전국 지하수 수위 수질정보 원격관리 위한 지하수관측망 관리시스템 구축-김규범 과장(한국수자원공사 국가지하수정보센터) 전문적 자료분석 선행·홍보 강화·국민 인식 제고 필요
21세기는 초고속 정보화에 따라 정보 공유 및 활용에 대한 여건이 급격하게 변화하고 있다. 또한 On-line을 통한 정보 공유 및 활용 환경이 급속히 발달하고 있어 지하수 분야에도 능동적으로 대처하기 위한 정보 전략 운영 체계 구축이 절실하게 요구되고 있다. 정부에서는 1990년대 초 부터 지하수 분야 정보화를 추진해 왔으나, 관련 중앙 부서 및 지자체를 통합하는 통합 정보 인프라의 구축은 미흡한 실정이다.
이에 따라, 2001년 지하수법 개정시 ‘지하수법 제5조의2 지하수 보전관리의 정보화’ 규정을 신설하여 제도적 기반을 마련하였으며, 마침내 2003년 11월 ‘국가지하수정보센터(NGMS: National Groundwater Information Management and Service Center)’를 설치하기에 이르렀다.
국가지하수정보센터에서는 1990년대에 들어와서 사회적으로 대두되고 있는 지하수자원의 고갈 및 오염 문제점의 해결을 위한 지하수 수량·수질 정보의 종합 평가, 분석 관리 기능을 담당하게 되며, 최근의 지구 기후 변화로 인한 가뭄 재해로부터 국민을 보호하기 위하여 대체 수원의 체계적 개발 이용을 위한 각종 정보를 제공하는 기능을 수행하게 된다. 이와 같은 지하수 부존정보의 체계적 관리 및 제공은 잦은 가뭄 발생시 지하수 개발이 용수난의 해결을 위한 중요한 역할을 담당할 것으로 본다.
또한 지방자치단체에서는 행정업무의 전산화에 맞추어 지하수 분야에 대한 행정업무 전산화를 2002년 완료하고 각종 지하수 인허가 및 신고 업무를 전산으로 처리하고 있으며, 이의 조속한 안정 운영과 업무 활용도 제고를 위하여 업무지원체계가 절실히 요구되고 있어 국가지하수정보센터가 이와 같은 기능을 담당하게 된다.
지하수의 체계적이고 합리적인 개발이용 및 관리는 정부 및 지방자치단체의 제도적, 행정적 관리 및 조치만으로는 추진되기 어려운 것으로서, 일반국민의 적극적인 참여가 요구된다. 국가지하수정보센터에서는 일반 국민에 대한 지하수의 중요성에 대한 홍보, 교육, 기술의 전파 및 교류 등 지하수 관리에 필요한 기본 Frame 구축의 선봉에서는 역할을 하여야 한다.
국가지하수정보센터는 <그림-1 designtimesp=9456>처럼 전국의 지하수 정보의 통합관리, 대국민 정보 서비스 실시, 정보화 교육 및 지방자치단체 지원 등의 업무를 수행하게 된다.
지하수 관련 정보는 지하수법 및 관련 법령에 따라 조사자료, 시공자료 및 수질자료 등 다양한 정보가 생성되고, 생성 주체로부터 최종 관리자에 이르기까지 자료의 전송 및 보고 체계가 나름대로 구축되어 있다. <그림-2 designtimesp=9458>는 현재 국내에서 생성되는 지하수 관련 정보의 생성 주체와 관련 보고(관리)체계 등을 요약한 것이다.
그림에서 보는 바와 같이, 공공기관, 민간기관, 지방자치단체 등 다양한 부류로 구분될 수 있으며, 이들 생성 정보는 최종적으로 국가지하수정보센터로 제출 또는 전송되어 다시 Feedback 될 수 있어야 한다. 현재 시공업체, 영향조사기관 및 지하수 개발이용자가 제출하는 지하수 인허가 현황 및 수질자료는 금년 중에 시·군·구 행정종합정보시스템(지역개발분야)과 연계한 시스템 구축이 완료되면 국가지하수정보센터로 모두 취합이 되고 다양한 분석을 통하여 Web service 등 Feedback 체계가 구축될 것으로 본다.
