• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.13 no.1
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• pp.77-91
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• 2008

In this study, we developed a technique of applying DRASTIC, which is the most widely used tool for estimation of groundwater vulnerability to the aqueous phase contaminant infiltrated from the surface, and a groundwater flow model jointly to assess groundwater contamination potential. The developed technique is then applied to Buyeo-eup area in Buyeo-gun, Chungcheongnam-do, Korea. The input thematic data of a depth to water required in DRASTIC model is known to be the most sensitive to the output while only a few observations at a few time schedules are generally available. To overcome this practical shortcoming, both steady-state and transient groundwater level distributions are simulated using a finite difference numerical model, MODFLOW. In the application for the assessment of groundwater vulnerability, it is found that the vulnerability results from the numerical simulation of a groundwater level is much more practical compared to cokriging methods. Those advantages are, first, the results from the simulation enable a practitioner to see the temporally comprehensive vulnerabilities. The second merit of the technique is that the method considers wide variety of engaging data such as field-observed hydrogeologic parameters as well as geographic relief. The depth to water generated through geostatistical methods in the conventional method is unable to incorporate temporally variable data, that is, the seasonal variation of a recharge rate. As a result, we found that the vulnerability out of both the geostatistical method and the steady-state groundwater flow simulation are in similar patterns. By applying the transient simulation results to DRASTIC model, we also found that the vulnerability shows sharp seasonal variation due to the change of groundwater recharge. The change of the vulnerability is found to be most peculiar during summer with the highest recharge rate and winter with the lowest. Our research indicates that numerical modeling can be a useful tool for temporal as well as spatial interpolation of the depth to water when the number of the observed data is inadequate for the vulnerability assessments through the conventional techniques.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.04a
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• pp.366-369
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• 2004

조석의 효과가 대수층에 미치는 해안대수층에서 지하수-기표수 상호작용에 관한 모사를 위해 수치모델링을 이용하였다 모사에 사용한 모델은 하천경계와 해안경계가 서로 직교하며 하천은 대수층을 부분 관통하고 있다. 해안경계와 하천경계에 의한 동시영향을 함께 모사한 결과, 해안경계에 의한 효과는 일정한 범위까지만 나타났으나, 하천경계에 의한 영향은 시간의 증가에 따라 영향범위가 넓어졌다. 하천경계와 해안경계조건이 만나는 부근에서는 해안경계에 의한 지하수위의 반복적인 상승과 하강으로 인해 두 경계조건에 의한 지하수위가 상호 상승작용을 일으키기도 하고 상호 상쇄되어 지하수위의 변화가 없는 엉역이 나타나기도 한다. 따라서 이러한 하천과 해안경계조건이 상호 교차하는 주변 대수층에서의 수위를 측정하여 해안대수층에서의 수리상수를 추정하면 수리확산계수를 과대 혹은 과소평가하는 오류를 범할 수 있으므로 주의를 요한다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2006.04a
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• pp.87-91
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• 2006

본 연구의 대상 지역은 전라북도 부안군 변산면 격포리 일대이다. 이 지역의 해안 대수층 내에서 발생하고 있는 해수 침투 현상을 효과적으로 모사하고 지하수 양수정의 설치 및 운영의 영향을 정량적으로 평가하기 위하여 지형과 지층의 구성 등의 수리지질학적 특성을 종합적으로 고려한 지하수 유동 및 염분 이동 삼차원 수치 모델링을 수행하였다. 지하수 양수 전의 정상 상태 수치 모델링 결과에서는 지하수 유동 및 염분 이동의 측면에서 대상지역의 수리지질학적 특성이 잘 반영되어 나타났다. 또한 지하수 양수 시의 비정상 상태 수치 모델링 결과에서는 지형과 지층의 특성에 따라서 염분 이동의 양상이 특징적으로 나타났으며 양수정의 위치에 따른 염분 농도의 시간적 공간적 분포의 변화를 효과적으로 예측할 수 있었다. 이러한 결과들은 향후 연구지역 뿐만 아니라 국내의 다른 해안 지역에서 지하수 자원의 개발 시에 해수 침투의 양상을 파악하고 예측하는데 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2003.04a
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• pp.381-384
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• 2003

