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자분정
자분정(自噴井)은 불투수층 사이의 투수층에 있는 지하수가 지층의 압력에 의하여 지표상으로 솟아 나오는 우물이다.
개요[편집]
- 자분정은 지하수가 지표 이상으로 분출하는 우물이다. 지표 이상으로 분출하지 않더라도 수위가 우물 속 대수층의 상면보다 높으면 자분정이라 한다. 불투수층 사이의 대수층 속에 우물을 팔 때 만들어진다. 불투수층(不透水層)과 불투수층과의 사이에 낀 대수층(帶水層) 속으로 우물을 파면 그 대수층 속의 지하수가 피압(被壓)되어 있으므로 정수압(靜水壓)에 의해 지하수가 상승하며, 피압도가 클수록 지표상으로 지하수가 분출한다. 피압도가 작으면 지표면까지는 분출하지 않으나 수위가 우물 속 대수층의 상면보다 높아진다. 이것도 역시 자분정이라 한다. 대수층이 한쪽으로 경사진 단사구조(單斜構造)인 곳이나 분지구조(盆地構造)인 곳에서는 자분정이 많다. 오스트레일리아의 대찬정분지에는 수천 개의 자분정이 있다.[1]
- 자분정은 펌프나 기타 양수를 목적으로 하는 장비를 사용치 않고서도 지하수가 지표로 용출되는 우물을 말한다. 자분정은 용출 원인에 따라 지하수가 수압에 의해 지표로 용출되는 피압자분정(artesian flowing well)과 지하수가 용출될 정도의 수압은 받지 않으나 가스와 혼합하여 가스 자체의 부력에 의해 용출되는 가스분출 자분정(gas lift flowing well)으로 세분할 수 있다. 자분정은 불투수층 사이의 투수층에 있는 지하수가 지층의 압력에 의하여 지표 상으로 솟아 나오는 우물. 물이 침투하기 어려운 층이 불투수층이고 지하수가 침투하기 쉬운 지층이 투수층이다.
- 자분정은 펌프나 기타 양수를 목적으로 하는 장비를 사용치 않고서도 지하수가 지표로 용출되는 우물을 말한다. 자분정은 용출 원인에 따라 지하수가 수압에 의해 지표로 용출되는 피압자분정(artesian flowing well)과 지하수가 용출될 정도의 수압은 받지 않으나 가스와 혼합하여 가스 자체의 부력에 의해 용출되는 가스 분출 자분정(gas lift flowing well)으로 세분할 수 있다.
우물[편집]
- 우물은 물을 얻기 위하여 땅을 파고 물이 괴게 만든 시설이다. 우물 속의 물은 빗물이 땅속으로 스며든 뒤 지하수가 흙과 바위 사이에 고인 것이다. 우물은 토양으로 여과된 물이므로 수질이 좋은 편이나 깨끗한 곳에 자리 잡아야 하고, 땅 위에 있는 물이 우물 안으로 들어가지 않도록 세심한 관리가 필요하다.[2] 우물은 음료수를 얻기 위하여 땅을 파서 지하수를 괴게 한 설비이다. 맨땅을 깊거나 얕게 파서 물이 괴게 하는 토정(土井)과 바위틈 사이로 솟거나 흐르는 물을 괴게 하는 석정(石井)이 있다. 석정은 바위를 옴폭하게 파서 만든 것과 그 위에 다시 시설을 첨가하여 완성하는 것이 있다. 솟아서 괴는 물이 높은 자리에 있으면 통나무를 반으로 잘라 물홈을 판 수통(椧)을 설치하는 상수도시설을 하여서 골짜기 아래의 절이나 정자, 살림집들에 급수할 수 있게 한다. 맨땅을 파서 깊이 만들었을 때에는 물기를 머금은 우물벽이 무너질 염려가 있으므로 통나무(椿木)를 둘레에 촘촘히 박아 방지한다. 우물 이전에는 흐르는 강의 물을 사용했지만 강물은 강수량에 영향을 받으며 상류에서 발생하는 오염에도 취약해서 안정적으로 식수를 얻기가 어려웠다. 우물을 얻는 궁극적인 목적이 식수이기 때문에 옛날에는 아주 중요한 시설이었다. 물 자체가 지하수다 보니 우물물은 상대적으로 미네랄 함량이 높은 센물인 경우가 많다.
