대수층

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1. 개요
2. 대수층의 정의 및 종류
3. 대수층의 특성
4. 한국의 대수층 현황
5. 국제적인 대수층 현황
6. 대수층 관련 문제점 및 관리
7. 기타
- 7.1. "지하수맥" 용어에 대한 비판
- 7.2. 법률상의 대수층 정의
참조

1. 개요

대수층은 지하수를 함유하고 있는 투수성 지층을 의미하며, 지표면에서부터 깊은 곳까지 존재한다. 대수층은 투수성, 구조, 지하수 포텐셜 상태에 따라 다양하게 분류되며, 난대수층, 반대수층, 피압대수층, 비피압대수층 등이 관련 용어로 사용된다. 대수층의 특성을 나타내는 지표로 투수량 계수, 저류 계수, 유효 공극률 등이 활용되며, 대수층의 등방성 및 이방성도 고려된다. 대수층은 모래나 사암으로 구성된 다공성 대수층과 석회암에서 발달하는 카르스트 대수층 등으로 구분되며, 과다 양수, 지반 침하, 염수 침입, 오염 등의 문제점을 야기할 수 있다.

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대수층
지도
정의
대수층	물을 함유하고 투수성이 있는 지층 또는 암석 지층
특징
구성	자갈 모래 사암 백악 다공성 화산암
유형	피압대수층 자유면 대수층
중요성	지하수 공급의 주요 원천
추가 정보
기타	우물 샘 관정 지하수
용어	수문지질학 수리학 투수성 불투수층 포화대 불포화대
관련 용어
영어	Aquifer
일본어	帯水層 (타이스이소)
한자	帶水層 (대수층)
이미지
피압대수층 모식도
자유면 대수층 모식도

2. 대수층의 정의 및 종류

대수층 단면도. 두 개의 대수층과 그 사이에 있는 피압대수층(불투수층), 지하수가 유입되는 하천, 기반암인 억수층을 보여준다. 지하수면과 불포화대도 함께 표시되어 있다.

대수층은 지하수를 함유하고 있는 투수성 지층을 의미하며, 다양한 기준으로 분류할 수 있다. 대수층은 지표면 근처부터 9000m보다 깊은 곳까지 존재한다.^[2] 지표면에 가까운 대수층은 용수 공급과 관개에 사용될 가능성이 높고, 지역 강우량에 의해 보충될 가능성도 더 높다. 많은 사막 지역에는 지하수 자원으로 활용될 수 있는 석회암 언덕이나 산이 있다.^[4]

1. 대수층, 2. 반대수층, 3. 비포화영역, 4. 지하수위, 5. 피압대수층, 6. 비피압대수층

=== 관련 용어 ===

대수층과 관련된 용어는 다음과 같다.

난대수층(aquiclude): 거의 불투수층으로, 대수층 상하부에서 차단층 역할을 한다. 포화된 점토층이 그 예이다.
반대수층(aquitard): 낮은 투수성을 가진 토층으로 물을 통과시킬 수 있다. 포화된 실트층이 그 예이다.
피압대수층(confined aquifer): 자유수면이 존재하지 않고, 비교적 불투수성인 암석층 사이에 있어 대기압보다 큰 압력을 받는 대수층이다. 물의 이동은 피압대수층 상하부의 불투수층으로는 거의 일어나지 않고, 피압대수층이 횡 방향으로 연장되다가 지표면으로 노출되는 함양지역(recharge area)에서 주로 일어난다.
비피압대수층(unconfined aquifer): 자유수면이 존재하는 대수층이다.

지하수는 지표면 가까이 거의 모든 지점에서 발견될 수 있지만, 모든 대수층이 담수를 포함하는 것은 아니다. 지구의 지각은 물로 채워진 ''포화 영역''(''피압대'')과 공기가 있는 공간에 일부 물이 포함된 ''불포화 영역''으로 나뉜다.

''포화''는 물의 압력수두가 대기압보다 큰 것을 의미하며, 지하수면은 압력수두가 대기압과 같은 표면이다. ''불포화'' 조건은 지하수면 위에서 압력수두가 음수일 때 발생하며, 흡인력을 받는 물은 모세관 현상에 의해 피압면 위 작은 영역(모세관대)을 대기압보다 낮은 압력으로 포화시킨다.

