• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제6권4호
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• pp.83-95
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• 2001

본 연구에서는 광주 본촌분지를 대상으로 지하수의 오염현황을 분석하고, 수문지질구조와 수두의 분포 그리고 지하수의 수화학적 조성으로부터 오염기구를 검토하였다. 그 결과는 다음과 같다. 분지의 수두분포는 대체적으로 지형면을 반영하고 있으나, 과잉양수에 의한 지하수 유동계의 변형이 나타나고 있다. 농경지와 주거지가 혼재된 분지 북부에서는 Cl와 EC, Na, $NO_3$농도가 비교적 높았으며, 공업단지가 입지한 분지 남쪽에서는 $HCO_3$과 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, Zn이 상대적으로 높은 농도를 나타냈다. Cl-과 N $O_3$농도에 의한 오염은 생활.공장폐수에 의한 것으로 추정된다. 그리고, Cl의 경우에는 특정 오염원을 기점으로 하천수계를 따라 오염물질이 확산되는 양상을 보이고 있으며, 오염원의 분포와 농도분포를 고려할 때 오염물질의 수평 분산보다는 공단지역의 과잉양수에 의한 지하수위의 저하로 수직이동이 더 크게 작용하고 있다고 볼 수 있다. 이상으로부터 공단지역에서의 지하수 과잉양수가 지속될 경우, 지형면을 따라 형성된 유동계가 더욱 왜곡되고, 지하수위의 급격한 저하는 분지 북부지역에 까지 미치게 될 것이다. 더욱이 분지 북부의 생활 공장폐수에 의한 염수화 현상 또는 질소오염은 분지 전역으로 확산될 것은 자명하다.현상 또는 질소오염은 분지 전역으로 확산될 것은 자명하다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.995-1005
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• 2005

지하수 과도 개발에 따라 연안 대수층에 발생하는 해수침투를 효과적으로 방지하기 위한 대책으로서 인공 하수처리수의 대수층 함양수로의 가능성을 평가하고자 sand box를 이용한 연구를 수행하였다. 또한 인공 하수처리수의 함양에 의한 해수침투 경계면의 이동 억제 및 회복능을 조사하였다. 이를 위하여, 인공 대수층 내에서 양수, 저장, 인공 하수 처리수 주입의 변화에 따른 해수/담수 경계면의 수리학적 거동 특성을 평가하였다. 주어진 실험 조건에 따른 해수/담수 경계면의 변화는 Surfer 8(Golden Software, USA)에 의하여 도시화 되었다. 해수와 담수의 경계면은 양수량의 변화에 의하여 민감하게 영향을 받았으며 양수량을 감소시키더라도 경계면의 담수대 이동 속도는 더욱 증가하였다. 그러나 함양량이 감소할 경우 오히려 경계면이 담수대로 이동하는 속도는 감소하였다. 염수의 침투는 함양과 양수가 동시에 이루어질 때보다 양수를 하지 않으면서 함양이 이루어진 경우 더욱 저지되었으며 염수의 염도는 인공 함양수에 의해 희석되어 저하되었다. 결론적으로 인공함양을 효과적으로 이용할 경우 지하 대수층의 담수 자원을 안정하게 이용하는 동시에 해수침투를 수리학적으로 방지할 수 있음을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제42권3호
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• pp.217-234
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• 2009

