문헌 및 위성영상에 기초한 북한의 산지토사재해 발생경향 및 복구사례 분석

이 연구에서는 북한의 산지토사재해 발생경향을 분석하기 위해 국내외 언론보도 자료와 국내 연구보고서 등의 문헌자료를 수집하여 데이터베이스를 구축하였다. 언론보도 자료는 네이버 뉴스(http://news.naver.com/) 및 뉴스라이브러리(http://newslibrary.naver.com/), 구글(http://www.google.co.kr/)을 검색기반으로 활용하여 수집하였고, ‘북한(North Korea)’ 및 ‘조선인민민주주의공화국(Democratic People’s Republic of Korea)’과 함께 ‘산지토사재해(sediment-related disaster)’, ‘산사태(shallow landslide)’, ‘토석류(debris flow)’, ‘땅밀림(slow-moving landslide)’의 국문과 영문 키워드를 동시 검색어로 사용하였다. 보고서의 경우, 통일부 북한정보포털의 연도별 집중호우 피해현황 집계자료(MOU, 2021)와 북한 자연재난 발생이력이 정리된 연구보고서(Kang et al., 2016)를 활용하였다.

문헌자료로부터 구축된 산지토사재해 발생이력 데이터베이스는 중복성 검토를 실시한 후 연도별, 월별 및 행정구역별로 구분하여 시공간적 발생경향을 분석하였다.

북한의 산지토사재해 발생 및 복구 사례를 분석하기 위해 구글어스 프로(Google Earth Pro Ver. 7.3)를 활용하였다. 이때, 문헌자료에서 수집된 산지토사재해 발생시기 및 지역을 중심으로 산지토사재해의 발생 여부를 식별할 수 있는 다중시기 위성영상을 수집하였다. 단, 구름 또는 적설, 그림자 등으로 지표 상태의 확인이 어려운 시기의 위성영상은 분석대상에서 제외하였다.

이상과 같이 수집된 주요 피해지역의 다중시기 위성영상을 이용하여 대표적인 산지토사재해 발생유형과 복구공종 등을 파악하였다.

북한의 산지토사재해 발생이력을 분석한 결과, 60년(1960년∼2019년)동안 총 93건이 보고된 것으로 확인되었다(Table 1). 연도별로는 1995년에 처음으로 보고된 후 2000년대를 기점으로 점차 증가하였고, 집권시기별로는 김정일 집권시기 연평균 3.6건, 김정은 집권시기 3.7건이었으며, 김일성 집권시기에는 산지토사재해의 발생사례에 대한 보고는 없었던 것으로 나타났다(Figure 1a). 이처럼 연도 및 집권시기별 산지토사재해 보고의 변화는 당시의 시대적 상황을 반영한 것으로 추측된다. 먼저, 북한의 집권시기별 로동신문의 산림관련 보도를 살펴본 선행연구(Song et al., 2012; Yi et al., 2017)에서는 김일성 집권시기에 국가적 차원의 산림자원 생산과 이용에 대한 보도가 주를 이루었으며, 김정일 및 김정은 집권 이후 수림화·원림화 정책의 강조와 함께 산림의 보호 및 관리에 대한 보도가 주를 이루었다고 보고된바 있다. 북한의 시기별 산림관리의 정책변화를 살펴본 선행연구(Park et al., 2009; Lim, 2011) 역시 1990년대 중반 계속된 자연재해로 인해 산림황폐화에 대한 심각성을 인지하며, 산림법 제정 및 국토환경보호성을 신설하는 등 산림조성과 보호에 본격적으로 관심을 가지기 시작했다고 보고한바 있다. 이러한 결과에 따르면 1990년대 중반, 김정일 집권시기에 산림황폐화가 심각했던 것으로 추정할 수 있으며, 다수의 선행연구(Lee and Jin, 2008; Park et al., 2009; Park and Park, 2012; Lee et al., 2015)에서도 이 시기에 지속되었던 산림황폐화가 산지토사재해 및 홍수 등 자연재해 빈발의 직접적 원인으로 작용했음을 지적하였다. 한편, 김일성 집권시기에 보고된 산지토사재해의 발생사례는 확인되지 않았지만, 김정일 및 김정은 집권시기에 들어 산림황폐화가 가속화되었기 때문에 김일성 집권시기에는 상대적으로 산지토사재해 발생사례가 적었을 것으로 추정된다.

Figure 1. Temporal and spatial distribution of sediment-related disasters reported in North Korea from 1960 to 2019 (a: yearly, b: monthly c: location).

