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[과학돋보기] 지구의 숨겨진 물, 지하수의 중요성

■ 최한나 / 한국지질자원연구원 선임연구원

[앵커]
눈에 보이지 않아 바로 파악하기는 힘들지만, 지구상에 살아가는 생명체에 큰 영향을 미치는 존재가 있습니다. 바로 땅속에 흐르는 지하수인데요. 하지만 우리는 지하수에 대한 중요성을 놓치는 경우가 많습니다.

오늘 <과학돋보기>에서는 '지하수의 역할과 활용 방법'에 대해 알아보겠습니다. 한국지질자원연구원 지하수 연구센터 최한나 박사와 함께합니다. 네 박사님, 안녕하세요?

지하수하면 아까 말했듯이, 지하에 흐르는 물 정도로 말하는 분이 많을 것 같은데요, 어떻게 정의할 수 있을까요?

[인터뷰]
일단 지하수의 정의를 먼저 말씀드리자면 대부분의 지하수는 강수에 의해 충전됩니다. 빗물이 지층의 빈틈으로 스며들어서 땅속으로 내려갔다가 어느 심도에서 토양이나 암석의 빈 곳이 완전히 물로 포화했을 때 포화대 내의 물을 지하수라고 하고, 포화대 최상부면을 지하수면이라고 정의합니다. 그리고 이 과정을 통틀어서 전 과정을 함양이라고 합니다. 특히 투수성이 충분히 커서, 우물이나 용천수로 경제성이 있을 정도의 물을 배출할 수 있는 포화대를 대수층이라 정의하고 있습니다.

이렇게 생성된 지하수는 그 분포량이 지하수보다 30배 이상으로 많이 존재한다고 알려져 있습니다.

[앵커]
지표수보다요? 지하수는 말씀하신 대로 온천이나 우물, 샘물 등으로 우리에게 친숙한 존재인데, 그 중요성에 대해선 사람들이 알지 못하는 경우가 많습니다. 한번 강조해 주신다면요?

[인터뷰]
지구상의 물 분포를 살펴보면 해수는 97%를 차지하고, 육지의 담수는 전체 물 분포량의 3%밖에 되지 않습니다.

그런데 담수에서 가장 높은 비율을 차지하는 것은 남극과 북극의 빙하입니다.

하지만 이건 사람들이 모여 사는 곳과 매우 멀리 떨어져 있기 때문에 처리와 운송에 큰 비용이 듭니다. 빙하 다음으로 많이 존재하는 담수가 바로 지하수인데요. 우리가 주위에서 쉽게 찾을 수 있는 하천 혹은 호수 같은 지표수의 분포량은 전체 담수의 단 2%도 안 되는데, 지하수는 30%나 됩니다.
그런데도 우리는 지하수의 중요성을 많이 모르고 있습니다. 그 이유는 크게 두 가지가 있는데요, 첫 번째로 지하수는 땅속을 흐르고 있는 물이기 때문에 눈에 보이지 않고, 또 두 번째로 땅을 파야 쓸 수 있는 개발에 따른 비용 경쟁력이 좀 필요한 물이기 때문에 좀 더 지하수에 중요성이 부각 되지 못하고 있는 것 같습니다.

[앵커]
그런데 이 지하수를 꼭 개발해야 할 때가 있잖아요. 시기가 언제쯤인가요?

[인터뷰]
주로 3~4월의 농번기에는 모내기나 밭갈이 등을 해야 하기 때문에 강수량이 충분하지 않은 3~4월 시즌에는 농촌에서 지하수가 꼭 필요합니다. 혹은 상수도 시설이 닿지 않는 산간벽지, 도서 지역 같은 곳에서는 지하수를 개발해야 하는데요. 우리나라의 평원지역은 지하 10m만 파 내려가도 맑은 물이 나오기 때문에, 우리나라가 깨끗하고 풍부한 지하수 자원을 가지고 있다 라는 것을 의미합니다.

지하수는 점토, 모래, 자갈, 암석 사이를 통과해서 흐르는데요. 오염물질의 필터가 이루어진 깨끗한 물이기 때문에 일반적으로 오염원이 바로 근처에 존재하는 것이 아니라면 따로 고도의 정수처리 없이 바로 마실 수 있는 장점이 있습니다. 따라서 지하수 개발과 활용은 투자할 가치가 있는 행위이며, 이는 공공재로서 대수층의 수질 및 수량 보존을 함께 고려하여서 수행되어야 할 것 입니다.

[앵커]
그런데 이 지하수를 이용하려면 어쨌든 땅을 파고 들어가서 물이 흐르는 곳까지 땅을 파고 들어가야 하는데 그런 지하수에 따라서 종류가 나뉜다고 들었습니다. 어떤 차이가 있을까요?

[인터뷰]
지하수는 크게 나눠서 말씀드리자면, 지하수를 저장하는 공간인 대수층은 퇴적토로 구성된 '천부' 얕은 지하수와 그 심부에 들어가 있는 암반으로 구성된 '심부 지하수'로 크게 구분이 됩니다.

[앵커]
더 깊다는 뜻인가요?

[인터뷰]
예 그렇죠. 천부 지하수는 토양입자 사이의 연결된 공간, 즉 공극을 통해 이동하고 비가 올 때마다 다시 채워져 지하 수위가 비의 양에 직접적인 영향을 받습니다.

반면, 심부 지하수는 단층과 절리 등 그 갈라진 틈을 따라서 흐르고, 또 오염으로부터 상대적으로 안전하고, 기반암 기원의 광물질을 함유하고 있어서 먹는 샘물로 많이 개발되고 있습니다. 그러나 또 심부 지하수의 단점이라면은 깊이 있어서 취수가 쉽지 않고, 또, 일단 오염물질이 들어가면 확산이 빠를 수 있어 개발 및 사용에 엄격한 제한이 있습니다. 따라서 우리가 생활용수 혹은 농업용수로 가장 일반적으로 이용하는 것은 천부 지하수라고 할 수 있겠습니다.