본 연구에서는 부산광역시 기장군 일광면 일대 농업지역의 지하수 수질과 농약에 의한 오염 특성을 요인분석을 이용하여 규명하였다. 1, 2, 3차의 수질분석에 의하면, 무기성분($Ca^{2+}$, $Na^+$, $Mg^{2+}$, $K^+$, $Zn^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Al^{3+}$, $NO_3\;^-$, $Cl^-$, $SO_4\;^{2-}$, $F^-$, $SiO_2$)의 평균농도는 2차조사에서 대체로 높게 나타났으며, 살충제인 carbofuran과 제초제 alachlor는 2차조사에서 과반수가 넘는 지하수공에서 검출이 되었다. 이는 강수량의 증가로 인해서 지하수내로 오염물질의 용출량이 늘어났기 때문으로 판단된다. 요인분석과 수질조성에 의하면, $SiO_2$, $HCO_3\;^-$, $F^-$을 제외한 무기성분들은 인위적인 오염(화학비료, 퇴비, 유기물의 분해, 축산폐수, 생활하수), 염수, 물-광물 반응의 영향을 받고 있다. 인위적인 오염을 대표하는 $NO_3\;^-$평균농도는 먹는물 기준보다 약 4${\sim}$5배 초과하고 있다. 또한, 염수의 영향은 해안에서부터 멀수록 작아지는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2011

하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위하여 필요한 최소유량을 의미하는 하천유지유량은 하천수질보전, 하천생태계보호, 하천경관보전, 염수침입 방지, 하구막힘 방지, 하천시설물 및 취수원보호, 지하수위 유지 등을 감안하여 산정하게 된다. 하천유량 변화는 하천내 동 식물에 영향을 미치며, 특히 고등 생물인 어류의 서식처, 산란장소 및 산란조건 등은 유량 및 수위변화에 민감하게 반응하므로 하천구간별 어류의 서식처 유지에 적절한 수심, 유속 등 수리 조건을 제공할 수 있는 유량을 산정하게 된다. 국내에서는 90년대 후반부터 생태계를 고려한 하천유지유량 개념이 도입되었으며, 어류의 적절한 수생 서식환경 평가를 위해 주로 유량 점증 방법론(IFIM, Instream Flow Incremental Methodology) 개념에 입각한 물리서식처 모형을 이용한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 낙동강수계 13개 지점을 선정하여 어류상 조사를 실시하여 어류의 물리서식처 모형과 수심-유속-유량 관계곡선을 이용한 간단법을 이용하여 생태계 보전을 위한 필요유량을 산정하였다. 어류 물리서식처 모형으로는 어류서식환경 평가에 가장 광범위하게 이용되고, 생태적 특성을 반영할 수 있는 유량점증방법론의 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation) 모형을 선택하였다. 현장 모니터링 및 문헌조사를 통해 각 지점별 대표어종을 선정하고, 유량, 수심, 저수로 하천단면, 하상재료와 같은 수리특성을 조사하고, 선정된 한계단면에 대한 유량측정을 실시하였으며, 수심-유속-유량 관계곡선을 통하여 각 지점의 대표어종이 서식할 수 있는 최소유량을 산정하였다. 또한 지점별로 서식처 적합도 지수(HSI, Habitat Suitability Index)와 가중가용면적(WUA, Weighted Usable Area)를 산정하였으며, 이는 PHABSIM 모형의 적용에 이용되었다. 물리서식처 모형과 간단법 적용결과를 비교해본 결과, 모든 지점에서 물리서식처 모형 적용결과가 간단법에 비해 크게 산정되었는데, 이는 간단법이 성어기 서식에 필요한 최소 수리조건을 선택하였지만, PHABSIM의 경우 성어기 어류서식의 최적 수심 및 유속을 이용하여 가중가용면적을 산정하기 때문인 것으로 판단된다. 어류서식과 관련된 많은 관련 데이터가 축적된다면 어류서식처에 맞는 최적의 생태유량을 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.335-335
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• 2015

