우리나라, 나아가서 우리 인류의 생존을 위해서는 광산 개발은 꼭 필요하다. 우리가 매일 사용하는 석탄과 석유, 철과 알루미늄을 비롯한 각종 금속들, 유리 및 도자기의 원료인 비금속 산업광물들, 심지어는 반도체의 주원료인 실리콘 없이 살아가야 하는 하루 하루를 생각해보자, 실로 끔직하지 않은가? 이 모든 것이 지구로부터 얻는 것, 즉 광산으로 얻는 자원인 것이다.

얻는 것이 있으면 반드시 그에 상응해서 잃는 것이 있다. 자원을 개발하고 소비함으로써 생기는 다양한 환경 문제들이 그것이다. 우리는 이 중에서 광산을 개발함으로써 생기는 광산지역의 환경 문제에 대해 집중적으로 살펴보자. 이러한 문제들은 인간에 의한 자연 균형의 파괴 및 개발 활동에 수반되는 다양한 부작용으로 인해 생긴다.

등이 있다. 우리는 아래에 이러한 문제들에 대해 간단히 짚어보고 가자.

광산에서 안전 사고로 인명 피해가 발생했다는 뉴스는 요즘도 심심찮게 들린다. 지난 1981년 1월 10일 은성광업소의 광부 이옥철씨가 매몰된 뒤 115시간만에 구조된 일이 있었고, 2010년 6월 26일 중국 닝샤 중웨이시 홍위안 탄광에서 폭발사고로 11명의 광부가 매몰되었던 일 등이 있었는데, 이는 수많은 광산 안전 사고 중 극히 일부일 뿐이다. 광석의 채취는 지표채취 및 지하채취로 구분되는데, 지하 채취의 경우 안전 사고로 인한 사망 및 부상율이 특히 높다. 아래 표 2-5-1은 우리나라의 업종별 산업재해율을 비교한 것으로, 광업 재해율이 다른 산업에 비해 월등히 높음을 알 수 있다.

표 2-3-2. 우리나라 업종별 산업재해율 비교(재해율=재해근로자수/상시근로자수*100).
자료출처=국가통계포털 2009 한국의 사회지표.

연도	전업종	광업	제조업	건설업	전기,가스,수도업	운수,창고,통신업	기타산업
1985	3.15	11.98	3.15	3.14	0.75	3.76	1.13
1990	1.76	11.55	1.87	1.54	0.49	1.98	0.96
1995	0.99	5.35	1.18	1.01	0.28	1.25	0.46
2000	0.73	4.51	1.21	0.61	0.27	0.87	0.41
2005	0.77	14.10	1.18	0.75	0.24	0.70	0.51

광산 지역에서는 또한 채광 및 선광 설비 그리고 운반 차량등에 의한 소음과 먼지가 주요문제가 되어왔다. 이와 같이 열악한 환경으로 인해, 광산 노동자들은 일반인에 비해 더 높은 비율과 빈도로 다양한 질병들을 겪고 있다. 이러한 질병들로는 호흡기계 질병, 결핵, 순환기계 질병, 뇌혈관 관련 질병 및 위암 췌장암 등을 포함하는 각종 암을 들 수 있다.

그림 2-5-1. 탄광에서 채탄중인 파독광부. 많은 먼지 흡입으로 인한 진폐증과 그 밖의 다양한 질병에 노출된 채로, 그리고 갱도 붕괴의 위험에 항상 직면한채로 매우 열악한 환경에서 작업하고 있다.
사진출처: http://iloverossi.egloos.com/476529

지반침하(地盤沈下; subsidence)는 광산 지역에서만 일어나는 일은 아니다. 지하에 공동(빈곳)이 존재하면, 어떤 곳이던 이 공동이 붕괴되면서 지반침하가 발생할 수 있다. 이와 같은 지하공동은 (석회동굴처럼) 암석이 침식용해되거나, 석유 및 지하수와 같은 지하 유체를 급격히 빼내던가, 아니면 이 단원에서 다루는 것처럼 인간이 지하에 굴을 파서 (광산으로부터) 기존의 물질을 꺼내던가 하는 경우에 생길 수 있다.

