일본의 지하수 이용과 관리 실태
조선대학교 자원공학과 교수 박영석 (yspark@chosun.ac.kr)
인구의 증가와 함께 21세기 인류가 맞게될 재앙 가운데 하나는 물 부족이다. 유엔에서는 한국을 이미 소말리아나 르완다와 같은 물 부족국가로 분류해놓고 있다. 우리나라는 연 평균강수량이 1283mm로 세계 평균의 1.3배 이지만 인구밀도가 높아 1인당 강수량이 연간 2705m3으로 세계 평균의 12%에 불과한 실정이다. 따라서 우리나라 역시 앞으로 다가올 물 부족 사태를 피해갈 수는 없을 것이다. 따라서 적극적인 수자원의 개발이 필요한 실정이다. 한정된 지표수를 효율적으로 관리 및 통제하는 것도 중요하지만 지표수의 대체수원으로서 지하수를 개발하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다.
우리나라는 전국적으로 2001년 물 수요량은 연간 337억 톤이지만 현재 344억 톤이 공급되고 있어 7억 톤 정도의 여유가 있다. 하지만 2004년을 기점으로 부족현상이 심화돼 2006년에는 물 공급량이 346억 톤인데 반해 물 수요량은 350억 톤 정도가 되어 4억 톤이 부족하고 2011년에는 347억 톤 정도가 공급량이지만 367억 톤 정도의 물이 요구되고 있어서 약 20억 톤 정도가 부족할 것으로 전망하고 있다. 여기에서 보는 바와 같이 물 공급량은 별다른 변동이 없는데 반해 물 수요량은 현저히 증가하여 물이 부족하게 된다. 그러나 우리나라의 경우 지금 현재 연간 지하수 가용량이 132억 톤이지만 이중에서 약 30억 톤만 사용되고 있어서 향후 100억 톤 규모의 지하수를 추가적으로 개발 할 수 있다. 따라서 앞으로 닥칠 물 부족사태를 극복할 수 있는 해결책으로 지하수의 역할이 대단히 중요하다.
또한 우리나라의 경우 하천의 길이가 대체로 짧고 유역 면적도 좁아 물이 지표에 머무는 시간이 짧은데다 우기인 여름철에 연간 강수량의 60-70%가 집중돼 빠르게 바다로 흘러들어 간다. 따라서 \"천연의 물탱크\"인 지하수를 적극적으로 개발하는 것이 절대적으로 필요하다 할 수 있다. 이스라엘의 경우 세계에서 가장 물이 부족하면서도 관개농업을 일으킬 정도로 지표수는 물론 지하수까지 국가의 공적 재산임을 분명히 하여 국가에서 직접 관리함으로서 치수에 성공한 대표적인 케이스라 하겠다.
항온과 양질의 특징을 가지고 있는 지하수는 우리에게 소중한 자원 일뿐만 아니라, 바람직한 물의 순환에 있어서 중요한 역할을 담당하고 있다.
우리가 물 부족국가로 분류되어있는 반면 우리나라와 기상과 지형조건이 비슷한 일본의 경우 오래 전부터 지표수는 물론 지하수에 대한 꾸준한 관리로 물 풍요국가로 분류되어있어 물 관리 정책이 얼마나 중요한가를 단적으로 보여주고 있다.
1. 지하수 이용현황
가. 우리나라 (99년 말 현재)
① 연평균강수량 : 1283mm
② 총 수자원 이용량 : 321억 톤
③ 지하수 이용량 : 37억 톤 (약 10.9%)
④ 연간 지하수 가용량 : 132억 톤 (이중에서 약 30억 톤만 사용하고 있음)
→ 향후 100억 톤 정도의 추가적인 개발 이용 가능
나. 일본 (98년 말 현재)
① 연평균 강수량 :1714mm
② 총 수자원 이용량 : 907억 톤
③ 지하수 이용량 : 128억 톤 (14.1%)
④ 도시 및 농촌 용수의 지하수 의존율 : 13.3% (이중에서 도시용수에 대해서는 26.5%)
2. 일본의 지하수 이용
(1) 도시의 발달과 지하수
경제적 고도 성장으로 기반 조성으로 물 사용량이 획기적으로 증가하게되고 지하수의 개 발이 활발 하게되었다. 이와 함께 농업과 공업활동에 활용할 수원으로 지하수가 무차별 양수되어 각 지역에서 수질의 악화와 지반 침하 등과 같은 지하수 장애가 발생하기 시 작 하였다. 지하수는 하천과 빗물의 지하 침투에 의해되고 보급되고 있지만 보급량을 상회하는 채수 시에 지하수위가 저하되고, 점토층이 수축되어 지반 침하가 발생한다.
