자연유산으로서의 동굴 -이광춘[문화재사랑45]

2008. 8. 13. 오후 8:06:55

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월간문화재사랑

자연유산으로서의 동굴이란?

1883년 처음으로 한반도를 조사한 독일의 곳쉐G. Gottsche가 “한반도는 지질박물관 같다”라고 말했을 정도로, 한반도에는 다양한 지질 현상들이 나타나고 있어 그 가치를 높여주고 있다. 2007년 6월 27일 자연유산으로는 우리나라 최초로 지질분야가 유네스코의 세계유산 목록에 등재되었다. 54건의 지질관련 천연기념물 중, 동굴은 16건으로 30%를 차지하고 있어 화석과 더불어 가장 높은 비율을 차지하고 있으며 특히, 용암동굴은 세계자연유산 등재에 핵심적인 역할을 하였기 때문에 자연유산으로서의 동굴의 가치는 매우 크다.

일반적으로 동굴이란 ‘자연적으로 지하에 형성된 공동空洞으로서 사람이 들어갈 수 있는 규모’라고 정의하고 있으며, 인위적으로 만든 경우는 ‘갱도’ 또는 ‘터널’이라고 부른다. 동굴은 생성과정(성인)이나 동굴이 발달되어 있는 암석모암;母岩의 종류에 따라 아래의 표와 같이 분류한다White and Culver, 2005, Encyclopedia of Caves, Elsevier Academic Press, p81-85.

동굴은 학술적 가치를 비롯하여 관광자원으로서의 가치, 탐험·체험·학습장으로서의 가치, 지하공간(저장고, 농산물 재배 등)으로의 이용 등 다양한 가치를 갖고 있는 중요한 자연유산이다. 19세기말 프랑스에서 학문적 접근이 시작된 이후, 동굴은 단순한 탐험에서 학문적 연구의 대상이 되면서 ‘동굴학’이 발달하기 시작하였다. 동굴학은 단일 학문분야라고 하기보다는 지질학, 지형학, 생물학, 기상학, 화학, 물리학, 고고학 등의 기초학문분야에서부터 관광학, 건축학, 토목학, 예술분야 등의 응용분야에 이르기까지 다양한 분야가 관련된 종합적인 학문분야라고 할 수 있다. 우리나라에는 강원도와 충청북도의 석회동굴, 제주도의 용암동굴, 해안이나 섬지방의 해식동굴 등이 무수히 발달하고 있어 감히 ‘동굴 박물관’의 나라라 할 수 있는데, 이 중에서도 석회동굴과 용암동굴이 자연유산으로서의 가치가 가장 크다.

신비한 자연 조형물들이 즐비한 곳

석회동굴은 주성분이 탄산칼슘CaCO₃인 석회암이 만들어진 이후, 탄산H₂CO₃을 포함한 지하수H₂O와 반응하여 중탄산칼슘Ca(HCO₃)₂으로 변하면서 석회암이 녹아 없어지게 되는(용식작용) 간단한 원리로 이루어진다. 그러나 중탄산칼슘은 다시 분해되어 탄산칼슘을 침전시키면서 규모와 형태가 매우 다양하고 신비로운 동굴생성물들을 만들기 때문에 독특한 지하세계의 모습을 보여준다.
자연상태에서 탄산가스의 농도는 대기보다는 토양 속이 더 높은데, 이는 토양 속에서 식물 등 유기물이 썩을 때 많은 양의 탄산가스가 발생되기 때문이다. 따라서 석회동굴은 토양층이 두텁고, 기온이 높고, 비가 많아 식생이 풍부한 지역의 석회암 지대에 잘 발달한다.

동굴생성물의 분류는 ①동굴의 천장에 매달려 있는 것, ②동굴 바닥에 발달한 것, ③동굴 벽면에 흘러내리듯 발달한 것 등으로 크게 분류되며 또한, 각각에 대하여 형태에 따라 여러 가지로 세분한다. 종유석鐘乳石이나 종유관鍾乳管은 ①번에 해당하는 대표적인 동굴생성물이며, 석순石筍과 휴석畦石은 ②번, 유석流石이나 커튼석curtain石은 ③번, 동굴산호洞窟珊瑚나 석화石華는 동굴 전체, 석주石柱는 석순과 종유석이 연결되어 기둥모양을 이룬 것이다. 현재 석회동굴을 설명하는데 있어서 크게 오류를 범하고 있는 것은 ‘5억 년의 신비를 간직한 XX동굴’, ‘수억 년의 신비를 보여주는 OO동굴’이라는 표현으로, 석회암이 생성된 시기와 석회동굴이 발달한 시기를 혼동하고 있는 것이다. 우리나라 대부분의 석회암은 지금으로부터 약 4∼5억 년 전인 고생대 초기, 바다 속에서 만들진 후, 오랜 세월 동안 지각변동을 받아 현재와 같은 위치에 놓이게 되면서 석회동굴도 만들어진 것으로 판단된다. 석회동굴이 만들어진 시기를 밝히는 것은 매우 어려운 일이지만 동굴학자들은 대체로 수십만 년 전 내지 수만 년 전, 적어도 백만 년은 넘지 않을 것으로 판단하고 있다. 석회암이 생성된 시기와 석회동굴이 만들어진 시기 사이에는 엄청난 시간적 차이가 있다는 것을 인식하여야 한다는 것이다.

