• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.506-510
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• 2009

대수층내의 담수-염수 경계면의 위치와 기울기를 파악하는 것은 해안가의 지하수 개발을 위해 선행되어야 하는 연구이다. 가로 140 cm, 세로 70 cm의 사각형 수조에 모래를 채운 모래염수조를 이용하여 포화된 다공질 매체에서 형성되는 담수-염수 경계면을 모의하였다. 다공질 매체의 입자크기에 따른 수리전도도, 해안가 지형의 지표경사, 해수의 염도에 대한 조건을 각기 달리하여 여러 실험조건에서 각 경우에 따라 형성되는 경계면의 형태를 모의하였고, 각 인자가 경계면의 형성에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하였다. 각 조건에 따른 총 31가지의 실험을 수행하였으며, Glover 포텐셜 유도식을 이용한 염수침투 경계면을 비교하였다. 모형에서 측정된 염수침투 경계면은 위의 이론식들의 계산치와 유사한 양상을 보였으며, 경계면의 위치와 기울기는 수리전도도, 지표면경사, 염도에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.10 no.5
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• pp.159-168
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• 2010

This study investigates the relationships between the maximum freshwater pumping discharge and hydraulic properties of coastal aquifer using a laboratory model. The experiment performed the fresh pumping test in various locations near the saltwedge induced by saltwater intrusion to freshwater over aquifer characteristics of hydraulic conductivity, salinity, and ground surface slope. Saltwater pumping also tested to protest saltwater intrusion to the excessively discharging freshwater well. The maximum freshwater discharges were achieved, and then the optimum saltwater discharges were measured. It is found that greater hydraulic conductivity and ground surface slope produced greater the maximum freshwater pumping discharge. Salinity gave less impact on the pumping discharge relatively. Higher freshwater discharge was found at higher hydraulic conductivity and steeper ground surface slope. The optimum saltwater discharge required 14% more pumping rate than the maximum freshwater discharge to keep saltwater intrusion to the freshwater pumping well. Pumping well located closer to salt-wedge profile promoted less freshwater pumping discharge. Therefore, pumping well location, hydraulic conductivity, ground surface slope, and salinity should be taken into account in freshwater pumping in coastal aquifer.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.217-217
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• 2019

해안과 하천이 위치해 있는 낙동강하구의 담 염수 경계면 추적 연구에서 담 염수 경계면의 담수기원특성을 분석하기 위해서는 담 염수 경계면을 이루는 담수의 기원이 하천 혹은 지하수 인지를 규명하는 것이 매우 중요하다. 담 염수 경계면에 있는 담수는 일반적으로 하천과 지하수에 의한 것으로, 낙동강하구 일원을 대상으로 지하수공 내 해수침투 여부 파악을 위해 화학적(유기물) 분석을 실시하였다. 이와 아울러 낙동강하구 일원에서 담 염수 경계면에서 채취한 수질시료의 담수기원을 분석하기 위하여 K-water연구원 수질안전센터에 지하수공 7개지점(BH-1~7호공)의 심도별 물시료 2~4개지점(총 23개 지점), 하천(1개 지점), 해수 및 해안유출수(각 1개 지점)를 포함한 26개 시료를 LC-OCD(Liquid Chromatography-Organic Carbon Detector)로 분석하였다. LC-OCD 분석결과 특성은 기본적으로 유기물질이 물에서 유래한 aquagenic 혹은 토양층에서 유래한 pedogenic 유기물질 인지에 달려있다. 댐 또는 하천에서 pedogenic 유기물의 농도는 일반적으로 유역분지의 수문 또는 수리지질학적 경로에 의존한다. pedogenic 유기물들은 주로 상대적으로 작은 분자량을 갖는 친수성, 높은 사슬밀도 및 내화성 분자특성을 갖는 펄빅산으로 구성된다. aquagenic 유기물질은 수생 식물성 생물이나 플랑크톤의 분해 산물로서 세포벽에서 유래된 peptidoglycans와 고분자량의 polysaccharides 등을 포함한다(Chio & Jung, 2008; Buffle, 1988). 담 염수 경계면 추적을 위한 7개 관측공의 심도별 수질시료는 하천, 해수, 그리고 해안유출수의 용존유기탄소를 분석하기 위하여 LC-OCD로 정밀분석하였다. 그 결과, humic, 휴믹물질의 산화물질인 building blocks, 생물고분자 물질(bio-polymers), neutrals, acids로 분석되었으며, 일반적인 자연유기물질의 기원은 pedogenic과 aquagenic 유기물질로 분류된다. IHSS 표준물질 분석 등을 통한 SUVA 값으로부터 자연유기물질의 기원정보를 제공하는 HS-Diagram으로 도시한 결과, 2018년 11월 2일 조사한 26개의 원수시료 전체는 pedogenic fulvic acid〉aquagenic fulvic acid으로 하천의 기원이 우세한 것으로 분석되었다. BH-1호공과 BH-6호공의 특정 1개구간 GL.-6m를 제외한 모든 구간에서 aquagenic FA의 지하수 기원으로 분석되었으며, 나머지 지하수공(BH-2, 3, 4, 5, 7)과 하천 및 해안유출수는 유역분지 수문학적 경로인 pedogenic FA의 하천 기원의 담수인 것으로 분석된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.11
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• pp.1005-1015
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• 2009

