 탄산 칼슘이 쌓여 자라나는 구조, 석주는 종유석과 석순이 만나 기둥 모양을 이루게 되는 것입니다.

▲ 석회 동굴의 생성 원리(출처: 에듀넷)

[자료출처: 에듀넷]