[KISTI의 과학향기] 과학향이 나는 지리여행-제주도편, 용천 지리여행

삼다도(三多島). 바람, 돌, 여자가 많아 붙여진 제주도 별칭. 태풍 길목에 놓인 화산섬 특징을 잘 표현한 제주의 멋진 아이콘이다. 여행자들은 이 삼다를 떠올리며 제주를 음미한다. 삼다는 제주 스토리텔링의 핵심 소재다. 사실 '삼다' 말고도 제주 아이콘은 수도 없이 많다. 용천, 곶자왈, 오름, 동굴, 화산층, 건천, 패사…. 이 모두 제주의 자연을 나타내는 주요 키워드들이다. 하지만 이들을 전부 이해하기란 그리 쉽지 않다. 약간의 지구과학적 지식이 필요하기 때문이다. 여행을 제대로 하려면 뭘 좀 알아야 한다.

위의 것들 중 제일 눈에 들어오는 단어는 단연 '용천(湧泉, spring)'이다. 제주의 용천은 제주 '사다(四多)'로 꼽힐 만큼 중요하다. 제주에선 지표수를 거의 볼 수 없다. 웬만큼 내린 빗물은 땅속으로 곧바로 들어가 지하수가 되기 때문이다. 그래서 제주의 하천들은 남쪽 몇 개를 제외하곤 거의 말라있다(사진 1). 물론 그들 발원지에 가보면 영락없이 많은 양의 용천수가 흘러나오고 있는 것을 볼 수 있다.

용천수를 잘 구경하기 위해선 물순환(water balance)과 물수지(water budget) 개념을 알아야 한다. 전자는 지구상의 물은 돌고 돈다는 말이고 후자는 그 물이 일정량을 이루고 있다는 말이다. 한 지역의 물환경이 건강한 상태를 유지하기 위해서는 일정량의 물이 잘 순환돼야 한다. 다행히도 제주는 아주 양호한 물순환 시스템을 갖고 있다. 용천은 제주 물순환의 결과물인 것이다.

본디 화강암이었던 제주도에 화산활동이 시작된 것은 지금으로부터 약 180만 년 전. 해저분출로 형성된 불투수성 응회암층과 화산재층 위로 투수성(透水性, 물이 토양 속을 얼마나 쉽게 통과할 수 있느냐를 나타내는 척도)이 높은 현무암이 겹겹이 쌓여 제주표 물탱크를 만들었다(사진2).

그 후 연간 육지보다 350mm 이상이나 많은 강수량과 45%나 되는 지하수 함양율이 땅속에 지하수를 가득 채워 넣었다. 제주 용천수는 제주의 기후와 지질, 지형이 만든 합작품이다.

용천은 우리말로 샘이라 하며 용천수는 샘물이라 부른다(사진 3). 제주 사람들은 용천수를 '산물'로 불렀다. 용천수는 지하수면이 땅과 맞닿은 곳에서 흘러나오는 물이다. 제주에서는 상수도가 보급되기 전까지 용천수를 생활용수와 농업용수로 사용했었다. 상수도의 원수가 지하수인 점을 생각해 보면 용천수는 여전히 제주의 생명수인 셈이다.

여기서 잠깐 제주 용천에 대한 정부 통계를 꺼내보자. 현재까지 밝혀진 제주의 용천은 모두 911개. 제주시에 540개, 서귀포시에 371개가 있다. 이중 841개인 92.3%가 해발 200m 이하의 저지대에 놓여 있으며, 5.4%(49개)가 중산간지대, 2.3%(21개)가 고지대에 자리하고 있다. 보존상태가 양호한 637개를 제외하면 수량이 부족하거나 고갈된 용천이 100개, 주변이 훼손되었거나 위치를 찾을 수 없게 된 용천이 174개나 돼 제주 용천은 예의주시 관리돼야 할 문화재인 것이다.

제주도 전역에서 솟아오르는 용천수량은 알 길이 없으나 해안에 위치한 122개 용천의 총용출량은 하루 약 60만 톤으로 파악되고 있다. 성산지역 4곳의 하루 평균 용출량이 약 2만2천 톤인 반면, 서제주지역 2곳의 하루 평균 용출량은 약 600톤으로 제주 동쪽해안의 용천수량이 북쪽해안의 용천수량보다 3배 이상이나 많다. 이렇듯 제주의 용천수량은 지역에 따라 많은 차이를 보이고 있다. 또한 해안가 122개 용천 중 하루 500톤 이상의 용출량을 보이고 있는 곳은 76개. 그 중 성산에 위치한 용천 한 곳에서만 하루 2만 톤 이상의 물이 나오고 있다. 하루 2만 톤이라 함은 초당 1리터짜리 우유팩 230개에 해당하는 엄청난 수량이다. 참고로 집에서 수도꼭지를 아주 세게 하루 종일 틀어놨을 때 나오는 물의 양은 고작 100톤에 불과하다.

