• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.4
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• pp.397-401
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• 2006

A laboratory study was conducted to evaluate the kinetics of oxidation of trichloroethylene(TCE) in groundwater by potassium permanganate($KMnO_4$). Consumption of permanganate by TCE and aquifer material was also evaluated to obtain an appropriate injection rate of $KMnO_4$. TCE degradation by $KMnO_4$ in the absence of aquifer material was effective with a pseudo-first order rate constant, $k_{obs}=5.24{\times}10^{-3}s^{-1}\;at\;KMnO_4=500mg/L$. TCE oxidation by $KMnO_4$ was found to be second order reaction and the rate constant, $k=0.65{\pm}0.08M^{-1}s^{-1}$. Meanwhile, aquifer materials from the field site were actively reacted with permanganate, resulting in the significant consumption of $KMnO_4$. It might be attributed to the existence of metal oxides in the aquifer materials.

• Journal of Life Science
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• v.24 no.5
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• pp.543-548
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• 2014

Aquifer recharge and recovery is a technology used to ensure a stable supply of clean water. During the process, river water is injected into a soil aquifer and stored. The stored water is then recovered and used to produce drinking water. It is important to understand quality improvement of the injected water while it is stored in the aquifer. In the present study, a lab-scale column reactor containing saturated-zone soil was employed to mimic an aquifer. The reactor was used to investigate microbial removal of nitrate that is a major inorganic contaminant detected in the Nakdong River. The reactor was introduced with river water that contained nitrate at concentrations (5.07, 6.81, 8.27, and 11.07 mg $NO_3{^-}/l$) detected downstream of the Nakdong River in the past 2 years. The nitrate concentrations decreased during the introduced water is retained in the reactor. Effluent from the reactor contained 1.49 mg $NO_3{^-}/l$ or less and had an average pH of 7.98 regardless of the nitrate concentrations of the influent. However abiotic control reactor showed similar nitrate-concentrations in its influent and effluent. Considering the result of abiotic control, the decreased nitrate concentration observed in the test column suggested that microorganisms in saturated-zone soil removed nitrate in the river water introduced into the reactor. Results of this study will be used to better understand microbial improvement of water quality in aquifer recharge and recovery technology.

• Economic and Environmental Geology
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• v.39 no.3 s.178
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• pp.269-284
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• 2006

Aquifer responses to the river stage fluctuations were analyzed between the groundwater level and the river stage in an alluvial aquifer. The auto-correlation and cross-correlation as a time series analysis were applied. Study site is a floodplain in the Mangyeong river. Groundwater levels in each depth representing the silt and sand(SS), gravel and sand(GS), and weathered zone(WZ) layer were monitored. The groundwater levels were more sensitive to the river stage fluctuations than rainfall. Since the river stages are influenced by the gate operations downstream and tide, show periodic patterns, and the correlation coefficients with rainfall is low. Cross-correlation function between groundwater level in each depth do not show any delay time, then response time is very short to each depth. Cross-correlation analysis were performed to estimate the response time of groundwater levels to river stage fluctuations. Groundwater levels respond to the river stage within 30 minutes to 1 hour in wells near the stream. Short time lag between groundwater level and river stage indicates the quick response. A different response time imply the hydraulic inhomogeneity of the site, and a probable high permeability zone between river and aquifer can be inferred. Mangyeong-river in study site is a gaining stream normally, and river stage rising by gate operation or floods makes river water flow into groundwater. The auto-correlation and cross-correlation functions as a time series analysis can be a good tool to interpret the aquifer responses to stream stage fluctuation

• Economic and Environmental Geology
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• v.48 no.2
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• pp.131-145
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• 2015

Thermodynamic prediction of weathering products from primary aquifer minerals around underground disposal sites was investigated. The distribution of solubility quotients for kaolinite-smectite reactions showed the trend of reaching at equilibrium with Ca-, Mg-, and Na-smectite for deep groundwaters in granitic aquifers. The values of $10^{-14.56}$, $10^{-15.73}$, and $10^{-7.76}$ were proposed as equilibrium constants between kaolinite and Ca-, Mg-, and Na-smectite end members, respectively. On stability diagrams, most of deep groundwaters were located at equilibrium boundaries between stability fields of kaolinite and smectites or on stability fields of smectites and illite. Shallow groundwaters in basic rock aquifer were plotted at the same stability areas of deep granitic groundwaters on stability diagrams. The results indicated that the primiary mineralogical composition may be important to predict weathering products in deep aquifers.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.10 no.3
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• pp.9-15
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• 2005

Soil aquifer treatment is a water reuse technology that secondary or tertiary treated wastewater is infiltrated into the aquifer in which physical and biochemical reactions occur. Major consideration in SAT is the removal and transport of DOC and nitrogen species. In this study, reaction mechanism in SAT was examined considering nitrification, denitrification and organic oxidation. In addition, SAT modeling system was developed as the reaction mechanism was applied to groundwater flow and transport model. In verification of the reaction module by 1-dimensional unsaturated soil column test, the experimental data of all of the species, ammonium, nitrate, DOC and DO, were well matched with the simulation results. In sensitivity analysis, ammonium partition coefficient, dissolved oxygen inhibition constant and biomass decay rate affect ammonium, DOC and DO concentration of effluent, respectively.

