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신촌약수탕

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신촌약수탕 Sinchon Mineral Water

 

신촌약수는 경상북도 청송군 진보면 신촌동에 위치하고 있다. 교통이 편리하고 주변경관이 수려한 지역적 특성 때문에 인근의 달기약수와 더불어 비교적 오래전부터 관광지로 개발되어 매년 이 곳을 찾는 사람들이 증가하고 있으며, 탄산수의 채수량 역시 증가하고 있는 추세이다. 
우리나라에서 자연적으로 용출되어 오랜 기간 음용되면서 일반인들에게 ‘약수’로 알려진 곳은 전국적으로 광범위하게 분포한다. 이 중 탄산약수로 알려진 몇몇 유명한 약수 이외에도 실제로 약수로 알려진 곳은 대부분이 탄산가스의 용존함량이 높은 탄산수(CO2-rich warter)로 산출되고 있다. 
일반적으로 탄산수는 낮은 pH, 높은 이산화탄소 분압(PCO2), 높은 총 용존고형물 함량(TDS)로 특징지워지며, 국내에서는 주로 강원도와 경상도 및 충청도 일부지역에 밀집하여 존재하고 있다. 위장병ㆍ신경통ㆍ빈혈ㆍ부인병 등에 효과가 좋다고 하며, 약수로 밥을 지으면 푸르스름한 색이 돌며 찰기가 있다. 

신촌동을 중심으로 다수의 탄산약수 취수공 및 관광객 유치를 위한 시설들이 진보-영덕간의 34번 국도변을 따라 개발되어 있다. 인근의 달기약수와 더불어 교통이 편리하고 주변의 주왕산 국립공원과 접해있는 지역적 특성 때문에 오래전부터 관광지로 개발되어 왔다.
주왕산 국립공원내에 있어서 개발이 제한되어 있고 계곡에서 자연 용출되고 있는 달기약수와는 달리 신촌약수는 국도변을 따라 영업을 목적으로 다수의 탄산수 채수공이 개발되어 인위적으로 양수되어 일반인들이 음용하기 편리한 시설이 설치되어 있다. 이들은 100~250m의 다양한 심도로 개발되어 있으며 인근 약수터로 알려진 장소에서는 자연용출되는 탄산수도 있다.
 
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신촌약수 원탕 내부 모습 다양한 신촌약수의 개발지점(A)
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다양한 신촌약수의 개발지점(B) 다양한 신촌약수의 개발지점(C)
 
지질특성
 
본 지역의 지질은 청송도폭(이홍규와 홍승호, 1973)과 영양도폭(김선욱과 박봉순, 1970)의 경계부에 위치하여 각 지질의 명칭에 약간의 이견이 있으나 크게 남부의 규장암과 각력질 안산암으로 구성된 화성암류와 북부의 경상계 퇴적암류로 나뉘어진다. 조사지역의 남서부에 위치하는 알코스질 사암층은 청송도폭 지역내에서 청송화강암을 부정합으로 덮는 
경상계 퇴적층의 기저부이며, 중평동 도폭(김장남과 이홍규, 1970)에서는 이 아코스질 사암층 상부에 동화지층을 기재하였다. 조사지역의 대부분을 구성하고 있는 도계동층은 연구지역에 분포되는 경상계 최상위 지층으로서,
전체적으로 적갈색 내지 자색 계통의 암색을 가지며 주로 이암과 석회질 아코스질 사암 및 응회질 사암의 호층으로 이루어지고 역암 및 역질 사암, 응회암 및 현무암류를 협재한다.
이들 경상계층을 관입하는 각력질 안산암이 조사지역 남동부에 분포하며 이 각력질 안산암에서 분화된 것으로 보이는 규장암이 조사지역의 서남부에 넓게 분포하고 있다. 이 규장암은 경상계 퇴적층 및 청송도폭의 청송화강암을 관입하고 있으며 후평단층에 의하여 중앙부가 남북방향으로 절단되어 산출된다. 탄산약수는 주로 도계동층 중에 발달하는 구조선에 기인한 연약대를 따라 용출하는 것으로 알려져 있다(김선욱과 박봉순, 1970).
 
