• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.314-314
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• 2021

홍수(floods)는 인간의 생명과 재산에 큰 피해를 발생시키는 자연재해 중 하나로 최근 지구 온난화와 기후 변화로 인하여 홍수 발생 빈도와 강도가 증가하고 있다. 때문에, 홍수 발생 시 정확한 홍수량 산정을 위하여 유역 내 지표수 및 지하수 흐름 분석을 통하여 전반적인 물 순환의 이해가 필수적이다. 이에 본 연구는 지표수-지하수 연계 모형을 활용하여 홍수 발생 시 미호천 유역에서 지하수가 하천 유량에 미치는 영향을 분석한다. 본 연구는 Hydrological-Ecological Integrated watershed-scale Flow (HEIFLOW) 모형을 적용하여, 국내 유역 특성을 고려하여 시간단위 홍수 사상 분석을 수행한다. 모형 구축을 위하여 2013년과 2014년도의 미호천내의 7개 기상 및 강우관측소, 1개의 수위 관측소의 정보를 활용하여 지표수 모형을 구축하며, 같은 기간의 지하수 모형 구축을 위해 7개의 국가 지하수 관측망의 지하수 수위 자료와 유역의 수문지질도(Hydrogeological map)의 정보를 활용한다. 미호천 유역 내 HEIFLOW 모형의 홍수 모의 결과 산정된 하천 유량은 관측 유량과 0.79 R²의 우수한 모의 성능을 나타내고 있으며, 지하 수위 모의 역시 지하수 수위 변동을 적절하게 모의한다. 또한, 미호천 유역의 하류 지역은 하천으로 유출되는 지하수가 하천의 기저 유량에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타나며 홍수 시에는 지하수 유출의 증가로 인한 급격한 첨두 홍수량의 상승을 보인다. 이와 같은 결과는 홍수 모의 시 지표면 유출 분석에 초점을 두고 있는 홍수 국내의 홍수량 산정 방법에 지하수의 거동 및 하천 유량에 미치는 영향을 정량적인 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단되며, 추후 국내 홍수량 산정의 새로운 방법의 하나로 활용될 가능성을 보여준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.422-422
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• 2012

지하수개발 이용의 허가시 지하수 양수로 인한 주변지역에 미치는 영향을 조사하여 지하수의 고갈과 오염을 예측하고 이를 사전에 방지함으로써 지하수의 보전과 합리적인 이용을 도모하고자 지하수영향조사제도가 시행되어 왔다. 특히 하천구역의 경계로부터 300미터 내의 지역에서 지하수를 개발 이용하는 경우에는 지하수영향조사서를 첨부하여 국토해양부장관과 미리 협의하도록 되어있고, 이 때 지하수개발 이용이 하천의 수량에 영향을 미친다고 인정하는 경우에는 취수량 취수 기간의 제한 및 취수 금지 등을 요청할 수 있다. 그러나, 하천인근의 지하수 양수가 하천수에 미치는 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 기법이 마련되어있지 않아 실무적으로 지하수영향조사 및 허가 절차상 어려움을 겪고 있다. 따라서 본 연구에서는 지하수 이용에 따른 하천수량 변화를 예측할 수 있는 간편 상관관계식을 지표수-지하수 통합모의 결과를 이용하여 유도 제시하였다. 지표수-지하수 통합모의를 위해서 SWAT-MODFLOW 결합모형을 적용하였고, 두 개의 시험유역에 대해 가상의 양수정 설치에 따른 하천수량 변화량을 평가하는 시나리오 분석을 수행하였다. 상관관계는 다중회귀분석을 통해서 하천수 감소량을 지하수 양수량, 하천과 양수정 이격거리, 대수층 및 하천바닥의 수리전도특성, 강수량 등의 함수로 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1919-1923
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• 2008