대수층은 우물이나 샘에 경제적으로 이용 가능한 양의 물을 생산하는 지하의 포화 지역이다. 저수층은 지하수 흐름을 제한하는 구역이며, 완전 불투수성인 저수층은 ''완전 불투수층'' 또는 ''완전 차수층''이라고 한다.

산악 지대에서는 비고결 충적층이 주요 대수층을 형성하며, 이는 물에 의해 퇴적된 수평 층으로 구성된다. 조립질 물질은 근원(산 전면 또는 강)에 가깝고, 세립질 물질은 더 멀리 이동한다. 근원 근처는 대수층이 무한정(전면부 지역)이거나 지표면과 수리적으로 연결되는 곳이다.

지질학적으로 피압 지하수층과 자유 지하수층의 구분이 명확하지 않은 경우, 대수층 시험에서 얻은 저류계수 값을 사용하여 구분할 수 있다. 피압 지하수층은 매우 낮은 저류계수 값을 가지며, 자유 지하수층은 0.01보다 큰 저류계수를 가진다.

=== 투수성에 따른 분류 ===

대수층은 지하의 포화 지역으로, 우물이나 샘에 경제적으로 이용 가능한 양의 물을 생산한다.^[8] 모래와 자갈 또는 단열된 기반암은 종종 양호한 대수층 물질을 만든다.^[8]

지층을 구성하는 입자들 사이의 공극(間隙)의 크고 작음에 따라 투수성이 결정되며, 투수층과 난투수층으로 나뉜다. 투수층은 투수성이 높아 지하수가 잘 흐르는 지층을 말하며, 난투수층은 투수성이 낮아 지하수 흐름이 어려운 지층을 말한다. 난투수층은 대수층의 저부(基底) 지층으로서의 위치도 포함한다.^[8] 전혀 물을 통과시키지 않는 지층에 대해서는 “불투수층(不透水層)”이라는 용어가 사용되기도 한다.

산악 지대나 산악 지대의 강 근처에서 주요 대수층은 일반적으로 비고결 충적층으로, 대부분 물에 의해 퇴적된 수평 층으로 구성된다.^[8] 단면에서 번갈아 가는 조립질 및 세립질 물질 층으로 나타나는데, 조립질 물질은 근원(산 전면 또는 강)에 더 가까이 있는 경향이 있고, 세립질 물질은 근원에서 더 멀리까지 이동한다.^[8] 근원 근처에는 세립질 퇴적물이 적어 대수층이 종종 무한정(전면부 지역)이거나 지표면과 수리적으로 연결된다.^[8]

=== 구조에 따른 분류 ===

대수층은 지층의 구조에 따라 층상수(다공질 매체)와 열극수(균열 매체)로 나뉜다. 층상수는 사암, 역암과 같이 입자 사이의 공극에 지하수가 존재하는 형태이고, 열극수는 석회암, 화강암과 같이 암반의 균열에 지하수가 존재하는 형태이다.

=== 지하수 포텐셜 상태에 따른 분류 ===

대수층은 지하수 포텐셜 상태에 따라 피압 대수층과 비피압 대수층(자유 대수층)으로 나뉜다.

피압 대수층은 상하부가 불투수층으로 막혀 압력을 받는 대수층으로, 지하수를 포함하는 지층 상하를 저투수성 지층이 끼고 있으며, 그 안에 존재하는 지하수의 수두(지하수면)가 대수층 상부의 저투수층보다 높은 상태이다. 피압 대수층의 물은 대기압보다 큰 압력 수두를 가진다. 우물을 굴착했을 때 지하수(우물물)가 지표면보다 높아지는 용출 현상이 나타나기도 한다. 피압 대수층은 매우 낮은 저류계수 값을 가지는데, 이는 대수층 매트릭스 팽창 및 물의 압축성 메커니즘을 통해 물을 저장하기 때문이다.

