• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.322-322
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• 2022

유역 모형은 강우가 유출에 이르는 과정을 수문학적으로 재현해낼 수 있는 도구이다. 초기의 모형은 간단한 수준에서 유출과정을 모의하는데 그쳤으나, 기술이 발전함에 따라 유역 모형에 적용되는 매개변수의 수가 점차 늘어나게 되며 이론적 신뢰성과 복잡성을 동시에 갖게 되었다. 유역 모형은 집중형 모형과 분포형 모형으로 대별할 수 있는데, 기존에는 저류 함수법을 근간으로 하는 개념 기반의 HEC-HMS HEC-RAS 등과 같은 집중형 모형을 널리 사용한 반면, 점차 격자 기반에서 물리적 계산을 통해 유출 과정을 모의할 수 있는 GSSHA, Vflo, SWAT과 같은 분포형 모형의 활용이 늘어나고 있는 추세이다. 집중형 모형은 관측자료를 통해 산정된 경험식에 의존하고 있는 반면, 분포형 모형의 경우 각 격자가 가지고 있는 시·공간적 매개변수를 통해 물리적으로 유출과정을 계산하여 신뢰성을 확보하기에 유리하며, 미계측 유역에서도 활용이 가능하다. 지하수는 유역 모형의 댜양한 매개변수들 중 지표면 유출량에 밀접한 영향을 미치는 인자이다. 그럼에도 아직까지 경험식에 의존한 집중형 모형이 주를 이루고 있는 국내에서는 분포형 모형에 적용가능한 매개변수 최적화에 대한 연구는 미진한 실정이다. 이에 본 연구에서는 분포형 유역 모형의 침투모의 과정에 관여하는 공간 매개변수 중 밀접한 연관을 띠고 있는 대수층 깊이에 대하여 분석하였다. 여러 공간매개변수 중 침투능과 관계가 깊은 대수층 깊이에 대해 가장 적합한 매개변수 값을 도출해 내는 것이 본 연구의 최종 목적이라고 할 수 있으며, 분석은 국내 자연하천 유역을 대상으로 분포형 유역 모형에 일반적인 수준으로 적용할수 있는 범위를 검토하였다. 본 연구를 통하여 분포형 유역 모형에서 하나의 매개변수인 대수층 깊이의 정량화에 기여되기를 바란다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권8호
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• pp.687-693
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• 2004

관측한 유역특성 자료와 지하수 유동 매개변수 값을 변화시키면서 MODFLOW 모형으로 시뮬레이션 한 결과를 비교ㆍ분석하였으며, 민감도 분석을 통하여 매개변수들의 상대적인 중요성을 파악하였다. 투수계수, 비산출율, 비저류계수, 대수층 두께 및 양수정 위치 등의 다양한 매개변수들에 대한 지속가능개발량 반응을 분석하였다. 매개변수에 대한 민감도 분석 결과, 하천에서 지하수체로 유입하는 량과 저류량은 비산출율과 대수층 두께에 민감하였으며, 지속가능개발량은 투수계수와 대수층 두께에 민감한 것으로 나타났다. 본 연구결과는 지역특성을 고려한 지하수 개발 및 관리계획 수립을 위한 기초자료로서 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.294-294
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• 2018

복잡한 수문 수리지질학적 조건을 고려할 수 있는 SWAT-MODFLOW 지표수-지하수 통합모형과 대수층-하천-양수정 시스템을 단순화한 Hunt (1999) 해석해를 죽산천 인근 지역에 각각 적용하여 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 모의하고 그 결과를 비교하였다. 하천으로부터 약 1 km 이내에 위치한 천부 지하수 관정들 중에서 취수계획량이 $100m^3$/일을 초과하는 18개의 관정을 선별하고 지하수 양수량 대비 하천수 감소량(하천수 감소비)을 산정한 결과 대부분의 관정에서 해석해와 모델링 결과의 차이가 0.2 미만으로 매우 작은 것으로 나타났다. 따라서 해석해가 하천-대수층 시스템을 단순화한 조건에 대해 유도되었음에도 불구하고 정밀한 모델링에 준하는 결과를 나타낼 수 있는 것으로 분석되었다. 그러나, 양수기간이 장기화되거나 하천과 관정간의 이격거리가 증가함에 따라 해석해와 모의결과의 차이가 다소 증가하는 경향을 나타내었다. 해석해가 대수층 저류량의 감소와 하천수량의 감소가 장기적으로 균형을 이루는 동적 평형 상태를 구현할 수 없고 하천수위의 급격한 변화에 따른 하천수와 지하수간의 상호 교환량의 불규칙한 패턴 또한 모사할 수 없는 한계가 있지만 양수기간 5년 이내의 하천수 감소량의 평균적인 거동은 수치모의 결과와 유사한 것으로 평가되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권6호
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• pp.555-561
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• 2020

