• 지질공학
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• 제13권1호
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• pp.1-16
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• 2003

대구시에 분포하는 함안층, 반야월층, 주산 안산암질암, 팔공산화강암 지역의 지하수는 암석의 광물 및 화학조성에 따라 지화학적 특성이 구분된다. 대부분의 용존물질 함량은 안산암과 화강암보다 함안층과 반야월층에서 높게 나타나며 특히 $HCO_3^{-}$와${\;}SO_4^{2-}$의 함량이 매우 높은 분포를 보여준다. 퇴적암 지대의 지하수에서 $Ca^{2+},{\;}Mg^{2+},{\;}HCO_3^{-}$의 함량이 높다는 것은 탄산기를 포함하는 물이 방해석과 반응하거나 장석류의 풍화와 같은 화학적 반응의 결과이다. 파이퍼도에 의하면 함안층은 $CaSO_4-CaC2$형에 우세하게 점시되고 반야월층은 $CaSO_4-CaCl_2$형과,${\;}Ca(HCO_3)_2$형에 같이 점시된다. $Ca(HCO_3)_2$형은 주로 방해석의 용해에 의해서 형성되고, $CaSO_4-CaCl_2$ 형은 황석의 산화에 기인하는데, 일부는 인위적인 오염원의 영향을 받기도 한다. 요인분석 결과에 의하면 3개의 요인으로 추출 및 계산된다. $SO_4^{2-},{\;}Na_+,{\;}Ca^{2+},{\;}Fe$의 규제를 받는 요인 1은 방해석, 사장석의 용해 및 황철석의 산화로 설명되고, $HCO_3^{-},{\;}Mg^{2+}$의 규제를 받는 요인 2는 Mg-탄산염광물의 용해와 돌로마이트화 작용을 설명한다. $Cl^{-},{\;}K^{+},{\;}NO_3^{-}$의 규제를 받는 요인 3은 공장폐수를 포함하는 인위적인 오염원의 영향으로 추측되며 금호강 주변의 공업단지 및 주거지역은 요인 3에 대한 점수가 높은 분포를 나타낸다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.472-472
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• 2004

Numerous studies on urban groundwater have been carried out in many other countries. Urban groundwater shows a unique hydrologic system because of complex urban characteristics such as road pavement, sewers and public water supply systems. These urban facilities may change the characteristics of groundwater recharge but contaminate its quality as well. There have been several researches on urban groundwater in Seoul. Seoul has been industrialized very rapidly so that the city has large population. The recent population in Seoul amounts to more than ten millions, corresponding to a very high density of about 17, 000 people/km$^2$. Therefore, many factors affect the groundwater quality and quantity in Seoul. Nowadays, groundwater in Seoul is being extracted for construction, industrial use, and drinking and so on. There are 15, 714 wells in Seoul and its annual usage is 41, 425, 977m$^3$(in 2001). Therefore, systematic studies are needed to properly manage and use the groundwater in Seoul. The purposes of this study in progress are to identify geochemical characteristics of groundwater in Seoul and to determine the extent of groundwater contamination and its relationship with urban characteristics. For this study, groundwater was sampled from more than 400 preexisting wells that were randomly selected throughout the Seoul area. For all samples, major cations together with Si, Al, Fe, Pb, Hg For 200 samples among them, TCE, PCE, BTEX were also analyzed by GC. Our study shows that groundwater types of Seoul are distributed broadly from Ca-HCO$_3$ type to Ca-Cl＋NO$_3$ type. The latter type indicates anthropogenic contamination. Among cations, Ca is generally high in most samples. In some samples, Na and K are dominant. The dominant anions change widely from HCO$_3$ to Cl＋NO$_3$. The anion composition is considered to effectively indicate the contribution of distinct anthropogenic sources. In addition, major ions are positively proportional to total dissolved solid (TDS) except K and NO$_3$. Thus, we consider that TDS may be used as an effective indicator of the extent of pollution. However, the increase of TDS may result from increased water-rock interaction. To determine the extent of groundwater contamination, it is needed to figure out the baseline water quality in Seoul. Furthermore, detailed geochemical studies are required to find out pollution sources and their corresponding hydrochemical parameters.

