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문제 정의
- 이러한 국내 수도 취수원에 대한 지하수의 미미한 역할이 국내의 지형 및 지질 혹은 수리수문학적 특성에 기인하는 것인지 아니면 지나치게 지표수 위주 개발의 수도 정책의 결과인지를 개관적으로 평가하고 검토하는 것은 향후 기후변화에 따른 수자원 확보에 대한 어려움을 대처하고 앞으로 국민에게 안정적이며 효율적으로 수자원을 제공하는데 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 해외의 공공 수도에서 지하수 역할에 대한 자료를 조사, 검토하고 국내 수도 취수원에 대한 다양한 취수원 확보를 위한 방안으로 양호한 대수층 혹은 지하댐 등 인공적인 시설을 연계한 지하수 확보방안을 고찰하여 보고자 한다.
제안 방법
- 특히 수도(水道)라는 용어는 우리나라와 일본에 제한적으로 사용되는 용어이며, 중국의 경우 자래수(自來水)라는 한자를 일반적으로 사용하며, 영어권에서는 꼭지 수 (tap water) 혹은 공공 용수 (public water)라는 용어가 사용되지만, 이 용어가 우리가 현재 사용하는 수도라는 용어와 완전하게 일치한다고 보기는 어렵다. 본 연구에서는 미국 50개주에 대한 공공 용수 (public water) 자료와 유럽 주요 국가의 자료 및 일본 등의 자료를 통해 해외 수도 취수원의 수원 현황을 비교, 분석하였다.
- 지하댐의 설치와 이용을 위한 시설과 더불어 자연적으로 지하에 물을 저장하는 역할을 하게 되는 지하 저류층에 대한 평가는 시설물 설치보다 더 우선적으로 고려되어야 하는 필수 요소이다. 지하 저류층은 일반적으로 대수층과 동일한 개념으로 볼 수 있으나, 이번 연구 보고에서는 지하 공동 등 특별한 경우에는 이러한 공동까지도 포함하는 공간 전체를 지칭하는 개념으로 사용하였다. 이러한 지하 저류층은 실제로 지하댐을 활용하여 취수할 수 있는 기본적인 개발 가능량 산정 지표이며, 적합한 조건의 지하 저류층의 조사가 실제 지하댐을 활용한 수도 취수원 확보의 핵심적인 사항이다.
대상 데이터
- 본 연구에서 활용한 최초의 수도 취수원 구분 자료는 건설부가 1975년에 발간한 보고서 “상수도”에 기록된 1974년의 자료이며, 당시 취수원은 하천 표류수, 저수지, 복류수, 지하수 그리고 기타 5가지로 구분하였으며, 그 후 기타는 1981년도부터 용천수로 등으로 구분되어오다 1996년 자료부터 더 이상 구분되지 않았다.
- 국내 수도 취수원 자료는 건설부, 환경처 및 환경부가 발간한 상수도 통계 관련 보고서에서 대체로 양호하게 정리되어 있다. 본 연구에서는 수도 관련 담당 부처에서 그 동안 발간한 관련 통계 자료 중, 취수원의 유형을 구분한 취수원 현황자료를 1974년 자료부터 2013년 자료까지 취합, 정리하였다. 국내에서 수도 취수원을 구분하는 방식은 시기에 따라 다소의 차이를 보이고 있지만, 전반적으로 하천 표류수, (댐)저수지수, 복류수 그리고 지하수 등 4가지로 대분되어왔다.
성능/효과
- 또한 개별 정호의 평균 일일 이용량은 수m3밖에 되지 않지만, 실제 취수 가능량은 수십 혹은 수백m3의 채수가 가능한 시설이 전국에 무수히 개발되어 지하수 고갈의 위험이 항상 내재되어 있다고 할 수 있다. 실제 전국적인 지하수 개발정호 개수와 전체 국토면적을 고려할 때, 1㎢에 약 15개의 지하수 정호가 분포하고 있는 것으로 파악되지만, 실제 사람들이 살지 않는 산지 등을 제외할 경우, 일부 인구밀집 지역의 지하수 정호는 1㎢에 약 50개소 이상인 지역들도 많을 것으로 판단된다.
