쓰촨성 대지진과 운하건설과의 관련성에 대한 비교 연구
(물의 특성을 근거로 강변지하수 취수의 위험성과 환경적 재앙의 필연적 연관성에 대하여)
Ⅰ. 들어가는 말
세계는 지구상에 나타나고 있는 대재앙에 대해 심각한 두려움에 빠져 있다. 중국의 쓰촨성 대지진 사건의 피해자는 400만명을 넘어서고 있으며 미얀마를 덮친 싸이클론으로 인한 대침수 사건의 피해자는 200만 명으로 추산되고 있다.
3년 전 발생한 지진해일로 10만명의 피해자가 발생했다. 쓰나미라는 지진해일의 엄청난 위력을 목도한 세계의 과학자들은 내륙의 지진과 해양 지진을 따로 분리하여 연구하던 관행에서 종합연구로 돌아섰다. 쓰나미 현상에 대해 연구한 미국 지질연구소의 브라이언 앳워터 박사는 “지진해일은 과거 북미지역에서도 발생했었으며, 앞으로 30년간 북서 태평양 해안에 지진이 발생할 확률이 5~10% 정도”라고 말했다. 지질학자들은 지진해일이 또 다시 발생할 경우 그 장소는 미얀마-수마트라섬-일본해-알래스카-미국 서부해안-뉴질랜드까지 길게 뻗어 있는 ‘환태평양 화산대’가 될 가능성이 있다고 경고했다.1)
앳워터 박사의 경고 당시에는 지진해일의 위험성에 대한 경고였으나 그로부터 3년이 지난 지금, 지구는 땅과 하늘로부터 공격을 받고 있는 것 같은 착각에 빠질 정도로 대재앙에 직면해 있다.
지진과 홍수로 인한 피해는 해마다 반복되며 지상 구조물 파괴는 물론하고 지형의 변화까지 일으키며 수많은 인명 피해를 가져오고 있다. 문제는 쓰촨성 지진과 같은 대형지진이 대륙의 한 복판에서 일어나 막대한 피해를 입었음에도 불구하고 확실한 원인분석을 내놓지 못하고 있다는데 있다. 원인도 모르는 채로 언제 또 땅밑이 꺼질지도 모르는 길을 걷고 있다는 사실은 불안을 넘어 공포에 가깝다.
그동안 지질학계는 중국 대륙은 지각 아래의 판구조가 비교적 안정된 판에 위치해 있다는 근거를 들어 지진에서 안전한 지역으로 분류 해왔다. 그러나 쓰촨성의 대지진이 발생하고 난 이후, 전 세계의 어떤 지역도 지진에서 자유로울 수 있는 지역이 없다는 사실로 수정되었다. 이에 따라 세계 각국은 대륙의 지진 현상에 대한 두려움과 경외심으로 더욱 깊은 연구에 매달리고 있는 실정이다.
1. 쓰촨성의 대지진과 삼협댐의 연관성
쓰촨성에서 대지진이 발생하자 세계의 지질학계는 일제히 쓰촨성에서 300km나 떨어져 있는 삼협댐(저수용량 390억톤)을 원인으로 지목했다. 삼협댐의 저수용량 390억톤은 일본 전체의 담수용량에 갈음하며, 29억 톤의 저수용량을 가지고 있는 소양댐의 13배에 달하는 용량이다.
홍콩신보는 13일자 보도를 통해, 지질학계는 중국당국의 삼협댐 건설 착공 발표가 있던 1992년부터 지속적으로 문제의 심각성을 제기해 왔다고 보도했다. 학계는 삼협댐의 물막이 공사가 시작되어 1994년부터 저장되기 시작한 물의 무게와 압력이 쓰촨성의 지각에 지속적으로 가해져 발생한 대재앙이라고 주장하고 있다. 이와 관련 현재까지 쓰촨성 지진국은 모두 1180차례의 여진이 발생했다고 보고했다. 지질학자들은 기록적인 여진에 대한 설명으로 삼협댐에 물이 차는 용량만큼 지하수맥도 발달되고 활성화 되어 쓰촨성에 연결되어 있는 지하수맥을 통해 쓰촨성 지각에 윤활유 구실을 함으로 지속적인 여진이 발생하고 있는 것으로 설명했다.2)
홍콩의 빈과 일보는 쓰촨성의 지진 발생 후에 흥미로운 보도를 내놨다. 쓰촨성의 대지진이 발생하기 3일전에 쓰촨성 원촨(汶川) 부근의 단무(檀木)마을에서 9일 두꺼비 10만 마리가 이동했다는 점을 들어 ‘두꺼비가 지진이 일어날 것을 알고 미리 대피했다’는 내용을 보도했다. 이에 대해 홍콩대 량즈칭 교수는 “동물들이 재해를 예측하는 능력이 있다”고 확인했다.3)
동물학계는 동물들의 재해를 예측하는 능력을 지표동물로 설명하고 있다. 지진과 홍수 그리고 화산폭발의 징조를 알려 주는 지표동물로 대지진이 발생하는 경우 뱀, 개구리, 두꺼비 등 파충류의 대이동의 전조가 있고 홍수의 경우 쥐, 두더쥐 등의 설치류의 대이동이 있으며 화산폭발의 경우 초식동물인 사슴 등의 대이동이 관찰된다고 밝혀왔다.
