개요 연구목적 연구동기제주용천수 ( 湧泉水 ) 는 198년대이전까지식수원으로서뿐만아니라생활및농업용수로이용되어제주도민의생활의근거가되었으나, 상하수도보급후제주도의물이용문화가용천수에서상수도로바뀌면서용천수의관심도하락, 각종개발사업으로인해용천수의매립및훼손이증가하였다. 따라서본연구에서는각종개발에따른용천수주변환경이변화함에따라나타난용천수의수질변화등을연구하고, 용천수의중요성을홍보하며관광자원화할수있는방안을제시하는데있다. 연구의필요성 - 제주용천수의분포와개발에따른수질변화등을체계적으로연구하고용천수의중요성을홍보할필요가있음. - 제주용천수의보전에있어기초자료확보와가이드라인제시 연구목적 - 제주용천수의수질변화에영향을주는요인을탐구한다. - 제주용천수에의해형성된하천주변의생태환경을탐구한다. - 제주용천수의변화와제주인의삶의변화를탐구한다. - 제주용천수를자원화할수있는방안에대해탐구한다. - 학교에보급된 MBL 기기의활용가능성에대해탐구한다. 지역특성및학교여건 - 본교는제주시지역에위치하고있는인문계고등학교및과학중점학교로써다양한탐구활동의활성화가필요하였음. - R&E 프로그램이과학고와영재고위주로운영되어인문고가그동안소외되었는데, 과학중점고가포함되어 R&E 활동을통한다양한탐구활동이이루어질것으로생각됨.
연구범위 연구분야및범위 - 용천수가용출되는지점에대한지질학적인조사 - 용천수의수질측정 : 공인기관 ( 제주대학교생명과학기술센터 ), MBL(Vernier 제품 ) 이온선택성센서, 두값을비교연구 - 용천수의수질변화 : 조사지역에서올해측정된값과 1999 년 조사시측정된값을비교분석 - 용천수의변천에따른제주인의삶의변화를조사하고용천수의 중요성을알릴수있는홍보리플렛을제작하여배포 탐구계획의수립및추진일정 수행내용 탐구계획확정및선행연구조사 일정 제주용천수의분포와용출량에대한선행연구조사제주용천수의수질에영향을주는요인에대한선행연구제주용천수에대한현장답사및채수수질측정, 동, 식물생태환경조사제주용천수에대한현장답사및채수수질측정, 동, 식물생태환경조사제주용천수에대한현장답사및채수수질측정, 동, 식물생태환경조사연구조사된자료분석및결과보고서작성 팀원별역할분담 추진일정 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 1 월 11 월 제주용천수 ( 湧泉水 ) 의수질변화와생태환경및제주인의삶 교사이은주 교사이은주 학생이영지 학생고규예 학생고지수 탐구실행및자료정리 수자원본부제주대학교해양과학대학자료협조및자문이학박사김태정 교사이재선 고현지 이현희리플렛디자인구상
연구수행내용 이론적배경및선행연구 용천수 ( 湧泉水 ) 의개요 - 용천수 ( 湧泉水 ) 란대수층을따라흐르는지하수가암석이나지층의틈을통해지표면으로자연스럽게솟아나는지점을용천 (spring, 涌泉 ) 이라하고, 이물을용천수라한다. 제주용천수 ( 湧泉水 ) 와제주인의삶 - 해발 2m 이하에분포하는해안지역에용천수가가장많으며, 이것이오늘날제주도의마을이해안지역을따라환상 ( 環狀 ) 의형태로만들어낸원동력이되었다. - 제주용천수는제주도에상수도가제대로보급되지않았던 198년대이전까지식수원으로서뿐만아니라생활및농업용수로이용되어제주도민의생활의근거가되었다. 제주용천수 ( 湧泉水 ) 의보존의필요성 - 상하수도보급후제주도의물이용문화가용천수에서상수도로바뀌면서용천수의관심도하락, 도시화, 도로와지하수의개발등으로용출량이감소하고용천수의수가날로감소하고있음. 제주도용천수의선행연구조사 - 1937년일본중앙공업시험소에의해처음으로용천수및정호 63개소에대한근대적인수질조사가실시되었다. - 196년대이후 1998년까지국립지질조사소 ( 현한국자원연구소 ), 건설부, ( 주 ) 한국지하자원조사소등에의해용천수와지하수에대한체계적인조사연구가실시되었다. - 제주도에서는 1998년 2월 ~1999년 12월까지제주도에분포하는용천수에대한전수조사를처음으로실시하였으며, 그결과총 911개의용천수중 638개소는보존상태가양호하지만 274개소는수량부족하며제대로보존되지않고있음을확인.
