지하수
1. 개요
地下水지하의 지층(地層)이나 암석 사이의 빈틈을 채우고 있거나 흐르는 물로 정의된다. (지하수법 제2조 제1호)
지표면 아래인 지하에 존재하는 물. 이 때, 일반적인 지하수는 대수층을 따라 지하 내부를 흐르지만, 때때로 한 곳에 고여서 정체된 상태로 있을 수도 있다. 지하 암반에 있는 아주 작은 크기의 무수히 많은 기공과 틈에 물이 꽉 채워져 있는 형태이며, 압력차에 의해 대수층을 따라 아주 천천히 이동한다. 상하수도처럼 땅 속 동굴에서 강을 이루고 물이 흐르기 보다는 정수기 필터 같이 틈이 있는 암석사이로 압력에 의해 밀려가는 모습에 가깝다. 자연적으로 물이 땅 위로 흘러나오기도 하며(샘), 인공적으로 땅을 파서 대수층에서 이것을 직접 뽑아 쓸 수도 있다(우물). 지하수로 대수층이 가득찬 공간의 표면을 '지하수면(water table)'이라고 하는데 사막등의 환경에서 이 지하수면이 지표에 노출된 지점이 바로 오아시스다.
2. 지하수의 역사
고대 그리스 시대의 플라톤과 그를 위시한 그리스 철학자들은 샘과 강은 정수된 바닷물이 지하로 이송된 것이라고 믿었다. 이후 아리스토텔레스는 바닷물이 동굴 등을 통해 수증기형태로 이동되어 샘에서 응축된다고 생각했다. 이후 별도의 논의 없이 이러한 이론은 17세기까지 논파되지 않았다.
3. 수문학적 지하수의 양
지하수는 지구상에 존재하는 담수의 총량 중 30.1%를 차지하는 것으로 알려져 있다. 참고로, 지표수 (하천, 호수 등)는 이 총량 중 단 0.3%만 차지한다! 다시 말하자면, 빙하 및 적설 형태로 존재하는 담수는 총량 중 69.6% 이므로, 담수이면서, 액상으로 존재하는 물의 99%가 바로 지하수이다[1].
4. 지하수의 이용
지하수는 대수층 내에 충진되어 흐르는 과정에서 다공성 매질 (porous media)에 의하여 걸러지기 때문에 대체로 깨끗하여 식수로도 이용된다. 흔히 볼 수 있는 우물이나 약수도 지하수에 속한다. 그러나 지하수는 그 이동속도(유속)가 빠르지 않으며, 애초에 지하라는 닫힌 계에 존재하므로 지하수가 오염된 경우는 정화가 매우 힘들다. 인위적으로 투입하거나 자연적으로 존재하는 일부 혐기성 미생물이 DNAPL 과 LNAPL등의 오염물질을 어느 정도 분해하기는 하지만 그 분해속도는 매우 느리다.
건조한 지역에서는 지하수를 퍼올려 농업에 이용한다. 오스트레일리아는 대찬정 분지(Great Artesian Basin)의 지하수로, 미국은 오갈랄라 대수층의 지하수로 농사를 짓는데 지하수가 많은 지역이 웬만한 나라 하나의 면적 이상이다.
그러나 오스트레일리아에서는 염류집적(토양 염류화)이 진행되고 있어서 문제가 되고 있다. 호주의 토양은 자연적으로 염분을 함유하고 있다. 그러나 호주의 토종식물들은 지하수의 수위가 염분을 머금은 토양까지 올라오지 않도록 깊은 뿌리로 지하수를 섭취, 지하수의 수위를 일정한 깊이로 유지시켜왔었고 우기때 지하수의 수위가 높아지려 해도 뛰어난 수분 저장능력으로 지하수의 수위를 일정하게 유지시켜왔었다. 그러나 백인들의 정착이후, 백인들이 깊은 곳에 있는 지하수를 섭취 할 수 있는 토종식물들을 벌목하고 뿌리가 얕은 농작물들로 대체하자 지하수의 수위가 증가했고 수분 저장능력이 후달리는 농작물들이 우기때에도 수위가 증가하는 것을 막지 못한 나머지, 결국엔 지하수가 토양속에 갇혀있었던 염분을 지상까지 '''가지고''' 올라왔고 그 토양은 염류집적에 의해서 불모지가 되어 버렸고 식물이 자랄 수 없게됐다.
