• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.388-388
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• 2017

낙동강 하류 일대에는 수질과 수량 두 가지 요건을 모두 충족하는 강변여과수를 새로운 수자원 확보 대안으로 활용하고 있다. 일부 지역의 경우 과도한 취수량으로 인한 지하수 고갈을 우려하여 개발을 반대하거나 이로 인한 피해보상 범위가 명확치 않아 간접편입부지의 주민들이 피해를 우려하고 있는 실정이다. 따라서 해당 지역에서의 취수량은 인근 주민들에게 피해가 가지 않는 한도 내에서 이루어 져야한다. 하지만 타 지역으로 원수를 공급하게 되어 필요이상의 지하수를 개발하게 되거나 목표취수량에 부합하지 않아 추가 양수정을 시공하는 경우와 같이 수요량과 적정 취수량사이에 문제가 발생하는 경우가 있다. 이러한 배후 지하수위 감소영향과 추가취수량 확보를 위해 주입정을 활용한 인공함양 방법이 적용될 수 있다. 본 연구에서는 강변여과 취수 시 배후 지역의 지하수가 유입되어 인근 지역의 지하수위 강하량을 감소시키기 위한 최적 주입 위치 및 주입량을 산정하는 프로그램을 개발하였다. 고려된 최적화 결정변수는 주입정 개수와 위치, 그리고 주입량이며 제약 조건으로는 기 설치된 양수정 위치, 초기 자연 평형상태의 배후 지하수위에 근사하는 주입정 위치에 따른 최소 주입량 그리고 추가 생산 가능량 이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.301-310
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• 1999

본 연구에서는 하천-대수층 계에서 수치모형과 두 종류의 해석모형을 적용하여 유도침투량 곡선을 유도하여 비교하였으며, 투수계수의 이방성비 및 지하수 유입 방향이 유도침투량 산정에 미치는 영향을 평가하였다. 유도침투량 곡선은 단순한 그래프 형태로 표시되며, 유도침투량, 양수량, 하천과 우물사이의 거리, 유동 지하수 유입량 등의 4가지 인자만을 포함하기 때문에 유도침투량의 결정에 유용하게 적용될 수 있다. 검토된 조건 아래에서 Wilson 해석모형과 FEWA 수치모형의 유도침투량 곡선은 근사적으로 일치하였으며, 투수게수의 이방성비는 유도침투량에 큰 영향을 미치는 인자로 평가되었다. 본 연구에서 적용된 방법과 도출된 결과들은 유도침투 현상을 이해하는데 도움이 되며, 양수우물의 계획 및 설계, 용수공급 우물의 수질관리에 필요한 유도침투량과 양수량의 최적 결정에 적용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.11-11
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• 2023

2020년 기준 우리나라 전체 지하수 시설은 총 1,659천개소, 이용량은 2,916백만m³/년, 년간 지하수 개발가능량은 130억m³대비 22.3%이다(환경부 등, 2021). 단위면적당 지하수 시설수와 이용량은 16.8개소/km², 29,168m³/년/km²(81.1m3/일/km²)이다. 이러한 자료는 가뭄 대응시 신규 관정 개발도 필요하지만, 기존에 개발된 관정들을 최대한 효율적으로 활용하는 방안을 우선적으로 고려해야 한다는 것을 시사한다. 관정들을 상호 연계하게 되면 여러 개의 관정에서 나오는 물을 합하여 총량을 늘릴 수 있기 때문에, 가뭄 등 비상시에 일시적으로 다량의 물을 공급할 수 있다. 또한, 평상시에도 적절한 양수량 조절을 통해 지하수 자원의 손실을 막고 수위 저하에 의한 문제를 최소화할 수 있다. 관정연계시스템(well network system, WNS)은 기존 관정들을 가상의(virtually) 또는 물리적(physical) 연계를 하여, 최적의 지하수를 공급할 수 있는 시스템으로 정의할 수 있다. 가뭄 대응 및 효율적 지하수 자원 활용을 위한 관정연계시스템 개발과 실증을 위해 홍성군 서부면 양곡리 일대에 양수제어, 관로시설, 물탱크 등 물리적인 시설을 시험 설치하여 운영하고 있다. 또한, 관정연계시스템은 ICT 기술과 지하수관리 기법을 연동하여 지하수 관정들을 연계하고 최적으로 운영할 수 있는 하나의 의사결정시스템으로서 관정연계 플랫폼을 개발하였다. 관정연계 플랫폼은 웹기반으로 개발되었으며, 대수층의 수리지질 특성, 수요에 기반한 물공급량 평가, 관정 연계 시나리오 및 최적 운영 알고리즘, 지하수 모델링 등이 가능하도록 각각의 모듈들이 구성 및 통합·운영 되도록 설계되었다. 본 시스템 개발을 통해 가뭄 발생시 현장에서 신속히 지하수로 물을 공급할 수 있으며, 신규 관정 개발에 드는 비용을 절약할 수 있고, 기존 시설을 활용하기 때문에 새로운 수자원 건설 인프라 구축 비용도 절감할 수 있을 것이다. 또한, 개별관정에 대한 이용률 제고와 지하수관리도 보다 체계적, 과학적으로 할 수 있을 것으로 기대한다. 하지만, 이러한 시스템이 제대로 운영 및 보급되기 위해서는 관정연계와 관련한 법제도적 보완과 함께, 지역사회의 공적자원으로서의 지하수에 대한 인식개선과 지하수의 개발 및 보전, 적합한 합리적 배분·이용 등 적극적인 협조가 이루어져야 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.241-245
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• 2004