또한 환경부 및 산하기관에서 관리되고 있는 지하수 수질자료는 각 수질검사소의 자료를 취합하여 전국 수질 자료의 통합 분석이 가능하도록 데이터베이스 연계 시스템 구축이 시급히 필요하며, 궁극적으로는 국가지하수정보센터에서 수량과 수질 정보의 연계·통합 분석이 되어 활용도를 제고할 수 있도록 추진되어야 할 것이다. 현재 지하수법에 의하여 생성되는 지하수 관련 정보의 흐름 체계는 <그림-3 designtimesp=9462>과 같다. 그림에서 보는 바와 같이, 지하수 인허가 관련 정보는 지방자치단체를 통하여 중앙부처로 전송이 되며, 지하수 관측망의 관측 정보는 건설교통부의 국가지하수관측망과 환경부의 수질측정망 자료가 취합, 공유되고 있다.
2. 지하수 관측망의 설치 및 운영
2.1 지하수 관측망 개요
지하수 관측망은 지역 또는 유역별로 선정된 대표지점에서 주기적으로 지하수 수위·수질 현황을 관측하여 시간에 따른 지하수의 물리적 화학적 변화를 파악하기 위한 지하수관측시스템을 말하며, 관측전용 우물을 굴착하고 수위 및 수질을 감시하기 위한 관측장비를 설치하여 실시간의 자료를 저장하고 이를 원격으로 송신 또는 직접 받을 수 있도록 한 시설 또는 기존 관정 등을 활용하여 수동 측정 방식으로 수위·수질 자료를 취득하는 시설로 구성된다.
이러한 지하수 관측망의 관측자료는 기상 및 지표 수문자료와 연계, 분석하여 종합적인 지하수의 시공간적인 변화예측의 기초자료로 활용하며, 나아가 지하수의 양적인 보전과 수질오염을 조기에 발견하고 관련 사후 조치를 효율적으로 수행하는데 이용된다. 지하수계(지하수 환경, Groundwater System)는 주변환경과의 긴밀한 관계를 유지하면서 함양-지하수계-유출이라는 과정을 거치게 된다(그림-4).
지하수계에 함양자료란 주변환경으로부터 지하수계로의 영향으로 정의된다. 입력자료를 입력변수라고 하며, 지하수계의 입력변수는 강우침투량, 지표수에서의 충진량, 관개에 의한 복류수, 인공함양 및 양수 등이 해당된다. 유출자료란 입력변수에 대한 지하수계의 반응결과로서, 유출 변수는 지하수위, 속도, 온도, 지화학적 농도, 온천 배수, 증발산 손실 등이 해당된다. 상태변수(State variables)란 지하수계의 성격을 규명하는 특징을 나타낸다. 상태변수는 독립적인 유출변수로 구성된다.
지하수계에서 상태변수는 지하수위, 온도, 지화학농도 등이다. 지하수계의 환경이란 생태학적인 환경을 포함하며, 지표수계 및 인간의 활동까지 포함된다. 지하수계는 주변 환경과 지속적인 접촉을 하며, 환경의 변화는 지하수계를 변화시키게 된다. 예를 들면, 저수지의 건설, 관개 체계의 개선, 지하수의 양수 등은 지하수위에 있어서의 변화를 야기한다. 농약, 살충제 및 퇴비의 사용, 쓰레기 매립지, 산성비 및 오염된 지표수 등은 지하수 오염을 가속화시킨다. 지하수 수질에 있어서의 이와 같은 변화들은 환경에 있어서의 변화를 유발하게 될 것이다. 예를 들면 지하수위의 저하는 지표 침강 및 사막화를 야기할 것이며 오염된 지하수는 공공의 건강과 생태학적 환경에 변화를 유발한다.
지하수 관측망은 지하수 수량 및 수질 자료를 취득하는 조직화된 시스템으로 정의된다. 동일한 관측망 내에 있는 관측정들은 같은 지하수 흐름 체계 내에 존재하게 되는 것이다. 관측망의 목적은 지하수 체계 내에 관측 지점들의 밀도와 분포를 제공하는 것으로서 정확한 관측지점에서 측정된 자료로부터 지하수 수위나 화학성분에 대한 비교가 가능하다.
㉠ 기본 지하수 관측망(Primary groundwater monitoring network)= 기본 지하수 관측망(Primary groundwater monitoring network)은 국가적이나 광역적인 규모에 있어서 지하수 관리 정책을 수립하는데 목적을 두고 있다. 일반적으로 자연상태에 초점을 둔 지하수계에 대하여 지하수 수량이나 수질에 관한 광역적인 정보를 제공하게 된다. 기본 지하수 관측망으로부터 얻어지는 지하수 수량이나 수질에 관한 정보는 지하수자원의 계획, 관리 및 수리지질학적 연구에 필요한 기초를 제공한다. 기본 관측망은 전 국가를 망라하여 넓은 지역을 포함하게 된다. 관측 경로는 일정 기간 간격으로 정해진 주기에 따라 수행된다.