- 이러한 문제는 우리나라의 수문학적, 수리지질학적인 문제에서 기인한다고 판단되지 않으며, 그 동안 주로 대용량 지표수 수도 취수원 개발 위주의 정책과실제 지하수 수도 취수원 개발 적지에 대한 조사 미흡에서 기인하는 것으로 생각된다. 우리나라와 비슷한 여건인 일본의 경우도 1.2절에서 설명한바와 같이 전체 수도 취수원의 약 23%가 지하수 취수원이며, 중국의 경우는 500개 이상의 도시에서 물 공급의 2/3를 지하수로 충당하는 사실 등을 고려할 때, 적어도 우리나라의 경우도 전체 수도 취수원의 5%이상을 지하수로 공급하는 것이 가능할 것으로 판단된다.
- 유럽의 경우, 오스트리아 등 19개 국가의 공공 수도 취수원에 대한 지하수 취수원 비율이 UNESCO(2004)의 자료를 통해 정리되었다. 조사된 19개국 중 11개국이 60% 이상의 공공 수도 지하수 취수 비율을 가지고 있었으며, 상대적으로 낮은 비율을 보이는 국가인 노르웨이와 아일랜드로 각 15%와 13%의 값을 갖는 것으로 조사되었다. <그림 5>는 이들 유럽 국가들의 공공 수도 취수원 중 지하수 취수원의 비율을 보여주고 있다.
후속연구
- 또한 적극적인 수도 취수원으로서의 지하수 역할을 강화하기 위하여 지하댐 혹은 지하 저류 시설과 연계한 10,000m3/일 규모 이상의 지하수 취수 지역을 개발, 운영하여 광역상수도 및 지방상수도의 중요 수도 취수원으로 활용하기 위한 지속적인 노력이 이루어져야 할 것이다. 궁극적으로 이러한 지하수 수도취수원 활용의 증대 노력을 통해 우리나라도 해외와 같이 공공 수도에서 지하수의 역할이 일정 비율이상 유지할 수 있는 방안이 강구될 수 있을 것으로 생각된다.
- 석회암 지층을 갖고 있는 지역의 경우는, 고대로부터 풍부한 수원 저장 효과가 있어 지하 저류층으로 활용되어 온 것으로 알려져 있다. 그러나 석회암 내 공동 등의 조사를 현장 지질 조사만으로 확인하는 것은 한계가 있고, 다양한 지구물리 조사 등을 활용하여도 현재까지는 그 분포를 알아내는 것이 용이치 않아 직접적인 시추 혹은 착정 조사가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 지하수 역시 지표수와 같이 적절한 시기에 이용되지 않으면 결국은 바다로 유출되어 유용하게 활용할 수 없는 순환하고 있는 수자원일 뿐이며, 일반적인 광물자원과 같이 채굴하지 않으면 후세에 채굴하여 활용할 수 있는 그런 자원은 결코 아니다. 내일이 아닌 오늘의, 과학적이고 체계적인 지하수 공공 이용과 관리가 기후변화 등 다양한 수자원 환경변화에 따른 수자원 확보와 관리 위기의 현명한 해결책이 될 수 있을 것이다.
- 특히, 지하댐 등을 활용하여 적극적인 지하수 수도 취수원이 개발되기 시작한다면, 기본적으로 지하수에 대한 기본 수리권에 대한 제고가 요구되며, 특히 그동안 지속적으로 논의되던 지하수의 공수개념도입이 요구된다. 다시 말해, 현재 지하수를 개인적인 재산으로 간주하고 (사수개념) 일부 공적인 규제를 할 수 있는 공개념만으로는 대규모 지하수 수도취수원 개발 시 발생하는 다양한 문제를 해결하는데 한계가 있을 것으로 보인다. 기본적으로 이러한 수리권에 대한 문제는 단순히 지하수를 활용하는 지하댐 사업만의 문제에 국한되는 사항은 아니며, 국가차원의 분명한 수리권 해석이 필요할 수 있다.
