• 대한지하수환경학회지
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• 제5권4호
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• pp.177-191
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• 1998

경북 풍기읍 일대의 선캠브리아기 편마암 지역에 부존하는 지하수계의 수리지구화학.수리지질학적 특성을 규명하기 위하여, 지표수, 천층 지하수(심도＜70 m) 및 심층 지하수(심도 500~810 m)를 대상으로 수리화학, 다변량 통계, 열역학, 환경 동위원소(삼중수소, 산소-수소, 탄소, 황) 및 질량 보존 모델링을 포함한 종합적인 연구를 수행하였다. 천층 지하수의 수질은 Ca, Mg, SO$_4$및 NO$_3$의 함량이 높은 'Ca-HCO$_3$' 유형으로 특징되는 반면, 심층 지하수는 Na, Ba, Li, H$_2$S, F 및 Cl의 함량이 높고 방해석에 대해 포화 상태를 보이는 'Na-HCO$_3$' 유형으로 특징된다. 본 지역 자연수의 수질은 크게 두 유형, 즉 1) 지표수 및 천층 지하수와 2) 심층 지하수 및 일부천층 지하수로 대분되며, 앞의 유형은 계절적인 조성 변화를 나타낸다. 다변량 통계 분석 결과, 심층 지하수의 수질을 지배하는 세 개의 요인이 도출되었다. 이들 요인은 총 86%의 설명력을 가지는데, 1) 사장석의 용해와 방해석의 침전, 2) 황산염의 환원, 3) 수산화 광물(특히 운모류)의 산성 가수 분해 반응으로 요약될 수 있다. 열역학적 해석 결과와 결합한 질량 보존 모델링을 통하여, 심층 지하수의 수질 특성을 지배하는 수/암 반응을 적절히 설명해 주는 네 개의 모델을 제시하였다. 각 모델은 사장석, 고령토 및 운모류 용해와 방해석, 일라이트, 로몬타이트, 녹니석 및 스멕타이트의 침전을 보여준다. 산소 및 수소 동위원소 연구 결과, 심층 지하수의 경우는 먼 거리의 고지대(소백산 일대)에서 충진된 강우로부터 기원한 후 광역적인 심층 순환을 하면서 상당한 정도의 수/암 반응을 수반한 반면, 천층 지하수는 근처의 저지대에서 충진되었음을 알 수 있다. 삼중수소 자료에 따르면, 심층 지하수(0.2 TU)의 충진 연령은 핵실험 이전인 반면, 천층 지하수(5.66~7.79 TU)는 핵실험 이후였다. 용존 황산염의 황동위원소 조성 분석을 통하여, 본 지역의 심층 지하수에서 특징적으로 높은 함량을 보이는 황화수소(최대 3.9mg/l) 는 황산염의 환원에 기인함을 밝혔다. 또한, 용존 탄산염의 탄소 동위원소비는 토양 이산화탄소에 의한 탄산염 광물의 용해(천층 지하수의 경우), 또는 방해석의 재침전(심층 지하수의 경우)에 의해 조절되고 있음을 확인하였다. 본 지역에 부존하는 지하수의 기원과 유동 및 화학적 진화를 종합적으로 보여주는 모델을 제시한다.

• 자원환경지질
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• 제43권3호
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• pp.211-222
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• 2010

물-암석 반응에 따른 물속의 Sr의 농도와 $^{87}Sr/^{86}Sr$ 비의 변화를 조사하기위해 실온에서의 회분식 실험(batch experiment)을 수행하였다. 실험방법은 기원이 서로 다른 2종류 화강암(강화 석모도 흑운모 화강암과 포천 석류석 화강암), 증류수, 지표수를 사용하여 암석을 증류수 및 지표수와 1:1의 비율로 각각 반응시킨 후의 물속의 양이온 및 음이온의 농도변화 및 물속의 $^{87}Sr/^{86}Sr$ 비를 측정하였다. 그리고 암석과 지표수의 경우, 혼합비의 차이에 의한 비교를 위해 암석과 지표수의 비율을 1:10으로 하여 반응시킨 후의 물속의 양이온과 양이온의 농도변화 및 $^{87}Sr/^{86}Sr$ 비를 측정하였다. 연구결과에 의하면, 물속의 용존성분의 함량은 초기 3-4개월간은 증가하였지만, 1년간 방치하여 놓은 시료에서는 함량이 현저하게 줄어들었다. 반면에 물속의 $^{87}Sr/^{86}Sr$ 비는 시간의 경과와 더불어 암석의 $^{87}Sr/^{86}Sr$ 비로 이동해가면서 비교적 안정되는 경향을 보여주었다. 이는 물-암석반응에 의한 물속의 $^{87}Sr/^{86}Sr$ 비는 거의 거의 평형에 도달한 이후에는 Sr 함량이나 기타 용존이온들보다 쉽게 안정됨을 지시해주는 것으로 볼 수 있다. 이 연구결과는 서로 다른 대수층에 분포하는 지하수의 연계성 혹은 혼합비를 계산하는데 있어서 $^{87}Sr/^{86}Sr$ 비가 유용하게 활용되어 질 수 있음을 지시해준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.516-516
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• 2015