연구주제의선정 학생들의연구주제선정과정 - 학생들에게 STEAM R&E의목적에맞는다양한연구주제를제시하도록하여주제를선정하도록하였다. - 각주제에대한학생들과지도교사와의토론결과 DSLR과천체망원경을활용한음악만들기 : 망원경에광센서를장착하여별빛을음악으로만들자는아이디어는좋으나실현가능성이낮다고판단됨. 제주용천수와제주인의삶과의관계 : 제주용천수가제주인의생명수와같은역할을했으므로과학적인측면뿐만아니라인문, 사회학적인측면에서도의미있는연구가될것으로판단함. 제주도의화산지형과제주인의삶의변화 : 제주도의독특한화산지형이제주인의삶에어떤영향을끼쳤는지사회, 문화적인관점에서연구할수있는주제임. 그러나연구의범위가너무광범위함. 외부전문가자문 - 198년대이전까지제주의생명수와같았던용천수가최근각종개발로오염되어사라져가고있어이번연구와 1999년의연구결과를비교해보는것도매우의미있는일이라조언함. - 용천수복원가이드라인제정시중요한기초자료가될수있음. - 더불어자라나는청소년들에게제주의소중한자원인용천수의중요성을알리는계기가될수있다고조언함. 연구주제의선정 : 제주용천수 ( 湧泉水 ) 의수질변화와생태환경및제주인의삶 으로연구주제를최종선정함. 연구방법 연구대상용천수선정 - 외부자문가와학생들의의견을수렴하여지역과환경조건에따른용천수의수질차이를알아보기위해제주지역을동, 서, 남, 북 4개의지역으로나누어조사대상용천수를선정하기로결정함.
- 조사대상용천수는 25년제주발전연구원에서펴낸 제주의명수이용과보전방안 (II) 에서제시된보전대상용천수중 9곳을선정하기로함. 조사대상으로선정된용천수 9곳 - 북부 2곳 : 제주시용담동, 삼양동 - 서부 3곳 : 한림읍, 대정읍, - 남부 1곳 : 서귀포시서홍동 - 동부 3곳 : 조천읍, 성산읍, 연구대상지역 9곳의위치 [ 그림 1 ] 조사대상지역 연구대상용천수에대한지질학적용출조건탐구 - 용천수가용출되는대부분의지점에인공구조물이설치되어용천수가용출되는원형을관찰할수없었다. 따라서용천수의지질학적용출형태의분류는선행연구에의존함. 연구대상용천수에대한수질변화측정 - 선정된 9곳의용천수를약 1개월간격을두고 3차례에걸쳐채수하여수질검사를실시한후과거의자료와비교분석. 공인전문기관수질검사의뢰 : 제주대학교생명과학기술혁신센터
- 측정항목 (13항목) : Na, K, Mg, NH, Ca, NO, Cl, SO, CO, 대장균군수, 전기전도도, ph, 탁도 현장답사측정항목 (3항목) : MBL 센서 ( 이하 Vernier사 ) - 측정항목 : 수온, ph, 전기전도도측정 MBL 이온선택성센서를활용한수질측정 (7항목) : 생산된센서종류의한계로 7가지항목만측정함. - 측정항목 : Ca, NH, NO,Cl, 전기전도도, ph, 탁도 공인기관에서측정된값과 MBL 이온선택성센서를활용하여측정된값을비교 - 학교에보급되고있는 MBL 이온선택성센서가수질조사에활용될수있는지신뢰도를조사함. 현장답사를통해용천수가용출되는주변환경의생태환경조사 용천수와제주인의삶과의관계조사 : 인터뷰및자료조사 제주용천수의중요성을홍보할수있는리플렛제작 - 조사된자료를바탕으로리플렛을제작하여도내중, 고등학교의 21개과학반에우편발송, 학교학급게시판게시 외부전문가의자문 수질측정기관선정 제주대학교생명과학기술혁신센터의뢰 ) 자문, 수질검사항목자문, 용천수와제주인의삶의관계를연구할수있는방법자문 ( 마을지, 인터뷰등 ) 연구활동및과정 가설설정 - 지질학적인요인과환경변화가용천수의수질에영향을줄것이다. - 각종개발에따라용천수의수질이과거보다악화되었을것이다. - MBL 센서를활용하여수질조사를실시할수있을것이다. - 용천수의활용도에따라주변의취락분포가달라졌을것이다. - 용천수의특성을활용하여용천수를자원화할수있을것이다.
실험설계 - 용천수의지질학적특성 : 현장조사및선행연구조사 - 용천수의수질변화에영향을주는요인 : 수질조사를 3회실시한평균값과과거의자료와비교분석 - 용천수주변의생태환경조사 : 현장조사 - 용천수의변천과정과취락구조의변화 : 인터뷰및자료조사 - 용천수를자원화할수있는방법제시 : 선행연구조사및제안 실험과정 - 제주용천수의지질학적특성 : 현장조사를실시해본결과대부분의용천수에인공구조물이설치되어정확한용출지점을확인하기어려워자료조사를실시함. - 용천수의수질측정 연구대상으로선정된 9곳을 1개월간격으로 3회현장답사하여무균채수병을사용하여채수함. 현장답사시조사항목 : MBL 센서를이용하여수온, ph, 전기전도도를측정함. 현장답사에의해채수된물을전문기관 ( 제주대학교생명과학기술혁신센터 ) 에의뢰하여수질을 3회측정한후그평균값과 1999 년의측정값을비교분석함. 현장답사에의해채수된물을 MBL 센서를사용하여수질을 3회측정하고그평균값을전문기관의값과비교분석한후학교현장에서수질을분석하는데 MBL 센서를활용할수있는지조사 - 용천수주변의생태환경조사 : 용천수의용출점주변에서식하고있는동, 식물들의종류를조사 - 용천수의변천과정과취락구조의변화 : 전화인터뷰, 인터넷검색, 마을지검색 - 용천수를자원화할수있는방법제시 : 지금까지연구된용천수를자원화할수있는방법을탐색하고새로운방법을제안함.
