[논문]전남 신안군 지역의 지하수 수질에 대한 해수의 영향 분석

신경선; 고동찬; 이정훈

doi:10.5467/jkess.2017.38.7.570

전남 신안군 지역의 지하수 수질에 대한 해수의 영향 분석
An Analysis of Seawater Effect on Groundwater Quality, in the Region of Sinan-gun area, Jeonam, Korea 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.38 no.7, 2017년, pp.570 - 580

신경선 (이화여자대학교 과학교육과) , 고동찬 (한국지질자원연구원 지하수생태연구센터) , 이정훈 (이화여자대학교 과학교육과)

초록
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기존에 국내에서 지하수에 대한 해수의 영향 연구가 거의 이루어지지 않았던 다도해상의 도서 지역인 전라남도 신안군의 지하수 수질 특성을 평가하였다. 지하수에 대한 해수의 영향을 평가하기 위해 지하수의 현장 수질 측정과 주요 용존성분 등을 포함한 수리지구 화학적 인자를 조사하였다. 총 4회에 걸친 현장 수질 측정 결과, $500{\mu}S/cm$ 이상의 높은 전기전도도 값을 나타내는 관정은 163개 중 74개로 나타났으며, 용존이온 분석을 통한 $Cl^-/HCO_3{^-}$ 몰 비로 지하수의 해수 영향을 분석한 결과 심한 영향 및 매우 심한 영향을 의미하는 2.8 이상의 값을 갖는 시료가 74개 중 40개에 해당하였다. 지하수 수질유형의 경우, 직접적인 해수의 영향을 받는 것으로 판단되는 Na-Cl 유형과 해수침투에 의한 지하수 진화단계에서 Na-Cl 이전 유형인 Ca-Cl 유형은 암반지하수의 경우 각각 35.3, 44.1%, 충적층/풍화대 지하수의 경우 52.5, 45%를 차지하였다. 이러한 대수층별 해수의 영향 특성은 각 관정의 해안에서의 거리, 양수량, 조석 등의 영향을 받을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of the study was to evaluate the groundwater quality of Sinan-gun, Jeollanam-do, an island located in the southern part of the Korean peninsula where the effect of seawater on the groundwater quality had not been investigated in the past. In order to evaluate its effect, the hydrogeological parameters including groundwater quality and major dissolved components were investigated. The water quality was measured four times in the field, and 74 of 163 samples that showed the high conductivity value of more than $500{\mu}S/cm$ and the influence of seawater on the groundwater were analyzed by $Cl^-/HCO_3{^-}$ molar ratio. The results showed that, 40 samples out of 74 were found to have a value of 2.8 or more, indicating severe and very severe effects. According to the type of groundwater quality, the ratio of samples belonging to Na-Cl type, which is considered to be influenced by the direct seawater, is 35.3% for bedrock groundwater and 52.5% for weathered zone and alluvial groundwater. In the evolution stage of groundwater due to seawater infiltration, the type of Ca-Cl prior to the Na-Cl type is 44.1% in bedrock groundwater and 45% in weathered zone and alluvial groundwater. The effect of sea water on the aquifer is likely to be influenced by distance from the shore, pumped water, and tide.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 2014) 해수침투로 인한 지하수의 오염 여부가 무척이나 중요하다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 지하수에 대한 해수 영향연구가 거의 이루어지지 않았던 다도해상의 도서 지역인 전라남도 신안군에서의 지하수 수질 특성을 연구하고자 하였으며, 전기전도도(electrical conductivity; EC) 측정 및 용존이온 분석을 통하여 연구지역의 지하수 수질에 대한 오염 정도와 주된 오염원을 파악하여 보고자 한다.

제안 방법

연구지역의 지하수 시료 채취는 해당 관정에 기설치된 양수시설을 이용하였으며, 수질에 대한 해수의 영향 분석은 전기전도도(EC)와 총고용물질(totaldissolved solids; TDS) 및 온도(^oC) 등을 측정하는 현장 수질 측정과 대수층의 수리 화학적인 특성을 평가하는 용존이온 분석을 통하여 이루어졌다. 현장 수질측정은 지하수 수위 측정 시 163개 관측정(Fig.
2)에서 분기별로 4회(2004년 10월, 2005년 1월, 2005년 4월, 2005년 8월) 수행하였으며, 온도는 SK2500WPIIK 온도계(SATO), pH는 HQ40d pH/DO multi meter (Hach),EC와 TDS는 340i EC meter (WTW)를 사용하여 측정하였다. 용존이온 분석은 2005년 6월에 현장 수질측정 관측정 중 74개소에서 채취한 물 시료를 분석하였으며, 한국지질자원연구원(KIGAM)에서 검출한계값 0.09 mg/L 및 불확도 0.01 mg/L인 이온 크로마토그래피(ICS-1500, Dionex)를 사용하여 분석하였다. 분석에 의한 용존이온 전하균형은 ±10% 이내가 되도록 하였다.

