• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.324-324
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• 2018

지구 온난화로 인한 기후변화로 점차 가속됨에 따라 이로 인한 수자원 관리의 취약성이 증가되고 있는 전망이다. 물수지 순환에서 지하수와 증발산은 수자원 총량에서 많은 부분을 차지하고 있는 인자로써, 두 인자의 정량적인 분석은 지표와 대기 시스템의 분석에서 필수적이라고 할 수 있다. 지구의 담수 중 약 30%를 차지하고 있는 것이 지하수로써 이는 토양의 수원으로도 작용할 수 있으며, 특히 지하수면이 토양과 가까울수록 토양수분에 상당한 영향을 미칠 뿐만 아니라 증발산의 변동성과도 밀접하게 연결되어 있다. 지하수위 및 수문인자의 변화는 지하수를 활용하는 농업 및 수자원 관리와도 연계되어 있으므로 지하수와 증발산의 연관성에 대한 정량적인 변화의 비교/분석이 필수적이다. 또한 식생의 종류에 따른 지하수 및 증발산의 거동이 달라지게 됨으로 이에 대한 영향 또한 고려해야 한다. 그러나 지하수와 증발산의 직접적인 관계를 규명하는 선행연구가 아직 미흡하며, 국내 수자원분야에서의 두 인자간의 직접적인 연관성에 대하여 밝힌 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 플럭스 타워 관측 지점 중 다른 지표 특성 및 식생 조건을 가진 지역을 선정하여 각 다른 특성의 관측 지점에서의 분석을 실시하고자 한다. 관측된 수문기상인자인 증발산, 강수량과 관측 지점에서 가장 가까운 지하수 측정망으로부터 획득된 지하수 자료를 활용하여 각 인자들 사이의 연관성을 비교/분석을 실시하여 수문순환에서의 이들 간의 영향 정도를 파악할 예정이다.

• 지질공학
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• 제21권1호
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• pp.45-55
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• 2011

본 연구에서는 소하천변 충적층을 대상으로 9개 지하수 관측공내 유속 실험과 온도 계측을 통한 시간별, 심도별 온도 변화 추이 평가 및 지화학 분석 등을 통하여 지표수와 지하수간의 상호 작용에 대하여 분석하였다. 하천변에 근접한 2개 지하수 관측공은 타 관측공과 달려 지하수 유향이 하천에서 주변 충적층으로 향하고 있으며, 계절에 따른 온도 변화가 대기 및 하천과 유사하게 나타난다. 또한 이들 지점은 하천수의 영향을 받은 지화학 특성을 보일 뿐 아니라 계절에 따라 지화학 특성이 변화하는 등 지표수의 유입 유출이 활발한 지점에 해당한다. 본 연구에서 사용된 온도 측정 장치인 Thermochron I-button은 저비용의 소규모 장치로서 지표수와 지하수의 상호 작용 평가에 활용도가 높다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.311-316
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• 2017

기후변화는 물 관리 측면에서 많은 변화를 일으키는 것으로 보고되고 있다. 주로 강우의 패턴을 변화시키며, 가용수자원의 지역적 편중을 심화시킨다. 기후변화에 적응하며 안정적이고 균등한 용수확보를 위해서는 홍수와 가뭄을 고려한 연속적인 물 순환 해석기술이 필요하다. 강우유출분석은 강우사상에 대한 수문순환과정을 통해 유출량을 산출하는 것으로, 주로 직접유출과 중간유출이 이에 해당된다. 강우발생 이후 무강우기간에 대해서는 기저시간 이후에 발생되는 유출량의 정량적 산출이 필요하다. 기저유출은 강우 발생 시점에 급격히 발생하기보다는 선행강우에 따른 유역 내 지하수위 분포와 대수층의 특성, 하천수위에 따라 다양한 패턴으로 나타나기 때문에 지하수대의 수리학적 성분들을 반영할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 강우유출모의 시 지표유출량 산정과 지하수유동해석을 통한 기저유출량 산정이 동시에 이루어져야 한다. 최근 국내외에서는 다양한 형태의 수문모형과 MODFLOW를 연계한 장기유출분석에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서 활용한 K-DRUM(K-water Distribution Runoff Model)은 K-water에서 자체 개발한 물리적 기반의 분포형 강우유출모형으로 강우유출, 유사, 기초수질항목에 대한 3차원 분석이 가능하다. 본 모형의 A층(표층)은 지표유출을 고려한 운동파법이 적용되었고, B층과 C층(중간층), D층(지하수층)은 선형저류법이 적용되었다. MODFLOW(A Modular Three-Dimensional Finite-Difference Ground Water Flow Model)는 1980년대 USGS(United State Geolog ical Survey)에서 개발된 가장 범용적으로 사용되는 지하수유동모형이며, 모듈화 된 구조를 갖고 있어 다양한 패키지 중 필요로 하는 기능을 독립적으로 모의할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 향후 기후변화에 따른 강우의 불확실성에 대비한 유역의 장기 물순환 해석을 위해 강우유출모형인 K-DRUM과 지하수유동모형인 MODFLOW를 연계하고자한다. 연계방법은 K-DRUM에서 계산된 D층으로 침루되는 양을 MODFLOW의 함양량으로 적용하고, MODFLOW에서 산출된 기저유량을 K-DRUM의 하천유출에 적용하는 것이다. 본 연구의 성과를 갈수기 유출해석에 적용하면 정확성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.415-424
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• 2009