그러는 한편, 전세계적으로 지하수를 퍼올려 농업에 이용하는 국가들의 지하수가 점차 고갈되어 문제가 되고 있다. 지하수는 태양빛 같은 무한한 자원이 아니라는것을 유념하자. 이미 언급했듯이 땅속에 있는 강물이나 마찬가지며, 당연히 계속 가져다 쓰면 부족해진다. 대부분의 지하수들은 느린 속도로라도 충진이 되지만 아주 오래전에 생겨서 이제는 더이상 충진이 아예 안되는 지하수들도 존재한다. 이렇게 지하수가 고갈되면 그 일대가 물이 부족해지는 건 물론이고, 바닷물의 지하수 침투, 최악의 경우 '''지반이 내려앉을 수 있다.'''
5. 지하수 개발에 따른 미시적 문제
개인이 직접 땅을 깊이 파서 물을 얻기란 대수층 표면이 매우 얕은 경우를 제외하고는 불가능에 가깝기 때문에 어떤 땅에서 지하수를 개발하려면 근처에 있는 지하수 개발업체(이하 '업체')에 문의해야 한다. 그런데 만약 사이비 업체와 함께 작업하는 경우, 업체 직원들도 대부분 현장을 방문해서 어떤 곳을 굴착하면 지하수가 나올 것인지 다우징 로드를 통한 단순한 감으로 판단한다. 이를 흔히 수맥을 찾는다고 한다. 지하수 시추 장비가 들어오기 어려운 오지에[2] 어느 업체 직원을 불러 조사하게 했더니 "이곳은 물 안 나와요"하고 돌아가서 그에 빡친 의뢰인이 다른 업체의 직원을 불러서 조사하게 했더니 물이 있다고 판단해서 공사했더니 정말로 물이 나오는 경우가 있다. 업체에서 딱히 과학적인 방법으로 지하수 탐사를 하지는 않는 셈. 아니면 오지까지 장비를 끌고 오기 귀찮아서 물이 없다고 대충 둘러대거나.[3]
즉, 다우징 로드를 통한 지하수 탐사는 과학적으로 증명된 방법이 아닌 만큼 다우징 로드를 근거로 굴착을 하다 보면 아무리 땅을 파고 파도 업체의 예상과는 빗나가게 물이 나오지 않을 수도 있다.
개발한 지하수는 규모를 보통 소형, 중형, 대형으로 구분하는데 시추공에 매설한 토출관의 지름과 1일 양수능력 면에서 큰 차이를 보인다.[4] 지하수 개발 장비도 소형, 중형, 대형이 있고 장비별 최대 시추 깊이는 소형 약 20~30미터, 60m 이내, 대형 100미터 이상이다.
비용은 업체에 따라 천차만별인데 소형이 200만원 중형이 6~700만 원, 대형은 1,000만 원 이상. 이 비용에는 모터 등 양수시설 설치까지 포함이다. 이는 업체마다 차이를 보이니 지역업체를 통하여 확인하는게 좋다
소형이든 중대형이든 땅을 파다 보면 갑자기 물이 지상에서 몇 미터 높이로 솟구치다가 지표를 따라 마구 흘러내리는 경우가 있는데 그것은 지하수를 발견했다는 뜻이다. 그렇게 되면 지하수를 이용할 수 있도록 업체 직원들이 알아서 장비를 설치하는 등 여러 가지 조치를 한다. 흔히 시추공 깊숙이 수중(水中)모터[5]를 설치한 뒤 수중모터의 전원장치 및 계량기, 그리고 지하수를 의뢰인이 원하는 곳에 받을 수 있도록 호스를 설치하고, 마무리로 주위에 판넬이나 콘크리트로 벽을 쌓고 그 위에 뚜껑을 씌워서 우물 비슷한 모양으로 만든다. 이렇게 해서 취수 가능하게 만든 시설물을 '관정'이라 한다. 수중모터는 고장났을 때 끌어올려서 수리할 수 있도록 밧줄로 지상과 연결해 놓는다. 모터 무게가 상당하므로 끌어올릴 때 주의해야 한다.
