염수로 충진된 낙동강 델타지역 피압대수층에서 담수주입에 의한 염수치환 연구

Abstract

염수로 충진된 부산시 낙동강 델타지역에 염수오염을 방지하고 지하수자원을 확보할 수 있는 인공함양 실증시설의 구축을 목적으로, 고심도 피압대수층에 담수 주입시험을 실시하였다. 연구지역은 두꺼운(두께 10~21 m) 점토층이 가압층으로 분포하며, 두꺼운 하부모래층(두께 31.5~36.5 m)과 자갈층(두께 2.8~11 m)이 주대수층을 이루는 피압대수층을 형성하고 있다. 시험 전 실시한 전기전도도(EC) 검층결과 연구지역은 약 7~44 mS/cm의 EC 분포를 보이며, 15~38 m 사이에 담수와 염수의 전이대가 존재하였다. 수온은 5 m 심도까지는 10~15.5℃이었으나, 5 m 심도부터는 15.5℃에서 50 m 심도까지 17℃로 일정하게 증가하고 있었다. 담수 주입시험에서 총 62시간 동안 370 m³/day의 주입유량으로 약 950 m³의 담수가 주입되었으며, 주입공 OW-5의 40 m 심도에서 CTD Diver를 이용하여 담수체의 형성을 확인하였다. 주입 후 EC 및 온도 검층을 통해 주입된 담수체가 24시간 이상 유지되는 것을 확인하였고, 21일 경과 후 실시한 검층에서도 담수체의 존속이 확인되었다. 또한 OW-5공 주입시험보다 20일전에 실시된 1차 주입시험 주입공 OW-2에서도 아직 담수체의 영향이 남아있는 것으로 확인되었다. 그리고 OW-2와 5에 주입된 담수와 염수의 관계는 점이적이 아닌 뚜렷한 경계(Sharp Boundary)를 이루고 있었다. 따라서 주입된 담수가 염수 내에서 일정한 공간을 차지하며, 원상태의 수질을 상당기간 유지할 수 있다는 것을 파악하였다. 향후 인공함양 시설을 구축하여 장기적인 담수 주입을 통해 이 델타지역에 담수체를 형성시키는 실증연구를 수행한다면, 염수로 오염된 해안대수층을 대체수자원 확보의 공간으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다. We performed injection tests in a deep-seated confined aquifer to assess the potential of artificial recharge as a means of preventing saltwater contamination, thereby securing groundwater resources for the Nakdong Delta area of Busan City, Korea. The study area comprises a confined aquifer, in which a 10-21-m-thick clay layer overlies 31.5-36.5 m of sand and a 2.8-11-m-thick layer of gravel. EC logging of five monitoring wells yielded a value of 7-44 mS/cm, with the transition between saline and fresh water occurring at a depth of 15-38 m. Above 5 m depth, water temperature is 10-15.5℃, whereas between 5 and 50 m depth the temperature is 15.5-17℃. Approximately 950 m³ of fresh water was injected into the OW-5 injection well at a rate of 370 m³/day for 62 hours, after which the fresh water zone was detected by a CTD Diver installed at a depth of 40 m. The persistence of the fresh water zone was determined via EC and temperature logging at 24 hours after injection, and again 21 days after injection. We observed a second fresh water zone in the OW-2 well, where the first injection test was performed more than 20 days before the second injection test. The contact between fresh and saline water in the injection well is represented by a sharp boundary rather than a transitional boundary. We conclude that the injected fresh water occupied a specific space and served to maintain the original water quality throughout the observation period. Moreover, we suggest that artificial recharge via long-term injection could help secure a new alternative water resource in this saline coastal aquifer.