• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.2001-2006
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• 2010

본 연구에서는 수리모형실험을 통해 해안지역 대수층에서 해수침투가 일어나지 않는 지하수의 최적 양수량을 산정하였다. 해안 대수층 및 양수정을 구현하기 위해 가로 140 cm, 세로 70 cm, 두께 10 cm 의 직사각형 Sandtank 모형과 5 mm 원형관을 이용하여 수행하였다. 해수의 염도, 해안가의 지표경사 등을 기준으로 설정하였으며, 다공질 매체의 입자크기에 따른 수리전도도 2가지를 경계조건으로 하여 각각의 양수정 위치에 따라 최대 담수량을 모의하였으며, 이 때, 하나의 과잉 담수량에 따른 최적 염수량을 산정하여 염수침투 제어 효과를 검증하였다. 다공질매체의 수리전도도가 높을수록 최대 담수량이 증가되며 이에 따라 염수 침투 제어를 위한 최적염수량이 증가하였다. 또한 양수정의 위치가 염수조에 가까울수록 최대담수량 및 최적염수량이 감소되었다. 이러한 모의를 통하여 설정된 각각의 양수정 위치에서 최적의 염수량으로 염수침투를 제어함으로써 지속시간 이용가능한 최대담수량을 나타내었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권11호
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• pp.1087-1094
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• 2014

해안지역에서 지하수 해수침투 저감을 위하여 해수 양수 관정을 가동할 때 해수정으로 많은 양의 담수가 낭비되는 사례가 있다. 해수 침투를 저감시키고 낭비되는 담수를 유용하게 활용하기 위하여 이중 양수정이 제안된 바 있다. 이중 양수정은 해수 양수를 위한 해안 쪽의 해수정과 담수 양수를 위한 내륙 쪽의 담수정으로 구성된다. 선행 연구에서는 담수정의 해수 비율을 최소화시키기 위한 해수정의 양수량을 산정하였으나 담수정의 해수비율이 1~15% 범위로 나타나 담수정에서 담수를 확보하기 어렵다고 판단하였다. 본 연구에서는 이송이 지배적인 상황에서 이중 양수정의 효과를 분석하였다. 연구 결과 담수정에서 저염도 지하수를 확보할 수 있음을 밝혔다. 또한 해안 유역 차원의 적정 지하수관리를 위해서는 담수정의 해수비율을 최소화하는 것 외에도 해수정으로 낭비되는 담수량을 최소화하는 것도 함께 고려해야한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.83-83
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• 2015

최근 수자원 이용량의 증가 및 수자원 공급의 부족에 따라 대안으로 제시되고 있는 지하수 이용은 매년 크게 증가하고 있다. 내륙 지역의 지하수 개발 시와 비교할 때 해안 지역의 지하수 개발에는 해수침투 현상에 대하여 추가적 고려가 필요하다. 알려진 바와 같이 해안 지역의 과잉 양수와 해수면 상승 으로 해수침투가 더욱 깊이 침투하고 있는 실정이다. 이에 대해 정략적인 해수 침투길이 산정과 더불어 해수침투를 허용가능한 범위 내로 제한 시키는 지하수 개발이 필요하다. 해수침투 저감 공법에는 저투수차수벽 설치, 담수주입공법, 해수양수공법으로 크게 3가지로 구분할 수 있다. 저투수차수벽의 해수침투 저감 효율은 크지만 비용이 비싸다는 단점으로 본 연구에서 제외시켰다. 담수주입공법은 대수층에 담수를 주입하여 해수침투를 저감시키는 공법으로 인근에 양질의 수원을 필요로 하는 단점이 있다. 해수양수는 해안가에 양수정을 설치하여 해수침투를 저감시키지만 양수정에서의 담수가 혼합되어 담수낭비가 생기는 단점이 있다. 본 연구에서는 해안지하수의 해수침투를 저감시키기 위한 방법중 담수주입과 해수양수공법의 효율을 검증하고 각각 공법의 장단점을 비교하였다. 지하수 경계면 모델을 이용하여 각각의 수리수문 변수들이 미치는 영향과 해수침투 정도를 사례별로 연구하였다. 담수주입공법의 경우 담수주입량 많을수록 해수침투가 저감되는 경향이 있지만 최적의 담수주입량을 찾는데 목적이 있다. 해수양수공법에는 해수양수량이 증가하고 해수양수정의 위치가 해안선에 접할수록 해수침투 저감 효과가 있었다. 담수주입공법과 해수양수공법을 해수침투 저감을 위해 해안가에 적용할 경우 해당 지역의 특성을 면밀히 분석하여 적용해야 효과를 볼 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권1호
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• pp.23-35
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• 2015