① 수질특성

 

기존 연구에 의하면 탄산수의 용출온도는 12.8~18.5℃의 범위를 보여주며 봄과 여름의 시기에 따른 외부기온차가 심하였음에도 불구하고 지하심부에서 양수되는 탄산수의 온도는 별 차이를 보이지 않는다. pH의 경우 탄산수가 5.8~6.3의 범위로서 일반 지하수(6.5~6.8) 및 지표수(6.6)에 비해 낮은 값으로 약산성의 성질을 띈다. 산화-환원전위(Eh)값은 탄산수의 경우 34~183 mV로 일반지하수가 118~158 mV, 지표수가 183 mV 값을 보이는데 비해 약간 낮은 값을 보이지만 그 구별이 명확하지는 않았다. 용존산소(DO)함량은 탄산수의 경우 1.1~4.0 mg/L로서 일반 천부지하수와 지표수에 비해 낮은 값을 보인다.
일반 지하수와 탄산수를 구분짓는 가장 중요한 요소가 탄산수의 높은 CO2분압 및 총 용존고형물 함량(TDS)이라고 할 때, CO2의 함유량에 있어서 탄산수는 CO2분압이 10-0.35~100.29 atm의 값을 보이며 일반 지하수나 지표수의 경우는 각각 10-2.14~10-1.24, 10-1.75 atm으로서 탄산수의 CO2분압이 명확히 높음을 보여준다.

이처럼 높은 이산화탄소 분압 때문에 지하에서부터 상승된 탄산수가 지표환경에 접하게 되면 탄산가스의 용탈과 함께 갈색 내지는 적갈색의 침전물이 탄산수 산출지 주변에 생성되는 특징이 있다.
신촌지역과 유사한 탄산수가 산출되는 중원지역의 경우 탄산수에서 침전되는 침전물은 Fe, Mn을 다량 함유하고 있으며 이들은 주로 산화광물의 형태로 방해석과 집합체를 이루고 있으며 산화광물의 성분 및 함량차이가 채수량의 변동에 의해 주로 기인하는 것으로 보고된 바 있으며(김건영 외, 2000), 신촌 탄산약수 역시 채수시설 주변에는 이와 같은 적갈색의 침전물이 다량 분포하고 있다. 
TDS와 관련된 측정자료로서 탄산수 전기전도도(EC)는 886~3,303 μS/cm로서 일반 지하수에 비해 매우 높은 값을 보여 용존이온들의 함량이 매우 높음을 알 수 있다. 이처럼 높은 전기전도도는 낮은 pH의 탄산수가 심부 순환 중에 매우 활발한 물-암석 반응을 거쳤음을 지시한다.

