• 한국수자원학회논문집
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• 제47권11호
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• pp.1087-1094
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• 2014

해안지역에서 지하수 해수침투 저감을 위하여 해수 양수 관정을 가동할 때 해수정으로 많은 양의 담수가 낭비되는 사례가 있다. 해수 침투를 저감시키고 낭비되는 담수를 유용하게 활용하기 위하여 이중 양수정이 제안된 바 있다. 이중 양수정은 해수 양수를 위한 해안 쪽의 해수정과 담수 양수를 위한 내륙 쪽의 담수정으로 구성된다. 선행 연구에서는 담수정의 해수 비율을 최소화시키기 위한 해수정의 양수량을 산정하였으나 담수정의 해수비율이 1~15% 범위로 나타나 담수정에서 담수를 확보하기 어렵다고 판단하였다. 본 연구에서는 이송이 지배적인 상황에서 이중 양수정의 효과를 분석하였다. 연구 결과 담수정에서 저염도 지하수를 확보할 수 있음을 밝혔다. 또한 해안 유역 차원의 적정 지하수관리를 위해서는 담수정의 해수비율을 최소화하는 것 외에도 해수정으로 낭비되는 담수량을 최소화하는 것도 함께 고려해야한다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권1호
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• pp.1-7
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• 1999

본 연구에서는 이중공극매체(정상류의 이중공극매체와 부정류의 이중공극매체)내에 중요한 수직구조대(단충이나 균열대)가 존재할 때, 이 수직구조대내에 위치하는 양수정으로부터 양수에 따른 이중공극매체의 균열단위내 선형유동에 대한 이론을 다루었다. 이때 수직구조대는 무한소 또는 일정 너비를 가지며, 수직구조대의 수리전도도는 매우 크고, 비저유율은 매우 작은 것으로 가정한다. 이와 같은 선형유동의 경우에 양수정과 관측정에 대한 이론곡선이 제시되었다. 양수정의 이론곡선은 우물저장효과와 미소한 두께의 우물손실효과를 고려한 곡선이며, 관측정의 경우는 선원해(line source solution)에 의한 이론곡선이다.

• 지질공학
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• 제29권1호
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• pp.51-68
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• 2019

국내에서는 바닷가 주변의 상가나 수협 등의 활어 위판장 등에 많은 양의 해수가 사용되고 있다. 이러한 해수는 기상악화나 태풍 등에 의해 관련시설이 수시로 파손되고 조기 폐색되어 시간적, 경제적 비용이 많이 소요되고 있는 실정이다. 또한 오염된 해수가 그대로 유입되는 경우가 많아 환경적인 문제를 야기하기도 한다. 본 연구는 직접적인 해수취수의 대안으로 이중필터취수정을 적용한 해변여과 방식의 해수취수 적용성을 평가하고자 수행하였다. 본 연구에서는 토층으로 이루어진 해변의 자유면대수층에서 필터조건을 달리하여 실규모의 이중필터취수정과 단일필터취수정을 각각 설치하고 설치된 우물에서 단계 및 연속대수성시험을 실시하여 필터재 조건에 따른 투수특성 및 적정양수량을 평가하였다. 단계대수성시험 분석결과 이중필터 취수정에서 우물 개량의 정도가 양호하여 단일필터 대비 110.3%의 투수계수 상승효과가 발생하는 것으로 분석되었다. 동일 양수량 대비 이중필터의 투수계수가 높게 나타나며, 이는 이중필터가 단일필터에 비해 투수성이 개선된 영향으로 판단된다. 연속대수성시험 분석결과 관측정 및 양수정을 이용한 투수계수 분석에서 이중필터취수정(SD1200)이 단일필터취수정(SS800)에 비해 높은 투수특성을 나타내는 것으로 평가되었으며, 이중필터가 단일필터 대비 평균 110.7%의 투수계수 상승효과가 발생하는 것으로 분석되었다. 수위강하량 분석을 통한 양수량 평가결과, 수위강하 2.0 m일 때 이중필터 취수정이 단일필터 취수정 대비 122.8% 양수량이 증대되는 것으로 분석되었으며, 비수위강하량을 이용하여 적정양수량을 산정한 결과 이중필터취수정이 단일필터취수정에 비해 136.0% 높은 양수량을 보이는 것으로 분석되었다. 또한 변곡점을 이용한 양수량 평가결과 이중필터가 단일필터에 비해 160.0% 높은 적정양수량을 보이는 것으로 분석되었다. 적정양수량의 경우 분석방법에 따라 단일필터 대비 122.8~160.0%의 개선효과가 있는 것으로 평가되었으며, 이를 평균한 단일필터 대비 이중필터의 양수량 개선율은 139.6%이다. 즉, 이중필터 설치만으로 일반적인 우물 대비 취수효율이 40% 정도 개선될 수 있음을 확인하였다. 변곡점을 이용한 이중필터취수정의 적정양수량은 2843.3 L/min로써 이중필터취수정 단일공의 일 해수취수량은 약 $4,100m^3/day$ (${\fallingdotseq}4094.3m^3/day$)에 달하는 것으로 평가되었다. 이와 같이 공당 다량의 취수가 가능하기 때문에 해수취수의 적용성이 높을 것으로 기대된다. 또한 이중필터취수정을 이용하여 해수취수를 수행하는 경우 기존에 문제시되었던 기상악화나 태풍 등에 의한 파손우려를 해소할 수 있으며, 해변의 모래층이 필터재 역할을 하여 오염정도를 개선하는 효과가 있을 것으로 기대된다. 따라서, 기존 해수취수기술에 대한 환경적인 문제 해결의 대안이 될 수 있고, 설치비용 및 파손등과 관련된 장기적인 유지관리비용 면에서도 유리하여 경제적 측면에서 그 적용성이 매우 높을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 추후 수행예정인 이중필터취수정의 강변여과수 적용을 위한 현장실증시험의 기초자료로 활용될 예정이며, 그 결과를 종합하여 강변여과 및 해변여과기술과 관련된 우물의 설계 및 시공에 대한 표준화된 기준을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제27권4호
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• pp.405-416
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• 2017

