• 지질공학
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• 제29권4호
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• pp.417-425
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• 2019

농업용 지하수 이용은 국내 지하수 이용량의 51.8%를 차지하고 있어 정확한 이용량 산정은 지하수의 효율적 정책 추진을 위하여 중요하다. 본 연구에서는 370개 관정의 이용량 실측 자료를 토대로 회귀나무 모형을 적용한 농업용(전작 및 답작용) 관정의 지하수 이용량의 산정 기법을 개발하고자 하였다. 모델의 입력 변수는 우물의 심도, 토출관 구경, 양수능력 등 3개가 유의한 것으로 평가되었으며, 모델에서의 각 변수의 중요도는 우물의 심도가 75%, 토출관 구경이 17%, 양수능력이 8%로 나타났다. 회귀나무 모형에 의한 농업용(전작 및 답작용) 관정의 일 이용량은 실측 이용량과 매우 유사한 것으로 평가되었으며, 기존의 국토교통부에서 제시한 추정식에 비하여 실측 이용량에 보다 근사한 것으로 나타났다. 향후 추가적인 실측 표본 자료를 확보하여 본 방법을 보완, 적용한다면 지하수 이용량 통계의 신뢰도가 크게 향상될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.2007-2010
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• 2010

제주도는 연평균 강우량이 1,975mm에 달하는 우리나라 최대의 다우지역이며, 투수성이 높은 화산성 지질의 특성으로 인해 상시 하천이나 강이 존재하지 않으며, 하천의 유출은 수백 mm이상의 호우 시에만 짧게 발생하며, 나머지 기간은 건천상태를 유지하고 있다. 이러한 제주의 수문지질 환경은 모든 용수를 지하수에 의존하게 했다. 본 연구에서는 제주도의 하천특성을 적절히 고려할 수 있고, 모든 물순환 성분이 물리적 기반하에서 해석되고 비교적 입력자료의 구축이 용이하며, 장기적인 모의가 가능한 SWAT 모형을 이용하여 제주도 서귀포 유역에 포함된 예레천, 궁산천, 보목천의 실제증발산량 및 직접유출량을 산정하고 이를 다시 물수지 방법을 이용하여 지하수 함양량을 추정하였다(2002~2008). 각 소유역별 평균 지하수 함양율은 예례천 유역은 40.75%, 궁산천 유역은 39.15%, 보목천 유역은 42.87%로 나타났다. 위의 결과는 제주도 수문지질 및 지하수자원 조사(III)를 이용하여 비교 검정하였으며, 비교 검정 결과, 서귀포 유역의 평균 함양량 및 평균 함양율과 비슷한 값을 보였다. 향후 정확한 자료의 확보와 다년간의 자료를 이용하여 정확하고 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.467-476
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• 2013

근래 들어 환경에 대한 관심이 높아지면서 지표수 개발 여건은 불리해지고 있으며, 또한 양질의 수자원에 대한 욕구는 점차 증가함에 따라 정부는 지하수 개발 정책을 도모하게 되었다. 이와 같은 개발 정책을 추진하기 위해서는 보다 정확한 지하수 개발가능량과 지하수 이용량 파악이 중요하다. 본 연구에서는 양질의 지하수 이용량 자료를 확보하기 위해 전국(5개 도의 32개 시군)을 대상으로 수년간 모니터링을 실시하고, 통계분석을 통해 합리적인 지하수 이용량 산정방법을 제시하였다. 생활용 지하수의 경우 전국을 도시지역, 도농복합지역, 농촌지역으로 구분하고, 지하수 용도를 가정용, 공동주택용, 간이상수도용, 학교용, 일반용 등 5가지로 분류하였다. 농업용 지하수의 경우 전국을 강수량에 따라 평균 강수량지역, 평균 강수량 미만지역, 평균 강수량 초과지역으로 구분하고, 지하수 용도를 전작용, 답작용, 원예용, 축산용-육우, 축산용-양돈, 축산용-양계로 분류하였다. 이로부터 모니터링 자료에 대한 군집분석과 회귀분석을 통해 지역별-용도별 지하수 이용량 추정식을 제시하였다. 향후 본 연구에서 제시한 기준을 적용하여 국가 지하수 이용량 통계의 신뢰도가 크게 향상될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.274-274
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• 2020