시행착오및극복 - MBL(Vernier 제품 ) 이온선택성센서는전문기관의수질검사 결과와많은차이가발생하여보정하여사용하기로하였으나외 부전문가의자문을받아본결과보정값도신뢰할수없다는결 론을얻음. - MBL 센서를활용한연구의방향을학교현장에서수질검사시 MBL 센서를활용할수있는지에초점을맞춰연구하기로결정하 고, 수질검사는공인된전문기관에의뢰하여실시하기로함. 월별연구추진실적 월 추진실적 외부전문가자문 비고 5월 팀원별역할분담 탐구설계및탐구계획확정 연구의진행을위해월 2회 ( 매월 1, 3주금요일 19시 ) 이상과학실에서팀원회의를갖도록함. 연구대상지역선정 : 9곳 (,,,,,,,, ) 지역에따른용천수의수질차이를확인하기위해제주도동, 서, 남, 북의각지역을선정하는것이좋다는조언. 수질검사의신뢰도를얻기위해서는공인된전문기관에의뢰하는것이좋다는조언 교사2 자문1 학생5 6월 제주발전연구원의연구자료를참조하기로함. - 제주도, 1999, 제주의물, 용천수, p.1~92. 외 5종 선정된조사지역의현장답사계획수립 : 8월, 9월, 1월각 1회씩답사하여채수함. 7 월 현장답사시측정해야될항목을결정 : 수온, 전기전도도, ph 현장답사에따른측정방법교육 : MBL 사용법교육 7 월 28 일 1 차답사지역 5 곳을 현장답사하고시료를채수하여 수질분석의뢰함. 8월 8월 11일답사하지못한나머지 4곳에대한 1차현장답사후채수및수질분석의뢰 MBL 장비를활용한수질분석에필요한내용을교육함. 9월 9월 9일 2개팀으로나눠 2차현장답사후채수하여수질분석의뢰 1팀 : 이은주외학생 3명, 2팀 과거의수질측정자료와연구에의해측정된자료를비교분석하여연구를진행하는것이좋을것이라는조언 - 제주도, 1999, 제주의물, 용천수, p.1~92. 외 5종을소개해줌 현장답사시반드시측정해야될항목을조언 현장답사시측정해야될항목을학생들에게교육함. 수질분석전문기관인제주대 학교 생명과학기술혁신센터를 소개함. 8월 11일현장답사시동행하여반드시조사해야할사항을조언 기타마을노인들의인터뷰가필요함을조언 MBL 장비로측정된값의신뢰도가낮으므로전문기관의값을참고하여보정해사용해볼것을조언 교사 2 자문 1 학생 5 교사 2 자문 1 학생 5 교사 2 자문 1 학생 5 교사 2 자문 1 학생 5
이재선외학생 2 명 1 월 1 월 14 일 3 차현장답사후채수하여수질분석의뢰 9 월 9 일에채수한용천수를 MBL 장비를이용하여수질분석을실시함. 11 월 전문기관에의한 3 회의수질검사자료를분석하여용천수홍보용리플렛제작및발송 보고서작성 전문기관의장비와 MBL 장비의 차이점을학생들에게교육함. 1, 2, 3차수질분석된자료와선행연구를비교하여자료의분석방향을조언 용천수의중요성에대해홍보할수있는방안으로리플렛제작을조언 수질검사자료를토대로홍보용리플렛에어떤자료를넣을지조언 보고서의작성방향조언 교사 2 자문 1 학생 5 교사 2 자문 1 학생 5 연구비사용내역 예산계정 지출내역 단가 금액 MBL 센서구입 (GPS 센서 ) 1개 154, MBL 센서구입 ( 염화이온센서 ) 1개 396, MBL 센서구입 ( 질산이온센서 ) 1개 396, 기자재및시설비 MBL 센서구입 ( 암모늄이온센서 ) 1개 396, MBL 센서구입 ( 유속센서 ) 1개 32, 1,75,6 채수병보관용아이스박스 1개 33, MBL Lap Quest 단말기야외용배터리 49,6 선택성센서보관병 24, 무균채수병구입 (1L, 88*2) 17,6 용천수수질분석 (1) 389, 재료비및시료분무균채수병구입 (1L, 88*3) 26,4 석비용천수수질분석 (1) 311,2 2,144,6 용천수수질분석 (2) 7,2 용천수수질분석 (3) 7,2 인쇄비및발송비 용천수홍보용리플렛제작비 ( 컬러양면 3부 ) 8, 용천수홍보용리플렛우편발송비 (2 부 ) 17,64 817,64 여비 야외답사에따른차량대여비 192, 답사여비 311,31 53,31 7월간식비및회의비 (15, 원 3회 8명 ) 287,79 8월간식비및회의비 (15, 원 3회 8명 ) 278,1 기술정보활동비 9월간식비및회의비 (15, 원 3회 8명 ) 197,76 1,283,85 1월간식비및회의비 (15, 원 3회 8명 ) 246, 11월간식비및회의비 (15, 원 3회 8명 ) 274,2 책임지도교사수당 (2,원*7회) 1,4, 연구수당 공동지도교사수당 (1,원*7회) 7, 3,1, 외부전문가수당 (1,원*1회) 1,, 간접비 행정처리비용 4, 4, 합계 1,, 1,,
연구결과및시사점 연구결과 용천수주변환경조사결과 - 조사대상 9곳모두인공구조물이설치되어용천수의용출지점을직접관찰할수없었음. [ 그림 2 ] [ 그림 3 ] [ 그림 4 ] 용천수의수질측정현장답사 (1 차 ~3 차 ) - 212 년 7 월 28 일 :,,,, (1 차 ) - 212 년 8 월 11 일 :,,, (1 차 ) - 212 년 9 월 9 일 (2 차 ) 1 팀 (,,,, ) 2 팀 (,,, ) - 212 년 1 월 14 일 (3 차 ) 1 팀 (,,,, ) 2 팀 (,,, ) [ 그림 5 ] 채수 [ 그림 6 ] 채수 [ 그림 7 ] 채수 용천수의일반적수질특성과지질구조 - 연구대상용천수의표고, 지질구조, 수온, 전기전도도, 용도
