충남 공주지역의 제4기 후기 화분분석

Pollen Analysis on Late Quaternary in Jemincheon Stream Watershed, Gongju-City, Korea

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  • ABSTRACT

    Pollen analysis was performed targeting the peat layer, which was formed at about 14,000yrB.P. in Jemincheon Stream, in order to clarify the vegetation and climate environment of the Late Quaternary in Jemincheon Stream Watershed in Gongju City, Korea. The sample collection point is included in the current deciduous broadleaf forest zone (south cool temperate zone). The results are as follows. The study area was covered with mixed conifer and deciduous broad-leaved forest which Picea jezoensis, Pinus Koraiensis and Alnus japonica were dominant unlike now when peat layer was formed. The vegetation had a relatively wide distribution area of the forest compared to grassland at the time, and the climate was relatively colder and drier than now.

  • KEYWORD

    Gongju , Jemincheon Stream , Quaternary , Pollen Analysis , Vegetation

  • I. 서 론

       1. 연구목적

    최종빙기는 산소 동위체 스테이지 4~2(약 70,000년 전~10,000년 전 )를 나 타 낸 다 . 최 종 빙 기 는 약 30,000~40,000yrB.P.를 전후한 아간빙기를 경계로 최종빙기 전기(초기 아빙기)와 최종빙기 후기(후기 아빙기)로 구분된다. 그 중에서 특히 가장 한랭한 시기는 약 20,000~18,000yrB.P. 사이로 알려진 최종빙기 최성기(LGM)이며, 최종빙기 최성기 이후 후빙기 직전까지에 걸쳐 해수면이 급격하게 상승했던 시기를 만빙기(LG; 약 18,000~10,000yrB.P.)라고 부르고 있다(Park, 2011).

    우리나라에서 최종빙기의 화분조성을 포함하고 있는 선행연구들을 지형장 관점에서 세분해 보면, 최종빙기 전기~아간빙기의 환경은 하안단구(구하도 포함)를 중심으로, 최종빙기 후기(최종빙기 최성기~만빙기)의 환경은 충적평야(곡저평야, 석호 포함), 분지, 선상지 등을 중심으로 일부 밝혀졌다(Park, 2011).

    그 중, 충남 내륙지역에서 직접적으로 만빙기 시기에 대비되는 절대연대치 자료에 기초하여 식생 및 기후환경을 실증적으로 논의한 화분분석 연구들로는 천안 운전리 선상지(Park and Oh, 2004), 천안 불당동 곡저평야(Park, 2006), 천안 성정동 충적지(Kim et al., 2012), 아산 장재리 곡저평야(Park and Kim, 2013) 등이 있다.

    충남 내륙지역 이외에서 절대연대를 동반하여 만빙기의 자연환경을 논의한 화분분석 연구로는 Yasuda et al.(1980)의 속초 석호(영랑호), Yi and Yu(2001)의 황해 시추공 Kim et al.(2001)의 청원소로리유적 구하상 등이 있다.

    이와 같이 충남 내륙지역의 경우, 화분분석을 이용한 만빙기 환경연구는 아직 미미한 편이며, 주로 고고학 유적 조사 일환으로 행해졌다. 특히 지역적으로 천안과 아산지역에 편중되어 있을 뿐만 아니라 절대연대의 부족으로 당시의 자연환경을 구체적으로 103 규모(scale)로 복원 할 수 있는 수준에 이르지 못했다.

    한편, 공주지역 경우, 만빙기에 대비되는 절대연 대치를 동반한 선행 화분분석 연구가 전무하여 이 시대의 만빙기 식생 및 기후환경을 직접적으로 알 수 없는 상황이다. 이는 그동안 만빙기에 대비되는 토탄층(또는 유기물층)의 확보가 어려워 절대 연대치에 기초한 화분분석 연구를 행할 수 있는 기회 자체가 없었기 때문이다.