대수층 바닥이 해수면보다 낮은 해안 지역에서는 관정에서의 적정양수량이 해수침투 여부에 의하여 결정될 수 있다. 이러한 지역에서 관정의 적정 양수량을 초과하는 수요를 만족시키기 위하여 과잉양수를 시행해야하면 우기의 잉여 지표수를 대수층에 주입함으로서 과잉 양수정을 연중 보호할 수 있다. 본 연구에서는 최소의 주입으로 과잉 양수정을 보호할 수 있는 주입정의 위치와 우기의 주입량을 계산하는 전산모델을 개발하였다. 경계면모델과 최적화방법을 조합하여 개발된 수치모델에서 목적함수는 주입량의 최소화이며 제약조건으로 해수침투와 지하수 고갈을 고려하였다. 상태변수는 과잉양수량, 설계연한, 우기 기간, 그리고 양수정에서의 해수비율이다. 지하수 개발이 어려운 수리지질 특성을 가진 소규모 가상 도서에 대하여 본 기술의 적용성과 지하수 추가 개발의 가능성을 평가하였다. 적용결과 다양한 조건에서도 적정개발량을 초과하는 지하수 관정을 보호할 수 있는 주입정의 가동이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.331-331
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• 2016

기후변화의 영향으로 인하여 가뭄의 발생이 잦아지고 그 기간은 늘어나고 있다. 특히 2015년에는 충남 서부 지역에 제한급수가 실시되는 등의 피해가 발생하였으며, 올해에도 일부 지역에 가뭄 피해가 예상되고 있다. 이에 따라 가뭄에 대비하기 위한 방안의 하나로, 해수담수화 및 지하수와 같은 대체 수자원 개발의 요구가 높아지고 있다. 특히 지하수의 경우에는 단기간에 최소한의 비용으로 안전한 용수(用水)를 확보할 수 있다는 측면에서 그 효용성이 높다. 그러나 지하수 역시 지표수와 마찬가지로 한정된 자원이며 생성과정에 상당한 시일이 걸린다는 점을 고려할 때, 그 활용을 위해서는 다음과 같은 정책적 고려가 필요해 보인다. 우리나라 지하수는 개별법에 따라 5개 중앙부처 및 지자체에서 소관업무별로 관리하고 있어, 체계적 관리와 자료의 통합 연계에 어려움이 있다. 또한 기본법 성격을 지닌 "지하수법"에서도 지하수 관리 등에 대해 다른 법률에 특별한 규정이 있는 경우에는 해당 법률에 따르도록 규정하여(법 제4조), 합리적 제도 개선에 한계가 있다. "온천법" 등 타법에 의한 지하수 개발 이용관련 인허가 사항을 "지하수법"으로 일원화하여 기본법으로의 역할을 강화하고, 지역별 사업별 관리는 개별 계획을 수립하도록 하는 등 체계적인 지하수의 개발 보전 정책이 필요하다. 국내 지하수 사용은 주로 관정(管井) 개발을 통해 이루어지는데, 무분별한 신규 관정의 개발은 지하수 고갈, 지반침하(sink hole)와 더불어 지하수의 수질 악화를 야기할 수 있다. 관정 개발의 실패로 발생하는 실패공은 노후 관정 및 폐관정과 더불어 방치되는 경우가 많은데, 오염물질 유입으로 지하수를 오염시키는 주요 원인으로 작용한다. 오염된 지하수는 지표수에 비하여 수질을 복원하는데 오랜 시일과 노력이 필요하므로, 사용하지 않는 불용공(不用孔)을 원상 복구하는 등 지하수의 개발에서 사후조치에 이르기까지의 체계적인 관리가 필요하다. 국토교통부는 지하수에 대한 체계적인 관리를 위해, '지하수 기초조사', '지하수 수위변동 실태조사' 및 '지하수시설 전수조사'를 실시하고 있다. 그런데 지하수 기초조사는 "지하수법" 제5조에 근거하여 1997년부터 실시되고 있으나, 예산 및 인력 부족 등으로 20여년이 지난 지금까지도 조사가 마무리되지 못하고 있는 실정이다. 한편 지하수 수위변동 실태조사는 "지하수법" 제17조 등에 근거하여 시행되고 있는 반면, 지하수시설 전수조사는 근거 법률이 마련되어 미비하다. 지하수시설 전수조사는 전국의 모든 관정, 집수정(集水井), 지하댐(underground dam) 등의 지하수 시설을 대상으로 실시되므로, 조사의 방법, 대상, 시행 절차 및 주기 등에 대한 규정 마련을 통해 관련 자료를 지속적으로 보완 관리할 필요가 있다.