< 표 1> 연구대상용천수의지질구조와수질특성및용도비교 용천수 위치 표고 (m) 지질구조 수온 ( ) 전기전도도 (μs/cm) 1999년 212년 1999년 212년 용도 북부.6 용암류경계형 16. 15.3 535 35 생활용 북부 1.2 용암류경계형 14.9 14.9 152.3 166 생활용 북부 용암류경계형 14.8 14.9 568 334 생활용 서부 6.4 용암류경계형 16. 15.3 237 39 생활용 서부 3.7 용암류경계형 14.5 15.4 615 218 생활용 서부.1 용암류경계형 14. 14.5 687 283 미이용 남부 97.7 용암류경계형 16. 15.4 262 117 생활용 동부 4.3 용암류경계형 15.5 16. 329 348 생활용 동부 1.2 용암류경계형 17.6 17. 1618 4643 생활용 1999 년 212 년 1999 년 212 년 수온 ) 18 17 16 15 14 13 전기전도도 6 48 36 24 12 [ 그림 8] 연구대상용천수의수온비교 [ 그림 9] 연구대상용천수의전기전도도비교 조사지역용천수의지질구조는모두 용암류경계형 으로중력의영향으로지하로흐르던지하수가지형의변화로지하수면이지표로노출된용암의말단부근처에서용출되고있었음. 1999년과 212년의수온은 14 ~18 로큰차이가없었으며, 대체로동부지역용천수의수온이높았음. 제주지역용천수의평균전기전도도는 152μs / cm를나타내는데, 이는용천수가지질층에서유동하는시간이짧아지층내의미네랄을녹여낼시간이상대적으로짧기때문이다. 그러나조사지역의용천수는해안가에위치하고있어해수침투가일어나전기전도도가평균보다높았으며, 표고가가장높은 의전기전도도가가장낮았음. 전기전도도는 1999년과 212년모두동부지역의용천수에서특히높았는데, 이는동부지역이지질학적으로해수침투가많이
일어나기때문일것으로생각된다. 더구나 주변에서는하수관거공사가진행되고있어이때흘러나온오염물질이지하로침투되어전기전도도의값이더높았을것으로생각된다. 조사지역의용천수는 1999년에는모두생활용으로이용되고있었으나, 212년의 은생활용으로도이용할수없는상태로방치되고있었다. 용천수주변에는쓰레기가방치되어있었고, 용출량도적어거의보전되고있지않았다. [ 그림 1 ] 의현장조사 [ 그림 11 ] 의쓰레기들 연구대상용천수의 ph : 제주지역용천수의 ph 평균값은 6.3인데, 조사지역용천수의평균값은 7.5였다. 이는조사지역용천수의대부분이해안가에위치하고있어해수침투가일어나평균값보다높은값을보인다고생각되며, 해수침투의영향이가장적은고지대에있는 (97.7m) 은 7.3으로가장낮았다. 용천수 ph 7.6 7.6 7.7 7.5 7.3 7.4 7.3 7.5 7.4 ph 8 7.5 7 7.6 7.6 7.7 7.5 7.3 7.4 7.3 7.5 7.4 [ 그림 12 ] 연구대상용천수의 ph 용천수의성분별분포특성 - 자연수 ( 용천수, 지하수 ) 의 8가지주요성분수질측정 양이온 : 나트륨 (Na ), 칼륨 (K ), 칼슘 (Ca ), 마그네슘 (Mg ) 음이온 : 염소 (Cl ), 중탄산염 (HCO ), 황산 (SO ), 탄산 (CO )
- 연구대상용천수의주요성분 8 가지수질측정결과 시료이름 Na (mg/l) K (mg/l) Ca (mg/l) Mg (mg/l) Cl (mg/l) HCO (mg/l) SO (mg/l) CO (mg/l) 5.51 3. 5.95 3.19 8. 41.9 2.7 불검출 12.99 3.6 5.93 6.86 12.3 64.7 5.7 불검출 9.56 5.6 1.12 7.21 15.3 57.4 1.3 불검출 21. 4.4 7.17 7.71 4. 54.9 11.3 불검출 16.49 3.68 11.66 9.8 29.3 8.2 12.3 불검출 1.69 4.33 11.27 13.16 19. 67. 12.7 불검출 41.94 4.4 3.5 4.58 55.7 56.6 13. 불검출 421.15 24.1 23.98 61.3 935.3 67.9 126.3 불검출 585.43 32.85 3.13 85.77 1378.7 69.1 18.3 불검출 - 나트륨 (Na ) : 자연수중의나 트륨은암석의변질또는풍화 작용으로부터유래되지만, 제주 도와같이바다로둘러싸인지 역은해수의영향에의해농도 가높을수있다. 조사지역의 동부지역인 과 7 6 5 4 3 2 1 5.51 12.99 9.56 21 16.491.69 41.94 421.15 585.43 [ 그림 13 ] 연구대상용천수의 Na 농도 의나트륨이온농도가가장높았는데, 제주도동부지역은용천 수와지하수가해수침투영향을많이받을뿐만아니라, 주변 지역의하수관거공사로인해오염물질이지하로침투되었기 때문일것으로생각된다. - 칼륨 (K ) : 칼륨이온도나트륨 이온처럼암석의풍화작용으로 부터유래되지만, 생활하수등 각종오, 폐수나농업용비료로 부터도유입될수있다. 일반적 인제주도지하수의칼륨이온 함량은평균 4.39±1.58mg L 로, 4 3 2 1 3 3.6 5.6 4.4 3.68 4.33 4.4 24.1 32.85 [ 그림 14 ] 연구대상용천수의 K 농도