법적(지하수법)으로는 대부분의 경우 지하수 개발을 할 경우 관할 지방자치단체(시장, 군수, 구청장)에 신고해야 하는데[6], 의뢰인이 하기에는 신고 절차가 불가능에 가깝기 때문에[7] 업체에서 대행해서 신고하게 된다. '''그런데 공사대금을 공사 중에 업체에 미리 다 줘 버리면 공사 후에 업체에서 '우리는 대금 다 받았으니 배째라' 하고 신고를 안 하거나 차일피일 미룰 수 있으므로 의뢰인이 마음고생하기 쉽다.[8] 급기야는 의뢰인이 "검찰에 얘기해서 그 동안에 업체가 무슨 불법행위라도 한 거 있나 조사해 보게 하겠다"고 엄포를 놓은 다음에야''' 업체에서 울며 겨자먹기식으로 신고하기도 한다. 법을 그다지 신경쓰지 않는 의뢰인이라면 별 상관없겠지만 최대한 원칙을 지키려는 의뢰인일 경우 공사대금을 공사 도중에 말고 준공신고[9]가 완전히 끝난 후에 치러야 한다. 그래야 업체에서 아직 못 받은 돈이 아쉬워서 신고 절차를 정성들여 해 줄 것이다.공사 중간에 업체에서 공사 자재가 모자란다든지 하는 어떤 이유를 대며 미리 공사대금을 다 달라고 하는 경우가 있다. 거짓말일 가능성이 높다. 한번 공사할 때마다 몇백씩 챙기는 것이 업체인데 그런 업체가 1회 공사에 필요한 자재 하나 조달 못할 정도로 가난하지는 않다. 게다가 중형이나 대형으로 시추해서 그에 맞게 신고해야 함에도 불구하고 업체에서 임의로 소형으로 신고하는 경우도 있다. 준공신고를 할 경우 업체에서도 세금을 내게 되는데 중/대형보다 소형이 세금이 적기 때문이다.
지하수 이용 부담금이라는 것이 있는데 신고하지 않은 지하수는 당연히 부담금이 없고 농업용수로 신고된 지하수에 대해서는 부담금이 면제된다. 이외 지하수법상 부담금이 면제되는 경우가 몇 있는데 자세한 내용은 법제처 사이트의 지하수법 제 30조의 3을 참고.
지하수 개발이 끝나도 안심할 수는 없다. 어렵게 지하수를 시추해서 수질검사를 했더니 오염된 지하수라서 아무 쓸모가 없을 수도 있을 것이고, 식수로 부적합한 물질이 섞여 있어서 농업용수로는 가능할지 몰라도 음용수로는 쓰지 못할 수도 있다. 식수를 얻겠다고 땅을 팠는데 하필이면 철분을 가득 머금은 지하수가 넘쳐흘러서 의뢰인이 업체를 고소한 경우도 있다. 재수없으면 다시 파야 한다. 준공신고를 위한 지하수 준공검사 중에 수질검사가 포함되어 있는데 이 수질검사의 경우 준공검사의 유형에 따른다. 예를 들어 준공신고를 할 때 농업용수로 신고한다면 지하수가 농업용수로 적합한지만 검사하게 된다. 그 이후에 지하수를 음용으로도 하고 싶다고 하면 전문기관에 개인적으로 시료를 의뢰해서 검사하는 수밖에 없다. 아니면 변경신고를 하거나.
구멍을 팠는데 물이 나오지 않아 쓸모없이 되었을 때나 이미 개발된 지하수를 더 이상 사용하지 않게 되었을 때는 관할 지자체에 지하수이용 종료 신고서를 제출하고 오염방지를 위해 구멍을 다시 메운다
지하수 관정을 설치한 후 얼마 동안은 물을 받았을 때 하얀 찌꺼기 같은 것이 섞여 나올 수 있다. 이는 지하수 관정의 굴착 시 사용하는 점토광물의 일종인 벤토나이트계열 연마제와 더불어 시추 시에 발생하는 부수적인 물질들이다. 그런데 이 찌꺼기도 계속 물을 사용하거나 아니면 공사 끝나고 하루 종일 물을 틀어놓다 보면 더 이상 나오지 않는다. 다만 지하수라는 특성상 깨끗한 물이라도 양동이 등에 물을 받아놓고 얼마간의 시간이 지나면 밑바닥에 흙이 약간 가라앉아 있는 등의 문제는 있을 수 있다. 이는 관정의 설치 시에 올바른 스크린[10]을 설치하는 경우 문제를 줄일 수 있다.
