• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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• pp.144-147
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• 2002

효과적인 국내 충적층 지하수의 이용을 위해서는, 충적 대수층의 내부 구조를 정밀하게 평가하여야 한다. 특히, 강변여과, 인공 침투지 등의 적극적인 충적 대수층의 활용을 위해서는 충적 대수층의 퇴적 환경에 대한 이해가 요구된다. 국내 충적층의 대부분은 하천 둔치 주변에서 하도의 수평 이동에 의해 형성된 경사 지층으로, 니질 박층이 협재하므로 내부의 분균일성에 의해 인접한 취수 공간에도 지하수체의 이동 특성 및 화학적 특성이 달라질 수 있다. 본 연구는 이러한 불균질성을 박히기 위해 지하투과레이다(GPR)를 이용하여 부여 군수리 지역의 천부 충적층에 대한 퇴적학적 분석을 시도하였다. 군수리 지역은 크게 상하 두 개의 충적층으로 구분되며, 상부 수평층은 범람에 의해 형성된 것으로 수직 불균질성이 크고 수평 불균질성은 낮다. 하부 경사층은 수평, 수직 불균질성이 모두 크다. 특히 하부 경사층내에 발달한 하도곡은 인접한 충적층과 분리되어 이 층내의 지하수체 이동은 제한적일 것이고 수질 특성 또한 크게 다를 것으로 판단된다. 본 연구는 충적 대수층에 대한 물리 화학적 특성의 정확한 해석을 위해서 퇴적학적 해석이 선행되어야 함을 시사한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권11호
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• pp.923-930
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• 2016

본 연구에서는 2층 누수대수층-하천 시스템에 관한 Hunt (2009)의 해석해를 이용하여 천부대수층 지하수 양수가 하천수량에 미치는 영향을 분석하였다. 대수층 및 하상의 수리특성 조건에 따라 총 2,187가지 경우의 수에 대해서 양수량 대비 하천수 감소량을 산정한 결과 하천고갈인자가 1,000-10,000 보다 큰 경우에 비교적 작은 값을 나타내었으며, 하천바닥층 수리전도도보다는 1, 2층간 반대수층의 수리전도도 크기에 상대적으로 민감한 반응을 보였다. 또한, Hunt (1999)의 해석해로 산정한 하천수 감소비에 비해 최대 0.3을 넘는 차이가 발생하는 등 1층의 하천고갈인자가 큰 경우에는 2층의 수리특성치에 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 실제로 충주시에 위치한 임의의 천부지하수 관정에 적용하여 양수 경과시간에 따른 하천수 감소비를 산정한 결과 수일 내로 0.8을 초과하여 하천수에 미치는 영향이 단기간에 크게 발생하였으며, 또한 누수계수가 작고 천부대수층의 수리확산계수가 큰 지역에서는 하천-관정 이격거리가 하천수 감소량 크기를 결정하는데 지배적인 인자인 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.383-391
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• 2020

본 연구에서는 2층 누수대수층 시스템에 관한 Hunt 해석해와 Ward and Lough 해석해를 이용하여 천부지하수 양수 및 심부지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정하고 그 차이를 비교, 분석하였다. 하천과 관정간의 이격거리, 대수층의 투수량계수와 저류계수, 상부층과 하부층간의 누수계수의 조합에 따라 총 45,000가지 경우에 대해 지하수 양수량 대비 하천수 감소량인 하천수 감소비를 천부와 심부지하수 양수 각각에 대해 산정하고 그 차이를 정량적으로 분석하였다. 층간 누수계수가 10^-61/d로 매우 작은 경우 천부 및 심부지하수 양수로 인한 5년 평균 하천수 감소비의 차이는 수리특성조건에 따라 최대 0.9로 큰 편차를 보이고 천부대수층의 하천고갈인자(SDF)와 지수함수적 감소 관계가 지배적으로 나타났다. 이러한 하천수 감소비의 차이는 층간 누수계수가 증가함에 따라 층간 상호작용 영향으로 SDF 값과의 지수함수적 관계가 점차 둔화되고 누수계수가 10^-31/d이 되면 최대 0.2의 작은 차이가 발생하여 층간 수리적 연결성이 큰 조건에서는 하천수 감소에 미치는 지하수 양수 심도의 영향은 거의 없는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.385-385
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• 2017

