차시명: 14주차 제2강

주제: 수자원 1부 – 수자원의 종류

동기 유발:  물은 우리 몸의 약 62%를 차지하며 생명유지 및 인간사회 발전의 필수 요소이다. 예로부터 깨끗한 물을 확보하기 위하여 인간은 끊임없는 노력을 해왔으며 때로는 사람 혹은 국가 간의 전쟁도 불사하지 않았습니다. 유엔환경계획의 통계에 의하면 최근 5년 동안 매년 전 세계 어린이 180만 명이 물 부족으로 사망하고 있다는 참혹한 사실을 알려주고 있습니다.

이제 21세기는 물을 확보하기 위해 세계 곳곳에서 전쟁을 벌이는 시대가 되었습니다. 2001년 레바논이 요르단 강에 펌프시설을 설치하면서 이스라엘과 전쟁을 벌였고, 나일강 유역의 댐건설을 둘러싸고 이집트, 수단 및 우간다간에 첨예하게 대립하였으며,  볼리비아의 수도회사와 지역 주민 간에 물 값 때문에 유혈사태가 발생하였습니다.

한편 21세기의 지구는 기후변화라는 또 다른 위협에 직면하고 있습니다. 전세계 평균기온이 점점 상승하고 있으며 강수가 내리는 장소, 규모, 시간 등이 변하고 해수면 상승 등에 의해 세계 도처에서 미증유의 홍수(침수) 및 가뭄이 발생하고 있습니다. 그 결과 생태계 유지 및 경제발전에 필요한 물의 확보가 더욱 어려운 상황에 처하게 되었습니다.

이와 같은 사실을 통해 볼 때 우리 인류에게 물은 반드시 확보하고 소중하게 관리하여야 하는 자원임을 알 수 있습니다.  이 장에서 우리는 이러한 수자원에 대해 자세히 살펴보도록 하겠습니다.  이 장 전체를 통해  수자원의 종류, 수자원의 개발과 이용, 수자원의 오염, 그리고 기후 변화와 수자원에 대해 차례대로 알아볼 것인데, 이중에서 우선 수자원의 종류에 대해 알아보도록 합시다.

학습 목표: 수자원의 종류에 대해 파악하자

강의 타이틀: 6. 수자원 – 6-1. 수자원의 종류

[slide #1]

안녕하십니까? 이번 시간부터는 수자원에 대해 살펴보도록 하겠으며, 오늘은 그 첫 번째 순서로 수자원의 종류에 대해 알아보도록 하겠습니다.

수자원이란 지구상에 있는 자연수 중에서 인류가 자원으로서 이용가능한 물을 말합니다. 여기서 자원이란 것은 엄밀히 얘기해서 사용하기에 적정한 양과 경제성이 갖추어져야 한다는 뜻이지만, 이 강의에서는 우리 인간의 기술이 발달함에 따라 미래에 충분히 사용 가능한 모든 것을 다 포함하는 뜻으로 사용합니다. 이런 의미에서는 우리가 접근할 수 있고 충분한 양을 갖춘 모든 유형의 지구상의 물이 다 수자원에 포함됩니다.

[slide #2]

이미 이 강의 제7주차 1강에서 간단히 살펴본 것처럼 지구상에는 다양한 유형의 물이 존재합니다.

[slide #3]

이들 중에서, 현재의 기술 수준에서 경제성을 갖고 인간이 직접 이용할 수 있는 물은 그리 많지 않습니다.  미국지질조사소(UGSG)에 의하면 지구상 물의 단 0.3%만이 인간이 직접 이용가능하다고 합니다.

[slide #4]

하지만, 앞서 이미 언급한 것처럼, 우리가 접근할 수 있고 충분한 양을 갖춘 모든 유형의 지구상의 물을 다 수자원에 포함시키면, 이 수자원을 유형에 따라 지표수, 지하수, 해수(해양) 및 빙하로 크게 구분할 수 있습니다.

[slide #5]

지표수란 말 그대로 지표에 존재하는 각종 물을 통칭해서 부르는 말입니다.  여기에는 지면을 흐르고 있는 하천 또는 강, 저수지와 호수 등 지표에 있는 모든 물들이 포함됩니다.

[slide #6]

이 사진은 아차산에서 바라본 한강의 전경으로, 한강은 우리나라 대표적인 지표수입니다. 한강은 우리나라의 하천 중에서 가장 연장이 긴 강이기도 합니다.

지표수의 양은 강수량에 의해 크게 영향을 받습니다. 우리나라의 경우 연평균 강수량은 세계 평균보다 많으나, 대부분의 강수가 장마철에 집중되어 일상적으로 사용할 수 있는 지표수 자원이 풍부한 것은 아닙니다.

[slide #7]

이 그림은 우리나라 주요 강들의 유량변동계수를 보여주는 것입니다.  유량 변동 계수란 최대 유량을 최소 유량으로 나눈 값으로, 이 값이 클수록 유량의 변동이 심한 것을 의미합니다.  이 그래프에서 보면, 우리나라 강들의 유량변동계수가 다른 강들에 비해 높은 것을 알 수 있습니다.  즉, 우리나라 강들은 우기에는 수량이 많지만 건기에는 수량이 매우 적다는 뜻이며, 비가 적은 기간이 더 긴 우리나라의 강들은 평상시에 충분한 수량을 공급하지 못한다는 뜻이 됩니다.  유량변동계수가 댐 건설 이전 보다 댐 건설 이후에 더욱 커졌다는 것도 주목할 만 합니다.

