• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.91-91
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• 2018

해안 및 도서지역의 경우 다양한 목적으로 지하수를 개발하게 된다. 이러한 지역은 내륙의 담수와 해안의 바닷물이 대수층에서 만나게 되는데, 비중차이에 의해 섞이지 않고 해수-담수 경계면을 가지는 일정한 형태를 유지하게 된다. 하지만, 담수영역에 위치한 지하수개발관정의 과잉양수와 해수면 상승 등으로 인해 해수침투 길이가 길어지게 되어 기존 해안지역 지하수개발관정이 해수로 오염되는 경우가 발생한다. 해수침투로 오염된 대수층의 경우 회복까지는 오랜 시간이 소요되어 취수원으로 사용이 어렵게 된다. 국내외에서는 해수침투저감 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 대표적 해수침투 저감방법으로는 해수양수로 내륙으로 침투하는 해수를 제거하거나 담수 주입으로 침투 하는 해수를 밀어내게 된다. 또는 지하 차수벽 설치로 해수침투를 조절하기도 한다. 이러한 해수침투 저감방법들은 장단점을 가지고 있어, 적용지역에 적절한 해수침투 방법을 선정하는 것이 중요하다. 하지만 기존 해수침투 저감 방법의 경우 공통적으로 해수양수, 담수 주입을 위한 동력조달 혹은 차수벽 설치비용과 같이 경제적인 측면에 대한 고려가 부족하였다. 본 연구에서는 조위를 이용한 무동력 해수침투 저감 방법을 실험을 통해 연구하였다. 본 연구에서 제안한 방법은 기존 해수침투 저감방법과 비교해서 설치 및 운영비측면에서 장점이 있을 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.83-83
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• 2015

최근 수자원 이용량의 증가 및 수자원 공급의 부족에 따라 대안으로 제시되고 있는 지하수 이용은 매년 크게 증가하고 있다. 내륙 지역의 지하수 개발 시와 비교할 때 해안 지역의 지하수 개발에는 해수침투 현상에 대하여 추가적 고려가 필요하다. 알려진 바와 같이 해안 지역의 과잉 양수와 해수면 상승 으로 해수침투가 더욱 깊이 침투하고 있는 실정이다. 이에 대해 정략적인 해수 침투길이 산정과 더불어 해수침투를 허용가능한 범위 내로 제한 시키는 지하수 개발이 필요하다. 해수침투 저감 공법에는 저투수차수벽 설치, 담수주입공법, 해수양수공법으로 크게 3가지로 구분할 수 있다. 저투수차수벽의 해수침투 저감 효율은 크지만 비용이 비싸다는 단점으로 본 연구에서 제외시켰다. 담수주입공법은 대수층에 담수를 주입하여 해수침투를 저감시키는 공법으로 인근에 양질의 수원을 필요로 하는 단점이 있다. 해수양수는 해안가에 양수정을 설치하여 해수침투를 저감시키지만 양수정에서의 담수가 혼합되어 담수낭비가 생기는 단점이 있다. 본 연구에서는 해안지하수의 해수침투를 저감시키기 위한 방법중 담수주입과 해수양수공법의 효율을 검증하고 각각 공법의 장단점을 비교하였다. 지하수 경계면 모델을 이용하여 각각의 수리수문 변수들이 미치는 영향과 해수침투 정도를 사례별로 연구하였다. 담수주입공법의 경우 담수주입량 많을수록 해수침투가 저감되는 경향이 있지만 최적의 담수주입량을 찾는데 목적이 있다. 해수양수공법에는 해수양수량이 증가하고 해수양수정의 위치가 해안선에 접할수록 해수침투 저감 효과가 있었다. 담수주입공법과 해수양수공법을 해수침투 저감을 위해 해안가에 적용할 경우 해당 지역의 특성을 면밀히 분석하여 적용해야 효과를 볼 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.119-119
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• 2017

