• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.116-116
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• 2017

지하수 인공함양은 수자원확보 및 비상시 용수를 목적으로 세계적으로 연구 및 프로젝트가 진행되고 있다. 인공함양의 방법에는 여러 가지의 방식이 있지만 본 연구는 관정을 통해 주입하는 ASTR(Aquifer Storage Transfer and Recovery)방법을 이용하여 연구하였다. ASTR이란 지표수를 인공적인 방법으로 대수층에 주입시키고, 일정기간 저장시키거나 유하시킨 후 양수하는 방법이다. 염수로 포화된 피압대수층에 담수를 주입하여 염수를 치환할 수 있는 주입-양수 시스템을 연구하였다. 염수로 포화된 대수층에서 인공함양기술을 성공시키기 위해서는 양수정으로 유입되는 염수비율이 0%을 만족하며, 주입으로 인한 수위상승량은 지반변형을 일으키지 않는 최소한의 값을 가지는 것이다. 본 연구는 앞서 언급한 인공함양기술을 성공시키기 위해 지하수 흐름모델과 최적화 모델을 결합한 최적전산모델을 이용하여 모의하였다. 지하수 흐름모델은 경계면모델을, 최적화 기법은 GA(Genetic Algorithm)을 이용하였다. 구축된 목적함수로는 양수정의 담수비율 최대화, 주입정에서의 수위상승량 최소화 그리고 양수개시시간 최소화로 구성하였다. 제약조건으로는 총 주입량 및 양수량 그리고 주입 및 양수정 개수이다. 서술한 목적함수와 제약조건을 만족하는 주입/양수정의 위치 및 유량을 최적전산모델로부터 얻을 수 있다. 기존 지하수 인공함양 및 개발은 사례별 연구 또는 전문가의 주관적 판단에 의존하는 경향이 있었다. 본 연구는 최적화 기법을 통해 복수의 관정에서 정량적인 산정이 가능하다. 현재 모델링에 의존한 연구로써 한계가 있지만, 추후 실제현장에 적용하여 모델 검정을 통해 신뢰도를 높이며 지하수 인공함양 개발에 많은 공헌을 할 수 있을 것으로 예상한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.25-25
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• 2020

최근 기후변화와 함께 한국은 매년 가뭄이 지속적으로 발생하고 있으며 피해지역도 다양하게 나타나고 있다. 이에, 가뭄에 능동적으로 대처하고, 지하수자원을 확보할 수 있는 인공함양 및 취수시설의 실증시설을 구축하여 상시 가뭄지역을 대상으로 적용하고자 한다. 최종적으로 연구지역의 소규모 평탄지 하천 중·상류지역 충적층에 인공함양을 통해 가뭄대책 마련을 위한 인공 주입시설을 설치하고, 대수층 발달이 양호한 하류지역에 수평집수정을 이용한 취수시설을 설치하여 취수-공급의 지속적인 순환방식의 통합적인 인공주입·취수시스템을 구축하고자 한다. 연구지역은 가뭄 및 상수도 미 보급지역으로 인해 제한급수가 이루어지고 있는 충청남도 홍성군 운곡리 지역을 대상으로 하였으며, 연구지역 주 대수층인 충적층은 시추조사 결과 지표하 0.5~12.3m에 분포하며, 실트질 모래 및 실트질 자갈로 구성되어있다. 대수층의 수리성은 양수 및 회복시험결과 3.79×10-4~7.71×10^-3(평균 3.13×10^-3)cm/sec로 인공함양을 위한 지반 특성으로 양호한 수리특성을 보인다. 본 연구에서는 연구지역의 지층분포 및 수리지질특성을 고려하여 현장시험 대수층에 인공함양 방법 중 Ditch 및 Ditch+injection Well을 설치하고 공경, 여재등 여러인자에 따른 인공 주입에 의한 함양특성과 수위변동 모니터링을 분석하였으며, 분석결과를 토대로 향후 최적의 취수시설을 구축하여 국내 상시 가뭄지역의 대체수자원확보와 용수공급 방안으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.250-250
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• 2015

ASR(Aquifer Storage Recharge) 또는 ASTR(Aquifer Storage Transfer Recharge)과 같은 직접적인 지하수 인공함양기법은 대수층을 활용하여 수자원을 공급하고 관리하기 위한 적극적인 방안으로 고려될 수 있다. 그러나 하천 수와 같은 지표수를 주입할 경우 부유물질 그리고 생물학적 및 화학적 물질 등에 의해 주입정 내 스크린 부분에서 폐색이 발생할 수 있으며, 이로 인해 인공함양 시설의 운영에 있어 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 주입정 내 폐색을 저감시키기 위해서는 주기적인 주입정 역세척과 같은 방법이 적용될 수 있다. 본 연구에서는 물리적인 폐색을 발생시키는 부유물질이 포함되어 있는 지표수를 주입할 경우 주입정 내에서의 부유물질의 거동을 수치적 기법을 통해 모의 및 분석을 수행하였다. 본 모의에서는 부유물질을 구성하는 입자들은 세 가지 서로 다른 비중(0.8, 1.3, 1.5)을 가지며, 각각의 경우에 대해 입자분포는 정규분포를 통해 발생시켰다. 비중이 서로 다른 부유입자들은 동시에 주입정 내로 주입된다고 가정하였다. 모의는 비정상상태 조건으로 수행되었으며, 시간에 따라 변화되는 주입정 내 부유물질의 거동에 대해 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.290-290
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• 2020

