• 지질공학
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• 제22권2호
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• pp.195-205
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• 2012

겨울철 수막재배를 하고 있는 논산시 왕전리지역의 지하수 취수량감소 원인을 파악하기 위하여 양수시험을 실시하였고, 수막재배에 이용되고 있는 지하수 사용량과 월별 지하수위를 측정하였다. 8개 지하수공에서 양수시험 결과 투수량계수는 $119.9{\sim}388.1m^2/d$, 저류계수는 $1.5{\times}10^{-4}{\sim}5.5{\times}10^{-4}$의 범위이고 주 대수층은 충적층으로 나타났다. 수막재배용 지하수의 양수는 겨울철 약 3개월에 걸쳐서 일어나며 일평균 양수량은 $8,100m^3/d$ 정도였으며 연간 최대 지하수위 변동은 10 m까지 일어나고 있다. 연구지역의 지하수위는 수막재배용 양수가 중단된 지 5개월이 지난 8월에야 완전한 수위회복을 보인다. 이는 연구지역 대수층의 지하수 산출능력에 비해서 겨울철 수막재배시기의 과도한 양수에 의한 것으로 해석된다. 연구지역 중심부 일대의 지하수위는 -3.0~4.38 m로서 연간 8, 9, 10월을 제외한 나머지 9개월은 노성천 하천수위보다 낮아서 하천수가 연구지역으로 유입되는 손실하천의 양상을 띤다. 연구지역에서 겨울철 수막재배에 따른 취수량 감소문제를 해결하기 위해서는 지금보다 규모가 적은 수막재배시설을 운영하여 양수량을 줄이거나 수막재배에 이용된 지하수를 재활용하는 인공함양 수막재배시스템 개발 등이 필요하다.

• 지질공학
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• 제25권1호
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• pp.35-43
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• 2015

수위-유량 관계곡선을 이용한 동절기 수막재배기간의 지하수 사용량 추정 방법을 제시하고, 이를 논산 왕전리 수막재배 지역에 현장 적용하였다. 연구지역의 동절기 수막재배 기간의 농수로수의 구성성분은 주로 지하수와 강우의 직접 유출 성분으로 구성된다. 농수로 수위를 관측하고, 강우에 의한 농수로 수위 상승분을 수위 관측 자료로 부터 제거시키기 위해 기저유출분리법을 적용하였다. 강우에 의한 수위 상승분이 제거된 농수로 수위자료에 수위-유랑 관계를 적용하여 연구지역의 수막재배용 지하수 배출량을 산출하였다. 왕전리 지역의 수막재배용 지하수 사용량은 평균 10,900 m³/d, 420 m³/d/ha인 것으로 추정되었다. 추정 지하수 사용량(420 m³/d/ha)과 전국의 수막재배면적(10,746 ha), 그리고 연간 수막재 배일수(120 days/year)을 기준한 전국 규모의 수막재배용 지하수 사용량은 5억 4천만 m³에 이른다. 이는 농업용 지하수 연간 사용량(약 17 억 m³)의 약 32%에 달한다.

• 자원환경지질
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• 제51권6호
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• pp.567-577
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• 2018

우리나라에서 수막재배가 주로 이루어지는 수변지역에서는 수막재배 성수기 말기에 지하수위 하강이 심하게 나타나는 문제점이 있으며, 이러한 지하수위 하강과 지하수 자원 고갈의 문제는 인근 하천수와의 연계 특성을 고려할 때 효율적으로 해결할 수 있을 것이다. 이 연구에서는 수막재배지에서의 지하수와 하천수와의 연계성 및 지하수 대수층에 미치는 하천수의 영향 범위를 논의하기 위해, 지하수의 토출온도, 지하수와 하천수의 산소 수소 안정동위원소 조성 변화 특성을 검토하였다. 연구지역은 딸기 수막재배지로 잘 알려진 논산시 광석면 왕전리 지역이며, 지하수와 하천수의 시료 채취는 2010년 2월부터 2011년 6월까지 실시되었다. 지하수의 수온 분포 패턴에 의하면, 하천수의 영향은 주로 수막재배지의 우측 부분에서 넓은 범위에 걸쳐 나타났으며, 좌측 부분은 하천 인근에서만 좁은 범위의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 수막재배지 내에서 산출되는 지하수의 산소 수소 안정동위원소 조성에서도 유사한 양상으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제24권2호
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• pp.217-225
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• 2014