본 연구는 자유면대수층 즉, 충적대수층에서 필터층의 영향을 평가하기 위하여 수행하였다. 시험을 위해 모래층 및 자갈층으로 구성된 충적대수층에 필터층, 양수정, 관측정을 각각 설치한 모형시험장치를 제작하였다. 제작된 모형시험장치를 이용해 단계양수시험을 수행하였으며, 각 시험조별 투수특성을 확인하고 적정양수량 및 우물효율을 산정하였다. 모래층에서 단계별 양수량 분석을 통한 적정양수량 평가결과, 동일한 필터 두께를 가진 경우 이중필터는 22.03 L/min이며, 단일필터는 19.71 L/min로 단일필터에 비해 이중필터가 115.0% 양수량이 증대되는 것으로 평가되었다. 이중필터와 필터층 두께가 10 cm인 단일필터와 비교하면 이중필터에서 182.7%의 양수량 증대효과가 있는 것으로 분석되었다. 자갈층의 적정양수량 평가결과, 동일한 필터 두께를 가진 경우 이중필터는 73.56 L/min이며, 단일필터는 65.47 L/min로 단일필터에 비해 이중필터가 112.3% 양수량이 증대되는 것으로 평가되었다. 이중필터와 자갈층에서 필터층 두께가 10 cm인 단일필터를 비교하면 이중필터에서 160.9%의 양수량 증대효과가 있는 것으로 분석되었다. 모래층 우물효율을 분석한 결과 이중필터에서 최대 70.4%, 단일필터에서 최소 37.1%를 보이며, 자갈층에서는 필터재 두께가 30 cm인 이중필터와 단일필터에서 66.5%의 높은 우물효율을 보이나 필터재 두께가 10 cm인 단일필터에서는 22.5%로 낮게 평가되었다. 본 연구를 통해 필터재가 두꺼울수록 투수특성이 개선되는 것을 확인하였으며, 이중필터가 단일필터에 비해 양수량 및 우물효율이 상대적으로 높은 것으로 평가되었다. 이와 같은 결과는 우물설계에 실질적으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제29권4호
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• pp.509-529
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• 2019