- 특히 강우량에 따라 수량과 수질의 변화가 큰 지표수에만 취수원수를 의존하는 것은 장기적인 가뭄과 기후변화 등에 취약성을 보일 수 있으며, 긴급한 수질 사고 등의 비상 사태에 대처하는데도 어려움이 있을 수 있다. 따라서 전력사업자에게 RPS 제도를 통해 일정 비율 이상의 신재생에너지를 확보하는 방식과 유사하게 특정 규모 이상의 수도사업자가 의무적으로 지표수 이외의 취수원을 확보하는 방안 등을 통해 적극적으로 지하수가 지방상수도 규모 이상의 일반 수도에서도 취수원 역할을 할 수 있게 하는 정책 검토가 필요하다. 이러한 수도 취수원 개선 노력은 가뭄 등 기후변화 시, 수도공급 차질에 따른 파급 효과를 최소화하는 현명한 방안이 될 수 있을 것이다.
- 현재 우리나라의 수문지질단위는 크게 8개의 단위로 일차 구분한 후, 다시 지질시대와 기존 지질단위를 기준하여 세분하고 있지만, 지하댐의 지하 저류층 역할 여부를 객관적으로 판단할 수 있을 정도의 충분한 공극 및 투수성 등의 수문지질 특성에 대한 평가와 조사는 수행된 적이 없다. 따라서 향후 기본 8개의 수문지질단위 중, 지하댐 지하 저류층 역할을 수행할 수 있는 가능성이 높은 ①미고결 쇄설성 퇴적층, ②탄산염암(석회암), ③반고결 쇄설성 퇴적암 및 ④쇄설성 퇴적암 등에 대해서는 충분한 시간과 예산을 투입하여 객관적인 수문지질 특성을 파악하여야 할 것이다.
- 따라서 지하 저류층, 즉 대수층에 직접적인 영향을 주지 않는 행위에 대해서는 상수도보호구역 지정 등에 예외 조항이 요구될 것으로 보인다. 또한 댐 주변지역에 대한 지원사업의 범위를 지하댐 사업 현장에도 적용하여, 지하댐 건설과 운영에 의한 주민 피해 우려를 최소화 하는 정책검토도 필요할 것으로 보인다.
- 수도에 대한 해외 취수원 현황 자료는 각 국가별 수자원 현황 자료에 비해 상대적으로 많이 부족하다. 또한 본 연구에서는 전세계적인 수도 취수원에 대한 현황 자료를 포함하고 있는 기존 문헌이나 연구를 찾지 못하였다. 특히 수도(水道)라는 용어는 우리나라와 일본에 제한적으로 사용되는 용어이며, 중국의 경우 자래수(自來水)라는 한자를 일반적으로 사용하며, 영어권에서는 꼭지 수 (tap water) 혹은 공공 용수 (public water)라는 용어가 사용되지만, 이 용어가 우리가 현재 사용하는 수도라는 용어와 완전하게 일치한다고 보기는 어렵다.
- 이를 위해 특히 국가의 『수자원장기종합계획』 및 수도 사업 주체의 『수도정비기본계획』등의 주요 계획 수립 시 지하수가 국가의 중요 수자원 역할을 할 수 있도록 하는 조치와 정책적 배려가 절실하다. 또한 적극적인 수도 취수원으로서의 지하수 역할을 강화하기 위하여 지하댐 혹은 지하 저류 시설과 연계한 10,000m3/일 규모 이상의 지하수 취수 지역을 개발, 운영하여 광역상수도 및 지방상수도의 중요 수도 취수원으로 활용하기 위한 지속적인 노력이 이루어져야 할 것이다. 궁극적으로 이러한 지하수 수도취수원 활용의 증대 노력을 통해 우리나라도 해외와 같이 공공 수도에서 지하수의 역할이 일정 비율이상 유지할 수 있는 방안이 강구될 수 있을 것으로 생각된다.