조선일보 WHY는 홍콩 빈과일보의 기사에 대하여 심재한 소장(한국양서파충류 연구소)의 주석을 첨하여 보도했다. 중국에서 대지진 전에 이동했다는 두꺼비 무리는 올해 부화해 성장한 새끼들이며 연어의 모천회귀와 같이 어미가 왔던 길을 따라 산으로 이동하는 것이 원칙인데 어미가 가지 않았던 도심을 통과한 것은 대재앙을 예견했을 가능성을 전혀 부인할 수 없다고 해석했다.4)
위의 정보들을 취합해 보면, 다음의 3가지 태제가 성립된다. 첫째, 지진에서 안전하다고 했던 중국 대륙에 대규모의 지진이 발생했다. 둘째, 대지진을 감지한 10만 마리의 두꺼비 새끼들이 피난한 지진의 전조가 있었다. 셋째, 삼협댐의 저수량의 압력이 쓰촨성의 지각에 영향을 끼쳐 대규모의 지진이 발생했다. 이 세 가지의 태제를 근거로 논리로 풀면, 지진에 안전한 중국대륙에 삼협댐을 건설하여 그 여파로 쓰촨성에 대지진이 발생했는데 이를 두꺼비가 본능적으로 알고 대피했다는 논리가 성립한다.
2. 자연현상에 근거한 원인 유추와 논리에 의한 해석
이 논리에서 결론을 유추해 낼 수 있는 중요한 단서는 지진의 지표동물로 구분되는 두꺼비에게 있다. 알에서 갓 부화한 두꺼비 새끼들의 민감한 피부는 부화하기 전의 생태환경과 부화 후에 본능적으로 감지된 생태환경의 변화가 중요한 단서이다. 이 단서는 두꺼비가 알에서 있는 동안 갑자기 달라진 환경 변화에 대한 두꺼비의 감응에서 비롯된다. 알에서 부화하기까지의 과정 중에 습기와 온도가 갑자기 달라졌기 때문에 두꺼비 새끼들이 부화하자 마자 본능적으로 마른 땅을 통해 다른 곳으로 피난했다는 설명이 가능하다. 이 단서와 앞의 테제들을 바탕으로 쓰촨성 대지진의 발생 원인을 논리로 분석하여 풀면 다음의 결론이 유추된다.
삼협댐에 상당량의 물이 저장되면서 쓰촨성의 지각 아래까지 연결되어 있던 지하수맥이 활성화되고 연약지반을 침투하여 붕괴되기 시작했다. 연약지반이 붕괴되기 시작하면서 지하의 지형이 변화를 일으키고 주변 생태계의 습도와 온도에 영향을 끼쳐 호수에 살고 있던 두꺼비알이 이를 감지했다. 두꺼비는 알에서 부화하자 마자 현재의 생태계에서 탈출하기 위해 대이동을 시작했다. 10만 마리 이상이나 되는 대규모의 이동이다. 미루어 볼 때 상당한 규모의 호수임이 입증되는데 두꺼비가 알의 상태에 있을 때에 이미 호수의 지하는 붕괴되고 있었음을 의미한다. 연약지반이 붕괴되면서 암반층에 과부하가 걸리고 과부하를 이기지 못한 암반층이 갈라지기 시작했다. 암반층의 붕괴는 연쇄적인 붕괴로 이어지면서 쓰촨성의 지각전체가 함몰되는 대지진이 발생했다는 유추이다.
위의 유추는 본질적으로 물의 특성에 그 근원을 두고 있다. 특히 지각 및 지하의 구조에 있어서 지하수맥이 차지하고 있는 비중은 절대적이다. 지각과 지하의 구조는 태고 이래로 현재까지 수많은 변화를 거치면서 현재의 지하수맥의 상태로 액체, 고체, 기체의 순환과정을 거듭하고 있다. 가장 중요한 물의 특성은 액체, 고체, 기체로 변화하는 순환에 있으며 이 때의 온도와 압력은 큰 차이를 가지고 있다.
지상 위에 고여 있는 천수와 지하에 저장되어 있는 처녀수와 지표면으로 뿜어져 나오는 용천수의 온도와 압력은 상당한 차이를 가지고 있다. 지표면의 지각이 변형되지 않으려면 천수와 처녀수 그리고 용천수의 온도와 압력이 그대로 유지되어야 한다. 바꾸어 말하면 지하수의 압력과 온도를 그대로 유지시켜 주어야 말썽이 안 나지, 지하수라고 해서 마음대로 뽑아 먹고 그 위를 눌러 대면 반드시 말썽이 나게 되어 있다는 뜻이다.
3. 경부운하건설에 따르는 문제는 삼협댐 문제보다 복합적 난제를 안고 있어
고유가의 시대에 걸맞게 원유이야기를 해 보자. 원유는 펌프로 직접 뽑아내지 않고 해수에 압력을 가한 해수를 강제 투입하여 솟구쳐 오르는 원유를 체취한다. 압력을 얼마나 가했느냐에 따라 분출되는 원유의 양도 비례한다. 뽑아내는만큼 해수로 채워지게 되어 쌍방의 압력이 맞춰지게 되어 있다. 이로 인해 원유지대에 접하고 있는 지상구조물이 붕괴되지 않고 유지될 수 있는 것이다. 그런데 경부운하건설측에서 내놓은 강변지하수 식수 사용 논리는 원유체취의 원리와 반대로 가는 개념이다.