기존 보고된 국내 탄산수들이 CO2분압과 전기전도도에 있어서 충북 초정지역의 경우 각각 10-0.53~100.31 atm과 258~1,012 μS/cm(고용권 외, 1999), 충북 중원지역의 경우 10-0.23~100.38 atm과 876~3,525 μS/cm(고용권 외, 1999), 강원지역의 경우 10-0.31~100.37 atm, 454~2,220 μS/cm(고용권 외, 2000) 등으로 신촌 탄산약수가 이들의 특성범위와 유사하며, 이들 모두 주변의 일반 지하수에 비해 낮고 매우 좁은 범위의 pH값(~6.0)을 보여주고 있어서 신촌 탄산약수가 이들과는 달리 퇴적암 지역에서 산출됨에도 불구하고 기존에 보고된 국내 탄산수들의 특성범위와 크게 다르지 않다고 보았다.
탄산수의 pH와 EC와의 관계를 살펴보면 탄산수의 pH의 변화폭이 매우 좁지만 pH의 증가에 따라 EC값이 넓은 범위에 걸쳐서 증가하는 양상이 보인다.
국내 탄산수의 일반적인 진화과정에서는 낮은 pH의 탄산수가 지하 심부에서 순환 상승하면서 주변암석과의 활발한 반응을 통해 수소이온을 소모하면서 pH가 높아지고 따라서 탄산수내에 용존이온의 함량이 늘어나 높은 전기전도도값을 보이는 것으로 알려져 있다(고용권 외, 1999). 
신촌 탄산수 역시 일반지하수에 비해 매우 높은 전기전도도를 보여주며 탄산수 시료들에서 pH와 EC와의 관계 또한 이와 같은 탄산수의 진화과정에 영향을 받은 것으로 보인다. pH와 용존산소(DO)와의 관계에서는 탄산수가 일반 지하수 및 지표수에 비해 낮은 용존산소함량을 보여주어 산소를 소모하는 반응이 일어났음을 지시하지만 탄산수의 용존산소값들이 좁은 범위에 속하고 있어 탄산수 시료들간의 pH와 용존산소량과의 관계는 명확하지 않다고 보고되었다(김건영 외, 2001).
탄산수가 일반지하수 및 지표수와 구별되는 화학적 특성 중 하나인 총 용존고체함량(TDS)은 일반 지하수(64~658 mg/L) 및 지표수(186 mg/L)에 비해 탄산수가 835~3,144 mg/L로서 훨씬 높은 값을 나타내고 있다. 일반 지하수 중에서도 TDS값이 658 mg/L로서 매우 높은 값을 보이는 경우가 있으나 이는 탄산수와의 혼합에 의한 것으로 보았다. 탄산수에 일반 지하수가 상당량 혼합되었을 경우 pH와 CO2분압은 다른 일반 지하수와 유사한 값을 갖지만 TDS값은 탄산수가 월등히 높기 때문에 어느 정도 일반 지하수가 혼합되더라도 TDS값에서는 일반 지하수와 명확한 차이를 보이게 된다.
TDS와 CO2분압과의 관계를 볼 때 탄산수에서는 CO2분압의 차이가 매우 적어 TDS에 따른 CO2분압의 변화 경향이 뚜렷하지 않으며 pH와 CO2분압의 관계에서는 pH가 증가할수록 CO2분압이 감소하고 있음을 알 수 있다.
이는 CO2분압이 높고 pH가 낮은 탄산수가 심부순환 중 주변 암석과의 활발한 물-암석 반응으로 인해 다량의 용존이온들을 함유하게 된 이후에 pH가 높고 용존이온함량이 낮은 일반 지하수의 혼합이 지속적으로 일어나고 있음을 지시하고 있다(김건영 외, 2001).
신촌 탄산수의 주요 용존 양이온은 Na 및 Ca이며 주요 음이온은 HCO3이다. 특히 Na의 함량이 높아서 Ca에 대한 Na의 몰분율이 높은 것이 특징이다. K 및 Mg의 함량에 있어서도 탄산수들은 각각 5.5~10.3 mg/L(평균 7.3 mg/L)와 18.4~79.1 mg/L(평균 48.3 mg/L)로 높게 나타나며 Al함량(5.2~215.0 μg/L)에 있어서도 높게 나타난다.

