최근 들어 먹는물로서의 지하수에 대한 관심이 커지면서 지하수 미네랄 함량에 대한 조사들이 활발히 이루어지고 있으며 미래 대체수자원으로서 지하수 개발 가능성을 거시적 관점에서 지하수의 미네랄 함량 분포를 파악하는 것이 중요해지고 있다. 하지만 대부분의 연구가 지자체 단위의 소지역 연구로 한정되어 있고 주로 값, 그래프 등 정보가 미시적 형태로 제공되어 전국 규모의 지하수 미네랄 함량 분포를 파악하는데 한계점이 존재하였다.
이를 보완하고자 본 연구에서는 GIS(Geographic Information System) 자료를 기반으로 전국 지하수 미네랄 지도를 작성하였다. 점(point)형태로 제공되는 환경 분야의 GIS 자료를 공간보간(interpolation) 과정을 통해 미관측 지점의 값을 예측하여 면(surface) 형태로 지도상에 표기하였다. 이를 통해 전국 지하수의 미네랄 함량 지역적 경향성을 도출하고 지층 특성과의 상관성 규명 등 거시적 관점에서의 자료해석 및 미래 예측이 가능해짐에 따라 미래 대체수자원으로 각광받고 있는 지하수에 대한 개발 등 국가 정책 입안 시 활용될 수도 있을 것이다.
전국 지하수의 미네랄 함량을 도식화하기 위해 전국 국가지하수관측망 지점의 미네랄(Ca, Mg, Na, K, Si 등) 함량 분석결과를 토대로 하였으며 공간보간에 사용할 관측지점이 한반도 전역에 분포되어 있고 지점간 거리가 멀다는 단점을 최대한 보완하기 위하여 크리깅(Krigging) 방법을 사용하였다.
지하수는 지점에 따라 암반층과 충적층에서 시료를 채취하며 상대적으로 지상 활동으로 인한 오염이 덜 진행된 암반층에 대해서만 공간보간을 수행하였고, 분석 상 오류 등에 의한 결측 자료는 제외하여 총 353개 국가지하수관측망 자료를 대상으로 하였다.
지도는 TM좌표(평면직각좌표계)를 기반으로 작성하였으며 GIS 소프트웨어인 ArcGIS 10.1을 활용하였다. [Spatial Analyst Tools]의 [Interpolation] 기능을 사용하였으며 한 격자의 크기(Output cell size)는 1 km × 1 km, 한 지점의 값을 예측하기 위해 방사방향으로 12개의 실측지점 값을 이용하였다.
전국 국가지하수관측망 미네랄 함량 분석결과를 바탕으로 공간보간을 수행하여 본 연구에서 대상으로 한 68항목 중 검출이 된 56항목에 대해 전국 지하수 미네랄 GIS database를 구축하였고 이를 도식화하여 미네랄 지도 작성을 완료하였다(Fig.1). 국지적인 영향이 지배적인 지하수 특성상 지역적 미네랄 함량의 편차가 커서 각 미네랄 항목의 농도구배에 대한 통계 값은 평균값보다는 최소값과 최대값, 중위수, 1?3사분위수를 기준으로 나누었으며, 또한 우리나라 행정구역도를 함께 표시하여 지역적 경향성 도출을 용이하게 하였다.
결론은 다음과 같다
① 전국 353개 국가지하수관측망의 미네랄 함량 분석결과를 토대로 공간보간을 통해 전국단위의 지하수 미네랄 GIS database 구축 및 도식화를 통한 지도 작성
② 이렇게 작성된 미네랄 지도는 지하수 내 미네랄의 지역적 경향성을 파악하고 지층 특성별 상관성을 규명하는데 기초자료로 활용될 수 있음
③ 또한 본 연구의 방법론을 적용하여 향후 지하수뿐만 아니라 지표수에 대한 Mineral mapping이 이루어진다면 우리나라 상수원에 대한 미네랄 분포 database가 구축될 것이며 이는 상수원 개발 및 대체수자원 개발사업 등 국책사업을 결정하고 진행해 나가는데 반드시 필요한 자료가 될 것이라 판단됨