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아울러 2001년, 2006년, 2012년에는 각 10건 이상의 산지토사재해가 보고되었는데, 이는 2001년 장기간에 걸친 장마와 국내에도 산지토사재해를 발생시킨 2006년 태풍 ‘에위니아(EWINIAR)’, 2012년 태풍 ‘볼라벤(BOLAVEN)’ 등으로 인한 폭우가 산지토사재해를 유발한 것으로 추측된다. 월별로 구분한 경우 7월이 43건(46.2%)으로 가장 많았으며, 8월 41건(44.1%), 9월과 10월이 각각 4건(4.3%), 6월 1건(1.1%) 순이었다(Figure 1b). 일반적으로 산지토사재해를 유발시키는 요인을 크게 강우와 지진으로 구분할 수 있는데(Chung and Rogers, 2014; Jeon and Beak, 2019), 북한에서 연강수량의 절반 이상이 집중되는 여름에(Hong, 2003; Lee et al., 2013; Myeong et al., 2013) 산지토사재해 보도가 집중되었다는 점을 고려한다면 산지토사재해의 주요 원인이 강우인 것으로 추정해볼 수 있다. 한편, 전 세계적으로 산지토사재해를 유발시킨 지진의 최소 규모는 약 4 이상으로 보고된바 있다(Keefer, 1984; 2002; Havenith et al., 2016). 북한에서 자연적으로 발생한 규모 4 이상의 지진은 총 7차례로서 모두 1990년대 전으로 보고되었으며(Korea Meteorological Administration, 2021), 이로 인한 산지토사재해 보고는 없었던 것으로 나타났다. 다만 6차 핵실험에 의한 인공지진으로 지반침하 및 융기, 산지토사재해로 추정되는 지표변위가 발생한바 있어(Lee et al., 2018; Hong et al., 2019; Baek et al., 2020), 지진에 의한 산지토사재해 발생 가능성 역시 배제할 수 없다. 더욱이 지진 발생은 산지토사재해를 유발시키는 임계강우기준의 급격한 감소를 동반하는데(Shieh et al., 2009; Chen, 2011; Gou et al., 2016; Fan et al., 2019), 인공지진으로 지반이 약해진 지역, 즉 풍계리 일대에서는 비교적 적은 강우에도 산지토사재해가 발생할 수 있었을 것으로 사료된다.

행정구역별로는 평안남도가 25건(26.9%)로 가장 많았으며, 강원도 19건(20.4%), 함경남도와 황해북도가 각각 12건(12.9%), 평안북도 9건(9.7%), 황해남도 7건(7.5%), 함경북도와 양강도가 각각 3건(3.2%), 평양직할시와 라선특별시, 자강도가 각각 1건(1.1%) 순이었다(Figure 1c). 이처럼 북한 전역에서 산지토사재해가 보고되었으며, 특히 평양직할시와 인접한 평안도 및 황해도 등 서해안 지역에 집중되었다. 일반적으로 표층붕괴 및 토석류는 사면경사가 급할수록(Woo et al., 2014), 30°이상의 급경사지에서 발생확률이 높다는 것을 고려한다면(Sidle and Ochiai, 2006) 산악지대로 이루어진 동해안 지역의 산지토사재해 발생확률이 상대적으로 높다고 할 수 있다. 그러나 비교적 완만한 지형을 이루는 서해안 지역에서 산지토사재해 발생사례가 집중적으로 보고되었던 주된 이유 중 하나는 산림황폐화라고 판단된다. 특히 북한의 산림황폐율은 인구밀도와 밀접한 관련성을 보이며(R²=0.4347, p=0.020), 산지토사재해 발생사례 보고건수가 가장 많았던 곳은 인구밀도와 산림황폐율이 높은 서해안 지역으로 확인되었다(Figure 2). 이러한 결과는 주민들의 식량 및 에너지 부족으로 인한 다락밭 개간 등의 인위적 산림훼손이 산림황폐화의 주요 원인이며, 나아가 산지토사재해 발생에도 현저한 영향을 끼쳤음을 시사한다. 실제로 관련 선행연구(Lee and Jin, 2008; Kang and Choi, 2014)에서도 서해안 지역은 평양직할시와 인접하여 인구밀도가 높은 곳으로 다락밭 조성에 따른 산림황폐화로 산림면적이 크게 감소한 것이 확인되었다. 초지와 농경지 조성에 따른 산림 벌채와 임지 훼손은 산지토사재해 발생 증가의 원인으로 지적되어 왔으며(Glade, 2003; Vanacker et al., 2003; Petley, 2010; Bruschi et al., 2013; Reichenbach et al., 2014; Soma and Kubota, 2017), 이러한 이유로 북한 전체의 사방사업 대상지 면적 중 서해안 지역은 동해안 지역에 비해 약 3배 정도 많은 것으로 보고되고 있다(Kwon et al., 2002; Choi and Woo, 2007).