음이온에 있어서는 Cl의 함량이 8.3~100.2 mg/L(평균 31.7 mg/L)으로 비교적 높다. 일반적으로 Cl함량은 흑운모의 가수분해나 유체포유물로부터 기원하는 것으로 알려져 있는데(Edmund et al., 1985; Nordstrom et al., 1985), 신촌 탄산약수의 산출지가 퇴적암 지역이라는 점을 고려해 볼 때, Cl은 주로 퇴적암 내의 운모류에 기인하였을 가능성이 높으며 이는 용존 양이온 중 K함량이 높은 사실과도 잘 일치한다.
따라서 용존이온분포특성은 퇴적암과의 반응가능성을 지시하고 있다. SO4의 함량 역시 5.8~47.5 mg/L(평균 32.6 mg/L)로 비교적 높게 나타난다. 이러한 SO4의 함량에 있어서 기존에 보고된 화강암을 기반으로 하는 강원도 탄산약수나(4.3~22.4 mg/L; 고용권 외, 2000) 충북 초정(4.9~20.9 mg/L; 고용권 외, 1999) 및 중원지역의 탄산수(4.8~17.7 mg/L; 고용권 외 1999)에 비해 다소 높은 함량을 보인다. 이는 Cl의 높은 함량과 마찬가지로 신촌 탄산수가 지표로 상승하는 과정에서 퇴적암내에 함유된 황화광물과의 반응에 기인하는 것으로 보인다. 
그러나 퇴적암과의 반응이 주된 물-암석 반응이라 할 경우 탄산수의 용존 양이온 중에는 일반적으로 퇴적암 내 가장 풍부한 양이온이며 화학적 거동이 가장 유동적인 원소 중의 하나인 Ca의 함량이 가장 높아야 하나 실제는 Na의 함량이 더 높으며 SiO2의 함량 또한 화강암을 기반으로 하는 초정지역(고용권 외, 1999)이나 중원지역(고용권 외, 1999)과 유사하게 높기 때문에, 퇴적암과의 반응이 탄산수의 용존이온 특성에 영향을 미치긴 하였으나 주된 물-암석 반응으로 보기에는 다소 무리가 있으며 지하 심부의 화강암과의 반응이 주된 물-암석 반응으로 보는 것이 타당하다고 하였다
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이 밖에 오염의 지시원소인 NO3의 경우 대부분 탄산수에서는 검출되지 않은 것으로 보아 아직 주변의 오염된 천부지하수에 의해 영향받지 않은 것으로 보인다. 그러나 일부 NO3가 확인되었기 때문에 탄산수 채수공들이 상대적으로 좁은 지역 내에 밀집되어 있을 뿐만 아니라 개발 중심지의 일반 지하수에서 NO3함량이 11.9 mg/L로 매우 높게 나타난다는 점을 감안한다면 신촌지역 탄산수의 수질보전을 위해서는 개발지역 내의 생활오수로 인한 오염 방지책이 요구된다.
미량원소에 있어서는 특히 Fe와 Mn의 함량이 각각 680~19,800 μg/L, 405~2,680 μg/L로서 일반 지하수에 비해 매우 높은 값을 보인다. 또한 Na와 화학적으로 유사한 거동을 보이는 것으로 알려진 Li의 함량(299~1,860 μg/L)과 Ca와 유사한 거동을 보이는 Sr의 함량 또한 높다(1,100~4,420 μg/L). 기타 미량원소에 있어서 탄산수와 그 밖의 다른 지하수 및 지표수와는 Cr과 Ni, Zn 등의 중금속 함량에 있어서 명확한 차이를 보이며 B과 As의 함량도 탄산수에서 높은 값을 보인다. 또한 방사성 원소인 U 함량의 경우, 1.6~13.2 μg/L로써 대부분 일반적인 지하수 함량보다는 다소 높게 나타나는 경향이 보인다고 하였다(김건영 외 2001).
 
② 형성과정

 