대상 데이터

(2005)의 “신안지역지하수 기초조사 보고서”의 조사 결과를 활용하였다. 연구지역은 국토의 서남단인 무안반도에 인접한 서남해의 다도해상에 위치하고 있다. 지리적으로 동쪽은 무안군과 목포시, 북쪽은 영광군의 낙월군도, 남쪽은 다도해, 서쪽으로는 서해에 인접해 있으며 저기복의 지형으로 형성된 해안들은 만입이 심한 리아스식 해안을 이루고 있다.
연구지역의 지하수에 미치는 해수의 영향을 파악하는데 이용된 자료는 Cho et al. (2005)의 “신안지역지하수 기초조사 보고서”의 조사 결과를 활용하였다. 연구지역은 국토의 서남단인 무안반도에 인접한 서남해의 다도해상에 위치하고 있다.
Freeze and Cherry(1979)는 염도에 따라 지하수를 분류할 때 총고용물질을 기준으로 1,000 mg/L 이하는 담수(freshwater), 1,000-10,000 mg/L은 기수(brackish water), 10,000mg/L 이상은 염수(saltwater)로 구분하였다. 이번 연구에서 조사된 전체 163개의 시료는 대부분 담수에 해당하며, 기수에 해당하는 것은 1차(2004년 10월)와 2차(2005년 1월)에 각 1개, 3차(2005년 4월)에 4개,4차(2005년 8월)에 2개였다.

성능/효과

52 범위의 값을 가졌다. 또한, 총 74개 시료의 용존이온 분석 결과를 먹는물 수질기준과 비교하였을 때, 증발잔류물 기준을 21개(28.4%)의 시료가 초과하였으며, 염소이온 기준과 황산이온기준은 각각 8개(10.8%), 1개(1.4%)의 시료가 초과하였다. 이와 같이 조사지역 지하수는 다양한 측면에서해수의 영향을 확연하게 받았음이 확인되었다.
신안지역은 생활용수의 수원으로 지하수 의존도가 상당히 높지만, 무계획적이고 산발적인 지하수 개발·관리에 의하여 지역적으로 지하수의 고갈과 수질오염 등이 발생하고 있다. 실제로 연구지역 전반에 걸쳐 500 µS/cm 이상의 높은 전기전도도 값을 나타내는 관정은 74개 공으로 전체 관정 163개 공의 45%에 해당하였으며, 직접적인 해수의 영향을 받는 것으로 판단되는 Na-Cl 유형에 속하는 시료의 비율은 암반 지하수의 경우 35.3%, 충적층/풍화대 지하수의 경우52.5%로 나타났다. 현장 수질 측정 결과 전기전도도와 총고용물질의 관계는 강한 선형 관계를 보였으며, 관계식의 기울기는 일반적인 자연수의 범위인 0.
5%로 나타났다. 현장 수질 측정 결과 전기전도도와 총고용물질의 관계는 강한 선형 관계를 보였으며, 관계식의 기울기는 일반적인 자연수의 범위인 0.55-0.75 보다 낮은 0.51-0.52 범위의 값을 가졌다. 또한, 총 74개 시료의 용존이온 분석 결과를 먹는물 수질기준과 비교하였을 때, 증발잔류물 기준을 21개(28.

