• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.154-154
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• 2012

지표에서의 토양수분은 작은 구성비를 가짐에도 불구하고 여러 수문 현상을 연계하는 매우 중요한 인자로써 최근 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다. 토양수분은 침투나 침루를 통하여 강우와 지하수를 연결하는 기능을 함과 동시에 강우사상에 따른 유출특성에 직접적인 영향을 미치며 증발산을 통하여 에너지 순환을 연결하는 중요한 기능을 한다. 토양수분을 측정하는 방법에는 세타 탐침(Theta Probe), 장력계, TDR(Time Domain Reflectrometry) 등이 이용되고 있으며, 광역 토양수분자료의 보다 정확한 공간 변동성의 관측을 위하여 항공원격탐사와 인공위성 원격탐사기술이 개발되어 적용되고 있다. 인공위성 영상은 자료의 분석이 간편하며, 공간자료이므로 공간 변화를 분석하는 데 있어 매우 편리하다. 그 중 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상은 저해상도 영상으로 극궤도 위성인 Terra와 Aqua 위성에 장착되어 있으며, NASA에서 필요한 정보를 받아 사용할 수 있다. 본 연구에서는 유역의 물리적 지형자료와 같은 방대한 양의 자료 수집 없이도, 모형이 구축되면 인공위성자료와 강우자료만으로도 신뢰성 높은 결과를 단시간 내에 효율적으로 산정할 수 있는 자료 지향형 모형인 ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System)를 사용하였다. 사용된 퍼지변수로는 시험유역의 토양수분 관측자료와 강수량 및 인공위성 자료인 MODIS NDVI(Normalize Difference Vegetation Index), MODIS LST(Land-Surface Temperature) 영상을 이용하였다. MODIS NDVI는 시간 해상도 8일, 공간해상도 250 인 Level 3 영상이며, MODIS LST는 시간 해상도 1일, 공간해상도 1 km인 Level 3 영상을 사용하였다. 위성자료를 사용하기 위해 Korea TM 좌표체계로 변환한 뒤, 토양수분 관측지점이 속한 각 셀의 속성값을 추출하였다. 위성자료와 수집된 자료 및 토양수분자료와의 관계를 분석하기 위하여 입력자료를 다양한 방법으로 구성하여 입력 변수를 생성하였다. 생성된 입력 변수와 ANFIS 모형을 연계하여 각각의 토양수분 산정모형을 구축하고 대상지점에 대한 토양수분을 산정 및 비교 분석하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.3
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• pp.295-306
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• 2002

The modified TOPMODEL of two storage systems has been integrated to the generalized assumptions of decreasing hydraulic conductivity to vertical direction. Three different recharge functions were introduced to explore the impact of the macropore flow to vortical direction, the storage at the surface zone and the relative storage deficit of the soil matrix. Combinations of these approaches provide 30 type of the model structure for the hillslope hydrology. Developed models have been applied to several hydrologic events at the Sulmachun watershed. The performance evaluation with the Monte carlo simulation suggests that the exponential function of transmissivity reduction should be appropriate form for the physically -based hydrologic simulation on the Sulmachun watershed. It has been shown that the recharge function of macropore flow contributes to improve the predictability of the generalized version of modified TOPMODEL.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.646-646
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• 2015

