[정의]

강원도 삼척시의 석회암 동굴과 지형.

[개설]

강원도 삼척시는 자연 동굴이 55개나 있는 동굴 도시이다. 특히 삼척시 신기면 대이리에는 환선굴을 비롯하여 대금굴, 관음굴, 사다리바위바람굴, 양터목세굴, 덕밭세굴, 큰재세굴 등 7개의 동굴이 있어서 지명 이름을 따 대이리 동굴지대로 불리고 있다. 근덕면 금계리에는 초당굴이 있고, 초당굴과 연결된 소한굴이 있다. 이 가운데 환선굴과 대금굴이 일반에 공개되어 지하세계의 신비하고 화려한 모습을 보여 주고 있다.

[물과 시간이 빚어낸 석회암 동굴]

우리나라의 자연 동굴은 생성 과정으로 볼 때 석회암 동굴, 용암 동굴, 해식 동굴 등으로 나누어진다. 석회암 동굴은 석회암이 지하수나 빗물에 의하여 조금씩 깎이거나 녹아서 만들어진 동굴로, 석회 동굴이라고도 한다. 석회암 동굴은 석회암에 남은 물과 시간의 흔적이라 할 수 있다. 용암 동굴은 마그마가 지상에 남긴 통로로, 화산암으로 이루어진 지역에 발달해 있다. 지하에 있던 마그마가 화산 활동과 함께 지표로 분출된 뒤 용암으로 흘러내리면서 형성된 동굴이다. 해식동굴은 바닷가에 있는 바위가 파도에 깎이면서 생긴 동굴이다. 즉 해식동굴은 해안선을 따라 위치한 바위 절벽이 오랜 세월에 걸쳐 파도에 깎여 파여 나가면서 형성된다. 우리나라 동굴의 대부분은 석회암 동굴이다.

석회암은 따뜻한 바다 속에서 번성한 조개류, 산호의 몸을 보호하는 껍데기나 골격 등이 오랜 세월에 걸쳐 바다 밑바닥에 퇴적되어 만들어진 암석이다. 강원도 지역을 비롯하여 우리나라에서 발견되는 석회암은 지금으로부터 4억~5억년 전인 고생대 캄브리아기와 오르도비스기에 걸쳐 퇴적된 것이다. 이것이 지구의 지각 변동으로 말미암아 수평으로 이동하고 수직으로 솟아올라서 오늘날 삼척시를 비롯한 강원도 남부지방 산악지대를 형성한 것이다. 강원도 삼척시를 중심으로 형성된 석회석은 삼척시를 우리나라 시멘트 산업의 중심지로 만들었다.

카르스트(Karst) 지형은 석회암이 물의 화학 작용에 의하여 용해되어 생긴 지형을 말한다. 석회암은 빗물이나 지하수에 쉽게 녹기 때문에 석회암이 넓게 분포된 지역에서는 독특한 형태의 카르스트 지형을 볼 수 있다. 카르스트라는 용어는 ‘험한 바위산’이라는 뜻의 슬로베니아어로, 아드리아 해안의 석회암 대지가 펼쳐져 있는 지방 이름에서 유래한다. 카르스트 지형은 지역마다 암질, 지하 수위, 지질 구조, 기후 등이 다르기 때문에 매우 다양한 형태로 나타난다.

카르스트 지형은 크게 지상 지형과 지하 지형으로 구분된다. 지상에 있는 카르스트 지형으로는 카렌(Karren), 돌리네(Doline), 라피에(Lapie) 등이 있다. 이 가운데 카르스트 대표 지형은 돌리네이다. 돌리네는 석회암 지역에서 지표면이 원형 또는 타원형으로 움푹 파인 지형을 말한다. 지하에 있는 카르스트 지형은 석회암 동굴이다. 석회암 동굴 안에서는 종유석, 석순, 석주가 발달한다. 또 석회암이 물에 녹은 뒤 남은 석회 성분이 석영 입자, 점토 등과 섞여서 산화작용을 받으면 붉은 색의 테라로사 토양이 된다.