• 자원환경지질
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• 제21권2호
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• pp.149-164
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• 1988

청양지역 광화대 금-은 광상들은 화강편마암내의 단층대를 충진한 수개조의 함 금-은 열수맥상 광체로 구성된다. 광화작용의 시기는 $127.1{\pm}2.8\;Ma$이고, 열수광화작용은 구조운동에 시기적으로 2회에 걸쳐 진행되었다. 공생광물의 유체포유물 및 안정동위원소 연구에 의하면, 초기 약 $340^{\circ}$의 고온에서 $180^{\circ}$에 이르는 제 I 광화시기에는 일렉트럼 (42.2-66.8mole % Au), 농홍은석, 함은사면동석, 휘은석, 유비철서, 방연석, 황동석 및 섬아연석 $X_{FeS}{\fallingdotseq}0.13$)등이, ${\delta}^{34}S_{{\sum}S}$=2-5%, $fs_2$ < $10^{-9.8}atm$., 1-8wt. % NaCl상당염농도를 갖는 유체로부터 비등현상과 함께 침전되었다. 광화작용시의 압력은 <200-700기압이고, 광화작용의 심도는 약 1.5km였다. 열수 광화유체내 물의 수소(-90~-130‰), 산소(-5.9~+0.1‰)동위원소 값은 광화유체의 기원이 천수임을 뜻하고, 광화유체의 비등현상과 냉각작용은 $340^{\circ}C$이하에서 유체내 금-은 복합체 ($Au\;(HS)^-_2$, $AgCl^-_2$)의 파괴를 초래하여 금-은 광물의 침전을 유도하였다.

• 암석학회지
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• 제7권1호
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• pp.1-14
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• 1998

당산봉 화산은 제주도 서쪽 끝 해안에 위치하며, 응회구, 분석구, 용암대지 및 애추층 등으로 구성된다. 이들의 암상과 층서는 써제이언분출, 스트롬볼리언분출, 하와이언분출 순으로 전개되는 화산 과정과 외력쇄설 지표과정을 나타낸다. 당산봉 응회구는 마그마와 해수가 상호작용하여 스팀폭발함으로서 형성되는 써쩨이언분출에 의한 구조물이다. 이 분출은 초기에 습윤한 테프라수지상분사 활동상이었고, 중기에 보다 덜 습윤한 테프라의 연속분승 활동상과 테프라수지상분사 활동상이 교대로 진행되었으며, 후기에 보다 건조한 초써쩨이언분사 활동상으로 전환되었다. 분석구는 응회구의 축조로 외부 물의 완전한 제한으로 인해 써제이언분출이 종식되고 스트롬볼리안분출로 전환됨으로써 형성되었다. 이 분출은 초기에 분석 위주로 포출하였으며 후기에 스패터 위주로 포출하는 활동상으로 변화되었다. 용암대지는 화도내 마그마 개스의 고갈로 폭발력이 소진되어 하와이언분출로 전환되므로써 형성되었다. 이 분출은 초기에 용암분천 활동상 위주로 진행되었으나 후기에 용암분류 활동상으로 변화되었다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제7권3호
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• pp.103-115
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• 2000

