1957년 인류중 처음 외계로부터 지구를 바라본 소련의 우주비행사 가가린은"지구는 푸르다"라고 말했다. 이 우주에는 무수한 행성이 있지만 그중에서 단 하나 지구만이 그 표면에 가득히 물을 저장하고 있다. 따라서 지구를 물의 행성이라고도 한다. 그런데 어째서 지구에만 물이 존재하며, 그 물의 기원은 무엇인가. Table 1에 지구 수권에 있어서의 물의 분포가 표시되어 있다. 이를 보면 지구상의 물의 중요도는 해양, 만년빙 또는 빙하 그리고 지하수의 순임을 알 수 있다. 따라서 우리들은 육지에 있어서 지하수의 중요성을 다시 인식해야 할 것이다.식해야 할 것이다.

토양중 중금속의 수직분포비율과 토양특성과의 관계를 규명하기 위하여 중금속에 의한 토양 오염이 우려되는 연· 아연 광산지역 주변농경지 27개 지점을 선정하여 토양깊이별로 시료를 채취하여 중금속함량과 토양의 이화학적 특성을 조사하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 다음과 같다. 1) 중금속 원소의 토심별 분포는 표토(0- l5 cm)에서는 42-51%, 15 -30 cm에서는 21-29%, 30-60 cm에서는 12-17%, 60-100 cm에서는 11-14%였다. 2) 비소는 사양토와 양토간의 차이가 인정되나 Cd, Cu, Pb, Zn은 토성간에 차이가 없었다. 3) 토심별 각 원소의 함량분포비와 토양의 화학성과의 관계를 보면 각 원소 모두 pH와는 높은 유의성있는 부의 상관을 보인 반면 유의성있는 정의 상관을 나타내었다. 4) Cd, Cu, Pb 및 Zn 은 모든 토심에서 각 원소간에 대부분 높은 상관이 있었고 특히 Pb와 Zn은 0-15 cm, 30-60 cm, 60-100 cm에서 Cd와 Zn은 15 -30 cm에서 높은 상관을 나타내었다.

폐기물 매립지로부터의 침출수의 유출에 의한 지하수와 토양의 오염은 심각한 환경문제중의 하나 이며, 일반적으로 매립지에서는 폐기물의 생화학적 자연분해 또는 강우 침투에 의하여 침출수가 형성된다. 대전시 신대동 일반 폐기물 매립지 역 주변토양의 Cu, Pb와 Zn 함량은 대부분의 우리나라 토양내의 평균 함량보다는 높은 것으로 나타났으나 농작물을 통하여 인류에 해를 끼칠 수 있는 정도는 아닌 것으로 나타났다. 지하수의 경우 Cu, Pb와 Zn이 검출되지는 않았으나 특정 시료의 pH가 5.6으로 나타나 음용수로는 부적합한 것으로 판명되었다. 토양오염이 발견된 지역에서는 심토내의 중금속 원소 함량이 표토보다 높은것으로 나타나 지하수를 통한 오염체의 영향이라고 판단된다. 전기 비저항 탐사를 행한 결과 토양오염이 진행된 지역에 함수층이 존재하고 있었으며 침술수의 배출에 의한 오염체의 이동에 의해 전기 비저항값이 더욱 낮게 나타났다. 한편 침출수의 배출지점에서 멀어질수록 오염물질의 감소에 의해 전기 비저항치가 증가하는 것으로 나타났으며 실제로 토양내의 중금속원소 함량도 감소한다.

수리전도도의 대수값이 정규 분포를 갖고 또 공간적 상관관계를 갖는 무작위 변수라는 가정하에 지하수 유동영역 안에서 불균질한 수리전도도를 발생시켰다. 발생된 수리전도도의 거리에 따른 공분산값의 변화는 이론적으로 제시되는 변화와 잘 일치된다. 지하수위와 수리전도도는 확률론적으로 작용하는 무작위 변수들로 보고 수리 전도도와 지하수위에 대한 확률 통계적 분석을 위해 몬테카를로 시뮬레이션 방법과 유한요소법을 이용하였다. 지하수위와 수리전도도의 분산값은 지하수 유동영역의 점원, 경계조건, 수위구배, 흐름방향 및 상관 거리에 따라 특징적인 분포를 보인다. 특히 수위와 수리전도도간의 공분산값이 음수인 영역은 유동 시스템의 변화에 영향을 거의 받지 않는 영역으로 볼 수 있어서 영향권의 도출과 관계시킬 수 있다.