만약에 정부에서 기초한대로 경부운하건설을 강행하면 어떻게 될까. 한강에서 낙동강까지 연결하여 거대한 인공호수를 만들어 물을 가득 채우게 되면 엄청난 량의 수압이 한반도의 지각을 압박하는 상태가 된다. 여기에 강변지하수를 취수하여 식수로 사용하게 되면 뽑아 먹는만큼 지하수는 급속히 소실된다. 그 양이 무려 하루에 400톤이다. 하루에 400톤의 물을 뽑아 쓰는 만큼의 지하수 용량이 채워지지 않는다면 지하수의 압력 체계는 수평이 깨질 수밖에 없다. 이 경우 지하수의 고갈에 대한 우려 따위는 다음 문제에 놓이게 되고 우선은 지하에 동공이 생긴다는 것이며 공동화 현상의 진행속도에 따라 지하의 구조는 깨지고 필연적인 함몰이 뒤따른다는 문제에 노출된다. 이 말은 곧 지상의 구조물 붕괴와 함께 한반도에 대지진이 발생할 수 있다는 끔찍한 이야기로 연결된다.
노경찬 상수도 사업본부 시설부장은 서울시민이 사용하는 일일 사용량은 350만톤이라고 밝혔다. 서울시 상수도본부 생산관리 과장인 이근채 과장은 일일 정수량은 510만톤으로 유여량 25%를 비축하고 있다고 했다. 본 연구자가 이명박 당선자 쪽에서 주장하고 있는 강변지하수 취수 문제에 대해 질문하자 아직 검토된 바 없으며 지시가 내려올 경우 본격적인 조사에 착수할 것이라고 밝혔다.5)
정부에서 추진하고 있는 경부운하건설론은 원유체취의 원리와도 맞지 않고 오히려 중국 정부가 강행한 삼협댐 건설의 이론과 맞아 떨어진다. 비약한다면 경부운하건설이 완공되는 시점을 전후로 하여 한반도에도 대지진이 발생할 수 있다는 이야기이다. 물론 판과 규모가 다르니만큼 나타나는 양태도 다르게 나타나겠으나 그 충격은 쓰촨성의 충격과 동일본질이다.
Ⅱ. 물의 특성과 환경 재앙과의 접촉점
지표면 위에서 일어나고 있는 대재앙은 땅의 현상과 하늘의 현상으로 뚜렷이 갈린다. 이에 대한 연구의 분야도 지진은 지질학자에 의해 연구되고 홍수와 태풍은 기상 혹은 기후학자들에 의해 연구되고 있다. 지진의 경우는 지표면 아래의 상부맨틀에서 일어나고 있는 구조의 변형-판구조론 (plate tectonics) 및 플룸구조론 (plume tectonics) - 에서 원인을 찾고 있으며, 홍수와 같은 기상이변은 지구의 온난화현상(엘리뇨 현상, 라니냐 현상)에서 그 원인을 찾고 있다.
IPCC (유엔산하, 기후변화에 관한 정부 간 패널)의 2007년 2월 프랑스 파리에서 발표된 4차 특별보고서는 금세기 안에 지구 표면 온도가 섭씨 1.8~4.0도 상승할 것으로 예상하고 더욱 심각한 폭우, 가뭄, 폭염, 해수면 상승 등이 이어질 것이라고 경고하였다.6)
김해동 교수(계명대 지구물리학)는 교수신문을 통한 기고문에서 IPCC의 보고서를 일축하면서 오히려 지구의 평균온도는 낮아질 것으로 예측했다. 김 교수는 금년 5월 네이처誌에 향후 10년간 지구온난화가 중단될 것이라는 독일 킬대학의 연구 결과를 근거로 이같이 예측했다.
독일 킬 대학의 연구팀은 지난 50년간의 관측 자료를 바탕으로 해양 순환모델로 평가해본 결과 앞으로 10년간 멕시코만류가 약화될 것이라는 결론이 나왔다고 네이처지를 통해 보고했다. 대서양의 해류의 강도는 60~70년마다 주기적으로 변하는데 지금부터 해류가 약화되는 시기에 접어들었다. 이는 멕시코만류가 약해지는 것을 의미한다. 멕시코만류는 적도부근의 열을 유럽과 북미대륙으로 전달하는 거대한 해류로서 대서양의 해수 온도에 밀접한 영향을 끼친다. 상대적으로 쿠루시오 해류는 북위 40도 정도까지 열을 수송하고 있지만 멕시코만류는 북위 80도 부근까지 수송한다. 따라서 멕시코만류의 영향을 받는 대서양의 고위도 지역은 같은 위도의 다른 지역에 비해 기온이 4~6℃정도 높다. 그러므로 멕시코 만류가 약화되면 이 지역의 지상기온이 하강해 지구평균온도를 낮추게 된다. IPCC의 2007년 파리보고서에는 이 내용이 간과되었다고 지적했다.7)
1. 지구 온난화의 주범은 해수의 온도 변화
IPCC는 지구온난화의 원인을 해수의 온도 변화에서 찾고 있다.8) 지구의 온난화 현상에 대해 연구 분석한 세계의 기후학자들은 지구의 기상이변과 이로 인한 재앙의 원인이 엘리뇨현상(이상고온현상)과 라니냐현상(이상저온현상)에서 비롯되었다고 풀어왔다. 즉 지구 2/3를 차지하고 있는 바다의 순환체계에 이상이 생길 때, 해수의 온도 변화가 일어나고 해수의 온도변화에 따라 지구의 대류현상에 이상이 생겨 기상이변으로 연결된다는 뜻이다.
