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문제 정의
- 이러한 요구사항에 부응하기 위해서는 현재의 개발가능량을 산정하는 기준 에 대해서 고찰하고 실질적인 유역내의 지하수 개발량을 산정하는 새로운 대안이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 현 우리나라 지하수 개발가능량의 현황과 문제점을 살펴보기 위해 우리나라 지하수 계획의 근간이 되는 지하수관리 기본계획 보고서(MOLIT, 1996; MOLIT and K-Water, 2002; MOLIT and K-Water, 2007a)와 2005년부터 2007년까지 3년간 발간된 20권의 지하수 기초조사보고서를 대상으로 하여 지하수 함양량 및 개발가능량 산정에 적용된 방법과 최종적으로 채택된 방법이 무엇인지 조사분석하고 관련된 문제점을 토의하고 대안적 전망을 제시하고자 한다.
제안 방법
- 1996년 기본계획에서는 유출수문곡선으로부터 기저유출을 분 리함에 있어 지하수 감수기간과 지하수 함양기간으로 나누어 분리하였다. 감수기간의 기저유출 분리에서는 해석 적 방법 중 흐름방정식을 이용하는 방법과 저수지유출 모형을 이용하는 방법을 적용하였으며, 함양기간의 기저 유출 분리 시에는 두 감수기간 사이의 기저유출곡선에서 종점과 시점을 직선으로 외삽한 곡선을 지하수 함양 기간의 기저유출곡선으로 택하는 방법을 적용하였다. 이러한 방법으로 지하수 감수기간 및 함양기간으로부터 기 저유출을 분리하여 1년 단위 기저유출을 산정하였으며, 지역별로는 전국을 5대강 유역과 해안 유역으로 구분하여 각각의 지하수 개발가능량을 계산하였다.
- 최종적으로 채택된 방법은 지하수 수위 변동곡선 분석 방법이 가장 높았으며, 모든 보고서에서 채택되었다. 두 번째는 지저유출 분리 방법, 그리고 세 번째는 수문학적 물수지 분석, 분포형 수문모형 분석, 동위원소 추 적자 방법, 지하수위 상승량·강수량 변화율 분석 방법 등이었으며, 모두 지하수 수위 변동곡선 분석 방법과 함께 채택되었다.
- 감수기간의 기저유출 분리에서는 해석 적 방법 중 흐름방정식을 이용하는 방법과 저수지유출 모형을 이용하는 방법을 적용하였으며, 함양기간의 기저 유출 분리 시에는 두 감수기간 사이의 기저유출곡선에서 종점과 시점을 직선으로 외삽한 곡선을 지하수 함양 기간의 기저유출곡선으로 택하는 방법을 적용하였다. 이러한 방법으로 지하수 감수기간 및 함양기간으로부터 기 저유출을 분리하여 1년 단위 기저유출을 산정하였으며, 지역별로는 전국을 5대강 유역과 해안 유역으로 구분하여 각각의 지하수 개발가능량을 계산하였다.
- 작성 지침에 제시된 방법 외에도 토양수분 수지 분석, SCS-CN 방법, 동위원소 추적자 방법, 지하수위 상 승량·강수량 변화율 분석 방법 등 네 가지의 방법이 적용된 예가 있었으며, 그 적용 빈도는 SCS-CN 방법, 토양수분 수지 분석의 순이었으며, 동위원소 추적자 방법, 지하수위 상승량·강수량 변화율 분석 방법은 각각 1번씩 적용되었다.
- 지하수 기초조사를 시행할 때 지하수 함양량 및 개발 가능량을 어떠한 방법으로 산정하고 있는지를 파악하기 위해 2005년~2007년에 수행된 지하수 기초조사 보고서 를 참고하였다. 조사 대상 지하수 기초조사 보고서의 지 하수 함양량 및 개발가능량 산정 방법을 비교한 결과 대상 보고서 모두에서 작성 지침에 제시된 산정 방법을 포함하여 2개 이상의 방법으로 지하수 함양량 및 개발 가능량을 산정한 후 비교·분석을 통해 해당 지역의 함 양량 및 개발가능량을 제시하였다.
대상 데이터
- 두 개 연도의 보고서 모두 지하수 함양계수를 구하기 위해 지하수 관측 자료를 사용하였는데, 2002년과 2007 년에 활용할 수 있는 자료의 개수에 차이가 있었다. 2002년에는 ‘지하수 관측연보 2000’에 수록되어 있는 국가지하수관측망의 관측소 134개 지점 중 지하수위강하 대표곡선(MRC) 해석이 불가능한 8개 지점을 제외한 총 126개소의 관측 자료를 사용하였다. 반면 2007년에는 국 가지하수관측망 157개, 지하수 기초조사 관측정 128개, 보조지하수관측망 26개 지점 등 총 311개 지점의 관측 자료를 활용하여 지하수 함양률을 산정했다.
- 작성 지침에 제시된 산정 방법인 지하수 수위 변동곡선 분석, 수문학적 물수지 분석, 기저유출 분리, 염소이 온 함량 분석, 분포형 수문모형 분석 등 5가지의 방법 중 가장 많이 활용된 방법은 지하수 수위 변동곡선 분석 방법으로서, 조사 대상 보고서 모두에서 활용되었다. 그 다음으로는 수문학적 물수지 방법, 기저유출 분리 방법, 분포형 수문모형의 순으로 활용되었으며, 염소이온 함량 분석 방법은 사용되지 않았다.