㉡ 2차 지하수 관측망(Secondary groundwater monitoring network)= 2차 관측망은 일차관측정의 확장으로 이루어진다. 이는 양수정 또는 광산 등과 같은 지역적인 인공적인 활동에 대하여 고안되어지며, 인간활동에 의한 지하수의 수질이나 수량의 변화를 관측하기 위하여 설치된다. 2차 관측망으로부터 얻어지는 자료는 특별한 지하수 관리 체계를 구축하거나 작동하는데 필요한 정보에 해당된다. 이차 관측망은 독립된 지하수 분지나 특정 관심지역을 대상으로 하게 된다. 관측되는 변수들은 특별한 관측목적에 맞는 자료를 취득하거나 특정 주기로 관측된다.
㉢ 일시 지하수 관측망(Temporary groundwater monitoring network)= 일시 관측망은 특별한 지하수 프로젝트를 위하여 설치하게 되는데 예를 들면 수리지질학적 조사, 다중 양수시험, 지하수 수치모델의 보정, 기타 특별한 연구 등이 있다. 프로젝트가 끝나게 되면 관측정의 일부는 기초 관측망 또는 2차 관측망에 포함되기도 한다.
2.2 우리나라의 지하수 관측망 체계
현재 지하수법 제 17조 및 제 18조를 근거를 하여 설치, 운영되고 있는 지하수 관측망을 수록하였다. 건설교통부와 한국수자원공사에서 운영하고 있는 국가지하수 관측망, 환경부의 지하수 수질측정망 및 농림부의 해수침투 관측망이 있고, 앞으로 지방자치단체에서 확대 설치하고 운영할 보조지하수 관측망 등이 해당된다(표-1).
1) 국가지하수 관측망
정부에서는 국가지하수 관측망 구축을 위한 기본 설계 작업과 관측소 위치 선정의 합리성과 타당성 검증을 위한 기술자문회의를 거쳐 1995년 5월 310개소의 지하수 관측소를 설치하는 지하수 관측망 기본 계획(안)을 수립하여, 1995년부터 설치사업에 착수, 시행 중에 있다. 2002년에는 관측망 확대의 필요성에 따라 최종적으로 320개의 지하수 관측소 설치 계획을 수립하였다. 중앙 정부에서 전국을 대상으로 지역 또는 유역 단위의 대표 지점에 지하수위 및 수질 등의 변동 상황을 지속적으로 감시 관측하기 위해 설치하는 국가(광역) 지하수 관측망의 설치 지점 선정 및 운영 관리의 기본 방향은 다음과 같다.
㉠ 지하수 관측망은 수자원의 종합 관리 차원에서 수계별 유역 단위에 관측정을 설치하고 이들을 연계하여 관측망으로 구축 운영토록 한다.
㉡ 지하수 관측망은 지방자치단체에서 구축 운영하는 행정구역 단위의 보조 지하수 관측망과 연계할 수 있도록 광역적인 Key Station의 개념을 적용한다.
㉢ 지하수 관측망은 국내 지하수자원의 종합적인 관리를 위한 기초 관측 시설의 역할을 담당한다.
㉣ 국내에 부존하는 지하수의 전반적인 현황 파악을 위하여 광역적인 수위 분포 및 배경적 수질(Back Groundwater Quality) 자료를 취득한다.
㉤ 기상 및 지표수문과 지하수문의 상관관계 규명에 필요한 기초 자료를 제공한다.
㉥ 수원 고갈, 수질오염, 지반침하, 염수침입 등의 지하수 장애의 현황 파악과 지하수의 개발, 이용 및 보전·관리 대책 수립에 필요한 기초 자료를 제공한다.
㉦ 관측정으로부터 수집된 자료는 지하수 정보관리 시스템의 데이터로 입력하여 전산 통합 관리토록 한다.