후속연구

이와 같은 대수층별 해수의 영향 특성은 각 관정의 해안에서의 거리, 양수량, 조석 등과도 연관이 있을 것이라 판단되며, 이외에도 관정의 심도와 절리의 발달 형태 등 지하지질의 구조적 특징 역시 고려되어야 할 것이다. 또한, 전기전도도 측정 및 용존이온분석만으로는 지하수에 미치는 해수의 영향을 다른 요인과 정확하게 구분하는데 있어서 어려움이 있기 때문에 이를 보완할 뿐만 아니라 지하수에 미치는 해수의 영향을 정량적으로 알기 위해서 물 안정동위원소 분석 및 Br⁻ 이온 측정을 통한 연구가 이루어져야 할 것이다.
이와 같은 대수층별 해수의 영향 특성은 각 관정의 해안에서의 거리, 양수량, 조석 등과도 연관이 있을 것이라 판단되며, 이외에도 관정의 심도와 절리의 발달 형태 등 지하지질의 구조적 특징 역시 고려되어야 할 것이다. 또한, 전기전도도 측정 및 용존이온분석만으로는 지하수에 미치는 해수의 영향을 다른 요인과 정확하게 구분하는데 있어서 어려움이 있기 때문에 이를 보완할 뿐만 아니라 지하수에 미치는 해수의 영향을 정량적으로 알기 위해서 물 안정동위원소 분석 및 Br⁻ 이온 측정을 통한 연구가 이루어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지하수는 어떤 역할을 하는가?	지하수는 지구상 담수의 약 98%를 차지하는 수자원으로서 지반안정성과 하천의 유량 유지 및 생태계보전 등에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라, 지표수에 비해 양호한 수질을 갖고 있으며, 기후변화나 환경오염, 그 밖의 외부 스트레스 등에 취약성이 낮아 수자원으로서의 가치가 상당하다(Hyun et al., 2013).
	지하수를 오염시킬 수 있는 인위적 요인에는 어떤게 있을까?	지하수를 오염시킬 수 있는 인위적 요인으로는 오수 정화조, 위생매립지, 하수의 토양처리 시스템, 광산 처리수, 화학물질의 유출, 해수침투 등이다(Hyunand Moon, 2014). 해수침투(seawater intrusion)는 오랜 가뭄과 지하수 적정 개발량을 고려하지 않은 무분별한 양수로 인하여 해수면보다 지하수면이 낮아지는 경우에 일어날 수 있는 현상으로(Na and Son,2005), 도서지역의 경우 생활용수를 주로 지하수에 의존하고 있기 때문에 용수의 부족에 따른 지하수의과잉채수와 관리 소홀 등이 해수침투 발생을 가속화시킬 수 있다(Shin et al.
	신안지역 지하수 시료 측정 결과는 어떻게 나타났는가?	신안지역은 생활용수의 수원으로 지하수 의존도가 상당히 높지만, 무계획적이고 산발적인 지하수 개발·관리에 의하여 지역적으로 지하수의 고갈과 수질오염 등이 발생하고 있다. 실제로 연구지역 전반에 걸쳐500 µS/cm 이상의 높은 전기전도도 값을 나타내는 관정은 74개 공으로 전체 관정 163개 공의 45%에 해당하였으며, 직접적인 해수의 영향을 받는 것으로 판단되는 Na-Cl 유형에 속하는 시료의 비율은 암반 지하수의 경우 35.3%, 충적층/풍화대 지하수의 경우52.5%로 나타났다. 현장 수질 측정 결과 전기전도도와 총고용물질의 관계는 강한 선형 관계를 보였으며, 관계식의 기울기는 일반적인 자연수의 범위인 0.

참고문헌 (31)

Barbara, A.D. and Harry, I.N., 1984, Relation ships between groundwater silica, total dissolved solids, and specific electrical conductivity, National Ground Water Association, 22(1), 80-85.

상세보기
Chang, S.W., 2014, A review of recent research into coastal groundwater problems and associated case studies. The journal of engineering geology, 24(4), 597-608. (in Korean)

원문보기 상세보기
Cho, S.H., Kee, W.S., Kho, D.C. et al., Groundwater survey report of Sinan Area. Ministry of Construction and Transportation, 2005-12, 234 p. (in Korean)
El, M.M., Bou, S.B., Darwish, T., and Atallah, T., 2006, Comparison of different indicators for groundwater contamination by seawater intrusion on the Lebanese Coast. Water Resour Manag, 20, 161-180.

상세보기
Freeze, F.A. and Cherry, J.A., 1979, Groundwater. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 102 p.
Hem, J.D., 1985, Study and interpretation of the chemical characteristics of natural water. Water Supply Paper 2254, U.S. Geological Survey.
Hwang, S.H., Park, K.G., Shin, J.H., and Lee, S.K., 2007, Relationship between the groundwater resistivity and NaCl equivalent salinity in western and southern coastal areas, Korea. Geophysics and Geophysical Exploration, 10(4), 361-368. (in Korean)
Hyun, Y.J., Kim, Y.S., Lee, H.J., and Lee, J.Y., 2013, Environmental Impacts of Deep Underground Space Development in Urban Areas and Policy Suggestions, Korea Environment Institute, 2013-16, 128 p. (in Korean)
Hyun, Y.J. and Moon, H,J., 2014, Preliminary Study on Environmental Values of Groundwater Resources in Korea, Korea Environment Institute, 2014-10, 35 p. (in Korean)
Jeen, S.W., Kim, J. m., Ko, K.S., Yum, B.W., and Chang, H.W., 2001, Hydrogeochemical characteristics of groundwater in a mid-western coastal aquifer system, Korea. Geosciences Journal, 5(4), 339-348.

상세보기
Jung, Y.Y., Koh, D.C., Yu, Y.J., and Ko, K.S., 2010, Analysis of groundwater flow systems for springs in the southern slope of Jeju Island using hydrogeochemical parameters. Journal of the Geological Society of Korea. 46(3), 253-273.
Kim, C.S., Kim, K.S., Bae, D.S., and Song, S.H., 1997, Hydrogeological Characteristics of Seawater Intrusion in the Coastal Area. Journal of the Korean Society of Groundwater Environment, 4(2), 61-72. (in Korean)
Kim, H.J., Hamm, S.Y., Cheong, J.Y., and Lee, J.H., 2009a, Characteristics of Groundwater Contamination Caused by Seawater Intrusion and Agricultural Activity in Sacheon and Hadong Areas, Republic of Korea. Economic and Environmental Geology, 42(6), 575-589. (in Korean)
Kim, J.H., Kim, R.H., Lee, J., and Chang, H.W., 2003, Hydrogeochemical characterization of major factors affecting the quality of shallow groundwater in the coastal area at Kimje in South Korea. Environmental Geology, 44, 478-489.