최근 국가에서 수자원 개발의 다변화를 모색함에 따라 지하수가 새로운 수자원으로 대두되고 있다. 이러한 지하수를 이용하는 방안 중 하나가 하천의 하류부에 지하댐을 건설하여 지하수자원을 이용하는 것이다. 본 논문에서는 속포시 쌍천 지하댐 유역을 적용대상으로 선정하여 USGS의 MODFLOW 모형을 이용한 수치모형 실험을 통해 양수로 인한 지하수위의 변동 양상을 살펴보았다. 또한 지하댐의 위치와 형태를 조절하여 지하수의 최적 관리방안을 모색해 보았다. 지하댐 건설 지역에서의 수자원 보존과 지속 가능한 개발을 위하여 양수량에 대한 지속적인 평가와 규제가 필수적이고 또한 신뢰성이 높은 모델의 구축이 필요하다. 이를 위해서는 장기간의 지하수 수위 변동자료, 정밀 지질도와 대수층의 분포에 대한 data base 구축 등이 요구되면, 대수층에 대할 수리매개변수 등과 같은 기본 자료의 정확한 평가가 요구된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.159-168
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• 2010

해안대수층의 지형특성과 수리특성에 의한 담수-염수 경계면과 최대담수양수량의 변화를 연구하였다. 모래 대수층의 수리전도도와 사면경사, 그리고 염수의 염도조건에 따른 담수-염수 경계면의 기울기 및 염수쐐기의 침투길이를 분석하였으며, 일정한 위치의 양수정에서 최대담수양수량과 염수침투제어를 위한 최적염수양수량을 실내 모래수조 모형을 이용하여 분석하였다. 실험결과, 대수층의 수리전도도가 높을수록, 사면경사가 급할수록 최대담수양수량은 증가되었으며, 이때 염도에 의한 영향은 상대적으로 미미하였다. 또한, 최대담수양수량이 증가함에 따라 염수침투제어를 위한 최적염수양수량이 비례적으로 증가되었으며, 그 양은 최대담수양수량 보다 평균 14% 증가되었다. 양수정의 위치에 따라 최대담수양수량과 최적염수양수량은 변화되었고, 염수위와 담수-염수 경계면에서 가까울수록 양수량은 감소하였다. 이러한 결과는 해안지역에서 지하수 개발량의 최대화를 위한 양수정의 위치 선정시, 대수층의 수리전도도, 사면경사 및 염도가 고려되어야 할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제19권2호
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• pp.131-138
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• 2009

해안지역에서 과잉 양수정 보호를 위한 최적 해수쐐기 제어 전산모델을 개발하였다. 최적화 목적함수는 세 가지 종류의 관정에 대하여 유도되었다: 담수 양수, 담수 주입 그리고 해수 양수. 지하수 개발과 쐐기 제어로 인하여 지하수 체에 미치는 영향을 고려하기 위하여 환경인자를 도입하였다. 가상 연직단면에 대한 적용 예에서 담수 인공 주입을 통하여 해수침투로부터 과잉 양수정을 보호할 수 있음을 보였다. 연직 단면 수치실험에서는 주입량 조건이 만족되면 여러 주입 위치에서 동일하게 과잉 양수정을 보호할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 지하수 환경인자를 고려하면 최적 주입위치가 고유하게 결정된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.31-31
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• 2020

