• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.10-10
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• 2023

본질적으로 복잡하고 다양한 특성을 가지는 우리나라(도시, 농어촌, 도서산간, 섬 등)의 물 공급 시스템은 생활수준의 향상, 기후변화 및 가뭄위기, 소비환경 중심의 요구와 한정된 수자원을 잘 활용하기 위한 운영 및 관리가 매우 복잡하다. 이로 인한 수자원 고갈과 가뭄위기 등에 관련한 대책 및 방안으로 대체수자원인 지하수 활용방안들이 제시되고 있다. 따라서, 물 관리 시스템과 관련한 디지털 기술은 오늘날 플랫폼과 디지털 트윈의 도입을 통해 네트워크와 가상현실 세계의 연결이 통합되어진 4차 산업혁명 사업이 현실화되고 있다. 물 관리 시스템에 사용된 새로운 디지털 기술 "BDA(Big Data Analytics), CPS(Cyber Physical System), IoT(Internet of Things), CC(Cloud Computing), AI(Artificial Intelligence)" 등의 성장이 증가함에 따라 가뭄대응 위기와 도시 지하수 물 순환 시스템 운영이 증가하는 소비자 중심의 수요를 충족시키기 위해서는 지속가능한 지하수 공급을 효과적으로 관리되어야 한다. 4차 산업혁명과 관련한 기술성장이 증가함으로 인한 물 부문은 시스템의 지속가능성을 향상시키기 위해 전체 디지털화 단계로 이동하고 있다. 이러한 디지털 전환의 핵심은 데이터에 관한 것이며, 이를 활용하여 가치 창출을 위해서 "Digital Groundwater Technology/Twin(DGT)"를 극대화하는 방식으로 제고해야 한다. 현재 당면하고 있는 기후위기에 따른 가뭄, 홍수, 녹조, 탁수, 대체수자원 등의 수자원 재해에 대한 다양한 대응 방안과 수자원 확보 기술이 논의되고 있다. 이에 따른 "물 순환 시스템"의 이해와 함께 문제해결 방안도출을 위하여 이번 "기획 세션"에서는 지하수 수량 및 수질, 정수, 모니터링, 모델링, 운영/관리 등의 수자원 데이터의 플랫폼 동시성 구축으로부터 역동적인 "DGT"을 통한 디지털 트윈화하여, 지표수-토양-지하수 분야의 특화된 연직 프로파일링 관측기술을 다각도로 모색하고자 한다. "Digital Groundwater(DG)"는 지하수의 물 순환, 수량 및 수질 관리, 지표수-지하수 순환 및 모니터링, 지하수 예측 모델링 통합연계를 위해 지하수 플랫폼 동시성, ChatGPT, CPS 및 DT 등의 복합 디지털화 단계로 나가고 있다. 복잡한 지하환경의 이해와 관리 및 보존을 위한 지하수 네트워크에서 수량과 수질 데이터를 수집하기 위한 스마트 지하수 관측기술 개발은 큰 도전이다. 스마트 지하수 관측기술은 BD분석, AI 및 클라우드 컴퓨팅 등의 디지털 기술에 필요한 획득된 데이터 분석에 사용되는 알고리즘의 복잡성과 데이터 품질에 따라 영향을 미칠 수 있기 때문이다. "DG"는 지하수의 정보화 및 네트워크 운영관리 자동화, 지능화 등을 위한 디지털 도구를 활용함으로써 지표수-토양층-지하수 네트워크 통합관리에 대한 비전을 만들 수 있다. 또한, DGT는 지하수 관측센서의 1차원 데이터 융합을 이용한 지하수 플랫폼 동시성과 디지털 트윈을 연계할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.423-427
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• 2012

