3H을 이용한 지열 및 탄산수 산출 지역 지하수의 혼합 특성과 평균 체류 시간 추정 (Estimation of mixing properties and mean residence time using 3H for groundwater in typical geothermal and CO2-rich areas in South Korea)

서지정보

· 발행기관 : 대한지질학회
· 수록지 정보 : 지질학회지 / 44권 / 4호 / 507 ~ 522페이지
· 저자명 : 고동찬, 채기탁

초록

남한 지역 지하수에서 측정된 3H을 이용하여 지하수의 체류 시간과 혼합 특성을 평가하기 위해 강수의 3H 농도 이력을 국내 측정 자료와 IAEA GNIP 관측소 자료와의 체계적인 상관분석을 통하여 재구축하였고, 이를 입력 자료로 하는 혼합 모형을 심부지하수에서 지표수에 걸쳐 다양한 수문 요소에 대한 3H 측정 자료가 있는 국내의 대표적인 지열 지역 (유성, 부곡, 포천)과 탄산수 산출 지역 (중원, 초정)의 지하수계에 적용하였다. 측정된 3H 농도 수준은 0 - 17 TU의 범위이며, 심부에서 천부로 갈수록 3H 농도 수준은 증가하였다. 지열 지역에서 온도가 높은 심부 기원의 지하수는 50년 이상의 체류 시간을 가졌으나 유성 지역의 경우 온도가 낮은 심부 지하수나 암반 지하수는 혼합 모형보다 낮은 수준의 3H 농도를 보였다. 포천 지역의 한 천부 지하수는 bomb-3H을 포함한 암반 지하수가 좁은 통로로 상승하여 혼합되었음을 지시하였다. 탄산수 산출 지역에서는 CO2 함량이 높은 탄산수는 50년 이상의 체류 시간을 보이나 초정 지역은 CO2 함량이 낮은 탄산수의 체류 시간은 15년 이내였고, 중원 지역의 경우 천부 지하수의 상당수는 혼합 모형보다 낮은 수준의 3H 농도를 보였다. 혼합 모형보다 낮은 3H 농도를 보이는 지하수는 3H이 없는 심부 기원의 지하수가 이성분 혼합 등의 과정을 통해 영향을 준 것으로 보인다. 이러한 점은 지하수 체류 시간과 혼합 작용의 정량적인 평가를 위해서는 다중 추적자 기법 (multi-tracer approach)을 활용하여 다양한 혼합 모형의 적용 가능성을 평가할 필요가 있음을 지시한다.

영어초록

3H input history in South Korea was reconstructed by correlation analysis between 3H measurements for precipitation at three stations in Korea and those at IAEA GNIP stations. The results were applied to estimate mean residence time (MRT) and to charaterize mixing properties of natural waters in typical geothermal areas (Yuseong, Bugok and Pocheon) and CO2-rich water producing areas (Jungwon and Chojeong) using lumped-parameter models. Measured 3H levels were in the range of 0 to 17 TU, which increased from deep groundwater to shallow groundwater. Deep groundwaters with higher temperature have MRT greater than 50 years. One shallow groundwater in Pocheon area shows the bomb-peak MRT with low degree of mixing, indicating it is ascending through narrow flow paths. Groundwaters with higher CO2 content in Jungwon and Chojeong area have MRT greater than 50 years whereas deep groundwater with lower CO2 content in Chojeong has MRT less than 15 years. However, deep groundwater with lower temperature, some bedrock groundwater, and shallow groundwater in Jungwon area have much lower 3H contents than expected from mixing models. The lower 3H contents are likely to be due to higher fraction of 3H-free deep groundwater through mixing processes such as binary mixing than estimated by dispersion or exponential models. This indicates that multi-tracer approaches involving 3H and additional environmental tracers are needed to evaluate various mixing models for better characterization of MRT and mixing properties of groundwater systems.

참고자료

· 없음