임진강은 북한지역이 유역면적의 60%에 달하고 2000년대 초부터 북한의 4월5일 댐과 황강댐과 남한의 군남과 한탄강 홍수조절지로 인해 물의 흐름과 강의 모습이 급격히 변화하고 있다. 기후변화 측면에서도 한반도 중부지역으로 기온 증가와 계절별 유출량, 특히 봄철의 유출량 감소가 전망되는 지역이다. 임진강 본류 유량 감소는 북한 측의 영향은 자료가 전무하고, 남측에서는 횡산, 군남 등 일부 수위표 자료만이 가용한 수준이다. 현재까지 자료로 보면, 2014년에 연강수량이 예년의 50% 수준이었던 점이 본류 유량 감소의 주 원인이었고, 다른 원인은 군남 홍수조절지의 저류 수준이 그 직하류 유량 변동에 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 유량감소 영향은 2014년 장단반도 일대 파주지역에서 가장 극심하였고, 유량 감소와 연동된 염도 변동이 가중되면서 모내기철 농업용수 공급이 어려웠다. 유량 감소 피해는 농업보다 어업분야에서 그 체감 정도가 극심하였고 경제적 피해도 심각했다. 체감하는 주민들 대부분은 댐 건설 이후 하도와 수변의 침식과 퇴적 등 하천의 역동성이 변화함을 느끼고 있고, 그로 인해 어업과 수생태계가 지속가능성하지 않을 거라는 우려가 팽배해 지고 있다. 지금까지 파악된 임진강 유량 감소의 수준과 피해 정도가 앞으로 어떻게 변화될지, 그 수준, 심각성, 경제적 피해와 환경적 가치나 서비스 제약 등에 대해 면밀한 검토가 필요하다. 하천의 흐름이 단절, 변경되어 야기되는 직간접적 변화를 인정하고 이를 지속가능하게 보완할 방안이 논의되어야 할 시점이다. 무엇보다 수환경과 수생태계의 변화 정도를 파악하기 위한 장기모니터링이 절실하고 그 결과의 해석을 통해 새로운 대안을 모색해 나가야 할 것이다. 2014년 혹은 그보다 심각한 강우량 감소 재현을 대비하고, 기후변화와 남북한 문제까지를 고려한 임진강 관리가 필요하다. 단기적으로는 농업용수 공급을 위해 하천 본류는 물론 가용한 저수지, 지하수 등 대체 자원을 적극 활용하는 등 비상급수체계를 운영해야 한다. 그러나 기후변화 등 장래 여건이 수량 압박을 가중할 것을 고려, 유역의 용수수급과 변동성에 대한 재평가가 시급하다. 보다 면밀한 평가는 횡산, 군남 등을 포함한 남북유역의 상황을 장기모니터링하고 북한 지역의 기초 자료 확보를 위한 여건을 마련해야 한다. 보다 합리적 분석을 위해 임진강 수계와 유역을 국가하천에서 국제하천으로 격상하는 방안이나, DMZ와 연계한 남북공유 하천으로 관리하는 등의 새로운 대안이 절실하다. 국제수로협약 등을 통해 접경지역의 하천관리를 공동으로 하고 있는 외국 사례의 시사점도 접목해 볼 필요가 있다. 무엇보다 임진강 관리를 좀 더 제도적 틀안에서 확립해 가기 위해 지역정부로서의 경기도, 중앙정부 주체로 국토부와 통일부가 보다 협력적인 관계 정립과 역할 배분을 논의해야 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.403-403
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• 2023

도시화로 인한 생활, 공업, 농업용수의 수요는 증가하지만, 이를 해결하기 위한 댐 건설은 생태계의 단절, 수몰 지역 생성 등의 이유로 비판적인 여론이 많아 신규 수자원 확보가 어려워지고 있다. 따라서 우리는 신규 수자원을 확보하기보다 기존 수자원의 물관리 체계를 개선하고 합리적인 물 배분 기술을 개발할 필요가 있다. 이중 농업용수의 회귀 수량에 대하여 알아볼 필요가 있다. 수리 시설물에서 공급된 농업용수는 전량 작물에 의해 소비되는 것이 아니며, 포장으로 공급되지 않고 용수로를 통해 배수되기도 한다. 포장으로 공급된 수량은 물꼬를 넘어 배수되기도 하고, 일부는 침투되어 지하수를 통해 흘러나가기도 한다. 이 와 같이, 농업용수 공급량 중 소모되지 않고 하천으로 유입되는 수량을 관계 회귀 수량이라 한다. 따라서 본연구에서는 농업에 소모되지 않고 하천으로 유입되는 회귀수량을 정확히 조절할 수 있도록 농업용수 회귀수량을 계산하는 모델을 구현하였다. SWMM(Storm Water Management Model)은 도로, 도랑, 관로, 초지 등 주로 도시지역의 강우-유출-지표면 유출을 해석하는 모델이며 농지의 수로네트워크 특성을 잘 반영할 수 있다는 장점이 있다. 이번 연구에서는 용수로를 개수로로 고려하여 테스트베드 모형을 구축할 것이다. SWMM은 농업용수 물순환 모의를 위해 이미 활용되고 있으나 논에서의 증산량이 미반영되며 수혜지역 내의 지하수위가 미반영 되는 등 정확한 물순환 모의를 위해서 한계점 개선이 필요하다. 이 한계점 개선을 위해서 회귀수량 공식을 c언어로 구현 후 EPA SWMM의 소스코드를 활용하여 회귀수량 추정이 가능한 SWMM을 구현하였다. 해당 연구를 통해 농업용수의 회귀수량을 계산하여 정확한 물수지 분석이 가능하여 농업지역의 수자원 확보에 도움을 줄 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.253-253
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• 2023

