제주형 지하수 모델을 소개하는 논문이 수자원 분야의 저명 국제학술지인 수리학적 과정 8월호에 게재됐다.
제주도 세계유산본부에 따르면 이번 논문은 세계유산본부가 문화재청의 지원을 받아 2019년부터 2020년까지 2년에 걸쳐 추진한 제주도 천연동굴 보존관리방안 연구 및 조사의 일환으로 작성됐다. 논문 작성에는 한라산연구부 한국지질자원연구원 텍사스 퍼미안 베이즌 대학이 공동 참여했다.
논문에는 만장굴·용천동굴 등 용암동굴 내 지하수 유입 특성을 연구한 결과가 담겨 있다. 또한 제주도 지하수 흐름이 너와지붕을 흘러가는 빗물의 흐름과 유사한 것으로 해석하고 너와모델(multi-layered shingle aquifer model)이라는 제주형 지하수 모델명을 제시했다.
논문 주요 내용으로는 지표로 스며든 빗물은 지하에 분포하는 여러 매의 물이 스며들기 어렵거나 스며들지 않는 성질인 불투수성 지질구조의 고토양층 상부를 따라 흘러가는 과정에서 하천이 이후의 새로운 화산활동으로 인해 용암에 덮인 고하천인 고토양층의 단절부를 통해 지하로 더 깊이 흘러든다. 지하로 흘러든 물은 아래에 위치한 또 다른 고토양층을 따라 수평·수직적 흘러가기를 반복해 여러 대수층으로 이뤄진 상당한 규모의 지하수체가 형성되고 있다.
이번 연구 결과는 용암동굴에서 지하수의 흐름을 직접 관측하여 얻은 결과라는 점에서 기존 연구와 차별화된다.
세계자연유산으로 등재된 만장굴과 용천동굴은 깊이 10~30m, 폭 4~22m 길이 3~5km의 지하 공간으로 지하수의 흐름을 직접 관측할 수 연구 공간이다.
연구진은 약 1년 3개월에 걸쳐 수 km에 걸쳐 동굴 내로 유입되는 지하수의 흐름 양상과 특성을 주기적으로 관측했다. 기존의 많은 지하수 연구들은 지하수 관정을 대상으로 진행돼 왔다.
너와모델 개념은 제주도 지표의 지질과 지하수 흐름을 관찰한 결과를 토대로 지난 2017년 국내 지질학회지에 최초 보고됐다. 이후 지하의 용암동굴로 지하수 연구영역을 확대헤 동굴 내 고토양층 분포와 지하수 흐름에 대한 관측 자료를 토대로 구체화됐다.
특히 새롭게 제시된 지하수 흐름모델(너와모델)은 기존의 하와이형 및 카나리형 모델에서 쉽게 해석되지 않는 제주도 지하수의 흐름특성을 더 잘 설명할 수 있는 이점이 있다.
하와이형 모델(하와이섬)은 지하수대를 저지대의 기저지하수대와 고지대의 화산재 및 토양층 위에 부유되어 있는 부유지하수 그리고 관입암들에 의해 규제돼 있는 지하수대로 분류되고 카나리형 모델(카나리 제도의 화산섬)은 지하수대가 지하의 저투수성 화산돔체 상위에 분포하는 것으로 해석된다.
기존의 지하수 모델은 다층으로 이뤄진 지하 대수층 지하수 수위의 수직적 불연속성 지하수 연령의 수직적 불균질성 피압 대수층의 존재 등 제주도 지하수만의 특징을 설명하는데 한계가 있었다.
연구를 진행한 한라산연구부 안웅산 박사는 “새롭게 제안된 지하수 모델을 기반으로 한 지하수의 흐름량 흐름속도 및 패턴에 대한 정량적 연구가 이뤄진다면 제안된 모델은 향후 제주도 지하수 관리와 예측에 크게 기여할 수 있을 것”이라며 "추가 연구가 필요하다"고 밝혔다. 또, 신창훈 한라산연구부장은 “이번 연구결과는 지하수학 화산학 동굴학 등 여러 학문 분야에서 수년에 걸쳐 수행된 기초연구의 결실”이라며 “앞으로도 자연분야 전반에 걸친 연구에 집중하겠다”고 덧붙였다.
전체댓글 0