• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.587-591
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• 2003

방사성폐기물 처분연구의 일환으로 결정질 암반에서의 지하수의 함양특성을 알아보기 위하여 연구지역의 강수량, 지표유출량 및 지하수위 변동량을 시간별로 일정기간동안 모니터링하였고 채취된 강수, 지표수 및 지하수의 수소동위원소 분석을 수행하였다. 강수사건 (Rainfall event)에 따른 지표유출량과 지하수위는 급격히 증가되며, 지하수위는 약 1일경과 후 최대값을 갖는다. 연구지역 5개 시추공으로부터 모니터링된 지하수위결과는 강수사건에 따라 지하수위의 증감특성을 보여주나, 변화되는 양상은 시추공의 수리특성에 따라 다르게 나타난다. 지표수 및 지하수의 수소동위원소조성은 강수사건에 따라 상응하여 변화되고 있어, 강수, 지표수 및 지하수의 양적변화와 함께 동위원소결과의 해석은 지하수의 함양특성을 정량적으로 추정할 수 있을 것이다.

• 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 2020년도 학술발표회
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• pp.291-291
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• 2020

제주도는 강수의 지표침투성이 좋은 화산섬의 지질특성상 지표수의 개발이용여건이 취약한 관계로 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 제주도는 정책 및 연구적으로 오랜 기간동안 지하수의 보전관리에 많은 노력을 기울여 오고 있다. 하지만 최근 기후변화로 인한 강수의 변동성 증가로 인해 지하수위의 변동성 또한 증가할 가능성이 있으며 따라서 지하수위의 급격한 하강에 대비하여 지하수위의 예측 및 지하수 취수량 관리의 필요성이 요구되고 있다. 지하수에 절대적으로 의존하고 있는 제주도의 수자원 이용 여건을 고려할 때, 지하수의 취수량 관리를 위한 지하수위의 실시간 예측이 필요한 실정이다. 하지만 기존의 예측방법에 의한 제주도 지하수위 예측기간은 충분히 길지 않으며 예측기간이 길어지면 예측성능이 낮아지는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 딥러닝 알고리즘인 Long Short Term Memory(LSTM)를 활용하여 제주도 남동쪽 표선유역 중산간지역의 1개 지하수위 관측정에 대해 지하수위를 예측하고 분석하였다. R 기반의 Keras 패키지에 있는 LSTM 알고리즘을 사용하였고, 입력자료는 인근의 성판악 및 교래 강우관측소의 일단위 강수량자료와 인근 취수정의 지하수 취수량자료 및 연구대상 관측정의 지하수위 자료를 사용하였으며, 사용된 자료의 기간은 2001년 2월 11일부터 2019년 10월 31일까지 이다. 2001년부터 13년의 보정 및 3년의 검증용 시계열자료를 사용하여 매개변수의 보정 및 과적합을 방지하였고, 3년의 예측용 시계열자료를 사용하여 LSTM 알고리즘의 예측성능을 평가하였다. 목표 예측일수는 1일, 10일, 20일, 30일로 설정하였으며 보정, 검증 및 예측기간에 대한 모의결과의 평가지수로는 Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE)를 활용하였다. 모의결과, 보정, 검증 및 예측기간에 대한 1일 예측의 NSE는 각각 0.997, 0.997, 0.993 이었고, 10일 예측의 NSE는 각각 0.993, 0.912, 0.930 이었다. 20일 예측의 경우 NSE는 각각 0.809, 0.781, 0.809 이었으며 30일 예측의 경우 각각 0.677, 0.622, 0.633 이었다. 이것은 LSTM 알고리즘에 의한 10일 예측까지는 관측 지하수위 시계열자료를 매우 적절히 모의할 수 있다는 것을 의미하며, 20일 예측 또한 적절히 모의할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 LSTM 알고리즘을 활용하면 본 연구대상지점에 대한 2주일 또는 3주일의 안정적인 지하수위 예보가 가능하다고 판단된다. 또한 LSTM 알고리즘을 통한 실시간 지하수위 예측은 지하수 취수량 관리에 활용할 수 있을 것이다.

• 지질학회지
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• 제54권5호
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• pp.557-566
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• 2018

2017년 11월 15일 한반도 남동부에서 본진 규모 5.4의 포항지진이 발생하였다. 해당 지역내 6개 지하수 관측정에서 측정된 5분 간격의 지하수위 자료 및 형산강내 4개소의 하천 수위 및 유량 자료를 이용하여 지진시의 특성을 분석하였다. 본진 발생시 4개 관측정에서 단기간내 지하수위 하강, 1개 관측정은 상승 특성을 보였으며, 수위 변동 폭은 최대 42.0 cm에 이르렀다. 특히, 진앙에 가까운 2개 관측정에서는 지하수위 하강 후 지속적으로 유지되는 특성이 나타났다. 지진 규모 및 진앙까지 거리와 지하수위 변동량은 상관성이 매우 낮은 것으로 분석되었는데, 이는 매질의 불균질성 및 미고결층의 분포 등이 영향을 미치는 것으로 보인다. 지진시 파쇄대 투수성 및 지하수위 변화는 종종 하천 유량 변화를 야기하는 것으로 알려져 있는데, 연구지역내 형산강의 수위는 지진 직후 하강하였으며 재상승 이후에는 보다 완만한 하강 추세를 유지한 것으로 나타났으며, 상승 기간 동안에 배출된 하천 총 유량은 상류의 S1 지점에서 $12,096m^3$, 하류인 S4 지점에서 $116,640m^3$으로 나타났다.