자분정의 원리[편집]
- 자분정은 생소한 단어라 할 수 있다. 샘물, 해양심층수, 빙하수 등은 단어만 들어도 어떤 물인지 바로 떠오르는데, 자분정은 모르는 경우가 많다. 영어로는 아테시안(Artesian Water)이라고 하는데, 1126년 프랑스 아르투아(Artois) 지역의 한 수도사가 자분정을 발견하면서, 그 지역의 이름에서 유래됐다. 한자로는 스스로 자(自). 뿜을 분(噴), 우물 정(井). 한자 풀이대로는 스스로 물을 뿜는 우물이다. 보통 우물은 땅을 파놓으면 어느 정도 수위를 유지하고, 두레박을 이용하여 물을 길어야 한다. 하지만 자분정은 약간 과장해서 만화 같은 곳에서 가끔 나오는데, 우물을 파다가 역으로 땅에서 물을 뿜어 사람을 들어 올리는 장면과 비슷하다.
- 자분정을 스스로 뿜는 우물이라고 하는 것은 약간 분수 모양을 떠올려도 괜찮은데, 인공의 힘으로 분출되는 게 아니라 자기 스스로의 압력으로 분출되는 분수라고 생각하면 쉽다. 대수층 속의 물이 주변 암석 등으로 피압되면서 수압이 올라간다. 수압이 높아진 대수층의 물은 빠져나갈 공간을 찾는다. 보통 용천수와 거의 비슷한데, 자분정이 수압이 더 강하기 때문에 분수처럼 올라온다. 또 용천수는 최초의 구멍이 뚫렸을 때 순간적인 압력으로 잠깐 분수 형태를 만들 수 있지만, 자분정은 그 분수가 어느 정도 일정한 높이를 유지한다. 간혹 구멍이 많이 뚫리거나 대수층에 흡수되는 물의 양보다 물이 많이 빠져나오면 압력이 줄어드는데, 그땐 용천수의 형태를 가지기도 한다. 외국에선 간혹 생수 라벨에 'Artesian Spring Water'라고 표기되어 있는 것도 있는데, 이는 압력이 약해져 물이 분출하기보다는 흐르는 모습의 형태를 가진 수원지일 것이라 추측할 수 있다.
- 주변 지질의 압력을 많이 받기 때문에 대부분의 자분정은 미네랄의 함량이 높은 편이다. 지질층이 다양할수록 다양한 미네랄을 함유하게 되는데, 간혹 이산화탄소를 담게 되면 그 자분정은 천연 탄산수가 된다. 또 물의 압력이 강해서 대수층->표면의 방향으로 압력이 전달되기 때문에, 오염물질을 밖으로 밀어내어 대수층의 오염을 막아낼 수 있다는 특징이 있다. 자분정은 주로 뉴질랜드, 미국 하와이, 피지에서 Artesian 수원지가 많이 있으며, 이 외에도 유럽 이탈리아, 독일, 노르웨이, 마케도니아 등에도 자분정이 있다.
찬정분지[편집]
- 찬정분지는 불투수층에 끼여 있는 투수층이 분지 구조 또는 한 편으로 기울어진 단사 구조를 나타내는 지역을 말한다. 이 지역에서 불투수층을 뚫고 우물을 파면 그 투수층 중의 지하수는 압력을 받고 있기 때문에 지하수는 투수층의 윗면보다도 상승하여 경우에 따라서는 지표상으로 분출한다. 용어의 유래인 찬정(artesian) 용어는 프랑스 북동부의 지방명 아르뜨와에서 유래하는데, 여기에는 1126년에 파여진 유럽 최초의 찬정이 있다. 찬정의 이용을 보면 분지 주변의 산지나 단수 구조를 이루는 산지의 윗부분 부근에는 투수층이 노출되고 있어, 그곳에 내린 강수는 투수층 중에 침투한다. 이 투수층의 노출 지역이 찬정 분지에 있어서의 피압 지하수의 함양 구역 또는 보급 구역이다. 이 함양 구역의 면적에 연강수량의 침투량을 곱한 수치가 찬정 분지에 있어서의 지하수 연함량이고 피압지하수를 찬정에 의하여 이용하는 경우의 연간 적정량이다. 피압 지하수를 함양량을 초과하여 과잉양수를 하면 피압 수면은 저하되고 분출은 정지되며, 따라서 지반 침하 등의 재해를 일으키는 원인이 된다.