[앵커]
박사님 말씀처럼 지하수는 먹는샘물 혹은 농업용수로서 많은 개발이 이뤄지고 있데요, 그럼 이 지하수가 오염된다면 환경에 많은 영향을 미치지만, 또 어떤 영향을 미치게 될지 궁금하고요. 오염을 예방하기 위한 어떤 개발 기준 같은 게 있나요?

[인터뷰]
네 있습니다. 우선 지하수 오염의 정의에 관해 말씀드려야 할 것 같은데요. 지하수 오염은 수질오염뿐 아니라. 우리가 일반적으로 생각하는 것이 수질오염이잖아요? 그런데 그 외에도 지하 수위의 변동에 따른 취수 장애, 그리고 지형변동 등을 모두 포함하는 말입니다. 또한, 2차적으로 그 지하수가 오염이 된다면, 그 지역에서 지하수에 의해서 유지되는 식생의 변화와 생태계 서식지 변동까지 일으킬 수 있습니다.

지하수에 오염물질의 이뤄진 후 지속적인 유입이 일어나다가 그 오염물질의 유입이 중지되었다 하더라도, 지하 수계는 워낙 흐름이 느리고 오염범위가 광범위하고, 또 눈에도 오염범위 확산대가 보이지 않아서 정화가 쉽지 않습니다.

따라서 이 지하수의 개발은 수계와 식생에 영향이 적은 공법, 그리고 환경 보전조치를 신중하게 고려하여서 수행되어야 할 것입니다.

[앵커]
네. 이런 지형변화나 식생 등에 미치는 영향을 최소화하는 그런 범위에 대해서 지하수를 개발해야한다 라고 말씀해주셨는데요? 이와 관련해서 좀 더 자세히 설명 덧붙여 주신다면요?

[인터뷰]
물을 얼마나 양수하는지에 따라서 지형변화가 발생할 수가 있는데요. 양수가 과도하게 반복된다면 이 지역의 지하수는 수위, 우물을 중심으로 하고, 그 수위 하강추를 따라서 지하 수면이 감소를 할 수가 있습니다. 그것은 지하수의 매질을 채우고 있는 지하수의 물이 빠져나간다 라는 뜻이기 때문에 매질의 압력이 감소하고, 매질의 압력감소는 지하 수면의 변동과 더불어서 지표면의 변동까지 일으킬 수 있기 때문에 지하수의 개발 자체는 굉장히 신중하게 이뤄져야 할 것입니다.

따라서 지하수의 정확한 지역 부존량을 산정을 해내야 하고 지하수 개발 시에 취수량이 유입량을 넘지 않도록 시기적으로도 개발이 지나치게 집중되지 않도록 늘 고려하면서 지하수 양수와 치수 개발 등을 수행하여야 할 것 입니다.

[앵커]
네. 이런 취수나 개발이 너무 많이 이뤄져서 지형변화가 일어난다면 구체적으로 어떤 영향이, 문제가 발생하게 될까요?

[인터뷰]
일단, 외국 사례부터 말씀드려볼까요? 예를 들어서, 1958년 미국 일리노이의 대수층에서 개발가능량을 넘어서는 양수가 계속되자 그 지역의 지하수계가 분리가 되었어요. 그래서 위스콘신주의 시카고는 해수보다 지하수위가 275m 이상 낮아졌고요. 일리노이주와 인접한 위스콘신주의 밀워키 지역은 지하 수위가 120m 이상 떨어졌습니다. 그것은 하천의 건천화, 식생의 변동, 그리고 지형의 변화 같은 복합적인 문제를 일으켰습니다. 또한, 해안 가까이에 있는 지하수를 과도하게 개발할 경우에는 우리나라의 여러 도서 산간, 또는 해안지역 같은 데서도 해수 침투가 나타날 가능성이 높아서요. 여러 먹는 샘물을 개발하거나 그런 도서 지역에서는 해수 침투가 좀 더 많이 나타난다고 보고가 되고 있습니다.

[앵커]
그렇군요. 그럴수록 지하수 안심하고 사용하기 어려워질 텐데, 지하수를 철저하게 관리하고 사용할 수 있는 방법이 있다면 소개해주시죠?

[인터뷰]
지하수는 이것이 정말 철저하게 관리가 되어야 하는데요. 공공자원으로서의 사회적 요구가 높아지고 있고, 또, 지하수의 개발은 환경 보전과 자원개발의 선순환적 관점에서 접근해야 할 필요가 있습니다. 따라서 지하수의 철저한 관리와 보존에 기반해서 지속가능한 지하수 개발이 이뤄져야 할 것입니다. 또한, 개발된 지하수 관정 오염이 들어가지 않도록 잘 보존하고 고체, 액체 폐기물과 같은 것들이 직접적으로 대수층에 들어가지 않으면 점 오염원이 되거든요? 그런 것들이 철저히 관리가 되어야 할 것입니다. 우리나라에서는 이를 위해 환경부 주관으로 관리대상에서 누락 된 지하수 방치공 찾기 운동을 연중 항시 실시하고 청정 지하수 환경을 조성하고자 노력하고 있습니다.

[앵커]
우리나라 연간 수자원 이용량의 1/10의 지하수라고 들었는데요. 앞으로 미래 세대에 더 중요한 가치가 될 텐데 지속적인 관리와 보존이 필요할 것 같습니다. 오늘 말씀 고맙습니다.
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