해외 지하수 관정

1) 전기탐사

전기탐사는 지하지층의 구조의 변화 여부 등을 파악함으로써 지하수 개발의 성공률을 높여 준다.

탄자니아에서도 탐사를 실시한다. 먼저 개략적인 자력탐사를 실시하고, 자력탐사에서 지하수 있을 것 같은 지점을 중심으로 자세한 전기비저항 탐사를 실시한다.

 

너무나 넓은 땅에서 어느 곳에서 지하수를 개발해야 될지 모르기 때문에 전기탐사는 아주 중요하다. 한국처럼 탐사를 하는 비용보다. 탐사한 자리를 구하기 위해서 왔다갔다 하는 부대비용이 많이 드는 나라보다는 아프리카는 휠씬 탐사를 해서 실제로 현장에 적용되는 일이 휠씬 높다.

-> 수맥탐사를 전기탐사로 대신하는건 이번에 저도 처음 알았습니다.

 

 

 

 

 

 

 

2) 지하수 개발

지하수 개발과정은 일반적인 지하수 개발과정과 동일하다.

상부의 전석층 구간은 이수를 이용한 로터리공법으로 굴착한다.

상부의 고결되지 않은 층을 굴착할때는 금방 옆에 있는 흙과 자갈로 무너지는 것을 방지하기 위해서 이수(mud)를 사용해서 굴착과정에서 옆에 층이 무너지지 않도록 한다.

상부의 미고결층에는 철제 케이싱을 설치하는데, 아프리카에서는 PVC 케이싱도 설치를 한다. 최근에의 PVC의 강도가 아주 높기 때문에 적절한 자재를 사용해서 작업을 하면 된다.

 

미고결층의 굴착이 마치고 케이싱 작업이 완료되면, 에어함마를 이용해서 고결층(암반)을 굴착한다. 에어함마는 공기 함마라는 의미로 딱딱한 비트(망치와 같은 개념)를 계속해서 암반을 치도록 해서 암반이 그 비트 사이즈 만큼 부서지는 것을 지속적으로 하는 것이다.

에어함마는 비트와 연결되어서 비트가 좀더 파괴력을 가질수 있도록 왔다 갔다하는 왕복운동을 하게 하는데, 이 왕복운동을 하는 원동력은 고압에어를 이용해서 비트가 왔다 갔다하면서 커다란 파괴력을 가지는 것이다.

실제 굴착과정에서 나는 커다란 소음은 암반을 칠때 나는 소음과 고압가스를 만들기 위해서 압축기가 돌아가는 소음이 합쳐진 것이다.

 

아프리카에서 사용하는 장비도 구조와 만드는 고은 거의 비슷하다. 한국에서 한국의 시추장비를 만들고 있으나, 한국도 오래전에는 유럽산 장비를 이용했다. 그리고, 유럽산 장비에서 일본 장비가 많이 사용되었지만, 지금은 한국에서 제작된 장비를 많이 이용한다.

 

최근에 아프리카에 주로 공급되는 장비는 중국장비나 인도장비가 주를 이룬다. 이곳도 대형장비는 유럽에서 많이 들어왔지만, 최근의 인도와 중국의 장비들이 가격대비 성능에서 월등한 경쟁력을 가지고 있다.

 

이러한 굴착장비는 회사에 따라서 소형에서 대형까지 다양하며, 굴착장비 이외에도 많은 부대장비가 필요하다.

발전기, 크레인, 운반용 트럭 등 다양한 부대장비가 필요하다.

 

지하수는 땅속에서 있는 물로써 지층이 중요하다. 지층은 토양층이 10m 인근에서 나오지만 토양층이 깊은 곳도 있다. 기반암은 화강암, 퇴적암, 변성암으로 나눌 수 있다.

지하수가 주로 산출되는 구간은 암반이 깨어진 곳은 Fracture구간에서 지하수가 흘러서 많은 양이 산출된다.

 

지구물리탐사의 주요 목적도 지층에 이러한 깨어진 Fracture 가 많이 있는 곳을 찾아서 지하수 개발의 성공률을 높이는 것이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) 우물자재 설치

우물자재는 PVC로 된 자재를 사용하고 있다. 국내와 비슷한 수준의 PVC를 사용하고 있는 것으로 판단되었다.

