• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권6호
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• pp.57-67
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• 2010

국가지하수관측소와 같은 관측 지점에서의 지하수 시계열 자료를 활용한다면 지하수위 변동법에 의한 지하수 함양율을 산정할 수 있으나, 비산출율 추정에 필요한 양수시험 자료와 토양시료 등의 부족으로 적용에 제약이 있어 왔다. 본 연구에서는 3개의 군집에 속하는 34개 국가지하수 관측망의 충적 관측정을 대상으로 갈수기의 강우 이벤트와 지하수위 상승량 관계를 이용한 비산출율 산정 기법을 적용해 보았다. 군집 1과 군집 2에 속하는 관측정은 강우에 대한 지하수위 반응이 뚜렷하지 않기 때문에 본 방법의 적용이 곤란하며, 군집 3에서 강우에 대한 지하수위 반응 시차가 2일 이내인 19개 관측정의 경우는 추정 비산출율이 0.06에서 0.27의 범위로써 평균 0.17로 분석되었는데 이는 토양 입자에 따른 비산출율 및 양수시험에 의한 비산출율과 유사한 것으로 나타났다. 본 방법은 주변 하천과의 관계, 배출 작용, 증발산 및 양수 등의 영향으로 일부 과다 산정의 우려가 있으나 현장조사를 통하여 주변 영향이 적은 국가지하수 관측정을 선정한다면 적용 가능하다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권5호
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• pp.19-32
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• 2007

우리나라에서 대표적으로 사용되어 온 지하수 함양량 산정방법은 지하수 감수곡선에 의한 기저유출분리법, 유역내의 집중형 개념모형에 의한 물수지 분석, 그리고 지하수위 변동곡선법으로 대별된다. 지하수 함양량은 기후조건, 토지이용 그리고 수문지질학적 불균질성에 따르는 시공간적인 변동성을 나타내므로 전술한 방법들은 이같은 특성을 다루기에는 많은 제약을 가진다. 이 같은 단점을 극복하기 위해 본 연구에서는 통합 지표수-지하수 모형인 SWAT-MODFLOW로부터 얻어진 물수지 성분을 기초로 한 새로운 함양량 추정방법을 제시하고자 한다. 하천변에 위치한 지하수위는 하천흐름과 유사한 동적변화를 나타내는 반면 보다 상류부에 위치한 지하수위는 강수에 대하여 일정한 지체현상을 나타낸다. 이와 같은 지하수위 변동의 특징은 함양의 물리적 특성과 관련되므로 이 같은 현상을 설명하기 위해서는 토양층을 통과한 물이 대수층 함양에 도달하는데 걸리는 시간적 지체를 설명하는 것이 필요하다. SWAT 모형에서는 주어진 날에 대해 물이 토양층을 통과하여 대수층으로 함양되는 과정을 설명하기 위해 지수형태의 감쇠가중함수를 가진 단일 저수지 저류 모듈을 사용한다. 그런데 이 모듈은 지체시간이 긴 경우나 추정된 함양의 시계열이 지하수위 시계열과 잘 맞지 않는 제한 사항을 가지므로, 본 연구에서는 비포화대를 통과하는 시간 지체를 보다 현실적으로 반영할 수 있는 다단 저수지 저류 추적 모듈을 개발하여 SWAT모형에 탑재하였으며, 이 모듈내의 시간지체와 관련된 매개변수는 관측지하수위와 모의 함양량의 상관관계를 검토함으로써 최적화가 이루어지도록 하였다. 본 연구방법의 최종 단계는 모의 지하수위와 관측 지하수위, 그리고 관측 유역유출량과 모의 유출량을 검증함으로써 종결된다. 새롭게 제안된 방법을 우리나라 미호천 유역에 적용하여 지하수 함양량의 시공간적 분포를 추정하였는데 제시된 방법이 유역 모형의 효율성과 지하수위 변동법의 정확성이라는 장점을 모두 가진 방법이어서 추정된 일 함양량은 수리지질학적 불균질성, 기후조건, 토지이용과 토양층과 대수층의 거동까지 반영한 매우 개선된 값으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.236-236
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• 2011

