땅속으로 스며든 빗물은 어디에 어떻게 존재하고 있을까?

땅속으로 스며든 빗물은 

어디에 어떻게 존재하고 있을까?

지구의 물 대부분이 바다에 있습니다. 그리고 바다에 있지 않는 물인 담수의 절반 이상의 많은 물이 빙하와 만년설로 얼어 있습니다. 그리고 얼지 않은 그 나머지 담수의 대부분은 땅속에 지하수로 존재합니다. 땅 위에 비가 내리면 빗물이 고랑을 따라 흐르고 그 물은 개울을 거쳐 하천에 다다릅니다. 겉으로 보기에는 모든 빗물이 이렇게 땅위를 흘러 하천으로 가는 것 같습니다. 하지만 지표면에 떨어진 대부분의 빗물은 땅속으로 스며듭니다. 땅속으로 스며든 빗물은 어디에 어떻게 존재하고 있을까요? 그리고 이 지하수가 석회암과 만나면 특별한 지형을 만든다고 합니다. 함께 알아봅시다.

 

■지하수는 어디에 있을까?

땅속으로 들어간 빗물은 아래로, 아래로 흙과 암석 사이를 흘러내려갑니다. 빗물은 이렇게 더 깊은 땅속으로 스며들다가 더 이상 스며들 수 없는 곳에 모이게 됩니다. 이렇게 물이 통과되어 지나간 곳을 ‘통기대’라고 하는데, 이곳은 흙과 암석 사이가 주로 공기로 채워져 있고, 매우 적은 양의 물이 포함되어 있습니다. 물이 가득 차 있지 않다는 뜻에서 ‘불포화대’라고도 합니다. 통기대를 지나, 물이 모이게 되는 곳을 ‘포화대’라고 하는데, 이곳은 물이 통과하지 못하는 ‘불투수층’위에 존재하는 곳으로, 흙과 암석 사이의 공간이 모두 물로 채워져 있어 ‘대수층’이라고도 합니다. 물이 통과하지 못하는 ‘불투수층’은 주로 암반으로 되어 있습니다.

▲지하수가 있는 곳(출처: 에듀넷)

물이 통과하여 흘러내려가는 통기대와 물이 가득 차 있는 포화대의 경계를 ‘지하수면’이라고 하는데, 물이 더 이상 통과하지 못하는 암반으로부터 이 지하수면까지 지하수가 차 있는 것입니다. 우물은 이 지하수면 아래까지 파내려가, 고인 물을 얻는 것입니다. 그런데 땅속으로 흡수된 물이 계속 땅속에만 있는 것은 아닙니다. 이 지하수면이 지표면으로 드러나게 되는 곳에서 지형에 따라 지하수가 샘으로 솟아나기도 하고, 주변의 물이 몰려들어 하천이 되기도 하는 것입니다. 

▲지하수면에 의한 우물, 샘 그리고 하천(출처: 에듀넷)

■ 지하수가 만든 석회암 지형 - 카르스트

석회암은 조개껍데기 등이 퇴적되어 형성된 퇴적암인데, 이 석회암으로 이루어진 지역에 지하수가 흐르면 특별한 지형이 만들어집니다. 탄산칼슘(CaCO3)으로 이루어진 석회암은 이산화탄소(CO2)를 포함한 빗물이나 지하수와 만나면 화학적으로 변화되어 물에 녹게 됩니다. 이렇게, 석회암이 약한 산성의 물에 녹아 형성된 지형을 카르스트 지형이라고 합니다.

▲탑 카르스트(출처: 에듀넷)

‘카르스트(Karst)’는 험한 바위산을 뜻하는 슬라브 어의 ‘Krs’를 독일어로 옮긴 것으로, 아드리아 해안의 석회암 지대가 있는 지방의 이름입니다. 이곳에서 최초로 석회암 지형의 연구가 이루어지기 시작했다고 합니다. 카르스트 지형이 발달하려면, 석회암이 넓게 분포한 곳이어야 하고, 이산화탄소를 함유하고 있는 지하수의 흐름이 활발해야 합니다. 지하수에 포함된 이산화탄소는 식물의 뿌리에서 배출된 것입니다. 지하수에 이산화탄소가 많이 포함되어 있을수록, 석회암이 잘 녹습니다. 따라서 카르스트 지형이 잘 발달된 곳은 강수량이 많고, 식물이 많이 자라는 석회암 지대입니다.

 

우리나라에는 강원도의 영월, 평창, 삼척과 충북의 제천, 단양 등지에 카르스트 지형이 발달되어 있습니다. 카르스트 지형에는 지표면이 원형 또는 타원형으로 움푹 팬 ‘돌리네’, 돌리네가 2개 이상 연결되어 움푹 팬 ‘우발라’, 여러 개의 돌리네가 합쳐져서 생긴 분지인 ‘폴리에’, 물에 약한 부분이 빠르게 녹고, 강한 부분이 볼록하게 탑처럼 남은 ‘탑 카르스트’, 지하의 석회암을 녹이면서 만들어진 ‘석회 동굴’ 등이 있습니다.

 

▲석회 동굴(출처: 에듀넷)                           ▲돌리네(출처: 에듀넷)  

[자료출처: 에듀넷]