제주특별자치도 보건환경연구원

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제주도의 지하수 부존형태는 담-염수 경계면의 형성 및 변동특성, 서귀포층의 분포상태, 지하수의 수리경사, 지하수위 분포 및 변동특성, 지하수의 수질, 지하 지질분포 등을 고려하여 기저지하수, 준기저지하수(상부 및 하부준기저지하수), 상위지하수, 기반암지하수의 4가지 형태로 분류할 수 있다.
기저지하수(Basal Groundwater)
ㆍ 기저지하수란 염수와 담수의 비중 차에 의해서 담수가 염수 상부에 렌즈형태로 부존하는 즉, Ghyhen-herzberg원리(이하 ‘G-H원리“라 한다)에 의해 부존하는 지하수를 말한다. 일반적으로 담수의 밀도는 1.000g/㎤이고, 해수의 밀도는 1.025g/㎤이므로 담수지하수는 해수면 상부 지하수위 높이의 40배 만큼의 깊이까지 보존할 수 있다(1:40의 비율은 ”G-H 비“라 한다). G-H원리가 적용되는 지하수가 부존하기 위해서는 해안변 지역 지층의 투수성은 좋아야 한다. 다시 말해서, 투수성이 양호한 해안변 지층의 틈을 통해 내륙 쪽으로 들어온 해수는 고지대에서 바다쪽으로 흘러내려오는 담수지하수와 만나 혼합이 되고, 담수와 해수의 중간정도의 조성을 갖는 저염지하수로 부존하게 되는데, 저염지하수가 부존하는 층을 ”점이대“ 또는 ”혼합대“라고 하고, 혼합대 상부에 존재하는 담수지하수를 ”담수렌즈“, ”G-H렌즈“, ”기벤-헤르쯔버그 렌즈“라 부른다. 담수렌즈는 모든 지역에 항상 일정한 두께로 존재하는 것이 아니라, 지하수함양량?조석지하수 채수량 등의 요인에 다라 확장과 수축 또는 형성과 소멸하는 현상을 반복한다.
ㆍ 제주도에서 기저지하수는 조천읍 북촌리에서 남원읍 위미리에 이르는 동부의 해안지역과 서부지역의 한림읍 수원리-귀덕리에 이르는 해안지역, 그리고 모슬포 하모리-산이수동의 해안지역을 따라 부존하고 있다. 동부지역에서 기저지하수체는 해안으로부터 내륙 8㎞에 이르는 지역에 부존하고 있으며, 담수렌즈의 두께는 내륙 쪽으로 갈수록 점차 두터워지는 경향을 보인다. 그러나, 동부지역의 담수렌즈 두께는 일반적인 G-H비보다 훨씬 얇은 1:19정도이다.

ㆍ 제주도 동부지역 관측정의 담수렌즈 두께와 G-H Ratio
관측정명	표고(m)	자연수위(m)	담수렌즈체 두께(m)		G-H Ratio
관측정명	표고(m)	자연수위(m)	이론적 두께	실측두께	G-H Ratio
한동1호공	14.79	1.80	72	33.18	1:18
한동2호공	42.22	2.00	80	35.15	1:18
한동3호공	112.25	2.43	97.2	67.69	1:28
수산1호공	33.33	0.90	36	27.56	1:31
수산2호공	70.47	2.30	92	29.21	1:13
수산3호공	115.06	2.40	96	48.33	1:20
신촌영구정	17.90	0.80	32	22.73	1:28

준기저지하수(Parabasal Groundwater)
ㆍ 준기저지하수란 지하에 투수성이 낮은 서귀포층이 분포하고 있음으로 인하여 담수지하수체가 해수와 직접 접하고 있지 않을 뿐만 아니라, 통상적인 G-H비가 적용되지 않는 지하수체를 말한다. 준기저지하수는 서귀포층의 지하 분포심도에 따라 상부준기저지하수와 하부준기저지하수로 구분할 수 있다. 상부준기저지하수는 서귀포층의 상부면을 따라 빠른 선형유속으로 유동함으로써 풍수기와 갈수기간에 수위변동 폭이 크게 나타나며, 채수에 의한 수위 강하량이 최대인데 반해 공당 평균 채수량은 낮은 편이다. 대체로 안덕에서 서귀포에 이르는 지역은 서귀포층이 해수면 상부에 위치하고 있기 때문에 상부준기저지하수체가 발달하고 있다. 하부준기저지하수는 서귀포층이 해수면 하부에 분포하고 있는 제주도 서부 및 북부지역에 광범위하게 부존하고 있으며, 일반적으로 선형유속이 상부준기저지하수보다 느리고 총고형물질 함량 및 전기전도도도 G-Hql 이상 심도까지도 수직적으로 큰 변화가 없다. 자연수위 변동은 강우에 의해 지배되어지고 있지만 서귀포층이 해수면하 약 60m 이하에 분포하는 일부지역에서는 조석의 영향이 미약하게 나타난다.
상위지하수(High-level Groundwater)
ㆍ 상위지하수란 비포화대 내의 치밀질 화산암류나 고토양층?퇴적층 등의 저투수성 지층상부를 따라 비교적 빠른 선형유속으로 유동하거나 고여 있는 일종의 부유지하수체(Perched Water)를 말한다. 상위지하수는 대부분 중산간 및 고지대지역에 편중되어 있다. 영실, Y계곡, 돈내코, 입석 등지의 용천수들은 상위지하수가 지표로 용출하고 있는 대표적은 예들이다. 상위지하수는 비포화대 내의 다른 대수층과 수리적으로 연결되어 있지 않은 단속적인 지하수체이기 때문에 강우량에 따라 유량변화의 폭은 크지만 해수와 직접 접촉하지 않으므로 수질은 매우 양호한 편이다.
기반암지하수(Basement Groundwater)
ㆍ 해수면 하 300~400m 이하에 분포하는 기반암(화강암, 용결응회암)내에 발달된 파쇄대나 절리 등 과 같은 1, 2차 유효공극에 부존하는 강우기원의 심부지하수를 말한다. 1980년대 말부터 온천개발을 목적으로 일부 지역에서 심부시추가 이루어지면서 기반암지하수에 대한 정보들이 조금씩 알려지기 시작하였는데, 기반암 상부의 지질구조와 지하수 부존형태에 따라 수질과 채수 가능량에서 차이를 나타내고 있다. 이미 개발된 12개 온천공의 평균 지온 증온율은 2.06℃/100m이고, 최대 2.76℃/m, 최소 1.63℃/m로서 내륙지방보다 낮은 편이다.

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