KIGAM 한국지질자원연구원

태고의 신비를 간직한 땅

대한민국 독도

글. 기원서 국토지질연구본부 본부장 / 송원경 책임연구원(지구환경연구본부 지하공간연구실) / 조병욱 책임연구원(지구환경연구본부 지하수연구실) / 정용복 책임연구원(지구환경연구본부 지하공간연구실)/ 이성순 선임연구원(국토지질연구본부 지질조사연구실)

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독도는 동해의 해상 주도권을 갖기 위한 전진 기지 역할을 하고 있을 뿐 아니라 경제적, 학술적으로도 매우 중요한 땅이다. 독도에 대해 우리는 얼마나 알고 있을까? ‘독도는 우리 땅’이라는 노래가사를 통해 울릉도에서 동남쪽으로 200리 떨어진 지점에 위치하고 있다는 것 정도는 알고 있겠지만, 독도의 형성 과정이나 지질에 대해 알고 있는 사람은 드물 것이다. 역사적·군사적 중요성과 함께 중요한 지질학적 가치를 지닌 섬, 460만 년 전 태고의 신비를 간직한 독도의 속살을 들여다본다.

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동해의 형성과 지구조 환경에 대한 중요한 지질학적 증거들을 간직한 독도.

독도는 언제 탄생했을까

독도화산체를 형성시킨 화산활동이 언제부터 시작되었는지는 정확히 알 수 없다. 다만 현재 독도의 응회암층 내에 다량 포함되어 있는 일부 현무암질 암편들의 연대가 약 460만 년 전이라는 점을 감안한다면, 독도해산의 화산활동은 적어도 플라이오세(533.3〜58.8만 년 전) 초기부터 시작되었다는 것을 유추할 수 있다. 독도의 화산암류 중 응회암층과 번갈아 나타나는 조면안산암용암의 연대가 약 270〜60만 년 전이고 이들을 관입한 조면암맥의 연대가 230만 년 전으로 측정되었다. 이는 현재 해수면 위에 분포한 독도화산암류가 대략 30만 년이라는 비교적 짧은 기간 동안에 형성되었음을 반영한다. 

독도의 지질 특성

대한민국에서 가장 먼저 해가 뜨는 곳, 독도는 울릉도 동남쪽 87.4km 지점(일본열도와 유라시아대륙 사이의 후배호분지를 이루는 동해의 울릉분지 북동쪽)에 위치하고 있다. 높이 98.6m, 둘레 2.8km의 동도와 높이 168.5m, 둘레 2.6km의 서도 외에 약 89개의 부속도서로 이루어져있다. 총면적은 0.188㎢다.

동해의 형성과 지구조 환경에 대한 중요한 지질학적 증거들을 간직한 독도는 신생기 플라이오세 초기에서 제4기 플라이스토세 중기 사이(약 460〜60만년 전)에 발생했던 해저 화산 활동의 산물이다. 수심 약 2,000m 해저에서 화산활동으로 솟아오른 직경 약 24km의 원탁형 화산체의 최정상부에 해당하는 독도는 해양섬 기원인 알칼리 화산암류로 구성되어 있다. 동해의 한가운데에 위치한 독도는 비바람과 파도에 끊임없이 침식되어 원래의 모습을 잃어버리고 거친 지형을 갖는 화산체의 일부가 되어 해수면 위에 남아있게 된 것이다.

독도의 지형을 촬영하는 헬리캠.

독도의 지형은 경사가 급하고 험준하여 접근이 어렵거나 불가능한 곳이 대부분으로, 단층과 절리가 매우 높은 빈도로 나타난다. 이 단층의 자취를 따라 깊은 골짜기들이 형성되어 있으며, 침식삭박작용이 집중적으로 발생하고 있는 것이 특징이다. 단층들은 전반적으로 70°이상의 고각의 경사를 이루는 정단층이며, 단층면은 판상의 형태를 이루는 것들이 대부분이다. 조면암맥들과 연장성을 보이면서 서북서 내지 북서의 일관된 방향을 따라 집중적으로 분포하고 있다. 

독도에도 샘물이 나온다

독도는 화산암으로 구성된 섬이지만 서도에 샘물이 나오는 곳이 있다. 사람들은 이곳을 물골이라 부른다. 물골에서 나오는 지하수는 예전에 독도 주변 바다에서 고기를 잡던 어민들의 비상 식수로서 요긴하게 사용되었다고 한다. 조면암 지역에 위치한 물골에는 두 방향의 냉각 절리가 발달되어 있는데 물골은 이 두 절리가 발달된 지점이 침식되어 형성된 동굴이다.