좋은 제품은 한국보다 더 좋은 제품을 사용할수도 있고, 나쁜것은 인도나 중국에서 가지고 온 싸구려 제품을 사용할수 있다.

우물자재는 플라스틱에 나사골이 파져 있어서 현장에서 회전을 시켜 바로 설치해서 연결을 가능한 형태와 외부에 별도의 연결소켓을 두어서 나사로 연결하는 방식을 있는데,

내가 본 아프리카에서 사용하는 방식은 나사로 연결하는 방식을 사용하고 있었다.

나도 한국에서 나사골로 된 방식을 사용한 적이 있었다.

우물자재의 설치 정보는 완벽할 정도로 정확하게 설치한다. 한국에서 설치정보를 알수 없어서 몇번이고 확인을 하고, TV검층도 하지만, 정말 이곳의 엔지니어들은 속도가 느린 대신 정확한 자료들은 가지고 있다.

우물 자재의 최 밑단에는 나무로 된 마개로 우물자재의 끝을 만아서, 우물자재를 설치하는 동안에 우물자재 안으로 이물질이 들어오는 것을 방지한다.

 

 

 

 

 

 

 

4) 여과사 설치

   굴착된 관정에서 우물자재 PVC를 넣으면 우물자재와 관정의 사이에 빈공간이 형성된다.

이 공간을 그냥 두면 돌 부서러기나 흙으로 채워 버리기 때문에 고운 모래의 여과사를 집어 넣는다.

여과사를 집어 넣으면 지하수가 우물에 들어올때 난류가 생기는 것을 방지하고, 속도가 떨어지므로써 흙이나 미립자가 들어오는 것을 방지해서 탁도를 저감시키는 효과도 있다.

 

  모래는 채를 쳐서 최대한 균일한 재질을 집어 넣도록 하고, 집어 넣은 이후에도 시간을 두어 자연적인 침하가 발생하도록 해야 한다.

 

 

 

5) 에어써징

 우물자재의 설치 이후에 콤프레샤를 이용해서 관정내부를 청소하는 것이다. 또한 작업과정에서 암반의 깨어진 틈을 메우는 등의 작업이 발생될수 있으므로

 고압공기로 관정의 주변을 청소하거나 다시 정리를 하는 형태를 만든다.

특히, 충적층의 에어써징은 중요하다. 충적층에서는 에어써징을 하지 않을 경우에는 관정 주변에 많은 공극으로 물이 나오다가 우물자재와 여과사 설치 이후에 물이 나오지 않는 현상이 발생한다. 주변에서 들어오는 틈이 인위적으로 막혔기 때문에 발생하는 문제로 에어써징으로 자연상태의 안정된는 것의 역할을 한다.

만약 충적층에서 에어써징을 하지 못한다면 계속 해서 양수를 반복적으로 실시해서 막혀 있는 부분을 뚫어주는 간접적인 방법이 필요하다.

 

 

 

 

 

 

6) 개발과정 중에 발생하는 내용

 

암석시료는 굴착작업 로그나 문제가 발생할 경우에 각종 정보를 알수 있는 단서가 된다. 심도별로 다양한 방법으로 굴착과정에서 나타난 암석을 관리를 하면, 문제가 발생했을때 좋은 단서가 되고, 굴착과정에서 일어나는 특이한 현상이나 심도는 계속해서 기록을 해서 이용을 하는 것이 좋다.

 

이러한 자료는 추후 인근지역에 굴착하는 자료로 제공될수 있다.

 

 

 

 

7) 양수시험

   완료된 시설물을  양수시험을 통해서 안정적으로 사용가능한지를 알기 위해서 양수시험을 하여야 한다.

   단계양수시험, 장기양수시험, 회복수위 시험을 다 수행할 수 있다.

   양수시험은 수위와 온도, EC 등을 정기적으로 정리를 해서 향후 수질의 변화, 수량의 변화를 확인해 보아야 한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

8) 수질검사

    많은 아프리카 국가에서 수질기준을 가지고 있으나, 오히려 수질검사를 하는 곳의 정확도를 신뢰할 없는 곳이 많이 발생한다.

    특히, 한국의 수질 기준을 좋은 물을 위해서, 무턱대고 적용하는데 무리가 있다.

    물이 없는 것 보다는 약간의 물이라도 있는 것이 좋고, 수질이 조금 나쁜 물이, 물이 없어서 강에서 흙탕물을 먹는 것 보다는 좋다.

