우물
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1. 개요
우물은 인류가 신석기 시대부터 사용해 온 물을 얻기 위한 시설이다. 우물은 굴착 방식, 취수 위치에 따라 여러 종류로 나뉘며, 수직 우물이 일반적이나 수평 우물인 카나트도 존재한다. 우물은 식수 공급, 관개, 재해 대비 등 다양한 용도로 활용되었으며, 한국에서는 삼국시대부터 사용된 기록이 있다. 우물은 수질 관리, 지반 침하 문제, 재해 대비 등 환경적인 문제와 관리가 필요하며, 다양한 문화적 상징성을 지니며 문학 작품의 소재로도 활용된다.
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| 우물 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 기본 정보 | |
| 유형 | 구멍 |
| 목적 | 지하수 접근 |
| 형태 | 수직 수평 경사 |
| 재료 | 돌 벽돌 콘크리트 나무 흙 |
| 역사 | |
| 기원 | 신석기 시대 |
| 주요 사용 시기 | 고대 중세 근대 |
| 기술 발전 | 수동 굴착 기계 굴착 |
| 기능 | |
| 용도 | 식수 공급 농업 용수 공급 산업 용수 공급 |
| 사용법 | 두레박 양수기 펌프 |
| 문화적 의미 | |
| 상징 | 생명, 풍요, 정화 |
| 사회적 역할 | 모임 장소, 공동체 시설 |
| 관련 용어 | |
| 관련 시설 | 샘 관정 저수지 |
| 관련 기술 | 수문학 지질학 수리 공학 |
2. 역사
우물은 인류가 신석기 시대부터 사용해 온 오래된 시설이다. 초기 신석기 시대 우물들은 동지중해 지역에서 발견된다.[1] 키프로스의 키소네르가-밀루스키아(Kissonerga-Mylouthkia)에서는 기원전 약 8400년경 원형 단면의 수직갱(우물 116)이 석회암 지층을 뚫고 8m 깊이에 있는 대수층에 도달한 우물이 발견되었는데, 이는 현재까지 발견된 가장 오래된 우물 중 하나로 신뢰할 수 있게 연대가 측정된 것이다.
목재로 덧댄 우물은 초기 신석기 시대 선형토기문화에서도 알려져 있다. 예를 들어 체코 오스트로프(Ostrov)의 기원전 5265년 우물,[3] 독일 에어켈렌츠 외곽 지역인 퀴크호펜(Kückhoven)의 기원전 5300년 우물,[4] 오스트리아 아스파른 안 데어 차야(Asparn an der Zaya) 외곽 지역인 슐레츠(Schletz)의 아이트라(Eythra)의 기원전 5200년 우물[5] 등이 있다.
이집트에서는 샤두프와 사키아가 사용되었다.[9][10] 사키아는 노리아의 이집트식 버전으로, 샤두프보다 훨씬 효율적이다.
최초로 기록된 소금 우물은 약 2250년 전 중국 쓰촨성에서 파여졌다. 이는 고대 우물 기술이 소금 채굴에 성공적으로 적용된 최초의 사례이며, 쓰촨의 소금 시추 산업의 시작을 알렸다.[6] 가장 오래된 유정도 347년 중국에서 시추되었다.
한국에서는 삼국시대부터 우물을 사용한 기록이 있으며, 고려 시대에는 우물 관리를 담당하는 관청이 설치되기도 했다. 조선 시대에는 우물이 마을 공동체의 중심 역할을 했으며, '두레박'과 같은 도구를 사용하여 물을 길어 올렸다.
2. 1. 한국의 전통 우물
한국의 전통 우물은 주로 흙이나 돌을 이용하여 만들었으며, 지역에 따라 다양한 형태를 보인다.- 돌우물: 주로 화강암이나 편마암 등의 돌을 쌓아 만든 우물로, 내구성이 뛰어나고 오랜 기간 사용할 수 있다.
- 흙우물: 흙을 파서 만든 우물로, 비교적 만들기 쉽지만 붕괴 위험이 있어 주기적인 관리가 필요하다.
- 벽돌우물: 벽돌을 사용하여 만든 우물로, 돌우물과 흙우물의 중간 형태이다.
- 나무우물: 나무를 사용하여 만든 우물로, 주로 산간 지역에서 발견된다.
인류의 조상은 수원으로 용천이나 계류를 이용했지만, 용출량을 늘리거나 탁하지 않은 물을 얻기 위해 점차 용출구를 넓히고 물을 고여서 사용했다.[41]
시리아 북동부 신석기 시대의 텔 세클 알아헤이말 유적에서 발견된 우물은 약 9,000년 전의 것으로, 정수 목적으로는 가장 오래된 예라고 알려져 있다.[42] 일본에서 오래된 우물로는 미이 신사 (이즈모시)의 우물, 호륜사 (나라현 이카루가정)의 우물, 옥의 우물(가고시마현)이 있다.[43]
우물은 움푹 들어간 곳이나 절벽 아래에 만들어지는 경우가 많았지만, 지하수면이 깊어지는 곳에서는 계단식, すり鉢式(스리바치식), 나선식 등의 방법이 사용되었다.[41] 지표와 지하수면(대수층)이 멀리 떨어져 수직 우물 굴착 방법으로는 대수층에 도달할 수 없는 경우, 먼저 지표에 すり鉢 모양의 움푹 들어간 곳을 파고 그 바닥에 수직 우물을 굴착하는 방법을 사용했다. 이것을 "마이마이즈 우물"이라고 부른다(지역에 따라 명칭이 다름). すり鉢 모양의 경사면에는 우물 가장자리로 내려가기 위한 나선형 보도가 만들어졌다.
에도 시대 중기에 철 막대기로 땅을 찍어 파는 굴착 우물이 퍼졌다. 에도 말기부터 메이지 중기에는 상총 굴착이라는 방법이 발달했다.[44][45] 에도 시대에는 매년 7월 7일에 우물 물을 빼고 우물 바닥의 이물질을 제거하는 우물 대청소(우물 씻기, 우물 갈이, 우물 준설, 이도사라에, 이자라시)가 이루어졌다.[46][47]
다이쇼 시대부터 수동 펌프가 보급되었다.
