• 지질공학
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• 제15권4호
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• pp.407-421
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• 2005

본 연구는 부산광역시 도심지역 중 부산진구 양정동부터 동구 수정동까지 지역에 대한 수리지질 특성을 파악하였다. 이를 위하여 양정동의 암반대수층과 부산진구 부산진역 부근의 미 고결층에서 양수시험을 실시하였다. 특히 양정동의 암반대수층은 동래단층대와 만나는 지 역으로서 동래단층의 수리지 질 특성을 파악하는데 중점을 두었고, 부산진구 부산진역 부근의 미고결층에서 행한 양수시험에서는 해안매립지와 해안퇴적층(미고결층)의 수리지질 특성을 파악하였다. 양정동의 암반대수층에 대해서는 Moench의 구상체 이중공극모델이 적합한 것으로 나타났으며, 부산진역 부근의 미고결층에 대해서는 Neuman의 자유면대수층 모델이 적당한 것으로 나타났다. 암반대수층의 평균 투수량계수는 $2.75\times10^{-5}m^2/s$, 평균 저류계수는 $6.41{\times}10^-5}$이고, 미고결층의 투수량계수는 $8.24\times10^{-4}m^2/s$, 저류계수는 $3.70\times10^{-3}$이다. 한편 순간충격 시험에 의한 평균 투수량계수와 평균 저류계수는 각각 $9.84{\times}10^{-4}m^2/s\;와\;1.21{\times}10^-4}$이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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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.

• 지질공학
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• 제22권1호
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• pp.27-37
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• 2012

미고결대수층에서 우물 굴착 시 대수층 교란이 수리특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 우물굴착 이후의 우물개량 공법인 서지블록과 에어서징을 실시하였다. 그리고 우물 굴착 및 개량의 대수층 변화를 비교 분석하기, 위하여 단계 및 장기 양수시험을 수행하였다. 그 결과 우물 굴착 및 개량 이후의 단계양수시험에서 동일 양수율 $700m^3/day$에 대한 수위강하와 비교하였을 때 수위강하는 각각 26.01 m, 21.62 m로 4.39 m정도 감소되었다. 이때 우물특성을 파악하기 위한 우물 굴착 및 개량 이후의 스킨계수는 7.92에서 5.04로 감소되어 우물상태가 개선된 것으로 나타났다. 우물 굴착 및 개량 이후의 장기양수시험에서 양수정을 중심으로 주변 MW-2, 3, 4호정의 투수량계수 범위는 각각 $1.684{\times}10^{-3}{\sim}4.490{\times}10^{-3}m^2/sec$, $4.002{\times}10^{-3}{\sim}4.939{\times}10^{-3}m^2/sec$ 범위로 우물개량 이후의 수리전도도 값이 조금 증가되었으며, MW-1호정은 $1.018{\times}10^{-2}m^2/sec$에서 $6.988{\times}10^{-3}m^2/sec$로 감소되었다. 이는 서징하는 동안 대수층의 공기 차단 및 폐색의 잠재적인 요인으로 인하여 MW-1호정 주변 대수층의 투수성이 미세하게 감소되는 효과로 나타났다. 따라서 미고결대수층에서 우물 굴착 시 미세입자가 양수정 주변의 수리특성에 영향을 미칠 수 있음을 반드시 유의해야 한다.

• 지질공학
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• 제26권1호
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• pp.15-22
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• 2016

충적 대수층의 수리지질특성 시험을 위한 충적층 공벽 유지장치를 개발하여 변수위법 투수시험(Falling Head Test) 및 순간 충격시험(Slug Test)을 수행하였다. 모래, 자갈을 비롯한 실트층이 주를 이루는 국내 충적층 수리시험은 시험구간의 공벽유지와 시험 중 토사층의 공벽붕괴가 지속적으로 발생하여 투수시험과 순간충격시험 등의 수리시험 수행에 많은 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구는 개공율이 안정적인 필터가 장착된 공벽 유지장치를 시험공에 삽입하여 시험구간 공벽붕괴를 최소화하고 시험시 정확한 단위면적의 산출로 토사층에서의 수리시험 신뢰성을 증대하고자 하였다. 연구결과 기존의 변수위법 투수시험에 의한 투수계수는 8.82 × 10⁻⁵m/sec로 산출되었으며, 동일한 지층, 심도, 시간적인 조건에서 상기 공벽 유지장치 설치 후 투수시험 결과는 4.00 × 10⁻⁴m/sec로 나타나 최대 4.5배 가량의 투수계수 증가현상을 보인다. 이는 시추굴진 중 발생된 세립질의 슬라임이 투수시험 시 시험구간에 피복 또는 충전되어 토사층의 투수성을 저하시키고 시험구간 형성과정에서 최초 원기둥 형태의 시험공벽이 점진적인 붕괴로 인해 토사로 충전되고 시험구간 면적감소에 기인한 현상으로 판단된다. 본 연구는 미고결 충적층의 공벽 유지장치를 현장에 적용하여 시험구간 굴진 시 발생되는 점착력이 낮은 모래, 자갈층의 공벽붕괴에 따른 시험면적 변화가 투수성에 미치는 영향을 평가한 연구로써, 충적 대수층 수리특성 평가의 신뢰성 및 적용성 개선을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 지질공학
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• 제29권3호
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• pp.303-314
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• 2019