기질내에서의 원소의 확산현상은 흡착 및 비흡착성 방사성핵종의 지하매질내 이동을 지연시키는 특성때문에 처분장의 안전성평가에서 매우 중요한 현상으로 간주된다. 이 현상을 실제 안전성평가에 적용하기 위하여 확산현상이 인지되는 자연현상 중에서 자연방사성원소의 농도변화 및 붕괴사슬을 이용한 자연유사 연구가 많이 수행되고 있고 그 현상이 준정량적으로 확인된다. 기질내 원소의 확산현상은 액체상의 흐름에 수반되어 일어나거나 열적 영향에 의해 국부적으로 일어나기도 하는데 후자의 경우는 고준위 방사성페기물 처분과 관련된 안정성평가에 그 중요성을 갖는다. 예를 들어 내덕리 화강암이 후기에 관입한 페그마타이트와 접촉하는 곳에서는 페그마타이트의 열적 영향에 의해 K, Rb, Sr 및 Ba과 같은 알카리 또는 알카리토 원소들과 Li, V및 Nb원소들이 접촉면으로부터 수직으로 약 9 cm 정도의 거리에 이르기까지 부화 또는 결핍된 이동현상이 관찰된다. 그러나 운반모델 설정을 위한 화산시간의 규모, 기질내 흡착된 핵종과 확산된핵종의 구분 등에 관한 연구는 필요한 시료의 취득치 불가능하여 이를 수행하지 못한 경우가 많다 이러한 문제점에도 불구하고 국내 처분장의 안전성 평가시에는 처분매질에 대하여 기질내 확산현상을 어느 정도 고려할 수 있는지를 자연유사 연구를 통해 규명되어야 할 것이다.

수리지질계에서 지질매체에 따른 오염물질들의 분산 거동을 알아보기 위하여, 흡착 오염물질로서 Sr과 비흡착 오염물질로서 Cr-EDTA를 대상으로 화강암질암에 대한 흡착 및 확산실험을 수행하였다. 분리된 광물 및 파쇄된 암석에 대한 Sr 흡착은 pH가 증가함에 따라 더불어 증가됨을 보여준다. 또한, 용액내의 NaCl의 농도가 증가하면서 이온세기가 높아지게 되면, 시료에 흡착되는 Sr의 양은 급격히 감소하였다. 분리된 광물 시료 중에서는 흑운모와 견운모가 석영, 사장석 및 칼리장석과 같은 다른 조암광물에 비하여 Sr을 훨씬 많이 흡착하였는데, 이는 일반적으로 층상 규산염광물들이 다른 조암광물들보다 비표면적과 양이온 교환능력이 훨씬 크기 때문인 것으로 판단된다. 동일한 암석인 경우, 비흡착 물질과 흡착 물질간의 고유확산계수 값에는 거의 차이가 없었다. 이는 암석의 고유확산계수가 암석과 유체 상호간의 화학반응에 거의 영향을 받지 않음을 암시한다. 또한 암석의 고유확산계수는 공극률이 커질수록 큰 값을 보여준다. 암석의 두께가 두터워질수록 전정상정류구간(pre-steady state region)에서의 실험자료와 이론적으로 계산된 곡선 사이와의 불일치 정도는 감소하는 경향을 보여주는데, 이는 사공극 확산효과(dead-end pore diffusion effect)가 암석의 두께가 두꺼워질수록 줄어듦을 의미한다.

대수층을 취급하는데 있어서 어려운 문제중에 하나는 수문학적인 변수의 공간적인 분포를 추정하는 것이다. 이안지구 대수층의 경우 면밀한 분석을 위한 관정시험 자료가 많지 않다. 이안지구 대수층의 투수량계수의 분포를 결정하기 위하여, 수위관측지점을 투수량계수 자료로 전환하기 위해서는 이 지점을 pilot point로 정하여 수문학적인 변수의 공간분포를 추정하는 3단계의 절차를 검토하였다. 구성된 절차는 기지점의 값을 기초로 하여 변수분포의 지질통계적인 평가, 수치모델에 의하여 산정된 값과 비교, 최소화 알고리즘에 의하여 pilot point값을 보정하는 것으로 이루어 진다. 이안대수층의 변수분포를 평가 하는데 총 258개의 소구역으로 분할하고 각 소구역의 대표 투수량계수를 대상으로 Variogram을 구해본 결과 w=0.623, a=2.743을 얻었다. 이 계수를 이용하여 Kriging을 수행하고 보간된 투수량계수 분포를 가지고 수치해를 얻고 이를 관측치와 비교하여 보정하는 절차를 통해 투수량계수의 등고선을 나타냈다.