 

    대부분의 아프리카 국가 에서는 수질에 문제가 있지만, 최선이 아니면 차선의 형태로 인식이 필요하다.

    특히, 분석기관의 값을 신뢰하질 못할 경우가 많이 있으므로, 수질검사 결과서 만으로 모든 것을 판단해서는 문제가 발생할수 있다.

 

   단편적인 시각보다는 종합적인 고려가 필요하다.

 

 

 

9) 지하수 개발

    개발과정은 한국과 동일하지만, 장비가 조금 나쁘고, 부품이 원활히 공급되지 못하다는 어려움이 있다.

    지하수 개발하는 업체는 각 도시마다 1~2개씩 있어서, 지하수를 개발업체를 찾는 것은 어렵지 않으나, 시공하는 개발비가 한국의 몇배를 보아야 한다.

    모든 자재가 수입을 하고, 자재의 단가가 비싸고, 기름값 물류비, 고장비 수리비용 등이 한국에 비해서 휠씬 많이 소요되므로써, 한국의 단가와

   비슷하게 생각하면 문제가 발생한다.

 

   투입되는 비용중에서 유일하게 한국의 비용보다 저렴한 것은 인건비 이지만, 지하수 개발에서 필요한 많은 비용은 일반 생산품에 비해서 인건비의 비중이 높지 않다.

   오히려 자재값이 유류비용, 장비 임대비용 등이 훨씬 높은 비용을 산정된다.

 

   동남아의 지하수 개발은 조금 다른 형태를 가진다. 저렴한 장비와 소규모 개발업자가 산재해 있어서, 한국에 비해서 저렴한 경우도 발생한다.

   자재를 수입이 용이하거나 자재의 자체 조달정도에 따라서 개발 비용이 투입되므로, 현지업체에 시장조사는 필수적이다.

 

 

10) 이용시설 및 지하수 이용형태

 

가장 많은 오류가 발생하는 곳이 이용시설이다.

한국에서 하는 프로젝트의 대부분은 1,2년의 단시간에 모든 것을 해결하는 단기적인 프로젝트이다.

또한 기술자가 한 나라에 수십년 이상 시공경험이나 연구의 경험이 없고, 많은 나라를 돌아다니는 형태를 띠고 있어, 현지에 적합한 이용시설을 선정에 많은 오류를 범함

 

다른 선진국은 핸드펌프의 경우에도 몇개의 핸드펌프를 먼저 설치해서 내구성, 관리등의 편의성을 모두 검토한 이후에 설치를 하는 경우도 많이 있지만, 대규모의

 비용이 산출되는 것으로 한국의 프로젝트에는 이런 것을 적용하는데 어려움이 있다.

 

   또한 풍력은 바람의 세기에 따라서 베어링과 같은 부품이 문제를 일으키는 경우가 많이 있다.

   태양광의 경우에는 초기 몇달은 잘 사용하다가, 태양전지판의 파손, 연결부위 불량, 축전시설이나 인버터의 고장으로 사용을 하지 못하는 경우가 많이 발생한다.

   이러한 부품의 고장이 발생했을때는 즉각적인 수리가 이루어 지지 않기 때문에 부품의 수급이 문제가 발생한다.

  

   아프리카에서는 좋은 펌프를 사용하기 보다는 수리가 편하고, 고장이 발생하지 않는 제품이 더 필요하다.

   우리의 보는 관점의 좋은 제품과 현장에서 보는 좋은 제품은 다르다.

 

   좋은 발전기를 가져다 주었지만, 주유소와 차로 3,4시간의 거리가 나는 곳에는 좋은 발전기가 필요가 없다.

 

* 이디오피아의 티그라주에서 지하수 개발 탐사 사진

 

 

 

 

* 아프리카 케냐 지하수 개발

 

케냐의 타나강 유역에서는 강물이 나무가 없고, 지표면의 침전물들이 같이 흘러 내려오면서 강물이 진흙탕물 같이 흘러내린다.

특히 우기가 되면 완전히 강물이 흙탕물이 되어서, 엄청나게 많은 정수처리를 해야지 먹을수 있는 물이 되지만, 우기라고 물 가격을 더 받을수 있으므로, 탁도가 있는 물을 공급한다.