• 지질공학
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• 제22권2호
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• pp.207-221
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• 2012

낙동강 하류지역 주변 충적층 지역내 설치 운영중인 27개의 지하수 관측정의 시계열 자료를 활용하여 지표수와 지하수의 연계 특성 평가를 위한 통계적 분석을 수행하였다. 지하수위의 변화는 하천수위의 변화와 교차상관계수가 0.601로서 연관성이 높은 것으로 분석되었으며, 이는 강우와의 교차상관계수 0.125보다 매우 높다. 지하수위 시계열 자료에 대한 주성분 분석 결과, 연구지역내 지하수위는 2개의 그룹으로 분류된다. 이중에서 그룹 A에 속하는 하천에 인접한 관측정에서의 수위 변화는 하천수와 유사한 변동을 보이며 호우시의 지하수위 상승량도 상대적으로 크게 나타났다. 홍수 발생에 대한 지하수 기여에 대한 추가적 이해를 위해서는 지하수위 변동 특성을 기반으로 지구화학 분석 및 온도 계측 등이 추가적으로 수행될 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.127-127
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• 2016

지난 수년간 4대강 살리기 사업으로 해당 하천은 16개 보로 막혔고 이로 인해 하천수위는 과거 대비 보상류지역은 높아지고 보 하류지역은 낮아졌다. 이에 따라 수문학적 관점에서 기존의 지표수-지하수 연계 특성에 많은 변화가 발생하였다. 이러한 특성 변화 등을 관측하기 위하여 4대강 사업 전, 후로 주요하천 주변 제내지에 지하수 관측정이 설치되었다. 본 연구에서는 4대강 주변 관측정을 대상으로 각 관측정의 지하수위와 지하수위 영향인자들 간의 상관관계를 분석하고, 관측정의 주요영향인자를 판단할 수 있는 지하수 관측정 평가방법을 제시하였다. 각 인자별 상관관계 분석은 피어슨 상관계수를 이용하였으며, 관측정 수위와 주요 영향인자(하천수위, 강우량)의 피어슨 상관계수가 0.7 이상이면 상관성이 높은 것으로 평가하였다. 낙동강 하천 주변 30개소 관측정에 적용한 결과, 10개소는 지하수위와 하천수위와의 상관계수가 0.70~0.93로 상관도가 높은 것으로 평가되었고, 20개소는 지하수와 하천수위와의 상관계수, 지하수와 강우량과의 상관계수 모두 낮은 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 대상 관측정의 모니터링 지속여부 결정, 목적에 맞는 대체 관측정 설치 등 향후 관측정들의 효율적이고 합리적인 관리를 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.313-313
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• 2022

