• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.174-179
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• 2006

본 연구에서는 지하철 노선, 지하수 양수량 및 상수도 누수량 등 도시유역에서 물순환에 큰 영향을 미치는 인공적 요소들을 분포형 수문모형에 반영하여 물순환을 모의하였다. 분포형 수문모형으로는 일본토목연구소에서 개발된 WEP 모형을 사용하였다. 입력자료 구축시 지하철 노선을 따라서 제1투수층, 제1난투수층, 제2투수층의 투수계수를 낮게 설정하여 지하철 노선의 영향을 반영하였으며, 지하철역 및 구별 지하수 양수량, 상수도 누수량을 모형의 입력자료로 구축하였다. 모의결과를 서울시 지하수관측공의 실측 자료와 비교하여 양호한 결과를 얻을 수 있었으며, 유역 스케일에서의 지하수위 분포양상을 모의할 수 있었다. 지하철 노선, 지하수 양수량, 상수도 누수량 등을 고려, 미고려시를 별도로 모의하여 각각 요소가 물순환에 미치는 개별적 종합적 영향에 대해 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.368-372
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• 2018

하천수의 실시간 자료수집 목적으로 전력량계의 전력사용량 변화를 계측하여 양수량을 산정하는 것이 경제적인 자료수집방안이 될 것으로 판단되어 전력사용량의 실시간 계측 및 전송이 가능한 '전력량 전송시스템'을 개발하여 여주시(여주대교)~여주시(이포대교) 관측소 구간 내 농업용수 취수시설인 상백리 양수장에서 적용성을 평가하였다. '전력량 전송시스템'의 정상적인 자료수집을 판단하기 위해 실내실험을 수행한 결과 전송자료 648,000개 중 수집된 자료는 647,964개로 평균 오차율 0.01%를 나타내며 현장적용이 가능함을 입증하였다. 개발된 '전력량 전송시스템'을 상백리 양수장에 설치하여 6개월간 젼력량 사용자료를 취득하였으며, CCTV를 이용하여 현장자료를 모니터링하였다. 서버전송자료와 현장전력량자료를 비교한 결과 누적전력량은 일치하였으며, '전력량 전송장치'를 이용한 전력사용량의 실시간 계측이 가능함을 확인하였다. 능서1 양수장에서 수집된 전력량 자료와 초음파유속계로 계측된 양수량 자료를 활용하여 전력량-양수량관계식을 개발하였다. 개발된 전력량-양수량관계식으로 환산된 유량을 초음파유속계 유량과 비교한 결과, 월별 오차는 최대 8.0%, 평균 4.0%로, 하천수 사용실적 보고량의 최대 24.4%, 평균 7.4%보다 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 초음파유속계를 이용한 양수량 산정방법은 수로내 유속과 수위변화를 직접 계측하여 정도 높은 유량산정이 가능하지만 초기설치비용 및 유지관리 비용이 소요되므로 모든 취수시설에 적용하는 것은 불가능하다. '전력량 전송시스템'은 기 설치된 전자식 전력량계를 활용하기 때문에 초기 설치비용이 저렴하며 실시간 자료수집이 가능한 장점이 있다. 따라서, '전력량 전송시스템'을 이용한 전력량자료의 수집과, 전력량-양수량관계식의 개발이 실시간 하천수 사용량 수집에 적용할 수 있는 가장 경제적인 대안으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.387-387
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• 2017