[slide #8]

지표수 자원의 가장 큰 약점은 유량변동이 계절적으로 크고 오염에 매우 취약하다는 것입니다.  이 사진은 2015년 10월 27일 심각한 가뭄으로 섬진댐 상류의 물이 거의 마르고 바닥이 갈라진 모습입니다.

[slide #9]

지하수란 지표면 아래 즉 지하에 존재하는 물입니다. 지표면에 내린 빗물은 토양, 퇴적물 및 암석의 갈라진 틈을 통해 지하로 직접 침투하거나 땅위를 흐르는 동안 일부는 증발하고 일부는 아래로 침투합니다. 이 그림에서 보듯이 지하로 침투한 빗물은 지하수를 형성하는데, 보통은 그 아래 토양과 암석이 포화되며 존재하게 됩니다. 이때 지하수가 시작되면 지점을 이은 면을 지하수면이라고 합니다.  지하로 침투한 물은 일부 지각 상부 토양의 난투수층 위에  일시적으로 고여 지하수를 형성하기도 하는데, 이를 부유지하수라고 합니다,

이렇게 형성된 지하수는 식물과 나무들의 성장에 필요한 물을 공급하고, 유출하여 샘이나 하천을 형성하며, 지하수 관정 등을 통해 우리에게 필요한 물을 끊임없이 공급해 줍니다.  지하수는 물이 침투하는 동안 토양 및 암석에 의해 걸러지며 상대적으로 오염원에 대한 노출이 적기 때문에 인류 최후의 청정 수자원으로 인식되고 있지만, 한번 오염이 되면 복구하기 위해서는 지표수보다 훨씬 더 많은 시간과 노력을 필요로 한다는 특징이 있습니다.

[slide #10]

지하수는 지표수와 달리 아주 느리게 움직이므로 우리가 지하수를 채취하면 그 물은 땅속으로 스며든 지 짧게는 수년 길게는 수백만 년이 경과한 물일 수 있습니다. 예를 들어 우리나라의 제주도는 구멍이 많은 현무암으로 구성되어 있어 비교적 지하수 유동속도가 빨라 지하수의 나이가 수십 년에 불과합니다.

[slide #11]

이에 반해 호주의 대찬정 분지의 지하수는 그 나이가 수백만 년에 이르는 것도 있다고 합니다. 여기서 찬정이란 자분정이라고도 하며, 영어로는 artesian well이라고 하는데 스스로 솟구쳐 오르는 지하수 샘을 부르는 말입니다.  이 그림은 대찬정 분지의 모습을 보여주고 있는데, 호주의 중앙에서부터 동쪽 및 북동쪽에 걸쳐 존재하는 넓이이 170만 평방 키로미터의 어마어마한 대분지입니다.

[slide #12]

지하수가 스스로 솟구치는 이유는 이 그림과 같이 불투수 층 사이에 갇힌 지하수의 수위가 샘의 위치보다 높아 위치에너지에 의한 정수압이 물을 지표 밖으로 밀어 올리기 때문입니다.  지하수를 함유한 지층을 대수층이라고 하는데, 이와 같이 정수압이 걸리는 대수층을 피압대수층이라고 합니다.

[slide #13]

바다는 지구상에서 가장 큰 물의 저장소로 육상의 모든 담수가 최종적으로 도달하는 곳으로 지표면의 약 70%를 차지하고 있습니다. 그러나 바닷물은 염분농도가 높아 특별한 처리없이 직접 음용수나 관개수 또는 일반용수로 사용하기 어렵습니다.

[slide #14]

이를 극복하고 엄청난 양의 해수를 자원으로 이용하기 위해, 바닷물로부터 담수를 분리하는 기술이 개발되었으나, 현재까지는 경제적 부담과 기술의 한계가 있어 널리 보급되지는 않은 상태입니다.

[slide #15]

우리나라도 최근 해양의 심층수를 담수화하는 기술을 활용하여 생산된 물을 먹는물 및 다양한 산업 용수로 활용한다는 계획을 세우고 투자하였으나, 아직 뚜렷한 성과를 내진 못하고 있습니다.

[slide #16]

빙하는 물이 얼음 상태로 존재하는 것으로 극지방 및 고산 지대에서 볼 수 있습니다.  빙하는 지표수를 구성하는 수자원 중 가장 많은 담수를 저장하지만, 우리가 실제로 이용하기에는 한계가 있어 경제성이 적습니다. 빙하는 남극대륙에는 전체의 85%, 그릴랜드에 11%, 기타 다른 지역에 4% 분포합니다.

지금까지 수자원의 종류에 대해 살펴보았습니다.  다음 시간에는 수자원의 개발과 이용에 대해 알아보도록 하겠습니다

안녕히 계십시오.

[끝]

심화 토론:

우리나라의 지표수 및 지하수 자원 현황에 대해 조사해 봅시다. 지표수와 지하수의 자원 현황과 이용 현황을 비교하고 앞으로 효율적인 물 사용을 위해 어떠한 일들이 필요한지 토론해 봅시다,