비피압 대수층은 자유수면을 가지는 대수층으로, 상부에 불투수층이 없어 충전에 따라 수위가 상승할 수 있다. 자유 지하수층은 상부 경계가 지하수면 또는 포화대면이기 때문에 지하수면 대수층이라고도 불린다. 일반적으로 특정 위치에서 가장 얕은 지하수층은 자유 지하수층이다. 비피압 대수층의 지하수면 위에서는 압력 수두가 음수이며, 모세관 현상에 의해 피압면 위 작은 영역이 대기압보다 낮은 압력으로 포화되는 모세관대가 형성된다. 비피압 대수층은 피압 대수층보다 큰 저류계수 값을 가지며, 대수층 기공 배수를 통해 상대적으로 많은 양의 물을 방출한다.

지질학적으로 피압 대수층과 자유 대수층의 구분이 명확하지 않은 경우, 대수층 시험에서 얻은 저류계수 값을 사용하여 구분할 수 있다.

2. 1. 관련 용어

대수층과 관련된 용어는 다음과 같다.

난대수층(aquiclude): 거의 불투수층으로, 대수층 상하부에서 차단층 역할을 한다. 포화된 점토층이 그 예이다.
반대수층(aquitard): 낮은 투수성을 가진 토층으로 물을 통과시킬 수 있다. 포화된 실트층이 그 예이다.
피압대수층(confined aquifer): 자유수면이 존재하지 않고, 비교적 불투수성인 암석층 사이에 있어 대기압보다 큰 압력을 받는 대수층이다. 물의 이동은 피압대수층 상하부의 불투수층으로는 거의 일어나지 않고, 피압대수층이 횡 방향으로 연장되다가 지표면으로 노출되는 함양지역(recharge area)에서 주로 일어난다.
비피압대수층(unconfined aquifer): 자유수면이 존재하는 대수층이다.

지하수는 지표면 가까이 거의 모든 지점에서 발견될 수 있지만, 모든 대수층이 담수를 포함하는 것은 아니다. 지구의 지각은 물로 채워진 ''포화 영역''(''피압대'')과 공기가 있는 공간에 일부 물이 포함된 ''불포화 영역''으로 나뉜다.

''포화''는 물의 압력수두가 대기압보다 큰 것을 의미하며, 지하수면은 압력수두가 대기압과 같은 표면이다. ''불포화'' 조건은 지하수면 위에서 압력수두가 음수일 때 발생하며, 흡인력을 받는 물은 모세관 현상에 의해 피압면 위 작은 영역(모세관대)을 대기압보다 낮은 압력으로 포화시킨다.

대수층은 우물이나 샘에 경제적으로 이용 가능한 양의 물을 생산하는 지하의 포화 지역이다. 저수층은 지하수 흐름을 제한하는 구역이며, 완전 불투수성인 저수층은 ''완전 불투수층'' 또는 ''완전 차수층''이라고 한다.

산악 지대에서는 비고결 충적층이 주요 대수층을 형성하며, 이는 물에 의해 퇴적된 수평 층으로 구성된다. 조립질 물질은 근원(산 전면 또는 강)에 가깝고, 세립질 물질은 더 멀리 이동한다. 근원 근처는 대수층이 무한정(전면부 지역)이거나 지표면과 수리적으로 연결되는 곳이다.

지질학적으로 피압 지하수층과 자유 지하수층의 구분이 명확하지 않은 경우, 대수층 시험에서 얻은 저류계수 값을 사용하여 구분할 수 있다. 피압 지하수층은 매우 낮은 저류계수 값을 가지며, 자유 지하수층은 0.01보다 큰 저류계수를 가진다.

지층을 구성하는 입자들 사이의 공극(間隙)의 크고 작음에 따라 다음과 같이 결정된다.

투수층(透水層): 투수성이 높은 지층의 대수층이다.
난투수층(難透水層): 투수성이 낮은 지층의 대수층을 칭하며 대수층의 저부(基底) 지층으로서의 위치도 포함한다.

전혀 물을 통과시키지 않는 지층에 대해서는 “불투수층(不透水層)”이라는 용어가 사용되기도 한다.

대수층을 구성하는 지층의 종류에 따라 다음과 같이 결정된다.

층상수 또는 지층수, 또는 다공질 매체: 대수층이 입자상 지층으로 구성되고 그 틈새에 지하수가 존재하는 구조의 대수층을 말한다.
열극수 또는 균열 매체: 대수층이 저투수암반 내의 균열(열극)로 구성되고 그 균열에 지하수가 존재하는 구조의 대수층을 말한다.