연구지역인 충청남도 홍성군 갈산면 신곡마을은 상시 가뭄지역으로서 농번기 물부족을 겪고 있으며, 물 확보의 수단으로서 지하수 인공함양이 고려되고 있다. 본 연구에서는 수치모델을 이용하여 수직정 방식의 지하수 인공함양시 주입 효과를 예비 평가하였다. 모델 지역은 가로 세로 2,450 × 2,350 m로서 10 × 10 m 간격의 격자로 구성하였으며, 현장에서 실시된 지하수위 조사 및 9공의 시추조사, 1개공의 양수시험 결과로부터 수리전도도, 지층분포 등을 구성하였다. 정류모델결과, 실측 및 예측 지하수위의 표준오차(Standard error of the estimate)는 0.53 m, 표준화제곱근오차(Normalized RMS)는 6.79%, 상관계수는 0.99%로 나타났다. 수직정을 통한 주입 효과를 평가하기 위하여, 주입량을 5 ㎥/d, 10 ㎥/d, 15 ㎥/d, 20㎥/d, 주입기간을 1일, 3일, 7일, 우물의 개수를 1개, 3개, 5개일 때 등 다양한 조건하에서의 부정류 모델을 수행하였다. 이로부터 주입의 효과인 지하수위 상승량 및 상승 범위 등을 토대로 물 부족 기간의 인공함양 시나리오(주입정의 위치, 갯수, 심도, 기간 등)를 예비적으로 제시하였으며, 추후 정밀 모델 및 실제 현장 주입 시험 등을 토대로 인공함양 설계를 추진할 예정이다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.31 no.1
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• pp.19-30
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• 2021

This study evaluated the injection rate and the injection efficiency of the artificial recharge in the upper drought-prone watershed region, where the remaining water was used for injection, by using a numerical model to secure water during a drought. As a result of a numerical model under the condition of diverse injection rates per a well and hydraulic characteristics of the aquifer, the optimal injection rate per a well was estimated as 50.0 ㎥/day, and the injection efficiency was simulated as 33.2% to 81.2% of the total injection volume. As the injection time was shorter, the injection efficiency tented to increase non-linearly. As the injection rate increased, the residual storage in aquifer increased and available groundwater amount also increased, which could be advantageous for drought relief. For a more accurate assessment of injection efficiency, the model will be validated using the field injection data and optimum scenarios will enable the efficient operation of the artificial recharge system in the study area.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.09a
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• pp.108-112
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• 2004

균열 암반 대수층에 대한 지하수 인공 함양 주입 가능성을 예비적으로 평가하기 위한 시험을 수행하였다. 지하수 인공 함양 주입 시험이 수행된 지역은 경기도 포천군 이동면이며, 이 지역의 지질은 중립내지 조립질 화강암에 해당된다. 시험 정호에 대한 시추공 내부 촬영 결과, 화강암 내에 부분적으로 절리들이 발달되어 있었으며, 대체로 수직적인 절리 발달이 우세하였다. 2개소에서 인공 함양 주입 시험이 100kgf/$\textrm{cm}^2$ 이상의 확장 팩커로 대상공의 상부를 밀폐한 후 시행되었다. 이중 MW-7호 공에서는, 주입 압력을 5 내지 7kg/$\textrm{cm}^2$으로 조절하여 시간당 약 450$\ell$의 평균 주입률로 시험을 수행하였으며, O-7a 호 공에서는 주입 압력을 4kgf/$\textrm{cm}^2$ 내외, 시간당 약 1,740$\ell$의 평균 주입률로 시험을 수행하였다. MW-7호 공의 시험은 3일간 3회에 걸쳐 각 450분, 200분, 414분 동안 시험이 수행되었으며, O-7a호 공에서는 연속적으로 24시간 동안 인공 함양 주입 시험이 수행되었다. 수행된 지하수 인공 함양 주입시험은 적어도 지하수 상류 구배 구간의 지하 수두를 시험이 수행된 이후에도 24시간 이상 유지하는 것으로 평가되었다. 실험을 통해 주입한 양과 주변 관측공의 수위 상승을 단순 검토한 결과 시험이 수행된 지역의 개략적 유효 공극률을 산정 할 수 있었으며, 그 결과, 이 지역 균열 암반의 유효 공극률은 약 3 내지 6% 인 것으로 평가되었다 국내에서 지하수 인공 함양 방식을 균열 암반 대수층에 활용하여, 지속적인 수자원 관리와 수도 공급을 할 수 있는지를 평가하기 위해서는 앞으로 보다 많은 시험수행과 연구를 통한 검증이 요구된다. 까마중, 냉이, 명아주, 둑새풀 등의 생장에 현저한 조해현상을 나타냈다. 이것으로 보아 억새가 타식물의 생장에 영향을 주는 요인물질은 억새의 뿌리에서 분필되는 것으로 생각된다. 옥수수의 뿌리에서 직접 분필하는 물질이나 옥수수뿌리의 분해물질들은 모두 당귀의 생장을 조해하는 경향이 있었다.기존에 제안된 경험식들에 의한 계산결과 보다 균질화 해석법의 결과가 훨씬 정확함을 주목하여야 한다.c의 범위로서 최대값과 최소값은 4차수(four order)의 차이를 보였다. 단열대의 분포 특성을 파악하기 위하여 지구물리검층을 실시하였고, 각 시험에 의해 획득된 결과들과의 비교를 통하여 유동성이 높은 단열들이 규명되었다. 온도검층은 유동성 단열과 일반적인 단열들을 구별하는 좋은 지시자로 나타났다. 그 결과, N70-80$^{\circ}$W.60-85$^{\circ}$NE/SW, N75-80$^{\circ}$W.25-30$^{\circ}$SW, N50-64$^{\circ}$W.60-85$^{\circ}$NE, N35-45$^{\circ}$E.65-75$^{\circ}$SE, 그리고 N65-72$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE/60$^{\circ}$NW의 단열들이 연구지역의 지하수 흐름을 지배하는 뚜렷한 유동성 단열로 규명되었다.eatments. It was resulted from increase of weight of single cocoon. "Manta"2.5ppm produced 22.2kg of cocoon. It is equal to 9% increase in index, as compared to that of c