기후 온난화로 인하여 빙하의 해빙과 해수의 팽창으로 해수면의 상승 속도는 나날이 증가하고 있다. 우리나라는 2.48mm/yr로 상승하고 있으며, 특히 남해는 2.89mm/yr로 가장 크게 상승하고 있다. 해수면의 상승과 더불어 해수침투 영역 확장을 방지할 수 있는 지하수위 또한 낮아지고 있어 해수침투에 대한 피해를 점차 늘어나고 있다. 해수침투로 인한 피해는 연안지역에서부터 시작하여 점점 영역을 넓혀가고 있다. 해수침투 피해는 직접적으로 토지의 염수화로 지하수의 오염, 농작물의 염수 피해, 주변 생태계의 교란 등으로 나타나고 한 번 염수화가 진행된 지역을 되돌리는 것은 많은 노력과 재화가 들어가게 된다. 이를 방지하기 위해서 많은 연구가 진행되고 있다. 해수침투 범위가 증가하는 것이 해수면의 상승도 큰 영향을 미치지만, 해수침투 쐐기를 구성하는 담수 지하수위가 낮아지면 더욱 가속화된다. 이에 본 연구에서는 남해안의 여수지역을 SEAWAT으로 구성하여, 현재의 상황을 나타내고 지하수위, 해수면, 지하수 이용량, 함양량 등을 대상으로 선형적인 상승 혹은 하강으로 미래의 상황을 나타내었다. 적용된 시나리오에 지하수위 관리 방안을 적용하여 해수침투 영역 저감 효과에 대해서 분석하였다. 지하수위 관리 방안으로는 지하수위 하강 시기에 지하수 이용량 규제, 도심지에서 LID(Low Impact Development) 시설물 중 침투 증진 시설 보강 등을 이용하였으며, 각각의 시나리오를 통해 해수침투 영역 저감 효과 분석을 실시하였다. 지하수위의 관리는 해수침투에 대한 피해 방지와 더불어 지속가능한 지하수 이용을 위한 정책을 마련하기 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 보여진다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.93-93
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• 2018

최근 기후변화에 따라 우리나라 해수면 상승률은 평균 2.48mm/yr로 가파르게 상승하고 있다. 동해의 해수면 상승률은 2.69mm/yr 로 전세계 평균 해수면 상승률인 2.0mm/yr 보다 높게 나타나 해수면 상승에 의한 해수침투 피해가 증가할 것으로 예상된다. 해수침투로 인해 1차적으로 연안지역의 해수침투 영역이 증가하고, 지하수의 오염, 농작물의 염수 피해, 산업활동의 제약 등 피해 범위가 지역 사회 범위로 점차 증가한다. 한정된 자원에서 해수침투를 예방하고 피해지역을 줄이는 것에는 많은 어려움이 있다. 이를 위해 동해 연안지역의 행정구역을 대상으로 정량적인 분석을 통하여 해수침투에 취약한 지역을 선정하고 대비하는 것이 가장 효율적인 방법이라고 볼 수 있다. 본 연구에서는 해수침투에 영향을 미치는 인자들을 수집하고, 취약지역을 평가하여 분석하였다. 동해 연안의 11개 시 군 행정구역을 대상으로 해수침투에 영향을 미칠 수 있는 인자를 선택하고 자료를 수집하였다. 수집된 자료는 Re-scale 방법을 이용하여 표준화 하고 엔트로피 방법을 이용하여 산정된 가중치를 각각의 인자에 적용하였다. 산정된 해수침투 취약성 지수는 동해안을 대상으로 하여 각 행정구역에 대한 상대적인 취약성을 나타낸다. 최종적으로 산정된 취약성 지수를 동해안의 행정구역이 도시되어 있는 지도에 나타내어 취약한 지역에 대하여 해수침투 방지 대책 및 시설 보강 계획을 세운다면 해수침투 피해에 효율적인 대처가 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.09a
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• pp.151-154
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• 2004

본 논문에서는 국내의 서-남해 연안지역에서 광범위하게 발생하고 있는 해수침투의 확산방지를 위하여 해수침투보호구역이라는 개념을 소개한다. 해수침투보호구역을 설정하기 위해서는 해당 지역 해수침투대의 고분해능 염분농도분포가 필요하며 이와 같은 염분농도분포도는 물리탐사 기술로 작성이 가능하다. 전남 영광지역에서 물리탐사 기술로 작성한 해수침투대의 고분해능 염분농도 분포도는 시험시추 결과, 매우 신뢰성이 높았으며 염분농도의 공간적인 분포도에서 해수침투로 인한 지하수 개발 제한지역, 보호구역 등에 대한 설정이 가능하였다. 향후, 해수침투의 확산방지와 지속적인 지하수의 개발이 가능한 해수침투보호구역설정에 대한 후속적인 조치가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.264-264
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• 2021

