[논문]지하수 부존량 평가와 관리에 대한 소고

이병선; 박종환; 명우호; 손주형; 이상화; 심규성; 송성호

doi:10.7857/jsge.2018.23.6.028

지하수 부존량 평가와 관리에 대한 소고
A Note on Estimating and Managing Groundwater Reserves 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.23 no.6, 2018년, pp.28 - 36

이병선 (한국농어촌공사 농어촌연구원) , 박종환 (한국농어촌공사 농어촌연구원) , 명우호 (한국농어촌공사 농어촌연구원) , 손주형 (한국농어촌공사 경남지역본부) , 이상화 (한국농어촌공사 경기지역본부) , 심규성 (한국농어촌공사 경남지역본부) , 송성호 (한국농어촌공사 농어촌연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to estimate groundwater reserves within a designated depth. Three methods were applied to one representative county in southern Gyeongsang province, South Korea, to estimate the groundwater reserves in the aquifers. Estimated amounts of groundwater reserves in the region ranged from $20.2{\times}10^9m^3$ to $68.7{\times}10^9m^3$ (average $37.9{\times}10^9m^3$). Groundwater recharge obtained with a recharge ratio of 16.6% was $1.1{\times}10^9m^3/year$. Exploitable groundwater with an assumption of decadal-cycle minimal rainfall of 977.0 mm/year was approximated as 72% ($0.8{\times}10^9m^3/year$) of the total replenished water by recharge. The volume of recharge and exploitable water accounted for only 1.1% and 0.8% of groundwater reserves, respectively, which indicates substantial capacity of the reservoir to supply groundwater in an event of unexpected droughts. Nonetheless, each groundwater well should strictly comply with its allocated pumping rate to avoid alluvial groundwater depletion.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Simplified cross-section of groundwater bearing aquifer.
그림 Fig. 2. The global distribution of lithology with depth and the global average porosity with depth that is filled with groundwater (in oblique lines) (Gleeson et al., 2016).
그림 Fig. 3. Geology of Yangsan county (modified after GSK, 1964).
표 Table 1. Hydrogeology of Yangsan county (GSK, 1964)
표 Table 2. A comparison of presumed groundwater reserves based on three selective methods
표 Table 3. A rate of groundwater recharge amounts and exploitable amounts compared with groundwater reserves in Yangsan city
표 Table 4. A change of groundwater reserves in accordance with a long-term fluctuation of groundwater level

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

, 2013) 등으로 분류된다. 본 연구에서는 양산시 지하수관리계획(Yangsan, 2018)에서 제시된 지하수 함양률, 함양량 및 개발 가능량을 지하수 부존량과 비교하였다.

제안 방법

(2) 해당유역 충적층과 수문지질단위별 대수층 두께를 산출(분석)한다.
, 2015)을 이용하여 지하수 부존량을 산출하였다. 또한 양산시의 지하수 함양량 및 개발 가능량을 계산하여 지하수 부존량과 비교하였고, 관측공에서 나타난 지하수위 하강이 지하수 부존량, 함양량 및 개발 가능량의 감소에 미치는 의미를 평가하였다.
수문지질단위 분류를 이용한 지하수 부존량 산출을 위해, 양산시 수문지질단위별 면적은 (Table 1)을 기준으로 하였고, 각 수문지질단위별 저류계수는 지하수관리기본계획(MOCT, 2007)에 기재된 각 수문지질단위별 평균값(미고결성 퇴적물 2.4, 비다공질 화산암 0.39, 백악기 산성 관입화성암 1.03, 백악기 쇄설성 퇴적암 0.49)을 참고하였다. 또한 충적대수층과 암반대수층의 심도는 양산시 충적 관정 및 암반관정의 평균심도(각 16.
양산시 지하수 대수층에서 가뭄 시 공급 가능한 지하수량(내한능력)을 평가하기 위하여, 양산시 지하수 부존량, 함양량, 개발 가능량을 비교하였다. 지하수 부존량은 수십~수백년에 걸친 기간 동안에 걸친 수문순환에 의해 지중에 저장된 지하수량인 반면, 지하수 함양량은 1년 동안 저장된 수량이고, 개발 가능량은 물순환 체계를 파괴하지 않는 범위 내에서 1년이라는 기간 동안 이용하도록 허가된 지극히 제한된 수량이다.
양산시 지하수 부존량 계산을 위해 전술한 3개의 방법 (지정심도에 따른 부존량 산출 방법, 수문지질단위 분류를 이용한 지하수 부존량 산출방법 및 현생 지하수 부존량 산출방법)을 적용하고 결과를 비교하였다. 이 후, 양산시 지하수 함양량 및 개발 가능량을 산출하여 지하수 부존량과 비교하였다.
양산시 지하수 부존량 계산을 위해 전술한 3개의 방법 (지정심도에 따른 부존량 산출 방법, 수문지질단위 분류를 이용한 지하수 부존량 산출방법 및 현생 지하수 부존량 산출방법)을 적용하고 결과를 비교하였다. 이 후, 양산시 지하수 함양량 및 개발 가능량을 산출하여 지하수 부존량과 비교하였다.
적용된 충적관정의 평균심도가 양산시 충적층의 실제 평균심도를 의미하는 것은 아니지만, 양산시에서 수집된 시추자료 개수의 부족으로 양산시 실제 충적층 두께를 통계적으로 산출해내기 어려웠기 때문에, 110개소 충적관정의 평균심도는 양산시 충적관정 이용자가 일반적으로 개발·이용하는 체감심도(또는 대표심도)로 고려하여 이를 충적층 평균심도로 설정하였다.
국내에서는 서울특별시 지하수관리계획에 의거하여, 서울특별시 지질분포를 기준으로 심도 100 m 및 200 m까지 지하수 부존량을 산출한 바 있다(RDC, 1996). 즉, 서울특별시 평균 충적 대수층 심도 내의 1차 공극에 부존된 충적층 지하수의 수량과, 풍화대 하부 지정심도(100 m 및 200 m) 내의 2차 공극에 부존된 암반층 지하수의 수량을 합산하여 지하수 부존량을 산출하였다. Song et al.
현생 지하수 부존량 산출을 위해 우선 양산시 총지하수 부존량을 산출하였다. 이 때 공극률을 0.