대규모 수막재배 시설은 동절기 수막재배 기간 동안 군집 취수정의 영향으로 지하수위가 하강하고 이로 인해 지하수 취수량 확보에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 동절기 수막재배지역에서의 집중취수에 따른 정밀한 지하수위 변화 분석을 수행하고자 한다. 대상지역인 청원군의 수막재배지역을 포함한 소유역의 지하수 유동을 모의하기 위해 3차원 유한차분모형인 MODFLOW를 구축하였으며, 중요한 입력자료인 지하수 함양량 시계열 자료는 유역수문모형 SWAT모형을 이용하여 구하였다. 여기에 수막재배지의 일최저기온과 취수가동시간과의 관계를 통해 지하수 이용량을 추정한 선행 연구(Moon et al., 2012)를 참고하여 취수계획을 수립, 지하수 모델링에 반영하였다. 부정류 모델링의 적합도를 평가하기 위해 동절기의 모의된 지하수위 강하 패턴을 관측지하수위 자료와 비교하였다. 모델링 기간은 수막재배가 본격적으로 이루어지는 2012년 11월부터 2013년 3월까지의 107일간으로 정하였다. 모의결과 동절기 지하수위 관측값과 비교적 유사한 지하수 하강을 재현할 수 있었고, 일최저기온을 이용한 취수계획방식이 다른 수막재배지역의 지하수 유동해석에도 적용가능할 것으로 판단되었다.

• 지질공학
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• 제22권4호
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• pp.387-398
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• 2012

국내 수막재배지는 시설 증대로 인한 지하수 취수량 감소의 어려움을 겪고 있다. 이 연구는 이들 지역 중 청원-충주지역을 대상으로 지하수 이용량 및 배출량을 측정하고, 이를 토대로 국내 수막재배지에서의 지하수 이용량을 추정하였다. 대표 관정들의 모터사양과 1일 지하수 토출 능력과의 관계, 1일 최저 기온 $0^{\circ}C$ 이하의 기록 일수, 최저 기온 변화에 따른 모터 가동 상황 등을 토대로 하여, 청원지역에서 2011년~2012년 겨울철 수막재배에 이용된 지하수 이용량을 추정하면 1 ha 당 $53,138m^3$이 된다. 이에 의한 면적 대비 국내 수막재배지(10,746 ha)의 지하수 이용 총량은 약 5.7억 $m^3$이며, 이는 국내 농업용수 지하수 이용량 16.9억 $m^3$의 33.7%에 해당된다. 2012년 2월 9일부터 22일까지 면적 4 ha의 청원지역 배수로에서 측정한 1일 지하수 배출량은 $2,079{\sim}2,628m^3$ 범위(평균 $2,341m^3$)로서, 수막재배 면적 1 ha 당 1일 평균 지하수 배출량이 $585m^3$인 것으로 나타났다. 수막재배 일수 94일을 적용하면, 청원지역에서 2011년~2012년 겨울철에 수막재배에 이용된 지하수 이용량은 $54,990m^3/ha$이다. 이에 의한 면적 대비 국내 수막재배지의 지하수 이용 총량은 약 5.9억 $m^3$이며, 이는 전체 농업용수 지하수 이용량의 약 34.9%에 해당된다. 충주지역에서는 수막재배지 1 ha 당 1일 지하수 배출량이 $805m^3$ 미만일 것으로 추정되었다. 이 지역에서의 2011년~2012년 겨울철 수막재배 일수 108일을 적용하면, 면적 대비 국내 수막재배지의 지하수 이용량은 전체 농업용수 지하수 이용량의 55% 미만일 것으로 추정된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.1259-1267
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• 2015