일반적으로 가뭄은 특정지역에서 평균 이하의 강수량이 발생되는 현상으로, 강수량이 감소되면 토양수분, 하천수 수위, 저수지 수위, 지하수위 등이 순차적으로 감소한다. 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄 및 농업 가뭄에 비해 늦게 발현되는데, 이는 강수량의 부족이 토양수분, 하천수량, 지하수 및 저수지 수위 등과 같은 수문학적 시스템에 전이되는 시간이 소요되기 때문이다. 따라서, 가뭄 피해를 경감하기 위해 지하수위 변동성을 이용하여 지하수 함양량을 추정함으로써 효율적인 수자원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 지하수위는 농촌 지하수 개발, 가뭄 및 홍수 예측 등 다양한 분야에 활용되며, 강수량에 의한 변화가 지표수에 비해 느리게 나타나고 토양을 통과하는 특성으로 인해 단기 및 장기간의 변화 경향이 나타난다. 미국 지질조사국 (United States Geological Survey)에서는 지하수위를 월 단위로 보통 이하 (Below-normal), 보통 (Normal), 보통 이상 (Above-normal) 3단계로 구분하여 분포도를 작성하고 전체 관측기간 중 25% 이상에서 보통 이하 (Below-normal)로 나타나면 가뭄으로 판단한다. 우리나라의 경우 지형, 유역을 고려한 지하수 수위 및 수질 현황과 변동성을 파악하기 위하여 전국 지하수위 관측망 688개소를 설치하고 운영 중에 있다. 또한, 농촌진흥청에서는 전국 농업기상대와 연계하여 토양수분관측망 (soil moisture monitoring network)을 구축하였으며, 표토 10 cm에 토양수분센서를 전국 168 지점에 설치하여 운영하고 있다. 본 연구에서는 강수량을 기반으로 산정한 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI)와 지하수위를 기반으로 산정한 표준지하수위지수 (Standardized Groundwater Level Index, SGI), 토양수분관측망의 토양수분의 상관 분석을 수행하고자 한다. 밭작물 가뭄의 중요 요소인 토양수분 함량은 강수에 즉각적으로 반응하는 반면 지표수 및 지하수는 상대적으로 장기간의 강수에 영향을 받기 때문에, 본 연구의 결과는 향후 밭작물 지역의 가뭄 취약성을 관리하는 지표로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.8-8
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• 2019

전 세계적으로 ASR, ASTR과 같은 인공함양에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 수자원을 확보하고 생산수의 수질 개선을 꾀할 수 있는 지하 저수지 기술을 개발하고 낙동강 하구의 염 대수층에 설치한 시험시설에서 검증하였다. 국내외 대 하천의 하구에는 상부에는 점토층이 발달해 있고 하부에는 대수층이 대규모로 발달해 있으나 염 지하수로 포화되어 있는 경우가 많다. 점토층은 오염된 지표수나 지표면에서 발생한 오염사고로부터 하부의 피압 대수층을 분리하는 역할을 할 수 있다. 따라서 피압 대수층은 기존의 지표수 수자원 또는 대체 수자원의 한계를 극복할 수 있는 좋은 수자원 확보 공간이 될 수 있다. 지하 저수지 실증 연구를 위하여 낙동강 하구의 피압 대수층에 주입정, 양수정과 관측정 등을 포함한 시험 시설을 설치하였다. 낙동강에서 취수한 지표수의 부유물을 제거하고 대수층에 주입하여 기존의 염 지하수를 밀어내고 렌즈 형태의 담수체 (지하 저수지)를 조성하였다. 양수정과 관측정을 통하여 조사된 지하 저수지는 원 지하수가 배제되었고, 하천수보다 수질이 개선되었음을 보였다. 본 고에서는 실증 연구에서 도출된 수자원 확보 및 수질 개선 성과를 제시하고자 한다. 지하 저수지는 공사 규모가 작고, 수몰지가 발생하지 않으며, 수요지 인근에 위치해 있어 지역 내 수자원 자급이 가능하고, 토지 이용도 자유롭다. 또한 평상 시에 연중 균일한 양질의 수자원 공급이 가능하고 가뭄, 지표수 오염 등 비상 시에도 장기간 안정적으로 청정 수자원 공급이 가능하다. 지하 저수지는 물 안보도 제고를 위한 취수원 다변화 차원에서 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 지구물리
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• 제4권1호
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• pp.71-84
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• 2001

우리나라 동해안 지역에서 바다로 유출되는 지하수에 대한 예비적인 기초 자료 및 이들 지하수에 대한 활용 가능성을 검토하였다. 해안 유출 가능 지점의 선정은, 일차적으로 해수면 온도 분포 특성을 활용하였으며, 부차적으로 지형 및 지질 조건 등을 활용하였다. 온도 특성 분석을 위해서는 동해안 지역의 기후, 국가 지하수 관측망의 지하수 온도 변화, 실측된 해수 온도 및 원격 탐사 자료를 통해 유추된 해수 온도 분포 등이 활용되었다. 해안 유출 지하수 개발 가능성의 검토는 인구, 산업 분포 및 개발 입지 등을 고려하였으며, 해안 유출 지하수의 개발 방안은 지하수댐 및 지표수-지하수 연계 방식이 적합할 것으로 검토되었다. 해수면 온도 특성만을 활용하여 예비적으로 선정된 지하수 유출 가능 지점은 약 60 여 개소이며, 인구, 산업 분포 및 지형, 지질 조건 등을 감안한 개발 유망 지점은 6개소로 결정되었다. 그러나 이들 개발 유망 지점에 대한 구체적인 지하수 개발 가능성 및 취수 방안 설정을 위해서는 추가적인 현장 수문 지질 조사가 필수적이다.