조사지역용천수는대부분제주도지하수의평균농도에가까 웠으나동부지역의 과 은그농도가매우높았 다. 역시오, 폐수나농업용비료의성분이유입되고있는것으 로생각된다. - 칼슘 (Ca ) : 일반적으로지하수 중에용존되어있는칼슘이온의 농도는 1mg L 이하이다. 조 사지역의대부분의용천수들은 모두 1mg L 이하의값을보여 주었으나동부지역의 과 은다른지역보다높은 35 3 25 2 15 1 5 1.12 11.6611.27 5.95 5.93 7.17 3.5 3.13 23.98 [ 그림 15 ] 연구대상용천수의 Ca 농도 값을보여주었다. 이것역시용천수주변또는상류지역에위 치한오염원의영향을받기때문일것으로생각되었다. 표고가 높고잘보전되고있는은매우낮은값을보여주었다. - 마그네슘 (Mg ) : 제주도는알 칼리계열의현무암과조면암으 로구성되어있어용천수에마 그네슘이용존될수있는좋 은조건을지니고있다. 제주도 지하수의마그네슘의평균함 량은 6.28±4.15mg L 로연구 1 8 6 4 2 3.19 6.86 7.21 7.71 9.8 13.16 4.58 61.3 85.77 [ 그림 16 ] 연구대상용천수의 Mg 농도 대상용천수의대부분에서제주도지하수의평균값을보여주 었다. 그러나동부지역의 과 은특히, 높은값 을보여여러가지오, 폐수가지하로침투되고있음을보여주 었다. 또한남부지역에위치한 은마그네슘이온의농 도가특히낮아지하수의순환속도가남부지역이북부지역보 다빠르다는 1999 년의연구결과와잘일치하였다.
- 염소 (Cl ) : 1999 년조사에의하 면제주지역용천수의염화이온 의평균함량은동부지역이가장 높고남부지역이최저치를보였 다. 이번조사지역에서도해수 침투가많이되고있는동부지역 의염화이온농도가특히높았으 2 15 1 5 8 12.3 15.3 4 29.3 19 55.7 935.3 1378.7 [ 그림 17 ] 연구대상용천수의 Cl 농도 며, 가장표고가높은 의농도가가장낮았다. 이것은고 지대로갈수록염화이온의농도가낮아지는결과와잘일치한다. - 중탄산염 (HCO ), 탄산염 (CO ) : 중탄산염과탄산염은지하수에 녹은이산화탄소에의해형성된 다. 물의알칼리성은중탄산염에 의한것이며강한산성을띠는 물을중화시키는역할을한다. 자연수에는 1~8mg L 사이 1 8 6 4 2 41.9 64.7 57.4 54.9 8.2 67 56.6 67.9 69.1 [ 그림 18 ] 연구대상용천수의 HCO 농도 의중탄산염과탄산염을포함하고있다. 조사지역용천수의중 탄산염도자연수의범위에서벗어나지않았으며, 탄산염은모두 검출되지않았다. - 황산 (SO ) : 자연수에용존되어 있는농도는대체로 3mg L 이하이며, 조사지역용천수도모 두 3mg L 이하였다. 황산이 온의농도가 25mg L 정도이면 공업용수로이용하기가곤란하다 고하는데, 동부지역의 과 도농도는그이하였다. 25 187.5 125 62.5 2.7 5.7 1.3 11.3 12.3 12.7 13 126.3 18.3 [ 그림 19 ] 연구대상용천수의 SO 농도
- 질산성질소 (NO ) : 일반적으로 질산성질소는화학비료, 축산시 설의분뇨및폐수, 생활하수, 부 패된음식물등으로부터생겨나 는유기성질소로부터유래되는 물질이다. 이러한오염원으로부 터발생한유기질소는대체로 12 1 8 6 4 2 3.8 3.1 5.2 4.2 4 1.9 3.1 9.1 7.3 [ 그림 2 ] 연구대상용천수의 NO 농도 NH NO 로변환된다. 따라서지하수나용천수중의질산성질 소의농도는오염원으로부터거리가멀어질수록점차증가하는 현상을나타내어오염원에서떨어진하류쪽에서높은함량치를 나타낸다. 조사지역용천수중 에서질산성질소의농도가가장높 게나타났는데, 마을주민들에의하면주변에하수관이설치되 어있는데관에균열이생겨오염물질이침투되어먹을수없게 되었다고한다. 따라서용천수주변의어느곳에서오염물질이 침투되고있을것으로생각된다. 또한오염물질이유입되고있 을것이라고생각된 과 에서도다른지역보다 높은값을보였다. 용천수의음용수가능성에대한조사 - 총용존고형물 (TDS) : 용존고형물을 다량포함하고있는물은그목적 에따라사용에제한을받게된다. 예를들어고형물이 5mg L 이 하이면식수, 생활용수, 공업용수 로서사용할수있으나, 1, mg L 이상이면가정용수로적합 하지않다. 이와같은기준으로볼때 탕탕 < 표 8> 연구대상용천수의총용존고형물 (TDS) 과대장균군수 시료이름총용존고형물 (mg/l) 대장균군수 (MPN/1mL) 46.7 86 66.7 575 83.3 >16 11. 297 113.3 5613 116.7 67 11.3 77 1626.7 88 2283.3 >16