2. 2. 근현대 한국의 우물
일제강점기에는 상총 굴착과 같은 일본식 우물 굴착 방식이 도입되기도 하였으나,[44][45] 한국의 전통적인 우물 형태가 계속 유지되었다. 1960년대 새마을 운동의 일환으로 농촌 지역에 콘크리트 우물이 보급되면서, 위생적인 우물 사용이 확대되었다.1995년 한신·아와지 대지진(阪神・淡路大震災) 이후, 대한민국 정부는 재해 시 수원으로서 우물의 중요성을 인식하고, 전국적으로 방재용 우물 등록 제도를 확대하였다.[58][40][59][60] 도쿄도(東京都)와 사이타마현(埼玉県)을 비롯한 지방자치단체(地方自治体)에서는 지진(地震) 발생 시 라이프라인(ライフライン)이 두절되는 것을 대비하여, 기존 우물을 긴급재해용 우물로 지정하여 긴급 시 음료수(飲料水) 등 생활용수를 확보하고 있다.
이러한 우물에서는 정기적으로 수질 검사를 실시하고 있다. 하지만 미지정 우물의 경우 대장균(大腸菌) 등 세균(細菌)이나 중금속(重金属)에 의해 오염되어 있을 가능성도 있어 주의해야 한다.
효고현(兵庫県)가코가와시(加古川市)에 있는 가코가와 그린시티 방재회(加古川グリーンシティ防災会)[61]에서는 자체적으로 긴급재해용 우물(방재 우물, 깊이 30m)을 2곳 설치하고 정기적으로 수질 검사를 실시하는 등 주민 주도의 대비를 갖추고 있다. 2000년대 이후에는 지하수 오염 문제가 대두되면서, 우물 수질 관리에 대한 관심이 높아지고 있다.
3. 우물의 종류
우물은 굴착 방법, 취수 위치 등에 따라 다양하게 분류된다.
- 취수 위치에 따른 종류:
- 얕은 우물(천정호, Shallow Well): 집수정 바닥이 불투수층까지 도달하지 못한 우물이다. 자유수면 지하수를 양수하며, 심정호에 비해 수질이 떨어진다.[69]
- 깊은 우물(심정호, Deep Well): 집수정의 바닥이 불투수층까지 도달한 우물이다. 자유수면 지하수를 양수하며, 수질이 상당히 양호하다.[69]
- 굴착정(굴정호, Artesian well): 집수정을 불투수층 사이에 있는 투수층까지 파서 피압지하수를 양수하는 우물이다.[71]
- 자분정: 대수층에 큰 압력이 걸려 지하수가 지상으로 분출하는 우물이다. 자류정, 분상정, 아티션웰(Artesian well)이라고도 한다.
- 비자분정: 자분정이 아닌 굴착정이다.
- 기타:
- 수직 우물: 지면에 수직으로 파는 일반적인 형태의 우물이다.[38][39]
- 수평 우물: 산의 절벽이나 경사면에 수평으로 파는 우물이며, 카나트가 대표적인 예시이다.[37]
3. 1. 굴착 방법에 따른 종류
인력관정(dug well)은 사람의 힘이나 굴착 기계로 파며, 보통 지름 60 센티미터가 넘는 우물이다.[69] 얕은 우물을 천정호라 하며, 집수정 바닥이 자갈층까지 도달한 깊은 우물은 심정호라고 한다. 말리의 우엘레세부구에는 콘크리트 링으로 둘러싸인 수동으로 판 우물, 인도 케랄라 주의 한 마을에는 수동 우물이 있다.
근래 몇 세기 전까지 모든 인공 우물은 펌프 없는 수동으로 판 우물이었으며, 오늘날에도 시골 개발 지역에서 매우 중요한 식수원으로, 일상적으로 우물을 파고 사용하고 있다.
수동으로 판 우물은 삽으로 파서 지하수면 아래까지 파낼 수 있을 만큼 지름이 큰 발굴이다. 굴착 작업은 붕괴나 침식으로 인해 굴착 작업자에게 위험이 발생하지 않도록 수평으로 지지된다. 돌이나 벽돌로 덧댈 수 있으며, 지상 위로 확장하여 우물 주변에 벽을 만들면 오염과 우물로의 우발적 추락을 모두 줄일 수 있다.
케이슨이라고 하는 보다 현대적인 방법은 강화 콘크리트 또는 일반 콘크리트로 미리 제작된 우물 링을 구멍에 내리는 방법이다. 우물 굴착팀이 절단 링 아래를 파고 우물 기둥이 대수층으로 천천히 가라앉으면서 팀을 우물 보어의 붕괴로부터 보호한다.
수동으로 판 우물은 저렴하고 기술이 간단하며(굴착에 비해) 개발도상국의 시골 지역에서 지하수에 접근하는 데 대부분 수작업을 사용한다. 60m까지 발굴되었다. 펌프 없이 손으로 물을 퍼낼 수 있기 때문에 운영 및 유지 관리 비용이 낮다. 물은 종종 대수층이나 지하수에서 나오며, 지하수면이 낮아지면 라이닝을 대수층으로 더 내려서 쉽게 깊게 할 수 있다. 기존의 수동으로 판 우물의 수율은 깊이를 더하거나 수직 터널이나 천공 파이프를 설치하여 개선할 수 있다.
수동으로 판 우물의 단점은 많다. 단단한 암반이 있는 지역에서는 우물을 수동으로 파는 것이 실용적이지 않을 수 있으며, 유리한 지역에서도 파고 덧대는 데 시간이 오래 걸릴 수 있다. 얕은 대수층을 이용하기 때문에 우물은 수율 변동과 하수를 포함한 지표수로 인한 오염에 취약할 수 있다. 수동으로 판 우물 건설에는 일반적으로 숙련된 건설 팀이 필요하며, 콘크리트 링 몰드, 중량물 운반 장비, 우물 갱구 거푸집, 모터식 배수 펌프, 연료와 같은 장비에 대한 자본 투자가 개발도상국 사람들에게는 클 수 있다. 수동으로 판 우물 건설은 우물 보어의 붕괴, 낙하물 및 질식(배수 펌프 배기가스 포함)으로 인해 위험할 수 있다.