해수면 상승 및 인간의 활동으로 인한 해수 침투 영향 반경의 예측 및 모의에 대한 연구는 활발히 진행되고 있으며, 해수 침투 피해를 완화하기 위한 다양한 대응 방안이 시도되고 있다. 하지만 해수 침투 피해 대응 방안 등을 효율적으로 사용하기 위해서는 해수 침투 피해가 가장 활발히 일어나는 지역을 선정하고, 지역 특성에 맞는 대응 방안을 선정하는 과정이 필요하다. 기존의 해수침투 취약성 평가의 방법은 대수층 매개변수의 불확실성, 자료의 결측이 빈번하게 발생하고 있다. 또한, 평가 인자에 대한 자료 수집이 어렵고, 대수층에 대한 매개변수의 불확실성으로 직관적인 평가가 어렵다. 본 연구에서는 서해안의 도서지역을 제외한 연안지역을 대상으로 해수침투 취약성 평가 기법을 개발하였다. 해수침투에 대한 직관적인 해석을 위해 직접적인 영향을 미치는 수문 성분 중 해수면, 지하수위, 함양량, 지하수 이용량을 지표로 선정하고, 행정구역 단위로 자료를 수집하였다. 각각의 자료에 대한 평균, 기울기를 이용하였다. 각각의 인자에 대해서 객관적 가중치 산정 방법인 엔트로피 방법을 이용하여 가중치를 결정하였다. Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution(TOPSIS)를 이용하여 가장 취약한 지역을 선정하였다. 객관적 가중치 산정 방법을 이용하여 자료를 통해 직접적인 평가 가능하며, 추세 분석을 통해 앞으로의 해수침투 취약성에 대한 전망도 가능하다. 평가 결과를 이용하여 해안의 지하수자원의 지속가능한 운영 관리를 위한 자료로 활용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.223-223
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• 2019

기후 변화에 따른 해수면 상승은 해안 지하수의 해수침투를 야기해 해안 지하수의 염도를 증가시킨다. 또한 해수면 상승은 토양 염류화를 심화시켜 농작물에 피해가 발생하며, 지하수위를 증가시켜 불포화대의 토양두께가 감소한다. 이처럼 지하수 해수침투가 발생하는 포화대와 토양 염류화가 발생하는 불포화대는 서로 연관되어 있지만, 대부분 포화대와 불포화대 연구는 별도로 진행되어왔다. 본 연구에서는 해안 간척지의 해수면 상승에 따른 포화대의 해수침투 및 불포화대의 토양염류화 영향을 연계하여 모의하였다. 포화대 모의는 미국지질조사국(United States Geological Survey, USGS)에서 개발한 3차원 이송확산 모델인 SUTRA, 불포화대 모의는 미국환경청(United States Environmental Protection Agency, USEPA)에서 개발한 1차원 이송확산모델인 VADOFT를 사용하였다. 해수면 상승 시나리오는 IPCC에서 공표한 바와 같이 RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오를 사용하였고, 미래 2100년까지 자료를 사용하였다. 해수면 상승 시나리오에 따라 해수침투 및 토양염류화 면적 그리고 지하수위 및 불포화대 토양두께를 정량적으로 산정하였다. 한반도 91개 간척지에 대해서 모의를 수행하였고, 과거 대비 미래 후반기 RCP 4.5 시나리오에서는 지하수 해수침투 면적이 $82.19km^2$, RCP 8.5 시나리오에서는 $83.71km^2$ 증가하는 것으로 나타났다. 또한 토양 염류화 면적은 과거 대비 미래 후반기 RCP 4.5 시나리오에서는 $22.25km^2$, RCP 8.5 시나리오에서는 $24.86km^2$ 증가하는 것으로 나타났다. 담수호 또는 저수지가 있는 대상 지역에서는 해안선으로부터 거리 및 관리 수위가 해수 침투를 야기시키는 중요한 요인으로 나타났으며, 해수침투 저감을 위해서는 해안선 인근 저수지 수위의 적절한 유지관리가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 해수면상승에 따른 해안선의 위치변화와, 기존 관정에서의 양수량, 강수량 변화를 고려하는 것에 한계가 있기 때문에, 향후 위의 세 가지 사항을 복합적으로 고려한 추가 연구가 필요하다고 사료된다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.10 no.2
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• pp.172-188
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• 2000

This paper presents the state of art and the role of geophysical exploration techniques with evaluating the trend of domestic and worldwide seawater intrusion research, and illustrates advanced techniques obtained through the project of 'Development of the techniques for estimation, prediction, and prevention of seawater intrusion' funded by the Ministry of Science and Technology of Korea. The advanced geophysical interpretation was achieved by adding the digital geophysical logging data. DC resistivity and TEM monitorings were applied to determine whether or not the seawater intrusion was in progress. Induced Polarization technique using electric current monitoring channel was introduced to discriminate seawater contaminated zone from highly conductive layer caused by clay minerals. A conceptual model was suggested with spatial visualization of the study area to predict the diffusion of seawater contamination. Finally, the future work of the development of geophysical techniques was suggested with the base of the present level of them.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.82-82
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• 2015