본 연구는 한강유역($2,6018km^2$)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 지표수와 지하수의 상호작용에 의한 물수지 분석을 수행하고, 수량측면의 유역 건전성을 평가하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 한강유역을 표준유역 단위로 구분하고, 기상자료, 하천유량, 다목적댐(소양강댐, 충주댐, 횡성댐) 운영자료, 다기능보(강천보, 여주보, 이포보) 운영자료, 증발산량, 토양수분 자료를 수집하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 한강유역 내 위치하는 다목적댐 및 다기능보의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고, 실측 지하수위, 증발산, 토양수분 자료를 이용하여 모형의 보정(2005~2009)과 검증(2010~2014)을 실시하였다. 그 결과 토양수분으로부터 증발산이 발생하고 유출 및 지하수까지 영향을 미치는 물수지 현상을 잘 재현하고 있음을 알 수 있었다. 이후 유역의 수량측면의 건전성 평가를 위한 수문요소로 하천 유출량, 증발산량, 침투, 침루, 기저유출, 토양수분, 지하수 함양량 등을 도출하고 유역의 물순환을 해석하여 유역의 건전성을 평가하였다.

• 자원환경지질
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• 제34권1호
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• pp.71-88
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• 2001

경상지역에서 산출되는 탄산약수 중 신촌약수에 대하여 지화학적 및 동위원소 연구를 수행하였다. 신촌 탄산약수는 높은 $CO_2$분압 ($10^{-0.35}$ ~$10^{0.29}$ atm) 및 높은 총용존이온함량 (835~3,144 mg/L)을 가진 전형적인 탄산수 특성을 보이며 지화학적으로는 Ca (Na)-HCO$_3$형으로 분류된다. 지화학 및 환경동위원소 분석결과는 탄산수내 이산화탄소가 심부기원임을 지시한다. 따라서 심부기원의 $CO_2$에 의해 생성된 탄산수가 다양한 물-암석 반응을 거치면서 주로 심부의 화강암과 반응에 의해 현재의 탄산수로 진화된 것으로 판단된다. 주된 물-암석 반응은 사장석과의 반응이며 방해석의 침전이 수반되면서 Ca의 용존량이 조절되어 Na의 함량이 높아진 것으로 보인다. 이처럼 탄산수의 지화학적 특성은 주로 심부의 화강암과 반응에 의한 특징을 보여주지만 높은 K 및 $SO_4$함량으로 미루어 탄산수가 지표로 상승하는 과정에서 주변모암인 퇴적암과의 반응에 의해서도 일부 영향받은 것으로 추정된다. 또한 탄산수 내 $NO_3$함량 및 삼중 수소함량은 일반 천부지하수의 혼입가능성을 지사하고 있다. 신촌지역 자연수들의 산소 및 수소 동위원소 조성은 전체적으로 지구순환수선과 평행하게 도시되어 순환수 기원으로 추정할 수 있으며, 일부 $CO_2$분압이 높은 탄산수 시료는 동위원소적으로 더 가벼운 $CO_2$가스와 동위원소적으로 재평형을 이루었음을 보여주기도 한다. 탄산수의 탄소 동위원소 조성은 전체적으로 심부기원 $CO_2$의 영역에 해당되며, 심부기원 $CO_2$영역내에서 동위원소적으로 무거운 영역에 속하는 특징을 보인다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권4호
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• pp.199-211
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• 1997