2004년 7월 영국 BBC는 “그린란드 빙상이 녹는 속도가 과거에 비하여 10배 이상 빨라졌으며, 빙상 깊이는 매년 10미터씩 얕아지고 있다. 장소에 따라서는 1개월에 1미터씩 얼음표면이 얕아지고 있는 곳도 있다”고 보도했다. 미국 해양대기청 (NOAA)도 2005년, “그린란드 빙상이 과거에 볼 수 없었던 속도로 녹고 있다”고 보도했다. 그러나 유럽우주기관(ESA)는 “그린란드 빙상은 증감을 되풀이하고 있고 그린란드 중앙부 빙량은 오히려 증가하고 있다”고 반론했다. 교수신문의 박상주 기자는 위의 두 내용을 인용하면서 북극 빙상을 두고 미디어까지 가세한 과학논쟁이 시작되었다고 썼다.9)
SBS, 8시 뉴스는 지구온난화로 인해 해수면의 높이가 일정량 상승하고 있다는 IPCC에 소속한 기후학자와 해양학자들이 낸 UN 보고서 내용을 인용 보도했다. 지구온난화로 인해 남극과 북극의 만년설과 켈리만자로의 만년설이 녹아 내리고 있기 때문에 해수면이 상승하고 있다는 보고이다. 지구온난화의 결과로 전 세계의 해수면은 해마다 평균 2㎜씩 상승하고 있다고 보고했다. 보고서는 태평양의 섬 투발루를 예로 들었다. 매년 1cm씩 가라앉고 있는 태평양의 섬나라 "투발루"는 해수면 상승으로 인해 침몰 중에 있다. 해수욕장은 사라졌고 본섬은 겨우 해수면보다 4M 높이만 남았다. UN의 보고서에 따르면 투발루의 경우 이대로 가면 2100년에는 해수면이 지금보다 88cm 상승할 것으로 내다 보고 있다.10)
문화일보는 지구온난화의 결과로 방글라데시의 볼라섬이 침몰했으며 40년 동안에 절반이나 사라졌다고 보도했다. 특집 "기후변화 최전선을 가다"에 실린 기사를 통해서이다.11)
이에 대한 반대의 주장도 나왔다. 주간한국의 황춘성 기자는 UN보고서에 인용된 투발루는 해수면 상승에 의한 침식이 아니라, 화산섬의 특성으로 인한 침하 현상이라고 주장했다. 투발루를 비롯하여 제주도, 울릉도, 독도, 일본과 하와이, 괌, 백두산도 매년 조금씩 침하되고 있는 예를 들어 이는 화산의 특성 때문이라고 분석했다. 원인은 화산폭발로 지표면으로 솟아 있는 화산의 무게가 지각 밑의 맨틀을 지속적으로 누르고 있기 때문에 무게중심이 이동하면서 침하되는 것일뿐, 지구온난화로 인해서 생긴 해수면 상승의 양은 거의 없다고 주장했다.12)
지구온난화로 인한 해변침수현상으로 보는 IPCC의 시각과 화산지대의 특성으로 인한 침하작용으로 보는 시각도 충분한 타당성이 있다. 그러나 양쪽의 견해가 충돌하기 때문에 받아들이기에는 무리가 따른다. 또 위의 두가지 견해를 취합하여 두 가지 원인이 각각의 물리적인 작용으로 인해 빚어진 현상이라고 해도 의문은 여전히 남는다. 투발루의 침하현상을 놓고 기후학자는 지구온난화가 주범이라고 지목하고, 지질학자는 화산섬의 특징이 주범이라고 지목하고 있는데 양쪽 다 물증이 약하다. 그렇다면 양자의 충돌과 이견을 물리칠 수 있고 충분히 납득될 수 있는 또 다른 원인이 감춰져 있는 것은 아닐까.
2. 쓰촨성 지진은 지하수 압력의 변화에 따른 재앙
지구의 이변과 재앙이 일어나는 현상은 분명한데 현상의 원인이 되는 동인(動因)에 대한 규명에 실패했다는 말은 본질적인 과학의 한계를 말한다. 기상학은 물론하고 지질학의 한계는 지상으로는 에베레스트 산이며 해저로는 해수면 아래 4~5km의 해저곡(실제로는 반다 골짜기의 7440m) 까지가 한계선이다. 그 이상은 관련 학계에서 규명해 주어야 할 숙제로 남아 있다.13)
본 연구자는 물의 특성에서 기상이변과 지진의 원인을 찾아보았다. 지구온난화 현상은 물의 특성인 “고체, 액체, 기체”화 되는 과정의 순환에 문제가 발생한 것으로 보며, 쓰촨성 지진의 원인은 물의 특성인 “압력”의 문제 특히 지하수의 압력에 문제가 생겨 발생한 재앙으로 보고 있다. 일본을 비롯한 모든 섬나라의 침몰현상과 제주도를 비롯한 우리나라 해변의 백사장 소실에 대한 원인까지도 지하수 남용에 의한 결과로 보고 있다. 그 이유는 이들 섬나라는 오랜기간 지하수를 식수로 사용해온 국가이며 동시에 관광지라는 특징을 가지고 있기 때문이다.