진천지역의 지하수 유동체계를 분석하기 위해 진천지역 내 530개 공의 지하수위를 1년간 관측하였다. 이중 360개 공에서는 분기별로 한번씩 총 4회, 130개 공에서는 월1회씩 총 12회 지하수위를 관측하였으며, 40개 공에 대해서는 1시간 간격으로 자동관측을 실시하였다. 관측결과를 수집하여 지하수위의 변동특성, 지하수위 분포, 지하수 심도분포 등을 실시하였으며, 이와 같은 지하수위 분석 결과를 바탕으로 지하수 유동체계를 분석하였다. 조사지역의 평수기 지하수위 분포에 대해 수리학적인 접근법(hydraulic approach) 및 동수역학적 접근법(hydrodynamic approach)에 근거하여 수리수두(hydraulic head) 및 전수두(total head)를 분석하여 2차원 및 3차원 수리경사도를 작성하였다. 이러한 지하수위 분포에 따른 분석 성과와 지형 및 수문지질을 고려하여 함양 및 배출지역을 분류하였으며, 이와 함께 기분석된 지하수위 등고선에 따른 유선망도를 작성하였다. 지하수는 지하수위의 표고 및 압력에 따른 위치 에너지 차에 의하여 대수층 매질을 통하여 유동하며 수두가 높은 곳에서 낮은 곳으로 일정한 수리경사를 갖고 지하수 등수위선에 연직 방향으로 형성된 유선을 따라 이동한다. 따라서 지하수의 유동방향은 지하수 수리경사 분석이 이루어진 8개 방향의 지하수위 경사 중 최대경사를 갖는 방향으로 지하수 유동이 발생하므로, 이를 지하수위 유동방향으로 결정하였다. 이와 같이 분류된 지하수 함양 중간 및 배출 지역과 지하수의 함양과 배출의 양적인 측면에 서 유동체계의 규모를 고려하여 조사 지역을 8단계로 구분하였다. 또한 조사지역의 지하수 유동체계를 종합적으로 규명하기 위하여 기 분석한 조사지역의 지하수위 등고선, 지하수위 등심도선, 지하수 수리경사, 지하수 유동방향 및 지하수 함양-배출체계와 지형기복, 그리고 주요 하천 등의 제반 요소를 중첩 분석하여 종합적으로 규명하고, 그 결과를 지하수 유동체계도로 작성하였다. 지하수 유동체계 분석결과는 수문지질 평가와 오염취약성 평가 및 지하수 관리 방안 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제13권1호
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• pp.67-76
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• 2008

본 연구에서는 지하수위 변동모델과 비포화대 함수모델을 적용한 지하수 함양율 산정 기법을 제안하였다. 기법의 적용성을 살펴보기 위하여 연구지역인 국내 4개 국가지하수 관측소를 선정하였으며 1996년부터 2005년에 이르는 국가 지하수 관측망(포항 연일, 기북, 순천 외서, 홍천 홍천) 수위자료와 포항, 순천, 홍천의 기상청 강우자료가 이용되었다. 각 관측소 주변 토양형에 따른 지하수 함양율은 홍천 관측소가 최소 0.5%에서 최대 61.4%, 포항 연일 관측소는 1.1%에서 27.4%, 포항 기북 관측소는 5.1%에서 41.4%, 및 순천 외서 관측소는 1.1%에서 8.3%의 분포를 보였다. 본 연구에서 이용된 지하수위 변동예측 모델은 지하수위 변동이 강우에 의해서만 발생하는 것으로 가정하였으며 향후 보다 정확한 지하수위 예측을 위해서 지하수 채수나 증발산의 영향을 추가 고려할 필요가 있을 것이라 판단된다. 또한 제안된 기법의 보다 넓은 범위의 적용을 위해서는 비포화 암반의 함수 모델을 도입할 필요가 있을 것이라 판단된다. 현재 본 연구를 공간적으로 확장하여 지역화 하기 위한 연구가 진행 중이다. 본 연구에서 제안하는 지하수 함양율 산정 기법은 가정을 최소화함으로써 방법론적으로 합리적이며 실제 지하수 시스템을 잘 반영하는 과학적인 모델로 기존 지하수 함양율 산정 기법을 충분히 대체할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제3권4호
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• pp.41-54
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• 1987