1858년부터 1862년까지 수동으로 판 우딩딘 우물은 약 391.67m의 가장 깊은 수동 우물이다.[15] 캔자스주 그린스버그의 빅 웰은 약 33.22m 깊이에 약 9.75m 지름으로 세계에서 가장 큰 수동으로 판 우물로 알려져 있다. 그러나 약 85.34m 깊이의 카이로 요새의 "조셉의 우물"과 1527년 이탈리아 오르비에토에 건설된 61m 깊이에 13m 너비의 산 파트리치오 우물(성 패트릭 우물)[16]은 부피가 더 크다.
타설관정 (driven well)은 굴착기계, 오우거, 제트 기계를 쓰지 않고 아래가 날카롭게 되어 있는 관을 타설하여 만든 지하수 우물이다.[70] 지반이 다져지지 않은 지역에서는 우물 구멍 구조(경화된 드라이브 포인트와 스크린(천공 파이프)으로 구성됨)를 사용하여 매우 간단하게 관정을 만들 수 있다. 포인트는 삼각대와 드라이버를 사용하여 일반적으로 지면에 박는다. 필요에 따라 파이프 섹션을 추가한다. 드라이버는 구동 중인 파이프 위로 미끄러지는 가중 파이프로, 반복적으로 떨어뜨린다. 지하수를 만나면 우물의 퇴적물을 씻어내고 펌프를 설치한다.[17]
천공정 (drilled water)은 구멍을 뚫는 데 이용하는 우물이다. 관정은 상부 회전식, 테이블 회전식 또는 케이블식 등 다양한 유형의 시추기를 사용하여 건설된다. 이러한 시추기는 모두 지층을 절단하기 위해 회전하는 시추 스템을 사용하므로 "시추"라는 용어가 사용된다.
관정은 간단한 수동 시추 방법(오거링, 슬러징, 제팅, 드라이빙, 수동 타격) 또는 기계 시추(오거, 회전식, 타격식, 다운 더 홀 해머)로 발굴할 수 있다. 심부 암반 회전식 시추 방법이 가장 일반적이다. 회전식 시추는 90%의 지층 유형(고결된)에서 사용할 수 있다.
관정은 수동 우물보다 훨씬 더 깊은 곳, 흔히 수백 미터까지 물을 얻을 수 있다.[18] 전기 펌프가 장착된 관정은 전 세계적으로, 특히 시골이나 인구 밀도가 낮은 지역에서 사용되지만, 많은 도시 지역은 지방 자치단체 우물에 의해 부분적으로 공급된다. 관정은 일반적으로 3m~18m 깊이이지만, 일부 지역에서는 900m보다 더 깊을 수 있다.
회전식 시추기는 일반적으로 3m(10피트), 6m~8m(26피트) 길이의 강철 파이프를 나사로 연결한 분절된 강철 시추 스트링을 사용하며, 아래쪽 끝에는 비트 또는 기타 시추 장치가 있다. 일부 회전식 시추기는 실제 시추공 시추와 함께 강철 케이싱을 시추공에 설치(드라이빙 또는 시추)하도록 설계되어 있다. 공기 및/또는 물은 순환 유체로 사용되어 시추 중 절삭물을 배출하고 비트를 냉각시킨다. ''머드 로터리''라고 하는 또 다른 형태의 회전식 시추는 특수 제작된 머드 또는 시추 유체를 사용하며, 시추 중에 지속적으로 변경되어 시추공 측벽을 열린 상태로 유지하기 위한 충분한 유압을 지속적으로 생성할 수 있다. 일반적으로 고체 암반에 시추된 시추공은 사용되는 기계와 관계없이 시추 공정이 완료된 후에야 케이싱을 한다.
가장 오래된 시추 기계는 케이블식 시추기이며, 오늘날에도 여전히 사용되고 있다. 시추공으로 비트를 들어 올리고 내리는 데 특별히 설계된 드릴의 ''스퍼딩''은 비트가 구멍 바닥으로 들어 올려지고 떨어지게 하며, 케이블의 설계로 인해 비트가 낙하당 약 1/4 회전하여 시추 작용을 생성한다. 회전식 시추와 달리 케이블식 시추는 시추된 절삭물을 배출하거나 비우기 위해 시추 작용을 중지해야 한다. 케이블식 시추 장비는 유사한 직경의 회전식 공기식 또는 회전식 머드 장비에 비해 10배 느리게 재료를 시추하는 경향이 있으므로 드뭅니다.
관정은 일반적으로 공장 제작 파이프로 케이싱되며, 일반적으로 강철(회전식 공기식 또는 케이블식 시추) 또는 플라스틱/PVC(머드 회전식 관정, 고체 암반에 시추된 관정에도 존재)이다. 케이싱은 화학적으로 또는 열적으로 케이싱 세그먼트를 용접하여 제작된다. 케이싱이 시추 중에 설치되는 경우, 대부분의 드릴은 시추공이 진행됨에 따라 케이싱을 지면으로 밀어 넣지만, 일부 최신 기계는 실제로 케이싱을 회전시키고 바로 아래에서 진행되는 비트와 유사한 방식으로 지층으로 시추할 수 있도록 한다. PVC 또는 플라스틱은 일반적으로 용매 용접한 다음 시추된 관정에 낮추고, 끝을 겹쳐 수직으로 쌓은 다음 접착제로 붙이거나 스플라인으로 연결한다. 케이싱 섹션의 길이는 일반적으로 6m 이상이며, 직경은 약 10.16cm~약 30.48cm이다. 이는 관정의 의도된 용도와 지역 지하수 조건에 따라 다릅니다.