인공함양 시설을 설계 및 운영하는 단계에서 설치 예정부지의 자연적 특성(지형, 지질, 기후 등)과 인공적 특성(주입정과 양수정의 거리, 주입량, 양수량 등)은 중요한 인자라고 볼 수 있다. 인공함양 예정 부지의 개념모델을 설정하고 수리전도도와 이격거리(주입정과 양수정의 직선거리)에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 인공함양 예정 부지는 충적대수층이며, 인공함양 주입량과 양수량은 $150m^3/day$로 동일하게 설정하였다. HydroGeoSphere 모델링을 통한 민감도 분석은 수리전도도($10^{-1}cm/sec$, $10^{-2}cm/sec$, $10^{-3}cm/sec$, $10^{-4}cm/sec$)와 이격거리(10 m, 50 m, 100 m) 조건에 대해 총 12회 수행하였다. 수리전도도가 $10^{-1}cm/sec$ 및 $10^{-2}cm/sec$인 경우의 모델링 결과, 이격거리가 100 m 범위 이내에서는 지하수위 변동이 발생하지 않았다. 수리전도도가 $10^{-3}cm/sec$인 경우의 모델링 결과, 이격거리가 10 m일 때 5 m 이내의 수위하강이 발생하고 영향반경은 약 14 m 정도로 나타났고, 이격거리가 50 m일 때 5 m 이내의 수위하강이 발생하고 영향반경은 약 31 m 정도로 나타났고, 이격거리가 100 m일 때 5 m 이내의 수위하강이 발생하고 영향반경은 약 34 m 정도로 나타났다. 수리전도도가 $10^{-4}cm/sec$인 경우의 모델링 결과, 이격거리가 증가할수록 양수에 의한 수위하강과 영향반경이 증가하였으며, 낮은 수리전도도로 인해 양수로 인한 수두손실을 회복할 수 없었기에 양수정 주변에서 반경 수십 m 이상의 수두하강 영역을 형성하고 주입정 근처에서는 주입속도가 대수층의 투수능력에 비해 상당히 높기 때문에 5 m 정도의 수위상승이 나타났다. 모델링 결과를 분석하여, 수리전도도가 $10^{-3}cm/sec$ 이하이고 이격거리가 10 m 범위 이상인 충적대수층에 $150m^3/day$를 주입하면서 동시에 $150m^3/day$를 양수하는 시스템에서는 지하수위변동이 발생하므로 주입량과 양수량의 조절이 필요하다는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.2001-2006
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• 2010

본 연구에서는 수리모형실험을 통해 해안지역 대수층에서 해수침투가 일어나지 않는 지하수의 최적 양수량을 산정하였다. 해안 대수층 및 양수정을 구현하기 위해 가로 140 cm, 세로 70 cm, 두께 10 cm 의 직사각형 Sandtank 모형과 5 mm 원형관을 이용하여 수행하였다. 해수의 염도, 해안가의 지표경사 등을 기준으로 설정하였으며, 다공질 매체의 입자크기에 따른 수리전도도 2가지를 경계조건으로 하여 각각의 양수정 위치에 따라 최대 담수량을 모의하였으며, 이 때, 하나의 과잉 담수량에 따른 최적 염수량을 산정하여 염수침투 제어 효과를 검증하였다. 다공질매체의 수리전도도가 높을수록 최대 담수량이 증가되며 이에 따라 염수 침투 제어를 위한 최적염수량이 증가하였다. 또한 양수정의 위치가 염수조에 가까울수록 최대담수량 및 최적염수량이 감소되었다. 이러한 모의를 통하여 설정된 각각의 양수정 위치에서 최적의 염수량으로 염수침투를 제어함으로써 지속시간 이용가능한 최대담수량을 나타내었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.292-295
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• 2003

제주도 전역의 88개소에서 측정한 양수시험자료를 분석하여 투수량계수를 산출하였으며, 투수량계수계수와 비양수량의 관계식을 산출하였다. 제주도의 화산암 대수층은 대체로 투수성이 크고 대수층의 상.하부로부터 상당량의 지하수가 공급되므로 누수피압대수층이 적합한 모델로 판단된다. 투수량계수는 0.405~1038.52m$^2$/d로서 넓은 범위에 걸쳐서 분포하며 이는 제주도 화산 암의 투수성이 지역에 따라 다양하다는 것을 의미한다. 비양수량(Q/s)-투수량계수(T) 관계식은 T = 0.582(Q/s)$^{0.974}$ 로 계산되었으며, 이 관계식은 지역적으로 투수량계수 산출이 불가능할 경우에 비양수량만으로 투수량계수를 추정하는데 이용될 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.110-113
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• 2004

제주도내에 개발ㆍ이용 중인 사설 농업용 44개 관정을 대상으로 2002년 11월부터 2003년 11월까지 1년간 지하수 이용량 모니터링 조사를 실시하였다. 재배작물 유형별 지하수 이용특성을 평가한 결과, 밭작물은 대체로 9월에서 11월 초순까지 집중적으로 지하수를 이용하고 있으며, 시설하우스의 경우에는 2월에서부터 10월말까지 비교적 지속적으로 지하수를 이용하고 있는 것으로 분석되었으나, 노지 감귤원은 가뭄이 아닌 경우에는 농약살포시 매우 소량의 지하수를 이용하고 있으며 이용시기도 매우 불규칙한 것으로 조사되었다. 평균 총 가동 일수는 시설하우스 및 밭작물에 혼용으로 사용하고 있는 지하수 관정의 128일로 최대치를 나타내고 있으며, 연간 지하수 총 이용량의 경우도 관정 가동 일수와 같은 경향을 나타내고 있다. 단위 면적(ha) 당 지하수 일 평균 이용량은 시설하우스가 74m$^3$/일으로 가장 많았고 밭작물이 50m$^3$/일로 조사되었다. 원격검침 시스템에 의해 얻어진 모니터링 테이터로부터 산정된 양수량과 계량기 검침에 의한 양수량과의 관계를 비교 분석한 결과, 상관계수가 $R^2$ =0.997을 나타내 수중모터펌프 가동시간 모니터링에 의한 양수량 산정방법이 매우 유효함이 입증되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.32-32
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• 2018