여기에 더하여 문화가 발달하고 삶의 질이 높아지는 만큼 지하수의 사용량은 많아졌고 동시에 식수의 질도 높여야만 했다. 이에 따라 지하수를 채취하는 깊이는 더욱 깊어졌는데 물의 사용량은 천수가 지하수가 되어 저장되는 속도보다 빨랐다. 따라서 지하수를 뽑아 먹은 만큼 지하수맥과 연결되어 있는 해저의 지하수가 소실되었고 해저의 지하수가 소실된 부분은 해수로 충전되어야 했다. 해저의 지하수 소실과 해수의 지하수 유입은 필연적으로 해변의 모래소실을 가져오게 되어 있다. 따라서 해변의 침식작용이 나타나는 것은 당연한 귀결이다.
현재 한국에서 나타나고 있는 해변침식작용의 원인도 인근 해안 사구의 지하수의 남용이 결정적 원인일 것으로 판단된다. 그 이유는 여름철에 일시적으로 몰리는 피서 인파의 과다한 물소비에서 찾아진다.
2004년 전국의 피서지는 해안침식으로 인한 백사장 소실에 대해 몸살을 앓았다. 남해안의 명소인 부산 해운대 등을 비롯한 피서지에 동시 다발적으로 일어나고 있는 현상이었다. 남해뿐 아니라 서해안의 꽂지 해수욕장을 비롯한 안면도 전체, 이어서 만리포 해수욕장 등 서해 전역에서도 일어났다. 피서객들마저 현저히 줄어들자 견디지 못한 지방자치구에서는 모래를 사서 백사장에 깔면서 해양수산부에 원인과 대책마련을 호소했고 2005년 해양수산부는 피서지 26개소를 선별하여 모니터링을 해왔다.
2005년 8월 해양수산부는 국정브리핑을 통해 해운대의 백사장의 소실은 계절의 변화에 따른 일시적인 현상으로 분석하고 이를 통보했다.14) 그러나 피서지의 백사장은 물론하고 해안도로의 침식과 심지어 해안절벽까지도 침식 당하면서 피해면적은 넓혀지고 있으며 소규모의 백사장은 아예 자갈로 뒤덮이고 말았다. 해양수산부는 물론하고 각 지방자치단체 심지어 건설교통부에서도 근본원인을 지구온난화 탓으로 돌리며 손을 놓고 있다. 그 사이 해안가 주변은 관광특구로 선정되어 개발에 한창이며 수많은 건축물과 호텔을 비롯한 숙박시설, 해수온천, 심층온천수 등의 이름으로 해안 지하수를 남용하고 있는 실정이다.
여기에 경부운하까지 건설되어 갑문으로 강과 바다를 막는다면 해안침식과 백사장소실은 더욱 가속화 되어질 수밖에 없다. 또 장마와 태풍으로 인한 홍수의 조절에 실패할 경우 그 충격은 재앙적 수준까지 갈 것으로 예측된다.
뿐만 아니다. 530km에 달하는 경부운하가 내륙 중간에 위치하여 일정한 수압으로 지각을 누를 경우, 그 압력이 한반도에 어떤 영향을 끼치게 될지 연구조차 되지 못했다. 또 필연적으로 지하수맥의 구조는 변경될 수밖에 없겠는데 그것이 어떤 형태로 변경될 것인지 그리고 변경된 지하수맥으로 인해 유익이 될런지 해가 될런지에 대해서도 연구된바 없다.
학계와 정부는 삼협댐 건설로 야기된 쓰촨성의 대지진을 반면교사로 삼고 지금이라도 지하수맥에 관한 연구에 천착하여 지하수맥이 한반도의 환경과 지진에 끼치는 영향에 대한 연구물을 내놓아야 한다.
Ⅲ. 강변지하수 사용에 따른 문제점
강변지하수 취수는 간접 취수 방식이다. 간접취수 방식은 강변 여과수 취수 방식과 강변 지하수 취수 방식이 있다. 이 중 강변 여과수 취수 방식은 이명박 당시 서울 시장의 지시에 의해 연구되었던 사안이다. 상수원 보호지역을 지정하고 국가 보상금을 풀어 수용지역을 보상할 당시에 강변여과수 취수방식은 적극 검토되었다. 그러나 1천만명이나 되는 서울시민의 식수를 강변여과수 취수방식으로는 해결할 수 없다는 결과 보고에 의해 검토 중에 사장되었다. 차라리 하수도료를 부과하여 상수원 보호지역을 넓게 설정하여 오염원을 막고 수용된 토지에 대해 보상해 주는 것이 오히려 경제적이라는 보고에 강변여과수 문제는 묻혀졌다. 좀 더 상세히 짚어 보자.