미국에서의 관정의 지표면 오염은 일반적으로 ''표면 밀봉''을 사용하여 제어된다. 미리 정해진 깊이 또는 폐쇄 지층(예: 점토 또는 기반암)까지 큰 구멍을 시추한 다음, 그 지점부터 관정을 위한 더 작은 구멍을 완성한다. 관정은 일반적으로 표면에서 더 작은 구멍으로 해당 구멍과 같은 직경의 케이싱으로 케이싱된다. 큰 시추공과 더 작은 케이싱 사이의 환상 공간은 벤토나이트 점토, 콘크리트 또는 기타 밀봉재로 채워진다. 이렇게 하면 표면에서 다음 폐쇄층까지 불침투성 밀봉이 생성되어 오염 물질이 케이싱 또는 시추공의 외벽을 따라 대수층으로 이동하는 것을 방지한다. 또한 관정은 일반적으로 공기를 스크린을 통해 관정으로 배출하지만 곤충, 소동물 및 무단 침입자의 접근을 방지하는 설계된 관정 캡이나 밀봉으로 덮여 있다.
관정 바닥에는 지층에 따라 스크리닝 장치, 필터 팩, 슬롯 케이싱 또는 개방형 시추공이 남아 있어 물이 관정으로 유입될 수 있다. 제작된 스크린은 일반적으로 느슨한 지층(모래, 자갈 등)에서 사용되며, 물과 일정 비율의 지층이 스크린을 통과할 수 있다. 일부 재료가 통과하도록 하면 나머지 지층에서 큰 면적의 필터가 생성된다. 관정으로 유입되는 재료의 양이 서서히 감소하고 관정에서 제거되기 때문입니다. 암반 관정은 일반적으로 바닥에 PVC 라이너/케이싱과 스크린 또는 슬롯 케이싱으로 케이싱된다. 이는 주로 암석이 펌프 어셈블리로 들어가는 것을 방지하기 위해 존재합니다. 일부 관정은 ''필터 팩'' 방법을 사용한다. 이 방법은 관정 내부에 작은 스크린이나 슬롯 케이싱을 배치하고 스크린 주변, 스크린과 시추공 또는 케이싱 사이에 필터 매체를 채우는 것이다. 이를 통해 물이 관정과 펌핑 구역으로 들어가기 전에 원치 않는 물질을 걸러낼 수 있다.
3. 2. 취수 위치에 따른 종류
- 굴착정 (굴정호, Artesian well): 집수정을 불투수층 사이에 있는 투수층까지 파서 피압 지하수를 양수하는 우물이다. 피압 대수층의 높이를 a, 투수계수 K, 양수 후 우물 최종 수위를 h0, 우물 수위를 h, 지하수심을 H, 영향원 반경을 R, 우물 반경을 r0라고 하면, 양수량(양수율) Q는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
:
- 자분정: 대수층에 큰 압력이 걸려 지하수가 지상으로 분출하는 우물이다. 자류정, 분상정, 아티션웰(Artesian well)이라고도 한다. 피압지하수에 우물을 파고 그 수면이 지표면 이상이 되면 지하수는 퍼 올리지 않아도 우물에서 솟아나온다. 굴착정에서 피압대수층을 취수하는 우물에 이 현상이 나타난다.
- 비자분정: 자분정이 아닌 굴착정.
- 깊은 우물 (심정호, Deep Well) : 집수정의 바닥이 불투수층까지 도달한 우물로, 자유수면 지하수를 양수하며 수질이 상당히 양호하다. 양수량(양수율) Q는 다음과 같다.
:
- 얕은 우물 (천정호, Shallow Well): 집수정 바닥이 불투수층까지 도달하지 못한 우물로, 자유수면 지하수를 양수한다. 심정호에 비해 수질이 떨어진다.
3. 3. 기타
수직 우물은 지면에 수직으로 파는 일반적인 형태의 우물이다.[38][39] 수평 우물은 산의 절벽이나 경사면에 수평으로 파는 우물이며, 카나트가 대표적인 예시이다.[37] 일본 오사카부 이바라키시 이와사카에 있던 수평 우물이 유명하다.[37]4. 우물의 구조
; 우물벽
: 수직으로 판 우물의 경우, 지반이 단단하면 굴착만으로도 충분하지만, 무너지기 쉬운 경우에는 우물벽이 필요하다. 우물벽에는 나무판이나 돌로 쌓은 것 외에 콘크리트 제품 등이 있다. 과거에는 우물 바닥에 바닥을 뚫은 상태의 통을 매립하기도 했다.[1]
; 우물관
: 보링 공법(굴착 공법으로서 상총굴착 포함)으로 굴착한 구멍에 넣는 관을 말한다. '우물 케이싱'이라고도 한다.[1]
; 스크린
: 우물관 중에서 지하수를 취수하기 위해 구멍 또는 슬릿(세로 또는 가로로 폭 0.5~2mm 정도의 틈)이 설치되어 있는 관을 말한다. 일본에서는 '스트레이너'라고 부르는 경우가 많다.[1]
; 충전 자갈
: 스크린이 설치된 구간에는 스크린 바깥쪽(굴착 구멍과의 사이)에 자갈을 넣는데, 이 자갈을 충전 자갈이라고 한다. '그라벨 패킹'이라고도 부른다. 설치하는 주된 목적은 지하수를 취수하는 대수층을 구성하는 지층이 우물 안으로 들어가지 않도록(층상수의 경우 미세한 모래 등) 하여 우물이 막히지 않게 하기 위한 것이다.[1]
5. 우물의 이용
우물은 예로부터 다양한 용도로 활용되어 왔다. 주로 식수로 사용되었으며, 그 외에도 생활용수, 농업용수, 공업용수 등으로 널리 이용되었다.