환경부 홍수통제소의 경우는 전국단위의 강수량(지상, 레이더), 하천수위, 유사량 관측과 국부적으로 증발산량과 토양수분 관측이 이루어지고 있는 상황이며, 기상청 및 다른 공공기관도 각 목적에 맞게 수문기상관측이 이루어지나 유역(또는 지역) 단위의 물순환 과정(강우량, 유출량, 증발산량, 지하수함양량, 토양수분량 등 포함)을 규명하는 조사·연구는 매우 미비한 실정이다. 개별적인 물순환 성분별 수문조사에서 벗어난 전체적인 관점을 고려한 유역단위의 물순환 과정을 규명하는 것은 매우 중요하다. 즉 물순환 성분별 명확한 수문량 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 따라서 물순환 성분별 명확한 분석을 위해서는 중·소규모 유역 단위를 대상으로 지속적이고 신뢰성 있는 자료의 획득과 축적이 중요하므로 중·소규모 유역 단위의 대표성 있는 시험유역의 운영은 매우 의미가 있다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 설마천 유역(유역면적 8.48㎢, 유로경사 2.15%, 경기도 파주시 적성면 소재)의 신뢰성 높은 2019년 관측자료를 이용하여 물순환 성분인 강우량, 하천유출량, 증발산량과 지하수 함양량의 자료를 산정하였으며, 물순환 성분별 균형을 이루는 자료를 생성하였다. 기본 관측자료인 강우량은 각 지점강우량의 관측자료의 비교·검토 등 품질관리를 통해 자료를 확정하고 유역평균강우량을 산정하였다. 하천수위는 기준수위표와의 검토를 통해 자료를 확정하였으며, 하천유출량은 유량측정성과와 단면검토를 통해 수위-유량관계곡선식을 개발하고, 확정된 수위자료를 적용하여 산정하였다. 그리고 증발산량은 유역내의 기상관측자료를 활용하여 잠재증발산량을 산정하였으며, 지하수함양량은 유역내에 관측된 지하수위자료를 이용하여 지하수 함양량을 산정하였다. 각 물순환 성분별로 산정된 자료는 과거년 자료와 비교·평가를 통해 균형성을 판단하였다. 각 성분별 최대치와 최소범위, 평균값을 고려하고, 강우일수, 강우의 강우강도와 지속기간, 기상자료(기온, 일조시간, 습도, 풍속 등)를 충분히 고려하였다. 각 물순환 성분별로 생성된 2019년의 설마천 유역의 총강우량은 1,024.1mm이며, 하천유출량은 608.6mm(총강우량 대비 59.4%), 실제증발산량은 385.1mm(37.6%), 지하수함양량은 30.4mm(3.0%)이다. 여기서, 실제증발산량과 지하수 함양량은 1개 지점에서 산정값이나, 물순환의 폐합 조건을 고려하여 산정된 결과이다. 향후 유역 전체를 대표하는 기법의 개발은 필요한 실정이다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권5호
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• pp.463-471
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• 2008

본 연구의 목적은 갑천 유역의 물순환 분석 시스템 구축 및 효과적인 지하수 관리에 활용하기 위하여 지하수 이용량을 분석하고 그 특성을 파악하는 것이다. 이를 위하여 지하수이용실태조사 자료를 토대로 관정개수와 이용량의 누적밀도에 의해 형성되는 관계를 분석하고, 유역을 대표할 수 있는 총 이용량 및 관정 개소수를 파악하였다. 추출된 관정의 이용량 세부정보들에 따라 이용량의 공간적 분포 특성을 파악하고, 유역별 함양량과 지하수 이용량을 비교함으로써 갑천 유역의 지하수자원 관리의 적정성을 평가하였다. 평가결과에 따르면, 약 25%의 관정이 전 지하수 이용량의 90%를 대표하는 것으로 나타났다. 또한, 대전 도심지 소유역의 지하수 이용량은 유역 유출 모형에서 평가된 해당 유역의 지하수 함양량보다 1.4배$\sim$11.1배 상회하고 있으며, 주요 하천 유역별로는 대전천 및 유등천이 갑천 유역의 함양량 대비 이용량 비율이 1.9배$\sim$2.3배 높아 이들 지역의 지하수 적정관리가 시급한 실정으로 평가되었다. 본 연구 결과들은 향후 갑천 유역의 지하수 이용량에 따른 지하수 유동 체계, 하천 유출량 그리고 물순환 변화에 대한 분석에 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권5호
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• pp.29-40
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• 2009