지하수 관측이란 지하수위 하강, 수질오염 등 지하수 장해로부터 지하수를 보전 관리하고 대책을 수립하기 위하여 정기적 및 장기적으로 지하수위, 수질 등 부존된 지하수 특성의 상태와 변화하는 추이를 관찰하여 측정하는 행위를 말한다. 지하수는 지하의 보이지 않는 지층구조에서 매우 천천히 유동하므로 수위하강 및 수질오염 발생을 늦게 인지할 경우 원상회복이 불가능할 수 있고, 지하수 장해를 인지한 이후의 대처과정에서도 기존의 관측자료가 없거나 부족할 경우에는 원인분석과 대책수립이 지연되거나 불가능할 수 있으므로 지하수관리에 있어 관측정호를 설치하고 정기적으로 지하수의 부존 및 유동특성, 배경수질 등의 지하수 관측은 기본적이며 필수적인 요소이다. 따라서 지하수 관측망을 설치하고 운영하기 위해서는 관측 목적을 명확히 정의하고 관측 프로그램이 이를 만족시키도록 구성되어야하며 시간적, 공간적으로 지하수가 변동되는 것을 고려하여 관측 지역 대수층의 유형과 특성 등이 완전히 파악되어야 한다. 필요시 기존 관정을 활용하여 관측하며 관측 항목, 관측 유형, 위치측량 및 관측 주기 등은 관측의 목적에 부합되도록 한다. 관측 데이터의 생성, 전송 및 분석 진행과정 등이 완벽하게 정립되어 데이터의 생성에서부터 활용까지 체계화되어야 하고 지하수와 지표수는 연계된 단일 수자원으로서 지하수 관측은 지표수 관측과 연계되어 설계되고 분석되어야 한다. 또한 취득된 데이터의 정확성은 지속적으로 검토 확인되어야 하며 전문가의 능력을 활용하여 관련 자료의 분석이 이루어지고 데이터의 정도를 높이기 위한 후속조치들이 병행되어야 한다. 그리고 지하수위, 수질 등 관측 자료가 자연적인 지하수 유동 체계에 의하여 변화되는 것이라고 인식될 경우에는 관측 시스템 전반을 재평가하여 보다 효율적인 관측 시스템으로 발전시켜야 한다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권4호
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• pp.223-230
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• 1997

지하수 오염에 대한 광역적인 취약성 평가를 하기 위한 DRASTIC 시스템은 미국 EPA (Environmental Protection Agency)에서 개발된 것으로 지하수위, 충진률, 대수층 매체, 토양 매체, 지형 경사, 비포화대 매체, 수리전도도 등 수리지질학적 요소들을 이용하여 지하수 오염 취약성을 상대적으로 평가하기 위한 표준화된 시스템으로 현재 널리 사용되고 있다. DRASTIC 시스템을 사용하여 분석된 지하수 오염 취약성 결과는 취수정 혹은 관측공의 위치선정, 쓰레기 매립지 적지선정, 지하수와 관련된 토지 이용 등에 기초자료로 이용될 수 있다. 본 연구는 이러한 DRASTIC 시스템을 적용하기 위해 GIS(Geographic Information System)를 이용하여 영광군 지역의 지형, 수계, 우물, 지질, 토양, 토지이용 등 수리지질학적 요소들에 대한 공간 데이터베이스를 구축하였고, 이러한 공간 데이터베이스를 GIS의 중첩기 법을 이용하여 분석하여 광역적인 지하수 오염 취약성에 대한 상대적인 분석치를 얻고 이를 도면으로 작성하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.229-232
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• 2002

대전 북부 화강암지역 내 심도 500m까지 굴착한 시추공에 다중패커 시스템(Multi-packer system)을 이용하여 구간별로 지하수 시료채취를 수행하고, 시추공 지하수에 대한 지화학 특성 연구를 수행하였다. 다중패커 시스템에 의해 구간별로 격리된 시추공 지하수의 수리화학자료는 구간별로 특징적인 화학조성을 나타낸다 다중패커 시스탬이 설치된 직후 채취한 지하수 시료와 일정시간이 경과한 후 채취한 시료간에는 시기별로 화학특성의 차이를 보이는데 이는 시추당시 사용된 시추수의 영향 때문인 것으로 사료된다. 또한 심도 115m를 기준으로 상부구간과 하부구간에 지화학 특성에서 큰 차이를 보이고 있는데 이는 시추공 굴착당시 단열대의 붕괴로 인해 시공된 그라우팅의 영향 때문이다. 이상치를 보이는 115m 구간을 제외하고, 시추공 지하수의 지화학 자료는 구간별로 명확히 구별되어 화강암 지역에서 지하수의 유동은 단열분포특성에 영향을 받음이 확인되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.460-465
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• 2007

유출지하수는 지하공간이 깊고 넓게 분포하는 건물에서 자연적으로 유출되어 배출되는 낮은 심도의 지하수이다. 본 연구에서는 신축된 교회건물에서 유출되는 지하수를 열원으로 밀폐형태와 개방형태의 열교환기를 활용하여 각각 5RT급 히트펌프시스템을 난방모드로 운전한 결과를 정리하였다. 실험은 난방순환수의 온도를 $43{\sim}49$ $^{\cdot}C$ 범위에서 제어하면서 진행하였으며, 시스템 COP에 있어서 밀폐형은 $4.12{\sim}4.75$, 개방형은 $3.42{\sim}3.98$의 범위에서 측정되었다. 이는 기존의 지열히트펌프시스템의 COP와 대동 소이한 우수한 성능이라고 판단된다. 또한 펌프동력을 제외한 히트펌프 자체 난방COP에 있어서 밀폐형은 $4.69{\sim}5.81$, 개방형은 $4.38{\sim}5.43$의 범위에서 나타났다. 유출지하수의 온도가 겨울철에도 약 $12{\sim}14^{\cdot}C$를 유지하므로 히트펌프와 시스템전체의 COP가 매우 우수한 값을 나타내고 있음이 확인되었다.