1. 강변 지하수의 개념
강변 지하수(the riverside subsurface water) 는 복류수라고 부른다. 일반적으로 하천수는 지하수와 연결되어 기존의 지하수면에 영향을 미친다. 자유지하수는 천수에 의하여 그 수면이 높아지고, 지하수면에 연결된 모세관대에서의 증발이나 식물의 흡인, 우물의 양수 등으로 수면이 낮아진다. 이는 곧바로 자유지하수의 증감을 의미하지만, 피압지하수에서는 수두의 변동이 반드시 지하수의 증감을 의미하는 것은 아니다. 피압지하수는 대수층이 지표에 노출된 경우 또는 지표 가까이에 있는 경우 그 부분에서만 천수의 영향을 받는다. 이러한 경우 천수로 인한 지하수의 증가는 압력의 상승을 가져온다.
피압지하수의 수두변화에는 조석(潮汐)과 대기압도 큰 영향을 미친다. 조석의 영향은 대개 정비례 관계로 나타나며, 대기압은 반비례 관계로 나타난다. 그 밖에도 피압지하수의 수두 변화는 우물의 양수에도 영향을 받는다. 우물의 양수는 피압지하수의 수두를 낮추는데, 그 영향이 시간적으로 빨리 전파되며 그 범위도 크다. 지하수를 대량으로 양수하면 주변에서 수평이동에 의한 지하수의 보급과 상하의 불투수층에서 수직보급이 이루어진다. 따라서 점토층의 물은 강제로 배출하면, 지층이 수축을 일으키며 지반침강을 유발하는 일도 생긴다.15)
현재 미8군은 한강변에 취수파일을 설치하여 강변지하수를 취수하여 사용하고 있다. 미군은 식수에 대하여 오랜 연구 끝에 강변지하수를 취수함으로 물 문제를 해결해 왔다. 강변지하수는 대수층 이하에 저장되어 있다는 특징이 있기 때문에 강물이 오염되어 있더라도 대수층을 통과하는 동안 정화되어 저장되기 때문에 양질의 물을 안정적으로 공급 받을 수 있다는 강력한 장점이 있다.
2. 강변여과수는 일일 취수량의 한계와 경제성 문제로 인해 포기된 사안
서울시 상수도 본부에서 통합신당의 홍미영 의원실에 보내온 자료에 의하면 이 시장은 지난 2004년 8월 28일 시정보고회에서 “양질의 원수를 확보하기 위한 간접취수방식을 조속히 추진하라”고 지시했다. 이듬해 2월까지 ‘간접취수 도입을 위한 기초조사용역사업’에 2억 7천6백만원의 예산이 투입되었다. 그해 5월 ‘타당성 조사용역사업’에 추가로 7억7천7백만원이 투자되었다. 당시 사업본부가 집중적으로 조사했던 지역은 광나루지구였다. 강변 여과수 타당성 연구를 위해 시범시설이 설치되었고 1년 여에 걸쳐 부지정밀조사도 이뤄졌다. 하지만 두 차례에 걸쳐 10억 여원이 투입된 연구조사결과 ‘간접취수검토중단’결정이 내려졌다. 당시 사업본부가 작성한 보조서에 따르면 간접취수한 원수의 수질은 1급수 수준으로 우수했으나 1일 취수 가능량이 1만 5천톤~ 2만2천톤으로 수요량에 비해 매우 적은 것으로 드러났다. 취수량이 적은 이유로 ‘투수계수가 낮은 하상퇴적층의 영향으로 한강과 대수층의 수리적 연결성이 좋지 않으며 한강개발 사업으로 인한 대수층의 손상 및 막힘 현상이 발생하여 다량 취수가 불가능한 상태’이기 때문이라고 보고서는 결론을 내렸다.16)
3. 최대 난맥은 지하수맥의 압력
강변 지하수는 강물이 흐르는 과정 중에 땅으로 흡수되고 흡수된 물이 대수층을 통과하면서 자체 정화되어 지하 암반에 저장된다. 저장된 강변 지하수는 강줄기를 따라 폭넓게 분포되어 있는데 지층의 구조에 따라 연근과 같은 형태로 저장되어 있다. 아래로 흐르는 물의 특성과 삼투압의 원리에 의해 축성된 물주머니는 일정한 내압을 가지고 있으며 지하수맥으로 연결되어 있다.
강변 지하수는 강 줄기를 따라 강물 아래의 대수층 혹은 지하 암반층의 수맥을 이룬다. 또 강변의 지하수의 수맥은 한반도 전체 수맥의 원줄기이다. 이 수맥들의 수령이 얼마나 되는지 또 어디까지 연결되어 있는지 정부조차 알지 못하고 있다. 최소한의 필요한 정보조차 부재하다. 만약의 경우를 대비한 안전문제 역시 검토된 적도 없다. 따라서 지하수맥에 대한 정보는 추측에 의지할 수밖에 없다.
현재 경부운하건설본부 측에서 발표한 강변지하수 취수는 강변 아래의 지하수맥을 찾아 파일을 박고 원수를 채취하는 방식을 말한다. 이 발상은 참으로 위험한 발상이다. 이는 한반도 아래를 관통하고 있는 지하수 전체의 수맥에 영향을 끼치기 때문이다. 이들 지하수맥은 한반도의 지하에 흐르며 한반도의 생태계에 중요한 역할을 하고 있다. 특히 지하수의 침식작용으로 지하에는 확인되지 못한 동굴이 산재해 있고 이 동굴들은 지표 위의 동식물계에 영향을 끼친다.