(2) 일본의 지하수 관리 정책가. 정상적인 물 순환의 보호
지하수는 물의 공급을 통하여 생태계에 존재하는 다양한 종의 보존에 기여할 뿐만 아니라 자연스러운 침투과정에서 물을 정화시키는 등 물 순환에 중요한 역할을 담당하게 된다.
그러나 일본의 경우 도시화 과정으로 인하여 자연스러운 물 순환이 부분적으로 손상 되었 고, 강물 수량의 불안정성, 샘물의 건조, 생태계악화와 같은 갖가지 문제들이 발생하게 되었다.이에 따라 일본의 환경 당국에서는 정상적인 물 순환을 보존하기 위해
1) 1997년부터 건축부와 협조하여 \"우물과 샘의 회복과 재생\"사업을 실시하고 지하수의 개발 규정을 강화시키며,
2) 모든 강 유역에 대한 \"물 순환 회복 계획\"의 수립을 위해 표본 유역에서의 사례연구 수행을 통해 조사를 장려하고 있으며, 지하수에 집중된 물 순환의 진단, 평가 기준과 회복 등에 대한 법의 지침을 마련하고 있다.
나. 수질오염통제법 제정
1980년대에 행해진 검사에서 일본의 지하수가 광범위하게 오염되어있다는 것이 밝혀졌다. 이 검사에 근거하여, 1988년 6월 환경청에 의하여 수질오염통제법이 제정되었다. 그러나 이 법안의 제정이후 지하수의 정화 기술은 실용적인 수준에 이르렀지만 여전히 많은 지역 에서 오염이 발견되었고, 결과적으로 법적 체계에 준하여 오염된 지하수를 정화하여야 한 다는 필요성이 제기되었다.
1996년 2월, 중앙 환경위원회가 오염된 지하수를 위한 정화측정에 관한 보고서를 제출했 고, 이 보고서에 근거하여 환경청은 1996년 5월에 수질 오염 통제법을 제정하였다. 1997년 에 강화된 이 법안은 지방 관할 지사가 지하수를 오염시킨 오염자가 오염된 지하수를 정화 하도록 지시할 수 있게 하였다.다. 지하수에 관한 환경수질 기준 확립(EQS)의 확립
1997년 3월, 환경청은 지하수 환경의 포괄적인 보존 증진을 위해 지하수에 적절한 환경 수질(EQS)을 정했다. 이러한 환경수질의 기준은 모든 지하수에 적용될 뿐만 아니라, 똑같 은 기준이 공공수원을 위한 EQS의 23개 물질로 인체건강을 보호하기 위한 기준이 확립되 었다. 이는 인간의 건강에 관련되어있는 까닭에 \"즉각적으로 달성, 유지하기 위해 최선을 다한다\"는 목적으로 확립되었다. 따라서 지하수 보존책은 이 환경수질 기준의 달성, 유 지를 목표로 시행되는 것이다.
라. 지반 침하 방지 대책 수립
1970년대 들어서면서 과다 양수로 인한 수질오염 및 지반 침하와 같은 지하수 장애가 전 국적으로 확산되었다. 따라서 일본정부는 이런 심각성을 인식하고 적정 양수량 설정, 인 공 지하수 함양, 우수 침투시설, 물 사용의 효율 증대 등으로 양적 관리를 시작하였다.