• Spatial Information Research
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• 제8권2호
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• pp.317-328
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• 2000

지하수는 한번 오염되면 원상복구가 어렵고 피해가 장기적으로 나타날 수 있으므로 그 관리가 아주 중요하다. 지하수 오염관리를 위해서는 오염 현황파악과 공간적 확산예측이 필수적이며, 이를 위해서는 GIS를 이용한 체계적인 분석이 필요하다. 따라서 지하수의 과학적 관리를 위해서는 다양한 지하수 자료들의 체계적인 데이터베이스구축이 필수적이며, 이를 기반으로 지하수관리정보시스템에서 오염현황이 분석된후 지하수업무와 직접 연계, 활용되어야 한다. 금번연구는 이러한 배경속에서 서울시 지하수관리를 위해 구축된 지하수관리 통합시스템의 전문분석 서브시스템을 이용하여 중구 일부지역을 대상으로 질산성질소(NO3N)의 오염확산을 분석한후 축척 1/5,000 오염확산예측도가 작성되었다. ´96년 서울시에서는 기초조사시 1/25,000 수문지질도를 작성하였으나 이 자료로는 지역적 지하수 오염관리가 어려우며, 금번연구를 통하여 작성된 대축적 분석도면들의 활용이 기대된다. 본 연구를 위해서 사용된 GIS시스템은 Arc/Infor, Are/View이며, 지하수분석을 위해서는 MODFLOW, MT3D가 이용되었다.

• 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.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제6권4호
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• pp.523-531
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• 2011

지하수 자원을 사용하기 위해 설치된 많은 관정들이 사용 후 폐공처리 소홀로 인하여 지하수 오염원이 된다. 또한 폐공된 관정에서는 중금속 및 유기화합물 등의 유해물질이 지하수로 유입 되는 문제점이 발생하여 지하수 수질 악화를 초래한다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 유비쿼터스 센서 노드와 GIS 기술을 접목한 u-GIS 환경 하에서 관정의 위치정보와 지하수 센싱 정보를 실시간으로 모니터링하고 분석할 수 있는 지하수 관리 시스템을 설계 및 구현한다. 아울러 UML 2.0을 활용하여 시스템을 이용하는 사용자의 다양한 요구사항, 시스템 내부 모듈들 간의 상호작용 및 데이터 흐름을 분석하여 시스템을 모델링한다. GIS 맵과 웹 환경, 스마트폰 기반의 모바일 단말기 등의 다양한 플랫폼을 통해 원격지에 있는 각 관정의 지하수 상태 및 관정 관련 속성 정보를 모니터링을 하기 위한 사용자 인터페이스를 제공한다.

• 한국지리정보학회지
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• 제9권3호
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• pp.107-122
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• 2006

본 연구는 국내 지하수 자료의 효율적 이용 관리를 위한 수량수질 정보의 통합관리 시스템인 "국가지하수정보지도" 구축을 위한 업무분석과 세부 설계를 실시하고 천안 및 대구지역에 시범 적용함으로써 그 효용성을 검토하고자 하였다. 본 시스템에는 지하수와 관련된 관측, 조사, 지구화학(이온분석 결과), 시설, 수질검사 및 도면 자료 등을 데이터베이스로 포함하고 있으며, 전국의 약 130만개 관정에 대한 상세정보를 기본 데이터로 활용한다. Web 환경의 GIS 시스템인 "국가지하수 정보지도"에서는 자료의 검색뿐 아니라 시계열분석, 공간분석, 지층단면작성 등의 분석 기능이 포함되어 있어 지방자치단체 공무원뿐 아니라 현장 기술자에게도 유용하게 활용될 수 있다. 앞으로 본 시스템을 지하수에 대한 표준 모델로 발전시키고 단계적으로 확장해 나감으로써 전국의 지하수 관리를 보다 체계적으로 수행 가능하게 될 것이다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.408-411
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• 2005

현재 국내에서는 지하수 순환 특성에 대한 연구가 미약하며 그에 대한 연구가 요구 되고 있다. 본 연구에서는 지하수 순환을 중심으로 인공구조물에 의해 유도되는 지하수-하천수 시스템의 상호작용에 대하여 하천수의 수위/유량 변화와 주요 이온 변화에 따른 지하수의 변화를 모니터링을 통해 검토해 보았다. 연구결과 혼합대에 설치된 관측정에서 나타난 수위 및 주요 이온 변화에서 하천의 영향으로 인한 변화 패턴을 확인할 수 있었다. 추후 관측 자료가 누적되고 강수량, 하천수위, 지하수위, 지하수질, 하천수질 등에 대한 상호 상관성을 검토한다면 더 명확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 본다.