국내 지하수 동위원소 조성의 공간분포

국문 초록 (Abstract)

지하수 내 안정동위원소 조성의 공간분포를 파악하는 것은 지하수 함양 및 유동을 평가함에 있어 근본적인 수문학적 정보를 제공해준다. 이에 본 연구에서는 전국에 분포하는 용천수와 다중심도관정 지하수를 대상으로 물 안정동위원소 조성의 공간분포 파악하고 이를 좌우하는 주요 인자들에 대해 파악하고자 하였다. 이를 위해 산지에 분포하는 용천수(127개소)와 국가지하수 관측망(330개소)을 대상으로 물시료를 채취하여 산소와 수소 동위원소 조성을 분석하였다. 분석된 용천수와 지하수의 동위원소 조성이 여름 강수선에 편중되어 있으며, 겨울 강수와 비교하여 상대적으로 낮은 d-excess의 범위(10.1 ~ 11.7‰)를 나타내었다. 해당 분석치를 활용하여 시각화한 국내 지하수 내 산소와 수소 동위원소 조성의 공간분포는 전반적으로 남서쪽에서 북동쪽으로 갈수록 점차 낮아지는 양상을 보였다. 이러한 지리적 특성에 따른 동위원소조성의 변화는 국내 주요 강과 지형적특성을 고려하여 분류한 8개의 수문유역에 따라 보다 세분화되었다. 이때, 각 수문유역에 해당하는 용천수와 다중심도 지하수의 산소 동위원소 조성은 위도 및 고도와 음의 상관관계를 나타내었다. 이는 국내에 분포하는 용천수와 관정 심도별 지하수의 동위원소 조성이 여름철 북태평양 기단으로부터 기원한 강우가 위도효과와 고도효과에 의해 영향을 받은 후 함양되었다는 것을 지시한다. 용천수 시료의 산소동위원소조성과 d-excess이 위도변화와 관계없이 음의 상관관계를 보이는 반면, 다중심도 지하수의 경우 위도의 변화에 따라 상관관계가 바뀌는 양상을 보였다. 국내 지형이 북동쪽으로 갈수록 점차 산지가 발달되는 양상을 보인다는 점을 고려하면, 고위도 지역에 분포한 다중심도 지하수에서 산소동위원소조성과 d-excess간 양의 상관관계는 지형성 강우의 특성이 반영된 mountain block recharge의 영향으로 판단된다. 이와 함께, 관정심도가 증가함에 따라 물동위원소조성이 용천수와 비슷해지는 것은 심부지하수에서 mountain block recharge의 상대적인 기여도 증가를 지시한다. 이 연구의 주요 결과들은 국내에 분포하는 지하수의 전반적인 물 안정동위원소 조성의 범위를 제공할 뿐만 아니라 여러 가지 수문학적 인자와 지하수 사이에 일어날 수 있는 현상을 평가하는데 주요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.