본 논문에서는 무한사면에서 강우에 따른 지하수위 변동을 합리적으로 추정할 수 있는 추계론적 수치해석모델이 개발되었다. 특히, 투수계수, 비산출율(Specific Yield) 등의 지하수흐름에 필요한 계수들과 지하암반층의 공간적 변화에 의하여 지하수위가 공간적으로 변하는 효과에 관해 중점적으로 연구하였으며, 이러한 계수들의 공간적 변화를 추정하기 위하여 Kriging 이론을 도입하였다. Kriging 이론은 몇개의 제한된 실측치로부터 실측을 하지 못한 각각의 수치해석 요소에 불편, 최소 분산을 갖는 값들을 추정할 수 있는 방법이다. 사면방향의 일차원 수치해석 모델, Kriging 이론, 1차근사해법을 조합하여 추계론적 1차원 수치해석 프로그램을 개발하였다. 또한 사면방향의 지하수위 변동뿐만 아니라, 횡방향의 변동도 조사하기 위하여 확정론적 2차원 모델도 개발하였다. 한 무한사면에 대하여 개발된 모델을 이용하여 예제해석을 한 결과 투수계수나 비산출율의 공간적 변화뿐만 아니라 지하암반층의 공간에 따른 요철도 지하수위의 공간적 변화에 큰 영향을 미침을 알게 되었다. 또한 지하수위는 사면방향으로 큰 변동을 보일뿐 아니라 횡방향으로의 변동 또한 무시할 수 없을 정도로 큼을 알 수 있었다. 개발된 모델의 결과들은 지하수위 변동에 의한 산사태 위 험도 분석시에 이용될 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권3호
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• pp.27-32
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• 2004

해안가에 발달된 단열암반 대수층에서 수리지질 인자를 추정하기 위하여 조석에 의한 지하수위 변동 현상을 이용하는 조석분석법을 적용하였다. 두 관측정의 지하수위 시계열 자료는 조석에 의한 대수층내 유효응력 전달에 의해 조수위 변동과 비슷한 사인곡선 형태로 나타났다. 교차상관함수를 이용하여 조석과 두 관측정의 지하수위 변동 사이의 개략적인 시간지연을 계산하였으며, 그 결과 심도가 깊은 공의 시간지연이 크게 나타났다. 그리고 조석효율과 시간지연을 계산하여 이들로부터 각각의 저류계수를 추정한 결과 큰 차이를 나타내었다. 본 연구지역에서 실시된 순간충격 시험에 의하여 측정된 저류계수는 조석분석법에서 시간지연을 이용하여 계산한 값과 유사하게 나타나며, 심도가 깊은 공에서 보다 비슷한 값을 나타내고 있다. 조석효율은 피압층에 발달된 균열로 인한 자유면대수층의 영향과 수직적인 지하수 유동에 의해 대수층의 수리상수를 추정하는데 한계가 있는 것으로 사료된다. 따라서 조석분석법은 해안대수층의 수리지질인자를 추정하는데 지하수공의 위치나 대수층의 수리지질적 특성을 고려하여 해석한다면 경제적이고 유용한 방법으로 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제9권2호
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• pp.75-87
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• 2007

광릉 슈퍼사이트 내 원두부 소유역에서 지하수위변동법, 이온수지법, 수문곡선분리법 등 세가지 방법을 적용하여 지하수 함양률을 평가하고, 방법별 결과들을 비교하였다. 이를 위한 자료는 우기에 해당하는 2005년 6월부터 9월까지 취득하였다. 두 가지 다른 지하수위변동법으로는 각각 25.9%, 23.6%의 지하수 함양률이 산출되었고, 염소를 이용한 이온수지법은 평균 13.4%의 함양률이, 그리고 6개의 수문곡선과 염소 이온자료를 이용한 기저유출 분리법은 평균 14.0%의 순기저유출률이 산출되었다. 장기적으로 지하수 저장량의 변화가 없는 정류상태를 가정하는 이온수지법과 수문곡선 분리법에서 산출된 지하수 함양률이 지하수 함양으로 인해 지하수위의 상승과 저장량의 변화를 고려하는 지하수위변동법에서 산출된 지하수 함양률보다 작게 산정되었다. 따라서 수문순환의 동력학적 특성을 이해하는 측면에서는, 지하수위변동법에 의한 지하수 함양률 평가가 다른 방법들보다 우월함을 보인다.