• Journal of the Korean Society of Groundwater Environment
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• v.4 no.1
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• pp.54-59
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• 1997

The river and groundwater are contaminated by pollution source of a waste landfill and others near river. The contaminant transport and response of aquifer parameters are studied in the aquifer affected by variation of river stage. First, the equation for component of variation velocity with river stage is developed by using the analytical solution of groundwater governing equation. The numerical model which considered component of variation velocity is constructed for the transport of mass by advection and dispersion. In order to verify a numerical scheme, the analytical solution is used. The numerical solution is coincided with the analytical one. Aquifer parameters of Nanjido are used as the data for numerical experiment. Second, the range of aquifer parameters is established in order to reponse contaminant transport in aquifer with river stage. The result of numerical experiment shows that the range of the storage coefficient except hydraulic conductivity and effective porosity is relatively sensitive to the contaminant transport. When the storage coefficient is the order of 10$\^$－2/, the response is very sensitive to the variation of river stage.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.228-228
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• 2018

강변여과는 지하수 인공함양 방식 중 유도함양(induced recharge) 또는 간접함양 방식에 속한다. 이는 하천 및 강변 부근에 집수시설을 설치한 후, 미고결층 대수층(unconsolidated aquifer)의 자연 오염 저감능을 이용하여 지표수를 간접 취수하는 방식으로 수질이 불량한 지표수가 대수층을 관류하면서 희석, 화학적 이온 교환 및 반응, 흡착, 생물막(biofilm; 미생물에 의한 자연저감), 여과 등을 통하여 수질이 개선된다. 강변여과수내의 용존 농도가 높은 철과 망간은 수처리 비용증가, 용수관정 및 시설물의 수명단축을 초래한다. 따라서 강변여과 지역의 미고결 대수층에서 효과적인 철과 망간 동시 제거(vyredox)를 위해 에어서징(air surging)과 블록 서징(block surging)을 실시하기 위해서 실내 물탱크 모델(water tank model)에서 에어서징에 따른 공기 순환 우물시스템을 관찰하였으며, 이를 바탕으로 현장시험(Test bed)에 적용하였다. 미고결 대층수층에서의 철 망간은 음용수 기준치(각각 0.3 mg/L)를 초과하고 있으며, 강변여과 취수 개발 및 이용을 제한하는 요인이 되고 있다. 본 연구에서 사용된 에어서징과 블록서지 기술은 자갈층 및 미고결 대수층에 충진된 슬라임 및 폐색(clogging)을 제거함과 동시에 관정 주변의 대수층의 투수성 개선과 산화환경으로 치환되며, 대수층에 잔존하는 철/망간의 산화물들을 관정내로 빼낼 수 있는 방법이다. 따라서 서징에 따른 폐색 제거효율을 검토한 결과에서 철 망간 이온농도 저감효과와 관정 주변의 수리전도도(hydraulic conductivity) 및 저류계수(coefficient of storage)가 증가한 것으로 나타났다. 이와 같이 강변여과에 의한 폐색은 미고결층내 공기주입 및 블록서지를 통하여 철/망간 이온농도 저감 및 수리특성 개선 효과에 유용한 것으로 평가된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.328-328
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• 2016