상세보기
Kim, J.H., Lee, J.H., Cheong, T.J., Kim, R.H., Koh, D.C., Ryu, J.S., and Chang, H.W., 2005, Use of time series analysis for the identification of tidal effect on groundwater in the coastal area of Kimje, Korea. Journal of Hydrology, 300, 188-198.

상세보기
Kim, K.H., Shin, J.Y., Koh, E.H., Koh, G.W., and Lee, K.K., 2009b, Sea Level Rise Around Jeju Island due to Global Warming and movement of Groundwater/seawater Interface in the Eastern Part of Jeju Island. Journal of Soil and Groundwater Environment, 14(3), 68-79. (in Korean)
Kim, R.H., Kim, J.H., Ryu, J.S., and Chang, H.W., 2006, Salinization properties of a shallow groundwater in a coastal reclaimed area, Yeonggwang, Korea. Environmental Geology, 49, 1180-1194.

상세보기
Kim, Y.J., Lee, K.S., Koh, D.C., Lee, D.H., Lee, S.G., Park, W.B., Koh, G.W., and Woo, N.C., 2003b, Hydrogeochemical and isotopic evidence of groundwater salinization in a coastal aquifer: a case study in Jeju volcanic island, Korea. Journal of Hydrology, 270, 282-294.

상세보기
Lee, B.J. and Hwang, S.H., 2008, Evaluation of characteristics of seawater intrusion based on the groundwater fluctuations: Baksu area, Yeonggwang-gun. Journal of the Geological Society of Korea, 44(2), 232-240. (in Korean)
Lee, J.H., Kim, R.H., and Chang, H.W., 2002, Interaction between groundwater quality and hydraulic head in an area around an underground LPG storage cavern, Korea. Environmental Geology, 13, 901-912.
Lee, J.H., Kim, J.H., Kim, H.m., and Chang, H.W., 2007, Statistical approach to determine the salinized ground water flow path and gydrogeochemical features around the underground LPG cavern, Korea. Hydrological Processes, 21, 3615-3626.

상세보기
Lee, J.Y., Lee, G.S., and Song, S.H., 2007a, An interpretation of changes in groundwater level and eletrical conductivity in monitoring wells in Jeju Island. Journal of the Korean Earth Science Society, 28(7), 925-935.

원문보기 상세보기
Lee, J.Y. and Song, S.H., 2007, Groundwater chemistry and ionic ratios in a western coastal aquifer of Buan, Korea: implication for seawater intrusion. Geosciences Journal, 11(3), 259-270.

상세보기
Lee, Y.H., Hong, W.H., and Lee, J.S., 2014, The vulnerability assessment of water supply through the analysis of emergency water shortage in cut off water supply-prone island area. Journal of the Architectural Institute of Korea Planning & Design, 30(1), 253-260. (in Korean)

상세보기
Na, C.K. and Son, C.I., 2005, Groundwater quality and pollution characteristics at Seomjin river basin: Pollution source and risk assessment. Economic and Environmental Geology, 35(3), 261-272. (in Korean)
Park, Y.Y., Lee, J.Y., Kim, J.H., and Song, S.H., 2012, National scale evaluation of groundwater chemistry in Korea coastal aquifers: evidences of seawater intrusion. Environmental Earth Sciences, 66, 707-718.

상세보기
Revelle, R., 1941, Criteria for recognition of sea water in groundwater. Transaction of American Geophysical Union, 22, 593-597.

상세보기
Shin, I.H., Park, C.Y., Ahan, K.S., and Jeong, Y.J., 2002, Hydrogeochemistry of Groundwaters at the Gogum island area in Jeonnam, Korea. Journal of the Korean Earth Science Society, 23(6), 474-485. (in Korean)
Song, S.H., Lee, J.Y., and Yi, M.J., 2007, Evaluation of long-term data obtained from seawater intrusion monitoring network using variation type analysis. Journal of the Korean Earth Science Society, 28(4), 478-490. (in Korean)

원문보기 상세보기
Todd, D.K., 1959, Ground Water Hydrology. John Wiley & Sons, Inc., New York.
Youn, J.S. and Park, S.W., 1998, Hydrochemical characteristics of spring water in Cheju island. Journal of the Korean Society of Groundwater Environment, 5(2), 66-79. (in Korean)

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