유역의 수량, 수질, 수생태, 지하수, 하천환경, 기후변화, 오염원, 하천 친수공간, 농업경작지 등 수자원 관점의 물순환의 범위를 넘어서 환경, 기후변화 적응, 경제성, 사회문화 등 다양한 분야를 포함한 통합적인 유역의 물관리 이슈와 문제점을 해결할 필요가 있다. 물순환 관리의 개념은 국토개발과 도시화에 따라 파생된 물순환 왜곡 및 그에 따른 제반 물문제(홍수량 증가에 따른 침수피해, 직접 유출량 증가에 따른 가용 수자원의 감소 등)의 해결을 위한 물관리 행위 전체로 볼 수 있다. 물순환 관리의 범위는 홍수량 감소를 위한 홍수관리, 가용 수자원의 증대를 위한 물 확보 등 물관리 전반을 포함해야 한다. 기존의 물순환 사업은 비점오염 관리에 중점을 두고 LID를 활용한 빗물 침투율 증대와 빗물 재이용 등의 관련 정책을 추진하였으나 이는 물순환 체계 전반을 다루고 있지 못하고 수질 개선에그 효과가 집중되었다. 따라서, 수량·수질·수생태·재이용 등을 종합적으로 고려한 물순환 관리에 대한 연구가 필요하며, 이를 통하여 개별적이고 시설물 중심인 기존 대책의 한계를 극복하고 통합물관리 관점의 물순환 건전성을 기반으로 유역의 안심공간 조성방안을 수립할 필요가 있다. 본 연구에서는 물순환 전반을 연계한 통합적인 물관리를 통하여 물 안심공간을 조성하기 위한 토대를 제시하는 것을 목표로 하며, 통합물관리 관점의 물순환 관련 데이터 수집, 유역별 물순환 수준의 진단 및 평가를 통하여 시범사업 모델을 마련하고, 사업에 따른 효과분석을 기반으로 중장기 추진계획 수립을 통한 실행력을 확보하는 것을 목적으로 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.16-16
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• 2020

최근 기후변화로 인해 가뭄의 규모 및 발생빈도가 증가하고 있는 추세이며, 불특정 다수의 지역에 장기간에 걸친 가뭄 발생이 증가하고 있다. 이에 본 연구는 선제적 가뭄 대응 및 관리를 위해 기후변화에 따른 가뭄 현황과 원인을 분석하고, 전국을 대상으로 일괄적인 가뭄평가를 수행하여 지자체별 가뭄대책 수립이 시급한 지역을 확인하기 위한 가뭄취약지도를 구축하였다. 가뭄취약성 평가는 가뭄대응능력, 노출도, 민감도, 보조수원능력을 기반으로 하여 평가 방법론을 개발하였다. 가뭄 대응능력은 지역별 현재 급수체계를 고려한 물수지 분석을 통해 용수공급 가능일수를 산정하고 점수화하였다. 노출도는 가뭄의 발생빈도와 심각한 정도를 나타내는 가뭄빈도와 가뭄심도를 활용하여 가뭄위해성지수(DHI)를 산정하고 계수화 하였다. 민감도는 생활용수와 공업용수 이용량을 합산하여 생공용수 이용량을 산정하고 계수화 하였다. 마지막으로 보조수원능력은 지역별 주 수원의 기능을 보조하여 가뭄에 대응할 수 있는 지하수 개발 가능량과 저수지 용량을 합산하여 해당지역 생공용수 수요량으로 나눈 값을 계수화 하였다. 4가지의 평가인자를 통한 가뭄취약성 평가는 I-IV등급까지 총 4개의 등급으로 평가된다. I등급은 가뭄취약지도제작 시급성 및 가뭄발생빈도가 낮고, 가뭄의 규모와 피해가 작으며, 용수공급능력이 충분한 지역이며, II등급은 가뭄취약지도의 제작이 다소 시급하며, 가뭄발생빈도가 낮고, 가뭄의 규모와 피해가 작으며, 용수공급능력이 다소 부족한 지역이다. III등급은 가뭄취약지도의 제작이 시급하며, 가뭄발생빈도가 높고, 가뭄의 규모와 피해가 크며, 기존 용수공급 능력이 부족한 지역이며, IV등급은 가뭄취약지도의 제작이 시급하며, 가뭄발생빈도가 높고, 가뭄의 규모와 피해가 크며, 용수공급 능력이 매우 부족하여 별도의 대책이 필요한 지역이다. 개발된 가뭄취약성 평가 방법을 시범적으로 충남 8개 시군에 적용하여 평가 해본 결과, 가뭄대응능력이 가뭄취약성에 가장 중요한 인자로 나타남에 따라 가뭄 대응 및 관리에 있어 가뭄대응능력, 즉 용수공급 가능일수를 높이는 것이 가장 중요한 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.281-281
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• 2020