행주대교 하류 약 3km 지점에 위치한 신곡수중보는 한강종합개발 사업 중 하도정비로 인한 상시수위 저하로 인해 발생하는 문제를 해결하기 위해 설치되었으며, 취수장의 취수심 확보, 주운수심 확보, 염수 역류에 의한 생태계의 변화 방지, 하천 주면의 지하수위 저하 방지 목적으로 건설되었다. 본 연구에서는 신곡수중보의 존치, 이전 혹은 철거로 인한 수질변화를 모의를 실시하였다. 한강 본류와 임진강 합류를 고려하여 총 495개 수질모의 셀을 구성하였고, 수질모의를 위한 WQ Cell은 길이가 100 m~340 m로 임진강 47개, 한강 448개로 총 495개의 셀로 구성하였으며, 주요 지천이나 오염원으로 신곡보 하류에는 공릉천, 신곡보와 잠실보 사이에는 창릉천, 서남과 난지물 재생센터, 안양천, 홍제천, 중랑천, 탄천, 잠실보 상류에는 왕숙천, 월문천, 덕풍천 등 9개 지천과 2개 물 재생센터를 포함하였으며 잠실보 상류에서의 생활용수 취수를 고려하였다. 수온, BOD, 조류의 경계조건은 환경부에서 제공한 2011년 3월과 4월의 측정자료를 사용하였다. 그 결과, 신곡보 철거시 수온의 변화는 서해로부터의 차가운 해수의 역류 증가로 임진강, 파주, 전류, 장항습지까지 수온이 최대 $0.94^{\circ}C$ 크게 하강할 것으로 나타났으나 행주, 가양, 영등포는 오히려 수온이 $0.03{\sim}0.04^{\circ}C$ 미미하게 상승할 것으로 나타났으며 현재의 신곡보가 수온의 급격한 변화를 완층하는 역할을 담당하여 왔으나 보가 철거되면서 이러한 수온 완충역할이 사라지기 때문으로 분석되었다. 신곡보 철거시 BOD 농도의 변화는 잠실보 하류쪽으로는 BOD 농도가 최대 1.02 mg/l 감소하는 등 전반적으로 수질이 크게 개선될 것으로 나타나는 반면 잠실보 상류쪽으로는 BOD 농도가 최대 0.56 mg/l 증가하며 현재의 1급수 수질에서 2급수로 수질이 악화되어 상수원 수질 관리가 어려울 것으로 예상되었다. 신곡보 철거시 조류 농도의 변화는 잠실보 하류쪽으로 조류 농도가 최대 1.85 mg-A/l 감소하는 등 전반적으로 수질이 크게 개선될 것으로 나타나는 반면 잠실보 상류쪽으로는 조류 농도가 최대 0.40 mg-A/l 증가하며 고조위 기간에는 조류주의보 기준 1.5 mg-A/l를 초과하는 경우도 발생하여 상수원 취수에 문제가 발생할 가능성이 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권12호
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• pp.1023-1035
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• 2015

본 연구에서는 해수-담수-해안대수층의 비선형 상호작용을 직접 해석할 있는 PBM(Porous Body Model) 기반의 3차원 N-S Solver인 LES-WASS-3D ver 2.0을 적용하며, 해안대수층의 해수침투모의를 수행하였다. 이와 같은 N-S Solver를 적용한 해안대수층의 해수침투모의는 국내 최초 수행되는 것일 뿐만 아니라, 국외적으로도 찾아보기 어려운 새로운 수치해석방법이라고 할 수 있다. 먼저 적용하는 수치모델을 검증하기 위하여 해안대수층의 해수-담수 경계면에 관한 수리모형실험결과와 비교 검토하여 수치모델의 타당성 및 유효성을 확인하였다. 그리고 해수위 및 지하수위 변화를 고려한 해안대수층 내의 해수침투모의를 수행하여 해수위-지하수위 차와 해수위의 비(${\Delta}h/h$)의 증가에 따른 해안대수층 내의 유동장 그리고 해수-담수 경계면 분포 특성에 관하여 논의하였다. 또한 기존의 비확산 수치모델에서 도출할 수 없었던, ${\Delta}h/h$에 따른 해안대수층 내의 연직 염분농도로 부터 해수침투 특성을 파악하였으며, 최종적으로 지표화 할 수 있는 ${\Delta}h/h$가 해안대수층 내의 해수침투거리에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 이 결과로부터 ${\Delta}h/h$가 작을수록 해안대수층 내의 해수침투가 약해지는 메커니즘을 이해할 수 있었다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권2호
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• pp.85-94
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• 1997