해안 대수층은 해수와 담수가 공존하는 지역으로 상대적으로 밀도가 큰 해수가 대수층의 담수 아래에 쐐기형태로 존재하게 된다. 이러한 쐐기형태의 해수와 담수의 경계면은 압력경도의 평형에 의해 경계면이 유지되며, 해수면 또는 지하수위가 변동할 경우 해수-담수 경계면의 균형이 무너짐과 더불어 압력경도의 평행이 이루어질 때 까지 해수-담수 경계면의 이동이 계속 진행된다. 수위 변화의 주요 원인으로는 지구온난화 및 기후변화로 인한 지속적인 해수면 상승과 도서지역의 인구증가 및 산업화로 인한 무분별한 지하수의 사용 등에 의한 지하수위 저하 등을 꼽을 수 있다. 이와 같은 원인으로 해안 및 도서지역에서는 해안 대수층의 해수침투거리가 증가하여 지하수 이용에 큰 어려움을 겪고 있다. 이에 해안 대수층의 해수침투 범위 및 거리를 추정하기 위한 많은 연구들이 다양한 분야에서 지속해서 이루어지고 있지만, 서로 밀도가 다른 해수와 담수가 공존하는 해안 대수층 내의 수리특성을 명확히 파악하기에는 아직까지 미흡한 점들이 많다. 과거에는 Darcy의 법칙 및 Ghyben-Herzberg 식에 근거한 이론적인 연구들이 주로 이루어졌고, 근래에 현장관측이나 수리모형실험이 국내 외적으로 수행되고 있으나, 모든 영역의 지하수의 특성을 조사하는 것이 사실상 불가능하다. 이에 최근에는 컴퓨터 성능의 비약적인 발전과 더불어 다양한 수치해석방법에 의한 수치모델들이 개발되어 시뮬레이션에 적용되고 있다. 하지만 거의 대부분의 수치모델은 해안 대수층 수리특성을 투수계수에 의존하고 있을 뿐, 대수층 내부의 해수-담수에 의한 밀도류의 유동특성을 전혀 고려하지 못한 채 정수압에 근거한 해수-담수 경계면에 대해 모의하고 있는 정도이다. 따라서 본 연구에서는 해안 대수층 내부의 유동현상을 투수계수에 의존하는 방법에서 탈피하여 대수층 매체의 입경, 공극, 형상 등을 고려할 수 있을 뿐만 아니라, 염분 및 온도차에 의한 밀도류를 해석할 수 있는 강비선형 수치모델을 개발하여 해수침투 현상을 직접 모의한다. 나아가 대부분의 이전 연구들에서 간과하고 있는 해안지역의 대표적 물리력인 파랑과 조석의 영향이 해안 대수층의 해수침투에 미치는 영향, 해안 대수층의 지하수위 및 해수면의 수위차에 의한 해수침투 특성 그리고 이를 제어 할 수 있는 새로운 대응기술을 제안하는 것을 목적으로 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.2-2
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• 2020

해안 지역은 종종 도시화, 인구 증가 및 환경 오염으로 인해 해안대수층의 지하수의 염도가 증가하는 현상인 해수침투가 발생한다. 본 연구는 국내 제주도 해안대수층을 대상으로 GIS 기법을 이용한 수리지질학적 변수의 지수화 방식으로 해안대수층의 해수침투 취약성 평가를 적용하였고 국내 해수침투 특성을 더욱 명확하게 반영할 수 있도록 취약성 평가 방식을 개선하고자 하였다. 취약성 평가를 수행하기 위해 대수층 특성, 수리전도도 특성, 지하수위, 해안으로부터의 거리, 염도분포, 대수층 깊이 등의 자료를 확보하여 취약성 평가의 주요 인자로 활용하였으며 특히 다년간에 걸친 국내 해수침투 관측망 관측 자료를 사용한 것을 특징으로 한다. 취약성 평가 인자 중 지하수위를 지수화 하는 과정에서 지하수위의 평가 구간 범위를 개선하였고, 염도 적용 방식을 해수침투 관측망 데이터 유형인 전기전도도를 이용한 새로운 평가 구간 범위를 설정하였다. 연구 결과 기존에 해수침투가 발생했던 지역에서의 취약성 지수가 높게 나타났으며 취약성 평가의 개선 작업 결과에 의해 지속적인 지하수위 하강이 발생하고 계절적 요인으로 해수침투가 발생하는 지역에서 취약 지수의 증가세를 더욱 선명하게 구분할 수 있었다.