우리나라는 생활용수의 대부분을 지표수에 의존하고 있는 실정이다. 그러나 지표수는 가뭄과 같은 기상변화, 수질사고 등으로 물 공급의 안정성에 문제가 되기도 한다. 향후 기후변화는 가뭄의 빈도와 강도를 증대시킬 것으로 파악되므로 수질 및 수량의 문제를 더욱 악화시킬 것으로 예상된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 지표수를 대수층 내에 인공적으로 함양한 뒤 대수층의 자연정화 기능에 의해 여과된 양질의 청정원수를 생산하는 기술을 본 연구에서 현장에 실증 적용하는 시설을 구축하였다. 이러한 기술은 기존의 지하 대수층을 이용하는 강변여과 등이 갖는 장점을 취하고 단점을 보완하였으며 친환경적이며 지속가능한 용수공급뿐만 아니라 청정 원수 확보를 통해 정수처리비용을 절감, 장기간의 가뭄이나 지표수 수질사고 시에 비상용수 공급 등 기존 취수원들과 달리 많은 장점을 갖고 있는 대규모 청정지하저수지 시험시설이다. 청정 지하저수지 기술이 주로 적용되는 지역은 해안지역 또는 하구 델타지역을 대상으로 한다. 해안 또는 델타지역은 해수침투로 인하여 염지하수가 부존되어 있기 때문에 지하수자원 활용에 매우 제한적이다. 따라서 지표수(담수)를 전처리하여 대수층에 인공적으로 함양을 하여 염지하수 대수층 안에 담지하수(담수체)를 형성할 수 있다. 이는 염수와 담수의 밀도차에 의해 희석되지 않는 특성을 이용한 기술이다. 청정 지하저수지 시험시설은 크게 지표수 취수시설, 전처리시설, 주입정, 양수정, 운영시스템으로 나눌 수 있다. 주입정 및 양수정은 원형의 형태로 지하저수지 조성범위 중심부에 9개의 주입정과 외각에 8개의 양수정을 설치하였다. 시험시설의 운영 과정은 하천수를 취수하여 전처리시설에서 탁도를 제거한 후, 피압대수층 염지하수에 동력으로 주입을 한다. 이때 기존에 부존되어 있던 염지하수를 밀어내고 담수체 지하수 형성을 유도한다. 일정기간 주입을 통해 목표 담수체를 만들어 내면 양수정에서 담수를 취수하되, 대수층의 모래자갈층을 일정거리 이동하여 취수하는 방식이다. 즉, 하천수를 대수층에 함양하고, 일정거리를 이동하여 취수하는 ASTR 방식의 대체수자원 확보 기술이다. 시험시설은 통합운영센터를 통해 원격감시 및 각종 제어/계측을 실시하며, 모니터링된 자료는 운영시스템에서 관리한다. 본 연구시설에서는 대수층 주입, 관정폐색, 미생물/지화학 수질반응, 지하수모니터링, 지반변형 등이 주요 핵심 연구를 진행하고 있도록 시설을 구성하였다. 본 시험시설은 2015년 8월 착공하여 2016년 4월에 완공 예정이며, 2016년 3월부터 주입을 시작하여 6개월간 피압대수층에 주입을 실시하고 이후부터 주입과 양수를 병행할 계획이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.2011-2015
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• 2010

비점오염원에 의한 수질오염은 지표수 오염과 지하수 오염으로 분리될 수 있는데 보통 지하수는 지표수에 비하여 수질이 양호 하다고 여겨지만 오염된 하천 주위의 지하수 오염이 심각할 수 있다. 이러한 지하수에 의한 오염원을 산정하고 분석하기 위해 여러 가지 수문관련 공식이나, HSPF, MODFLOW, SWAT 모형 등이 사용되고 있는데 이 중, SWAT 모형은 다양한 작물 및 재배방법이 지표수 및 지하수 수질에 미치는 영향을 유역단위로 평가가 가능하여 국내 외 에서 널리 활용되고 있다. SWAT 모형은 소유역별 수문학적 반응단위인 HRU를 이용하여 유역 내 수문 및 수질을 평가하는데 소유역내 HRU의 공간적인 정보를 고려하지 않는 준 분포형 모형으로 다양한 영농방법이 지표수 및 지하수에 미치는 영향을 공간적으로 분석 하는데는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 SWAT 모형의 단점을 개선하여 공간적으로 분석할 수 있는 SWAT HRU Mapping module을 개발하였고 강원도 평창군 대관령면 횡계2리 지역에 적용하여 지하수 함양량 및 대수층 유입 $NO_3$-N 부하량 및 농도를 분석하였다. 적용결과, 횡계2리 유역의 2006년 대수층 유입 $NO_3$-N 부하량 및 농도를 비교하면 일반적으로 농경지에서의 대수층 유입 $NO_3$-N 부하량이 큰 것으로 나타났고, 대부분 농경지에서 대수층으로 유입되는 $NO_3$-N의 농도가 산림에 비해서 상당히 높은 것으로 분석되었으며 2007년의 결과도 비슷한 경향이 나타났다. 본 연구의 결과에서와 같이 같은 밭이라 하더라도 재배되는 작물의 종류 및 시비량 등에 따라 대수층으로 유입되는 오염부하에는 상당한 영향이 있을 수 있으며, 또한 재배 작물과 토양 특성에 따라 $NO_3$-N이 대수층으로 유입될 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 개발된 HRU Mapping Module은 유역에서의 수질 개선시기저유출을 통한 오염원의 시공간적 분석을 하는데 매우 유용하게 활용될 수 있으리라 판단된다.

• Journal of the Korean Society of Groundwater Environment
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• v.4 no.4
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• pp.212-222
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• 1997

Geochemistry of metasedimentary groundwaters and spar waters has been studied in comparison with that of granitic groundwaters in Korea. Metasedimentary groundwaters show $Ca^{2+]$-${HCO_3}^-$ type at depth and low sodium concentrations compared with granitic groundwaters, which is due to the lack of plagioclase in their aquifer mineralogy and, therefore, the predominant reaction of calcite dissolution. According to factor analysis, metasedimentary groundwaters at 100~300 m depth are represented by 1) the dissolution of calcite and Mg-carbonates, 2) transformation of kaolinite to illite, and 3) the presence of sodium as not the product of plagioclase dissolution but a artificial pollutant. Discriminant function between the granitic and metasedimentary groundwaters shows a good discriminating ability with 81.8%, and groundwaters of volcanic aquifer, which has abundant plagioclase, are included in the granitic group by this function. Spa water samples show the result of active water-rock interaction due to high temperature.