1. 서론

지하수 오염 취약성은 대수층이 얼마나 오염에 취약한가를 상대적으로 나타내며, 이러한 취약성을 공간적인 분포로 나타낸 것이 지하수 오염 취약성도이다. 이러한 지하수 오염 취약성도는 지하수 오염 예방과 관리에 기초 자료로 사용된다. 본 연구에서는 이러한 지하수 오염 취약성을 평가하기 위해 지하수, 지형, 지질, 토양 등의 자료를 이용한 남한 전역에 대해 해상도 30 m로 지하수 오염 취약성도를 작성하였고, 이를 위해 미국 Environmental Protection Agency(EPA)에서 개발된 DRASTIC 모델을 기본으로 사용하였다.

2. 연구 방법

본 연구에서는 미국 EPA에서 개발된 DRASTIC 모델(Aller et al., 1987)을 사용하여 지하수 오염 취약성도를 제작했다. 이 모델은 지하수 오염 취약성 평가는 넓은 지역에서의 상대적 오염취약성을 평가하기 위하여 개발된 이후 국내외에서 많이 이용되고 있다. 본 모델은 지하수 오염을 분석하는 모형에서는 오염물질은 강우에 의하여 지표면으로부터 지하수로 유입되며 물과 같은 유동성을 갖는다고 가정한다. 오염물질은 강수에 혼합되어 지표에서 지하로 이동한다는 대전제를 기반으로 한다. 또한, 평가 지역은 0.4 km²이상이어야 한다. 이 모델에서 입력인자로 고려되는 것은 총 7가지 인자로 지하수위(D), 함양량(R), 대수충매질(A), 토양매질(S), 지형경사(T), 비포화대매질(I) 및 수리전도도(C)이다. 각 인자의 범위는 일반적으로 1에서 10 사이의 값으로 결정되며 가중치는 1에서 5 사이의 값으로 결정된다. 또한, 일반 지역 혹은 농촌지역 여부에 따라 두 가지 가중치 시스템을 선택적으로 부여할 수 있다.

이러한 DRASTIC 모델의 각각의 오염 영향인자의 가중치, 범위, 등급값은 Table 1과 같다. 이 표에서 D, R, A, S, T, I, C는 각 오염영향인자이며, 일반지역 및 농촌지역에 대한 가중치(weight)는 각 인자와 다른 인자 간의 상대적 중요성을 평가하여 수치화 한 것이며, 범위(range) 및 등급값(rating)은 각 인자에 대한 개별 범위의 오염가능성을 수치화 한 것이다. 이러한 가중치 및 등급값을 식 (1)을 이용하여 DRATIC 지수를 계산한다. DRASTIC 지수(D_I)는 각 인자의 등급과 가중치와의 곱을 선형중첩하여 계산된다. 이러한 DRASTIC 지수는 일반적으로 23~226의 범위를 나타내며 값이 클수록 지하수의 오염 취약성이 상대적으로 높음을, 낮을수록 지하수 오염 취약성이 상대적으로 낮음을 의미한다.

D_I = D_RD_W + R_RR_W + A_RA_W + S_RS_W + T_RT_W + I_RI_W + C_RC_W (1)

이렇게 계산된 DRATIC 지수를 공간적으로 지도의 형태로 나타낸 것이 오염 취약성도이다.

3. 연구 자료

DRASTIC 모델의 입력자료는 중 지하수위까지의 깊이(Depth to groundwater)는 국토지리정보원의 수치표고모델로부터 자료 처리를 통하여 제작하였다. 지하수위 자료의 부족과 편중으로 총 7,082개 우물에 대해 구축된 시추공 자료를 이용하여 지하수에 대해 고도와 지하수위의 관계식을 회귀분석으로 구하고, 이 식을 이용하여 지하수위를 예측하였다. 이렇게 구한 관계식은 식 (2)과 같다. 본 식에서 상관계수(r²)의 값은 0.9797로 높은 상관성을 갖는다.

wt = 0.9885 * h – 6.0372, r² = 0.9797 (2)

(h: 지료면의 고도, wt: 지하수위 고도)

함량율(Net recharge)의 경우 환경부의 지하수 관리 기본계획 자료로부터 2017년도 행정구역별 지하수 함양량을 취득하였다. 해당 자료를 통계청에서 제공하는 국가 행정구역 경계 shape 파일에 입력하여 공간정보 자료로 변환하였다. 대수층 매체(Aqua media)는 수자원공사에서 제공하는 수문지질도를 사용하였고, 토양 매체(Soil media)는 농촌진흥청에서 제공하는 1:25,000 토양도로부터 심토토성 정보를 활용하였다. 지형경사(Topography)는 국토지리정보원의 수치표고모델로부터 자료 처리를 통하여 작성하였고, 수리전도도(Hydraulic conductivity)는 한국지질자원연구원의 지질도를 이용하여 작성하였다. 불포화대 매체의 영항(Impact of the vadose zone media)은 자료 확보가 어려워 본 연구에서는 사용하지 않았다. 이렇게 작성된 본 연구에서 사용된 각 입력자료는 Fig. 1과 같다.

4. 결과

작성된 DRASTIC의 각 인자를 식 (1)을 이용하여 가중치가 등급값을 준 후 모두 통합하여 작성된 일반 지하수 오염 취약성도는 Fig. 2와 같다. 일반적으로 산지에서 낮은 값을 나타냈으며 평야가 포함된 지역에서 낮게 나타났다. 한라산 주변을 제외하고 제주 지역에서 DRASTIC 모델의 값이 특히 높게 나타났다. 이는 입력자료 중 T와 C의 영향이 크게 작용되었기 때문이다.

5. 결론

본 연구에서는 지하수 오염 취약성을 평가하기 위해 지하수, 지형, 지질, 토양 등의 자료를 이용한 남한 전역에 대해 지하수 오염 취약성도를 작성하였다. 이를 위해 미국 EPA에서 개발된 DRASTIC 모델을 기본으로 사용하였다. 이러한 연구결과인 광역적 지하수 오염 취약성 평가 결과는 토지이용, 수자원계획 수립, 지하수 정화와 원상복구 및 기초환경 시설의 입지 선정 등 지하수의 개발 및 보전 관리에 기초자료로 유용하게 활용될 수 있다.

지하수 오염 취약성도는 환경 빅데이터 플랫폼 홈페이지(www.bigdata-environment.kr)에서 무료로 다운로드 가능하다. 본 자료는 추후 활용성과 접근성을 높이기 위하여 다시 ASCII, ARCGIS GRID, GEOTIFF의 세 가지 데이터형으로 각각 변환되어 제공된다. 또한, 모든 데이터는 남한 통판 자료와 9개 권역(경기, 강원, 충북, 충남, 경북, 경남, 전북, 전남, 제주)으로 분할한 형태로도 제공된다.

Acknowledgements

본 연구는 환경 비즈니스 빅데이터 플랫폼 및 센터 구축 사업의 지원으로 수행되었음.

Fig. 1.

DRASTIC 모델의 입력 데이터

Fig. 2.

지하수 오염취약성도(General DRASTIC model)

참고문헌

• Aller L, Bennett T, Lehr JH, Petty RJ, Hackett G (1987) DRASTIC: A standardized system for evaluating ground water pollution potential using hydrogeological settings. US Environmental Protection Agency, Washington, D.C., EPA/600/2–87/036.p. 622

Appendix

Figure & Data

References

Citations

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