일반적으로 균열 암반 내 지하수 흐름을 이해하는 것은 터널 굴착과 지하 동굴 건설시 중요한 사안이다. 이런 경우에 굴착이전부터 굴착완료까지의 시추공 자료는 균열암반 내 지하수 유동 변화를 고찰하는데 있어서 유용하다. 그러나 충분한 시추공 자료가 여의치 않은 경우가 많다. 본 연구는 경기도 광주시 직리터널 지역에 대해 수리상수, 터널 굴착 후기의 지하수 모니터링 자료, 국가지하수관측망 자료, 전기비저항탐사 자료를 이용하여 직리터널 건설로 인한 지하수 유출량을 평가하였다. 해석학적 방법에 의해 계산된 지하수 유출량은 $7.12{\sim}74.4\;m^3/day/m$이었으며, 수치 모델링을 이용하여 산출된 지하수 유출량은 $64.8\;m^3/day/m$이다. 두가지 모델을 비교할 때, 수치 모델링에서는 공간적인 수리상수 변화를 고려할 수 있는 반면에 해석학적 방법으로는 이것이 불가능하기 때문에 수치 모델링에 의한 지하수 유출량이 더 합리적인 것으로 판단된다. 한편, 수치 모델링에 의하면 터널 건설이 완료되고 약 1년 후에는 하강되었던 지하수위가 터널 굴착이전으로 회복되는 것으로 모사되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.540-540
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• 2012

강우 발생시 유역에 집수된 물이 하천에 이르는 경로에 따른 유출은 지표유출, 지표하유출, 지하수유출로 구분된다. 정확한 수문순환 과정의 해석을 위해서는 지표 흐름뿐만 아니라 지표하 및 지하수 흐름의 해석이 중요한 실정이나 일반적으로 실무에서 사용되는 강우-유출해석 모형은 지표유출을 해석하기 위한 모형이 대부분이며, 지표하 유출과 침투량을 산정하는데 어려움이 있다. 일반적인 강우-유출해석 모형은 Horton 방법, NRCS 방법, Green-Ampt 방법에 의해 유효우량을 분리하며, 이 과정은 침투량을 직접적으로 모형화 할 수 없으므로 지표 및 지표하, 지하수 흐름을 복합적으로 해석할 수 있는 모형이 질적이나 양적으로 부족한 실정이다. 이러한 지표하 흐름과 침투량을 산정하기 위하여 FE-FLOW, PM, MS-VMS, GMS, GW-VISTAS, ARGUS 및 MODFLOW와 같은 지하수 모형을 사용하고 있다. 본 연구에서는 지표하유출 산정을 위한 침투량의 비교분석을 위해 현재 가장 범용되는 지하수 유동 모델링 프로그램인 Visual Modlfow 모형과 GMS 모형을 이용하여 침투량 산정을 위한 수치 모의를 진행하였다. 각 모형의 입력자료는 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험시설 자료를 이용하여 동일한 조건을 부여하고, 두 모형의 비교를 위해 Visual Modflow에서는 MODFLOW의 기본 해석방법인 유한차분법(FDM)을 이용하고, GMS 모형에서는 3차원 유한요소해석이 가능한 GMS-FEMWATER를 이용하였다. 두 모형의 수치모의 조건으로 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험방법과 동일하게 공극률에 따른 투수성 보도블럭의 구분과 50mm/hr, 100mm/hr, 150mm/hr, 200mm/hr의 강우강도별 선행함수조건에 따른 수치모의를 진행하였으며, 수치모의된 침투량의 적정성을 판단하기 위하여 국립방재연구원의 침투실험 결과자료와 비교분석하였다. 침투실험 자료와 각각 수치모의된 침투량을 비교분석한 결과 서로 유사한 경향을 보이고 있으나 초기 침투시 상대오차가 비교적 크게 발생하였다. 이는 수치모형의 경우 수리실험과는 다르게 모의시작과 동시에 해당 강우강도의 침투가 시작되므로 초기 유입 유출량 발생시간의 차이가 종료시간까지 누적 침투량에 미치는 것으로 판단되며, 매개변수에 많은 영향을 받는 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.220-220
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• 2019