방사성폐기물의 지하심부 처분을 위한 수리지구화학적 기초자료를 얻기 위하여 국내 화강암질암을 대수층으로 하는 지표수 및 지하수를 대상으로 시료채취와 문헌조사를 통하여 dataset을 구축하였다. 심도에 따른 용존물질의 절대 및 상대함량과 거동특성을 통계적으로 파악하고 지하수의 화학적 조성의 원인이 되는 물-암석반응을 열역학적 해석과 결부하여 규명하였다. 화강암질암 대수층에서 총용존물질량은 심도에 따라 통계적으로 유의하게 증가함으로써 심부로 갈수록 물-암석반응을 많이 거친 물이 존재함을 나타낸다. 지하수의 조성은 초기의 $Ca^{2＋}$－(C $l^{－}$＋S $O_4$$^{2－}$ ) 또는 $Ca^{2＋}$-HC $O_3$$^{－}$ 유형에서 시작하여 점차 $Ca^{2＋}$-HC $O_3$$^{－}$ 유형을 거친 후 최종적으로 $Na^{＋}$-HC $O_3$$^{－}$ 또는 $Na^{＋}$－(C $l^{－}$＋S $O_4$$^{2－}$ ) 유형으로 진화하는 경향을 보인다. 이러한 특징은 $Ca^{2＋}$, $Na^{+}$ , $SiO_2$(aq)가 대표하는 다음의 세 가지 기제에 의하여 설명이 가능하다. 1) 천부지하수의 화학조성을 조절하는 가장 주된 반응은 방해석의 용해이나 중간지하수를 거치면서 방해석 포화상태에 이르러 광물상으로 침전되며 심부지하수에서는 $Ca^{2＋}$의 함량이 감소한다. 2) 심부지하수에서는 사장석의 용해가 주도적인 반응으로 작용하며 $Na^{＋}$를 공급하므로써 함량을 증가시킨다. 3) 중간 및 심부지하수에서는 kaolinite-smectite 또는/그리고 kaolinite-illite 간의 반응이 평형에 도달함으로써 용존 $SiO_2$(aq) 함량을 유지시키며 또한 이들 반응은 심부지하수에서 $Mg^{2＋}$ 및 $K^{＋}$가 결핍되는 현상의 중요한 원인이 된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.179-183
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• 2010

본 연구는 낙동강 중류 지역의 경북 구미시, 경북 왜관읍, 경북 성주군과 하류 지역의 경남 함안군, 창원시 북면과 대산면, 김해시 생림면의 하성충적층 내 지하수와 낙동강물의 연관성을 파악하였다. 중류와 하류지역에서 하성충적층의 주 대수층(모래자갈층)의 두께는 10m 내외로서 공간적으로 큰 차이를 보이지는 않는다. 하성충적층의 수리전도도는 $10^{-5}{\sim}10^{-3}$m/sec를 나타낸다. 하성충적층의 지하수위는 지역에 따라 해수면 기준으로 1.40~11.5m에서 변동하며, 지하수위와 낙동강 수위는 높은 상관성을 보인다. 지하수와 낙동강물의 화학분석 결과, 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 염소, 규산, 중탄산, 망간, 철과 같은 무기성분의 농도는 지하수에서 더 높게 나타나고 있으나, 질산염의 농도는 낙동강물에서 더 높게 나타난다. 지하수내의 유기물질의 농도는 계절에 관계없이 비교적 일정하나, 낙동강물의 유기물질 농도는 우기보다 건기에 더 높은 경향성을 보이고 있다. 이러한 연구결과는 4대강 살리기 사업이나 하천주변지역의 수자원 개발에 활용될 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제34권5호
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• pp.471-483
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• 2001

토현광산 수계에 분포하는 광산수와 지표수의 pH는 지하수보다 다소 높아 알카리성을 띠며, 동일장소에서 두 번째 채취된 시료에서 더욱 높은 특징을 보인다. 이 지하수는 (Ca+Mg+Na+K)-(HCO$_3$+SO$_4$) 유형, 광산하류의 지표수는 (Ca+Mg)-(SO$_4$) 유형, 갱내수는(Ca+Mg)-(HCO$_3$) 유형에 속한다. 대부분 후기시료에서 음이온 함량이 증가하는 것과는 달리 양이온과 미량원소는 오히려 감소하는 경향을 갖는다. 따라서 각 유형의 수질은 서로 다른 수리지구화학적 성질과 진화경향을 갖는 것으로 보인다. 연구시료의$\delta$$^{18}$ O 및 $\delta$D 자각 -8.1~-9.4$\textperthousand$과 -62.2~-70.1$\textperthousand$이나, 지하수의 d 값은 2.4로서 지표수(5.2) 및 갱내수(7.6)에 비하여 낫다 이 값들은 모두 $\delta$D=8$\delta$$^{18}$ O +(6$\pm$4)자 평행한 범위에 도시된다. 모든 시료의 Sr 함량은 0.028~11.844 mg/ι으로서 큰 편차를 가지나 지하수에서 월등히 높고, $^{87}$ Sr/$^{86}$ Sr 비는 0.7115~0.7129로 비교적 일정하나 지하수에서 가벼운 특징을 갖는다. 또한 $\delta$$^{18}$ \/O ,Ca 및 r은 $^{87}$ Sr/$^{86}$ Sr 증가함에 따라 감소하는 경향이 있다. 이는 순환수와 암석간의 환경등위원소 고환반응보다는 채취지점의 고도효과가 반영된 것 일 가능성이 높다. 순환수-광활의 평형관계를 WATEQ4F로 계산한 결과, 수질에 주성분 원소를 공급할 수 있는 알바이트, 석영, 깁사이트, 석고 등의 포화지수는 대부분 용해성 환경으로 계산되었으며, 방해석과 돌로마이트는 침전조건 에 점토광물들은 침전과 용해의 경계에 집중되었다. 토현광산의 광폐석에서는 황화광물이 많이 산출되며, 이들은 pH 변화에 관계없이 EC와 TDS를 상승시키는데 큰 영향을 미쳤다 갱내수의 SO$_4$ 함량은 최대 181.845 mg/$\ell$ 이나 지표 수에서 급격히 증가하고 지하수에서도 249.927 mg/$\ell$가 검출되었다. 황산염광물들의 용해도를 계산한 결과, 이 SO$_4$$^{2-}$ 의 농집은 약 150 mg/$\ell$ 이상에서 포화상태에 도달할 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권12호
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• pp.37-43
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• 2015