    그런데 최근 화분분석을 통하여 공주지역의 만빙기의 식생 및 기후환경을 일부 복원할 수 있는 약 14,000yrB.P.에 퇴적된 12cm 층후의 토탄층이 금강의 지류인 제민천 중류부(행정구역상 공주시 중동)의 하상 퇴적층에서 발견되었다. 전술한 토탄층을 대상으로 화분분석을 실시하면, 향후 공주지역의 만빙기 환경을 논의하고자 할 때, 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

    따라서 본 연구에서는 제민천 중류부 하상 퇴적층에서 확인된 토탄층을 대상으로 화분분석을 실시하여 시료채취지점 일대의 약 14,000yrB.P.의 식생 및 기후환경을 복원하고자 한다.

       2. 연구지역

    제민천(하천 연장 4.21km, 유로 연장 5.58km, 유역면적 8.76km2)은 금강의 지류하천으로서 충남 공주시 금학동에서 발원하여 금성동에서 금강으로 흘러드는 지방 2급 하천이다. 현재, 제민천은 공주 구시가지를 관류하며 일부 부분이 복개되어 있고, 시가지하수도 기능을 일부 수행하는 탓에 자연 하천의 기능을 대부분 상실하여 장마철에 집중적으로 물이 많이 흐른다. 제민천변에는 상가와 주택이 대규모로 밀집되어 있고, 양쪽에 도로가 개설되어 있다. 또한 제민천에는 금성교, 왕릉교, 웅진교, 산성교, 대통교 등의 교량이 건설되어 있다(http://gongju.grandculture.net).

    제민천 유역의 최고 해발고도는 376m이며, 대부분의 지역이 해발고도 100~150m인 지역에 걸쳐 있어, 데이비스(W.M.Davis)의 지형 윤회 단계 중 장년기 말에 해당하는 산지 및 구릉이 모식적으로 분포하고 있다(Park, 2013).

    제민천 유역에서 압도적으로 우세한 지형은 구릉 및 산지지형으로서 유역 전체의 약 61%를 차지하고 있으며, 그 다음으로 곡저평야와 선상지(또는 하안단구)가 약 22.7%를 차지하고 있다. 그 뒤를 이어서 금강과 제민천을 포함한 하천지형이 약 8.1%, 하천양안을 중심으로 발달한 범람원이 유역 전체의 약 7.8%를 차지한다. 그 외, 하도 내 퇴적지형인 포인트바와 하중도가 전체의 0.4%를 점하고 있다.

    제민천 유역의 최저표고는 6.8m, 최고표고는 376m이며, 평균표고는 99.9m이다. 조사유역을 표고 6.8~100m까지는 10m 간격, 표고 100~376m까지는 50m 간격으로 세분할 경우, 가장 넓은 면적을 차지하는 표고는 100~150m 구간으로 전체의 약 18%를 차지하며, 그 다음으로 표고 150~200m 구간이 전체의 약 13%를 차지한다.

    조사유역의 지질환경은, 저지는 제4기 충적층으로 덮여있고 구릉지와 산지는 대부분 선캄브리아기의 혼성편마암과 운모편암으로 구성되어 있으며, 국지적으로 중생대 쥐라기 화강암도 확인된다(http://www.kigam.re.kr).

    시료채취지점은 제민천의 하상 퇴적물에 협재하고 있는 토탄층으로 충남 공주시 구도심 중심을 관류하는 금강의 지류하천인 제민천 중류부 JM-1 지점에서 “제민천 생태하천 조성사업”1)을 통해 드러난 하상노두(표고 23.0-17.6m)의 표고 18.39-18.51m 층위에서 확인된 약 12cm 토탄층이다. JM-1 지점의 인공 하상노두의 퇴적상은 Figure 2와 같다.

    시료 채취지점은 행정구역상 공주시 중동으로서 한반도의 식생 분포대 중에서 냉온대 남부/저산지형의 낙엽활엽수림에 포함되며, 주요 우점종으로는 졸참나무, 서어나무, 밤나무 등이 있다(Yim, 1977; Kim and Jung, 1995).