에도 시대 도쿄의 시타마치 지역에서는 지하수를 직접 이용하는 대신, 타마가와 상수도에서 물을 끌어와 우물에 공급하는 방식을 사용했다. 이는 시타마치 지역이 매립지여서 지하수 수질이 좋지 않았기 때문이다. 이러한 우물을 상수도 우물이라고 불렀으며, 주민들은 우물가에 모여 물을 뜨며 이야기를 나누는 우물가 회의라는 문화가 생겨나기도 했다.[51][52][53]
취수 방식은 초기에는 바가지를 이용하였으나, 점차 물두레, 펌프(수동식, 전동식) 등을 사용하는 방식으로 발전하였다.
5. 1. 수질 관리
얕은 우물은 매우 저렴한 비용으로 식수를 공급할 수 있지만, 지표면의 불순물이 얕은 지하수원에 쉽게 도달하여 깊은 우물에 비해 오염 위험이 더 크다.[23] 오염된 우물은 다양한 수인성 질병의 확산으로 이어질 수 있으며, 굴착 우물과 관정은 비교적 오염되기 쉽다.
지하수 오염은 흔한 문제이다.[22] 하수, 비료에서 나오는 질산염은 특히 영유아에게 심각한 문제를 일으킨다. 오염 물질에는 살충제, 휘발성 유기 화합물(VOC)(휘발유, 드라이클리닝에서 발생), 연료 첨가제인 메틸 tert-부틸 에테르(MTBE), 로켓 연료, 에어백 팽창기 및 기타 인공 및 천연 공급원에서 나오는 과염소산염 등이 있다.
황동 배관이나 낡은 납관에서 용출되는 납, 전기도금 및 기타 공급원에서 나오는 6가 크롬, 자연 발생하는 비소, 라돈, 우라늄(이들은 모두 암을 유발할 수 있음), 자연 발생하는 불소(소량으로는 충치 예방에 좋지만 고농도에서는 치아 불소증 유발) 등도 오염 물질이다.[23]
일부 화학 물질은 독성이 없는 수준으로 우물에 흔히 존재하지만 다른 문제를 일으킬 수 있다. 칼슘과 마그네슘은 경수를 유발하여 배관을 막히게 하거나 온수기가 고장 날 수 있다. 철과 망간은 어두운 반점으로 나타나 옷과 배관에 얼룩을 지게 할 수 있으며, 배관을 막는 점액질의 검은색 집락을 형성하는 철세균 및 망간세균의 성장을 촉진할 수 있다.[23]
우물 물의 수질은 우물을 덧대고, 우물 머리를 밀봉하고, 자흡식 수동 펌프를 설치하고, 우물 주변에 받침대를 만들고, 주변을 깨끗하게 유지하고 정체된 물과 동물이 없도록 하며, 오염원(화장실, 쓰레기 매립장, 현장 하수 시스템)을 옮기고 위생 교육을 실시함으로써 크게 향상될 수 있다.
하수 처리장과 우물 사이의 최소 거리 및 토양 침투 요건을 준수해야 하며, 개인 및 지방 자치단체의 정화조 시스템 설계 및 설치에 관한 규칙은 인근 식수원을 보호하기 위해 이러한 모든 요소를 고려한다. 사회 일반 대중에 대한 교육 또한 식수 보호에 중요한 역할을 한다.
오염된 지하수의 정화는 매우 비용이 많이 들며, 효과적인 지하수 정화는 일반적으로 매우 어렵다. 개인 용도의 지하수는 종종 역삼투압 정수기를 사용하여 여과되는데, 이 과정은 매우 작은 입자도 제거할 수 있다. 미생물을 제거하는 간단하고 효과적인 방법은 위치에 따라 1~3분 동안 물을 완전히 끓이는 것이다. 미생물에 오염된 가정용 우물은 처음에는 표백제를 사용하여 충격 염소 소독을 통해 처리할 수 있다.[23]
여과 공정 후에는 물 속의 병원균을 죽이기 위해 자외선(UV) 시스템을 구현하는 것이 일반적이다. UV 광선은 UV-C 광자가 세포벽을 통과하여 병원균의 DNA에 영향을 미친다. UV 소독은 화학 물질을 사용하지 않는 수처리 방법이기 때문에 지난 수십 년 동안 인기를 얻고 있다.[24]
일반적으로 우물은 지하 깊은 지하수에서 취수할수록 수량이 안정적이고 수질도 좋다.[40] 하지만, 특히 얕은 우물은 지표면의 오염에 영향을 받기 쉬워 병원체나 원충 등이 증가하여 음용에 적합하지 않게 되는 경우도 있다.[50]
일본 보건노동성은 1987년에 「음용우물 등 위생대책 요령」을 생활위생국장 명의로 통지(마지막 개정은 2004년)하였다. 음용을 목적으로 하는 우물 설치자 등에게 다음 3가지 사항을 요구하고 있다.
- 주변에 함부로 사람이나 가축이 들어가지 않도록 적절한 조치를 취할 것
- 구조(펌프, 흡입관, 밸브류, 관류, 우물 뚜껑 등) 및 우물 주변의 청결 유지 등에 대해 정기적으로 점검을 실시하고, 오염에 대한 방호 조치를 취하는 동시에 이러한 시설의 청결 유지에 힘쓸 것
- 정기 및 임시 수질 검사를 실시할 것 (2012년 시점의 상수도법에서는 수질 검사 의무는 없지만, 보건노동성은 국민의 건강을 지키는 입장에서 권장하고 있으며, 불특정 다수에게 제공하는 경우 보건소에서 수질 검사를 실시하도록 지도를 받는다.[57])
음용 목적 우물의 수질 검사 수검률은 6% 정도로 추정되고 있다(2004년도 보건노동성 조사). 수검된 우물 중 26%는 일반 세균, 대장균, 질산성 질소 등의 일반 항목이 상수도법의 수질 기준(음용에 적합한 기준)에 적합하지 않고, 7%(수검 우물 수는 일반 항목의 1/3 정도)는 비소 등의 중금속이 상수도법의 수질 기준에 적합하지 않은 상황이다(동일).