터널구조물은 굴착 주변 지반의 강도를 활용하는 구조물로서 지반특성이 가장 중요하다. 단층파쇄대와 같은 취약한 지반 조건이 터널 굴착 구간에 존재하는 경우, 특히 단층파쇄대와 지하수 용출이 동시에 발생하는 조건에서는 터널 굴착 중 과다변위 또는 붕락 등이 자주 발생한다. 이러한 단층파쇄대는 터널 굴착 중 변위 및 붕락의 방향을 결정해주는 중요한 요인이 된다. 단층파쇄대의 규모 및 지표부와의 방향성에 따라 터널 거동 특성이 결정되고 이와 더불어 지하수 용출이 발생되는 경우에는 터널 굴착 중 발생되는 변위 및 붕락 특성이 시간 의존적인 거동을 하게 되는 결정적인 요인이 된다. 단층파쇄대 구간에서 지하수 용출을 해석적인 방법으로 예측하거나 지하수 용출과 단층파쇄대의 상호거동을 분석하였을 경우에 정확하게 예측을 하기가 어렵다. 따라서 단층파쇄대와 지하수가 동시에 발생하는 구간에서는 해석적인 분석방법으로는 한계가 있으므로 실제 시공사례를 분석하여 거동을 종합적으로 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 단층파쇄대의 위치에 따른 실제 터널 거동 특성을 분석하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제18권7호
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• pp.81-89
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• 2013

Concerns have been raised over the impact of nano materials on soil and groundwater environment with the increasing attention to the potential applications of carbon nano materials in various fields. Particularly, carbon nano materials introduced into water environment readily make complexes with humic acid (HA) due to their hydrophobic nature, so there have been increasing numbers of studies on the interaction between HA and carbon nano materials. In this study, we investigated the solubility of HA and multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) in three different surfactant solutions of sodium dodecyl sulfate (SDS), Brij 30 and Triton X-100, and evaluated whether the HA can be effectively desorbed from the surface of MWCNT by surfactant. The objective of this study was to determine the optimal adsorption condition for HA to MWCNT. Futhermore, sodium dodecyl sulfate (SDS), Brij 30, Triton X-100 were used to elucidate the effect of desorption and separation on adsorbed HA on MWCNT. As a result, HA solution with 12.7 mg of total organic carbon (TOC) and 5 mg of MWCNT showed the highest adsorption capacity at pH 3 reacted for 72 hrs. Weight solubilizing ratio (WSR) of surfactants on HA and MWCNT was calculated. HA had approximately 2 times lower adsorption capacity for the applied three surfactants compared to those of MWCNT, implying that the desorption of HA may occur from the HA/MWCNT complex. According to the results of adsorption isotherm and weight solubilizing ratio (WSR), the most effective surfactants was the SDS 1% soluiton, showing 53.63% desorption of HA at pH 3.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권1호
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• pp.86-93
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• 2016

Fenton is the reaction using the OH· radicals generating by interaction between hydrogen peroxide and Fe²⁺ which can oxidize the contaminants. Fe²⁺ ions are oxidized to Fe³⁺ ions by reaction with H₂O₂ and formed OH· radicals. UV-Fenton process includes the additional reaction that generates the OH· radicals by photodegradation of H₂O₂. In methylorange (MO) decolourization experiment with UV-Fenton, optimal Fe²⁺: H₂O₂ ratio was obtained at 1 : 10. Based on the obtained condition (H₂O₂= 10mM, Fe²⁺ = 1 mM) with/without UV-fenton experiment was carried out. Removal efficiency and sludge production were measured at 30 min. The case of w/o UV irradiation and only H₂O₂ was hardly treated and only Fe²⁺ showed 65% removal owing to coagulation. When UV-Fenton process in optimal ratio (Fe²⁺: H₂O₂ = 1 : 10), UV irradiation showed better removal efficiency than of w/o UV irradiation. Also, MO decolourization was a function of the hydrogen peroxide concentration (x₁), Fe²⁺:H₂O₂ ratio (x₂), and numbers of UV lamp (x₃) from the application of the response surface methodology. Statistical results showed the order of significance of the independent variables to be hydrogen peroxide concentration > numbers of UV l amp > Fe²⁺: H₂O₂ ratio.