본 연구에서는 3차원 수치모형을 이용하여 염수 대수층 내 담수 주입량에 따른 주입정과 양수정 사이의 담수체의 거동을 수치적으로 분석하였다. 대수층 내에 8개의 주입정이 동심원 상에 등간격으로 배열되어 있으며, 동심원 중심에 한 개의 양수정이 위치해 있다. 주입량이 상대적으로 작은 경우 주입정 주변의 담수체는 인근의 주입정에서의 담수체와 서로 혼합되지 않고 독립적으로 분포한다. 그러나 주입량이 증가함에 따라 담수체의 크기는 점차적으로 증가하며, 주입정과 주입정 사이에 염수와 담수가 혼합되어 있는 영역이 나타난다. 혼합되는 정도는 주입량이 증가함에 따라 증가되며, 이러한 현상은 양수정 주변에서도 동일하게 나타난다. 또한주입량이 증가할수록 양수정 주변 및 내에서의 염수비율이 점차적으로 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.116-116
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• 2017

지하수 인공함양은 수자원확보 및 비상시 용수를 목적으로 세계적으로 연구 및 프로젝트가 진행되고 있다. 인공함양의 방법에는 여러 가지의 방식이 있지만 본 연구는 관정을 통해 주입하는 ASTR(Aquifer Storage Transfer and Recovery)방법을 이용하여 연구하였다. ASTR이란 지표수를 인공적인 방법으로 대수층에 주입시키고, 일정기간 저장시키거나 유하시킨 후 양수하는 방법이다. 염수로 포화된 피압대수층에 담수를 주입하여 염수를 치환할 수 있는 주입-양수 시스템을 연구하였다. 염수로 포화된 대수층에서 인공함양기술을 성공시키기 위해서는 양수정으로 유입되는 염수비율이 0%을 만족하며, 주입으로 인한 수위상승량은 지반변형을 일으키지 않는 최소한의 값을 가지는 것이다. 본 연구는 앞서 언급한 인공함양기술을 성공시키기 위해 지하수 흐름모델과 최적화 모델을 결합한 최적전산모델을 이용하여 모의하였다. 지하수 흐름모델은 경계면모델을, 최적화 기법은 GA(Genetic Algorithm)을 이용하였다. 구축된 목적함수로는 양수정의 담수비율 최대화, 주입정에서의 수위상승량 최소화 그리고 양수개시시간 최소화로 구성하였다. 제약조건으로는 총 주입량 및 양수량 그리고 주입 및 양수정 개수이다. 서술한 목적함수와 제약조건을 만족하는 주입/양수정의 위치 및 유량을 최적전산모델로부터 얻을 수 있다. 기존 지하수 인공함양 및 개발은 사례별 연구 또는 전문가의 주관적 판단에 의존하는 경향이 있었다. 본 연구는 최적화 기법을 통해 복수의 관정에서 정량적인 산정이 가능하다. 현재 모델링에 의존한 연구로써 한계가 있지만, 추후 실제현장에 적용하여 모델 검정을 통해 신뢰도를 높이며 지하수 인공함양 개발에 많은 공헌을 할 수 있을 것으로 예상한다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권6호
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• pp.603-612
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• 2006

연안 대수층에 발생하는 해수침투를 효과적으로 방지하기 위한 대책으로서 인공 하수처리수의 대수층 함양수로의 가능성을 평가하고자 sand box를 이용한 실험실 규모의 연구를 수행하였다. 이를 위하여, 인공 대수층 내에서 다양한 양수 및 주입 조건에 따른 수리화학적 거동 특성을 평가하였다. 염수의 침투는 함양과 양수가 동시에 이루어질 때보다 양수가 없이 단지 함양만 이루어진 경우 더욱 저지되었다. 양수량과 함양량의 비가 $0.5{\sim}2$인 경우, 양수에 의하여 담수대로 침투하는 염수가 인공 수조 밖으로 배출됨과 동시에 함양에 의하여 함양관 주위로 형성된 수리화학적 방벽에 의하여 그 빈 공간은 함양수로 채워져 희석되어 해수침투가 후퇴되었다. 그러나 양수량이 함양량에 비하여 약 4배 이상인 경우 양수로 인한 빈 공간을 채울 만큼 함양량이 불충분해 염수는 담수대로 더욱 깊숙히 침투하였다. 양수량과 함얌량의 비가 $0.5{\sim}2$인 간헐적인 양수의 경우 S.M.I.값은 감소하였지만 그 비가 4이상인 경우 S.M.I.값은 $3{\sim}47%$로 오히려 증가하여 해수 침투가 진행됨을 나타내었다. 결론적으로 적절한 비율의 인공함양 혹은 간헐 양수방식을 채택할 경우 지하 대수층의 담수 자원을 안정적으로 이용하는 동시에 해수 침투를 효율적으로 방지할 수 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.995-1005
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• 2005