해안방조제에서 해수가 강물에 유출되는 현상은 생태계의 변화를 초래하고 강물을 농업에 이용할 수 없게 한다. 이런 현상을 방지하기 위하여 해수의 유출수량을 예측할 필요가 있다. 해수와 강물 사이의 지하수 흐름은 염도에 따른 밀도의 차이를 고려하여 연구되어야 한다. 또한, 담수와 염수의 혼합에 따른 물질의 이송 및 분산도 고려하여야 한다. 본 연구에서는 염도에 의한 밀도 차이에 따른 지하수의 흐름을 나타내는 지배방정식을 이용하여, 해안방조제에서의 해수가 강물로 유출되는 현상을 수치모사하였다. 수치모사 결과, 밀도 차이를 고려하지 않았을 때 발견할 수 없었던 지하수의 흐름이 생겼고, 밀도 차이로 인하여 해수의 유출 수량이 증가하였다. 따라서, 해안방조제의 해수의 유출수량 연구에서는 반드시 밀도 차이를 고려하여야 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1918-1923
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• 2009

결정질 암반에서 지하수의 수리적 특성을 파악하기 위해 수행되고 있는 수리시험 방법은 정률법, 정압법, 순간주입(회복)법 등 세 가지로 구분할 수 있다. 본 연구에서 다루는 정압주입시험 (Constant Head Injection Test, CHIT)은 위의 정압법의 한 종류로 토목공학, 지질공학 분야에서 대상 구간의 투수계수 추정을 위해 널리 쓰이는 수리 시험이며, 이는 단일 패커나 이중패커를 이용하여 시험 구간을 격리하고, 격리된 구간에 일정한 압력으로 물을 주입하여 주입되는 물의 양을 파악함으로써, 시험 구간의 수리전도도(Hydraulic conductivity)를 산출하는 전통적인 수리시험이다. 본 연구에서는 수치실험을 통해 시험 구간 및 주입 압력의 크기 등 인위적인 요인에 의해 도출되는 투수계수가 어떻게 달라지는지에 대해 평가해 보았다. 일반적으로 단열 암반에서 수행한 정압주입시험의 해석에 있어 매질을 균질, 등방성 다공질이라는 가정으로 구간별 투수량계수를 산출하기 때문에, 다공성 매질의 지하수 유동을 모사하는 MODFLOW를 수치모사 코드로서 이용하였다. 시험구간의 크기 및 주입압력에 대한 민감도 분석 결과, 시험구간의 크기에 상관없이 수치모의에서 입력한 수리전도도 값에 비해 낮은 수리전도도 값이 산출되었으며, 주입 압력이 클수록 산출되는 수리전도도 값이 매질의 수리전도도 값과 차이가 났다. 민감도 분석 결과 현장수리시험에서 정압 주입시험에 의한 구간별 수리전도도 산출함에 있어 시험구간의 크기와 주입 압력 값에 대하여 고려해야 한다고 판단된다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.53 no.3
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• pp.245-258
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• 2020

In this study, a data-driven response surface method using the results acquired from the numerical simulation is developed to evaluate the potential storage capacity of groundwater due to the construction of a groundwater dam. The hydraulic conductivities of alluvium and basement rock, depth and slope of the channel are considered as the natural conditions of the location for groundwater dam construction. In particular, the probability models of the hydraulic conductivities and the various types of geometry of the channel are considered to ensure the reliability of the numerical simulation and the generality of the developed estimation model. As the results of multiple simulations, it can be seen that the hydraulic conductivity of basement rock and the depth of the channel greatly influence to the groundwater storage capacity. In contrast, the slope of the channel along the groundwater flow direction shows a relatively lower impact on the storage capacity. Based on the considered natural conditions and the corresponding numerical simulation results, the storage capacity estimation model is developed applying an artificial neural network as the nonlinear regression model for training. The developed estimation model shows a high correlation coefficient (>0.9) between the simulated and the estimated storage amount. This result indicates the superiority of the developed model in evaluating the storage capacity of the potential location for groundwater dam construction without the numerical simulation. Therefore, a more objective and efficient comparison for the storage capacity between the different potential locations can be possibly made based on the developed estimation model. In line with this, the proposed method can be an effective tool to assess the optimal location of groundwater dam construction across Korea.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.13 no.2
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• pp.54-61
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• 2008

The drawdown distribution due to pumping by horizontal or slanted wells is analyzed by numerical modelling. In the numerical modelling uses 1-D discrete element feature included in commercial groundwater modeling program FEFLOW (version 5.1) and the results are compared with the semi analytic solution which uses superposition of successive point sources proposed by Zhan and Zlotnik (2002). Results of the numerical modeling agree well with the semi analytic solution except for very near field region of sink sources. The drawdown distribution due to pumping in riverbank filtration(RBF) plan site can be evaluated quantitatively by the numerical modeling in this study.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.26 no.4
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• pp.461-471
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• 2016