       3. 연구방법

    화분분석을 위하여 JM-1 지점의 인공 하상노두에 협재된 토탄층을 대상으로 약 1cm 간격의 총 12개의 시료를 2g씩 채취하였다(Figure 2). 채취된 분석시료를 대상으로 Erdtman(1934)의 KOH-ZnCl2-Acetolysis법으로 검출한 화분을 400배 이상으로 동정한 후, 개별 시료마다 200개 이상의 수목화분(AP)을 기수(基數)로 하여 비수목화분(NAP)과 포자(Spore)를 카운팅(counting)하여 이를 바탕으로 화분다이아그램을 작성하였다.

    탄소연대 측정용 시료는 전술한 토탄층의 최하위 및 최상위 층준에서 각각 1점을 채취하여 미국의 Beta Analytic Inc.에 방사성탄소 연대측정을 의뢰하였다. 그 결과는 Table 1과 같다.

    1)공주시 역점사업으로 추진하고 있는 제민천 생태하천 조성사업(2009~2014년)은 공주시가 도심을 흐르는 제민천의 생태를 복원하고 역사와 문화가 공존하는 도시환경 건설을 위해 추진하고 있는 사업이다. 이 사업은 금학동에서 금강 합류부까지 제민천 3.7km 구간을 친환경적 휴식공간으로 만들기 위해 저수호안 자연석 쌓기, 교량가설, 생태공원, 산책로, 자전거도로, 다년생 초화류 식재, 징검다리형 여울 등을 시행하는 사업이다. 공주시는 주민생활과 밀접한 기반시설을 확충하는 사업으로 주민불편 해소와 낙후된 구도심지역 활성화(예: 산성전통시장을 연계하여 경제 활성화를 유도)에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다(www.gongju.go.kr).

    II. 분석결과

    분석결과, 수목화분으로는 14屬, 비수목화분으로는 6科 5屬, 포자(Spores)로는 Monolete spores, Trilete spores가 검출되었다.

    III. 고 찰

    화분조성을 보면, 수목화분의 경우, Picea·Pinus와 같은 한대성 수목(평균 74%)과 Alnus와 같은 낙엽활엽수 화분(평균 26%)이 섞여 출현하고 있으며, 비수목화분의 경우, Cyperaceae와 Gramineae이 각각 평균39%, 평균 15%로서 가장 많이 확인된다. 그리고 이 시대는 NAP/AP가 약 0.69로서 수목화분이 초본화분 보다 출현량이 상대적으로 많다(Figure 3).

    화분분석 시료를 채취한 토탄층의 최하위와 최상위 층위의 탄소연대 측정결과, 각각13,820yrB.P., 13,800yrB.P.인 것으로 밝혀졌다. 따라서 토탄층은 짧은 약 200년간에 형성되었으며, 그 형성 시기는 만빙기로 수렴된다.

    화분조성, 식물생태 및 절대연대 등에 기초하여 볼 때, 본 연구에서 검출된 주요 화분의 모수는 다음과 같다. 먼저, Picea 화분의 모수는 대부분 Picea jezoensis(가문비나무)에서 유래된 것으로 추정된다. Picea jezoensis는 고산성 상록교목으로서 아한대성 침엽수림의 지표종이다. 이 수목은 현재 한반도 함북, 평북과 같은 북부지방 및 중부 고해발 지역와 같은 고산지역에 분포한다(Park and Yi, 2008).

    Pinus 화분의 모수는 대부분 Pinus Koraiensis(잣나무)에서 유래했을 가능성이 크다. Pinus Koraiensis는 냉온대 북부/고산지형 침활혼합림의 주요 종으로서 북부 저해발, 중부 중해발, 남부 고해발 지역에 분포한다(Park and Yi, 2008).

    Alnus 화분의 모수는 대부분 Alnus japonica(오리나무)에서 유래된 것으로 생각된다. Alnus japonica는 냉온대 식생분포대의 저지대~산지대의 습지에 걸쳐 넓게 분포한다(Kim and Jung, 1995).