최근 여러 가지 요인으로 가뭄이 빈발하고 있으며, 가뭄을 대비한 과학적 저수지 운영이 절실하다. 유입량, 관개용수량, 저수량, 하천유지유량 등 저수지 물수지를 반영하여 실제 가뭄 상황에 적용할 수 있는 시스템으로 개발하였다. 여기서, 하류 하천의 수량을 양수하여 저수량을 확보하는 양수저류를 고려하였고, 시기별 관개용수량을 간단관개, 절수관개 등의 실제 상황을 반영하도록 하였다. 또한 저수량의 장기간 변화를 관찰하여 저수지 운영의 가이드라인을 설정할 수 있도록 하였고, 하류 하천의 유량 변화도 평가할 수 있도록 하였다. 최근 수차례 가뭄을 겪은 충남 홍성에 위치한 대사저수지에 개발된 시스템을 적용하였다. 대사 저수지는 유역면적 $2.9km^2$, 유효저수량 137만$m^3$, 수혜면적 163ha에 이르며, 유역면적 $72.2km^2$인 하류하천의 와룡천으로부터 $0.057m^3/s$씩 양수하여 저수량을 확보하고 있다. 일별 저수율 자료가 있는 1991년부터 2016년까지 분석한 결과는 다음과 같다. 양수는 1월 15일부터 5월 31일까지 실시하는 것으로 하고 결과를 정리하였다. 첫째, 일 저수위를 모의하여 검증한 결과 일평균하여 관측 저수위는 EL.84.58m, 모의 저수위는 EL.85.87m이었다. 이 때 강우량은 연평균 1,275.2mm, 유입량은 718.0mm, 유출률 56.3%, 수면증발량 11.5만$m^3$, 관개용수 공급량 117.5만$m^3$, 월류량 148.9만$m^3$이었다. 둘째, 양수로 인한 유입량의 변화는 양수 전에는 연평균 209만$m^3$(유출률 56.3%)에서 양수 후 276만$m^3$(74.7%)로 증가하였고, 양수량은 67.5만$m^3$(연유입량의 32.3%)이었다. 셋째, 하류 와룡천의 유량은 양수 전에는 연평균 연유출량 5,200만$m^3$(유출률 56.5%)에서 양수 후 5,120만$m^3$(55.6%)으로 나타났다. 넷째, 양수 전에는 일평균 저수량이 47만$m^3$에서 양수 후 76만㎥으로 증가하였고, 양수저류로 인해 이수안전도는 15.4%에서 92.3%로 개선되었다. 또한 양수로 인해 저수지 유입량은 연평균 32.3% 증가하였고, 하류하천의 유량은 1.55% 감소하였다. 이상의 분석 결과로 양수저류는 가뭄대응에 상당한 효과가 있다고 평가할 수 있다. 또한 다양한 여건을 고려한 저수지 운영 가이드라인의 합리적 설정으로 보다 적극적인 가뭄대응이 필요하다고 본다. 물관리 현황은 지구별, 저수지별로 다양하다. 향후 현장 상황에 적합한 물관리 방법을 적극 모색해야 하며, 자연과 인간의 평등한 물 이용 환경조성에, 여기 개발한 도구가 일정 부분 유용할 것이라 판단한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.224-224
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• 2018