존재하는 지하수의 잠재력에 의해 다음과 같이 결정된다.

피압지하수: 지하수를 포함하는 지층의 상하를 저투수성 지층이 끼고 있으며, 그 안에 존재하는 지하수의 수두(지하수면)가 그 대수층 상부의 저투수층보다 높은 상태의 대수층을 말한다.
불압지하수, 자유지하수: 상기 대수층의 구조에서, 그 안에 존재하는 지하수의 수두(지하수면)가 그 대수층 상부의 저투수층보다 낮은 상태의 대수층을 말한다.

2. 2. 투수성에 따른 분류

대수층은 지하의 포화 지역으로, 우물이나 샘에 경제적으로 이용 가능한 양의 물을 생산한다.^[8] 모래와 자갈 또는 단열된 기반암은 종종 양호한 대수층 물질을 만든다.^[8]

지층을 구성하는 입자들 사이의 공극(間隙)의 크고 작음에 따라 투수성이 결정되며, 투수층과 난투수층으로 나뉜다. 투수층은 투수성이 높아 지하수가 잘 흐르는 지층을 말하며, 난투수층은 투수성이 낮아 지하수 흐름이 어려운 지층을 말한다. 난투수층은 대수층의 저부(基底) 지층으로서의 위치도 포함한다.^[8] 전혀 물을 통과시키지 않는 지층에 대해서는 “불투수층(不透水層)”이라는 용어가 사용되기도 한다.

산악 지대나 산악 지대의 강 근처에서 주요 대수층은 일반적으로 비고결 충적층으로, 대부분 물에 의해 퇴적된 수평 층으로 구성된다.^[8] 단면에서 번갈아 가는 조립질 및 세립질 물질 층으로 나타나는데, 조립질 물질은 근원(산 전면 또는 강)에 더 가까이 있는 경향이 있고, 세립질 물질은 근원에서 더 멀리까지 이동한다.^[8] 근원 근처에는 세립질 퇴적물이 적어 대수층이 종종 무한정(전면부 지역)이거나 지표면과 수리적으로 연결된다.^[8]

2. 3. 구조에 따른 분류

대수층은 지층의 구조에 따라 층상수(다공질 매체)와 열극수(균열 매체)로 나뉜다. 층상수는 사암, 역암과 같이 입자 사이의 공극에 지하수가 존재하는 형태이고, 열극수는 석회암, 화강암과 같이 암반의 균열에 지하수가 존재하는 형태이다.

2. 4. 지하수 포텐셜 상태에 따른 분류

대수층은 지하수 포텐셜 상태에 따라 피압 대수층과 비피압 대수층(자유 대수층)으로 나뉜다.

피압 대수층은 상하부가 불투수층으로 막혀 압력을 받는 대수층으로, 지하수를 포함하는 지층 상하를 저투수성 지층이 끼고 있으며, 그 안에 존재하는 지하수의 수두(지하수면)가 대수층 상부의 저투수층보다 높은 상태이다. 피압 대수층의 물은 대기압보다 큰 압력 수두를 가진다. 우물을 굴착했을 때 지하수(우물물)가 지표면보다 높아지는 용출 현상이 나타나기도 한다. 피압 대수층은 매우 낮은 저류계수 값을 가지는데, 이는 대수층 매트릭스 팽창 및 물의 압축성 메커니즘을 통해 물을 저장하기 때문이다.

비피압 대수층은 자유수면을 가지는 대수층으로, 상부에 불투수층이 없어 충전에 따라 수위가 상승할 수 있다. 자유 지하수층은 상부 경계가 지하수면 또는 포화대면이기 때문에 지하수면 대수층이라고도 불린다. 일반적으로 특정 위치에서 가장 얕은 지하수층은 자유 지하수층이다. 비피압 대수층의 지하수면 위에서는 압력 수두가 음수이며, 모세관 현상에 의해 피압면 위 작은 영역이 대기압보다 낮은 압력으로 포화되는 모세관대가 형성된다. 비피압 대수층은 피압 대수층보다 큰 저류계수 값을 가지며, 대수층 기공 배수를 통해 상대적으로 많은 양의 물을 방출한다.