지하수와 지표수의 상호작용은 혼합대(hyporheic zone)와 홍수터 물수지에도 영향을 끼치며 특히 생물학적인 측면에서 중요한 역할을 하는 혼합대의 경우 유역 전반에 걸쳐 불균일한 분포를 나타낸다. 그런데 기존하천-대수층 상호작용에 대한 연구는 하천변에 근접한 지역의 대한 연구로 국한되어 있다. 따라서 단순히 하천-대수층간 상호작용의 영향을 하천변에 국한시키는 것이 아니라 유역규모로 확장하여 유역단위 지표수-지하수 상호작용에 대한 심도 있는 해석을 해야만 보다 정확한 지표수-지하수의 연계운영이 가능하다. 본 연구에서는 유역단위 지표수-지하수 상호작용을 해석하기 위해 완전연동형 SWAT-MODFLOW를 이용하여 하천과 대수층의 상호작용의 강도를 하천 구간별로 찾아내고 그 교환의 공간적 범위도 추정함으로써 혼합대연구를 위한 실증을 수행하고자 한다. 유역 단위의 지표수-지하수 상호작용을 해석하기 위하여 SWAT-MODFLOW모형을 안양천 중상류 유역에 적용시킨 결과 하천과 대수층간에 상호작용의 영향범위와 영향강도 등을 파악할 수 있었다. 하천-대수층 상호작용의 정밀분석을 통한 영향권 산정 및 혼합대의 발생범위 예측은 향후 하천복원 사업시 수생생태계 건강성 지표와 관련된 연구에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.597-600
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• 2003

용인시 백암취수장 주변 지역의 지하수에 대해 기초적인 지화학적 조사를 수행하였다. 현장측정자료에서는 취수정의 pH와 EC값이 주변지하수보다 지표수와 유사한 값을 보이며, 취수정의 용존산소(DO) 함량이 천층지하수보다 높은 값을 보인다. 더구나 취수정의 경우 NO$_3$함량이 10.5-12.1 mg/L이며 주변 지하수는 7.2-25.3 mg/L, 지표수는 13.1-14.9 mg/L로서 취수정의 설치심도가 70-180m로서 상대적으로 깊은 암반층에 설치되어 있다 하더라도 주변지하수 및 인접 지표수의 혼입에 의해 영향을 받아 오염이 진행되고 있음을 알 수 있다. 이와 같이 연구 지역은 현재 취수정이 모두 청미천변에 위치하고 있어서, 현재 암반 지하수로 개발하고 있는 취수정 지하수가 주변 천부지하수 및 지표수에 의한 혼입 및 오염가능성이 높기 때문에, 앞으로 장기적인 모니터링 및 지화학적 연구가 지속적으로 이루어 져야 할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.283-283
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• 2021

혼합대는 지표수와 지하수의 수리적 교환이 일어나는 경계부로써 1) 수문학적 관점에서는 하도와 하상간의 물교환이 이루어지는 공간으로 다양한 물리적·화학적 작용이 발생, 2) 생지화학적인 관점에서는 하상 간극수 흐름에 의한 전이대(ecotone)를 형성하여 용존산소·영양물질·용존유기탄소의 이동뿐만이 아니라 지하수로부터 열에너지·무기염류의 공급을 유도하면서 높은 생지화학적 활동과 변환을 야기하는 산화·환원 반응구역, 3) 생태적인 관점에서는 저서생물과 지하 유기체종을 특징으로 하는 서식지이나 잠재적인 레퓨지움(refugium) 등의 관점에서 해석될 수 있다. 국내 하천환경의 생태학적 지속가능성을 위한 지표수-지하수 혼합대 관리에 대한 중요성이 점차 증대되고 있지만 우리나라는 여전히 지하수의 이용 및 보전과 지하수의 안정적인 수량·수질 확보를 목표로 관리를 추진하고 있다. 따라서, 실질적인 지표수-지하수 혼합대에서 발생하는 다양한 현상의 이해나 관리방안에 관한 연구는 아직 미비한 상황이다. 지표수-지하수 혼합대에 관한 보고서, 논문 등을 종합하여 혼합대의 영향인자를 살펴보면 1) 수리수문 특성에는 수리전도도·하천 수위·하천 유속·하천수 수온, 2) 수질 특성에는 유기오염물질·영양염류, 3) 수생태 특성에는 대형무척추동물 등으로 분류할 수 있다. 지금까지 단일 연구분야의 접근방법으로 다양한 현장측정기법 및 모델링을 통한 혼합대 연구가 수행되고 있지만, 혼합대가 가지는 환경적 중요성에 대한 이해와 인식이 부족하고, 혼합대 내부에서 발생하는 복합적인 프로세스로 인해 전문가들조차 연구에 어려움을 가질 것이다. 지표수-지하수 혼합대의 효율적인 관리를 위해서는 수리수문·수질·수생태 등 다양한 시각에서 접근하여 학제간 융합연구를 통해 기초 데이터를 상호교환하고, 기존의 혼합대 조사에 부족한 부분을 해결할 필요가 있다. 향후 하천 기저유출 및 혼합대 기초자료 구축, 혼합대 흐름 정량화, 하천복원사업에 의한 혼합대 영향 규명 등의 연구를 수행함으로써 혼합대를 체계적으로 관리할 수 있는 기술 방안을 제시할 필요가 있다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.102-105
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• 2004