자분정의 구분[편집]
- 자분정 한자어는 스스로 분출하는 우물이라는 뜻이지만, 영어인 artesian well은 지표면 위로 분출하지 않는 경우에도 쓰인다. 다만 물의 기원이 상하로 불투수층으로 갇혔있는 피압대수층을 뚫어 만든 우물을 artesian well이라고 하고, 피압이 강하여 지표면까지 물이 흘러나오는 경우를 flowing artesian well이라고 한다. 자분정은 flowing artesian well에 가깝다. 지하수는 지표면 밑의 모래사이 공극을 통해 흐르거나, 암석의 깨진 틈을 따라 흐르는 물을 지하수(地下水, groundwater, underground water) 라고 한다. 용천수는 지하수가 땅속을 흐르다가 자연적으로 지표면 밖으로 나오면 용천수(湧泉水; Spring water)라고 합니다. 자연적으로 지표로 솟아나는 샘물이고, 제주도에서는 단물, 산물이라고도 한다.
투수층[편집]
- 대수층(지하수층)은 지하에 지하수(물)을 함유 혹은 저장하고 있는 지층을 의미한다. 물론 저장한다고 해서 고여있다는 의미는 아니고 흐르고 있는 상태이다. 물론 자연상에서 지하수의 흐름은 매우 느리다. 어떤 경우는 수년에 수 미터밖에 혹은 극단적인 경우는 수십년 혹은 수백 년에 몇 미터 밖에 흐르지 못하는 경우도 있고 아니면 하루에 수십 미터를 가능 경우도 있다. 이런 지하수층은 그의 투수성(수리전도도)에 따라 그리고 압층(confinding bed)의 유무 혹은 자유면의 유무에 따라 종류를 구분한다. 제주도의 경우 지하수 생산량이 좋으므로 지하수 관정이 하루 100톤 정도 양수할 수 있어야 대수층이라고 부를 수 있지만 서울의 평창동의 경우 하루에 수 톤 정도만 나와도 나쁘지 않은 대수층이라고 할 수 있다. 보통 대수층은 깨끗한 모래나 자갈로 구성되어 있거나 혹은 단열이 많이 발달한 암반의 경우 좋은 대수층이 될 수 있다. 전 세계적으로 좋은 대수층은 큰 강 주변의 충적대수층이 좋으며, 화산암 지역에서 공극이 큰 현무암의 대수층도 많은 양의 지하수를 생산할 수 있다. 그리고 세계적으로 탄산염암 지역의 카르스트 대수층도 좋은 대수층의 사례이다.
- 준대수층은 대수층에 비해 투수성이 낮은 경우를 의미한다. 보통 실트나 점토 등으로 구성되어 있어 투수성이 상당히 불량하다. 이런 경우 하부 대수층에 대해서는 압층(confinding bed)으로 작용하여 하부 대수층을 피압대수층(confined aquifer)으로 만들거나 아니면 하부에 위치할 경우 상부 대수층에 대하여 지하수 흐름의 경계로 작용하는 하부 바닥을 형성할 수 있다. 준대수층의 경우에도 상당한 두께가 된다면 상당량의 지하수를 생산할 수 있다. 난대수층(aquiclude)은 준대수층의 극단적인 경우이다.
동영상[편집]
각주[편집]
- ↑ 〈자분정(artesian well,自噴井)〉, 《두산백과》
- ↑ 〈우물〉, 《위키백과》
참고자료[편집]
- 〈우물〉, 《위키백과》
- 〈우물〉, 《나무위키》
- 〈자분정(artesian well,自噴井)〉, 《두산백과》
- 이도연 기자, 〈전세계 지하수 말라간다…고갈 속도도 점차 빨라져〉, 《연합뉴스》, 2024-01-25
- 강한들 기자, 〈“고갈되는 지구 대수층…곧 식량 위기 온다”〉, 《경향신문》, 2023-10-29
같이 보기[편집]