5. 2. 지반 침하 문제
심층 지하수를 과도하게 개발하면 지반 침하가 발생할 수 있으므로, 적절한 양수량 관리가 필요하다. 대한민국 정부는 지하수 이용에 대한 규제를 강화하고 있으며, 지반 침하 방지를 위한 노력을 기울이고 있다.[40]5. 3. 재해 대비
1995년 1월 17일 한신·아와지 대지진(阪神・淡路大震災)에서 우물이 활용된 이후 일본에서는 재해 시 수원으로서 얕은 우물이 재검토되었고, 전국적으로 등록 제도가 확대되었다.[58][40][59][60]도쿄도(東京都)와 사이타마현(埼玉県)을 비롯한 지방자치단체(地方自治体)에서는 지진(地震) 발생 시 라이프라인(ライフライン)이 두절되는 것을 대비하여, 작동하는 기존 우물을 긴급재해용 우물로 지정하여 긴급 시 음료수(飲料水) 등 생활용수 확보를 하고 있다. 이러한 우물에서는 정기적으로 수질 검사를 실시하고 있으며, 사용상 문제는 없지만, 미지정 우물의 경우 대장균(大腸菌) 등 세균(細菌)이나 중금속(重金属)에 의해 오염되어 있을 가능성도 고려해야 하므로 주의가 필요하다.
효고현(兵庫県)가코가와시(加古川市)에 있는 가코가와 그린시티 방재회(加古川グリーンシティ防災会)[61]에서는 독자적인 긴급재해용 우물(방재 우물, 깊이 30m)을 2곳 설치하고 정기적으로 수질 검사를 실시하는 등 주민 주도의 대비를 갖춘 곳도 있다.
6. 우물과 관련된 문화
우물은 오랫동안 한국인의 생활과 밀접한 관련을 맺어왔으며, 다양한 문화적 상징성을 지닌다. 우물은 마을 사람들이 함께 사용하는 공간으로, 공동체 의식을 형성하는 데 중요한 역할을 했다. 우물가는 사람들이 모여 물을 긷고 이야기를 나누는 소통의 장소였으며, '우물가'라는 표현은 이러한 의미를 담고 있다.
에도 시대 도쿄 시타마치 지역의 우물은 지하수를 퍼 올리는 것이 아니라, 다마가와 상수도에서 물을 끌어오는 시설이었다.[51][52] 시타마치 지역은 매립지였기 때문에 우물을 파도 바닷물만 나왔으므로, 상수도관을 통해 물을 공급하고 우물을 통해 급수했다.[51] 물이 차는 동안 이웃 주민들이 이야기를 나누는 이도바타카이기(우물가 회의)라는 말이 생겨났다.
우물은 개인 소유인 경우와 공동 소유인 경우가 있었다.[39] 우물을 파는 비용이 비싸고 물을 얻기 어려운 곳이 많아 공동 소유가 많았다.[62] 우물가는 좋은 대화 장소였으며, 이웃 주부들이 세상 이야기를 나누는 것을 이도바타카이기라고 불렀다.
우물은 좁은 시야를 비유하는 정중지와(우물 안 개구리)라는 속담에도 등장한다.
성경에서는 이삭의 신붓감을 찾는 장소(창세기 24장 11절~)와 예수가 사마리아인 여인에게 물을 청하는 장소(요한복음 4장 6절~)로 우물이 등장한다. 중국 속담에는 "음수불망와정인(飲水不忘挖井人, 물을 마실 때 우물을 판 사람을 잊지 않는다)"이라는 말이 있는데, 일중수교를 주도한 다나카 가쿠에이에 대한 평가처럼 선구자에 대한 비유로 사용된다. 일본어 가나표에서 "ゐ"는 "우물의 ヰ"라고 한다.
6. 1. 민속
물은 생활에 필수적인 것이며, 물을 길어 올리는 우물은 중요시되어 신앙의 대상이 되어 왔다.[38] 일본에서는 미즈하노메신(弥都波能売神)(수신(水神)])] 등을 섬겼다. 우물 안에7. 우물의 환경 문제 및 관리
우물 발굴에 앞서 지질, 지하수면 깊이, 계절적 변동, 함양 지역 및 속도에 대한 정보를 가능한 한 파악해야 한다. 이 작업은 수문지질학자(hydrogeologist) 또는 전기탄성탐사[20] 등 다양한 도구를 사용하는 지하수 측량사가 수행할 수 있으며, 인근 우물의 이용 가능한 정보, 지질도, 그리고 때로는 지구물리 영상화를 활용한다.
thumb 야운데에서 우물을 청소하는 사람]]
취수 시설로서의 우물은 대부분 지면에 수직으로 파인 우물(수직 우물[38][39])이다. 일반적으로 우물은 지하 깊은 지하수에서 취수할수록 수량이 안정적이고 수질도 좋다.[40] 얕은 우물은 저렴하게 식수를 공급할 수 있지만, 깊은 우물에 비해 오염 위험이 더 크며, 오염된 우물은 수인성 질병을 일으킬 수 있다.
우물 물의 수질은 우물 덧대기, 우물 머리 밀봉, 자흡식 수동 펌프 설치, 우물 주변 받침대 설치, 주변 청결 유지, 정체된 물과 동물 유입 방지, 오염원 제거, 위생 교육 등을 통해 향상될 수 있다. 우물 구멍은 덮개로 밀폐해야 하며, 덮개에는 체로 된 통풍구만 있어야 한다. 하수 처리장과 우물 사이의 최소 거리 및 토양 침투 요건을 준수하고, 정화조 시스템 설계 및 설치 규칙을 통해 인근 식수원을 보호해야 한다.