물 과 은총용존고형물의함량이 1mg L 이상을보여 가정용수로적합하지않았고, 오염물질이많이침투되어있다고할 수있었다. 잘보존되고있는제주시삼양동의 과서귀포시 서홍동의 은총용존고형물의함량이매우낮아상대적으로 매우깨끗함을알수있었다. - 대장균군수 : 연구대상의모든용천수에서대장균이검출되어음용 수로서적합하지않았다. 과거에제주인의생명수인식수로사용되 었던용천수가이번조사에서모두음용수로써적합하지않다는결과 가나왔다. 따라서이번연구결과를통해용천수의관리와보전의 필요성을더욱느끼게되었다. 수질검사에있어 센서를활용할수있는가능성에대한논의 - 이온선택성센서 (NO, NH, Ca, Cl ) 의활용가능성 : 전문 기관에서측정한값과 MBL 이온선택성센서로측정한값의 차이는있었으나전체적인변화 경향은일치하였다. 따라서 MBL 이온선택성센서를이용하 여각시료간의상대적인비교는 가능할것으로생각되었다. 특 히, 염화이온의경우전문기관에 서측정된값과거의일치하는 경향을보여주었다. 25 18.75 12.5 6.25 전문 MBL [ 그림 21 ] NO 의측정값비교 전문 MBL 전문 MBL 4 3 2 1 2 15 1 5 [ 그림 22 ] Ca 의측정값비교 [ 그림 23 ] Cl 의측정값비교
- 전기전도도, ph, 총용존고형물비교 : ph 는전문기관의값과 거의유사함을보였으나, 전기전 도도와총용존고형물은각각 1μs/cm, 1NTU 이상의 값에서많은차이를보여주어 실제사용시에는높은값을측 정하고자할때보정기준을변 경하여사용할필요성이있었다. 6 4 2 전문 MBL [ 그림 24 ] 전기전도도의측정값비교 전문 MBL 전문 MBL 8 3 2 1 7 [ 그림 25 ] ph의측정값비교 [ 그림 26 ] 총용존고형물 (TDS) 의측정값비교 용천수주변의생태환경조사결과 - 동물 : 물고기 ( 망둑 ), 갯강구, 게 [ 그림 27 ] 망둑 (, ) - 식물 : 이끼, 파래등 [ 그림 28 ] 갯강구 (,, ) [ 그림 29 ] 바위게 (,,, ) [ 그림 3 ] 이끼 ( ) [ 그림 31 ] 파래 ( ) [ 그림 32 ] 수중이끼 ( )
용천수의변천과정과취락구조의변화조사결과 - : 동명리일대 1만평에달하는지역이동명답이라하여논농사의중심이었으며특히진근동일대에서나는쌀은윤기가나고맛이좋아한림오일장에서그인기가최고였다고한다. 197년대후반까지이지역농가소득의구심점역할을했었지만지금은논이없다. - : 밀물이되어도짠물이단물에들어가지못하도록두개의원형물통의높이가다르게되어있었다. 이는식수로사용하고나서넘치는물로허드렛물로사용하려는지혜로보인다. 지금은식수로는사용할수없고생활용수나목욕하는장소로사용되고있다. - : 이지금과같이반듯하게울타리가둘러지고, 시멘트로물솟는것을사각으로에워싸서보호하게된것은 193 년웃통물이생기면서이다. 현재는생활용수로만사용되고있었으며주변에는쓰레기가방치되고있었다. - : 은과거윗칸이식수로사용될정도로보전상태가양호하였으나, 현재는용출량도적고보전되지않아쓰레기가방치되어있는등보전대책이시급한상황이었다. - : 과거주변마을의식수로사용되었으나주변에보를쌓으면서차츰변질되었고, 현재는생활용수로사용되고있었다. 더구나물에짠기가있어서음료수로는부적당했다. - : 서홍동은천혜의용천수인 이있어서일찍이취락이이루어져지방의중심마을로발전되어왔다. 오래되지않는 6년대까지도한곳의물만으로마을주민들의생활식수로부족하지않았으며오히려유수를이용하여논을만들기도했다. 현재는의물로미나리를기르고있었다. - : 삼양동은 26. 7. 1 이전까지는북제주군과경계를이루었던마을로, 삼양동해안용천수는제주시민들의상수원으로
사용하고있을정도로물이깨끗한지역으로유명하다. 특히, 은현재에도남자목욕탕, 여자목욕탕, 빨래터로구분돼주민들이중요하게사용하고있었다. - : 2~3년전돌을파내다가물이솟아나자우물로만들었는데용출량이풍부하여논농사가가능했다고한다. 은마을과근접해있어주민들의식수와생활용수로사용되었으며현재는생활용수와어린이들의물놀이장소로활용되고있다. - : 이지역은대정읍에서가장식수가풍부한마을이었으나서림수원지의개발로의용출량은매우적어주민들이걱정하고있었다. 빨래와같은생활용수로이용되고있었다. 용천수를자원화할수있는방법조사결과 - 용천수의낮은수온을이용한여름철중앙집중식냉방방안을제안 - 깨끗한용천수를물이부족한국가에수출할수있는방법제안 - 제주의명수를선정하여용천수만을탐방하며걸을수있는올레코스개발함. - 용천수를자연학습장으로꾸며자라나는청소년들에게제주용천수의중요성을느끼게할수있도록조성함. 연구결론 - 보전이잘되고있는용천수 :, ( 일본명수와비교됨 ) - 보전이양호한용천수 :,,, - 보전이시급한용천수 :,, - MBL 이온선택성센서를활용한용존이온의측정시측정하고자하는값의범위에따라적당한보정이필요함. - 제주용천수의보전의중요성을알릴수있는방안이필요함. - 제주용천수를자원화할수있는집중적인연구가필요함.