가뭄 발생 시 국내 농어촌 지자체 대부분은 추가 수원공 확보를 위한 긴급 대책으로 신규 관정을 개발하거나, 저수지와 하천을 준설하여 가뭄 수요에 대응하는 편이다. 이러한 방법은 즉시 대응에는 효과가 있지만, 고가의 비용이 소요되고, 무엇보다도 국지적으로 가뭄이 빈번하게 발생하는 지역에는 적용에 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여, 최근 기설 관정을 연계 이용하여 지하수 공급 극대화를 도모하는 기술이 제안되었다. 그런데 기설 관정 연계 이용 시 가장 중요한 사항은 모든 관정에서 최대 양수량을 유지하며 지하수를 공급할 수 있도록 관리해야 하는 점이며, 특히 암반관정의 과잉양수로 인한 간섭현상으로 충적관정이 고갈되어 공급가능한 지하수 수량이 오히려 감소되는 것을 사전에 방지하여야 한다. 이 연구에서는 가뭄 발생 시 암반관정(양수정)에서 최대로 양수했을 때에도 주변 충적관정의 양수능이 유지되는 최소 지하수위를 「지하수위 저하 한계치」로 지정하여 관정 연계 이용의 최적화를 도모하였다. 지하수위 저하 한계치 산정을 위하여, Theis의 자유면 대수층 정상류 우물수리 방정식과 지하수영향반겅 설정에 관한 경험식(Schultz, Weber, Kozeny 및 Jacob 경험식)을 이용하였다. 그런데 지정된 지하수위 저하 한계치는 충적관정의 지하수위이므로, 암반관측공만 소재하는 지역에 대해서는 충적층 지하수위 변동과 암반층 지하수위 변동 간의 상관분석을 통해 암반 관측공의 지하수위 저하 한계치를 추정하였다. 이후, 양수시험 자료(양수정과 주변 관측공의 수위변동 자료)를 이용하여 지하수 대수층의 이방성을 확인하였고, 이를 통해 암반관정의 양수에 따른 간섭을 크게 받는 충적관정과 그렇치 않은 충적관정을 구분하여 이방성에 따른 지하수위 저하 한계치를 수정하고, 상습가뭄 발생지역의 암반관정과 충적관정의 최적 지하수 양수를 도모하였다.

• 지질공학
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• 제5권3호
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• pp.289-300
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• 1995

지하 저수지를 효과적으로 관리하기 위하여는 지표. 지하 수문 특성,대수층계의 수리지질 특성, 차수벽의 차수 기능을 기본 설계 단계부터 계획적으로 분석 검토하여야 한다. 본 연구에서는 국재 최초로 건설된 경북 이안 지하 저수지의 기능 분석하기 위하여 3차원 유한 차분 흐름모델을 이용하였다.지하댐 건설 후의 정류모의를 구축하였으며 그 결과 각 조건에 따른 지하 수문계의 물수지를 결정하고 안전 채수량을 제시하였다. 모의 결과 지하수위의 계절적 변동에 영향을 주는 주요인의 하나로 관개용수의 지하침투 현상이 규명되었다. 관개용수로부터 함양량은 5,6개월에는 4.3mm/d, 7,8월에는 1.7mm/d이다. 유역 산지로부터 대수층내로의 함양량은 $0.04m^3/s$로서 연중일정하며 1984년 댐의 종단면을 통한 지하수 유출량이 $0.002m^3/s$일 때 관개 기간인 7,8월 두달간 최적 양수량은 $254000m^3$이었으나, 1993년 댐의 종단면을 통한 지하수 유출량은 $0.013m^3/s$로서 차수벽의 기능은 상실되었다. 지하댐의 차수기능을 보강하지 않을 경우 관개 기간내에서의 최적 양수량은 $93,000m^3$이 된다.

• 지질공학
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• 제4권3호
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• pp.311-319
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• 1994

본 논문은 누수를 포함하는 프락탈 대수층의 수리상수의 최적값을 구하기 위한 민감성 분석에 대한 것이다. 민감성 분석은 최소자승법을 이용한다. 민감성 분석에 의하여 수리상수(일반화 투수량계수와 일반화 저유계수)는 여러가지 흐름의 차원과 여러 값의 누수계수에 대해서 쉽게 결정될 수 있다. 아울러, 민감성, 분석은 다수의 양수정의 다단계 양수에도 적용되었다. 민감성 분석을 이용한 프락탈 대수층의 수리상수 산출을 위하여 컴퓨터 프로그램이 개발되었다.

• 지질공학
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• 제25권1호
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• pp.67-81
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• 2015

선형 또는 군집형으로 배치된 양수정 배열 조건에서 최적의 복수 주입정 위치를 결정하는 최적화 프로그램을 개발하였다. 다양한 목적함수를 제시하였으며 담금질모사 기법을 이용하여 목적함수를 만족시키는 주입정의 최적 위치를 평가하였다. 주입수의 회수율의 최대화를 목적함수로 설정할 경우, 우물 배열에 관계없이 두 개의 주입정을 모두 우물 군집 내부에 설치하는 것이 가장 효율적인 것으로 나타났다. 회수율의 최대화와 동시에 기존 양수정의 양수량을 고르게 증가시키는 통합목적함수를 고려하여 두 개의 주입정을 설치할 경우, 우물 배열에 관계없이 우물 배열의 양측면부가 주입정 위치로 적합한 것으로 분석되었다. 주입정 위치 최적화를 위한 다수의 시나리오 분석 결과, 최적의 결과에 근접하는 지역적 최솟값 또는 최댓값이 다수 존재하는 것으로 나타났으며, 이는 주입정의 최적 위치를 현장의 조건에 맞게 선택적으로 결정할 수 있는 개연성이 존재하는 것을 의미한다. 결론적으로, 본 연구는 담금질모사 기법이 다양한 목적함수에 부합하는 복수 주입정의 최적 위치 평가에 성공적으로 이용될 수 있음을 보여 주었다.