석회암 동굴은 물과 시간이 빚어낸 놀라운 예술 작품이다. 물은 꾸준하고 솜씨 좋은 동굴의 조형자로 기능한다. 물은 거대한 지하 궁궐을 만들 뿐만 아니라 종유석, 석순, 석화, 베이컨 등으로 지하 궁궐을 장식하는 극히 섬세한 일까지도 담당한다. 석회암은 탄산칼슘을 주성분으로 하는 암석이다. 이 석회암은 이산화탄소가 조금이라도 녹아 있는 지하수가 지하를 향해 침투하는 동안 녹아서 땅속에 빈 공간을 만든다. 그 뒤 강이 지표를 침식함으로써 지하수면이 내려가면 땅속 빈 공간은 지하 동굴로 남게 된다. 지표에서 석회암을 녹이며 내려온 물속의 이산화탄소는 대부분 가스가 되어 동굴 안 공기 속으로 달아나고, 그 결과 물속의 석회암 성분은 과포화 상태가 되어 순순한 화학 성분인 탄산칼슘만 광물 결정체로 침전하게 된다.

동굴 생성물은 형성 과정에 따라 다양한 모습으로 나타난다. 천장 또는 벽면에서 떨어지거나 흐르는 물로 형성되는 것은 종유관, 종유석, 석순, 석주, 커튼, 동굴진주 등이다. 석순은 물을 먹으면서 위로 자라고, 종유석은 흘러 내려가는 물을 따라 아래로 자란다. 흐르는 물로 형성되는 동굴 생성물은 유석(流石)이다. 그리고 벽면에서 스며 나오는 물로 형성되는 동굴 생성물로는 곡석, 석화, 동굴산호, 월유, 동굴풍선, 동굴기포 등이 있다. 동굴바닥에서 흐르는 물이나 고인 물속에서 형성되는 동굴 생성물은 계단식 논과 같은 모양의 휴석(畦石), 부유방해석 등이다.

동굴 안은 외부와 다른 특이한 환경을 나타낸다. 동굴 속은 빛이 없는 완벽한 암흑 세계이며, 습도가 매우 높고, 1년 내내 기온과 수온와 습도의 변화가 거의 없다. 그리고 비가 내리지 않고 햇볕이 들지 않아 식물이 자라기에는 적합하지 않으며, 산소량도 적다. 이에 따라서 박쥐와 같은 동굴 속 생물은 일반 먹이 사슬이 전혀 적용되지 않으며, 눈이 퇴화한 대신 물체를 감지할 수 있는 더듬이가 발달하였다.

[동굴 백화점, 삼척 대이리 동굴지대]

환선굴과 대금굴이 있는 삼척시 신기면 환선로 557[대이리]는 우리나라의 동굴 밀집 대표 지역이다. 삼척 대이리 동굴지대의 동굴 형태는 경사 복합굴과 수직굴로 크게 구별된다. 관음굴과 환선굴은 경사 복합굴에 속한다. 동굴 규모는 관음굴이 1.2㎞, 환선굴이 6.2㎞이다. 이 두 동굴은 모두 성장과 확대를 계속하고 있다. 그러나 윤회 단계에서는 다소의 차이를 보이고 있다. 관음굴이 청년기-장년기의 석회암 동굴 지형의 특성을 보여 주고 있다면 환선굴의 주굴과 지굴 가운데에는 동굴의 노화 및 회춘이 병행해서 진행되고 있는 만장년기 특성을 띠고 있다. 산릉선이나 급경사면을 따라 분포하고 있는 큰재세굴, 덕밭세굴, 양터목세굴, 사다리바위바람굴 등은 수직동굴이다. 삼척시 대이리 동굴지대에 분포되어 있는 수직굴은 윤회 단계가 짧고, 동굴의 생성 초기를 통해 성장을 중지한 사굴(死窟)이다.

삼척 대이리 동굴지대의 동굴 가운데 일반에 공개된 굴은 환선굴과 대금굴이며, 개방되지는 않았지만 가장 아름다운 것으로 평가 받고 있는 굴은 관음굴이다. 환선굴은 1966년에 천연기념물로 지정된 이래 몇 차례 조사가 이루어져서 보고서가 제작되었다. 동굴 입구는 해발 고도 820m 지점에 위치한다. 폭 14m, 높이 10m인 아치형의 동굴 입구를 통해서는 많은 양의 동굴수가 흘러나오고 있다. 한다. 이 물은 오십천으로 흘러서 동해로 들어간다. 환선굴의 총길이는 6.2㎞로, 우리나라 석회암 동굴 가운데 가장 길다. 그러나 현재 일반에 개방된 길이는 1.6㎞에 불과하다. 동굴 안으로 들어서면 남굴, 서굴, 서북굴, 북굴로 갈라진다. 남굴과 북굴은 얼마 가지 않아 막히지만 서굴과 북굴은 끝을 알 수 없을 정도로 아직까지 다 발굴되지 못하였다. 관음굴은 현재 우리나라에 알려진 400여 개의 석회암 동굴 가운데 가장 아름답고 화려한 경관을 자랑하는 동굴이다. 전체 길이는 1.6㎞ 정도이며, 입구에서 끝까지 눈이 휘둥그레질 정도로 아름답고 신비로운 모습을 하고 있어서 동굴 전체가 보물창고라 할 수 있다.

