Aims & Scope

연구지역은 우리나라 최북단에 위치한 강원도 양구군 해안면으로 북위 38°15'~38°19', 동경 128°14'~ 128°10'에 위치한다(그림 1). 외륜부의 북쪽 지역의 경우 군사분계선과 약 600 m 가량 떨어진 곳으로 4땅굴과 을지전망대가 위치하고 있으며, 군사 보안과 지뢰의 위험으로 인해 민간인 출입이 통제되고 있다. 실제로 2016년 4-5월에 하천과 서쪽 산악지대에서 민간인이 지뢰를 밟아 중상을 입는 사고가 발생하여 행동에 각별한 주의가 필요하다.

Fig. 1. 
Location map of the study area, Haean basin.

해안분지의 외곽 부는 약 40-50^o의 경사를 가지는 해발 1,000 m 이상의 대암산, 대우산으로 둘러싸여 있으며 이러한 지형적 특성으로 해안분지내의 수계는 방사상의 형태를 보인다(Yun et al., 2009). 또한 해안분지는 깊게 파인 접시 모양이며 남북방향으로 길게 늘어져있는 타원형이다. 우리나라의 침식분지들은 대부분 작은 하천을 끼고 형성하는데 해안분지는 작은 하천이 최상류에 발달한 분지 유형이다(Chang, 1997). 이러한 형태의 수계로 인해서 높은 산지에서 낮은 지대로 강우가 이동하여 하천수계를 형성하고 하나의 하천으로 합류한다(Won et al., 2006; Yun et al., 2009).

지하수 관정의 기초 자료를 수집하기 위해 양구군청과 국가지하수정보센터에서 제공하는 해안분지 지하수 관정 허가 및 신고시설 현황자료를 수집하였다. 기존 신고 된 자료와 현장조사를 통해 신고가 미흡했던 지하수 관정을 조사하였다. 이를 통해 해안분지 내에 기존에 조사된 관정의 위치와 현황을 파악하고 현장조사를 통해 신고가 미흡했던 농업용 지하수 관정을 조사하였다(그림 2).

Fig. 2. 
Distribution of groundwater wells in the Haean basin.

지하수위 조사의 경우 기상청에서 제공하는 강우량 자료를 활용하여 25.4 mm로 최저 강수량을 보인 3월을 건기로 설정하고 524 mm로 최대 강수량을 보인 8월을 우기로 설정하였다. 지하수위 측정에는 수위계(Solinst, Model 102)를 이용하였으며 건기․우기별로 2016년 4월~2017년 8월 까지 11회에 걸쳐 총 132개 관정에서 수위를 측정하였다.

하천의 수질, 탁도 측정의 경우 하천의 폭, 수위를 측정하고 집수역을 고려하여 건기에는 35개 우기에는 31개의 지점에서 현장수질측정기(Horiba, D-53, 54, 55)를 이용해 각 지점마다 수온, 수소이온농도(pH), 전기전도도(EC), 용존산소(DO), 산화환원전위(ORP)를 측정하였으며 탁수는 탁도측정기(Thermo, AQ4500)를 이용하여 탁도(NTU)를 측정하였다. 지하수 조사와 동일하게 기간에 수행하였으며 건기와 우기의 하천현황, 수질 및 탁도를 비교하였다. 이를 통해 강우가 수질 및 탁도에 미치는 영향과 하천현황을 파악하였다. 또한 수집한 자료를 통해 연구지역 하천의 수계를 기재하고 측정위치를 표시하였다(그림 3).

Fig. 3. 
Location of measurements for stream water quality in the basin.

연구지역의 토지이용현황과 토양의 전기전도도 및 수분의 현장 자료를 얻기 위해 도보로 이동하여 측정했다(그림 4). 밭, 과수원, 논, 비닐하우스, 인삼밭을 대분류로 지정하여 측정하였으며 약 0.1 ha 규모 이상의 연속된 토지를 연결하여 기재하였다. 또한 전기전도도 및 토양수분을 측정한 토양사이트의 수는 총합 36개 지점이며 토양수분측정기기(DECAGON, Procheck)를 이용한 토양의 전기전도도와 수분측정을 하였다.

Fig. 4. 
Soil sampling points for measuring bulk density and measuring points of electrical conductivity and moisture content.

토양의 용적밀도를 측정하기 위해 각기 다른 작물별 7개(논, 콩밭, 무밭, 배추밭, 인삼밭, 감자밭) 지점에서 시료채취를 진행하였다. 비교적 환경이 흡사한 지역을 선정하여 조사하였으며 고도차이가 약 30 m 정도이며 지점 당 2~3회 측정 및 기록을 하여 오차를 줄였다.

한국수자원공사에서 제공하는 2017년 지하수조사연보에 따르면 연구지역에는 총 319개의 지하수 관정이 신고 되었으며 지하수 총 이용량은 607,549 m³/yr이다. 이중 291개의 관정이 농업용(556,734 m³/yr)으로 활용되고 있으며 28개의 생활용(40,815 m³/yr)으로 이용되고 있다. 연구기간 동안 해안분지 내 367개의 관정을 기재하였으며 총 48개의 미신고 관정을 확인했다. 이는 지하수조사연보에 기록된 신고관정과 현장조사를 통한 미신고 관정 조사이기 때문에 추가적인 미신고 관정이 다수 분포하고 있을 것으로 예상한다.

해안분지 내 관정의 분포는 분지 내의 농업과 밀접한 연관성이 있다. 저지대로 설정한 400~460 m 권에서는 논농사가 주로 행해지는데 이와 연관되어 소형관정이 많이 분포하고 있고 고도가 올라갈수록 소형관정의 수는 적어진다. 이에 반하여 고지대로 설정한 520~560 m 권에서는 주로 과수원이 많이 존재하며 이와 연관되어 대형관정과 중형관정이 주로 분포하고 있다(표 1). 일부 오차는 관정 양수기의 사용으로 인하여 일시적으로 관정의 수위가 변동하기 때문에 발생한 것으로 추정된다.