    이상으로부터 만빙기에 대비되는 약 14,000yrB.P.에 조사지역의 식생은 현재의 낙엽활엽수림대(냉온대 남부)와 달리 가문비나무와 잣나무가 제민천 주변의 구릉지에, 오리나무가 제민천의 국지적 습지에 우점했던 침활혼합림이었던 것으로 생각된다. 그리고 조사지역에서는 당시 삼림이 초지에 비하여 상대적으로 분포역이 넓었으며, 기후는 현재에 비해 상대적으로 한랭·건조했을 것으로 추정된다.

    이와같이 직접적으로 만빙기 시기에 대비되는 절대연대치 자료에 기초한 식생 및 기후환경을 실증적으로 논의한 화분분석 연구들로는 박지훈 그룹의 연구(Park and Oh, 2004; Park, 2006; Park and Kim, 2013)가 주목된다.

    천안 운전리에 위치한 소규모 선상지 퇴적층에서 발견된 유기질 점토층을 대상으로 행해진 Park and Oh(2004)의 화분분석결과에 의해 전술한 지역에서 처음으로 복수의 탄소연대측정치에 기초하여 만빙기의 환경이 복원되었다. 이 시대는 화분대 UJ-Ia의 Quercus-Pinus-Picea림(만빙기 말, 약 12,100~10,600yrB.P.)에 대비되며, 당시는 “아한대성 침엽수림 시대”로부터 “냉온대성 낙엽활엽수림 시대”로의 이행기적 성격이 강한 소나무속과 참나무속이 우점하는 “침엽·낙엽 활엽수 혼합림 시대”였던 것으로 확인되었다.

    천안 불당동의 곡저평야 충적층을 대상으로 행해진 Park(2006)의 화분분석결과에 의하면, 만빙기와 관련된 화분대는 CB-I期(약 16,600~12,100yrB.P., 최종빙기 최성기 말~만빙기 후기)의 신갈나무와 잣나무를 중심으로 한 냉온대 북부(고산지형) 침활혼합림과 CB-II期(약 12,100~9,400yrB.P., 만빙기 후기~후빙기 초기)의 신갈나무를 중심으로 한 냉온대 중부(산지형) 낙엽활엽수림시대이다. CB-I期는 현재에 비해 상대적으로 보다 한랭했으며, CB-II期는 이전시대보다는 상대적으로 보다 온난했던 것으로 알려져 있다.

    아산 장재리의 곡저평야 퇴적층을 대상으로 행해진 Park and Kim(2013)의 화분분석 결과는 만빙기 초기와 관련된 화분대는 YS-II期(약 14,650 ~14,100yrB.P.)로 이 시대는 한대성 수목의 분포역이 초지 분포역에 비해 넓고, 당시의 식생은 상록침엽수림에 유사했다. 그리고 당시의 기후는 이전의 최종빙기 최성기에 비해 상대적으로 보다 온난·습윤했지만, 그 뒤로 이어지는 만빙기 후기~홀로세 초기에 비해 상대적으로 보다 한랭·건조했다.

    Kim et al.(2012)의 천안 성정동의 충적평야를 대상으로 한 화분분석 연구는 최종빙기 최성기~후빙기의 식생 및 기후환경을 논의한 점은 학술적으로 의의가 있지만, 만빙기에 해당되는 화분대 II (약 15,000~10,000yrB.P.)는 회갈색 모래층에 해당하는 무화분대로 그들의 화분분석 연구가 실증적인 식생환경에 기초한 만빙기 환경에 대해서 논의하지 못했다는 점이 아쉽다. Kim et al.(2012)는 화분대 II는 최종빙기 최성기에서 홀로세 사이의 점이기로서 전술한 모래층은 실트가 포함된 토탄으로 이루어진 상, 하부 층준과 확연히 구분되는데, 이와 같은 특징은 대단히 한랭했던 시기에서 온난한 환경으로 전환되는 동안 급격한 기후 변화가 진행된 것에 기인했던 것으로 추정하고 있다.