대금굴은 천연기념물 제178호인 삼척 대이리 동굴지대내에 위치하여 있다. 대금굴은 외부에 입구가 노출되어 있지 않아서 2003년 2월 처음으로 인위 발굴 작업에 의해 발견되었다. 많은 지하수가 지표로 유출되던 물골의 지하에 석회암 동굴의 존재 가능성이 있다는 학계 의견을 받아들인 삼척시가 발굴 작업을 실시한 끝에 마침내 그 모습이 세상에 드러난 것이다. 이후 삼척시는 물골에서 발견된 동굴과 연결되는 통로를 만들었다. 또 학술조사를 거쳐 동굴 내부 광장과 직접 연결되는 인공터널을 만들고, 2006년 6월에 명칭을 ‘대금굴(大金窟)’로 결정하였다.

[땅위의 석회암 동굴, 돌리네]

지상에 있는 카르스트 대표 지형은 돌리네(Doline)이다. 돌리네는 석회암 지대에서 지표면이 원형 또는 타원형으로 움푹 파인 지형을 말한다. 즉 돌리네는 지하에 동굴이 형성되어 지표를 흐르던 물이 지하 동굴로 빠져나가면서 마치 커다란 웅덩이와 같이 형성된 지형을 말한다. 돌리네 한가운데에는 주로 물이 잘 빠지는 구멍이 있다. 위에서 보면 대체로 원형 또는 타원형이고, 접시처럼 오목하게 생겨서 깊이가 아주 얕은 것은 구별하기 어려운 경우도 있다.

돌리네는 형성 원인에 따라 용식 돌리네와 함몰 돌리네로 나뉜다. 용식 돌리네는 토양층 밑을 형성하고 있는 석회암이 물의 화학 작용으로 용해되면서 서서히 파인 것이다. 돌리네 중앙의 배수구가 점토로 막히면 물이 빠져나가지 못해서 호수가 형성된다. 이렇게 형성된 호수를 돌리네호라고 한다. 함몰 돌리네는 지하에 형성된 빈 곳으로 지표가 꺼져 내리면서 생긴 것이다. 대개 지름은 10~1000m, 깊이는 2~100m이다. 돌리네가 결합된 복합 돌리네는 우발레(Uvale)라고 한다. 우리나라의 돌리네는 황해도 신막[현재 황해북도 서흥군] 및 대평[현재 황해남도 청단군 심평리의 한 마을] 부근에 각각 261개와 254개의 돌리네가 있다. 그리고 강원도 삼척시, 정선군, 평창군을 비롯하여 평안남도 덕천시, 충청북도 단양군 등지에 집중 형성되어 있다. 우리나라 돌리네는 흔히 농경지, 즉 밭으로 이용된다. 이렇게 생긴 돌리네를 단양에서는 못밭[지전(池田)], 삼척시에서는 움밭[구전(溝田)]이라고 일컫는다.

우발레는 인접한 몇 개의 돌리네에서 용식이 진전됨에 따라 서로 붙어 생긴 일종의 연합 돌리네이다. 돌리네 형태는 불규칙하며, 대체로 좁고 긴 형태로 되어 있다. 삼척시 근덕면 노곡동에 실제로 우발레가 있으면서 마을 이름이 우발리인 곳이 있다. 폴리예는 세르보크로아티아어로 ‘농사 짓는 들판’이라는 뜻이다. 폴리예는 카르스트 지형에서 용식 작용과 구조 운동이 함께 일어나며 생긴 거대한 용식 분지를 말한다. 우리나라의 대표 폴리예는 삼척시 노곡면 여삼리에 있다.