얕은 대수층에서 매우 복잡한 함양과정을 거치는 지하수의 함양은 지표와 지하매질의 투수성에 의해 상당한 영향을 받는다. 투수성은 고유투수계수(intrinsic permeability)와 수리전도도(hydraulic conductivity)의 두 가지 개념으로 설명되며 이중 지표매질의 특성만으로 수리전도도를 구하려는 많은 연구가 이루어졌다. 본 연구에서는 경주지역 지하수기초조사에서 수행된 미고결퇴적물의 입도분포곡선과 강우-지하수위 교차상관분석을 토대로 회귀식을 사용하여 강우-지하수위 교차상관분석을 통한 수리전도도 산정식을 제안하고 실제현장에서 수행한 대수성 시험결과와 비교하여 그 적용성을 검토하였다. 그 결과 사질토 기반 충적층대수층에서 Zunker의 경험식에서 산정된 수리전도도와 강우-지하수위 최대 교차상관계수의 상관식이 자연로그형태로 증가하면서 결정계수 0.95 이상으로 매우 큰 상관성을 나타내었고 이 회귀식을 다른 관측공에 적용한 결과 실제 현장에서 수행한 대수성시험 결과와 평균제곱근오차가 2.83%로 나타나 강우-지하수위 모니터링 자료만으로 매우 신뢰할 만한 수리전도도를 추정할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제24권2호
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• pp.201-215
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• 2014

본 연구에서는 창원시 강변여과수 개발사업(2단계)에서 얻어진 자료들을 이용하여 대수층의 수리전도도와 방사형집수정의 수평집수관에서 산출되는 유량과의 상관관계를 규명하고자 하였다. 연구지역인 낙동강 중하류 모래자갈층에서 수평적으로 채취한 미고결 퇴적물의 시료를 이용하여 경험식에 의한 수리전도도를 산정하였다. 여러 경험식을 이용하여 연구지역에서 수리전도도를 산정한 결과, Beyer식에 의한 수리전도도가 가장 적합한 것으로 판정되었다. 산정된 수리전도도는 0.083 ~ 0.264 cm/s의 범위, 평균 0.159 cm/s로 나타내고 있어 연구지역의 대수층 특성은 모래자갈층에 투수성이 양호한 것으로 나타났다. 산정된 수리전도도와 실측자료에 의한 스크린 내 지하수의 유입속도 및 유량과의 상관관계를 분석하고자 회귀분석을 실시하였다. 회귀분석 결과, 수리전도도와 지하수의 유입속도 및 유량은 약 72 %의 높은 상관관계를 가지는 것으로 나타났고, 각 변수들 간에 실측자료와의 검증에서도 약 72 %가 일치하는 것으로 분석되어 선형 회귀식은 높은 적합성을 나타내었다. 본 연구의 결과로서 선형 회귀식을 이용하여 수리전도도에 의한 방사형집수정의 수평집수관에서 산출되는 유량의 추정이 가능하고, 연구지역과 유사한 대수층에서 적용이 가능할 것이라고 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제43권4호
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• pp.371-379
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• 2010