본 연구는 강변여과수 취수를 위한 충적우물에서의 필터재의 역할과 이중필터 취수정의 적용성 및 개선효과를 평가할 목적으로 수행하였다. 토층으로 이루어진 하천변의 자유면대수층에서 필터 조건을 달리 하여 실규모의 이중필터 취수정과 단일필터 취수정을 각각 설치하고 설치된 우물에서 대수성 시험을 실시하여 필터재 조건에 따른 수위강하특성, 투수특성, 적정 양수량 및 우물 효율을 평가하였다. 결과적으로, 이중필터층을 형성시켜 주는 것은 대수층과 필터층의 경계부에서 지하수 유동의 완충작용을 하여 유입되는 지하수의 급격한 속도변화를 최소화하는 효과를 나타내는 것으로 추정된다. 이는 난류 발생을 최대한 억제하여 보다 넓은 범위의 지하수를 효과적으로 취수정 내부로 유입시키는 역할을 하고 이로 인하여 취수량이 단일필터 취수정에 비해 높음에도 불구하고 주변 지하수위의 변화를 줄일 수 있는 것으로 보인다. 또한, 이중필터의 설치만으로도 기존 시스템(단일필터 취수정) 대비 투수성, 적정 양수량, 우물 효율이 개선됨을 시험을 통해 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 앞서 수행한 다양한 연구와 종합하여 충적대수층에서의 이중필터 취수정 우물의 설계 및 시공에 대한 표준화된 기준을 마련하는데 활용할 계획이다. 또한, 강변여과수에 주로 적용되고 있는 단일 필터 취수정 및 방사상집수정과 대비하여 이중필터 취수정 적용 효과에 대한 객관적 입증 자료로의 활용이 기대된다.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.101-115
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• 2018

본 연구는 자유면대수층 즉, 충적대수층에서 다양한 필터조건에 따른 영향을 평가하기 위하여 수행하였다. 시험을 위해 모래층 및 자갈층으로 구성된 충적대수층에 필터층, 양수정, 관측정을 각각 설치한 모형시험장치를 제작하였다. 제작된 모형시험장치를 이용해 단계 및 장기양수시험을 수행하였으며, 각 시험조별 투수특성을 확인하고 적정양수량을 산정하였다. 모래층에서 수행한 이중필터와 단일필터의 적정양수량을 비교하면, 이중필터인 SD-300은 동일두께의 단일필터인 SS-300에 비해 최종 적정양수량이 216.8% 높게 평가되었다. 이중필터 SD-300과 필터층 두께가 얇은 단일필터 SS-100을 비교하면, 이중필터인 SD-300은 SD-100에 비해 최종 적정양수량이 709.2% 높게 나타났다. 시간경과에 따른 적정양수량의 변화를 분석한 결과, 이중필터와 단일필터의 적정양수량 비는 시간이 경과할수록 증대됨을 확인하였다. 장기적인 취수효율의 변화를 평가하기 위하여 초기 적정양수량이 50% 저감되는 시점을 검토한 결과, 이중필터인 SD-300은 동일두께 단일필터인 SS-300 대비 약 351.1% 높은 값을 보이며, SS-100 대비 약 579.0% 높은 값을 보인다. 이러한 결과를 볼 때, 초기 양수량이 50%로 저하되는 지점을 우물 수명으로 가정하면, 이중필터는 동일두께의 단일필터 대비 약 3.5배, 일반적인 단일필터 대비 약 5.8배의 수명 증대가 예상된다. 이와 같은 결과는 강변여과수나 해변여과수를 활용하기 위한 우물설계에 활용될 수 있을 것이다. 또한, 향후 수행될 현장실증시험 성과와의 상호비교를 통해 이중필터 효과에 대한 보다 명확한 규명이 가능할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제30권5호
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• pp.433-442
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• 1997

균열암반 이중대수층 (1대수층과 2대수층)내 지하수흐름을 모식화한 프락탈모델이 개발되었다 이때 양수정내 지하수유입은 1대수층에서만 유래한다. 본 모델은 우물저장과 우물손실을 고려할 수 있어서 양수초기의 지하수위 변화를 정확하게 파악할 수 있는 잇점이 있다. 여러 가지 유동차원에 대해서, 1대수층의 수리전도도가 2대수층보다 더 크고, 비저유율이 2대수층보다 더 낮은 경우 (case 1)와 1대수층의 수리전도도가 2대수층보다 더 작고, 비저유율이 2대수층보다 더 큰 경우 (case 1)에 대해서 표준곡선을 작성하였으며, 이들 곡선의 특성을 분석하였다. 본 모델은 양수정과 관측정의 수위하강이 서로 다른 거동을 보여주는 양수시험자료를 해석하는데 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권2호
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• pp.95-102
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• 1997