그림 2-5-2. 2008년 5월 24일 충북 음석 꽃동네에서 발생한 지반침하. 지역 주민들에 의하면 과거 이곳에 광산 갱도가 있었다 한다 .
사진출처: http://www.donga.com/fbin/output?n=200805240249

광산 지역은 (특히 지하 채광을 하였을 경우) 갱도(광석을 캐 나르는 굴)가 매우 넓은 범위에 걸쳐 조밀하게 분포하는 경우가 많다. 이런 지역일수록 지반침하가 더 자주 그리고 심하게 발생하며, 그 결과 많은 인명 및 재산 피해가 발생한다.

산성 광산 배수(acid mine drainage; AMD)란 말 그대로, 광산으로부터 흘러나오는 산성을 띠는 배수라는 뜻이다. 산성 광산 배수는 흔히 황화광물이 산화되어 만들어지는데, 이에 대한 좀 더 자세한 내용은 http://www.korearth.net/lecture/enviro/amdintro/amdintro00.php와 같은 웹문서를 통해 알아보기로 하고, 여기서는 기본적인 사항 몇 가지만 소개하기로 한다.


그림 2-5-3. 왼쪽부터 도계 나전탄광 폐갱으로부터 유출되는 산성 광산 배수와 산성 광산 배수에 의해 오염된 태백 소도천의 모습. 자료출처: 한국광해관리공단 광해기술연구소

산성 광산 배수는 지하에 있던 황화광물이 채광활동의 결과 산소에 노출되고, 이에따라 산화되어서 생성된다. 황화광물은 산화되어 황산 및 금속이온으로 녹거나 황산염 화합물로 바뀌는데, 이때 황산이 만들어지게 되고, 이 황산이 산성배수를 형성하는 것이다.

산성 배수를 발생시키는 황화광물 중 가장 대표적인 것은 황철석(pyrite, FeS₂)이다. 황철석의 산화 과정은 매우 복잡한데, 이를 단순화시켜 몇 개의 단계별 전체반응으로 나타내면 아래와 같다:

FeS₂ + 3.5O₂(aq) + H₂O = Fe²⁺ + 2SO₄^2- + 2H⁺	(2-5-1)
Fe²⁺ + 0.25O₂(aq) + H⁺ = Fe³⁺ + 0.5H₂O	(2-5-2)
FeS₂ + 14Fe³⁺ + 8H₂O = 15Fe²⁺ + 2SO₄^2- + 16H⁺	(2-5-3)

자연계에서 반응 (2-5-1)과 (2-5-2)는 미생물에 의해서 더욱 빨리 진행되는데, 한 연구결과에 의하면 그 속도가 미생물이 관여하지 않을 때보다 최대 10만배 정도까지 더 빨라진다고 한다. 이 반응을 촉진시킬 수 있는 미생물은 여러 종류가 있으나, 그 중 가장 대표적인 것은 Acidithiobacillus ferrooxidans라는 박테리아이다.


그림 2-5-4. 왼쪽부터 황철석의 결정과 Acidithiobacillus ferrooxidans의 모습. 사진출처: Yu et al (2001).

위 반응 결과 다량의 수소이온이 만들어지면서 물을 산성화시키는 것을 알 수 있다. 이와 같은 산성 광산 배수는 그 주변의 하천 및 지하수에 유입되면서

등과 같은 환경 문제를 야기시킨다. 따라서, 광산 지역의 건강한 환경을 위해서는 산성 광산 배수의 발생을 최대한 예방하여야 할 뿐만 아니라, 이미 발생하고 있는 산성 광산 배수를 가능한 한 정화하여 수권에 유입시켜야 한다. 산성 광산 배수에 의한 환경 문제와 정화 방법에 대한 보다 자세한 내용은 http://www.korearth.net/lecture/enviro/amdintro/amdintro00.php 를 참조하자.