연안지역 염수와 담수가 혼재하는 전이대에서 해수침투 피해개선을 목적으로 균열암반을 통한 담수주입시험을 수행하고 그 효과를 모니터링하였다. 담수주입은 절대적으로 그 지역의 지질학적, 수리학적 특성에 따라 좌우되며, 특히 파쇄대나 투수성 미고결 지층 등의 특성 파악이 중요하다. 연구 지역의 염담수 분포특성을 고려하여 두 개의 주요 연안 대수층인 충적층과 균열암반 구간을 통한 담수주입이 가능하도록 시추공을 설계 및 굴착하였으며, 균열암반 대수층 내 담수주입을 위하여 현장에서의 시험 준비, 이동, 조립 및 장비의 유지보수가 간단하도록 착탈식인 모듈화되어 있는 주입시스템을 제작하여 적용하였다. 시추공영상화검층을 통해 전체적인 균열의 특성을 파악하였고, 이를 바탕으로 주입공 및 관측공 간 투수성 파쇄대의 확인을 위한 구간별 담수주입 및 모니터링을 실시하여 담수주입 구간을 선정하였다. 담수주입시험 결과, 관측공의 일정 심도에서 담수가 유입되어 시간이 경과함에 따라 상부 구간의 전기전도도도 점진적으로 감소함을 보였으며, 담수주입 중단 및 패커를 해지한 후에도 유입된 심도에서 점진적으로 전기전도도값이 증가하기는 하지만 그 증가폭이 전체적으로 낮아 담수주입의 효과가 있음을 확인하였다. 또한 장기적으로 전기전도도값을 모니터링함으로써 담수주입의 효과가 수개월 후에도 지속됨을 확인하였으며, 이는 담수주입에 의해 일정 정도의 해수침투 피해에 대한 개선효과를 기대할 수 있음을 시사한다.

• 자원환경지질
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• 제38권5호
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• pp.547-561
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• 2005

이 논문에서는 지하수 비소오염의 일반적 지구화학적 특성을 이해하고 기존 연구사례와 논산/금산지역의 지하수 관정 수질분석 자료 등을 바탕으로 국내 지하수의 비소 산출양상을 평가하고자 한다. 가장 심각한 비소오염이 발생한 방글라데시에서는 약 $28\%$의 관정에서 $50{\mu}g/L$ 이상의 비소함량이 확인되며 2천8백만의 인구가 이에 노출된 것으로 추정한다. 주요한 오염지하수의 특성으로 중성 pH와 중간 또는 강한 환원환경, 낮은 $SO_4^{2-}$, 및$\;NO_3^-$함량, 높은 용존 유기탄소, $NH_4^+$ 함량 등을 들 수 있으며 비소는 주로 3가 형태로 존재하고 홀로세 천부 대수층에서 함량이 높게 나타난다. 일반적으로 대수층내 철수산화물의 환원성 용해 현상으로 비소가 유출되는 것으로 받아들여지며 유기물질의 존재, 미생물의 활동 등이 주요한 요소로 평가된다. 플라이스토세 빙하활동에 의해 원거리 비소기원물질의 풍화 및 이동, 화학적 집적, 미생물 활동 등의 요인으로 광역적인 세계 주요 오염발생지역의 특성을 해석하기도 한다. 국내에서는 심각한 비소오염 발생사례는 보고되지 않고 있으며 지하수 수질측정망 운영결과 $10{\mu}sg/L$ 이상의 비소함량은 전체 $1\%$ 내외에서 나타나지만, 먹는샘물 수질평가에서 이를 초과하는 업체수가 $19.3\%$에 달하고 논산 및 금산 지역의 간이급수용 관정 수질조사에서 약 $7\%$가 초과하는 결과를 보였다. 전남 일부와 울산 지역의 지하수 수질조사 결과에서도 $10{\mu}g/:L.$ 이상의 함량이 각각 $36\%,\;22\%$에 달하여 변성퇴적암 등의 지질영향과 광화작용에 따른 비소오염이 발생할 수 있음을 보여준다. 향후 국내 지하수 비소오염 평가연구를 위하여 비소거동에 영향을 주는 다양한 지구화학적 및 미생물학적 반응과 지하수 유동특성에 대한 이해가 선행되어야 하며 광화대 지역, 옥천대 변성퇴적암 지역, 부산 경남 일대의 미고결 퇴적층 및 산성황산염 토양 분포지역 등에 대한 보다 체계적인 조사와 연구가 요구된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권7호
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• pp.41-53
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• 2012