우리나라에서는 기존에 경험하지 못한 농촌의 지하수 개발문제가 새로운 도전으로 대두되고 있다. 이른바 수막재배(Water Curtain Cultivation : WCC)라 불리우는 동절기 농업활동이 주된 이슈이다. 본 연구에서는 대상지역인 충북 청원군 수막재배지역내 충적대수층의 물수지를 검증하기 위해 3차원 유한차분모형인 MODFLOW를 구축하였다. 세계적인 추세인 학제간 융합방식을 현장규모에 맞게 도입한 지하수 모델링을 수행하였고, 특히 정밀한 지하수 함양량의 입력을 위해 SWAT모형을 이용한 소유역 지하수 함양량을 계산하였으며 양질의 현장자료를 기반으로 모형의 신뢰성을 확보하기 위한 검보정이 진행되었다. 본 연구의 목표는 하천의 보와 배수 시스템과 같은 인위적인 경계조건하에서 지하수 양수가 진행될 때 하천과 대수층의 다양한 상호작용을 모의하는 것이다. 또한 부지내의 누적 물수지의 계절변화를 분석함으로써 지하수 고갈과 회복량을 정량화할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권9호
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• pp.731-740
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• 2016

본 연구에서는 청주시 청원군에 위치한 수막재배 소유역을 대상으로 2010년부터 2015년까지의 수문성분 분석을 수행하고 강수에 따른 자연 지하수 함양량의 월별 변화를 살펴보았다. 그 결과 강수량의 크기에 따라 증발산량, 지표유출량, 지하수 함양량의 비율이 다르게 나타나며 강수에 대한 각 요소의 상관성이 해마다 다르게 나타남을 알 수 있었다. 강수량 대비 연 함양률은 최소 8.3~19%까지 나타났으며 강수에 대한 함양량의 결정계수도 0.39~0.94로 변화폭이 큰 것으로 나타났다. 특히 2015년과 같은 갈수년의 경우 저조한 강수량으로 인해 자연 지하수 함양이 제대로 이뤄지지 않아 지하수위는 지속적으로 하강하는 것으로 나타났다. 따라서 수막재배지역을 대상으로 하는 특별한 지하수 개발가능량 산정방법이 도입되어야 할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제49권2호
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• pp.105-120
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• 2016

우리나라에서 수막재배가 이루어지는 수변지역 대부분은 성수기에 지하수위 하강과 함께 지하수 고갈 문제로 항시 어려움을 겪고 있다. 이러한 수변지역에서의 지하수 자원량 문제는 인근 하천수와의 연계 특성이 고려될 때 효율적으로 해결될 수 있다. 이 연구에서는 지하수와 하천수와의 연계성 및 지하수 대수층에 미치는 하천수의 영향을 논의하기 위해, 지하수의 토출온도, 지하수와 하천수의 산소 수소 안정동위원소 조성 변화 특성을 검토하였다. 연구지역은 딸기 수막재배지로 잘 알려진 청주시 가덕면 상대리 지역이며, 지하수와 하천수의 시료 채취는 2012년 2월부터 2014년 6월까지 실시되었다. 하천 가까이 분포하는 지하수 관정들 중 일부는 하천수의 영향 정도에 따라 측정 시기별로 용출온도의 변화가 심한 것들이 관찰되었으며, 이들의 산소 수소 안정동위원소 조성비는 대부분 하천수의 산소 수소 안정동위원소 조성비와 유사함을 보였다. 이는 지하수에 미치는 하천수의 영향이 산소 수소 안정동위원소 조성비 변화에 반영되고 있음을 지시한다. 관정 위치에 따른 공간적 변화 양상을 알아보기 위하여, 하천으로부터 우측 구릉지까지 4개의 측선을 설정하였다. 수막재배 말기인 2-3월 시기에, 하천에서 구릉지까지의 거리가 짧은 측선상의 관정들은 좁은 범위의 산소 수소 안정동위원소 조성 범위를 보인 반면에, 하천에서 구릉지까지의 거리가 긴 측선상의 관정들은 폭넓은 산소 수소 안정동위원소 조성 범위를 보였다. 연구지역에서 하천이 지하수에 미치는 영향 거리는 수막재배 말기에 최대 160~165 m 정도인 것으로 해석되었다. 이는 폭이 좁은 측선에서는 전체 거리에 해당되며, 폭이 넓은 측선에서는 전체 길이의 약 1/3 지점에 해당된다. 따라서, 폭이 넓은 측선상에서 관찰되는 넓은 범위의 산소 수소 안정동위원소 조성은 하천수의 영향 뿐 아니라 2개 이상의 대수층들간의 영향력 변화에서 기인되는 것으로 해석된다. 산소 수소 안정동위원소 조성으로 볼 때, 연구지역 내에는 3개 대수층이 존재하는 것으로 추정되며, 이들 대수층이 관정 내에 미치는 상호 영향력은 수막재배 시기별로 달라지는 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.283-283
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• 2020

