• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.401-401
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• 2023

터널이나 폐기물저장소와 같은 지하 구조물 또는 지표에서부터 상당한 깊이로 설계되거나 건설되는 구조물을 계획하거나 건축할 때 구조물의 안전성에 영향을 주는 수많은 요인 중에 간과할 수 없는 것이 바로 지하수이다. 뿐만 아니라 지상 혹은 지하에서 오염이 발생하여 오염물질이 지중환경으로 유입되는 경우, 지하수 거동은 오염물의 이송·확산에 지대한 요인으로 작용한다. 최근에는 지구온난화와 같은 유례없는 기후변화를 경험하고 있고, 따라서 수자원으로써 지하수의 역할이 더욱 중요해지고 있다. 지하수의 저류와 거동은 지하매질의 특성에 지배되고 있지만, 지표 아래 자리잡고 있는 매질의 특성을 정확히 파악하기란 매우 힘들고, 따라서 지하수 거동을 해석함에 항상 불확실성이 존재한다. 전통적으로 지하매질의 특성을 이해하기 위해 다양한 지구물리탐사를 수행하여 왔고, 더욱 직접적인 관찰을 위해 시추를 수행하여, 시료를 수집·관찰하고, 시추공에서의 다양한 현장수리실험을 통해 수리특성을 알고자 하였다. 하지만 그동안의 다양한 노력에도 불구하고, 지하매질 및 지하수 거동에 대한 불확실성은 여전히 줄어들지 않고, 오히려 증가하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 지하수 거동을 결정짓는 지하매질의 수리특성에 대한 불확실성을 정량화하기 위한 도구로써, 매개변수 보정법의 하나인 Pilot Point Method(PPM)을 소개하고자 한다. 우물 또는 관측정을 통해 관측되는 지하수의 수위는 지하매질의 특성을 반영하고 있으며, 인간이 가장 쉽게 취득할 수 있는 지하 정보에 해당한다. 지하수 수위를 이용하여 수치모형의 매개변수를 보정하게 되며, 이 때 PPM이 적용된다. Pilot points의 공간적인 분포에 따라 다양한 보정 결과가 산출될 수 있으며, 다양한 결과들을 통해 변동계수를 산정한 후 수리특성의 불확실성이 높은 지역을 나타낼 수 있다. 본 연구를 통해 얻은 결과는 물리탐사 또는 시추 작업을 위한 위치 선정의 기초자료로 활용될 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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• pp.28-31
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• 2002

The water level fluctuation (WLF) method is a conventional method for quantifying groundwater recharge by multiplying the specific yield to the water level rise. A 2-D unconfined flow model with a time series of the recharge rate is developed. It is used for elucidating the errors of the WLF method which is implicitly based on the tank model where the horizontal flow in the saturated zone is ignored. Simulations show that the recharge estimated by the WLF method is underestimated for the observation well near the discharge boundary. This is due to the fact that the hydraulic stress resulting from the recharge is rapidly dissipating by the horizontal flow near the discharge boundary Simulations also reveal that the recharge was significantly underestimated with increase in the hydraulic conductivity and the recharge duration, and decrease in the specific yield.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.2016-2020
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• 2010

기존에 국내외에서 적용되는 지하수 함양량 추정방법인 기저유출 분리법, 연단위 물수지 분석법, 지하수위변동법 등은 집중형 개념을 기반으로 하거나 국지적인 규모로 다뤄지기 때문에 함양량의 시공간적 변동성을 나타내기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 시공간적으로 변하는 지하수 함양량을 정량적으로 추정할 수 있는 기법을 이용, 실제 유역에 적용하였다. 이를 위해 강우-유출 모형은 수문성분 해석 이론이 잘 정립된 SWAT모형과 SWAT모형의 지하수 부분을 MODFLOW모형으로 대체한 SWAT-MODFLOW모형을 선택하였고, 분석 대상유역인 정읍지역을 대상으로 각 소유역 및 수문학적 반응단위(Hydrologic Response Unit: HRU)별로 토지이용과 토양통 특성을 반영하여 지하수 함양량의 시공간적인 변화를 산정하였다. 2001년부터 2008년까지의 소유역별 일단위 지하수 함양량을 산정하였으며, 함양량의 시 공간적 변동성을 분석한 결과 월평균 함양량의 경우 대략 280mm 범위 내에서 유역의 토지이용 및 토양특성, 경사 등에 따라 매우 비 균질하게 분포하는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 산정한 함양량은 지역지하수 관리계획에 유연하고 합리적으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권7호
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• pp.533-543
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• 2020