긴 시간 대자연이 빚은 지하세계

화산동굴의 한 종류인 용암동굴은 석회동굴과는 전혀 다른 암석과 생성과정으로 형성된다. 지하 깊은 곳에서 액체 상태로 녹아 있는 물질을 ‘마그마magma’라고 부르며, 이 마그마가 지각을 뚫고 지표로 흘러 나왔을 때는 액체이던 고체이던 상관없이 ‘용암lava’이라고 한다. 용암의 성질을 좌우하는 주성분은 이산화규소로서, 이산화규소의 함량이 적을수록 점성은 작아지고 유동성은 커져 용암이 잘 흘러가게 되며, 이러한 용암을 현무암질 용암이라고 부른다. 유동성이 큰 현무암질 용암이 흘러내릴 때, 용암의 표면은 먼저 식어 굳어지고 내부의 굳지 않]

은 용암은 계속 흘러내려 빠지게 되면, 굳은 용암층 내부에 동굴이 형성되는데 이를 ‘용암동굴’이라 한다. 한번 생긴 용암동굴 속으로 새로운 용암이 흐르게 되면 용암의 뜨거운 열기에 의하여 기존 동굴의 바닥, 벽, 천장 등이 녹아(열식작용(thermal erosion) 이라 함) 용암동굴의 규모는 더욱 크게 확장된다. 좁고 깊은 협곡 형태의 용암동굴이나 용암폭포, 용암층이 잘린 모습 등은 좋은 열식작용의 증거로 들고 있다. 그러나 새로운 용암으로 인해 동굴의 규모는 작아지거나 없어지기도 한다. 장시간에 걸쳐 열식작용이 반복적으로 일어나게 되면 용암동굴의 규모는 대단히 커지고 복잡한 구조를 갖게 된다. 제주도의 용암동굴 중에서 최대 규모를 갖는 만장굴의 경우, 동굴 내부에서 채취한 용암의 연령을 측정해 보면 수십만 년에서 수만 년까지 다양하게 나타난다. 이것은 오랜 기간에 걸쳐 여러 차례의 용암이 동굴 내부로 흘렀다는 사실을 나타낸다. 석회동굴의 경우와 달리 용암동굴의 생성시기는 용암이 흘러나온 시기와 동일하다. 용암동굴의 동굴생성물 중, 천장에서 용암이 늘어져 굳은 것은 용암종유熔岩鍾乳, 바닥에 용암방울이 떨어져 쌓여 굳었으면 용암석순熔岩石筍, 벽면을 타고 흘러내리면서 굳은 것은 용암유석熔岩流石, 용암이 빠져나가면서 동굴의 벽면에 남겨 놓은 나란한 선구조는 용암유선熔岩流線이라 한다. 또한, 용암석순이 점점 커져 기둥 같이 천장까지 닿아 있으면 용암석주熔岩石柱, 바닥에 흘러가는 용암에 암석 덩어리가 떨어져 함께 굳어 있으면 용암표석熔岩漂石이라 한다.
그러나 용암동굴이라고 해서 용암으로 이루어진 동굴생성물만이 발달되어 있는 것은 아니다. 제주도의 당처물동굴이나 용천동굴은 용암동굴이면서도 석회동굴에서와 같이 각종의 석회질 동굴생성물들이 무수히 발달하고 있어, 유네스코의 세계유산 목록에 등재되었다. 이러한 현상은 지표에 쌓여 있는 탄산칼슘 성분의 흰 모래패사, 貝砂가 석회동굴의 경우에서와 같이 빗물에 녹아 용암동굴 내부로 흘러든 후, 물속의 중탄산칼슘이 분해되어 탄산칼슘의 동굴생성물들이 만들어졌기 때문이다.
이상과 같이, 동굴의 여러 종류 중에서도 특히 석회동굴과 용암동굴은 그 가치가 다양하여 잘 보전하고 관리하여 우리의 후손에게 물려주어야 할 귀중한 자연유산이라는 것을 깊이 깨달아야 한다. 우리나라의 수많은 석회동굴 대부분이 무참히 파괴되어 있다는 것은 매우 가슴 아픈 일이다.

▶글·사진_ 이광춘 상지대학교 교수, 문화재 위원

게시일 2008-07-29 09:42:00.0

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