지질학적으로 피압 대수층과 자유 대수층의 구분이 명확하지 않은 경우, 대수층 시험에서 얻은 저류계수 값을 사용하여 구분할 수 있다.

3. 대수층의 특성

대수층의 특성, 즉 지하수 저류층으로서의 투수성이나 자원량을 평가하는 수치로 대수층 정수(또는 대수층 계수라고도 불린다)가 있다. 주로 투수량 계수와 저류 계수의 두 가지로 평가하며, 여기에 투수 계수와 유효 공극률을 보조적으로 사용한다.

투수 계수(Permeability coefficient, 또는 Hydraulic conductivity): 일반적으로 K로 표시한다.
단위 동수구배에서 단위 시간당 단위 단면적을 흐르는 물의 유량.
투수량 계수(Transmissivity): 일반적으로 T로 표시한다.
피압 대수층에서 단위 동수구배에서 단위 시간당 단위층후(폭의 길이)의 대수층을 흐르는 물의 유량. 투수 계수 K와 피압 대수층의 층후 D의 곱이다. 불압 대수층의 경우, 자유 지하수면에서 대수층 저부까지의 수심 H와 투수 계수 K의 곱으로 나타내는 경우도 있다.
저류 계수(Storativity): 일반적으로 S로 표시한다.
피압 대수층의 경우, 불압 대수층의 경우, 그 불압 대수층의 유효 공극률과 같고, 비산출률(Specific yield)이라고도 하며, 중력 배수량(간극에서 중력에 의해 자연 배출되는 양)에 상당한다.
유효 공극률(Effective porosity):
대수층 중에서 유동에 관여할 수 있는 물이 차지하고 있는 간극의 비율. 유동에 관여하지 않고 보유하고 있는 물의 잔류율을 비잔류율(Specific retention)이라고 한다.

3. 1. 대수층 정수 (대수층 계수)

대수층의 특성, 즉 지하수 저류층으로서의 투수성이나 자원량을 평가하는 수치로 대수층 정수(또는 대수층 계수)가 있다. 주로 투수량 계수와 저류 계수의 두 가지로 평가하며, 여기에 투수 계수와 유효 공극률을 보조적으로 사용한다.

투수 계수(Permeability coefficient, 또는 Hydraulic conductivity): 일반적으로 K로 표시한다.
단위 동수구배에서 단위 시간당 단위 단면적을 흐르는 물의 유량.
투수량 계수(Transmissivity): 일반적으로 T로 표시한다.
피압 대수층에서 단위 동수구배에서 단위 시간당 단위층후(폭의 길이)의 대수층을 흐르는 물의 유량. 투수 계수 K와 피압 대수층의 층후 D의 곱이다. 불압 대수층의 경우, 자유 지하수면에서 대수층 저부까지의 수심 H와 투수 계수 K의 곱으로 나타내는 경우도 있다.
저류 계수(Storativity): 일반적으로 S로 표시한다.
피압 대수층의 경우, 불압 대수층의 경우, 그 불압 대수층의 유효 공극률과 같고, 비산출률(Specific yield)이라고도 하며, 중력 배수량(간극에서 중력에 의해 자연 배출되는 양)에 상당한다.
유효 공극률(Effective porosity):
대수층 중에서 유동에 관여할 수 있는 물이 차지하고 있는 간극의 비율. 유동에 관여하지 않고 보유하고 있는 물의 잔류율을 비잔류율(Specific retention)이라고 한다.

3. 2. 피압 대수층과 비피압 대수층의 흐름

베르누이 방정식과 다르시의 법칙에 의해, 피압대수층의 유량 Q는 다음과 같이 나타난다.

:

Q = KA\frac{\Delta h}{\Delta L} = KDB \left( \frac{h_1 - h_2}{L} \right)

K : 투수계수
A : 통수단면적( = DB)
Δh : ΔL만큼 수평거리에 걸친 수두손실
D : 피압대수층 두께
B : 피압대수층 폭
h₁, h₂ : 수두

비피압 대수층의 흐름은 Dupuit 공식에 의해 다음과 같이 나타난다.