이론/모형
- 지하수 기초조사를 시행할 때 지하수 함양량 및 개발 가능량을 어떠한 방법으로 산정하고 있는지를 파악하기 위해 2005년~2007년에 수행된 지하수 기초조사 보고서 를 참고하였다. 조사 대상 지하수 기초조사 보고서의 지 하수 함양량 및 개발가능량 산정 방법을 비교한 결과 대상 보고서 모두에서 작성 지침에 제시된 산정 방법을 포함하여 2개 이상의 방법으로 지하수 함양량 및 개발 가능량을 산정한 후 비교·분석을 통해 해당 지역의 함 양량 및 개발가능량을 제시하였다.
성능/효과
- 2002년과 2007년 발간된 지하수관리 기본계획 중지 하수 개발가능량 산정 부분은 모두 지하수 수위 강하곡 선을 이용하여 지하수 함양률을 산정하고 그 결과에 10년 빈도 가뭄에 해당하는 강우량을 대입, 계산된 결과를 지하수 개발가능량으로 제시하였다.
- 2002년 지하수관리 기본계획 보완(MOLIT and K- Water, 2002)에서는 지하수 수위 강하곡선 분석방법을 적용하여 지하수 개발가능량을 산정한 후 ‘지하수는 물 순환체계상 지표수와 직·간접적으로 연결되어 있어 서로 영향을 주나, 지하수와 지표수의 상호 기여도, 지하수 채수가 지표수유량에 미치는 영향 등 이에 관련된 조사연구가 아직까지 거의 이루어지지 않아 이번 지하 수 개발가능량 산정에서는 이를 고려하지 못하였다’고 자체 평가를 하면서 ‘지표수를 인위적으로 개발·이용 할 경우에는 수문 순환계의 기존 평형상태에 변화를 야기하여 지하수의 함양과 유출 등이 달라질 수 있으나 아직까지 국내에서 이에 대한 조사·연구가 이루어지지 않은 관계로 지하수 개발가능량 산정에는 이의 반영이 이루어지지 않았다’고 부연 설명하였다. 또한, 향후 계획을 언급하면서 ‘이번 계획에서 산정, 제시된 지하수 개발가능량은 지표수와 분리된 별도의 수자원량으로 볼 수 없으며 이를 기준으로 지하수를 개발·이용하는 경우 지표수인 하천 유량이 줄어들 수 있으므로, 지속적인 수자원 이용을 위해서는 인근의 지표수 개발과 연계하여 지하수 개발·이용계획을 수립하는 것이 바람직하 다’는 결론으로 개발가능량 산정 부문을 마무리하였다.
- 모든 보고서에서 지하수 수위 변동곡선 방법을 적용 및 최종 채택한 이유는 2002년에 발간된 지하수관리 기본계획 보고서에서 이 방법을 채택한 것에 주로 기인한다고 판단되며, 조사지역 전반의 지하수 함양률을 추정할 수 있는 점도 주된 요인이었던 것으로 분석되었다. 각 보고서에서 적용된 산정 방법을 비교한 결과를 Table 2에 제시하였고, 기법별 함양률 산정결과를 Table 3에 제시하였다.
- 이와 같은 내용을 종합해 볼 때 2002년, 2007년의 기본계획에서는 지금까지 산정, 제시된 우리나라의 지하수 개발가능량에는 지표수와 지하수의 상호 연관성이 고려되지 않았으며, 양수 등 지하수의 이용, 하천수의 이용 등에 의한 영향은 반영되지 않았음을 알 수 있다.
- 최종적으로 채택된 방법은 지하수 수위 변동곡선 분석 방법이 가장 높았으며, 모든 보고서에서 채택되었다. 두 번째는 지저유출 분리 방법, 그리고 세 번째는 수문학적 물수지 분석, 분포형 수문모형 분석, 동위원소 추 적자 방법, 지하수위 상승량·강수량 변화율 분석 방법 등이었으며, 모두 지하수 수위 변동곡선 분석 방법과 함께 채택되었다.
- 4%)에 달했다. 평균 지하수 함양률은 수문학적 물수지법과 SCS-CN방법에 의한 추정값이 대체로 크게 나타났고, 지하수위 변 동곡선법과 기저유출분리법은 상대적으로 적게 추정된 것으로 나타났다. 2005-2007년에 수행된 지하수 기초조 사에서 산정된 평균 지하수 함양량은 연강수량 대비 약 14.
후속연구
- 해도 추정된 수문 성분인자(증발산, 지표면 유출, 중간유출, 지하수 유출)들의 타당성은 평가되어야만 한다. 따라서 수문 성분 추정의 불확실성과 지하수위 변동에 의한 함양량 추정의 불확실성을 정량적으로 평가하는 연구도 시의적절할 것으로 판단되며, 두 방법을 상호 연계하여 활용하는 방법론의 제시도 기대된다. 그런 측면에서 최근 지하수위 변동법을 개선하고 보완하는 다수의 연구(Park and Parker, 2008; Kim et al.
- 더욱이 지하수는 별도의 수자원이 아닌 수문순환 체계내에서 유동하므로 지하수 개발가능량 산정을 지하수 함양량만으로 평 가하는데는 근본적인 한계가 있다. 이러한 요구사항에 부응하기 위해서는 현재의 개발가능량을 산정하는 기준 에 대해서 고찰하고 실질적인 유역내의 지하수 개발량을 산정하는 새로운 대안이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 현 우리나라 지하수 개발가능량의 현황과 문제점을 살펴보기 위해 우리나라 지하수 계획의 근간이 되는 지하수관리 기본계획 보고서(MOLIT, 1996; MOLIT and K-Water, 2002; MOLIT and K-Water, 2007a)와 2005년부터 2007년까지 3년간 발간된 20권의 지하수 기초조사보고서를 대상으로 하여 지하수 함양량 및 개발가능량 산정에 적용된 방법과 최종적으로 채택된 방법이 무엇인지 조사분석하고 관련된 문제점을 토의하고 대안적 전망을 제시하고자 한다.
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