대상 데이터

3. 연구지역

연구대상지역인 양산시는 경상남도 서부에 위치하며, 인구는 345,055명(2016.06 현재)이며 면적은 약 485.4 km²이다. 양산시의 농경지 및 임야 면적은 감소추세인 반면 대지와 기타용지 면적은 늘어나는 추세이지만, 토지이용현황에 의하면 농경지 비율은 49.

이론/모형

3을 이용하여 계산된 면적을 적용하였다. 각 암종에 적용된 공극률은 Freeze and Cherry(1979) 및 Domenico and Schwartz (1998)에 기록된 각 암종별 평균값을 참고(충적층 40%, 결정질암 2.5~5.0%, 퇴적암 17.5%)하였다. 양산시 지하수위 심도는 양산시 지역지하수관리계획(Yangsan, 2018)에서 조사된 489개소 관정의 평균 지하수위 심도(9.
5%)하였다. 양산시 지하수위 심도는 양산시 지역지하수관리계획(Yangsan, 2018)에서 조사된 489개소 관정의 평균 지하수위 심도(9.2 m)를 적용하였다. 489개소 중 충적관정 개소수는 3개소로, 충적층 지하수 부존량 산출을 위해 489개소의 심도(9.
이 연구에서는 경상남도 양산시에 대하여, 선행 3가지 연구방법(Gleeson et al., 2016; RDC, 1996; Song et al., 2015)을 이용하여 지하수 부존량을 산출하였다. 또한 양산시의 지하수 함양량 및 개발 가능량을 계산하여 지하수 부존량과 비교하였고, 관측공에서 나타난 지하수위 하강이 지하수 부존량, 함양량 및 개발 가능량의 감소에 미치는 의미를 평가하였다.
지정심도에 따른 부존량 산출을 위해, 양산시 지질을 구성하는 암종(Table 1)의 면적은 ArcGIS 10.3을 이용하여 계산된 면적을 적용하였다. 각 암종에 적용된 공극률은 Freeze and Cherry(1979) 및 Domenico and Schwartz (1998)에 기록된 각 암종별 평균값을 참고(충적층 40%, 결정질암 2.