기존 연구에 의하면(김건영 외, 2001) 신촌지역의 탄산수는 심부기원 CO2 가스가 심부지하수와 반응하여 탄산수를 생성시켰으며, 이와 같이 높은 수소이온농도를 가진 탄산수가 심부를 순환하면서 다양한 물-암석 반응을 통해 진화하여 현재의 지화학적 특성을 갖게 된 것으로 보았다. 
CO2 가스의 기원에 있어서 신촌 탄산수의 높은 이산화탄소분압과 높은 이온함량을 갖기 위해서 필요한 많은 양의 수소이온을 퇴적암 내 황화광물의 산화반응 및 이와 수반되는 퇴적암 중 탄산염 광물의 용해반응으로 해석할 수도 있으나 화강암을 기반암으로 하는 다른 지역의 탄산수에 비해 SO4의 함량이 그다지 높지 않으며, 또한 신촌 탄산수 내 용존 양이온 중 Ca에 비해 Na의 함량이 높은 사실을 설명할 수 없게 된다. 
또한 탄소 동위원소 조성이 CO2가스가 심부기원이 가능성을 지시한다고 하였다. 
따라서 신촌약수와 같은 지화학적 특성을 갖는 탄산수의 생성기원으로서는 지하 심부로부터 유래된 이산화탄소의 가능성이 매우 높으며 아울러 탄산수가 지표로 상승하는 과정에서 퇴적암 내 황화광물의 산화반응 및 탄산염광물의 용해반응에 의해 다소 영향을 받은 것으로 보았다. 따라서 현재 탄산수의 지화학적 특성으로 진화하는 과정 중 주된 물-암석 반응은 현재 경상계 퇴적암층 하부의 심부에 화강암류들이 존재하여 탄산수가 심부순환중에 주로 화강암류내의 사장석과의 반응에 의한 것으로 보았다. 그러나 이들이 지표로 상승하는 과정에서 퇴적기원의 탄산염광물과의 반응을 통해 동위원소적으로 좀더 무거운 CO2가스가 혼합되었고, 이에 따라 방해석이 포화상태에 도달하면서 결국 탄산수 내의 Na와 Ca의 비가 유지되는 상태로 Ca의 함량은 방해석의 침전에 의해 조절되었을 것이라고 해석하였다.

이러한 과정중에 화강암류보다는 퇴적암류에 상대적으로 함량이 높은 운모류와의 반응을 통해 신촌지역의 탄산수는 기존의 화강암지역에서 산출되는 강원지역이나 초정 및 중원지역에 비해 높은 K함량을 가지게 된 것으로 보았다.
따라서 퇴적암 내에 존재하는 황화광물과도 추가적으로 반응하였을 것이며, 이는 용존이온의 분포특성에서 SO4의 함량이 높은 사실과도 일치하였다. 또한 일반 지하수 중에서 탄산수와의 혼합특성을 보이고 있는 지하수도 존재하였으며 TDS값이 줄어들수록 CO2분압이 줄어들고 삼중수소함량이 높아지는 것으로 볼 때 탄산수의 상승 도중 일반 지하수의 혼입가능성을 지시한다고 보았다. 
신촌 탄산약수는 화학적으로 Ca(Na)-HCO3 형으로 분류되며 몰분율로서는 Ca보다 Na가 더 높다. 청송 달기약수의 경우에도 전형적인 탄산수의 특성을 보이나(정찬호와 이진국, 2000), 주요 양이온의 함량에 있어서 이들은 전형적인 Ca-HCO3 형으로 신촌 탄산약수와는 그 화학적 특성이 서로 상이하다. 
또한 달기약수의 경우는 기반암이 청송화강암인 반면에 신촌약수는 경상계 퇴적층이며, 주변에 규장암이 분포하고 있는 것으로 볼 때, 하부는 화강암류일 것으로 추정되나 직접 확인할 수 없어 이들의 진화경로는 다소 상이할 것으로 추측된다. 
이와 유사하게 강원도 지역과 같이 넓은 지역에 분포하고 있는 다수의 탄산약수의 경우에도 Ca와 Na의 상대적 함량에 따라 지화학적 특성이 구분될 수 있으며, 이러한 지화학적 특성이 진화과정에 있어서 온도의 차이, 즉 생성심도의 차이로 설명된다(고용권 외, 2000).
즉 신촌 탄산약수는 심부에서 물-암석반응에 의해 진화하면서 비교적 높은 Na/Ca 비를 갖게 되었고 지표로 상승하면서 상부의 퇴적암층과 반응하여 탄산염 광물로부터 Ca가 용해되는 과정을 거쳤으나 이미 지하 심부에서 화강암의 사장석과의 반응에 의해 방해석에 대해 포화상태에 근접해 있었기 때문에 전체적인 탄산수의 Na/Ca비에는 큰 영향을 미치지 못하였다. 한편 퇴적암 내 풍부한 광물인 운모류나 황화광물들과의 반응에 의해 K와 SO4 등의 이온함량이 증가하게 된 것으로 보인다.

 

 

 

위치

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위치 경상북도 청송군 진보면 신촌리 19-2

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