측정한 관정들의 위치와 고도, 건기, 우기간의 수위차이를 종합해 보면 지하수 수위가 상승하는 우기에 저지대에서의 수위변화의 폭이 고지대에서의 수위변화 폭 보다 크다(표 1). 이는 분지 특성상 고지대에 위치한 지하수가 저지대로 모이기 때문에 저지대의 수위변화 폭이 큰 것으로 사료된다.

표 2는 건기․우기별 양구 해안면의 하천 수질 및 탁도 측정값을 보여준다. 총 31개의 하천을 분석하였으며 연구지역의 2017년 3월 강수량은 25.4 mm으로 건기이고 8월의 강수량은 524 mm로 우기이다. 하천의 수온은 건기와 우기 각각 9.0~19.5℃, 19.0~25.5℃의 범위를 나타낸다. 평균값은 13.9℃와 21.4℃이다. 건기에 비해 우기의 하천 수온이 높게 나타나며 계절적 영향으로 사료된다.

pH는 건기와 우기에 각각 5.9~7.9, 6.9~7.8의 범위로 나타난다. 평균값은 6.9와 7.3으로 나타났으며 중성에 가깝게 측정되었다. 분석결과 연구지역 건기와 우기의 EC의 범위는 43.5~136.1과 30.3~137.6 μS/cm이며 평균 102.8과 85.4 μS/cm로 나타난다. 우기에 전기전도도가 낮아진 이유는 강우에 의한 것으로 추측된다. DO는 건기와 우기에 4.83~7.70과 4.66~7.64 mg/L의 범위로 나타나며 평균 6.69와 6.07 mg/L이다. DO는 우기에 낮게 측정되었으며 이는 강우에 의한 산소공급에도 불구하고 유기물 분해가 더욱 활발한 것으로 예상된다(Lee et al., 2006; Park et al., 2007; Jo et al., 2010).

각 건기와 우기 하천의 ORP의 범위는 123~239 mV, 177~258 mV이며 평균은 182와 208 mV로 서로 비슷한 값을 보이지만 우기에 ORP가 높게 측정된 원인은 강우량의 증가로 인한 산소유입으로 추정된다(Jo et al., 2010). 탁도는 각각 건기와 우기에 0.89~59.10와 5.06~80.70 NTU로 측정되었다. 평균 5.78과 24.80 NTU 값으로 측정되었으며 이는 강우시 고랑이 없는 밭에서 발생한 토사가 하천으로 유입되어 탁수가 발생한 것으로 추정된다. 탁도가 비정상적으로 높게 측정된 부분은 주변의 고랭지 및 인삼 밭의 토사유출(그림 5a)과 수로 및 토사유출 저감시설(그림 5b)공사, 하천 확장 공사(그림 5c) 및 비료 공장에서 유출되는 폐수(그림 5d)로 인해 일시적으로 높게 측정됐다.

Fig. 5. 
(a) Highland farming, (b) Turbid water mitigation facility signboard, (c) Stream expansion works, and (d) Wastewater emanating from a fertilizer factory.

토양특성의 경우 전기전도도와 수분함량을 측정하였다. 연구지역 일대 수분함량의 경우 외각에 비해 중심부의 토양에서 수분함량이 높게 측정된다. 이는 분지 특성상 수분이 외각에서 중심부로 모여 외각보다 분지 중심에서 수분함량이 높게 나타난 것으로 예상된다. 전기전도도의 경우 조사된 36개의 지역은 모두 농촌진흥청에서 제공하는 기준 허용치(0~2 dS/m) 범위에 포함되어 적합한 것으로 나타났다(그림 6). 이것은 이 지역의 작물들이 생육하는 데에 유리함을 알 수 있다(표 3). 일반적인 논과 밭의 용적밀도는 10.2~1.31 g/cm³이며 채취시료의 용적밀도는 대체적으로 일반적인 용적밀도 범위이고 감자밭의 경우에는 더 낮은 값을 가지고 있어 작물생육조건에 좋은 공극률을 가지고 있음을 알 수 있다.

Fig. 6. 
Electrical conductivity and moisture content of soil at points 1 to 36.

해안분지 특성상 고지대의 하천 및 지하수가 저지대로 모여 관개수가 적게 필요한 밭이 고지대에 위치하고 저지대에는 논이 분포하고 있다. Yun (2017)에 따르면 해안분지의 토지 이용률은 해발고도에 따라 다른 분포양상을 보이며 2002년부터 2014년까지 전체 토지 이용면적은 고랭지 밭(64.3%), 논(21.4%), 기타(11.9%), 과수원(2.4%) 순으로 거의변화가 없었다. 2017년에 조사한 토지이용의 경우 전체 조사한 토지들의 대분류로 분리 해놓은 6개 지점들인 밭(41.7%), 인삼밭(30.1%), 논(9.8%), 비닐하우스(7.2%), 과수원(4.2%), 기타(7%) 분포를 보였다(그림 7). 고랭지 및 인삼 밭의 분포는 2017년 조사 기준 71.8%의 면적을 차지하고 있으며 2014년 조사된 밭 면적보다 7.5%가 증가했다. 이에 반해 논의 비율은 21.4%에서 9.8%로 감소하였으며 과수원과 비닐하우스의 면적이 증가하였다. 밭의 면적이 증가할 경우 위에서 언급한 강우에 의한 토사유출이 증가할 수 있다.

Fig. 7. 
Land use of the Haean basin.