지하수 과도 개발에 따라 연안 대수층에 발생하는 해수침투를 효과적으로 방지하기 위한 대책으로서 인공 하수처리수의 대수층 함양수로의 가능성을 평가하고자 sand box를 이용한 연구를 수행하였다. 또한 인공 하수처리수의 함양에 의한 해수침투 경계면의 이동 억제 및 회복능을 조사하였다. 이를 위하여, 인공 대수층 내에서 양수, 저장, 인공 하수 처리수 주입의 변화에 따른 해수/담수 경계면의 수리학적 거동 특성을 평가하였다. 주어진 실험 조건에 따른 해수/담수 경계면의 변화는 Surfer 8(Golden Software, USA)에 의하여 도시화 되었다. 해수와 담수의 경계면은 양수량의 변화에 의하여 민감하게 영향을 받았으며 양수량을 감소시키더라도 경계면의 담수대 이동 속도는 더욱 증가하였다. 그러나 함양량이 감소할 경우 오히려 경계면이 담수대로 이동하는 속도는 감소하였다. 염수의 침투는 함양과 양수가 동시에 이루어질 때보다 양수를 하지 않으면서 함양이 이루어진 경우 더욱 저지되었으며 염수의 염도는 인공 함양수에 의해 희석되어 저하되었다. 결론적으로 인공함양을 효과적으로 이용할 경우 지하 대수층의 담수 자원을 안정하게 이용하는 동시에 해수침투를 수리학적으로 방지할 수 있음을 확인하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.159-168
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• 2010

해안대수층의 지형특성과 수리특성에 의한 담수-염수 경계면과 최대담수양수량의 변화를 연구하였다. 모래 대수층의 수리전도도와 사면경사, 그리고 염수의 염도조건에 따른 담수-염수 경계면의 기울기 및 염수쐐기의 침투길이를 분석하였으며, 일정한 위치의 양수정에서 최대담수양수량과 염수침투제어를 위한 최적염수양수량을 실내 모래수조 모형을 이용하여 분석하였다. 실험결과, 대수층의 수리전도도가 높을수록, 사면경사가 급할수록 최대담수양수량은 증가되었으며, 이때 염도에 의한 영향은 상대적으로 미미하였다. 또한, 최대담수양수량이 증가함에 따라 염수침투제어를 위한 최적염수양수량이 비례적으로 증가되었으며, 그 양은 최대담수양수량 보다 평균 14% 증가되었다. 양수정의 위치에 따라 최대담수양수량과 최적염수양수량은 변화되었고, 염수위와 담수-염수 경계면에서 가까울수록 양수량은 감소하였다. 이러한 결과는 해안지역에서 지하수 개발량의 최대화를 위한 양수정의 위치 선정시, 대수층의 수리전도도, 사면경사 및 염도가 고려되어야 할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제13권1호
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• pp.17-27
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• 2003

본 연구에서는 해수침투에 관한 기존 이론을 검증하고 지하수 함양량과 양수량의 변화에 따른 담-염수 경계면 이동현상을 고찰하기 위하여 실내 모형규모의 자유면 대수층에서 시간 영역 광전자파 분석기 (Time Domain Reflectometry: TDR)를 이용하여 2차원 염수침투 현상을 관측하였다. 실험 결과 염수와 담수의 경계면에서는 분산 혹은 확산에 의한 혼합대 (mixing zone)가 두텁게 형성되었으며 Badon Ghyben과 Herzberg가 가정한 비혼합 경계면 (sharp interface)은 형성되지 않았다. 따라서 본 연구에서 획득한 기준 해수면에 대한 자유수면($H_{f}$)과 염수 경계면($H_{s}$)까지의 깊이의 비에 관한 실험치와 Ghyben-Herzberg 근사법의 이론치가 일치하지 않음을 알 수 있었다. 한편, 함양량과 양수량을 달리하면서 경계면의 변화를 관찰한 결과 주어진 함양량에 대하여 양수량이 증가함에 따라 경계면의 이동속도가 증가하였고, 본 모형조건하에서 경계면의 이동속도는 함양량에 대한 양수량의 비 ($Q_{p}/Q_{r}$)에 약 7배나 달하는 것으로 나타났으며 이는 해안선에 인접한 해수 침투 취약지역에서는 양수량이 아주 중요한 역할을 한다는 것을 지시한다.

• 지질공학
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• 제19권2호
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• pp.131-138
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• 2009

해안지역에서 과잉 양수정 보호를 위한 최적 해수쐐기 제어 전산모델을 개발하였다. 최적화 목적함수는 세 가지 종류의 관정에 대하여 유도되었다: 담수 양수, 담수 주입 그리고 해수 양수. 지하수 개발과 쐐기 제어로 인하여 지하수 체에 미치는 영향을 고려하기 위하여 환경인자를 도입하였다. 가상 연직단면에 대한 적용 예에서 담수 인공 주입을 통하여 해수침투로부터 과잉 양수정을 보호할 수 있음을 보였다. 연직 단면 수치실험에서는 주입량 조건이 만족되면 여러 주입 위치에서 동일하게 과잉 양수정을 보호할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 지하수 환경인자를 고려하면 최적 주입위치가 고유하게 결정된다.