한편 라피에는 돌리네의 오목 지형과 반대되는 개념인 볼록 지형이다. 즉 용식에 저항해서 끝까지 남아 있는 볼록 지형을 말한다. 석회암 가운데에는 경사가 진 면에 붉은색 흙인 테라로사가 무한히 덮여 있는 것을 볼 수 있다. 이처럼 용식에 저항하는 흰색의 석회암들이 붉은색 흙 사이에 남아서 마치 수천마리의 양떼들이 풀을 뜯고 있는 것 같은 모습을 한 지형을 라피에라고 한다.

삼척 지역은 카르스트 지형이어서 땅 위의 석회암이 물에 녹아 만든 돌리네가 널리 분포되어 있다. 이들 돌리네에 비가 와서 물이 고이게 되면 가운데 구멍을 통해 땅속으로 흘러들어 간 뒤 오십천으로 모였다. 이에 따라서 삼척의 땅속은 해면처럼 뻥뻥 뚫린 구멍이 가득한 것으로 여겨진다.

[삼척의 돌리네 지형]

우리나라의 카르스트 지형을 대표하는 곳은 강원도 삼척시 노곡면 여삼리이다. 여삼리에는 카르스트 지형의 모든 것이 있다. 용식오목 지형인 돌리네, 볼록 지형인 라피에, 동굴 지형인 석회암 동굴 등 카르스트 지형의 모든 것이 모여 있다. 특히 여삼리에는 크고 작은 돌리네가 지각 구조 운동으로 말미암아 거대한 용식분지를 이룬 폴리예(Polje)가 다섯 곳이 있다. 여삼리에는 이들 폴리예를 중심으로 입시터, 샛말, 큰마을, 창밭골, 쐐골 등 5개 자연 마을로 형성되어 있다. 여삼리의 옛 지명인 ‘여심(女深)’도 이 돌리네를 두고 한 말인 것으로 추정된다. 그리고 여삼리에 있는 돌리네는 접시형, 깔때기형을 비롯한 돌리네의 모든 유형을 보여 주고 있다.

삼척 시내에도 돌리네가 많이 산재해 있다. 접근성이 가장 좋은 곳은 죽서루 아래로, 이곳을 흐르는 오십천의 양쪽에 돌리네가 분포되어 있다. 오십천의 오른쪽인 삼척시 성남동과 삼척시 건지동에 15개 이상의 돌리네가 분포되어 있다. 2002년 열렸던 삼척시 세계동굴 엑스포를 위하여 오십천을 가로질러 새로이 만든 엑스포 다리를 건너 바로 언덕 위로 오르는 비탈길을 올라서면 언덕 위에 온통 붉은 테라로사 흙으로 덮인 돌리네가 밭을 이루고 있다. 아스팔트로 포장된 일방통행의 좁은 길을 따라 가면 길 좌우에 사발 모양의 지형이 펼쳐져 있다. 모두 밭으로 경작하고 있다. 이 밭 옆에는 농막이 있고, 드문드문 그늘을 드리워 주는 나무들이 있다. 다른 곳에서는 볼 수 없는 색다른 풍경이다.

건지동의 돌리네는 성남동 돌리네의 서쪽에 있다. 건지동은 동네 이름부터 돌리네와 연관이 있다. 현재 건지동의 한자 표기는 ‘乾芝洞’이지만 원래 한자 표기는 ‘물이 없는 마른 연못’이라는 뜻의 ‘乾池洞’인 것으로 추정된다. 이곳에는 4개의 돌리네가 보고되었지만 최근 도로를 내면서 2개의 돌리네가 훼손되었다.

삼척시 마달동은 마을 자체가 돌리네 속에 형성되어 있다. 삼척 시내에서 마달동으로 가는 길은 삼척에서 동해로 넘어 다니던 옛길이다. 고개를 올라서면 왼쪽에 갈야산을 타고 내려온 골짜기에 첫 번째 돌리네가 있다. 고개를 넘으면 큰 골짜기가 돌리네들이 모여서 골짜기를 형성하고 있다. 빨간색의 테라로사 흙으로 덮인 밭의 경사면에는 흙 사이사이로 모습을 드러낸 회백색의 석회암이 드문드문 보인다. 돌리네는 넓은 밭을 형성하고 있으며, 밭 한가운데에는 구멍이 있다. 마을 사람들의 말에 따르면 이 구멍으로 빠져나간 물이 죽서루 앞 오십천으로 흘러간다고 한다. 오십천으로 흘러가는 구멍은 점차 주변 흙들이 내려앉아서 커지고 있다.