희토류원소를 이용하여 전주-완주지역에서의 지표수와 지하수의 연계성을 밝혀내기 위해 8개 지역을 선정한 후, 기반암시료와 더불어 2002년 4월, 2003년 6월, 2003년 8월 그리고 2003년 11월의 4차례에 걸쳐 현장분석과 더불어 지표수와 지하수시료를 채취하였다. PAAS(Post Archean Australian Shale)로 규격화한 희토류원소분포도에 의하면, 갈수기인 2002년 4월과 2003년 11월의 지표수와 지하수는 대체적으로 중희토류가 부화되었고, 아울러 강한 Eu의 정(＋)의 이상과 Ce의 부(-)의 이상이 관찰된다. 그러나 갈수기가 끝난 2003년 6월과 장마가 끝난 직후인 2003년 8월의 시료에서는 대부분의 지표수와 지하수 시료가 Eu의 강한 부(-)의 이상을 보여준다. 그리고 일부 시료에서는 Ce의 부(-)의 이상도 관찰되었다. 이와 같은 희토류원소 분포 및 Ce과 Eu의 변화는 산화-환원작용의 영향을 받은 산화수(즉 Ce$^{3+}$ 와 Ce$^{4+}$ , Eu$^{2+}$와 Eu$^{3+}$ )의 변화에 의한 것으로 해석할 수가 있다. 뿐만 아니라, 본 연구결과에 의하면, 전주-완주 지역에서의 지표수와 지하수는 매우 밀접한 연관성을 갖고 있으며, 그 순환속도 또한 비교적 빠른 편으로 나타났다. 그리고 본 연구결과, 희토류원소는 지표수와 지하수의 연계성을 밝혀내는 데 있으며 매우 유용한 지시자임을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2001년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.149-152
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• 2001

장기적인 강수량 및 지하수위 관측과 강수, 지표수 및 지하수에 대하여 동위원소모니터 링을 수행함으로써, 여수지역 소규모 수계에서의 지표수와 지하수 상관관계 및 지하수의 함 양특성을 고찰하였다. 지표수 및 지하수의 동위원소조성은 강우량과 강우의 동위원소조성에 직접적으로 영향을 받고 있음을 보여준다. 또한 강우량이 약 20mm이하일 경우는 강우가 지하수수 침투되지 못함을 나타낸다. 지하수의 동위원소조성은 각 강우사건에 의해 변화된 후, 다시 지하수 저류체의 조정으로 변화되는 양상을 확인하였다. 이는 모니터링된 강우 초기에 는 강우가 상층으로부터 지하수 체계로 유입되고 있음을 보여준다. 혼합방정식을 이용하면 갈수기 이후 첫 번째 강우의 지하수에 침투비율은 16.5%로 산출된다. 지하수의 함양특성에 대하여 기존 방법과 결부시켜, 보완된 동위원소방법을 적용한다면, 지하수 함양율을 보다 정량적으로 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.540-542
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• 2003