그런데 강변지하수를 지속적으로 퍼올릴 경우 연계되어 있는 주변의 지하수까지 고갈되게 되게 있다. 지하를 가득 채우고 있던 지하수가 비게 되면 공동상태가 되어 텅빈 지하동굴이 형성된다. 만약 그 위에 거대 건축물이 자리잡고 있다면 이는 치명적이 될 수 있다. 현재 서울시의 경우 지하철7호선까지 완공되어 있고 9호선 개통을 눈 앞에 두고 있는 실정이다. 따라서 강변지하수 취수문제는 지하에 개미집처럼 연결되어 있는 지하철의 안전문제에도 치명적인 악영향을 끼칠 수도 있기 때문에, 충분한 안전검토가 선행되고난 연후에 ‘강변지하수 식수론’이 나오는 것이 순리이다.
4. 지하수는 지각 안정에 절대적 존재
일단의 지표면에서 흡수된 물은 아래로 흘러 내리고 저장되게 된다. 저장된 물은 삼투압 현상을 일으켜 좌우 혹은 역으로 올라가며 물을 모아 물줄기를 형성하고 다시 아래로 흐른다. 이 물은 모세혈관과 같이 뻗어 있는 물줄기를 따라 지하 심층부까지 내려간다. 심층부까지 도달한 지하수는 마그마를 둘러싸고 있는 가스층(전이대)의 표면 온도를 조절하며 기체화되어 대류하는 과정 중에 용천수가 되어 지표면으로 배출된다. 지표상에서는 화산지대에 용천수가 개스와 함께 용출되며 이를 온천수라고 부른다. 해저 지대에서는 수많은 용천수가 뿜어져 나오고 있으며 심해의 냉각된 온도와 압력으로 용천수의 분출과 개스의 분출을 제어하여 해저의 화산폭발과 지진을 저지하고 있다. 대륙에서는 지하수가 바다에서는 바닷물이 각각의 냉각작용으로 개스층의 압력을 제어하며 압력팽창을 저지하고 있다. 이로 인해 지각은 일정한 틀을 유지할 수 있게 되었다.
이 문제는 중대한 단서를 준다. 지하수맥이 최소한 상부맨틀 혹은 하부맨틀까지는 연결되어 있을 것이라는 가능성이다. 지하수가 환경재앙과 밀접한 관계가 있다는 연구를 검증해내려면 하부맨틀에서 나타나는 현상들에 대한 역학관계를 증명해 내야 하는데 실제로는 불가능하다. 다만 물의 특성(고체, 액체, 기체)에 근거하여 유추하여 시물레이션해보는 방법이 유일하다.
Ⅳ. 맺는 말
쓰촨성의 지진과 삼협댐의 물리적 상관관계는, 지하수의 압력이 맨틀에 끼치는 역학관계와 수평선 상에 놓인다. 다만 쓰촨성의 지진은 드러난 현상이며, 삼협댐이 쓰촨성의 지진에 어떤 물리적인 영향을 끼쳤는지는 드러나지 않았다는 점이 다르다. 따라서 츠촨성의 지진과 삼협댐의 물리적 상관 관계를 규명해 주어야 한다. 비록 그것이 가설에 지나지 않는다고 해도 그 가설을 바탕으로 연구해볼만한 가치는 있다. 만약 지하수의 압력이 지각 아래의 맨틀에 영향을 끼치는 동인으로 작용되었다는 사실이 입증된다면 쓰촨성의 지진과 삼협댐의 물리적 상관관계의 문제는 풀린다.
만약 삼협댐에 저장되어 있는 물의 압력이 쓰촨성의 지각에 직접적인 영향을 끼친 지진의 동인(動因) 이라면, 전 세계의 모든 대형댐은 저수용량과 물의 압력을 재측정해야 하고 인근의 취약한 지역에 대하여는 즉시 안전 진단을 해야 할 필요성이 있다. 특히 댐 건설이 예정되어 있는 지역의 지질과 토양검사를 정밀시행해야 하고 주변 지역에 연약기반이 있다면 즉시 중단해야 할 것이다.
지구는 대기의 압력과 중력에 의해 현재와 같은 일정한 틀을 유지하도록 되어 있다. 또 지구의 2/3에 해당하는 바다물의 압력이 해저곡을 압박함으로 해저곡과 연결되어 있는 지표면의 변형을 방지한다. 바닷물의 압력이 최고점을 이루고 있는 심해의 경우 해저곡의 틈으로 용출되고 있는 용천수의 압력과 온도를 제어함으로 마그마의 활동을 제어함으로 해저곡의 화산폭발을 막고 있는 것으로 추정된다.
심층 지하수는 마그마를 둘러싸고 있는 가스층의 온도를 일정하게 유지시켜 줌으로 가스의 분출과 마그마의 용출을 막아주는 역할을 한다. 가스의 압력이 증대되어 분출하게 되면 지각변동을 일으키며 지진을 유발한다. 또 가스가 분출되게 되면 빠져나간 압력만큼 마그마가 치고 올라오게 되어 있다. 마그마의 분출은 곧 화산폭발이다. 마그마의 온도는 섭씨 1000도~ 1200도로 측정되었다.