일반적으로 동일 지역이라 하더라도 지하수의 수위와 수질은 대수층의 성격에 따라 다르게 나타나므로 각 대수층별로 독립적으로 관측할 수 있도록 다수의 관측정을 설치하여야 한다. 이러한 목적으로 동일 지점에 설치되는 다수의 관측정들을 관측정군(群)이라 하는데, 그 설치 방법에 따라 단일망 관측정군과 다중 관측정군으로 분류할 수 있다. 단일망 관측정군이란 심도를 달리 하는 각 대수층별로 관측정을 설치하여 지하수를 관측하는 방식으로서 설치 및 유지 관리가 용이하고 측정자료의 신뢰도가 높으나, 다중 관측정군에 비하여 우물 굴착 비용이 많이 소요된다는 단점이 있다.
한편 다중 관측정군은 1개 굴착공 내부에 대수층의 심도별 분포에 따라 복수의 관측 관을 설치하여 각 관측 관에서의 지하수 수위와 수질을 측정하도록 고안된 관측정으로서 단일망 관측정군에 비하여 굴착 비용이 절감되는 장점이 있다. 반면에 시공 및 유지 관리가 어렵고 관측 관 중 하나라도 손상되는 경우 관측정의 전체적 역할이 파괴되는 등의 단점이 있다. 이에 따라 국가지하수 관측망의 관측정군 방식으로는 그 중요성을 감안하여 유지 보수의 안
정성과 관측 자료의 신뢰도가 높은 단일망 관측정군 방식을 채택하여 각 관측소별로 대수층의 성격에 따라 상부의 모래, 자갈 등으로 이루어진 미고결 퇴적층(충적층)에 부존된 지하수를 관측 대상으로 하는 충적층 지하수 관측정과 하부의 고결된 암반층에 부존된 지하수를 관측 대상으로 하는 암반 지하수 관측정을 별도로 굴착하고, 관측정 설치 완료 후에는 외부인에 의한 관측정 및 장비의 훼손, 관측자료 유출 등을 방지할 수 있도록 보호 건물을 축조하는 것으로 계획하였다.
지하수 관측망의 수위 및 수질 관측 자료는 건설교통부와 한국수자원공사의 국가지하수정보센터에서 운영 중에 있는 지하수 정보관리 시스템을 활용하여 종합 관리되고, 매년 도표의 형태로 정리되어 「지하수 관측연보」로 발간되는데, 장기적으로 관측 자료가 축적되면 향후 국내 지하수자원의 종합적인 개발 이용과 관리업무의 귀중한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
2) 보조지하수 관측망
보조지하수 관측망은 국가지하수 관측망과 연계하여 지역별로 주요 관측 대상지역에 관측정을 설치하여 지하수 수위, 수질 특성 자료를 획득하는데 그 목적을 두고 있으며, 시·군·구 단위별로 지역별 지하수 정책수립과 지하수 장애 대책을 수립할 수 있도록 운영하는 관측망이라 할 수 있다. 보조지하수 관측망은 지하수법 제17조에서, 시·도지사가 보조지하수 관측망 계획을 수립하여 시행토록 하고 있는데 예산의 절감을 위하여 기존 관정 또는 폐공을 관측정으로 지정, 활용하고 필요한 경우에는 신규 굴착하도록 한다. 지역별 관측 자료는 지방자치단체 지하수 전담부서에서 체계적으로 관리하고 건설교통부에서는 제반 관측망을 총괄하여 종합적인자료 관리 및 분석 업무 등을 수행한다. ‘지하수관리 기본계획(2002, 건설교
통부’에 의하면 각 지방자치단체에서 기존 우물을 최대한 활용하여 2011년까지 시·군·구별로 약 30∼40개소의 관측정을 설치하여, 약 1만개소의 보조 지하수 관측망을 구축토록 계획되어 있다.
3) 지하수 수질측정망
전국적인 지하수 수질의 현황과 수질변화의 추세를 정기적으로 파악하여 지하수 수질보전정책 수립을 위한 기초자료로 활용하기 위해서 환경부의 주관 아래 시행하고 있다. 수질측정은 8개의 (지방)환경관리청과 16개의 시·도의 보건환경연구원 및 지방자치단체 상수도사업본부 등에서 수행하고 있다. 지하수 수질측정망은 오염우심지역, 도시계획지역, 농림지역 및 자연환경보전지역으로 4가지로 구축되어 운영되고 있다. (지방)환경관리청에서는 780여개 지점에서 오염유형별 오염우심지역을 운영하고 있으며, 각 시·도 지방자치단체에서 1천100여개 지점을 대상으로 운영하고 있다.