본 연구에서는 상, 하부 2개의 대수층이 연결된 누수대수층에 대해 상부 1층 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정하기 위해 개발된 Hunt 해석해의 적용성을 평가하였다. 두 대수층의 투수량계수 및 저류계수, 층간 누수계수, 하천-관정 이격거리, 하상의 수리전도도, 하폭 등 다양한 수리특성치 크기 조합에 따라 양수 후 5년 평균 하천수 감소량을 해석해로 산정하고, 범용적으로 사용되고 있는 MODFLOW 지하수유동모형으로 정교하게 모의된 수치해와의 비교를 통해 하폭을 점으로 간주하여 유도한 해석해 적용 결과가 정확한지를 평가하였다. 그 결과 하천-관정 이격거리가 하폭 이상되거나, 하천고갈인자(Stream Depletion Factor)가 약 3,000일 이어야 해석해로 산정한 하천수 감소비의 오차를 0.05 아래로 줄일 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 하상수리전도성이 1 m/d 보다 작거나, 하부대수층의 수리확산계수가 100 ㎡/d 보다 작거나, 상부와 하부대수층의 수리확산계수비가 5 이상, 층간 누수계수가 0.0004 m/d 보다 작을 때 해석해가 수치해에 비해 전반적으로 과다하게 산정되는 것으로 분석되었다.

• 자원환경지질
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• 제47권6호
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• pp.625-633
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• 2014

캐나다 아퀴스토어 프로젝트는 인근의 화력발전소에서 포집한 이산화탄소를 심부 약 3,500 m에 존재하는 염대수층에 저장하는 포집, 수송, 주입 및 저장의 전 과정을 포함하는 세계 최초의 통합 실증 프로젝트이다. 이산화탄소의 저장소로서의 염대수층은 기존의 한정적으로 분포된 석유가스 저류층과 비교했을 때 전 세계 어디서나 분포하므로 이에 대한 실증 연구는 이산화탄소 지중저장의 저변 확대에 큰 의미가 있다. 염대수층에 이산화탄소를 주입하고 추적하기 위해서는 지하의 물성을 파악하고 특성화해야 한다. 본 연구는 캐나다 아퀴스토어 이산화탄소 지중저장 현장의 탄성파 탐사자료로부터 석유가스 자원 탐사에 이용되는 진폭 변화 분석기술을 응용하여 지중저장 대상지층의 유체 포화 특성을 도출하였다. 시추공 검층자료에서 해석된 이산화탄소 저장층 구간의 상부 및 하부는 Winnipeg층 1,815 ms과 Deadwood 층 1,857 ms로 탄성파 자료와 대비하였다. 대상 구간의 탄성파 기록으로부터 입사각에 따른 진폭 크기변화를 확인한 결과 자료의 상관성은 45 %에서 81 % 범위였다. 종축절편과 진폭구배 속성을 교차출력한 결과는 반비례 관계를 보여 전형적인 함수 퇴적층에 해당하였다. 계산된 속성들에서 대수층의 기저를 공간적으로 도시하였고 이산화탄소 지중저장 구간의 포아송비 변화를 예측하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권10호
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• pp.893-909
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• 2010

지하수의 지속가능개발량을 산정하기 위해서는 유역 내에서 지하수 개발에 따라 시공간적으로 끊임없이 변화하는 하천과 대수층의 상호흐름을 포함한 물 순환계의 유동을 모의하여야 한다. 유역 단위의 지하수 함양 및 하천-대수층 상호흐름 특성을 모의하기 위한 강우-유출모형으로 탱크모형과 SWMM 모형을 선정하였다. 토양저류구조 표준3단 탱크모형을 하천과 대수층의 상호흐름을 모의할 수 있도록 개선하였다. 오차의 비등분산성을 고려하기 위한 분산함수를 가진 최우도추정법을 적용하고, 전역 최적화 기법인 Simulated Annealing 방법을 적용하여 탱크모형과 분산함수의 매개변수를 동시에 추정하였다. 하천-대수층 상호흐름을 개선한 SWMM-GE모형은 도시하천에 적용되어 검증을 받은바 있다. 금강의 지류인 갑천 유역에 하천-대수층 상호흐름을 개선한 탱크모형(TANK_GS)을 적용한 결과 개선 전 보다 모형성능평가가 더 나았으며, SWMM-GE 모형과 동일하게 지하수 함양 및 하천-대수층 상호흐름 현상을 잘 모의하고 있었다. 향후 권역 수자원 계획 등에 활용이 용이한 탱크모형(TANK_GS)을 이용하여 지하수의 지속가능 개발량 산정이 가능하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.769-777
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• 2016

본 연구에서는 2층 누수대수층 시스템에 관한 Ward and Lough (2011)의 해석해를 이용하여 심부대수층 양수로 인한 하천수 감소량을 분석하였다. 하천변에 위치한 110개 지하수 관정 각각에 대해 양수량 대비 하천수 감소량을 산정한 결과 양수기간 5년 동안 작게는 0.1미만에서 크게는 0.8을 초과하여 관정 위치에 따라 큰 차이를 나타내었다. 단일 대수층 구조에 대한 Hunt (1999) 해석해 적용 결과와의 비교를 통해서 Ward and Lough (2011)의 해석해로 구한 하천수 감소량은 두 층의 수리특성의 상이함과 연직 방향 지체의 영향으로 평균적으로 약 50 % 만큼 작게 산정되었다. 충적층에 대한 하천고갈인자가 약 1,000 보다 크거나 암반층의 하천고갈인자가 100보다 큰 경우, 또는 연직 누수계수가 $10^{-5}s^{-1}$보다 작을 경우에는 지하수 양수가 하천수 감소에 미치는 영향이 작은 것으로 분석되었다. 또한 미 측정값인 충적층의 투수량계수 및 저류계수, 충적층과 연결된 하천의 하상수리전도도, 암반층 연직수리전도도 등의 크기에 따른 하천수 감소량의 변동 특성을 평가하였다.

