최근 기후변화와 인구 증가, 그리고 농업용수의 수요도 늘면서 물부족 현상이 자주 나타나고 있다. 특히, 대규모 수자원 공급이 어려운 중산간, 농어촌 지역은 그 피해가 더욱 심각한 상황이다. 대응책으로 신규 관정의 개발이 이뤄지고 있으나 투입 비용에 비해 성공확률이 낮다는 문제점이 있다.
한국지질자원연구원(원장 이평구)은 환경부 국가 R&D '수요대응형 물공급서비스 연구사업' 일환으로 상시 가뭄지역 지하수 최적 공급관리를 위한 IoT 기반 인공함양 및 Well Network System 기술 개발 연구단이 한국농어촌공사, 국민대학교, 지오그린21, 서울대학교 등과 함께 지하수 자원을 합리적, 효율적으로 활용할 수 있는 관정연계시스템을 개발하는데 성공했다고 22일 밝혔다.
관정연계시스템은 이미 개발된 관정들을 연계해, 물의 배분과 교환을 최적으로 운영하는 시스템이다. 즉, 물이 풍부한 지역과 물이 부족한 지역 간에 지하수를 서로 교환함으로써, 가뭄 상황에 적시 대응할 수 있도록 하는 체계다.
관정들을 상호 연계하면 여러 관정으로부터 나오는 물을 동시에 조정할 수 있다. 가뭄이나 긴급 물 부족 상황에 있어 일시적으로 많은 양의 물 공급이 가능하며 평상시에도 양수량(끌어 올린 물의 양)을 적절하게 조절해, 지하수의 손실을 막고 수위 저하에 따른 문제를 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
Well network 연구팀은 관정과 연계를 위해 최적의 지하수를 공급하기 위한 의사결정시스템인 '웹기반 관정연계플랫폼(WNS 플랫폼)'을 개발했다.
WNS 플랫폼은 외부에서 들어온 데이터, △관정 제어 정보지하수 관측정보 기상정보 등을 관리하고 △실시간 현장 자료와 연동되어 관정연계를 위한 의사결정을 지원한다. 플랫폼에서 수집분석된 자료는 관정을 이용하는 개인, 지역, 공동체, 정부기관, 지자체, 공공기관 등에도 제공된다.
특히 Well network 연구팀은 상습 가뭄 발생지역인 충남 홍성군 서부면 양곡리 일대를 시범지역으로 선정, 신규관정 개발 수요가 많은 A지역과, 농업용수 이용 접근성이 쉬운 B지역 간의 물, 지하수를 서로 교환할 수 있는 시설을 구축했다.
두 지역을 연결하는 관로를 설치하고, A지역 최상류부에 물탱크를 설치해 연계된 관정들을 통해 물탱크에 집수된 물을 자연 유하(流下)식으로 공급하게 했다. 물탱크에는 수처리 장치가 있어 이용 용도에 따라 수질 기준을 맞출 수 있다.
시범지역의 6개 지점에 지하수 관측망을 설치해, 지하수위와 수질을 모니터링하고, 양수정(Pumping well)의 지하수량을 조정할 수 있다.
4개의 관정연계 양수정에는 연구팀이 개발한 양수제어장치가 설치됐다. 이 장치를 통해 실시간 지하수위, 양수량 등을 기반으로 WNS 플랫폼에서 자동으로 양수의 시작중지, 양수량 조절 등이 가능하도록 했다.
이번 연구를 주도한 한국지질자원연구원 하규철 책임연구원(박사)은 “개발된 WNS 플랫폼과 물공급 기술을 통해 사용하고 있는 관정들을 유기적으로 연계해 체계적이고 과학적인 지하수의 운영·관리가 가능해졌다”며, “가뭄이 발생할 경우 현장에서 지하수를 신속하게 공급할 수 있는 기술”이라고 말했다.
한국지질자원연구원 이평구 원장은 “최근 한반도 남부에 가뭄 이 빈번해 새로운 대응기술 개발이 필요한 상황에서 이번 관정연계시스템 개발은 지하수 활용과 기후변화 대응을 위한 지속가능한 기술”이라며, “AI, 머신러닝 등 최신 정보 기술을 활용해 스마트한 지하수 개발과 이용, 보전과 관리 연구를 위해 지원을 아끼지 않겠다”고 말했다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