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.285-285
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• 2020

본 연구에서는 국내 시설농업단지의 수리지질 특성을 고려한 개념 모델을 설정하여 수리전도도와 이격거리(주입정과 양수정 사이의 거리)에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 개념 모델에는 자연적 특성(지형과 지질, 강수량, 수리전도도 등)과 인공적 특성(주입정과 양수정의 이격거리, 주입량과 양수량 등)이 입력되었으며, 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)를 조합한 12개의 시나리오로 수행하였다. 양수정의 하류부에 설정된 관측정의 지하수위 강하량은 수리전도도가 감소하고 이격거리가 멀어질수록 증가하였다. 동일한 이격거리에서 수리전도도에 의한 지하수위 강하량의 회귀분석을 통해 인공함양 대수층의 지하수위 변동은 수리전도도에 의해 지배적인 영향을 받음을 알 수 있었다. 인공함양 대수층의 수리전도도가 10^-2 cm/sec 이상인 조건에서는 주입정과 양수정의 이격거리에 따른 지하수위의 영향반경은 20 m 이내이었지만, 수리전도도가 10^-3 cm/sec 이하인 조건에서는 이격거리가 멀어질수록 지하수위의 영향반경이 급격하게 증가함을 확인하였다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.30 no.4
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• pp.603-615
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• 2020

The design factors of artificial recharge are determined by considering the hydrogeological characteristics of the aquifer. The optimal design factors for artificial recharge were derived after performing the injection tests step by step for each injection type (vertical well, ditch and mixed type), which were built in the test site of the study area. It was analyzed that the difference in the injection effect according to the diameter of the injection well was not large, and the 100 mm well was evaluated as appropriate in consideration of the availability and economy of land use. Since the injection effect was well maintained even in the upper rock, the depth of the injection well was proposed for the alluvial layer and the upper rock layer. On the other hand, in four cases of filter media in the ditch, it was analyzed that the penetration efficiency and the hydraulic interference effect indicated excellent injection performance when a filter medium of 10 to 30 mm diameter was filled in the ditch. In addition, the proper spacing of the injection wells was analyzed as 9~12 m considering the interference efficiency. The interference efficiency attenuation coefficient per 1 m of hole spacing was calculated to be 1.75% in this area. In the future study, the artificial recharge design factors obtained in this stage are applied and verified on site construction and operation. Also it is expected to contribute to securing water in areas where there is always a lack of water.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.30 no.3
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• pp.269-278
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• 2020

In this study, the effects of groundwater artificial recharge through vertical wells in the upper small basin are preliminarily evaluated by using field injection test and a 3-D numerical model. The injection rate per well in a model is set to 20, 37.5, 60, and 75 ㎥/day based on the results of field injection test, groundwater levels, and hydraulic conductivities estimated from particle size analysis, and a numerical model using MODFLOW is conducted for 28 cases, which have diverse injection intervals, in order to estimated the changes of groundwater level and water balance after injection. Groundwater level after injection does not show a linear relationship with the injection rate per well, and the cumulative effect of artificial recharge decreases and the timing of maximum water level rise is shortened as the injection interval becomes longer. In four cases of continuous injection with total injection rate of 1,200 ㎥, it is revealed that the recharge effect is analyzed as 36.5~65.3% of the original injection rate. However, it will be more effective if the artificial recharge system combined with underground barrier is introduced for the longer pumping during a long and severe drought. Additionally, it will be possible to build a stable artificial recharge system by an establishment of efficient scenario from recharge to pumping as well as an optimization of recharge facilities.