지하수자원의 적절한 관리를 위한 정보제공을 위해서는 강수량과 지하수위 시계열자료 간의 지체시간 계산을 통한 지하수위 상승시기 추정 및 지하수위 변동특성 파악이 필요하다. 본 연구에서는 제주도 남동쪽 표선유역 중산간지역에 위치한 9개 지하수위 관측정 지점을 대상으로 선행강수를 고려하기 위해 이동평균법을 활용하여 생성한 이동평균 강수량 시계열자료와 지하수위 시계열자료 간의 일단위 총 지체시간 및 교차상관계수를 계산하고 추정결과를 비교분석 하였다. 분석결과 이동평균 강수량 시계열자료를 사용시 원시 강수량 시계열자료를 사용한 경우보다 모든 관측정에서 지하수위 시계열자료와의 상관성이 증가함으로써 보다 명확한 강수량-지하수위 지체시간 추정이 가능하였다. 이동평균 강수량 시계열자료 사용시 지하수위 시계열자료와 최대 0.57~0.58까지의 교차상관계수를 보였으며 평균적으로 약 24일의 선행강수를 고려할 경우 상대적으로 높은 상관성을 보였다. 총 지체시간은 평균적으로 약 32일 이었으며 이동평균 강수일이 총 지체시간 계산에 큰 영향을 미침으로써 선행강수의 고려가 총 지체시간 추정시 중요한 역할을 하는 것을 확인하였다. 또한 이동 평균 강수량 시계열자료 사용을 통해 원시 강수량 시계열자료 사용에 의한 총 지체시간 추정오류를 발견하였다. 본 연구에서 사용한 총 지체시간 추정방법과 본 논문의 부록에 제시된 총 지체시간 추정용 R 코드의 활용을 통해 향후 다른 지역에 대한 총 지체시간을 비교적 쉽게 추정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권4호
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• pp.299-311
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• 2006

본 논문은 비산출률을 모르는 관측정에서 지하수함양량을 산정하기 위해 물수지분석법의 매개변수를 지하수위상 승량으로 추정하는 방법을 제시하고, 제주도 북부지역의 2개 관측정에 적용하였다. 식생근계의 토양에 대한 물수지가 일단위로 분석되었다. 직접유출랑은 SCS방법으로 계산하고, 실제증발산량은 Penman-Monteith식으로 산정한 잠재증발산량에 작물계수와 수분스트레스계수를 곱하여 산정하였다. 강수량과 이전 토양수분량에서 직접유출량과 잠재증발산량을 제하였으며 토양수분보유능을 초과하는 수량을 지하수함양으로 보았다. SCS 유출곡선지수, 토양수분 보유능, 작물계수 등의 매개변수는 강우사상 동안의 함양량과 지하수위상승량의 선형관계를 이용하여 추정하였다. 관측정이 위치한 지점에서 출현가능한 비산출률의 최대한계값($n_m$)을 강수량과 지하수위상승량 관계로부터 유도하였다. 관측된 지하수위상승량과 함양량 계산값의 선형관계로부터 비산출률과 결정계수($R^2$)를 산정하고, 계산된 비산출률이 최대한계값($n_m$)이내에 위치하며 $R^2$이 가장 큰 매개변수값을 모의를 통하여 선정하였다. 사례지역에 적용한 결과 추정된 매개변수로 산정한 함양량이 지하수위상승량의 변동을 81%이상 설명하는 것으로 나타나 지하수위 자료는 지하수함양량 산정을 위한 물수지분석법의 매개변수 추정에 유용한 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권3호
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• pp.52-58
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• 2006