한편, 같은 용천이라 하더라도 계절에 따라 나오는 용출량 역시 달리 나타난다. 이는 제주의 우기와 건기를 용천수가 반영하기 때문이다. 예를 들어 서제주지역의 월평균 용출량을 보면 5월보다 9월의 용출량이 7배 이상 많게 나타나고 있다.

제주의 용천수는 전부 같은 지하수가 솟아나오는 것일까? 정답은 '아니다'이다. 제주의 지하수는 부존형태에 따라 해발고도가 높은 곳에서부터 상위지하수, 준기저지하수, 기저지하수 등 세 가지로 구분된다(그림1). 상위지하수는 한라산을 중심으로 한 해발고도가 높은 지역에 있는 지하수를 말하며, 기저지하수는 동부와 서부지역 해안가에 위치한 지하수를 말한다. 또 준기저지하수는 상위지하수와 기저지하수 사이의 지하수를 일컫는다. 제주 용천수는 그림 2에서 보듯이 위의 세 가지 지하수가 각기 해안까지 흘러나오고 있어 지역에 따라 용천수의 근원이 서로 다름을 알 수 있다.

참고로 기저지하수는 담수와 염수의 비중 차이로 인해 염수 위에 놓인 지하수를 말한다. 예컨대 기저지하수의 해발고도가 1m일 경우 지하수와 해수의 경계면은 해수면 아래 40m에 위치하게 된다. 이러한 원리를 발견자의 이름을 따 Ghyben-Herzberg(가이벤-헤르츠베르크) 법칙이라고 한다(그림2). 이 원리를 다소 어렵게 생각할지 모르나 해안가 지하수의 염수화와 관련해 자주 회자되고 있는 법칙이니 잘 알아둘 필요가 있다.

그렇다면 제주 용천수의 나이는 대체 얼마나 될까? 땅속으로 언제 들어간 물이 지금 다시 나오고 있는 것일까? 지표수와 달리 지하수는 당연 나이를 갖고 있다. 물순환이 더딜수록 지하수 나이는 많아지며 물순환이 빠를수록 지하수 나이는 젊어지게 된다. 정부 자료는 제주의 용천수 나이가 1살부터 25살까지 다양하게 구성돼 있다고 전하고 있다. 이는 작년에 내린 빗물이 솟아나오는 용천도 있는 반면, 25년 전에 내린 빗물이 용출되고 있는 용천도 있다는 뜻이다. 용천수 나이는 해안가로 내려갈수록 많아지는 경향을 보이고 있다.

만일 우리 눈앞에 10년의 나이를 갖는 용천이 있다고 가정한다면 지금 용출되는 물은 2004년에 내린 빗물이란 얘기가 된다. 그런데 2005년에 이 용천수 상부의 지하수 함양유역에 축산폐수, 화학비료, 쓰레기 등의 오염원이 발생했다고 가정한다면 내년 2015년부터 이 용천수 수질은 매우 심각한 상황에 직면할 가능성이 높아지게 된다. 제주도 빗물을 다량 침투시키고 있는 제주 중간산지역의 곶자왈은 바로 이런 연유에서 엄격히 보존돼야 한다. 곶자왈 보존 여부는 제주의 영속성을 결정짓는 기본 잣대인 것이다.

제주로 가거든 용천을 두 곳 정도 방문해 볼 일이다. 제주시의 어승생수원지, 용연, 하물, 서창물, 서귀포시의 논짓물, 웃소먹는물, 자구리물, 여이물 등 어떤 곳이든 좋다. 용천수 수온을 느끼며 위에서 언급된 용천수의 물순환과 물수지 시스템을 되새겨 보자. 그래서 용천으로 인해 제주도가 '사다도(四多島)'라 불릴 만한 가치가 있는 지도 곰곰이 생각해 보기로 하자. 각 용천에 얽혀 있는 마을 이야기는 지리여행의 재미를 더해주는 고급 양념이 될 것이다.

글 박종관 건국대 이과대학 지리학과 교수(jotra.com)사진 박종관 교수 제공

<참고자료>1. 제주도, 2003, 제주도 수문지질 및 지하수자원 종합조사(III), p.425.

2. 제주특별자치도 수자원본부: http://www.jejuwater.go.kr/