시사점 연구활동을통해얻은학습효과 - 제주용천수의보전의중요성을깨닫게됨. - 용천수에용존되어있는이온을측정하는방법을습득 - 용존이온의측정에있어측정범위에따라다른표준용액을사용하여보정이필요하다는것을알게됨. - 센서를보정할수있는표준보정용액을제조방법습득 - 효과적인리플렛디자인방법에대해탐구하게됨. 개선점 - 제주용천수에대해긴기간동안집중적인연구가필요함. 홍보및사후활용 연구성과의게시 학교논총의발간시연구성과게재 후속연구추진 각용천수를추후과학동아리탐구주제로선정하여연구를계속할예정임 연구성과의확산 용천수의중요성을알리기위해리플렛을제작하여 개학교의과학반에우편발송함 교내의모든학급게시판에리플렛을부착하여홍보함 참고문헌 - 제주도, 1999, 제주의물, 용천수, p.1~92. - 제주발전연구원, 24, 제주의명수이용과보전방안 (I), 정책연구, p.1~72. - 제주발전연구원, 25, 제주의명수이용과보전방안 (II), 정책연구, p.1~122. - 제주발전연구원, 29, 제주지역용수수요전망과수자원보전, 관리계획에관한연구, p.1~161
부록 < 표 1> 제주대학교생명과학기술혁신센터의뢰용천수수질측정값 (1) 시료이름 NO (mg/l) NH (mg/l) Ca (mg/l) 채수단계 1차 2차 3차 1차 2차 3차 1차 2차 3차 평균평균평균채수일자 7.28 7.28 7.28 9.9 1.14 9.9 1.14 9.9 1.14 4.2 4.1 3.8 4. 불검출 불검출 불검출 불검출 9.72 12.43 12.82 11.66 11.2 11.4 1.2 1.9 불검출 불검출 불검출 불검출 7 14.35 12.47 11.27 14.8 3.3 3.8 7.3 불검출 불검출 불검출 불검출 41.2 24.75 24.43 3.13 15.9 5.2 6.1 9.1 불검출 불검출 불검출 불검출 29.48 22.31 2.14 23.98 3.6 2.5 3.2 3.1 불검출 불검출 불검출 불검출 2.42 2.7 4.2 3.5 2.9 2.7 3.8 3.1 불검출 불검출 불검출 불검출 4.66 6.56 6.58 5.93 4.4 6.3 5 5.2 불검출 불검출 불검출 불검출 6.93 13.42 1 1.12 3.9 4 4.8 4.2 불검출 불검출 불검출 불검출 5.53 6.96 9.3 7.17 5 3.6 2.7 3.8 불검출 불검출 불검출 불검출 5.72 6.53 5.61 5.95 < 표 2> 제주대학교생명과학기술혁신센터의뢰용천수수질측정값 (2) 시료이름 Cl (mg/l) SO (mg/l) HCO (mg/l) 채수단계 1차 2차 3차 1차 2차 3차 1차 2차 3차 평균평균평균채수일자 7.28 9.9 1.14 7.28 9.9 1.14 7.28 9.9 1.14 31 31 26 29.3 12 13 12 12.3 76.9 83 8.6 8.2 2 19 18 19. 12 14 12 12.7 65.9 69.3 65.9 67. 1425 854 1857 1378.7 192 116 233 18.3 78.1 68.3 61 69.1 116 746 954 935.3 154 14 121 126.3 75.7 65.9 62.2 67.9 74 64 29 55.7 15 14 1 13. 65.9 52.5 51.3 56.6 14 11 12 12.3 5 6.1 6 5.7 7.8 63.5 59.8 64.7 12 21 13 15.3 9 13 9 1.3 52.5 61 58.6 57.4 4 23 57 4. 11 9 14 11.3 51.3 58.6 54.9 54.9 9 8 7 8. 3 3 2 2.7 48.8 4.3 36.6 41.9 < 표 3> 제주대학교생명과학기술혁신센터의뢰용천수수질측정값 (3) 시료이름 CO (mg/l) K (mg/l) Mg (mg/l) 채수단계 1차 2차 3차 1차 2차 3차 1차 2차 3차 평균평균평균채수일자 7.28 9.9 1.14 7.28 9.9 1.14 7.28 9.9 1.14 불검출 불검출 불검출 불검출 3.83 3.56 3.66 3.68 8.17 1.63 1.61 9.8 불검출 불검출 불검출 불검출 4.57 4.61 3.81 4.33 11.63 15.34 12.52 13.16 불검출 불검출 불검출 불검출 36.53 25.9 36.13 32.85 81.24 61.76 114.3 85.77 불검출 불검출 불검출 불검출 28.29 2.9 23.12 24.1 62.24 53.65 67.2 61.3 불검출 불검출 불검출 불검출 4.78 4.11 3.24 4.4 4.37 4.54 4.82 4.58 불검출 불검출 불검출 불검출 3.3 2.82 3.6 3.6 4.69 8.6 7.83 6.86 불검출 불검출 불검출 불검출 3.97 6.1 5.1 5.6 5.21 8.92 7.5 7.21 불검출 불검출 불검출 불검출 4.6 4.19 4.94 4.4 5.84 7.2 1.9 7.71 불검출 불검출 불검출 불검출 2.89 3.42 2.68 3. 2.95 3.43 3.18 3.19