Numerical modules based on a conventional thermo-hydrological numerical model, TOUGH2, are developed to provide a numerical modeling technique for a standing column well (SCW). Cooling and heating operations for two different types of SCW are then simulated using these modules. Modeling showed these operations to be significantly influenced by heat exchange and fluid mixing between the SCW and the adjacent geologic formation and groundwater. The results also reveal that heat exchange between the oppositely flowing outflow and inflow in the PVC or PE pipe and the SCW borehole is an important factor. Overall, the numerical modeling technique developed here can reasonably simulate fluid flow and heat transport phenomena in the complex internal structures of a SCW. The proposed technique can be used practically for the quantitative analysis of heat exchange in a SCW at the design, construction, and operation stages.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2005.04a
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• pp.72-75
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• 2005

본 연구에서는 야외규모 TCE (trichloroethylene) 질량전이역학을 평가하기 위해 TCE의 대수층 내 유입 및 용해상 거동을 고해상도 수치 모사를 실시하였다. 공간적으로 불균질한 대수층 $10{\times}10{\times}10m$ 도메인 내부의 유입된 TCE 분포를 모사하기 위해 본 연구를 통해 개발된 정성적 침투모델(percolation model)이 이용되었다. 이를 기초로 하여 연계되어진 (coupled) 지하수 유동 및 용해상 거동 장기 (long-term) 모사를 실시하였다. 지엽적으로 일어나는 질량전이는 기존 연구를 통하여 발표되어진 실험실규모 연구에 기초하였다. 지하수가 도메인을 지나 흘러나가는 경계면에서 측정되어진 용해상 (aqueous phase) TCE의 질량선속 (mass flux)을 통해 실질 야외규모 질량전이 상수가 계산되었다. 관찰된 바 야외규모 질량전이 상수는 실험실 연구를 통해 측정된 값에 비하여 휠씬 작은 값을 보였으며 이는 지하수 유속 및 TCE의 불균질한 분포에 기인한다. 야외규모 질량전이 상수는 평균 지하수 유속에 직접 비례하는 것으로 관찰되었고 이는 기존 실험실 연구를 통해 알려진 평균 지하수 유속의 0.7승이라는 결과와 대조되는 것이다. 또한 모사를 통해 관찰된 야외규모 질량전이 상수는 상대 TCE 질량의 고갈상수 승에 비례함을 보였다. 이러한 고갈상수는 TCE가 측방으로 퍼지는 현상이 강한 대수층, 즉 저투수성 층의 발달이 양호한 대수층, 에서는 1보다 작은 값을 갖고 그렇지 않은 대수층, 즉 저투수성 층의 발달이 미약한 대수층, 에서는 대체적으로 1보다 높은 값을 갖는 것으로 관측되었다. 이는 DNAPL의 측방 퍼짐이 강한 대수층에서는 용해로 인한 시간에 따른 오염원 부근에서의 농도 감소가 미약하기 때문인 것이며, 그와 반대로 DNAPL의 측방 퍼짐이 약한 대수층에서는 시간이 지남에 따라 용해에 의해 지속적으로 오염원 부근에서의 농도가 감소 또는 소멸함으로 인하여 측정되는 용해상 DNAPL의 질량 선속 역시 계속적으로 감소되는 것으로 밝혀졌다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2003.09a
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• pp.162-167
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• 2003

최근 수년간 유선 시뮬레이션은 연산 속도의 효율성과 수치 분산으로 인한 오차를 감소시킬 수 있는 장점으로 인해 많은 연구가 이루어졌으며 오염물의 거동을 모사 하는데 많이 사용되고 있다. 이 연구에서는 유선 시뮬레이션의 기법을 이용하여 1차의 비평형 흡착을 고려한 오염물 거동 수치 모사를 수행하였다. 1차의 비평형 흡착의 경우 흡착 계수에 따라 오염물의 이동 속도가 민감하게 반응하는 것을 확인할 수 있었고 흡착 계수의 값이 커질수록 오염의 전파 지연 효과가 크게 나타남을 알 수 있었다. 1차의 비평형 흡착의 경우에 평형 흡착과는 달리 오염이 진행되면서 오염물의 농도를 감소시키는 영향을 나타내었으며 이로 인하여 오염물이 더 이상 진행하지 못하는 제로라인을 형성하게 하였다. 이 제로라인은 흡착 계수의 값이 클수록 탈착 계수의 값이 작을수록 오염원에 가깝게 형성되었다.