이 연구는 농업가뭄이 빈번하게 발생하는 대표적인 국내 농어촌지역에 대하여, 토지이용변화와 잠재증발산량 분석을 통해 관개용수 수요량을 추정하여, 가뭄 수요대응 상시 용수공급체계를 수립하고자 수행되었다. 연구지역은 총 1,164필지(면적 약 289 ha)로 구성되며, 지하수 공공관정에 대한 의존도가 높은(53%) 편이다. 농경지는 537필지(약 46 ha)이며 총면적(약 289 ha)의 약 16% 이고, 논이 약 11%(약 33 ha), 밭이 약 5%(약 13 ha)에 해당한다. 최근 10년(2010-2019년)간 농작물 재배면적을 살펴보면 논벼가 전체 농경지(46 ha)의 65-75%(약 32-33 ha)로 가장 넓다. 논벼를 제외하면, 깨(9-12%; 4-6 ha), 고추(3-9%; 2-5 ha), 고추/깨 윤작(2%; <1 ha), 수수(2-3%; 1 ha) 등이 나머지 면적에서 생산되며, 최근 들어 단호박, 마늘, 살구, 파, 표고버석, 호박 등 재배작물의 종류가 다양해지는 편이다. 작물별 실제 관개용수 수요량을 산정하기 위해 최근 10년간(2010-2019) 작물별 재배면적 변화, 재배기간, 작물계수, 잠재증발산량 등의 자료를 수집하여 분석하였다. 논에 대한 관개용수 수요량의 경우 논(297필지) 면적변화를 기반으로 HOMWRS 프로그램을 이용하여 산정하였다. 밭에 대한 관개용수 수요량은 밭(240개 필지)의 재배작물에 대하여 작물별 증발산량이 밭작물의 관개용수 수요량과 동일하다는 가정 하에 산정하였다. 이 결과, 최근 10년간(2010-2019) 연구지역 관개용수 수요량은 평균 377천 ㎥/년으로 추정되었다. 논은 밭에 비해 약 6배 관개용수 수요량이 많았고, 상세하게는, 논의 관개용수 수요량은 평균 321천 ㎥/년이었고, 반면 밭의 관개용수 수요량은 평균 56천 ㎥/년으로 산정되었다. 밭용수의 경우, 2010년 이래로 농가소득 증대를 위해 밭작물 재배면적이 증가하면서 밭의 용수 수요량은 해마다 증가추세(40~88천 ㎥/년)를 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.369-369
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• 2020