연구 지역은 제주도의 해안 용천수를 수원지로 하고 있는 삼양 3수원지로서 1996년 1월부터 원수의 염소이온농도가 먹는 물 수질기준치인 150 mg/ι를 훨씬 초과하여 그 원인을 수리지질학적으로 규명하기 위하여 연구를 수행하였다. 연구결과 그 원인은 다음과 같은 매우 복잡한 자연 및 인위적인 현상에 의해 발생하였다. 1996년 1월~9월 동안 내린 강수량은 그 이전 36년간 제주시에서 발생한 연평균 강수량의 41.7%에 해당하는 극심한 한발기로서 이러한 강수량의 감소는 결국 용천 유출량의 감소와 용천수위 강하의 원인이 되었고, 이로 인해 만조시 매 주기 별로 2~3.8시간 동안 해수면이 수원지내 지하수위보다 4.4~12.4cm 높게 되어 기존 차수벽 하부의 투수대 구간을 통해 해수가 역동수구배를 따라 수원지내 유입되어 지하수의 염소이온농도 증가원인이 되었다. 또한 주기적인 조석간만의 영향으로 인해 발생한 두께가 얇아진 담수체의 수축 팽창현상이 점이대의 확장을 촉진시켜 염소이온농도를 증가시켰으며, 뿐만 아니라 강수량 감소에 따른 지하함양량 감소로 점이대에서 지하수 흐름의 역전현상이 발생하였고, 이에 부가하여 강우누적결핍시기 동안 해안지하수체의 수축현상이 가장 심하게 발생한 간조시에 일평균 2790$\pm$450 ㎥의 지하수를 반복채수함으로 인해 추가적인 지하수위의 하강을 초래하여 점이대의 확장과 염수의 역상승 현상을 유발하였다. 수원지 주변 용천에서 염소이온농도가 150 mg/l이하로 유출되는 순수지하수 유출지속 시간은 하루 약 2시간 정도였으며 유출량은 532 ㎥/일 이였고 만조시 C $l^{－}$ 이온의 농도는 1900 mg/1 이상이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권1호
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• pp.1-9
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• 2006

포획된 $CO_2$ 의 지질학적 저장은 기후 보호를 위한 온실가스 방출 감소의 새로운 방법이나, 유체의 땅속 주입과 관련된 기존의 확립된 기술에 근거하고 있다. 이 기술에 대해 관심있는 지층 구조는 현재 가행 중이거나 고갈된 석유, 가스층, 그리고 심부 염수 대수층이다. 저장 능력에 대한 예측은 지층구조내에서 $CO_2$의 거동 모델들에 의해 좌우되는데, 이들 모델들은 정제되고 입증될 필요가 있고 모니터링 방법들도 개발되고 증명될 필요가 있다. 이 필요성들은 모니터링 되어지는 시범이나 연구 프로젝트를 통해 충족될 수 있다. 현재 $CO_2$ 저장을 시범해 보이는 상업적 프로젝트에는 Sleipner, Weyburn, ORC, In Salah가 있으며, 연구 프로젝트로는 West Pearl Queen, Nagaoka, Frio가 있다. 이 논문에서는 모니터링 되는 주입 프로젝트들 중 몇 개에 대해 서술한다. $CO_2$ 저장에 사용되는 저류층들과 관련된 모니터링 기술들을 간단히 살펴본다. 모델들을 증명하고 기술들을 개발하기 위해 이용되는 작은 규모의 연구프로젝트들이 기후 변화 완화에 이 기술들의 실행 가능성을 확립하는 큰 규모의 모니터링되는 주입들에 유용한지에 대해서는 논란거리이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권2호
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• pp.156-162
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• 2005