오염된 지하수 정화는 매우 어렵고 비용이 많이 든다. 시추 시 케이싱을 정확하게 설치하고, 케이싱 간극을 적절한 밀봉재로 채우면 지하수 오염을 줄일 수 있다. 새로운 시험정을 건설할 때는 화학 및 생물학적 검사를 실시하는 것이 좋다. 개인 용도의 지하수는 역삼투압 정수기로 여과하거나, 물을 1~3분 동안 끓여 미생물을 제거할 수 있다. 미생물에 오염된 가정용 우물은 표백제를 사용한 충격 염소 소독으로 처리할 수 있으며,[23] 여과 후에는 자외선(UV) 시스템으로 병원균을 제거한다.[24] 지하수 관정 시추 과정에서 메탄이 새어 나올 수 있다는 점은 또 다른 환경 문제이다.[25]
일본에서는 전통적인 우물 설치가 줄고 있지만, 지하수는 여전히 중요한 수원이며, 일부 지자체는 지하수만을 상수원으로 사용한다. 일본의 정부개발원조 및 NGO 지원으로 아프리카 등에서 우물 굴착 및 수동펌프 설치가 진행되고 있다.
보건노동성은 1987년 「음용우물 등 위생대책 요령」을 통해 음용 우물 설치자 등에게 다음 사항을 요구하고 있다.
| 요구 사항 |
|---|
| 주변 사람/가축 출입 방지 조치 |
| 구조 및 주변 청결 유지, 정기 점검, 오염 방호 조치 |
| 정기/임시 수질 검사 (2012년 시점 상수도법상 의무는 없지만, 보건노동성은 권장하며, 불특정 다수에게 제공 시 보건소 지도[57]) |
음용 목적 우물 수질 검사 수검률은 6% 정도이며(2004년 보건노동성 조사), 수검된 우물 중 26%는 일반 세균, 대장균, 질산성 질소 등 일반 항목이, 7%는 비소 등 중금속이 상수도법 수질 기준에 부적합하다.
7. 1. 오염
thumb 야운데에서 우물을 청소하는 사람]]
얕은 우물은 매우 저렴한 비용으로 식수를 공급할 수 있지만, 지표면의 불순물이 얕은 지하수원에 쉽게 도달하여 깊은 우물에 비해 오염 위험이 더 크다. 오염된 우물은 다양한 수인성 질병의 확산으로 이어질 수 있다.[23] 굴착 우물과 관정은 비교적 오염되기 쉽다. 예를 들어, 미국의 대다수 지역에서 대부분의 굴착 우물은 신뢰할 수 없다.[23] 일부 연구에 따르면 추운 지역에서는 극심한 강우 또는 눈 녹음으로 인한 강 수위 변화와 홍수로 인해 우물물의 수질이 저하될 수 있다.[21]
대부분의 우물을 오염시키는 세균, 바이러스, 기생충 및 곰팡이는 사람과 다른 동물의 분변에서 유래한다. 흔한 세균성 오염 물질에는 대장균, 살모넬라균, 시겔라균 및 캠필로박터 제주니가 포함된다. 흔한 바이러스성 오염 물질에는 노로바이러스, 사포바이러스, 로타바이러스, 엔테로바이러스류, 그리고 A형 간염과 E형 간염이 있다. 기생충에는 람블 편모충, 크립토스포리디움, 사이클로스포라 카예타넨시스 및 미세포자충이 포함된다.[23]
지하수 오염은 흔한 문제이다.[22] 하수, 또는 비료에서 나오는 질산염(Nitrate)은 특히 영유아에게 심각한 문제를 일으킨다. 오염 물질에는 살충제(pesticide), 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)(휘발유, 드라이클리닝에서 발생), 연료 첨가제인 메틸 tert-부틸 에테르(methyl tert-butyl ether, MTBE), 그리고 로켓 연료, 에어백 팽창기 및 기타 인공 및 천연 공급원에서 나오는 과염소산염(perchlorate) 등이 있다.
몇몇 광물도 오염 물질인데, 여기에는 황동 배관이나 낡은 납관에서 용출되는 납(lead), 전기도금 및 기타 공급원에서 나오는 6가 크롬(chromium VI), 자연 발생하는 비소(arsenic), 라돈(radon), 우라늄(uranium)(이들은 모두 암을 유발할 수 있음), 그리고 자연 발생하는 불소(fluoride)(소량으로는 충치 예방에 좋지만 고농도에서는 치아 불소증(dental fluorosis)을 유발할 수 있음) 등이 있다.[23]
일부 화학 물질은 독성이 없는 수준으로 우물에 흔히 존재하지만 다른 문제를 일으킬 수 있다. 칼슘(Calcium)과 마그네슘(Magnesium)은 배관을 막히게 하거나 온수기가 고장 날 수 있는 경수(hard water)를 유발한다. 철(Iron)과 망간(Manganese)은 어두운 반점으로 나타나 옷과 배관에 얼룩을 지게 할 수 있으며, 배관을 막는 점액질의 검은색 집락을 형성하는 철세균(Iron bacteria) 및 망간세균(manganese bacteria)의 성장을 촉진할 수 있다.[23]
PFAS('''과불화알킬 및 폴리불화알킬 물질''')은 여러 개의 불소 원자가 알킬 사슬에 결합된 합성 유기불소 화합물의 한 종류이다. PFAS는 지하수에 매우 빠르게 널리 퍼져 영구적으로 오염시키는 "영구 화학 물질"의 한 종류이다. 2010년까지 어떤 형태의 소방 활동이나 훈련이 이루어진 특정 공항 근처의 우물은 PFAS에 오염되었을 가능성이 높다.
한 연구에 따르면, 약 3천 9백만 개의 지하수 관정 중 6~20%가 지하수면이 5미터 미만으로 감소하거나, 많은 지역에서 그리고 주요 대수층의 절반 이상에서 지하수면이 계속 감소하는 경우 고갈될 위험이 높다고 결론지었다.[28] [29] [30]
우물물의 수온은 기온이 아닌 지온의 영향을 받는데, 그 수온은 연중 거의 일정하다.[40] 우물물은 일반적으로 지하를 천천히 흐르는 동안 무기물을 녹여내고, 또한 병원균이나 오염 물질에 대해서도 지중 미생물이 분해하거나 토양의 흡착 작용에 의해 정화된다.[56] 하지만, 특히 얕은 우물은 지표면의 오염에 영향을 받기 쉬워 병원체나 원충 등이 증가하여 음용에 적합하지 않게 되는 경우도 있다.[50]
보건노동성은 1987년에 「음용우물 등 위생대책 요령」을 생활위생국장 명의로 통지(마지막 개정은 2004년)하였다. 음용을 목적으로 하는 우물 설치자 등에게 다음 3가지 사항을 요구하고 있다.