• 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.

• 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.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.227-230
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• 2003

시계열 분석 기법을 통하여 창원시 대산면 갈전리 강변여과수 취수지역의 지하수위와 하천수위와의 연관성을 살펴보았다. 연구지역의 6개 관측공의 30분 간격의 지하수위의 자기상관성을 분석한 결과, 세 개의 그룹으로 나타난다. 이 세 그룹은 낙동강으로부터 가까운 거리에 있으며 강한 자기상관성을 보이는 그룹(1그룹), 하천으로부터 비교적 가깝고 양수정으로부터 떨어져 있는 그룹(2그룹), 그리고 약한 자기상관성을 보이는 그룹(3그룹)으로 나타난다. 1그룹이 강한 자기상관성을 보이는 것은 낙동강의 영향 때문인 것으로 판단되며, 3그룹의 약한 자기상관성은 취수정의 양수의 영향으로 판단된다. 6개 관측공 지하수위와 낙동강 수위의 교차상관분석을 실시한 결과, 교차상관함수가 0.1이하의 낮은 교차상관성을 보이고 있다. 이는 취수정의 양수에 의한 관측공의 수위변동에 의해서 낙동강 수위와의 연관성이 잘 나타나지 않기 때문이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.377-377
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• 2023

기후변화로 인한 국내 수문기상 환경의 변화는 기존의 강수 패턴의 변화를 야기하고, 이는 수문학적 측면에서 유역 내 지하수 함양량의 변화를 야기할 수 있다. 상시 취수가 가능한 대규모 하천 인근 지역 외의 지역은 가용 수량의 확보를 위하여 생·농·공 용수 확보를 위하여 지하수를 적극적으로 이용하고 있다. 유역의 수자원 관리를 위하여 하천, 저수지, 댐 등으로 대표되는 지표수자원의 관리와 함께 지하수자원 관리의 중요성이 대두되고 있다. 지하수자원의 관리를 위해서는 기존 지하수 이용시설의 지하수 이용량에 대한 정확한 정보를 수집하는 것이 중요하지만 지하수 함양량을 정량적으로 평가하는 것 또한 매우 중요하다. 지하수 함양량을 산정하기 위한 방법으로는 물수지 분석, MIKE, SWAT 등 모형을 이용한 분석 등 다양한 평가 방법이 있으나 유역의 지하수 함양에 영향을 줄수 있는 수문환경에 대한 정확한 정보가 있어야 하기 때문에 권역 내 표준유역 전반에 대한 지하수 함양량을 산정하기 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 지하수위 관측자료와 강수량 관측자료를 이용한 지하수위 변동법을 적용하여 표준유역 별 지하수 함양량을 산정하였다. 최근 5년간의 자료를 이용하여 표준유역 별 지하수 함양량 산정 결과를 제안함으로써 표준유역 단위 수자원 관리에 기여하고자 하였다. 본 연구 결과는 표준 유역 별 가뭄 대응 방안을 도출하는데 기초 자료로써 활용 될 수 있을 것으로 기대된다

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2000년도 추계학술대회
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• pp.64-68
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• 2000

장기간 관측된 지하수위 자료를 시계열분석 중의 하나인 전이함수 모형(Transfer Function - Noise model)을 이용하여 분석하였다. 일반적으로 전이함수 모형은 입력 변수와 출력변수와의 관계가 선형적일 때 적용이 가능하며, 자료가 시간에 대해 연속적으로 존재해야 하는 제한이 있다. 강수량과 지하수위의 변동은 비선형적인 관계를 가지고 있어 이러한 전이함수 모형을 직접 적용하는데는 어려움이 있다. 이러한 비선형성의 정도를 감소시키기 위해 물리모형(HYDRUS)을 이용하여 침투량을 계산하고 이를 입력변수로 사용하여 전이함수 모형을 적용하였다. 침투량을 입력변수로 모형을 추정하였을 때, 강수량을 직접 입력자료로 사용했을 경우보다 ME(mean error), RMSE(root-mean-squre error), MAE(mean absolute error)에서 상대적으로 작은 값을 보여주고 있다. TFN 모형의 모수를 추정하기 위해서 Kalman 필터 알고리즘과 최우추정법(Maximum Likelihood Estimation)을 이용하였다. Kalman 필터 알고리즘을 이용하여 불규칙한 관측주기를 갖는 시계열이나 결측값이 있는 시계열에 대해서도 전이함수 모형을 구하였으며, 이를 통해 결측값에 대한 추정이 가능하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2009년도 정기 학술발표대회
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• pp.163.1-163.1
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• 2009