    충남 내륙지역 이외의 절대연대를 동반하여 만빙기의 자연환경을 논의한 화분분석 연구로는 속초 영랑호 퇴적층(Yasuda et al., 1980), 황해 시추공 퇴적층(Yi and Yu, 2001), 청주 소로리 일대 미호천 구하상 퇴적층(Kim et al., 2001) 등이 있다.

    Yasuda et al.(1980)는 강원도 속초 영랑호의 호저퇴적물을 대상으로 만빙기~현재(약 17,000yrB.P.~현재)까지의 식생 및 기후변천을 논하였다. 그 결과, 만빙기에 대비되는 시대는 UI(17,000~15,000yrB.P.)의 Picea(가문비나무속), Abies(전나무속), Pinus(Haploxylon, 오엽송), Larix(잎깔나무속)이 우점하는 아한대(subarctic zone) 침엽수림 시대와UII(15,000~10,000yrB.P.)의 아한대 침엽수의 급격한 감소와 Tilia(피나무속), Quercus의 낙엽활엽수가 소량이나마 증가하기 시작하며, 특히 초본류 및 양치류의 출현율이 높은 시대이다. 이들 자료를 바탕으로 Park(1997)은 만빙기에 저지에는 사초과의 초지가 넓게 펼쳐져 있었고, 산지에는 한랭성수목이 소림을 이루었다고 주장하였다. 그리고 Choi(1998)은 약 17,000~15,000yrB.P.의 최종빙기 후반 한랭기에 조사지역 주변에는 아한대 침엽수림이 우점했으며기후적으로한랭·건조했고약13,000~10,000yrB.P.에는 한랭 건조한 기후환경하에 초본식물 위주의 식생이었을 것으로 추정하고 있다(Park, 2011).

    황해 주변부에서는 약 13,000~10,000y.B.P.에 사초과 등의 초본류가 목본류 보다 우점하였으며(Yi and Yu, 2001), 충북 청주시 소로리 일대 미호천 구하상 일대에서는 15,000~10,000yrB.P.에 소나무속, 전나무속, 가문비나무속이 우점하는 아고산성침엽수림이 분포했던 것으로 확인되었다(Kim et al., 2001).

    이상과 같이 시·공간적으로 화분분석을 이용한 한반도 전 지역의 만빙기 식생 및 기후환경 자료는 매우 국지적이고 단편적인 상황이다. 단, 당시의 만빙기 환경이 지금의 후빙기에 비해 한랭·건조했을 것을 추정할 수 있다. 그러나 지역별로 1,000년 스케일의 만빙기 내의 변동에 따라 식생 및 기후환경에 다소 차이가 있었던 것으로 추정되며, 이에 대해서는 추후 자료가 더 축적되면, 심도 깊게 논의하도록 하겠다.

    IV. 결 론

    충남 공주지역에 있어서 제4기 후기의 식생 및 기후환경을 밝히기 위한 사례연구로서 제민천 유역에서 확인된 약 14,000yrB.P.경의 토탄층을 대상으로 화분분석을 실시하였다. 시료채취지점은 현재 낙엽활엽수림대(냉온대 남부)에 포함된다. 그 결과는 다음과 같다.

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  • [Figure 1.] Study area and sampling point(http://map.vworld.kr)
    Study area and sampling point(http://map.vworld.kr)
  • [Figure 2.] Outcrop and sedimentary facies at sampling point
    Outcrop and sedimentary facies at sampling point
  • [Table 1.] Results of radiocarbon dating used in this study
    Results of radiocarbon dating used in this study
  • [Figure 3.] Pollen diagram from JM-1 point of Jemincheon Stream Watershed, Gongju-City
    Pollen diagram from JM-1 point of Jemincheon Stream Watershed, Gongju-City
  • [Table 2.] The main pollen analysis data of the Late Glacial published at Inland Chungnam Province
    The main pollen analysis data of the Late Glacial published at Inland Chungnam Province