지하수 관정의 위치에 따라 대수층과 인근 하천의 수리특성이 다양하여 하천수량에 미치는 지하수 양수의 영향이 공간적으로 다르게 발생하며, 그 영향을 지도(map)상에 표출한 것을 가칭 지하수 양수 영향구역도(국토교통부, 2014)라 한다. 본 연구에서는 황구지천 하류유역에 대해 하천주변 천부대수층 지하수 양수에 따른 하천수 감소량을 Hunt(1999, 2009)의 해석해로 산정하고 그 결과를 바탕으로 지하수 양수 영향구역도를 작성하였다. 지하수 양수 영향구역도 작성에 필요한 입력자료를 구축하기 위해서 현장에서 직접 양수시험을 수행하여 대수층 수리상수를 산정하고 기존 문헌값을 함께 이용하여 수리상수의 공간분포도를 작성하였다. 또한 양수시험공에 인접한 하천의 바닥에 피조미터 및 시피지미터를 설치하여 하상수리전도도를 측정하였다. 하천주변 및 하상의 수리상수값을 Hunt 해석해에 대입하여 지하수 양수량 대비 하천수 감소율을 30m 크기의 셀 단위로 산정하고 이를 구글어스상에 공간적으로 표출하였다. 하천구역에서 300m 이내 지역에서 지하수를 양수할 경우에는 양수기간 5년동안 평균적으로 양수량의 70%를 초과하는 하천수량의 감소가 일어나는 것으로 분석되었다. 지하수 양수 영향구역도를 활용하면 지하수 개발 이용자 및 허가 관련 행정기관이 지하수 관정의 공간적인 위치에 따른 하천수 감소 정도를 정량적으로 쉽게 파악할 수 있다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2005년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.93-102
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• 2005

변산반도 서부 해안지역의 소규모 유역에 대하여 대수층을 통한 해수침투의 범위를 공간적으로 규명하기 위하여, 시추자료를 포함한 전기비저항 탐사와 지하수의 수질분석을 실시하였다. 전기비저항 탐사는 다층 구조로 되어있는 대수층 내 지하수의 수질변화 특성을 효과적으로 탐지해 낼 수 있는 수직탐사법을 이용하였으며, 탐사결과 겉보기비저항 곡선은 H type에 해당함을 알았다. 시추에 의해 3층 구조로 밝혀진 연구지역에 대하여 총 30 지점에 대한 H type 수직탐사 자료의 1차원 역산결과, 중간층과 상/하부층의 비저항 크기 차이가 크게 나타남에 따라 이 연구에서는 고전도도 지역, 중간지역, 저전도도지역 등 3가지의 영역으로 구분하였다. 15개 지점의 천부 지하수 관정에서 채취된 지하수 시료 분석결과를 TDS에 대한 HCO3/Cl과 Ca/Na 몰비로 도시하였는데, 그래프의 기울기에 따라 크게 2가지 그룹으로 구분되었다. 수직탐사의 3가지 영역과 지하수 수질 분석에 의한 2가지 그룹을 비교한 결과 낮은 농도의 HCO3/Cl과 Ca/Na를 나타내는 관정은 고전도도 지역에 위치하며, 높은 농도의 HCO3/Cl과 Ca/Na를 나타내는 관정은 저전도도 지역에 위치하는 것으로 나타났다. 따라서 이 연구에서 제시한 바와 같이 전기비저항 수직탐사 결과와 지하수 수질분석 결과를 복합 해석하는 경우 시추자료가 제한적인 해안지역 대수층을 통한 해수침투 범위를 효과적으로 규명할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

• 자원환경지질
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• 제43권2호
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• pp.197-205
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• 2010

최근 급격한 기후변화가 세계적 또는 국지적으로 발생하고 있으며, 지구온난화에 대한 대책으로 $CO_2$ 저감 기술들이 중요한 해결책으로 여겨지고 있다. 이 기술들에 대한 한 방법으로서 대체에너지를 개발하고 있는 대부분의 국가에서 천부 지하 열에너지 저장 (UTES: underground thermal energy storage)은 신뢰성 있는 냉난방 기술로 적용되어 왔다. 천부의 토양이나 암반, 대수층내 지하수 및 지하공간내 저장된 유체 등의 열 에너지원을 이용하는 지열 시스템은 일반적으로 열에너지의 회복과 저장의 개념을 기반으로 한다. 아직 국내에서는 이러한 기술 개발이 기초적이지만 지속적인 연구들을 수행한다면 보다 친환경적이며 경제성 및 효율이 높은 시스템을 개발할 수 있을 것으로 본다. 국내 지반은 대수층이 전국적으로 분포하고 있으므로 수리지열학적 특성을 활용한 고효율의 시스템 개발이 용이하다. 그러나 UTES에 대한 이해 부족 및 제도적 문제들로 다양한 시스템이 개발되지 못하고 국내에는 90% 이상이 단편적인 폐회로형 지열시스템으로 보급되고 있다. 비효율적인 지열시스템의 보급 확산을 방지하기 위해서는 지반의 수리 지열학적 특성을 반영한 선진화된 UTES 시스템들을 개발할 필요가 있다. 개선된 시스템 보급을 위하여 국제적인 협력이 필수적이며, 지속적인 UTES 연구를 통하여 천부 지열시스템의 효율을 개선시킬 수 있다.