산을 관통하는 터널은 기존의 지하수위를 낮추어 지하수량 및 수질 변화와 함께 주변 식생에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구는 서울시 내부 순환도로 건설에 따라 관악산을 관통할 예정인 터널 건설로 인한 지하수 환경변화를 이해하고자 한다. 즉, 현재 산출되는 지하수, 약수 및 지하수 화학특성을 파악하고 지하수 수문 자료와 연계하여 향 후 수질변화 가능성을 예측하고자 한다. 조사 지역에 분포하는 지하수는 지하수위가 대체로 최대 2m 정도에서 최대 20m를 넘지 않으며 일부 관정은 계절에 따라 수온 변화를 보여 지표수와 연계성을 시사한다. 전반적으로 중성에서 약산성을 띄며 이는 화강암과 화강 편마암으로 이루어진 이 지역의 지질특성에 기인한 것으로 생각된다. piper diagram에 도시하였을 경우 지표수는 지하수에 비하여 Na, K 에 비하여 Ca, Mg, Cl, SO$_4$가 우세한 반면 지하수와 약수의 경우 뚜렷한 특성 차이를 보이지 않으며 넓은 영역에 걸친 분포를 보인다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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• pp.219-224
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• 2002

충북 청원군 미원면 금관-원룡리 일대를 따라 발달된 화전리층(상층)과 구룡산층 분포지역에서, 기반암에 따른 지하수 및 지표수의 수질특성의 차이를 규명하고자 하였다. 화전리층(상층)지역의 경우 Ca-(HCO$_3$+.CO$_3$) 유형을, 구룡산층 지역의 경우 (Ca,Mg)-SO$_4$ 및 (Ca,Mg)-HCO$_3$ 유형을 보였다. 지하수의 경우, 화전리층(상층) 지역은 주고 탄산염광물의 풍화에 의해, 구룡산층 지역은 주로 규산염광물의 풍화에 의해 수질특성이 결정됨을 보였으며, 이러한 차이는 통계분석 방법으로 확인할 수 있었다. 지표수의 경우, 한 지점을 제외하고는 대부분이 암반 기원으로 도시되어 기반암의 영향이 수질특성을 좌우하고 있음을 보였다. 본 연구의 결과는, 지하수ㆍ지표수 각각의 수질 특성이 지역적인 기반암 종류에 따름을 확인시켜주는 바, 국가적인 수질관리정책은 지역적인 지질매체의 차이를 고려하면서 수립 ㆍ시행되어야 함을 보여준다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.266-269
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• 2006

지하수, 해수 혹은 지표수의 희토류원소의 분포도에 있어서 Eu과 Ce은 산화수의 변화에 따라 다른 희토류원소로터 벗어나게 되고, 이로이해 Eu과 Ce의 이상이 발생된다. 지표수와 지하수의 연계성을 밝혀내기 위해 희토류원소를 이용하여 전주-완주지역에서의 지표수와 지하수시료를 2002년부터 2004년까지 6차례에 걸쳐 채취하였다. 이중 2003년 8월까지의 시료는 2개기관에서 각각 희토류원소 함량을 측정하였다. 또한 대수층 구성암석과의 상관성을 밝혀내기 위해 동일한 지역에서 코어시료를 채취하였다. PAAS(Post Archean Australian Shale)로 규격화한 희토류 원소분포도에 의하면, 갈수기인 2002년 4월과 2003년 11월의 지표수와 지하수는 대체적으로 중희토류가 부화되었고, 아울러 강한 Eu의 정(+)의 이상과 Ce의 부(-)의 이상을 보여주었다. 그러나 갈수기가 끝난 2003년 6월과 장마가 끝난 직후인 2003년 8월의 시료에서는 대부분의 지표수와 지하수 시료가 Eu의 강한 부(-)의 이상을 보여주었다. 그리고 일부 시료에서는 Ce의 부(-)의 이상도 관찰되었다. 이와 같은 Ce과 Eu의 변화는 산화-환원작용의 영향을 받은 산화수(즉 Ce3+와 Ce4+, Eu2+와 Eu3+)의 변화에 의한 것으로 해석할 수가 있다. 뿐만 아니라, 본 연구결과에 의하면, 전주-완주 지역에서의 지표수와 지하수는 매우 밀접한 연관성을 갖고 있으며, 그 순환속도 또한 비교적 빠른 편으로 나타났다. 그리고 본 연구결과, 희토류원소는 지표수와 지하수의 연계성을 밝혀내는 데 있으며 매우 유용한 지시자임을 확인하였다.