오염우심지역에서는 대상지역 내에서 2∼3개의 측정지점을 선정하는데 같은 대상지역에 설치되는 2∼3개의 관측지점은 동일 영향권 범위내에 들도록 하고 수질측정은 가급적 동일 관정을 지속적으로 조사하도록 하고 있다. 또한, 시·도 자치단체에서 운영하는 측정망의 선정기준은 △도시계획지역 중 현재 주거지역, 농림지역(준농림지역 포함) 및 자연환경보전 지역 △현재 음용으로 이용하거나 이용할 가능성이 높은 지역 △주변에 특정오염원이 없고, 입지계획이 없는 지점 △폐쇄된 관정은 제외하되, 동일지역 내 추가 선정 등이다.
측정항목은 특정유해물질 10가지와 일반오염물질 5가지로 구성되어 있는데 그 내용은 △특정유해물질: 카드뮴(Cd), 비소(As), 시안(CN), 수은(Hg), 유기인, 페놀, 납(Pb), 6가 크롬(Cr-6), 트리클로로에틸렌(TCE), 테트라클로로에틸렌(PCE) (※유기인은 영농지역 및 골프지역만 측정) △일반오염물질: 수소이온농도(pH), 화학적산소요구량(COD), 대장균수, 질산성질소, 염소이온(Cl-) (※ 오염우심지역은 대장균수 대신 전기전도도 측정) 등 특정유해물질(10)과 일반오염물질(5)의 15가지의 항목이 매년 상반기, 하반기를 걸쳐서 2회를 시행하고 있다.
4) 해수침투 관측망
해수침투 관측망은 해안 및 도서지방에 분산되어 있는 관측정의 수위 및 수질변화를 자동관측장치와 해수침투 원격감시 시스템을 이용하여 주기적으로 자료점검 및 장기관측을 실시함으로써 해당지역의 수리지질학적 특성 및 지속적인 양수에 의한 해수침투의 영향을 관측하고 이에 대한 대책 수립의 기초자료를 제공하는데 목적이 있다. 우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 있지만 인구 및 산업시설이 내륙지방에 밀집되어 각종 용수공급 시설이 내륙지역으로 편중되어 있다. 따라서 해안 및 도서지역에서는 상대적으로 지하수 이용이 많으며, 가뭄이 심한 경우 지하수 이용증가에 따른 지하수위 저하로 지하수 유로를 따라 해수가 침투하는 현상이 나타나 용수 공급에 어려움이 발생하고 있다.
이러한 문제를 해결하고자 농림부 주관으로 해안 및 도서지역 지하수에 대한 장기관측을 실시, 지하수 개발, 이용으로 인한 해수침투 영향을 사전에 조사하여 피해예방을 수립하고 합리적인 지하수 이용 관리계획 수립에 필요한 기초 자료를 수집하고자 수행 중인 사업이다. 농림부에서는 거의 모든 수자원을 지하수로 공급하고 있는 제주도지역 지하수 수질관리를 위하여 1991년부터 해수침투 조사사업을 실시해 왔으며, 98년부터 이를 육지부로 확대 실시하고 있다. 98년 10개 지구와 99년도 7개 지구, 2000년 7지구를 추가하여 2000년 말까지 총 24개 지구에 대해 관측장비 설치를 완료하였다.
해수침투 관측망은 해수침투 원격감시 시스템을 이용하여 매일 1시간 간격으로 지하수위, 수온 및 전기전도도 자료를 자동으로 수집, 년간 지속적으로 주변지역의 지하수 이용에 따른 수질변화를 측정토록 구성하였다. 해수침투 우려가 발생할 경우 자동제어를 통해 각 지방자치단체에서 신속하게 해당 지구에 지하수 사용중지 명령을 내려 피해를 예방할 수 있도록 추진할 계획에 있다.
5) 기타 관측망
이상 정부 및 지방자치단체에서 운영하는 지하수관측망 외에도 먹는 샘물 업체에서 먹는 샘물 개발 관정 주변의 지하수위 변동을 파악하기 위한 먹는 샘물 관측정이 있다. 현재 대부분의 먹는 샘물 업체에서는 먹는 샘물 관정 주변에 지하수 관측정을 굴착하여 자동 지하수위 관측을 실시하고 있다. 이를 통하여 먹는샘물 개발로 인한 지하수위의 저하 현황 등을 파악하고 관련 대책을 수립하는 기초자료로 활용되고 있다.