현재 일본에서 지반 침하 방지를 목적으로 지하수 채취를 규제하는 법률은 공업 용수 법과 빌딩 용수법이 있다. 이 법률들은 일정한 지역을 지정하고 그 지역 내에서 각 용도 의 일정 규모이상의 지하수 양수 시설을 허가제로 하고 있으며 법률의 적용지역은 대도시 와 공업 도시이다.
이러한 조치들은 지하수의 순환속도가 느린 특성 때문에 그 효과가 단기간에 나타나지 않 고 오랜 시간을 두고 서서히 지하수의 회복이 이루어진다.
마. 빗물의 이용
빗물을 지하에 인위적으로 침투시킴으로서 지하수의 보충과 지반 침하 방지에 효과를 거두고 있다. 빗물침투는 빗물이 깨끗한 중에 분산, 소량, 표면에 가깝게라는 원칙을 가지 고 실시한다. 또한 여러 과정의 투과 및 정화를 통하여 오수가 유입되는 것을 막고 있다.
바. 지하댐 건설
지상댐이 축제 구상물에 의해 하천수의 흐름을 멈추어 저류 하는데 비해, 지하댐은 차수 벽에 의해 지하수의 흐름을 멈추어 지층 안에 지하수를 저류 시키는 방법이다.
수몰지가 없고, 년간 수온이 일정하다는 장점 등이 있고, 규칙적인 공급이 가능하여 1973 년부터 건설하여 왔다.
3. 동경에서의 지하수관리 노력
(1) 수도수원림
- 동경 수도국에서는 삼림이 가지는 물의 정화 능력에 주목하여 안전하고 맛있는 물의 공급이라는 목표아래 1901년부터 타마가와 상류지역의 삼림을 집중적으로 관리 및
보호해오고 있다.
□ 수도수원림이 가지는 기능
① 초록댐 (하천수의 안정적인 공급)
일본의 지형은 험난하고, 하천의 길이가 비교적 짧다. 이 때문에 내린비는 비교적 빠르게 바다로 흘러들고 또한 계절에 따른 강우량에 큰 차이가 있어, 하천의 유량 변동이 심하다.
삼림은 낙엽 등이 퇴적되어 있어서 그 토양은 유기물 공급이 풍부하다. 퇴적한 유기물 은, 미생물 등의 활동에 의하여 분해되어 공극이 많은 스펀지와 같은 토양을 형성하게 된다. 숲에 내린 비는 이러한 토양을 천천히 통과하여 흙에 스며들며, 지하수로 저류 되어 조금씩 강에 스며들게 된다. 이러한 기능으로 인하여 하천의 유량을 안정시 켜, 홍수나 갈수의 억제에 도움을 주고 있다.
따라서 삼림은 초록의 댐이라 불리고 있다.
② 토사 유출방지
삼림에는 낙엽과 나뭇가지 등이 쌓여 있기 때문에 비로 인하여 흙이 흘러내리는 일이 없 이 비는 흙 속으로 스며들게 된다. 따라서 삼림은 강이나 댐에 토사가 흘러 들어가는 것 을 막는 기능을 하고 있다. 토사의 퇴적율을 감소시킴으로서 댐이나 강의 저수능력의 감 소를 줄일 수 있게 된다.
③수질 정화기능
빗물이 삼림의 흙에 스며드는 동안에, 공기중의 분진이나 더러운 오염물질 등이 제거되어 깨끗한 물로 바뀌게 된다. 또한 그 과정에서 미네랄이 용해되어 맛있는 지하수가 된다.
따라서 삼림은 천연의 정수장 이라 부를 정도로 일본에서는 삼림을 아끼고 보호하는데 힘 쓰고있다.
(2) 수순환 재생사업
동경은 지하수의 양수규제뿐만 아니라 일부지역에서의 빗물 침투 시설의 설치 등 유해물 질 발생 방지와 용수의 고갈을 막기 위해, 수 순환 재생 사업이 1998년부터 진행되고 있 다. 또한 1997년부터는 환경청도 각 도, 구, 시, 읍을 대상으로 \"우물, 용수 부활 재생사 업\"을 실시하여 용수와 지하수의 보전에 대해 적극적으로 대처하고 있으며, 동경 근처의 산지와 구릉지에 대한 보전 운동을 전개하고 있다.