Saltwater intrusion in coastal aquifer was investigated using a laboratory model. Salt-wedge profiles were reproduced in a porous media tank 140 cm long, 70 cm high, and 10 cm wide. The experiments were performed with various conditions of porous media hydraulic conductivity, salinity, and ground surface slope to assess relationships on salt wedge location and inclination. Salt-wedge profiles induced by saltwater intrusion were observed in porous media equilibrium state, and compared with previously derived formulas of the Glover (1959), Henry (1959) and Strack (1976). It was found that salt-wedge shape and formations were affected by the water level ratio ($H_F/H_S$) due to high hydraulic conductivity, saltwater salinity and ground surface slope. High $H_F/H_S$ of porous media having high hydraulic conductivity shifted the saltwater interface toward the saltwater reservoir. Increasing surface slope of the porous media caused the salt-wedge profile inclination to decrease. Saltwater salinity also contributed to the location of saltwater interface, yet the impact was not more significant than hydraulic conductivity.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.3B
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• pp.263-269
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• 2006

An optimization model was developed for groundwater development and management in coastal areas. The optimization model consists of coastal groundwater flow model and optimization techniques. The objective of this work is to validate sharp-interface model which is one of major components of the optimization model. A laboratory experimental model is built to simulate freshwater lens, i.e., layer of freshwater floating on top of saltwater, phenomena. Experimental results for the position of fresh-saltwater sharp-interface and the salinity in well are compared with numerical results. Average ratio of relative error is estimated approximately between 2.91% and 4.39%. And the numerical results are in good agreement with the laboratory results of water quality in well in addition to the position of sharp-interface. Accordingly the evaluation of coastal groundwater flow using sharp-interface model can produce reasonable results.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2003.04a
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• pp.67-72
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• 2003

제주도 동부지역에 설치한 심부관측정과 지하수 개발공에 대한 시추코아 지질검층, EC 및 수온검층, 지하수위 관측, 수질조사 등의 자료를 기초로 이 지역의 지하지질 분포와 지하수 부존특성에 대해 해석을 실시하였다. 제주도 동부 해발 200m 이하지역은 평균 해수면 하 90~120m 깊이까지 투수성이 좋은 용암류 누층으로 이뤄져 있으며, 일부지역에서는 서귀포층 상부에 유리쇄 설성 각력암층(hyaloclastite breccia)이 두껍게 분포하고 있어 담수지하수의 확산과 해수의 유입이 잘 일어날 수 있는 지질상태를 이루고 있다. 특히 서귀포층은 G-H비에 의한 담.염수 경계면 분포 깊이보다 깊은 위치에 존재하고 있어 제주도 서부지역에서처럼 담수지하수를 저류 해주는 역할을 기대하기 어려운 것으로 판단된다. 제주도 동부지역 지하수체는 수직적으로 담수지하수, 저염지하수, 염수지하수로 구분할 수 있으며, Ghyben-Herzberg 원리가 적용되는 담수렌즈(기저지하수) 두께는 일반적인 G-H비 보다 훨씬 얇은 평균 1:20의 비율을 나타냈다. 담수렌즈는 대체로 해안으로부터 내륙쪽 8km 지역까지 광범위하게 발달하고 있으며, 담수렌즈 포장량은 822백만톤(공극율 5%)에서 1,970백만톤(공극율 12%)의 범위로 추정되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.447-447
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• 2022

하굿둑 실증시험 및 개방 시 하굿둑으로부터 해안지역 대수층의 지하수 내 염분침투를 예방하고 지속가능한 지하수자원 이용과 관리를 위해서 담수(freshwater)와 염수(saltwater)의 경계면 변동 및 분포를 추적하기 위해 지화학적·물리적 접근 연구는 매우 중요하다. 해안 및 하굿둑 주변지역의 담·염수 경계면 특성에 관한 조사 및 분석은 직·간접적 관측방법으로 이뤄진다. 직접 관측방법에는 심도별 전기전도도(Electrical condutivity, EC) 측정 방법으로 1개 정밀센서(CTD-Diver)를 와이어에 연결하여 수동으로 측정하는 방식과 자동 관측센서(CTD-Diver)를 공내 여러 관심심도에 이격거리에 따른 관측센서를 여러 개 설치하여 특정 관심심도별 연속적인 상태를 파악하는 방법이다. 간접 관측방법에는 관심심도별 또는 특정 심도의 지하수 수질을 채취하여 지화학 분석하는 방법이 있다. 직·간접적 관측방법에는 관심심도별 구간의 이격거리와의 공백과 조사시기에 대수층의 해수침투를 파악할 수 있으나 연속적 관측과 예측은 매우 어렵다. 직접적 관측방법 중 1개 정밀센서와 와이어를 이용한 특정 시·공간에 대한 연직 프로파일링 관측은 가능하나, 연속적 관측과 예측 또한 매우 어렵다. 따라서 본 연구는 물리적 방법을 기반으로, 하굿둑 인근의 담수(freshwater)와 염수(saltwater)와의 경계면 분포특성에 관한 연구는 하굿둑 실증시험 시 지하수 내 염분침투에 따른 지하수 환경 등에 대한 전반적 특성 등을 분석하였다. 하구언 일대의 지하수 내 염분침투 및 지하수 오염관리를 위해 실증실험 등 인위적인 요소와 강우, 태풍, 가뭄 등 자연적인 요소에 의해 여러 형태의 분포특성을 보이는 담수와 염수의 분포 및 혼합대의 특성에 따른 담염수의 경계면 형태별 분석을 하는데 목적을 두었다. 해수침투의 예방과 지하수 오염 방지를 위해 심도별 자동 수질측정 장치를 개발하고, 이를 이용한 염지하수의 프로파일링 감시 시스템을 제안하였다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.13 no.1
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• pp.17-27
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• 2003