< 표 4> 제주대학교생명과학기술혁신센터의뢰용천수수질측정값 (4) 시료이름 Na (mg/l) 대장균군수 (MPN/1mL) 전기전도도 (μs/cm) 채수단계 1차 2차 3차 1차 2차 3차 1차 2차 3차 평균평균평균채수일자 7.28 9.9 1.14 7.28 9.9 1.14 7.28 9.9 1.14 11.13 18.48 19.86 16.49 49 79 16 5613 274 367 274 35. 7.38 13.5 11.65 1.69 79 63 13 67 289 351 287 39. 671.3 44.6 68.4 585.43 >16 >16 >16 >16 42 352 621 4643.3 528.66 336.2 398.6 421.15 17 49 45 88 385 32 339 348. 52.68 43.86 29.27 41.94 49 13 17 77 377 398 228 334.3 13.43 9.2 16.52 12.99 49 11 >16 575 152 175 17 165.7 5.9 12.13 11.46 9.56 11 16 >16 855 171 293 19 218. 13.21 17.1 32.77 21. 79 23 79 297 256 247 346 283. 3.56 7.7 5.89 5.51 49 13 79 86 121 132 97 116.7 < 표 5> 제주대학교생명과학기술혁신센터의뢰용천수수질측정값 (5) 시료이름 ph 총용존고형물 (mg/l) 채수단계 1차 2차 3차 1차 2차 3차 평균평균채수일자 7.28 7.28 9.9 1.14 9.9 1.14 7.4 7.7 7.6 7.6 11 12 11 113.3 7.4 7.6 7.6 7.5 11 13 11 116.7 7.3 7.3 7.5 7.4 25 155 28 2283.3 7.6 7.4 7.5 7.5 2 138 15 1626.7 7.9 7.6 7.7 7.7 74 14 9 11.3 7.6 7.6 7.6 7.6 6 7 7 66.7 7.4 7.2 7.4 7.3 7 1 8 83.3 7.4 7.4 7.5 7.4 1 9 14 11. 7.2 7.2 7.4 7.3 5 5 4 46.7 < 표 6> 조사대상용천수의전문기관과 MBL 센서의측정값비교 시료 NO NH Ca (m/l) Cl (mg/l) 전기전도도 (μs/cm) 이름 (mg/l) (mg/l) 측정기관 전문 MBL 전문 MBL 전문 MBL 전문 MBL 전문 MBL 전문 MBL 전문 MBL 3.8 5.9.1 5.95 6.4 8. 6.5 116.7 14. 7.3 7.4 46.7 116.6 3.1 5.7.1 5.93 5.8 12.3 1.3 165.7 147. 7.6 7.5 66.7 116.4 5.2 9.7. 1.1 1.4 15.3 15.2 218. 184. 7.3 7.5 83.3 116.2 4.2 7.4.2 7.1 6.8 4. 36.3 283. 225.8 7.4 7.6 11. 116.8 4. 7.7.1 11.7 12.9 29.3 31.3 35. 242.9 7.6 7.5 113.3 114.6 1.9 18..2 11.3 13.3 19. 18.6 39. 245.5 7.5 7.4 116.7 116.7 3.1 5.6.1 3.5 1.9 55.7 43. 334.3 237.3 7.7 7.7 11.3 116.7 9.1 14.6.3 23. 16.5 935.3 879.3 348. 291. 7.5 7.5 1626.7 116.6 7.3 13.4.8 3.1 23.9 1378.7 1322.3 4643.3 294.6 7.4 7.5 2283.3 115.9 전문 은 전문기관 의뢰임, 는 불검출 임. ph TDS
< 표 7> 일본명수 기준과, 의 3 회평균값과의비교 항목 단위 일본명수기준 ( 용천수평균 ) 전기전도도 147.9 116.7 165.7 수온 13.6 15.4 14.9 ph 6.7 7.3 7.6 HCO g L 52.4 41.9 64.7 Cl g L 8.2 8. 12.3 SO g L 9.5 2.7 5.7 NO g L 5.3 3.8 3.1 Na g L 7.4 5.51 12.99 K g L 2. 3. 3.6 Ca g L 14.1 5.95 5.93 Mg g L 3.4 3.19 6.86
용천수의보전의중요성을알리는홍보용리플렛