연안지역의 해수침투와 관련된 연구에서 전기전도도의 변화를 파악하는 것은 매우 중요한 문제 중에 하나이며, 특히 염/담수 영역에서의 전기전도도 모니터링은 양수로 인한 염수의 이동을 효과적으로 파악할 수 있기 때문에 양수 설계 최적화에 매우 유용하게 이용될 수 있다. 특히, 공내수의 수직적인 전기전도도 분포는 해수침투대의 특성에 따라서 변하기 때문에 여러 심도에 걸친 동시 모니터링이 필요하다. 본 연구에서는 상업용 모니터링 장비에 비하여 계측장비의 구성비용이 상대적으로 저렴하며 장기간 연속 모니터링 및 측정 변수들을 실시간으로 제어할 수 있는 원격 다채널 모니터링 시스템을 개발하였으며, 전남 영광지역의 해수침투 조사 시추공에 적용하여 양수에 따른 지하수의 전기전도도 변화 및 그 양상을 고찰하였다. 양수를 병행하면서 수행한 모니터링 결과, 일정 심도에서 전기전도도의 증가 또는 감소는 사질층 또는 암반의 균열을 따라 유동하는 지하수의 복합적인 영향임을 파악할 수 있었으며 이와 같은 결과는 양수 전$\cdot$후에 실시한 물리검층 결과와도 잘 일치하였다. 양수에 의한 공내수의 전기전도도 변화 특성을 심도에 따라서 실시간으로 측정할 수 있는 다채널 모니터링 시스템은 염분농도를 고려한 연안지역 지하수자원 확보에 유용하게 이용될 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권1호
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• pp.67-72
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• 2006

지하 염수층의 $CO_2$ 주입은 큰 저장 능력으로 인하여 대기 중으로의 $CO_2$ 방출을 감소시키기 위한 가장 유망한 방법일 것이다. $CO_2$ 저장은 적어도 수 천년 간 $CO_2$가 지층 안에 안전하게 남아있도록 주의깊게 계획되고 모니터링되어야 한다. 특히 해양 저류층에 대한 탄성파 탐사 방법들은 알맞은 저류층특성이 제공된다면 $CO_2$의 주인공정과 분산을 모니터링하기 위한 일차적인 수단이다. 탄성파탐사 방법은 잠재적인 트랩, 저류층 특성, 저류층 저장능력의 규명에 또한 필수적이다. 따라서 $CO_2$ 저장에 대한 탄성파 반응의 변화에 대한 평가는 매우 초기 단계에 이루어져야 한다. 이것은 모암과 $CO_2$ 사이의 화학적 작용에 의해 일어날 수 있는 유체의 특성이나 광물 조성의 변화에 따른 탄성파 반응에서의 잠재적 변화를 평가하기 위해 나중 단계에 다시 고려될 필요가 있다. 따라서 저류층에 일정시간 이상의 $CO_2$ 주입에 의한 탄성파 반응 변화에 대해 섬세히 구축된 모형은 장기간의 모니터링 프로그램 설계에 도움을 준다. 그러한 목적으로 주입된 $CO_2$에 대한 단기간과 장기간의 4차원 탄성파 반응을 모델링하도록 설계된, 그래픽 사용자 인터페이스((GUI)를 채택한 암석물리학 모의실험장치를 개발했다. 적용분야는 $CO_2$ 위상 변화, 국부적인 압력과 온도 변화, 화학 반응 및 광물의 침전을 포함한다. 이방성 가스만(Gassmann) 식을 모의실험장치에 고려시킴으로써 단층과 파쇄대를 재활성화 시키는 $CO_2$의 탄성파 반응 또한 예측될 수 있다. 이 논문에서는 암석물리학 모의실험장치를 적용했던 현장(해상과 육상의 잠재적 $CO_2$ 격리 지역)의 사례를 보여주고 있다. 4차원 탄성파 반응들이 모니터링 프로그램의 설계를 돕기 위하여 만들어 졌다.