사태

사태

매년 지구 상의 여러 지역에서 큰 비가 내리거나 화산과 지진 등이 발생했을 때, 비탈진 경사면을 따라 지면을 구성하는 물질이 미끄러져 내려가는 사태가 일어난다. 사태는 파괴력이 매우 큰 자연재해 중의 하나로서 많은 인명 피해와 재산상의 피해를 입힌다. 사태가 발생하는 원인과 과정에 대해 알아보도록 하자.

 

▶ 사태의 발생

2005년 미국 캘리포니아 주 라콘치타에서 산사태가 발생하여 수십 채의 가옥이 파괴되고 10여 명의 사망자가 발생했다. 이와 같이 산의 비탈진 경사면을 따라 토양이나 암석 등 지표의 고화되지 않은 물질이 중력에 의해 낮은 곳으로 이동하는 현상을 사태라고 한다.

사태의 발생은 사면 위의 물질에 작용하는 힘으로 나타내는 사면의 안정도에 좌우된다. 사면의 안정도는 경사면에 있는 물질이 얼마나 안정한지를 나타내는 것으로 사면의 경사도와 지형, 구성 물질의 성질, 기후, 식생, 물의 함령 등 여러가지 요소에 의해 결정된다. 보통 단단하게 고화되지 않은 물질이 사면에 있으면 불안정하게 되고, 어느 한계를 넘으면 이동하게 된다.

사면에 있는 물질에 작용하는 힘은 크게 중력에 의해 물질을 아래로 이동시키려는 구동력과 이와 반대로 작용하여 물질의 이동을 억제하는 저항력으로 구분할 수 있다. 두 힘 사이의 크기를 비교한 안전율로 사면의 안정한 정도를 판단할 수 있는데, 구동력이 정항력보다 크면 사면의 붕괴를 예측할 수 있다. 그러나 사면의 안정도는 일정하지 않고 주변 조건의 변화에 따라 달라진다.

사면 물질의 종류와 물의 함량 등에 따라 경사면의 안정한 각도는 달라진다. 건조한 고운 모래의 경우 경사면의 안정한 각도는 약 35˚이다. 이보다 더 큰 각도로 모래를 쌓아도 작은 진동이나 충격을 주면 다시 35˚가 된다. 이와 같이 구성 물질이 사면에서 이동하지 않는 최대각을 안식각이라고 한다.

사면의 각도가 안식각보다 더 크면 불안정하므로 붕괴되기 쉽다. 사면 물질의 물의 합량도 안식각의 크기에 영향을 미친다. 젖어 있는 모래는 물의 인력으로 건조한 모래보다 안식각이 크다. 그래서 젖은 모래로 모래성을 쌓을 수 있지만, 모래성에 물을 부으면 모래가 흘러내려 무너지는 것처럼 너무 많은 물을 포함하게 되면 모래 사이의 공극이 모두 채워져 액체처럼 유동하게 된다.

사면을 따라 물질이 이동하는 형태는 경사도가 매우 클 때는 낙하하고, 그보다 낮을 때는 조건에 따라 미끄러지거나 흘러서 이동하는 유동의 형태로 나타난다. 대부분의 경우에는 사면을 따라 매우 느리게 일어나지만, 지진이나 화산 또는 홍수가 나면 매우 빠르고 급격하게 사태가 발생하게 된다.

 

사태의 원인과 사례

평소에 안정하게 있는 사면의 구성 물질이 환경 조건의 변화가 있을 때 급격하게 이동하여 사태를 발생시키는데, 이러한 환경 조건의 변화 원인으로는 집중 호우, 지진, 화산, 인간의 활동 등 다양한 요인이 있다.

폭우로 인한 집중 호우가 발생하면 사면을 구성하는 물질 사이의 공극이 물로 채워지고, 사면 물질은 저항력이 약해져 유체처럼 아래로 유동되거나 아주 느린 속도의 움직임을 급격하게 변화시켜 사태를 발생시킨다. 2005년 캘리포니아 주 라콘치타의 경우 수만 년 전부터 서서히 일어나고 있던 사태의 연속이었다. 10년 전에도 사태가 있었고, 사태가 일어나기 전 겨울에 많은 비가 내렸으며, 간간히 있던 집중 호우로 인해 사면의 안정도가 약화되어 빠른 쇄설류의 사태가 발생하였다.

우리나라도 매년 여름에 집중되는 호우로 산사태가 자주 발생하여 도로가 유실되거나 가옥이 파손되고 사람이 다치는 피해를 입는다.

화산이나 지진이 발생하면 지반이 진동에 의해 흔들리고 약화되므로 경사가 급한 사면에서 사태가 잘 일어난다.

자연 환경과 인간 활동의 상호 작용은 복잡하고 예측하기 매우 어렵지만, 인간의 활동이 원인이 되어 산사태가 발생하기도 한다. 불안정한 사면에서의 벌목은 토양의 침식을 가중시키고, 도시화로 인한 도시 건설, 택지 조성 등의 인간 활동도 부분적인 지형의 변형과 식생을 변화시키는 원인이 된다. 그 결과 사면의 안정도를 약화시켜 사태가 발생하게 된다.