Kim and Lee(2005)는 기존의 지하수위 변동법과는 달리 지진학에서 관측된 지진파 자료로부터 진원에서의 최초 파형을 추정하기 위해 제안된 방법인 Minimum Entropy Deconvolution(MED) 방법을 이용하여 지하수 함양량의 시간적 변화의 추정 가능성을 검토하였다. 하지만, 이 연구는 MED 자체의 적용 기능성에 대한 검토만을 다루고 있을 뿐, 다양한 경우에 대한 고려는 사실상 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 함양지의 공간적 분포 및 함양지와 수위 관측지점 간의 공간적 분포에 따라 ME 적용성이 어떻게 달라지는가를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 전체 수치모의 영역의 일부에만 지하수 함양량을 적용하고, 함양지로부터 거리에 따라 수치모의 결과를 모니터링 하였다. 이 때 적용된 수리전도도 분포는 균질한 경우와, 수리전도도의 난수장의 경우 두가지를 적용하였다. 각각의 수치모의 결과에 MED 를 적용하여 상대 지하수함양량의 시계열을 추정하고, 이 결과를 원래 가정한 지하수 함양량의 시계열과 상호상관성을 이용하여 비교하였다. 이 때 거의 모든 추정값은 원래 가정한 함양량의 시계열과 0.8 이상의 상호상관성을 보여 주었다. 이와 함께, 필터 길이의 불리적, 수학적 의미를 함께 살펴보았는데, 이를 통해 필터의 길이는 지하수위 변화의 겉보기 모양과 함양지로부터의 거리와 밀접히 관련되는 것을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권5호
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• pp.9-19
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• 2006

지하수 함양량을 정확하게 산정하는 것은 지하수계의 적절한 관리를 위해서 매우 중요하다. 국내에서 주로 사용되는 지하수 함양량 추정방법은 지하수위 변동법, 기저유출 분리법, 연단위 물수지 분석법 등이 있다. 그러나, 이들 방법은 집중형 개념을 기반으로 하거나 국지적인 규모로 다뤄지기 때문에 기후조건, 토지이용, 토양조건, 수리지질학적 비균질성에 의한 함양량의 시공간적 변동성을 반영할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 유역내의 토양 및 토지이용에 따른 비균질성을 반영할 수 있는 SWAT 모형을 이용하여 시공간적 변동성을 고려한 지하수 함양량을 산정하는 방법을 제시하였다. SWAT 모형은 유역내 일단위 지표면 유출량, 증발산량, 토양저류량, 함양량, 지하수유출량 등의 수문성분을 계산할 수 있는 모형이다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 미호천 유역의 최상류인 무심천 유역에 적용하였다. 2001년-2004년까지의 기간동안 지하수 함양량을 포함한 유역의 일단위 수문성분들을 모의하였으며, 유역출구점에서의 실측 일유춘자료와 모의 일유출자료의 비교를 통해서 모의결과의 유효성을 검토하였다. 지하수 함양량의 시공간적 변화를 분석한 결과, 지하수 함양량의 변동성은 토지이용도 뿐만 아니라, 유역경사와 같은 지형인자에도 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다.

• Spatial Information Research
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• 제20권3호
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• pp.39-50
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• 2012

본 연구는 금강유역을 대상으로 과거 약 30년간의 기상 수문시계열자료들을 수집해 다양한 통계분석을 수행하여 기후변화의 영향을 정량적으로 파악하고자 하였다. 기상자료로 금강유역 기상관측소 8개소의 37개년(1973~2009)의 기온, 강수량, 상대습도 자료를 수집하였고, 하천수위자료는 수위자료와 수위-유량관계곡선의 신뢰성 문제, 이후 수행될 장기유출분석을 고려하여 공주, 규암 수위관측소의 36개년(1973~2008)의 자료를 이용하였다. 수집된 자료의 평균, 표준편차, 왜곡도, 변동계수를 산출하여 연 계절별로 수문기상인자의 경년변화를 파악한 결과 기상인자 중 강수량의 변동성이 가장 크게 나타나 경년별 변화가 큰 것으로 분석되었다. 수문학적 지속성 분석을 위해 Run 검정, Turning Point 검정, Anderson Exact검정을 이용하여 시계열자료에 주기성이 있는지 분석한 결과 기온과 강수는 무작위성, 상대습도, 하천수위는 지속성을 가지는 인자로 분석되었고 지하수위는 관측소별, 기간별로 무작위성과 지 속성이 혼재되어 있는 것으로 나타났다. 또한, 경향성 분석을 위해 단순 선형 회귀분석과 Mann-Kendall 검정법을 이용한 결과 기온은 연 계절 모두 증가경향이 나타났고, 강수량은 여름에만 증가경향이 나타났으며, 상대습도는 뚜렷한 감소경향을 보였다. 본 연구의 결과는 기후변화로 인해 발생될 수 있는 수자원의 영향을 평가하고 미래 물 관리 적응기술 개발 및 계획 수립을 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제22권4호
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• pp.381-393
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• 1989