:

Q = KB \frac{{h_1}^2 - {h_2}^2}{2L}

대수층에 존재하는 지하수의 형태(자유 지하수의 경우 자유 지하수면의 지형, 피압 지하수의 경우 퍼텐셜면의 지형)에 대해, 지하수의 함양이나 유출을 분석할 때 사용되는 경우가 있다.

지하수 폭포
지하수곡

3. 3. 대수층의 등방성 및 이방성

등방성 대수층 또는 대수층 층에서는 모든 방향의 유체 투과도(K)가 같지만, 이방성 조건에서는 특히 수평(Kh) 및 수직(Kv) 방향으로 다르다.

1개 이상의 저투수층을 가진 반포획 대수층은 개별 층이 등방성이더라도 복합 Kh 및 Kv 값이 다르기 때문에 이방성 시스템으로 작동한다(수리 투과율 및 수리 저항 참조).

대수층에서 배수로로의 흐름^[9] 또는 우물로의 흐름^[10]을 계산할 때, 배수 시스템 설계에 오류가 발생하지 않도록 이방성을 고려해야 한다.

3. 4. 대수층의 유형

대수층을 적절히 관리하려면 그 특성을 이해해야 한다. 강우, 가뭄, 양수 및 오염에 대한 대수층의 반응을 예측하려면 많은 특성을 알아야 한다.^[11]

사막에서 투수성이 있는 밝은색 사암과 투수성이 없는 회색 이암의 접촉면에서 물이 천천히 스며 나와 신선한 녹색 식물이 자라고 있다. — 다공성 대수층의 물이 모래 알갱이 사이의 공극을 통해 천천히 스며 나온다

다공성 대수층은 일반적으로 모래와 사암에서 발견된다. 다공성 대수층의 특성은 퇴적암 환경과 이후 모래 알갱이의 자연적인 시멘트화 작용에 따라 달라진다. 모래층이 퇴적된 환경은 모래 알갱이의 방향, 수평 및 수직 변화, 그리고 이암층의 분포를 제어하며, 매우 얇은 이암층조차도 지하수 흐름에 중요한 장벽이 된다.^[12] 천해 환경과 풍성 모래 언덕 환경에서 형성된 모래 퇴적물은 중간에서 높은 투수율을 가지는 반면, 하천 환경에서 형성된 모래 퇴적물은 낮은에서 중간 투수율을 갖는다.^[12] 다공성 대수층에서 지하수는 모래 알갱이 사이의 공극을 통해 느린 침투 형태로 흐르며, 하루 1피트(0.3m/일)의 지하수 유속은 다공성 대수층에서 높은 유속으로 간주된다.^[13]

동굴 내부의 강에서 조그만 보트를 타고 있는 사람들 여러 명. — 카르스트 대수층의 물은 지하 하천을 형성할 수 있다.

카르스트 대수층은 일반적으로 석회암에서 발달한다. 천연 탄산을 함유한 지표수는 석회암의 작은 균열로 스며들어 석회암을 용해하여 균열을 확장시키고, 이는 더 많은 양의 물이 유입될수 있게 한다.^[14] 카르스트 대수층의 공극은 파괴적인 붕괴 또는 지반침하를 야기할 만큼 클 수 있으며, 이는 오염 물질의 재앙적인 방출을 유발할 수 있다.^[11] 카르스트 대수층의 지하수 흐름 속도는 다공성 대수층보다 훨씬 빠르다.^[15]

저투수성 암석이 높은 정도로 단열되어 있다면, 암석이 물의 이동을 용이하게 하는 충분한 수리 전도도를 가지고 있다면(균열 흐름을 통해), 좋은 대수층이 될 수도 있다.

4. 한국의 대수층 현황

5. 국제적인 대수층 현황

대호주 대수층은 오스트레일리아에 위치하며, 세계에서 가장 큰 지하 대수층으로 여겨진다.^[20] 170만km² 이상이다. 이 대수층은 퀸즐랜드주와 남호주주의 일부 외딴 지역의 물 공급에 중요한 역할을 한다. 과라니 대수층은 아르헨티나, 브라질, 파라과이, 우루과이 지하에 위치한 세계 최대 규모의 대수층 시스템 중 하나이며 중요한 담수 자원이다.^[25] 과라니족의 이름을 따서 명명되었으며, 약 120만km²의 면적에 4만km³의 용량을 가지고 있으며, 두께는 50m에서 800m이고 최대 깊이는 약 1800m이다.