최근(2014~2017년) 강수량은 평년대비 71% 수준으로 2017년에는 누적된 강우부족으로 극심한 가뭄피해가 발생하였다. 용인시 또한 최근의 3년(2014~2017년)의 경우 연속으로 100년 빈도에 해당하는 가뭄이 발생하는 등 심각한 가뭄이 발생 되었으며, 하절기를 제외한 기간의 경우 평년에 가까운 강수가 발생하나, 하절기에는 강수가 매우 작아 심각한 가뭄이 발생하는 경향으로 조사되었다. 용인시가 관리하는 소규모 농경지는 대형농업용 수원공이 없어 작은 가뭄에도 쉽게 피해가 발생되고, 저수지, 취입보, 양수장 등 수원공이 설치되어 있으나 내한능력 부족 및 영농방식 변화 등으로 상습적으로 가뭄 피해를 입고 있다. 또한, 관리 농경지 및 농업 수리시설물에 대한 현황조사 미비로 상세한 이력 관리가 되어 있지 않아 시설물의 유지관리 및 중장기 계획 수립이 어려운 실정으로 수리시설물에 대한 이력조사가 요구되며, 전체 용수 수요량의 60% 이상에 해당하는 농업용수의 체계적인 조사를 실시하여 항구적 가뭄극복을 하기 위한 가뭄분석을 하였다. 본 연구에서는 농경지에 대하여 관개계획 기준치를 보통 10년 빈도의 가뭄에 극복이 가능하도록 설정하므로, 계획빈도의 가뭄에 안정적으로 농경지에 농업용수가 공급될 수 있도록 기설 수리시설물의 공급능력을 검토하여 확인하였다. 용인시 전역에 대하여 우선 기초자료로 기상 및 수문조사와 농촌용수관련인자를 조사하였으며, 상위 관련계획 조사로 농업·가뭄·수자원 관련계획을 조사하였다. 기존 저수지 농업용수 공급능력은 유역의 유입량은 DIROM모형을 사용하여 산정하고 관개구역의 필요수량은 Penman방법으로 증발산량을 산정하였다. DIROM 모형과 Penman방법으로 산정된 자료를 참고하여 기존 수원공 시설의 물수지 분석을하여 과정에 HOMWRS(수리시설모의조작시스템) 모형을 적용하여 농경지 필요용수량과 공급 가능량, 지하수 취수량의 능력검토를 하였으며, 가뭄 계획빈도 10년 조건에서 농업용수 공급능력을 검토한 결과 수리적으로 안전한 농경지는 전체 농경지 대비 64.18%로 확인되며, 향후 강우 전망 RCP6.0 시나리오에서 2021년~2040년에 5.1%정도 감소하는 것으로 전망된 것을 감안하면 향후 용인시 지역은 가뭄이 보다 심화될 것으로 판단되므로 시급히 구조적 대책이 가능한 여건의 지역에 한하여 수원공 시설을 확보하여 가뭄에 반드시 대비하여야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.195-195
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• 2021

최근 기후변화, 과도한 지하수 이용 등으로 유역 환경이 변화하고 있으며, 이에 따른 부작용으로 하천의 건천화, 지표유출량 증가, 증발산량 감소 등 물순환 구조가 왜곡되고 있다. 물순환 과정은 지역적 조건에 따라 다르게 나타나며, 모의 요소와 해석 기법도 다르다. 따라서 지속가능하고 건전화된 물순환을 위해 해당 유역의 물순환계를 정확히 파악하고 고려하여 객관적으로 정량화할 수 있어야 한다. 현재 우리나라 농업유역은 논, 용·배수로, 농업용 저수지가 존재하며, 종합적인 농촌용수 물순환 해석을 위해 농촌용수 요소별 해석 기술 및 모듈 개발, 모델링 기법 등을 이용하여 농촌수자원의 체계적·과학적 해석 및 관리 시스템 개발이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 강원도 원주시에 위치한 흥업저수지를 대상으로 농촌용수의 물순환 과정을 정립하였으며, 저수지 시점부·말단부, 농업용 저수지, 저수지 유역으로 구분하여 물순환 분석을 수행하였다. 물순환 모의 요소로 저수지 수위, 유역 유출량, 수로부 공급량 및 배수량, 회귀수량 등으로 선정하였으며, 수로 네트워크 기반의 SWMM (Storm Water Management Model) 모형을 이용하여 종합적인 농촌용수 물순환 해석을 수행하였다. 또한, 물순환 해석 기법의 적용성 검증을 위해 모의 요소별 모니터링을 수행하였으며, SWMM 모형과 모니터링을 비교하여 적용성을 평가하였다. 본 연구 결과를 통해 농촌지역 특성 및 기후변화를 고려한 농촌수자원의 안정적인 공급과 국가 청정 수자원 확보를 위한 통합 물관리 정책을 실현하는데 기초 자료로써 활용 가능할 것이라 사료된다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.33 no.6
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• pp.561-573
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• 2023

Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) constructed the KURT (KAERI Underground Research Tunnel) to analyze the hydrogeological/geochemical characteristics of deep rock mass. Numerous boreholes have been drilled to conduct various field tests. The selection of suitable investigation intervals within a borehole is of great importance. When objectives are centered around hydraulic flow and groundwater sampling, intervals with sufficient groundwater flow are the most suitable. This study defines such points as hydraulic outliers and aimed to detect them using borehole geophysical logging data (temperature and EC) from a 1 km depth borehole. For systematic and efficient outlier detection, machine learning algorithms, such as DBSCAN, OCSVM, kNN, and isolation forest, were applied and their applicability was assessed. Following data preprocessing and algorithm optimization, the four algorithms detected 55, 12, 52, and 68 outliers, respectively. Though this study confirms applicability of the machine learning algorithms, it is suggested that further verification and supplements are desirable since the input data were relatively limited.