익산지역의 지하수 유동계를 평가하기 위한 수리지질학적 모델링이 수행되었다. 연구지역의 범위는 $790km^2$이다. 본 지역의 지질은 쥬라기의 대보화강암과 편마상화강암 그리고 선캠브리아기의 변성암으로 구성되어 있다. 채수량은 편마상화강암지역에서 가장 높으며 이는 10km내지 25m두께의 비교적 두껍게 발달된 풍화대 때문이다. 본 모델 시뮬레이션에는 콜로라도 주립대학의 유한차분법모델이 사용되었다. 본 모델은 불균일한 격자간격을 가지며, 28행과 31열로 이루어져 있다. 본 모델은 정류상태와 부정류상태에서 보정되었다.. 정류상태 시뮬레이션의 결과를1985년 9월의 수위등고선과 비교하여 투수율과 우기의 순충전률을 결정하였다. 부정류상태 시뮬레이션은 지하수 채수에 따른 대수층의 반응을 알기 위한 것이다. 부정류상태를 보정에서는 1986년5월의 수위등고선과 맞춤으로서 비산출율의 크기와 분포 그리고 건기의 채수량과 충전량을 결정하였다. 보정된 모델을 이용하여 1985년 10월부터 1995년 9월까지의 지하수채수 및 자연적인 충전에 의한 지하수위변동을 예측하여 보았다. 보정된 모델은 광역적인 지하수개발계획에 이용될 수 있다. 그러나 국부적인 지하수위변동을 예측하는데는 이용될 수 없다.

• 자원환경지질
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• 제44권3호
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• pp.239-246
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• 2011

도서지역의 지하수는 중요한 수자원으로 이용되고 있으나 지하수의 과잉 개발은 해수침투를 유발하거나 온천공에서는 온도 저하 등의 문제를 일으킬 수 있다. 본 연구는 석모도 매음리 일대의 온천공 및 지하수공에서 장기 모니터링을 실시하여 연구지역의 수리지질 특성을 추정하였다. 온천공 모니터링 결과 계절적인 수위 변화나 지속적인 수위 하강 또는 상승은 나타나지 않았으며, 공내 약 10 m 내외 심도에서 측정된 지하수온은 몇 개의 공에서 대기 최고온도와 2~5개월 정도의 시간차를 보이며 일년 주기로 나타났다. 그리고 조석 변동에 따른 유효응력 변화를 분석하여 저류계수를 계산하였다. 조석 영향을 분석한 결과 조석효율 요소를 이용하여 계산된 저류계수가 시간지연 요소를 이용한 값들보다 다소 크게 나타났다. 여러 가지 대수층 조건을 가정한 조석 분석법은 넓은 범위의 저류계수 값을 산정할 수 있으나, 본 연구에서 적용한 조석 분석법으로 계산된 값은 합리적이라 판단된다. 측정된 수위 및 조석 변동 형태가 동남향 방향으로 유사한 이유는 지반내 수리지질적인 연결성 또는 단열계의 분포특성에 의한 것으로 추정된다. 본 연구의 결과는 적정 지하수 사용량 또는 지하수 부존 평가나 온천공들의 개발 및 허가량 등에 대한 평가 자료로 이용될 수 있다.