3. 국가지하수관측망관리 시스템
3.1 배경 및 목적
국가지하수정보센터에서는 위에서 언급한 건설교통부에서 운영하는 국가지하수 관측소의 효율적인 운영관리 및 자료 분석을 위하여 국가지하수관측망관리시스템이 구축되어 운영 중에 있다. 본 시스템은 전국에 산재한 국가 지하수 관측소 시설의 효율적인 관리를 위하여 관측자료 수신을 On-Line화 하고, 관측소의 점검정비 등 체계적 운영·관리를 위한 기능이 포함되어 있다. 또한, 분석 모듈로서 지하수 수위 및 수질 관측자료의 통계적 분석 기능이 포함된다. 본 시스템은 2002년 6월부터 2004년 6월까지 약 2년에 걸쳐서 개발되었으며, 현재 국가지하수정보센터(www.gims.go.kr) 내에 서브 모듈로 구성되어 운영 중에 있으며 일반인은 회원 가입을 통하여 지하수관측 일평균 자료의 다운로드 등 다양한 서비스를 받을 수 있다.
3.2 시스템의 구성 및 기능
<그림-5 designtimesp=9516>에서 보는 바와 같이, 국가 지하수 관측망 관리시스템은 관측망의 운영·관리를 위한 웹기반의 시스템과 관측된 자료에 대한 분석을 할 수 있는 응용분석 프로그램으로 구성된다. 지하수 관측망 운영·관리시스템은 관측망 관련 정보 조회, 관측소 이력관리, 점검정비 업무관리, 자료전송 관리 등의 모듈로 구성되어 있으며, 관측망 전체 업무를 점검·관리 할 수 있는 상황판이 제공된다. 국가 지하수 관측망 관리시스템 홈페이지를 통하여 관련 업무에 대하여 조회, 입력, 수정, 삭제 등 기능을 수행할 수 있으며, 특히, 관측망 점검정비 결과 및 자료전송 상황 등을 웹을 통하여 확인할 수 있다. 또한 문제가 발생할 경우 SMS문자메시지 발송을 통하여 신속한 확인 및 조치가 가능하다.
지하수 관측망 관련 정보를 조회·관리하는 기능에는 설치관련 정보, 대수성 시험 정보, 수질 정보, 관측연보 조회 모듈, 관측자료분석결과 조회 모듈 등이 있으며, 관측소 이력 관리 모듈은 부지선정 및 관측소 설치 업무 관리 기능, 행정 처리 기능, 관측소 등록 등에 대한 현황 관리, 관측소 장비 정보 등이 있다. 또한, 본 시스템의 핵심 기능인 관측소 점검 정비 모듈에서는 관측소 정비 업무 입력,관리 기능, 관측소 점검정비 통계기능, 관측 자료 전송 모듈, 데이터 신뢰도 및 이상값 평가 기능 등이 포함되어 있다.
관측자료 응용분석 프로그램(ProMOD Ver.1.0)은 국가 지하수 관측망을 통하여 저장 관리되고 있는 지하수 관측자료(지하수위, 수온, 전기전도도, 수질분석결과) 및 수문자료를 이용하여 다양한 분석을 가능하도록 하는 프로그램으로 시계열분석 모듈, 함양량 분석 모듈, 상관성분석 모듈, 수질경향성 분석 모듈, 등치선도 작성 모듈로 이루어져 있으며, 지하수 관측연보를 작성할 수 있는 툴을 제공하는 관측연보 모듈이 포함되어 있다. 분석, 저장된 결과는 지하수 관측망 관리시스템 홈페이지를 통하여 조회할 수 있다. 이상값 확인 프로그램(OutlierFinder Ver.1.0)은 수신된 관측자료의 이상여부를 판단하여 센서 이상 등 기기 오작동을 찾아내어 신뢰도 높은 관측자료를 획득하고 관측망 점검정비업무의 효율을 높일 수 있다.
관측자료 응용분석프로그램(ProMOD Ver.1.0)의 세부 기능은 다음과 같다(그림-6).