성능/효과

지하수 개발 가능량은 지하수 장해가 발생되지 않도록 지하수 함양량 이내의 수량으로 산출되도록 제안되었고, 통계적으로는 10년 빈도 가뭄 시 대수층에 충전된 지하수 함양량으로 정의된다((MOLIT, 2017). 결과적으로 지하수 부존량은 대수층 공극에 저유된 지하수 부피의 개념이 지하수가 함양된 연대기적 시간(또는 기간)보다 더 우세하게 고려되는데 반해, 지하수 함양량 및 개발 가능량은 1년이라는 특정한 기간 동안 발생한 강수량에 의해 충전된 지하수로 정리된다.
또한 대륙지각 2 km 심도 이내에 부존된 지하수 가운데, 비교적 최근에 함양이 되었고 전지구적 수문순환에 민감한 50년 미만의 현생 지하수 부존량은 총지하수 부존량 (2 km 심도 이내)의 약 6%(1.5~5.6% 범위) 미만이고, 그 수량은 0.13 × 1016 m3(0.01~0.50 × 1016 m3 범위, 단, 1~ 17%의 불확실성을 고려할 경우)이며, 이는 전지구 대륙지각을 약 3 m 정도 균일하게 덮을 정도의 부피라고 하였다.
7억 m³의 지하수 부존량을 산출하였다. 또한 양산시 지하수 함양률(약 16.6%)을 적용하여 지하수 함양량(약 1.1억 m³/년)과 지하수 개발 가능량(약 0.8억 m³/년)을 산출하였다. 지하수 부존량, 함양량 및 개발 가능량을 비교한 결과, 지하수 함양량은 부존량의 약 1.
양산시 지하수 함양률 산정을 위하여 5가지 방법(물수지 분석법, 토양수분수지법, NRCS-CN법, 지하수위 강하곡선법, 지하수위 분석법)이 적용되었고, 이 결과 함양률은 11.1~21.6% 범위(물수지분석법 21.6%, NRCS-CN법 18.5%, 토양수분수지법 18.3%, 지하수위 분석법 13.2%, 지하수위 강하곡선법 11.1%)로 나타났다(Yangsan, 2018). 이 연구에서는 5개 함양률 분석의 평균값(16.
7 m)는 양산시 암반관정 3,300개소의 평균심도로서, 해당 심도는 양산시 암반관정 이용자가 일반적으로 개발·이용하는 체감심도로 고려하여 이를 양산시 암반층 평균심도로 설정하였다. 이 결과, 심도 122.7 m까지 저장된 양산시 총지하수 부존량은 약 20.2억 m³(충적층 지하수 약 1.7억 m³, 암반층 지하수 약 18.5억 m³)으로 산출되었다(Table 2).
7 m)를 적용하였다. 이 결과, 심도 122.7 m까지 저장된 양산시 총지하수 부존량은 약 24.9억 m³으로 산출되었다(Table 2).
지하수 부존량은 심부지질 정보에 대한 불확실성 때문에 일반적으로 특정한 지정심도까지 부존된 지하수 포화량으로 산출한다. 이 연구에서는 양산시를 대상으로 지하수 부존량을 산출하였고, 암반관정 평균심도인 약 122.7 m 까지 약 20.4~68.7억 m³의 지하수 부존량을 산출하였다. 또한 양산시 지하수 함양률(약 16.
0005로 적용하여 양산시 2 km 심도까지 총지하수 부존량을 산출한 결과, 양산시 총지하수 부존량은 약 1,227억 m³으로 추정되었다. 이 후, 현생 지하수 부존량을 총지하수 부존 량의 약 5.6%로 고려(Gleeson et al., 2016)하여 산출한 결과, 양산시 현생 지하수 부존량은 약 68.7억 m³으로 산출되었다(Table 2).
0% 수준으로 계산된다(Table 3). 이러한 결과를 기초로, 양산시에서 가뭄에 따른 긴급관정을 개발하는 경우, 양산시 지하수 대수층은 지하수 개발 가능량(1.2~4.0%)을 훨씬 상회하는 약 96% 이상의 지하수를 개발할 수 있는 잠재력(내한능력)이 충분하다고 평가 가능하다. 최근 Kim et al.
양산시 지하수 부존량 산출을 위하여 상기한 3가지 산출방법을 적용한 결과는 (Table 3)과 같다. 지정심도 적용에 따른 지하수 부존량(약 20.2억 m³)과 수문지질분류 적용에 따른 부존량(약 24.9억 m³)의 값은 유사하게 산출되었으나, 현생 지하수 부존량(약 68.7억 m³)은 상기 두 가지 방법의 산출량(약 20.2~24.9억 m³)과 비교할 때 약 2.8~3.4배 큰 것으로 나타났다.
8억 m³/년)을 산출하였다. 지하수 부존량, 함양량 및 개발 가능량을 비교한 결과, 지하수 함양량은 부존량의 약 1.6~5.5%, 개발 가능량은 1.2~4.0% 수준으로 나타나, 지하수 대수층은 가뭄대응 내한능력이 충분한 것으로 나타났다. 그러나 가뭄에 따른 지하수위의 감소는 충적층 지하수량의 감소에 직접적인 영향을 끼칠 수 있으므로, 지하수 이용량을 지하수 개발 가능량 이내로 이용하도록 규제함과 동시에 관정 소유주는 허가·신고량을 준수하는 상시 지하수량 관리가 필요하다.