• 자원환경지질
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• 제38권1호
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• pp.79-89
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• 2005

해안대수층은 조석의 영향을 받아 지하수위가 주기적으로 변동하는 곳이 많으며, 이러한 특성을 이용하여 대수층의 수리지질학적 특성을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 제주도 동부 해안대수층에 구축되어 있는 해수침투 감시 관측망 에서 관측된 자료를 이용하여 조석의 영향에 의한 지하수위의 변동 특성을 분석하였다. 그리고 대수층의 수리인자를 추정하고 지하수위의 평균수리경사 산정 및 시간에 따른 수리경사 변화를 정량적으로 분석하였다. 제주도 동부지역의 경우 조석이 지하수위에 영향을 미치는 범위는 해안으로부터 3~5 km 사이이며, 수리확산계수는 2.94${\times}10^7m^2d^{-1}$ ~4.36${\times}10^7m^2d^{-1}$의 범위를 가진다. 71시간 모니터링한 연속자료에 대해 이동평균법을 이용하여 주기적으로 변동하는 지하수위의 수리경사를 산정한 결과, 수리경사는 대체로 ~$10^{-4}$ 내외의 범위를 보인다. 한동-1, 2호공 구간의 수리경사 는 ~$10^{-6}$으로 수리경사가 0에 가까우며, 해안으로부터의 거리 차이에 의해 지하수위의 변동폭이 다르게 나타난다. 그 결과 조석의 간·만조에 따라 두 관측공에서의 지하수위는 역전되는 현상이 나타나며, 지하수의 유동방향도 달라진다. 따라서 해안대수층에서의 지하수 유동방향을 해석할 때에는 반드시 조석에 의한 영향을 고려해야 할 것이다.

• 자원환경지질
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• 제35권5호
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• pp.479-490
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• 2002

본 연구의 목적은 국가 지하수 관측망의 장기 지하수위 변화 관측 자료로부터 얻은 함양률 점추정치들로부터 남한 내륙 지역 전체에 대한 함앙률의 면적 추정치를 결정하기 위하여 각 수리지질학적 변수들(암상, 관측정의 표고, 비포화대 두께, 토층의 비포화대 두께에 대한 비율, 유효 강수량, 연평균강수량)의 함양률에 대한 기여도를 평가하는 데 있다. 이를 위해서 지하수위 변동 곡선법을 이용하여 계산한 3년 간의 함양률을 종속 변수로 하고, 관측지점들의 수리지질학적 독립변수들을 이용하여 다중회귀 분석 모델링을 실시하였다. 그 결과 전체 지점에 대해서는 유효 강수량과 비포화대 두께가 함양률에 대해서 각각 -0.274, 0.45유의 기석도를 보였으며 이 모델의 설명력은 24.9%로 나타났다. 그러나 유역별 함양률과 수리지질학적 변수들로 구성된 다중회귀모델의 설명력이 전체 관측 지점들에 대한 모델의 설명력을 능가하여, 각 유역별로 함양률에 대한 수리치질학적 변수들의 기여도를 정량화 하였다. 모델값과 지하수위 변동 곡선법의 함양률에 대한 해석값에 대하여 RMS 오차를 분석하고 97년부터 99년까지의 자료에 대해서 성립된 모델을 사용하여 2000년 수위 자료에 대해서 예측 작업을 실시한 결과 모든 유역에서 10% 이하의 RMS 오차를 보였다. 독립변수들의 정량화된 기여도에 따라 GIS의 도면 중칩 기능을 이용하여 함양률의 공간적인 분포 특성을 가시화하여 규명하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.248-256
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• 2017

고속철도 콘크리트궤도의 일부 토공구간 침하 원인으로 지하수위 저하가 보고되었다. 이에 본 연구에서는 현장 계측 값과 수치해석을 통하여 지하수위 저하에 따른 침하 영향을 분석하였다. 시행착오법을 이용한 역해석을 통해 구성된 수치해석 모델을 이용하여 지하수위 저하, 연약층의 두께, 성토고에 따른 잔류침하거동을 검토하였다. 4m이상의 연약층이 존재할 경우, 지하수위 저하에 의한 원지반침하량은 30mm이상으로 예상되어 설계 및 시공단계에서 지하수위 거동에 의한 침하도 설계시 고려되어야 할 것으로 보인다.