(1) 시계열분석 기능
ㅇ지하수위 관측자료에 대하여 ARIMA 모형 분석 기능
ㅇKALMAN FILTERING을 이용하여 자료 결측시에도 분석 가능하며, 결측자료에 대한 추정값 계산 기능
ㅇ시계열분석 결과 서버 저장 및 호출 기능
(2) 유역별 함양량 산정
ㅇ지하수위 관측자료를 이용한 지하수 함양량 산정
ㅇ각 관측정별 함양률 추정 및 유역내 강수량을 이용하여 년 함양량 계산
(3) 상관성 분석
ㅇ기상청 강수량 자료와 지하수위와의 상관성 분석 기능
ㅇ한국수자원공사에서 운영하는 우량국 강우량 자료 및 수위국 하천수위 자료와 지하수위와의 상관성 분석 가능
(4) 수질 경향성(Trend) 분석 기능
ㅇ비모수적 통계기법을 이용한 경향성 평가 기법을 활용한 항목별 수질 변화 특성 분석
ㅇSen´s Test, Mann-Kendall Test 구현 가능
ㅇ지역별, 유역별 등 지역 단위 변화 특성 도시화
(5) 등치선도 작성기능
ㅇ크리깅(Kriging) 기법을 이용한 등치선도 작성
ㅇ전국 및 유역별 등치선도 작성 기능
ㅇ년, 월별 작성 및 이미지 서버저장 기능
ㅇ저장된 이미지 웹서비스 가능
(6) 연보작성 기능
ㅇ지하수 관측연보의 제반 양식 출력 기능
ㅇ관측연보에 수록된 제반 도형 및 도표 출력 기능
ㅇ연보 출력 전에 관리자가 데이터를 사전 점검할 수 있는 데이터 수동관리 기능
3.3 User Interface
이상 시스템의 효율적 기능 구현을 위하여 매우 다양한 User Interface가 개발되었으며, 이중에서 핵심적인 화면을 소개하면 다음과 같다. <그림-7 designtimesp=9547>은 각 기관에서 운영하는 지하수 관측시설의 연계가 가능하도록 구성한 화면이다. 그림에서 보는 바와 같이 국가지하수 관측망, 환경부 수질측정망, 지방자치단체에서 운영하는 보조지하수 관측망, 먹는샘물 관측정, 해수침투 관측정 등을 연계할 수 있도록 구성하고 있다. 본 화면을 통하여 다양한 관측망의 관측자료가 상호 공유될 수 있을 것으로 기대한다. <그림-8 designtimesp=9548>은 국가지하수 관측망관리 시스템의 실시간 지하수위·수질 검색 화면이다. 그림에서 보는 바와 같이, 지역별 및 관측정별 가장 최근에 On-line으로 송신된 지하수 관측자료를 확인할 수 있다. <그림-9 designtimesp=9549>는 1년간의 지하수 관측자료를 최종적으로 검보정 과정을 거친 후 작성된 지하수 관측연보 자료를 서비스하는 화면이다. 그림에서 보는 바와 같이 일 평균 지하수위, 온도 및 전기전도도 자료를 확인 및 다운받을 수 있다. <그림-10 designtimesp=9550>은 지하수 관측소로부터 송신된 자동 관측자료의 이상 유무를 판단할 수 있도록 그래프화하여 보여주는 결과이다. 그림에서는 거제 신현 관측소의 가장 최근 약 1개월 13일간 관측된 On-line으로 수신된 자료를 데이터의 육안 확인과 그래프에 의한 변동 확인이 가능하도록 구성한 화면이다. 1차적으로 본 화면을 통하여 변동의 이상을 파악한 후 통계적 기법에 의하여 최종 이상 여부를 검사하게 된다. 이와 같은 검사과정을 거친 후 최종적으로 현장 점검 필요성을 판단하고 점검을 실시한다. 본 시스템은 현장 지하수 관측시설에 대한 상황 관리 개념으로 운영되고 있기 때문에 그림-11과 같은 상황판이 개발되었다. 그림에서 보는 바와 같이, 각 관측정의 가장 최근 관측자료의 상태를 보여주며, 현장 확인을 위한 SMS 송신 여부, 이상값과 특이값이 나타난 관측정 위치 등을 총괄적으로 구현하고 있다.
4. 지하수 관측자료의 공유와 활용
이상과 같이 구축된 국가지하수관측망 관리 시스템은 지하수위 및 수질의 변동을 신속하게 파악하고 관련 대책을 수립할 수 있도록 지원해주는 기능을 담당하고 있다. 지하수는 21세기 주요 수자원으로서 기능을 담당하고 있는 만큼 관측자료의 분석과 예측은 지하수의 효율적 이용을 위한 기초 자료로 활용된다. 현재 국가지하수정보센터(www.gims.go.kr)에서는 지하수 관측망 관측자료(국가지하수관측소의 수위 및 수질 관측자료, 수질측정망의 수질관측자료)를 제공하고 있으며, 특히 국가지하수관측망관리 시스템에서는 실시간 지하수 수위·수질 관측정보를 제공하고 있다(그림- 및 8 참조). 또한, 1년간의 지하수 수위·수질 관측자료를 정리하여 도표화한 지하수관측연보를 국가지하수정보센터 홈페이지를 통하여 제공함으로써 조사·연구에 적극 활용될 수 있도록 하고 있다.