미국 중부의 오갈랄라 대수층은 세계적으로 중요한 대수층 중 하나이지만, 도시 사용량 증가와 지속적인 농업 용수 사용으로 인해 일부 지역에서는 빠르게 고갈되고 있다. 8개 주의 일부 지역 지하에 있는 이 거대한 대수층은 주로 마지막 빙하기 시대의 화석수를 포함하고 있다. 대수층의 더 건조한 지역에서 연간 충전량은 연간 취수량의 약 10%에 불과한 것으로 추정된다. 미국 지질조사국(USGS)의 2013년 보고서에 따르면, 2001년부터 2008년까지의 고갈량은 20세기 전체 누적 고갈량의 약 32%에 달한다.^[26] 미국에서 대수층의 물을 가장 많이 사용하는 곳은 농업 관개 및 석유와 석탄 채굴이다.^[27] "미국의 누적 지하수 고갈량은 1940년대 후반에 가속화되어 세기말까지 거의 일정한 선형 속도로 계속되었다. 널리 알려진 환경적 결과 외에도 지하수 고갈은 국가의 물 수요 충족을 위한 지하수 공급의 장기적인 지속 가능성에도 악영향을 미친다."^[26]

텍사스맹꽁이(Texas blind salamander)는 에드워즈 대수층(Edwards Aquifer)에서 발견된다.

중요하고 지속 가능한 탄산염 대수층의 예로는 에드워즈 대수층^[28]이 있는데, 중부 텍사스주에 위치해 있다. 이 탄산염 대수층은 역사적으로 약 200만 명에게 고품질의 물을 제공해 왔으며, 오늘날에도 여러 지역 하천, 강 및 호수로부터의 막대한 충전으로 인해 가득 차 있다. 이 자원에 대한 주요 위험은 충전 지역의 인간 개발이다.

대수층 고갈은 일부 지역, 특히 북아프리카(Africa)에서 문제가 되고 있으며, 리비아(Libya)의 인공대수로(Great Manmade River) 프로젝트가 그 예이다. 그러나 계절적 습윤기에 인공 함양 및 지표수 주입과 같은 새로운 지하수 관리 방법을 통해 많은 담수 대수층의 수명이 연장되었는데, 특히 미국에서 그러하다.

6. 대수층 관련 문제점 및 관리

대수층은 과다 양수로 인한 고갈, 지반 침하, 염수 침입, 오염 등 다양한 문제점을 야기할 수 있다. 이러한 문제들은 지하수 이용에 어려움을 초래한다. 과다 양수는 대수층의 평형 수율을 초과하는 지하수 추출을 의미하며, 지반 침하는 지하수와 관련되어 발생한다.

7. 기타

7. 1. "지하수맥" 용어에 대한 비판

"지하수맥"이라는 단어가 대수층의 의미로 사용되는 경우가 있지만, 이 단어는 학술 용어가 아니며, 자연 과학 분야에서는 사용하지 않는 용어이다. 지하는 맥(脈)처럼, 마치 체내 혈관처럼 흐르는 것이 아니다. 대수층 구조에서 볼 수 있듯, 지층 전체 또는 균열을 따라 흐르는 것이다.

엄밀히 말하면, 층상수라 하더라도 반드시 대수층 전체를 고르게 흐르는 것이 아니고, 대수층의 일부에만 흐르는 경우도 있다. 이 상태는, 동일 대수층 내에서 전체 퍼텐셜 상태(이류)와 흐르는 물의 확산을 엄밀히 조사한 후에 이해되는 것이다. 따라서, 지하수맥의 의미와는 본질적으로 다르다는 점에 유의해야 한다.

7. 2. 법률상의 대수층 정의

한국 법령상으로는 지하수 및 대수층에 대한 명확한 정의가 없다. 과거 건설교통부(현 국토교통부)에서 "지하수법(안)"을 통해 지하수 정의를 시도한 바 있다.

참조

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