4. 구마모토시의 지하수 관리
(1) 지하수 관리
① 구마모토시는 생활용수의 80%를 지하수로 이용
② 1978년부터 지하수 보전의 치수를 목적으로 \" 빗물침투통\"을 설치
③ 신축하는 건물은 빗물침투통 설치를 의무화시킴
④ 년간 400개의 설치를 목표로 주민에 대한 홍보와 교육에 시가 앞장서서 힘씀
⑤ 빗물침투통 설치시 시에서 설치 보조금을 지급
(2) 지하수의 양을 늘리기 위한 노력
① 투수성 도로 포장
② 연동식 비닐하우스 빗물 침투시설
③ 침투성 측구
④ 빗물 침투식 주차장의 설치
⑤ 우수 투수거 설치(3) 지하수의 보전 노력
가. 지하수 함양지역의 보전
① 삼림이나 농지 등 토지이용에 대한 배려지침 설정
② 새로운 공사는 지하수맥에 대한 영향을 고려하여 시행
③ 함양능력을 잃지 않는 하천이 되도록 정비
(4) 지하수의 상시 감시체제
- 새로운 오염은 발생시키지 않는다는 목표로 엄격히 규제
(5) 지하수에 관한 조사연구의 충실
① 행정, 대학, 민간의 조사연구 데이터 관리의 일원화
② 오염의 메카니즘에 관한 조사 연구
(6) 지하수의 종합 관리
① 보다 정확한 지하수 관리의 방안, 지하수 이용 상황 등에 대한 정확한 파악
② 주민에 대한 적극적인 홍보로 보전의 중요성 함양
앞서 살펴본 바와 같이 도시의 발달과 함께 도시에서의 삼림, 농지의 감소 등은 지하 침투 수량을 감소시키는 원인이 되었으나, 갈수록 지하수 이용의 필요성은 더욱 증폭되었다. 이에 지하수의 효과적인 보전과 이용을 위해, 일본에서는 이미 오래 전부터 저수지 상류지역에 대한 삼림의 보존, 빗물 침투시설, 지하댐 건설, 및 지하수에 대한 새로운 오염을 발생시키지 않는다는 목표아래 이미 오래 전부터 꾸준히 관리 및 보호 해옴으로써 앞으로 다가올 미래에 물 풍요국가가 될 수 있는 원동력이 되었다.
우리나라는 수자원을 지표수만을 위주로 하여 개발 및 관리해옴으로서 지하수의 중요성에 대한 인식이 부족한 상황이다. 따라서 지하수 개발은 있되 관리가 없는 상황에 처해 있다. 지하수의 무분별한 개발 및 양수로 인한 지하수의 오염은 물론 국가적인 자원의 낭비라 할 수 있다. 그러나 최근 정부에서는 앞으로 다가올 물 부족 사태에 대한 심각성을 인식하고 지하수에 대한 효율적인 관리 및 오염된 지하수의 치유, 개선에 대한 적극적인 노력은 물론 지하댐 건설 등의 지하수 수량 확보에 관한 정책을 발표한바 있다.
우리는 이 시점에서 일본의 경우에서 보듯이 지하수에 대한 보존 및 관리 개선노력은 단시간에 눈에 보일 만큼 효과적으로 이루어지지 않는다는 점을 명심하고 오랜 시간 꾸준히 지하수에 대한 노력을 아끼지 말아야 할 것이다.
끝으로, 정부에서는 지하수가 국가의 공적 재산임을 분명히 하여 정부가 주도적으로 나섰을 때 지하수의 보전 및 효율적인 관리가 이루어 질 수 있음을 인식하고, 이를 위해서 정부의 해당 부서에서는 지하수 전문가들이 일할 수 있도록 조직과 인력을 배치하고 적절한 예산을 배정함으로서, 앞으로 다가올 물부족 사태를 슬기롭게 극복 할 수 있을 것이다.