지금까지 균열대수층에 관한 많은 모델들이 제안되었다. 본 연구에서는 block의 상부에 일정수두 경계가 규정되어 있으며 이중공극 대수층내에서 block으로부터 균열로 향하여 흐르는 부정류의 새로운 프락탈 모델이 개발되었다. 이 모델은 양수정의 우물저장 효과와 우물손실 효과를 고려하고 있으며, 아울러 block과 균열간의 fracture skin도 고려하는 것이다. 본 모델은 fracture skin이 존재하지 않는 경우에는 Hantush(1960)의 수정식 또는 Boulton과 Streltsova(1978)의 식을 2차원의 해로서 포함하는 일반화된 모델이 된다. 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3의 유동 차원과 띠러 가지 누수계수 및 fracture skin에 대해서 그리고 양수정과 관측정에 대해서 무차원의 시간에 대한 무차원의 수위하강 표준곡선이 작성되었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.493-496
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• 2003

이 연구는 우리나라 균열암반 대수층의 수리적 특성을 해석ㆍ평가하기 위하여 양수시험 해석해(Theis, 1935; Cooper-Jacob, 1946; Papadopulos-Cooper, 1967; Hantush, 1962a,b; Moench, 1985; Hantush-Jacob, 1955) 및 일반화 방사상 유동 모델을 이용하여 균열암반 대수층(화강암, 화산암, 변성암, 백악기퇴적암, 제3기 퇴적암에 굴착된 100개 조사공)에서 수행되어진 양수시험으로부터 얻은 122개의 양수시험자료(수위강하 자료)를 분석하였다. AQTESOLV 전산프로그램을 이용한 양수시험자료 분석에 의하면, 122개 자료중 86개(71%)의 자료들이 이 연구에 사용된 해석해와 일치하며, 양수시험자료 해석해 중에 누수(leaky) 및 경계조건(boundary condition)을 고려한 해석해들이 53개(43%)로 가장 많이 나타났다. 그러므로, 양수시험자료의 해석은 균열암반 대수층의 수리지질학적 특성에 적합한 개념모델의 설정이 중요하다. 일반화 방사상 유동(GRF)모델을 적용해보면, 122개의 자료중 77개(63%)의 자료들이 Barker(1988)의 표준곡선에 의한 차원(1.1차원-2.9차원)을 보여준다. 이중 44.2%에 해당하는 39개 자료가 1.1차원과 1.9차원 사이의 분할 유동차원을 보여주는 반면에 26개(6.5%)만이 Theis 이론에 맞는 2차원의 방사상 흐름을 보여주며, 38개(49.3%)는 2.1차원에서 2.9차원에 속한다. 따라서 우리나라 균열암반 대수층에서 지하수 유동은 대부분 분할차원의 유동을 보여주는 것으로 평가된다.

• 지질공학
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• 제26권3호
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• pp.331-337
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• 2016

농업용 방사상 집수정은 한국농어촌공사에서 1983년 경북 상주시 이안면에 지하댐 건설과 함께 최초로 설치하였으며, 지금까지 총 98개소의 농업용 방사상 집수정을 관리하고 있다. 이중 20개소는 농업용으로 건설된 5개의 지하댐 상류지역에 설치되었으며, 나머지 78개소는 지하댐 설치와 관계없이 설치되었다. 농업용 방사상 집수정은 대부분 1980년~1990년대 개발되었으며, 83개소는 설치한지 20년 이상 경과된 시설이다. 방사상 집수정의 집수 우물통은 일반적으로 내경 3.5 m, 심도 10 m 이내이며, 수평집수관은 65 mm 구경으로 30 m까지 천공한 후 PVC 집수관을 설치하였으며, 집수정 별로 9~28개 설치되어 있다. 집수정설치지점과 하천과의 이격 거리는 10~1,200 m이며, 최대양수량은 2,000~10,000 m³/day 이다. 방사상 집수정은 개발후 물리·화학적 원인에 의한 공막힘 현상 등으로, 취수량이 감소하여 효율이 저하되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 30년이상 경과된 방사상 집수정의 수평집수관에 대하여 서징과 고압세척을 실시하고, 양수시험 및 TV검층을 실시하여 우물세척에 의한 수평집수관 폐색제거 효과를 분석하였다. 우물세척후 비양수량은 67% 증가하였으며, TV검층결과 집수우물통에서 가까울수록 수평집수관 스트레너의 막힘(Clogging) 정도가 심한 것을 확인하였다. 본 연구결과를 활용하여 방사상 집수정에 대한 모니터링과 우물 효율 개선방안을 수립하고, 주기적인 사후관리를 통해 방사상 집수정의 지속가능한 이용을 도모 할 수 있을 것으로 사료된다.