음용 목적 우물의 수질 검사 수검률은 6% 정도로 추정되고 있다(2004년도 보건노동성 조사). 수검된 우물 중 26%는 일반 세균, 대장균, 질산성 질소 등의 일반 항목이 상수도법의 수질 기준(음용에 적합한 기준)에 적합하지 않고, 7%(수검 우물 수는 일반 항목의 1/3 정도)는 비소 등의 중금속이 상수도법의 수질 기준에 적합하지 않은 상황이다(동일).
7. 2. 대책
thumb 야운데에서 우물을 청소하는 사람]]
얕은 우물은 매우 저렴한 비용으로 식수를 공급할 수 있지만, 지표면의 불순물이 얕은 지하수원에 쉽게 도달하여 깊은 우물에 비해 오염 위험이 크다. 오염된 우물은 다양한 수인성 질병의 확산으로 이어질 수 있다.[23] 굴착 우물과 관정은 비교적 오염되기 쉬운데, 미국의 대다수 지역에서 굴착 우물은 신뢰할 수 없다.[23] 추운 지역에서는 극심한 강우 또는 눈 녹음으로 인한 강 수위 변화와 홍수로 인해 우물물의 수질이 저하될 수 있다는 연구 결과도 있다.[21]
우물 물의 수질은 우물을 덧대고, 우물 머리를 밀봉하고, 자흡식 수동 펌프를 설치하고, 우물 주변에 받침대를 만들고, 주변을 깨끗하게 유지하고 정체된 물과 동물이 없도록 하며, 오염원(화장실, 쓰레기 매립장, 현장 하수 시스템)을 옮기고 위생 교육을 실시함으로써 크게 향상될 수 있다.
우물 구멍은 느슨한 파편, 동물, 동물 배설물, 바람에 날리는 이물질이 구멍에 떨어져 분해되는 것을 방지하기 위해 덮어야 한다. 덮개는 우물에서 물을 긷는 경우를 포함하여 항상 제자리에 있어야 하며, 밀착되어 완전히 밀폐되어야 하고, 체로 된 통풍구만 있어야 한다.
하수 처리장과 우물 사이의 최소 거리 및 토양 침투 요건을 준수해야 한다. 개인 및 지방 자치단체의 정화조 시스템 설계 및 설치에 관한 규칙은 인근 식수원을 보호하기 위해 이러한 모든 요소를 고려한다.
사회 일반 대중에 대한 교육 또한 식수 보호에 중요한 역할을 한다.
오염된 지하수의 정화는 매우 비용이 많이 들고, 효과적인 지하수 정화는 일반적으로 매우 어렵다. 지표면 및 지하 매체로부터의 지하수 오염은 시추 시 케이싱을 정확하게 중심에 맞추고 케이싱 간극을 적절한 밀봉재로 채움으로써 크게 줄일 수 있다.
새로운 시험정을 건설할 때는 해당 우물물에 대한 화학 및 생물학적 검사를 완전히 실시하는 데 투자하는 것이 최선의 방법으로 간주된다.
개인 용도의 지하수는 종종 역삼투압 정수기를 사용하여 여과되는데, 이 과정은 매우 작은 입자도 제거할 수 있다. 미생물을 제거하는 간단하고 효과적인 방법은 위치에 따라 1~3분 동안 물을 완전히 끓이는 것이다. 미생물에 오염된 가정용 우물은 처음에는 표백제를 사용하여 충격 염소 소독을 통해 처리할 수 있다.[23]
여과 공정 후에는 물 속의 병원균을 죽이기 위해 자외선(UV) 시스템을 구현하는 것이 일반적이다. UV 광선은 UV-C 광자가 세포벽을 통과하여 병원균의 DNA에 영향을 미친다. UV 소독은 화학 물질을 사용하지 않는 수처리 방법이기 때문에 지난 수십 년 동안 인기를 얻고 있다.[24]
보건노동성은 1987년에 「음용우물 등 위생대책 요령」을 생활위생국장 명의로 통지하였다(마지막 개정은 2004년). 음용을 목적으로 하는 우물 설치자 등에게 다음 3가지 사항을 요구하고 있다.
- 주변에 함부로 사람이나 가축이 들어가지 않도록 적절한 조치를 취할 것
- 구조(펌프, 흡입관, 밸브류, 관류, 우물 뚜껑 등) 및 우물 주변의 청결 유지 등에 대해 정기적으로 점검을 실시하고, 오염에 대한 방호 조치를 취하는 동시에 이러한 시설의 청결 유지에 힘쓸 것
- 정기 및 임시 수질 검사를 실시할 것 (2012년 시점의 상수도법에서는 수질 검사 의무는 없지만, 보건노동성은 국민의 건강을 지키는 입장에서 권장하고 있으며, 불특정 다수에게 제공하는 경우 보건소에서 수질 검사를 실시하도록 지도를 받는다.[57])
음용 목적 우물의 수질 검사 수검률은 6% 정도로 추정되고 있다(2004년도 보건노동성 조사). 수검된 우물 중 26%는 일반 세균, 대장균, 질산성 질소 등의 일반 항목이 상수도법의 수질 기준(음용에 적합한 기준)에 적합하지 않고, 7%(수검 우물 수는 일반 항목의 1/3 정도)는 비소 등의 중금속이 상수도법의 수질 기준에 적합하지 않은 상황이다.
7. 3. 메탄
지하수 관정 시추 과정에서 메탄이 새어 나올 가능성이 매우 높다는 점은 또 다른 환경 문제이다.[25]참조
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加古川グリーンシティ防災会の取り組み
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一般財団法人日本国際協力システム
2019-10-05
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Kotobank
塩井
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Kotobank
卓筒井
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2015
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