강우에 수반된 급경사지의 붕괴는 지반에 수분이 침투하여 평형상태에서 중력방향으로 지반이 이동하는 현상으로 지형과 지질 등에 의한 내적 요소와 강우, 지진 등에 의한 외적요인에 따라 붕괴의 정도가 달라진다. 암종에 따른 수분의 침투특성을 파악하기 위해 백악기말 고철질화강암이 분포하는 부산 금정산 지역과 퇴적암이 분포하는 지역 중 단양지역(사암), 진주지역(셰일), 포항지역(이암-미고결퇴적암) 등 4개 지역을 시범지역으로 선정하여 전기비저항 모니터링탐사를 실시하였다. 탐사기간은 우기가 시작되는 6월부터 하절기를 지나 건기에 해당하는 11월까지 수행하였다. 모니터링 결과 금정 지역과 진주 지역은 표준 강우량 산정 시 우기 동안의 선행강우량의 영향은 6월에서 10월까지의 전체 강우를 대상으로 산정할 필요성이 있고 반감기의 산정 시 이에 대한 고려가 필요할 것으로 판단된다. 또한 저비저항 이상대의 수직적인 분포는 수분의 침투가 지표에서 하부 지반으로 균일하게 발생하는 것이 아니라 풍화대의 균열이나 토층의 이완된 간극을 따라 발생하고 있다. 포항지역 미고결퇴적암은 수분의 침투 형태가 화강암 및 쇄설퇴적암과는 상이하며, 강우 이후 하부지반으로 침투되는 속도가 빠르고 하부의 암반대수층으로 함양되는 기간이 짧아 현재 사용되는 표준강우량 산정 시 적용하는 선행강우량의 영향기간과 유사한 시간을 보인다. 지반의 함수 정도에 의해 단양의 쇄설성 퇴적암 분포지의 하부 지반에서 관찰되는 저비저항 이상대의 유지 기간은 포항지역과 유사하며, 집중호우 시측방으로 수분이 확산되는 정도는 진주의 쇄설성 퇴적암과 같은 형태를 보인다. 이상의 분석결과에서 단양 지역은 선행 강우량이 미치는 기간이 3주 정도로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제46권3호
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• pp.221-234
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• 2013

국내 이산화탄소 지중저장 후보지인 포항분지의 심부 대수층 구성하고 있는 사암과 이암을 대상으로 초임계$CO_2$ 반응에 의한 암석의 지화학적/광물학적 풍화를 규명하는 실험을 실시하였다. 고압셀 장치를 사용하여 실험실 규모의 $CO_2$ 지중저장 조건을 모사하였으며, 시추한 포항분지 암석이 미고결 상태임을 감안하여 암석시료는 입자상으로 분쇄하여 시료 30 g과 지하수 100 ml를 고압셀(200 ml 용량)에 넣고 100 bar, $50^{\circ}C$ 조건에서 총 60일 동안 반응시켜, 초임계$CO_2$ 주입 시 포항분지 심부 사암층과 이암층 내에서 발생하는 초임계$CO_2$-암석-지하수반응을 재현하였다. 반응 후 10일, 30일, 60일 간격으로 시료를 회수하여 암석의 지화학적 풍화 정도를 정량화하기 위한 XRD(X-Ray Diffractometer), BET(Brunauer-Emmett-Teller) 분석을 실시하였고, 암석 슬랩($15mm{\times}40mm{\times}5mm$)을 같은 지중 조건에서 반응시켜 반응시간에 따른 지하수시료의 용존 이온 농도 변화를 ICP/OES로 분석하였다. XRD 분석결과, 초임계$CO_2$-암석-지하수반응에 의해 사암과 이암을 구성하는 광물 중 사장석과 정장석(기질의 장석류 포함)의 비율이 가장 크게 감소한 것으로 나타났다. 사암의 경우 점토광물인 일라이트, 스멕타이트, 황철석 비율이 증가하였으며, 이암의 경우 일라이트, 카오리나이트, 칼슘을 함유한 불소인회석 비율이 증가하였다. 반응시간에 따른 지하수 이온 농도 분석결과, 사암과 이암에서 방해석과 장석류의 용해가 가장 활발히 일어나 지하수 내 $Ca^{2+}$, $Na^+$농도가 증가하였다. $K^+$, $Si^{4+}$, $Mg^{2+}$ 같은 이온들의 농도는 반응시간 동안 증가와 감소를 반복하였는데, 이는 암석의 용해와 2차 광물의 침전이 함께 일어나고 있음을 의미한다. 사암과 이암 입자의 비표면적은 반응 60일 후까지 각각 $27.3m^2/g$과 $19.6m^2/g$에서 $28.6m^2/g$과 $26.6m^2/g$으로 증가하였으며, 미세공극의 평균 크기는 각각 $72.6{\AA}$, $96.7{\AA}$에서 $68.4{\AA}$과 $75.8{\AA}$으로 지속적으로 감소하여, 초임계$CO_2$-암석-지하수반응에 의해 입자 표면이 용해되면서 미세 공극들이 추가로 형성되어 비표면적이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 포항분지 사암에 $CO_2$를 지중 주입하는 경우, 암석의 용해 및 침전반응에 의한 대상암석의 물성변화가 지중저장의 효율성과 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 입증하였다.