농업용저수지는 전국에 약 18,000여 개소에 이르며 지역특성에 따라 농업용수를 공급하는 체계가 각각 다르다. 저수지 용수공급체계는 자체유역에서 확보된 용수를 해당 수혜면적에 공급하는 것이 대표적이지만, 유역면적이 작거나 없어 용수확보가 어려운 지역은 양수시설을 통해 간접유역의 하천수나 재이용수 등을 저수지에 저류한다. 양수저류형 저수지의 설계를 위해 다양한 양수조건을 고려한 물수지분석을 수행하고 저수지의 설계용량 및 적정 양수량을 결정하고 있다. 그러나 최근 기후변화 등으로 인해 수자원 환경의 변화로 농업용수가 부족해지고 있는 상황 속에서 양수 저류형 저수지에 대한 용수공급능력의 재평가가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 따른 양수저류형 저수지의 용수공급능력을 재평가하였고, 물 부족을 극복하기 위한 적정 양수량을 산정하였다. 대상저수지는 ${\bigcirc}{\bigcirc}$저수지로 선정하였고 저수지 모의운영을 위한 양수량, 관개 재이용수 비욜 등의 입력정보는 당초 설계에 적용된 값을 사용하였다. 과거 기상자료는 1980-2010년, 미래 기후정보는 2011-2100까지로 RCP 4.5와 RCP 8.5 기후변화 시나리오를 적용하였다. 과거 및 미래 기후정보를 적용하여 양수저류형 저수지의 모의운영을 수행하고 이수안전도 90%의 만족여부를 검토하였다. 또한 기후변화에 대비하여 안정적 용수공급을 위한 적정 양수량을 산정하고 이를 비교 분석하였다. 본 연구결과는 물 부족 지역의 농업용수 공급을 위한 양수저류형 저수지 운영에 있어 저수지 물관리의 기초정보로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.385-385
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• 2017

지하수 관정의 위치에 따라 대수층과 인근 하천의 수리특성이 다양하여 하천수량에 미치는 지하수 양수의 영향이 공간적으로 다르게 발생하며, 그 영향을 지도(map)상에 표출한 것을 가칭 지하수 양수 영향구역도(국토교통부, 2014)라 한다. 본 연구에서는 황구지천 하류유역에 대해 하천주변 천부대수층 지하수 양수에 따른 하천수 감소량을 Hunt(1999, 2009)의 해석해로 산정하고 그 결과를 바탕으로 지하수 양수 영향구역도를 작성하였다. 지하수 양수 영향구역도 작성에 필요한 입력자료를 구축하기 위해서 현장에서 직접 양수시험을 수행하여 대수층 수리상수를 산정하고 기존 문헌값을 함께 이용하여 수리상수의 공간분포도를 작성하였다. 또한 양수시험공에 인접한 하천의 바닥에 피조미터 및 시피지미터를 설치하여 하상수리전도도를 측정하였다. 하천주변 및 하상의 수리상수값을 Hunt 해석해에 대입하여 지하수 양수량 대비 하천수 감소율을 30m 크기의 셀 단위로 산정하고 이를 구글어스상에 공간적으로 표출하였다. 하천구역에서 300m 이내 지역에서 지하수를 양수할 경우에는 양수기간 5년동안 평균적으로 양수량의 70%를 초과하는 하천수량의 감소가 일어나는 것으로 분석되었다. 지하수 양수 영향구역도를 활용하면 지하수 개발 이용자 및 허가 관련 행정기관이 지하수 관정의 공간적인 위치에 따른 하천수 감소 정도를 정량적으로 쉽게 파악할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.327-327
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• 2016

하천 인근에서 지하수를 채수할 경우 지하수위 저하로 인해 하천으로의 지하수 유출이 감소하거나 하천수가 역으로 지하수계로 유입되어 하천수 감소(stream depletion) 현상이 발생한다. 이러한 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정하기 위한 방법으로 현지 계측, 수치해석 모델링, 해석해 적용 등이 있으며, 이 중에서 해석해를 이용하는 방법은 실제 하천수-지하수 연계시스템을 단순화한 조건에서 유도되었다는 단점이 있지만 비용이나 시간적 측면에서는 가장 유리하다. 본 연구에서는 Hunt(1999)가 개발한 해석해를 전산프로그램화하고 이를 하천변에 위치한 실제 지하수 관정 109개에 적용하여 양수로 인한 지하수위 강하 및 하천수 감소량을 산정하여 대수층 및 하천의 수리특성, 하천과 관정간의 이격거리에 따른 변동 특성을 분석하였다. Hunt 해석해로 양수 시간에 따른 하천수 감소량을 계산한 결과, 양수후 5년 뒤에는 지하수 양수량 대비 하천수 감소량의 비율이 80%를 초과하는 관정이 대부분인 것으로 나타났으며, 특히 수리확산계수가 $1,000m^2/d$를 넘고 하천고갈인자(Stream Depletion Factor, SDF)값이 100 보다 작은 범위에서는 양수의 영향이 크게 발생하는 것으로 분석되었다.