앞에서 언급한 바와 같이 현재 국내에서는 건설교통부, 환경부, 농림부, 지방자치단체 및 먹는 샘물업체 등 다양한 기관에서 지하수 수위 및 수질을 관측하고 있다. 관측의 목적이 서로 상이하기 때문에 각 기관별로 지하수를 관측하는 것으로 필요할 것으로 판단이 되며 기관별로 지속적인 예산확보와 점검업무를 통하여 관측시설이 지속적이고 효율적으로 운영될 수 있도록 하여야 한다. 다만, 정부에서 관계부처간 협의를 거쳐 국가지하수정보센터를 설치한 만큼 각 기관에서 생성되는 지하수 관측 정보는 국가지하수정보센터 홈페이지와 연계되어 통합 서비스 될 수 있도록 하는 것이 필요하다. 예를 들어 특정 시·군에서 관측된 지하수위 관측자료는 각 관측망 종류별로 다양하게 생성되기 때문에 이들 분산된 자료가 통합되어 서비스된다면 보다 질 높은 분석결과를 도출할 수 있으며, 궁극적으로는 지하수의 체계적 이용관리의 기반이 될 수 있을 것으로 본다.
지하수에 대한 정보는 관측자료 뿐 아니라, 현장의 지하수 굴착정보, 지하수법에 의하여 매년 실시하는 수질검사 자료 등 자료의 출처가 매우 다양하다. 따라서, 이들 정보를 체계적으로 수집 관리하는데는 매우 어려움이 따른다. 그러나 자료의 중요성과 취합의 필요성 등을 검토하여 단계적으로 기관간 및 부처간 데이터가 연계될 수 있도록 하는 것이 필요하다. 예를 들면, 전국의 수질검사소에서 매년 실시하는 지하수 수질검사 건수는 수만건 이상으로 예상되고 있으나 이들 자료의 취합체계가 구축되어 있지 않아 지하수 정책 입안에 막대한 양의 수질검사 자료가 활용되지 못하고 있는 실정이다.
또한 현장에서 지하수 개발이용 시공업체에서 지하수 관정시 굴착하는 굴착 정보 및 허가시 수행하는 대수성 시험 등의 정보가 체계적으로 수집, 데이터베이스화 되지 못하기 때문에 원시 자료의 활용도가 낮게 된다. 이와같은 원시정보의 체계적인 수집 및 취합 체계의 구축이 시급하며, 이들 취합체계의 최종 종착지는 국가지하수정보센터에서 기능을 담당하여야 할 것으로 보며, 센터에서는 관계 기관 등이 활용할 수 있도록 제반 정보를 서비스하는 기능을 확대해 나가야 할 것이다.
국가지하수정보센터에서 운영하는 센터 홈페이지와 국가지하수 관측망관리 시스템의 활용으로 지하수 조사, 연구, 개발 및 관리 분야에 종사하는 전문가들에게 많은 도움이 되길 바라며, 아울러 국가지하수정보센터가 전국의 다양한 지하수 관련 정보를 취합, 제공하는데 여러 전문가들의 적극적인 관심과 참여를 바라는 바이다. 또한, 21세기 주요 수자원으로서 위치를 확고히 하기 위하여 지하수에 대한 보전과 체계적 관리가 절실하며 이를 위해서는 보다 다양하고 전문적인 자료의 분석이 선행되어야 할 뿐 아니라 국민의 지하수에 대한 인식 제고가 요구된다.
국가지하수정보센터에서는 지하수 관련 정보의 취합과 제공 뿐 아니라 국민의 지하수 환경
에 대한 인식 제고를 위하여 적극적인 홍보 및 교육 등을 추진하고 있으며, 앞으로 국가지하수정보센터 운영이 보다 활성화 되어 국가 수자원정책의 입안과 실행이 잘 이루어질 수 있도록 정부, 지방자치단체 및 관련 전문가들의 관심을 바란다.