물골 지하수의 기원은 상부 지표에 내린 강수다. 이 강수는 계곡과 조면안산암 내 절리를 따라서 하류로 흐르다가 라필리 응회암과 조면안산암의 경계를 따라서 물골 쪽으로 이동해 조면암 내 발달한 절리를 통해 유출되는 것으로 해석된다. 물골 지하수의 하루 유출량은 0.5〜m3로 추정되어 왔다. 그러나 2008년부터 2010년까지 5회에 걸쳐 측정한 물골 지하수의 하루 유출량은 최저 1.12m3에서 최고 7.02m3 정도다. 따라서 양적으로 상당한 양의 지하수가 생산된다고 볼 수 있다. 하지만 갈매기 배설물로 인한 오염으로 일부 항목에서 음용수 기준을 초과(pH 7.6, 총고용물 2,000 mg/L)하여 식수로는 부적합하다. 그러나 담수화 시설의 고장 등으로 인해 일시적으로 독도에 거주하고 있는 사람들의 식수가 부족할 때 물골 지하수는 비상식수원으로 활용될 수 있을 것이다.

한국지질자원연구원 연구원들의 독도 지반 탐사 작업 모습.

독도의 균열, 안전한가

독도는 화산활동으로 만들어진 섬이기 때문에 자연히 많은 균열이 존재한다. 왼쪽 사진이 독도의 균열 중 대표적인 것으로 폭이 약 10cm에 이른다. 얼핏 보기에는 이 암괴가 금방이라도 떨어질 것처럼 보이지만 자세히 보면 뿌리가 분리되지 않고 모암에 견고히 달라붙어 있기 때문에 쉽사리 떨어지지는 않을 것으로 보인다. 한국지질자원연구원은 동도와 서도에 존재하는 모든 균열을 조사한 후, 모암과 상당히 분리되어 있고 낙석이 발생할 경우 인명피해를 줄 수 있는 균열 3곳을 선정해 균열의 발전 양상을 모니터링하기 위해 계측기를 설치했다. 계측기는 균열계와 경사계 1쌍으로 구성되어 있는데 균열계는 균열이 벌어지는 길이를 직접 측정하는 장치이고 경사계는 분리된 암반의 x, y, z 세 방향의 이동을 감시하는 장치다. 뿐만 아니라 동도에 있는 등대와 경비대 건물 등 주요 구조물들의 안전을 위해 건물 하부 기초암반에 경사계를 설치하여 지반의 움직임도 계측하고 있다. 계측 자료는 통신망을 이용해 원격으로 실시간 모니터링이 이루어진다.

독도는 변하고 있는가

독도 암반은 강한 파도와 해풍의 영향을 받아 육지보다 빠르게 침식 및 풍화 작용이 일어나기 때문에 끊임없이 지형이 변화한다. 이러한 지형 변화는 장기간에 걸쳐 발생하므로 지속적으로 지표, 즉 지형에 대한 정보를 획득하고 분석해야 하는데 여기에는 원격탐사와 GIS 기술이 유용하게 활용될 수 있다. 과거 원격탐사 기술은 항공 사진과 일반 카메라를 이용한 흑백 또는 가시광선대 파장대의 영상 자료만을 획득하고 판독하던 수준에 그쳤다. 그러나 최근에는 고해상도 인공위성이 등장하고 초분광 파장대 카메라가 개발되는 등 관련 기술이 급속히 발전하고 있다. 이러한 기술들은 독도와 같이 소규모 지역의 침식 및 풍화에 대한 정보를 획득하고 분석하는 데 매우 효과적으로 사용된다.

항공 사진 촬영은 독도의 지형에 대한 정보를 획득하는데 매우 중요한 작업이다.

현재까지의 2000년, 2005년, 2010년에 촬영한 항공사진과 2005년, 2009년, 2011년의 위성영상을 분석을 통해 동도에 있는 몽돌해변의 변화 등을 확인할 수 있었다. 위성영상 자료의 식생분석을 통해 산출된 상대적인 활력도를 이용해 동서도 사면의 토층침식 발생지도 예측했다. 그러나 이러한 연구는 면적에 비해 표고차가 큰 독도의 지형적 특징과 촬영조건 때문에 상공에서 촬영한 영상에서는 폐색영역(확인 불가능한 영역)이 발생한다는 한계점이 있다. 특히, 실질적으로 침식과 풍화작용의 영향을 많이 받는 해수면과 인접한 경사면은 대부분 폐색영역 범위에 포함되어 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 올해부터는 초분광 카메라를 이용해 동서도 내측면의 침식 및 풍화도 정도를 지상에서 촬영, 분석해 변화하는 독도를 정량적으로 모니터링하고 있다.

독도를 보전하기 위한 우리의 책임

한국지질자원연구원은 지난 수년간 대한민국 영토인 독도 땅을 조사하여 지질자료를 수집, 분석하는 연구를 수행해 왔다. 이러한 연구는 독도를 온전하게 보전하여 후세에 물려주기 위해 무엇보다도 먼저 선행되어야 할 일이다. 이에 한국지질자원연구원 연구팀은 현장 조사를 하는데 있어 많은 어려움이 있지만 독도를 지킨다는 사명감을 갖고 앞으로도 독도 땅의 신비를 파헤치기 위해 노력할 것이다.

독도를 온전하게 보전하기 위해 독도 지질자료 수집 및 분석연구는

선행되어야 할 중요한 작업이다.

※본 콘텐츠는 한국지질자원연구원에서 발행하는 소식지인 <지질·자원·사람>에서 발췌하였습니다.

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