- 따라서 개인 위주의 지하수 개발이용은 최대한 지양하고 공적 기관, 즉 국가 혹은 지방자치단체가 지하수를 개발하여 개인에게 공급하는 방안이 요구된다. 또한 취수원 다변화가 진행되지 않는 근본적 문제 해결을 위해 필요하다면 수도사업자에게 취수원의 형태를 다양화하는 강제적인 정책 도입(이산화탄소 발생 억제를 위해 전력사업자에게 신재생에너지를 활용한 일정 비율 발전량 확보 방식을 요구하는 RPS 제도 참조)을 고려하여야 할 것이다.
- 특히 광역상수도의 취수원의 경우 지하수 활용은 현재 전무한 상태다. 이러한 국내 수도 취수원에 대한 지하수의 미미한 역할이 국내의 지형 및 지질 혹은 수리수문학적 특성에 기인하는 것인지 아니면 지나치게 지표수 위주 개발의 수도 정책의 결과인지를 개관적으로 평가하고 검토하는 것은 향후 기후변화에 따른 수자원 확보에 대한 어려움을 대처하고 앞으로 국민에게 안정적이며 효율적으로 수자원을 제공하는데 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 해외의 공공 수도에서 지하수 역할에 대한 자료를 조사, 검토하고 국내 수도 취수원에 대한 다양한 취수원 확보를 위한 방안으로 양호한 대수층 혹은 지하댐 등 인공적인 시설을 연계한 지하수 확보방안을 고찰하여 보고자 한다.
- 함양 시설은 주로 지표수의 여유량이 있을 때 지하 대수층에 물을 저장하기 위한 목적으로 설치되는 시설이다. 이러한 함양 시설 역시 기본적으로 지하수 인공함양 시설과 같은 개념이지만, 많은 지하댐 시설이 건조 기후 지역에서 적용되므로, 증발산이 많이 발생하는 포수 방식 (spreading method)을 활용하는 함양지 등을 활용하는 함양 시설은 한계가 있을 것으로 판단되며, 기본적으로 우물 방식이 적용 가능할 것으로 판단된다. 이러한 함양 시설에 대한 상세한 설명은 Huisman & Olsthoorn(1983)과 한국수자원공사(1999) 연구보고서를 참조할 수 있다.
- 지하댐을 활용한 수도 취수원은 장기적인 유지가 중요하며 일정 규모 이상의 양수를 요구한다는 점을 고려할 때, 향후 지하댐의 취수 시설은 충적층 대상인 경우는 방사형 집수정, 석회암 혹은 쇄설성 퇴적암류를 대상으로 하는 경우에는 수직 터빈 방식을 활용하는 암반 정호가 필요할 것으로 판단된다. 또한 일정 규모 이상의 지하댐 취수 시설은 지속적인 점검이 요구되고, 기본적으로 수도 시설에 포함하여 관리하기 위해서는 정수장과 같이 독립 부지 혹은 건물 형태로 관리할 필요성이 높다.
- 특히 최근 들어 기후변화에 따라 풍수기와 갈수기의 수량 변화폭과 시간적 편중 현상이 심해지는 양상을 감안할 때, 지하댐의 함양 시설 필요성은 더욱 높아질 것으로 평가되므로 지하댐과 연계한 인공함양 시설에 대해서는 앞으로 별도의 연구, 검토가 요구된다.
- 특히 향후 지하수의 개인적 개발, 이용은 최대한 지양하고 제도적인 수도 공급을 위한 지하수 개발을 통해 지하수를 보다 적극적으로 관리하여야 할 것이다. 이를 위해 특히 국가의 『수자원장기종합계획』 및 수도 사업 주체의 『수도정비기본계획』등의 주요 계획 수립 시 지하수가 국가의 중요 수자원 역할을 할 수 있도록 하는 조치와 정책적 배려가 절실하다.
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