국가의 논의 타작물 재배 권장 정책과 농한기 수익을 위해서 동절기에도 농사가 가능한 시설농업이 발달했으며, 1990년 초부터 재배면적이 증가하여 2000년에는 10만 ha를 넘어섰고, 2018년에는 80만ha의 규모를 보이고 있다(농사로, 2019). 시설농업단지의 동절기 난방을 위한 에너지원으로 화석연료와 전기열원을 사용하고 있고, 특히 강변의 경우 지하수를 난방 열원으로 사용가능해 수막재배를 이용한 대규모 시설단지가 발달함에 따라 지하수의 이용량이 증가하고, 2015년 농업용 지하수 이용량은 연간 20억 톤에 이른다(GIMS, 2019). 난방이 필요한 동절기에 수막용수를 위한 지하수 이용량이 급증하여 계절적인 수위변화를 보이며, 특히 강변의 대규모 시설농업단지의 지하수의 부족현상이 빈번히 발생하는 실정이다(송성호, 2017). 본 연구지역은 낙동강 하구댐 설치 전만조 시 해수의 유입으로 암반지하수의 심도가 증가할수록 EC가 증가하는 특성을 보이는 곳으로, 지하수의 이용량이 급증하는 동절기에 특히 급격히 증가하여 지하수의 안정적인 수질관리를 위해 염분변화의 관리가 필요한 지역이다. 지하수의 계절적인 변화를 위해 시설농업단지내에 지하수 관측정이 설치되어 관측되고 있으며 본 연구에서는 관측정의 2013년 1월~2019년 1월까지 지하수의 EC변화를 관측하였다. 지하수의 수위(GL.m), 온도, EC를 1시간 주기로 관측하여 계적적인 변화를 분석하였고, EC의 증가가 큰 곳은 심도별로 센서(다중심도)를 설치하여 염도의 변화를 관측하였다. 지하수성분의 지질학적 기원분석을 위한 양음이온 분석을 연 1회 실시하였다. 또한 관측정의 심도별 변화를 알기 위해 동일지역에 충적, 암반 관측정을 따로 설치하고 관측하여 지표수와 지하수의 심도별 영향의 차이를 분석하였다. 동일지역의 관측결과 평균 5m이하의 수위변화를 보이나, 5m 이상의 수위변동을 보이는 관측망은 15년 14개소 17년 19개소로 증가추세를 보이며, 이는 주로 밀집된 시설하우스 단지의 수막재배를 위한 겨울철 지하수 사용량 증가가 원인인 것으로 판단된다. 본 연구지역은 강변지역에 밀집된 시설하우스단지의 동절기 수막재배를 위한 지하수 과다 사용으로 수위급감 및 수량부족현상이 반복되고 있어, 예방과 대책강구를 위해 지표수의 함양과 지하수사용량의 상관관계 분석과 자료축적 및 추가연구를 위한 장기관측이 요구된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권10호
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• pp.1051-1067
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• 2012

겨울철 작물재배를 위해서 비닐하우스 보온을 위한 수막시설의 이용이 늘어나고 있어 과다한 지하수 이용에 따른 수위 강하 및 하천수 감소를 유발하고 있다. 따라서 수막시설재배 지역에서의 지하수 양수가 지하수 대수층과 연결된 하천에 어떠한 영향을 미치는 지를 정량적으로 평가해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 경기도 이천시 신둔면 수하리 일대 수막시설재배지역에 지하수위와 온도를 계측하기 위한 지하수 관측공을 제내지와 제외지에 설치하고 관측 결과를 분석하여 지하수 양수에 따른 하천-지하수 상호유동계의 변화를 평가하였다. 연구대상지역은 수위와 수온 관측 결과, 수막시설재배기간 동안 지하수 양수의 영향으로 하천수가 지하수계로 유입되는 손실하천의 양상을 나타내었다. 하천바닥층에 대해 침윤계 실험을 통해서 유도한 수두차와 침윤량간의 관계에 자동관측된 수위자료를 대입하여 하천과 지하수계 상호간 유동량의 연속적인 변화를 산정한 결과 수막시설재배가 한창인 2월말에는 지하수 이용량의 약 16% 만큼의 하천수가 감소하는 것으로 분석되었다.