2016년 폭염처럼 정신나간 더위가 발생했을 때 수중모터 전원장치가 맛이 가기 쉽다. 관정 주변에 설치한 벽이 콘크리트라면 외부 열을 차단할 수 있어 그럴 위험성이 덜하지만 판넬이라면 단열성이 좋지 않아[11] 수중모터 전원장치가 더위를 먹어 작동하지 않는다. 그렇게 되면 전기 코드를 꽂고 전원을 켜도 물이 나오지 않는데 그럴 때는 당황하지 말고 수중모터 전원 박스를 열고 리셋 버튼을 찾아서 누르면 원상복구된다. 그래도 안 되면 정말 어딘가 문제가 생긴 것이니 업체를 부르자. 공사 후 최초 1년 간은 무상 A/S를 할 수 있도록 의뢰인과 업체 사이에 서약서 같은 것을 쓰는데[12] 업체에서 서약서대로 해 준다.
겨울에는 계량기가 동파되어서 물이 나오지 않을 수 있다. 지하수를 사용하는 지역은 대부분 시골이니 도시에 비해 기온이 낮아 그만큼 추위에 취약할 수 있다.
온수매트에는 지하수를 절대 사용하지 말라고 온수매트 설명서에 쓰여 있다. 수돗물만 사용하라고 하는데 이유는 지하수에 포함된 미네랄이나 철분등의 성분이 침전되어 온수가 흐르는 관을 막으며 최소 고장에서 최대 화재까지 발생할 수 있기 때문. 재수없다면 성분에 따라 폭발한다. 시골 내려가서 온수매트를 사용할 일이 있다면 주의해야 한다. 가장 좋은 것은 약국이나 화학상 등에서 구할 수 있는 증류수를 이용하는 것이다.
[1] Maidment, D. R. (1993). Handbook of hydrology (Vol. 1). New York: McGraw-Hill.[2] 지하수 업체들도 장비를 끌고 들어오기 어려운 곳은 기피하게 된다[3] 요즘은 귀촌 등의 이유로 지하수 개발 수요가 많다. 그래서 업체도 여기저기 불려다닐 일이 많을 테니 상대적으로 빨리 끝낼 수 있는 일을 선호하는 셈.[4] 법에서 정한 일정 지름 및 1일 양수능력을 초과하는 지하수에 대해서는 사용량을 측정하는 장비를 설치하게 되어 있다.[5] 지하수 수중에 설치하여 물을 지상으로 끌어올리기 위한 모터[6] 사실 안 하고 넘기는 경우가 많다. 신고 절차도 까다롭고 업체에서도 안 해도 상관없다는 식으로 얼렁뚱땅 넘기려 하기 때문이다. 뿐만 아니라 지하수 관련 불법 행위 단속 인력이 적어서 지자체에서 오죽하면 미신고 지하수의 자진신고 기간을 줄 정도이다.[7] 공사 견적의 세부 항목이 들어가는데 개인이 작성하기는 사실상 불가능하다.[8] 의뢰인이 신고를 해 달라고 독촉하는데도 잘 안된다.[9] 이게 끝나야 지방자치단체에 지하수개발 신고가 완료되는 것이다[10] 지하수 투수성을 우수하게 하고 이물질의 유입을 방지하며 굴착공의 무너짐을 다소 막아주는 다공성의 마개[11] 건축법상 외부 공기와 직접 접하는 건축물 외벽의 단열재는 최소 10cm 이상의 두께로 설치하도록 되어 있다(단열재 등급 및 공동주택 여부에 따라 다른데 어느 경우든지 최소 10cm 이상). 그런데 지하수 관정의 단열재로 설치하는 스티로폼은 고작 3~4cm. 단열이 제대로 될 리가 없다.[12] 지하수가 일찍 고갈될 경우 다시 파는 것도 포함한다.