지진은 지각내 단층운동과 함께 수십억 년 전부터 발생하여 왔다. 1960년대부터는 미국에서는 지진과 지하수위 의 연관성 연구를 본격적으로 시작하였으나, 국내에서는 2010년 경부터 지진과 지하수위 및 수리지화학적 연관성에 대 한 연구를 시작하였다. 본 연구에서는 국내학자들이 과거부터 2021년까지 연도별로 지진과 지하수의 관련성을 연구한 논문을 Web of Science에서 검색하고, 분야별(지하수위, 수리지화학, 지하수위와 수리지화학 병행, 그 외 분야) 연구 특 성을 검토하였다. 국내학술지에 게재된 지진과 지하수 관련성 연구 논문을 보면, 연도별 논문 편수는 2011년에 동일본 대지진, 2016년에 경주지진, 2017년에 포항지진과 발생과 관련되며, 이에 따라 2011년, 2018년, 2019년, 2020년에 국내 및 국제학술지 게재 논문수가 증가하였다. 대부분의 지하수위와 지진의 관련성 연구는 지진과 동시기의 지하수위 변화 에 관한 연구이며, 지진 전조와 관련한 연구는 거의 없다. 지하수위 관측자료와 함께 여러가지 수리지화학적 정보와 미 생물은 지진에 의한 기반암내 지하수의 유동과 화학적인 반응을 보다 상세하게 이해하는데 도움을 줄 수 있다. 지진 감시 및 예측을 위해서는 지진감시를 위한 지하수관측공 네트워크를 전국적으로 구축할 필요가 있다.

본 연구에서는 2001년부터 2020년까지 지진과 관련된 지하수위, 수질, 라돈, 원격탐사, 전기비저항, 중력, 지자기 분야의 세계적으로 학술지에 게재된 논문 편수를 Web of Science에서 검색하여 그 경향성을 분석하였다. 그리고 논문 편수와 Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상 지진 발생 건수를 비교 분석하였다. 지진과 관련한 중력, 라돈, 지하수(지하수위, 수질), 전기비저항, 지자기분야 논문 편수는 장기적으로 증가하는 추세를 보인다. 이는 원격탐사 기술의 발달, 측정 장비의 고도화, 빅데이터 분석 등을 통한 종합적인 자료 해석이 가능해지면 서 여러 분야에서 지진 전조 및 지진 현상 연구가 활발해지고 있기 때문이다. Mann-Kendall과 Sen 추세 검정에 의하면, 중력 관련 논문의 경우 1.30편/년의 증가추세를 보이고, 라돈 0.60편/년, 지하수 0.70편/년, 전기비저항 0.25편/년, 원격탐사 0.67편/년의 증가추세를 보인다. Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상의 지진 발생 건수와 경향성을 제거한 분야별 논문 편수 간의 교차상관분석에 의하면, 라돈과 원격탐사 분야의 교차상관성이 높으며, 지연시간은 1년이다. 또한 2004년과 2005년 수마트라 지진, 2008년 쓰촨성 지진, 2010년 아이티 지진, 2010 칠레 지진 등의 큰 규모의 지진 발생이 논문 편수 증가와 관련되는 것으로 추정된다.

해안지역에서 지하수 순환 특성 규명은 지하수 자원의 효율적 관리 측면에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 물수지 분석법 을 이용하여 지하수 침누수량을 산정하였다. 증발산량은 Thornthwaite 방법으로 계산하였으며, 지표 직접유출량은 SCS-CN 방법으로 산정하였다. 지하수 저류량 변화는 229 mm/년로 30년 평균 강수량 1286 mm/년의 17.8%에 해당하며, 증발산량 은 693 mm/년 (53.9%), 지표 직접유출량은 124 mm/년 (9.6%)로 산정되었다. 강우량과 지하수 저류량 변화 사이에는 강우 량과 증발산량, 강우량과 지표 직접유출량에 비해 상관성이 높게 나타난다. 이는 증발산량 및 지표 직접유출량 보다 지하수 저류량 변화가 강우량에 대해서 더 민감하게 반응한다는 것을 반영한다.

The low and intermediate-level radioactive waste generated in Korea is disposed of at Wolsong Disposal Facility. For the safety of a disposal facility, it must be assessed by considering some abnormal scenarios including human intrusion as well as those by natural phenomena. The human intrusion scenario is a scenario that an incognizant man of the disposal facility will be occurred by the drilling. In this paper, the well usage scenario was classified into the human intrusion event as the probability of the well drilling is very low during the man’s lifecycle and then was assessed by using conservative assumptions. This scenario was assessed using the dilution factor of contaminants released from a disposal facility and then it was introduced the applied methodology in this study. The assessed scenario using this methodology is satisfied the regulatory limits.

본 연구에서는 결정질 기반암에 위치하는 12개 시추공의 지하수 수질을 분석하여, 다변량 통계 분석법을 활용하여 지하수 수질 진화 특성 및 성분 기원을 평가하였다. 지하수 수질 유형은 Na(Ca)-HCO3형과 Ca-HCO3형이 가장 우세하여, 물-암석 반 응에 의한 직접적인 양이온 교환 반응(Ca2+ → Na+)을 지시하며, 현장 지하수 특성과 실내 지하수 분석 결과에 기초한 연구 지역의 지하수 수질 진화는 초기 내지 중간 정도의 단계를 지시하는 것으로 사료된다. 다변량 분석 결과, 인위적인 기원인 NO3 -와 다른 성분들 간의 상관성을 살펴보면, Na+, Cl-와 양의 상관성을 나타난다. 염무의 기원인 Cl-와는 Na+, SO4 2-, Mg2+, K+ 와 양의 상관성을 나타낸다. 그러나 다른 성분들(Ca2+, Fe2+, HCO3 -, F-, SiO2)과는 상관성이 나타나지 않는다. Cl- 농도가 일반 적인 지하수 수질 범위에 포함되고 NO3 - 농도는 먹는물 수질기준치 이하로서 농도가 매우 낮으며, 대부분의 광물에 대해서 지하수 화학성분들은 불포화상태를 지시한다. 따라서, 연구지역의 수질 성분들은 대부분 물-암석 반응을 통한 자연적인 기 원을 지시하고 부분적으로는 자연적인 염무와 농업과 관련된 인위적인 오염으로부터 기인된다.

본 연구에서는 심지층 처분장 부지선정 시에 고려되는 요소를 지질, 수리지질, 지화학 등으로 분류하고 그 첫 번째 단계로 지질분야의 세부 항목을 지형, 토양층, 암종, 구조지질, 역학적 안정성, 지질학적사건으로 분류하였으며, 이들 항목에 대한 국외 기준분석을 수행하였다. 부지선정요소(Siting factor)에 대한 기준(Criteria)은 각 국가의 처한 지질환경에 따라 다른 조건혹은 값을 제시하고 있다. 화산 및 지진활동이 빈번한 일본에서는 이에 대한 기준을 상대적으로 자세히 기술하고 있으며, 빙하작용이 예상되는 스웨덴에서는 빙하작용에 의한 지반 융기·침식에 대한 영향을 상세히 분석하였다. 따라서, 본 논문 결과는 향후 국내의 심지층 처분장 부지선정 기준 수립시에 중요한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.