In this study, a phenomenon of saltwater intrusion was monitored under various conditions regarding recharge and pumping rate using time domain reflectometry for a laboratory scale unconfined aquifer to verify the basic theory behind seawater intrusion and to investigate movement of salt-freshwater interface in accordance with the ratio of pumping and recharge rate. Results showed that a thick mixing zone was formed at the boundary instead of a sharp salt-freshwater interface that was assumed by Ghyben and Herzberg who derived an equation relating the water table depth $(H_f)$ to the depth to the interface $(H_s)$. Therefore our experimental results did not agree with the calculated values obtained from the Ghyben and Herzberg equation. Position of interface which was adopted as 0.5 g/L isochlor moved rapidly as the Pumping rate $(Q_p)$ increased for a given recharge rate $(Q_r)$. In addition, interface movement was found to be about 7 times the ratio of $Q_p/Q_r$ in our experimental condition. This indicates that Pumping rate becomes an important factor controlling the seawater intrusion in coastal aquifer.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.131-131
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• 2023

지하수는 담수-염수 경계면의 형성 및 변동 특성, 지하수위 분포 및 변동특성에 따라 기저지하수, 준기저지하수, 상위지하수 등으로 구분된다. 이 중, 기저지하수는 담수(1,000g/cm³)와 염수(1,025g/cm³)의 비중 차이에 의해 담수가 염수 상부에 Ghyben-Herzberg 원리에 의해 부존한다. 본 연구에서는 부존 형태에 따른 지하수위 변동을 보고자 하였다. 먼저 이상화된 지형에서 부존형태에 따른 지하수위 변동의 영향을 확인하고자, OpenGeoSys 모형을 이용하여 3차원 수치모의를 수행하였다. 그 결과 상위지하수의 지하수위보다 기저지하수 조건에서의 지하수위가 낮아진 것을 확인할 수 있었다. 이는 부존 형태의 차이로 인해 발생되는 담수-염수 비중 차이가 지하수위 변동에 영향을 미친다는 것을 파악할 수 있었다. 또한, 실제 지형에 적용하여 지하수위의 변동성을 분석하기 위해서, 제주 남부 중서귀 유역을 대상으로 수치모의를 수행하였다. 모형 검증은 범위 내 4개의 관측지점에서의 2022년 지하수위 자료를 이용하였다. 검증된 모델에 염분 농도 조건을 추가하여 기저지하수를 형성하여 모의를 수행했다. 따라서 본 연구는 부존 형태의 차이로 인해 발생되는 담수-염수 비중 차이가 지하수위에 끼치는 영향을 파악할 수 있었다. 향후, 상위지하수에서 염수가 침입했을 때, 수위 저하에 따라 감소되는 지하수위량을 예측할 수 있을 것이라 기대된다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.54 no.6
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• pp.699-707
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• 2021

Hwajinpo Lagoon, located on the eastern coast of Korea, is a unique environment where freshwater and saltwater are mixed. Systematic management of the lagoon is required because it is a biodiversity-rich and area of high conservation value. The existing environment of the lagoon was evaluated by identifying the distribution of the groundwater level and groundwater flow characteristics. In addition, hydrogeochemical fluctuations were analyzed to determine the effect of seawater intrusion into the aquifer. The results demonstrate that the freshwater-saltwater interface is distributed throughout the aquifer and rises when water of the lagoon evaporates due to prolonged periods of low rainfall and high temperature, thereby increasing the possibility of seawater inflow through groundwater. As for the ionic delta properties (difference between the measured and theoretical concentration of mixed waters), it was estimated that the cation-exchange and precipitation reactions occurred in the aquifer due to seawater intrusion. The ratio of seawater mixed at each point was calculated, using oxygen isotopes and chloride as tracers, resulting in an average of 0.3 and a maximum of 0.87. The overall seawater mixing ratio appears to be distributed according to the distance from the coast. However, some of the results were deviated from the theoretical expectations and reflected the characteristics of the nearby aquifers. Further research on seasonal changes and simulation of seawater intrusion mechanisms is required for specific analysis.