천부대수층-심부대수층-하천-양수정 시스템에 대해 개발된 Ward & Lough 해석해와 국내 시험유역을 대상으로 개발된 양수량 대비 하천수 감소량 산정공식 (한강홍수통제소, 2018)을 광주천인근에 실제로 위치한 지하수 관정에 적용하여 지하수 취수로 인해 하천의 수량에 미치는 영향을 분석하였다. 분석 대상관정은 하천에서 약 67 m 떨어진 공업용수 공급을 위한 지하수개발 이용시설로서 착정심도 100 m, 착정구경 150 mm, 취수계획량 $200m^3$/일, 수중펌프 5 Hp 등의 시설제원을 가진다. 해석해 및 경험공식 적용을 위한 기본 입력자료로 투수량계수, 저류계수 등의 수리상수값은 해당 관정의 지하수개발 이용 영향조사서에서 발췌하였고, 측정되지 않은 일부 입력값은 문헌조사를 통해 적절한 값을 가정하여 사용하였다. 하천의 수량에 미치는 지하수 양수 영향을 예측한 결과 지하수 허가기간 5년동안 취수계획량의 약 80 %를 넘는 하천수 감소율이 발생하는 것으로 분석되었다. 연구 대상관정과 같이 하천에 매우 근접한 지역에서 지하수를 이용할 경우 하천수 취수에 준하는 영향을 보일 수 있기 때문에 수자원의 효율적인 이용을 위해서는 하천수와 하천 인근 지하수의 통합적 관리가 필요할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1913-1917
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• 2009

국제사회의 분위기와 더불어 국내에서도 에너지 자원의 지속적인 개발과 이용에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중 수자원의 지속적인 확보와 개발은 가장 현실적이고 우선적인 문제로 인식되고 있으며 수자원확보/환경/개발 및 이용 등의 여러 분야에서 그간의 정량적 성과가 하나 둘씩 도출되어 적용 단계에 이르기도 하였다. 하지만 지하수의 경우 기초자료의 미흡과 불확실성, 함양량 및 개발가능량에 대한 산정기법의 적용성 문제, 체계화된 개발 및 이용에 대한 인식이 부족한 실정이다. 특히, 도시지역의 경우는 인구의 증가로 인하여 지하수이용량이 급격하게 증가하고 잠재적 지하수오염 가능성이 높아져 지하수환경의 악화를 초래하고 이로 인하여 하천 환경에도 영향을 미칠 수 있기 때문에 지하수개발가능량의 평가 및 체계적인 이용과 관리가 반드시 필요하나 지하수함양에 결정적인 영향을 미치는 토지피복상태가 지속적으로 변화하여 지하수함양량에도 매년 변화가 있으며 이에 따라 개발가능량도 변하고 있어 지하수 개발과 관리 및 이용에 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 부산광역시 수영구 일대를 대상으로 도시화 현상으로 변화하는 토지피복상태를 분석하고 그 결과를 반영하여 1961년부터 2007년까지의 지하수함양량 및 함양률을 산정하였다. 연구대상지역의 토지피복상태는 1975년 이전까지는 시가화지역이 18.6%, 농업지역이 30.0%, 산림이 48.8%, 초지가 0.1%, 나지가 2.0%, 수역이 0.5%를 차지하고 있었으나 1980년${\sim}$1985년에 농업지역이 18.3% 감소하고 시가화지역이 15.0% 증가하는 큰 변화가 나타났으며 1995년${\sim}$2000년에도 농업지역이 5.5% 감소하고 시가화지역이 5.4% 증가하는 변화를 나타냈다. 전 연도에 걸쳐 산림지역과 초지, 나지, 수역에서의 변화는 크지 않았다. 연구대상지역의 평균 강우량은 1509.3mm이고 지하수평균함양량은 216.0mm이며 지하수평균함양률은 14.3%로 나타났다. 연최대함양량은 강우량이 2138.1mm인 1970년에 408.9mm이며 연최대함양률은 강우량이 1492.6mm인 1984년에 19.8%이다. 연최소함양량은 강우량이 901.5mm인 1988년에 71.9mm이며 연최소함양률은 같은해에 8.0%로 나타났다. 또한 연도의 증가에 따라 강우량은 증가하였으나 지하수함양량은 감소하는 경향을 나타내었다.