• 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.

• 자원환경지질
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• 제48권2호
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• pp.131-145
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• 2015

심부 처분장 주변 지하수에 의한 대수층 광물의 풍화 산물을 열역학적으로 예측하고자 하였다. 화강암질암 대수층의 지하수 화학조성을 이용하여 카올리나이트와 스멕타이트 간의 용해도 상수를 구한 결과, 심부에 위치하는 지하수에서 이들 간의 반응이 평형상태에 있음을 관찰하였으며 평형상태일 때의 용해도 상수의 대수값은 카올리나이트와 Ca-, Mg-, Na-스멕타이트의 반응에 대해 각각 약 -14.56, -15.73, -7.76을 나타내었다. 상안정도 상에서 대부분의 화강암질암 심부지하수는 카올리나이트-스멕타이트 평형 경계에 위치하거나 스멕타이트와 일라이트에 대하여 안정한 것으로 나타났다. 염기성암 대수층의 천부지하수를 분석한 결과, 화강암질암 대수층의 심부지하수와 유사한 안정 영역 상에 도시되어 스멕타이트와 일라이트를 형성하는 것으로 나타났으며, 이는 대수층을 구성하는 일차광물의 광물학적 조성이 풍화산물 형성에 큰 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권2호
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• pp.118-125
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• 2002

암반 대수층으로 구성된 초정지역의 소유역에 대한 수리지질 구조 규명을 목적으로 정밀 지표지질조사, 전기비저항 수직탐사 및 시추공 물리검층을 실시하였고, 심부까지의 수리지질 구조 발달 상태를 확인하기 위하여 인공 송신원을 이용한 CSMT 탐사를 복합적으로 적용하였다. 지질 경계부에 대한 CSMT탐사 결과 변성퇴적암을 관입한 화강암의 수직적 분포 특성을 파악할 수 있었으며, 이러한 수직적 분포는 수직탐사와 전기비저항 검층에서 나타난 천부의 수리지질 특성과 연결되어 나타남을 확인하였다. 화강암 지대에 대한 CSMT탐사 결과 심도 약 100m 내외에서 고비저항대의 광역적인 경계가 나타나는데, 수직탐사와 전기비저항 검층에서 밝혀진 대수층 발달 구간과 연결됨에 따라 복합적인 해석이 가능함을 확인하였다. 이 연구에서는 CSMT자료 해석을 위하여 평활화 제한을 가한 최소자승 1차원 역산법과 측선을 따라 측정된 자료에 대한 EMAP(Electromagnetic Array Profiling) 처리 결과에 Bostick 역산을 가한 2차원 영상 구현 방법을 이용하였는데, 지질경계부와 화강암 지역의 대수층 구조를 파악하는데 적용성이 높음을 알 수 있었다. 따라서 이 연구에서 적용한 CSMT탐사는 소유역에 대한 정밀 지표지질조사 및 시추공 물리검층 자료가 추가되는 경우에 천부 대수층 구조 파악에 보다 정확한 정보를 제공할 수 있으며, 심부 지질구조와 관련된 대수층 구조를 해석하는데 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.294-294
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• 2018

복잡한 수문 수리지질학적 조건을 고려할 수 있는 SWAT-MODFLOW 지표수-지하수 통합모형과 대수층-하천-양수정 시스템을 단순화한 Hunt (1999) 해석해를 죽산천 인근 지역에 각각 적용하여 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 모의하고 그 결과를 비교하였다. 하천으로부터 약 1 km 이내에 위치한 천부 지하수 관정들 중에서 취수계획량이 $100m^3$/일을 초과하는 18개의 관정을 선별하고 지하수 양수량 대비 하천수 감소량(하천수 감소비)을 산정한 결과 대부분의 관정에서 해석해와 모델링 결과의 차이가 0.2 미만으로 매우 작은 것으로 나타났다. 따라서 해석해가 하천-대수층 시스템을 단순화한 조건에 대해 유도되었음에도 불구하고 정밀한 모델링에 준하는 결과를 나타낼 수 있는 것으로 분석되었다. 그러나, 양수기간이 장기화되거나 하천과 관정간의 이격거리가 증가함에 따라 해석해와 모의결과의 차이가 다소 증가하는 경향을 나타내었다. 해석해가 대수층 저류량의 감소와 하천수량의 감소가 장기적으로 균형을 이루는 동적 평형 상태를 구현할 수 없고 하천수위의 급격한 변화에 따른 하천수와 지하수간의 상호 교환량의 불규칙한 패턴 또한 모사할 수 없는 한계가 있지만 양수기간 5년 이내의 하천수 감소량의 평균적인 거동은 수치모의 결과와 유사한 것으로 평가되었다.