만약 지표면에서 6400km 깊이에 있는 지구의 핵이 1도 가량 움직였다면 지표면은 얼마나 움직일까. 에라토스테네스의 지구 측정 조건에 의해 산출된 값을 적용하면 약 109km가 된다.17)산술적 계산에 의해 나온 수치대로 지구의 핵이 1도만 움직여도 지구는 초토화될 수밖에 없다는 이야기이다.
물리학자들의 연구에 의하면, 지구의 내핵인 마그마는 끊임없이 운동하고 있으며 운동의 결과로 해저용천수가 지속적으로 생산되고 지상에서는 멈추었던 화산폭발이 재발되고 있다는 것이다. 그럼에도 불구하고 지표면이 건재할 수 있는 원인은 각각의 전이대가 완충역할을 하면서 원형의 틀을 유지시켜 주고 있기 때문이다. 좀더 설명하면 지구의 내핵인 고체 금속층과 외핵의 액체 금속층인 마그마 사이에 전이대가 놓여 있어 충돌 및 상대적 흡수를 막고 있으며, 액체 금속층과 젤리형태의 액체암석층인 하부맨틀 사이에 가스층이라고 불리는 전이대(층)가 자리하고 있다. 젤리형태의 하부맨틀과 암석층인 상부맨틀 사이에 전이대(층)으로 이원화 되어 있어서 여기에서도 충돌과 상대적인 흡수를 방지하고 있다. 지표면 위에서는 중력이 지표면에 압력을 주어 단단한 지표면의 변형을 막고 있으며, 지구의 2/3에 해당하는 바다는 엄청난 수압으로 마그마에 취약한 해구와 해저곡의 틈을 막고 누르고 있기 때문에 변형이 되지 않는다. 현재의 해구와 해저곡은 해양판과 대륙판의 충돌로 발생되었으며 중생대 4기에 형성되었다. 중생대 4기에 대륙판과 해양판이 마주하게 되면서 밀도가 무거운 해양판이 대륙판 밑으로 파고들면서 현재의 해구가 형성되었다.18)
특히 바다의 영향은 지표면과 맞닿아 있는 해안선까지 영향을 끼치고 있는데, 달의 인력에 의해 생기는 조류와 바다의 출렁거림은 고체인 지표면과 액체인 바다 사이에 완충역할을 하고 있다. 이 완충역할로 인해 지표면이 바다에 의해 흡수되지 않는다. 동시에 육지의 배출물을 바다생물의 영양소로 공급해주는 역할을 한다. 이렇듯 일련의 과정들은 지구를 보호하기 위한 안전장치로 절묘하게 구동되고 있다. 이는 지구의 신비로써 지구자체의 자정능력과 생명보존을 위한 창조주의 섭리로 이해되고 있다.
자연환경을 훼손하면 그것을 복원하는데 100년이라는 시간이 걸려야 한다. 현 시대의 인류는 후대가 누릴 천혜의 자연환경을 다만 앞당겨 빌려 쓰고 있는 것이며 소유하고 있는 것이 아니다. 현대가 후대에게 남겨줄 수 있는 자연환경은 최적의 것이 되어야 하며 그것은 사용한 흔적을 남기지 않은 것이다. 우리는 자연환경을 최적의 상태로 잘 보존하고 관리를 잘해서 후대에게 남겨 주어야 할 마땅한 책임이 있다.
참고문헌
1. 사전류
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3. 신문 및 뉴스
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1) 서울경제, 2004.12.29. 22:01.
2) 홍콩-연합뉴스, 정주호 특파원, 2008-05-13 19:39.
3) 조선일보, 2008년 5월 14일자.
4) 조선일보, 심재한(한국양서파충류 연구소장), 2008-05-24 09:42.
5) 이근채 과장, 전화 인터뷰, 2007.10. 5. 14:40.
6) 두산백과사전, “IPCC” 항목, 다음 넷.
7) 교수신문, 김해동(계명대, 지구물리학), 2008년 06월 16일 (월) 13:25:13.
8) IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)는 기후 변화와 관련된 전 지구적 위험을 평가하고 국제적 대책을 마련하기 위해 세계기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP)이 공동으로 설립한 유엔 산하 국제 협의체이다. 스위스의 제네바에 본부가 있으며 의장, 사무국장, 3개의 실무 그룹 , 1개의 태스크포스로 기상학자, 해양학자, 빙하 전문가, 경제학자 등 3천여 명의 전문가로 구성되어 있다. 2007년 노벨평화상을 수상했다.
9) 교수신문, 박상주, 2008년 06월 16일 13:30:37.
10) SBS, 8시 뉴스, 2007.9.24. 20:51.
11) 문화일보, 2007-09-20 14:32.
12) 주간한국, 황춘성, 2008-01-11 15:39.
13) 브리테니커백과사전, 해저곡 항목,
14) 국정브리핑, 2005-08-19 13:05.
15) 두산백과사전, “강변지하수 항목”, 다음 넷
16) 오마이뉴스, 김병기, 2007-06-26 17:36.
17) 1.조건:시에네와 알렉산드리아의 거리는 약925km, 알렉산드리아의 막대 그림자의 각도:7.2도, 2.구하는 공식: 360도:7.2도=2πR:925km ∴R=7365km. 오늘날 지구 반지름의 측정값(6400km)보다 15%정도 크다. 925km≒7.2=128.47km인데 오차 15%를 적용하면 109.199km가 된다.
18) 네이버 백과, “해구” 항목.