• 자원환경지질
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• 제44권3호
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• pp.239-246
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• 2011

도서지역의 지하수는 중요한 수자원으로 이용되고 있으나 지하수의 과잉 개발은 해수침투를 유발하거나 온천공에서는 온도 저하 등의 문제를 일으킬 수 있다. 본 연구는 석모도 매음리 일대의 온천공 및 지하수공에서 장기 모니터링을 실시하여 연구지역의 수리지질 특성을 추정하였다. 온천공 모니터링 결과 계절적인 수위 변화나 지속적인 수위 하강 또는 상승은 나타나지 않았으며, 공내 약 10 m 내외 심도에서 측정된 지하수온은 몇 개의 공에서 대기 최고온도와 2~5개월 정도의 시간차를 보이며 일년 주기로 나타났다. 그리고 조석 변동에 따른 유효응력 변화를 분석하여 저류계수를 계산하였다. 조석 영향을 분석한 결과 조석효율 요소를 이용하여 계산된 저류계수가 시간지연 요소를 이용한 값들보다 다소 크게 나타났다. 여러 가지 대수층 조건을 가정한 조석 분석법은 넓은 범위의 저류계수 값을 산정할 수 있으나, 본 연구에서 적용한 조석 분석법으로 계산된 값은 합리적이라 판단된다. 측정된 수위 및 조석 변동 형태가 동남향 방향으로 유사한 이유는 지반내 수리지질적인 연결성 또는 단열계의 분포특성에 의한 것으로 추정된다. 본 연구의 결과는 적정 지하수 사용량 또는 지하수 부존 평가나 온천공들의 개발 및 허가량 등에 대한 평가 자료로 이용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.1001-1008
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• 2017

누수대수층-하천-양수정 경계치 문제에 관한 Zlotnik and Tartakovsky 해석해를 이용하여 하천-관정 이격거리, 대수층의 투수량계수 및 저류계수, 누수층의 누수계수, 하상의 수리전도성 값의 다양한 조합에 대해 지하수 양수로 인한 하천수 감소율을 산정하고 그 변동 특성을 분석하였다. 본 연구에서 적용한 수리조건에 대해서는 하상수리전도성과 반대수층 누수계수가 하천수 감소율 크기에 지배적인 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 하부대수층의 수위변화를 무시하고 고정수두 경계조건을 부여한 Zlotnik and Tartakovsky 해석해의 적용성을 평가하기 위해서 상하부 대수층의 수위변화를 동시에 고려한 보다 실제적인 조건에 대해 유도된 Hunt 해석해와 비교하였다. 그 결과 Zlotnik and Tartakovsky 해석해는 양수기간 1년 이하의 단기간 영향을 예측하는데 적절하며, 하천고갈지수가 2,500일 보다 크거나 누수계수와 하천-관정이격거리의 곱이 10cm/s 미만인 경우에 적용하는 것이 바람직한 것으로 분석되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권4호
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• pp.280-286
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• 2005

장기적인 관점에서 띠 산화탄소 지중처리는 대기 중의 온실 가스를 제거하는 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 본 해설에서는, 이산화탄소 지존처리를 위한 세 가지 모니터링 프로젝트에 대해 살펴보고자 한다. 먼저 북해 Sleipner West 필드의 경우로, 여기에서는 염류대수층에 이산화탄소를 주입하고, 해수면에서 반복적으로 탄성파탐사를 실시하였다. 이를 통해, 대수층 내에서 이산화탄소 기포가 확산된 범위와 형태를 파악하였다. 다음은 Weyburn 유전의 경우로, 복잡한 파쇄 구조로 된 탄산염 저류층에 대규모의 이산화탄소를 주입하고 있던 이 유전에서 시간 경과에 따른 고해상도 P파 탐사를 실시하여 각기 다른 암석으로 이루어진 두 지층 사이의 이산화탄소 거동특성을 파악하였다. 마지막으로, 미국 캘리포니아 중부에 위치한 Lost Hills 유전의 경우는 시간 경과에 따라 시추공간 전자탐사 영상화 기법을 적용하여 동일한 시추공에서 얻은 유도 검층 자료와 잘 일치하는 전기전도도 영상을 얻고, 전기전도도가 시간 경과에 따라 감소하는 것으로부터 이산화탄소가 염수를 대체했다는 사실을 확인하였다.