Figure 2. Number of reported sediment-related disasters for the relationship between population density and deforestation rate in North Korea. The population density and deforestation rate data source is Kim et al.(2020).

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구글어스 프로의 위성영상 분석 결과, 대표적인 유형으로 동시다발적 발생으로 추정되는 표층붕괴와 토석류를 비롯하여 땅밀림으로 추정되는 대규모 사면변위와 활락애(滑落崖, Main scarp), 이로 인해 하류에 형성된 폐색호(閉塞湖, landslide dam)도 확인되었다(Figure 3). 또한 일반 산지뿐만 아니라 다락밭, 채석장, 임도 개설지, 산불피해지 등 훼손지역에서도 산지토사재해가 발생한 것을 확인할 수 있었다(Figure 4). 이는 국내에서 발생하는 대표적인 산지토사재해 발생유형(Lee et al., 2014)과 유사하였는데, 비록 각 사례에 대한 구체적인 발생정보가 없어 정확한 비교에는 한계가 있지만, 전술한 바와 같이 산림의 인위적 훼손이 산지토사재해 발생에 영향을 끼쳤을 것으로 추측된다. 특히 산림의 인위적 훼손은 지상부의 식생, 지하부의 근계 및 토양에 악영향을 동반하는데, 이러한 훼손이 사면안정성 저하에 기인한 것으로 판단된다(Glade, 2003; Porter et al., 2008; Reichenbach et al., 2014; Chen et al., 2019).

Figure 3. Examples of sediment-related disasters due to slope failure in North Korea observed by Google Earth (a: shallow landslides and debris flows, b; slow-moving landslide).

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Figure 4. Examples of sediment-related disaster due to human activity in North Korea observed by Google Earth (a: terrace fields, b: opencast mines, c: roadsides, d: post-wildfire areas).

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대부분의 산지토사재해 발생지는 복구사업이 시행되지 않은 채로 존치되고 있는 것으로 확인되었다. 일부 복구가 실시된 지역에서는 산복녹화공 등의 산지사방사업 또는 횡구조물 등을 이용한 야계사방사업이 시행된 것을 드물게 확인할 수 있었다. 산지사방사업의 대표적인 사례로 산지토사재해로 훼손된 사면에 비탈다듬기 및 단끊기를 실시하여 소단을 조성한 후 수목을 식재한 것이 확인되었다(Figure 5a). 야계사방사업의 대표적인 사례로는 상류에서부터 하류로 이어지도록 사방댐(Figure 5b) 및 골막이를 계통적으로 시공하였고, 유역 출구에는 토석류를 목표지점까지 안전하게 유하시키기 위한 유도둑을 시공한 것도 확인되었다(Figure 5c). 이외에도 북한에서 발행된 림업기술문답집(산림편)과 산림총서에 다양한 사방공법의 개요 및 시공방안이 소개되었는데(Ahn et al., 2010; Kim et al., 2019), 이 연구의 위성영상 분석을 통해 제한적이지만 산지사방사업이나 야계사방사업의 실례가 확인되었다. 다만 북한이 ‘2019∼2030 국가재해위험감소전략’의 일환으로 사방사업을 강조하고 있음에도 불구하고(Choi and Lim, 2021; Democratic People’s Republic of Korea, 2021), 사방사업의 시행이 부진했던 근본적인 원인은 대책기술의 부재보다는 시공재료로서의 자원 및 기술 인력의 부족에 있다고 판단된다(Ahn et al., 2010; Park et al., 2019).

Figure 5. Examples of erosion control works in North Korea observed by Google Earth (a: tree planting works after terracing, b: a series of check dams, c: a series of check dams and debris flow guide bank).

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한편, 최근 북한에서도 무분별한 토지이용 변화에 대한 심각성을 인지하고, 황폐화된 산림을 복구하기 위한 국가적 ‘산림복구전투’를 지시하였다. 동시에 식량 생산성을 향상시키기 위해 2003년 스위스개발협력청으로부터 경사지 관리 프로그램, 즉 임농복합경영을 도입하였다(He and Xu, 2017; Oh et al., 2020). 이와 관련하여 토양침식 방지를 임농복합경영의 세부 목표로 설정하고, 족제비싸리, 아까시나무, 뽕나무, 호두나무, 포플러, 기름밤나무를 토양침식 방지 수종으로 선정(He et al., 2015)하는 등 산림복구에 적극적인 노력을 보였다.