후속연구

결과적으로 기후변화에 따른 강수량 변화와 충적층 지하수량 감소를 대비하기 위해서는, 충적층 지하수 부존량의 상시 확보를 위해 관정별 허가·신고량 이내로 이용함과 동시에 기설관정에 대한 사후관리를 주기적으로 시행하여 기설관정의 재생이용 및 신규관정 개발의 억제 정책이 요구된다.
그러나 가뭄에 따른 지하수위의 감소는 충적층 지하수량의 감소에 직접적인 영향을 끼칠 수 있으므로, 지하수 이용량을 지하수 개발 가능량 이내로 이용하도록 규제함과 동시에 관정 소유주는 허가·신고량을 준수하는 상시 지하수량 관리가 필요하다. 이와 더불어 상습가뭄지 역에는 가뭄대응 지하수자원 확보전략으로 지하댐, 모래 저장댐, 인공함양 및 관정연계이용 등의 기술을 확산하여 적용할 필요가 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지하수관리기본계획에는 무엇이 기술되었는가?	그러나 지각의 두께가 모든 지점마다 다르고, 심부에서의 2차 공극 발달 여부도 공간적으로 차이가 크며, 또한 대륙지각 심부(13~18 km 심도 이하) 취성 -연성 변환영역(brittle-ductile transition zone)에서는 공극을 확인하기도 어려우므로, 지각 전체에 부존된 지하수 부존량을 추정하기는 사실상 불가능하다. 이러한 한계로 인하여 지하수관리기본계획(MOLIT, 2017)에는 국내 8개 수문지질단위(미고결 쇄설성 퇴적층, 다공질 화산암, 반고결 쇄설성 퇴적암, 비다공질 화산암, 관입화성암, 쇄설성 퇴적암, 탄산염암(석회암), 변성암)의 지하수 부존 ‘특성 (characteristics)’에 대해서만 기술되어 있고, 지하수 ‘부존량(reserves)’에 대해서는 언급하지 않고 있다. 최근 대부분의 지역지하수관리계획에서도 마찬가지로 해당지역의 지하수는 3개 수문지질단위(미고결 쇄설성 퇴적층, 다공질 화산암, 반고결 쇄설성 퇴적암)의 경우 주로 1차 공극에 부존하여 지하수 산출성이 좋은 특성을 보이고, 나머지 5개 수문지질단위(비다공질 화산암, 관입화성암, 쇄설성 퇴적암, 탄산염암(석회암), 변성암)의 경우 주로 2차 공극에 지하수가 부존하여 지하수 산출성이 상대적으로 좋지 않은 특성을 보이는 것으로 정리하고 있다.
	국내의 지하수 함양량 비중은 어떠한가?	지하수 함양량이란 지표에 도달한 강우 중 토양을 침투하여 대수층(포화대)까지 내려가 지하수를 이루는 강수의 양으로 정의된다. 우리나라의 경우, 전국적으로 1년 동안 발생한 강수 중 평균 14.9%가 지표면을 침투하여 대수층을 충전하는 것으로 보고된다(MOLIT, 2017). 지하수 개발 가능량은 지하수 장해가 발생되지 않도록 지하수 함양량 이내의 수량으로 산출되도록 제안되었고, 통계적으로는 10년 빈도 가뭄 시 대수층에 충전된 지하수 함양량으로 정의된다((MOLIT, 2017).
	지하수 부존량은 무엇인가?	지하수 부존량이란 지각에 포함된 지하수의 총량으로서, 상세하게는 천부 수m 심도부터, 깊게는 심부 수km 심도 까지 1차 공극(지층 형성과 동시에 생성된 미고결 퇴적물의 공극, 화산암의 기공 및 주상절리 등)과 2차 공극(지층 형성 후에 생성된 단층, 절리 등 단열구조, 탄산염암의 용해 공동 등)을 채우고 있는 지하수의 수량으로 정의된다(MOCT, 2007). 그러나 지각의 두께가 모든 지점마다 다르고, 심부에서의 2차 공극 발달 여부도 공간적으로 차이가 크며, 또한 대륙지각 심부(13~18 km 심도 이하) 취성 -연성 변환영역(brittle-ductile transition zone)에서는 공극을 확인하기도 어려우므로, 지각 전체에 부존된 지하수 부존량을 추정하기는 사실상 불가능하다.

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증