갈색 침전물의 생성은 우리나라 지하수의 개발 및 공급에 있어 흔히 발생하는 문제 중의 하나인데, 이에 따라 색도, 맛, 탁도 및 용존 철 함량 등의 항목에 있어 먹는 물 수질 기준을 초과하게 되고, 물 공급 시스템에 스케일링의 문제를 야기하게 된다. 경기도 파주 지역 지하수의 경우에도 양수 후 몇 시간 내에 갈색 침전물이 형성되어 수질을 악화시키고 있다. 본 연구에서는 지하수의 탁도를 유발하는 원인과 지화학적 반응 경로를 이해하고자, 평형열역학 및 반응속도론적 접근을 통하여 갈색 침전물의 형성과정을 파악하였다. 본 연구결과는 침전물의 형성을 최소화하기 위한 적정 양수 기법은 물론 수질 향상을 위한 최적 수처리 기법을 설계하는데 있어 중요한 자료로 활용될 것이다. 파주 지역의 암반 지하수는 물/암석(편마암)반응에 의해 Ca-$HCO_3$형의 수질 특성을 보인다. SEM-EDS 및 XRD 분석 결과, 갈색 침전물은 비정질의 함철 산화물 또는 수산화물로 해석된다. 다양한 공극 크기(6, 4, 1, 0.45, 0.2 $\mu\textrm{m}$)를 갖는 여과지를 이용한 다단계 여과 결과, 이들 침전물은 크기에 있어 대부분 1 내지 0.45$\mu\textrm{m}$의 입도를 갖는 콜로이드 형태이지만, 질량 분포로 볼 때는 1 내지 6$\mu\textrm{m}$범위가 우세함(총 질량의 약 81%)을 알 수 있다. 다량의 용존 철(II)은 지하수 유동 중에 철 함량이 높은(최대 3wt.%) 단층 파쇄암 내의 녹니석(clinochore)의 용해로부터 기원하는 것으로 판단된다. PHREEQC 프로그램을 이용한 포화지수 계산 및 pH-Eh 관계도에 대한 검토 결과, 침전물은 함철 수산화물임이 확인되며, 환원 조건에 있던 심부 지하수가 양수에 의해 산소에 노출되면서 화학성 변화(특히, 산화)에 의하여 침전함을 알 수 있다. 양수 이후의 시간 경과와 더불어 양수된 지하수의 pH, DO, 알칼리도는 점차 감소하며. 탁도는 증가하다가 일정 시간 경과 후 감소하는 경향을 보인다. 양수 이후의 경과 시간에 따른 용존 철(II)의 농도 감소율(즉, 반응 속도)은 Fe(II)=10.l exp(-0.0009t)로 표현된다. 따라서 갈색 침전물의 생성 반응은 양수 및 양수 후 저장 과정 중에 산소의 유입에 따른 산화 반응에 기인하며, 그 반응은 시간, 산소분압 및 pH에 의존함을 알 수 있다. 탁도를 제거하여 음용 가능한 수질을 확보하기 위해서는, 충분한 시간 동안 충분한 크기를 갖는 탱크 내에서의 다단계 저장 및 폭기를 거친 이후에 응집된 침전물에 대한 여과가 제안된다. 이때, 비용 절감 차원에서 상이한 입도 조건에서의 다단계 여과가 효과적일 것으로 생각된다. 한편, 개발 관정 내에서의 스케일링을 최소화하기 위해서는 심부 지하수로 산소가 풍부한 천층 지하수가 유입되는 과정을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해서는 적정 채수량 범위 내에서의 지속적인 양수가 효과적일 것이다. 아울러, 산소가 풍부한 천층 지하수의 채수를 위한 별도의 관정 설치도 고려할 수 있을 것이다.

• 한국환경농학회지
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• 제39권1호
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• pp.36-43
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• 2020

본 연구는 낙동강수계 중권역 중 최대의 농업용수 관개면적을 가지는 위천수계를 대상으로 관개용수에 대한 기초자료 마련을 위해 수리화학적 특성과 관개용 수질특성을 평가하였다. 위천수계의 유기물 오염도와 염분 함량을 나타내는 평균 BOD₅ 농도와 EC는 각각 1.1 mg/L, 350 µS/cm로 좋은 수질을 보였고, 이 중 남천은 BOD₅ 0.5 mg/L, EC 157 µS/cm로 가장 낮아 매우 깨끗한 수질을 나타내었다. 위천은 각 지류와 하수처리방류수가 유입되는 쌍계천의 합류로 인해 하류로 갈수록 염분 농도가 미미하게 증가하였으나 영향은 크지 않았다. 금속류에 대해서도 매우 안전한 수질을 보여 토양과 농산물 재배에 미치는 유해성은 없는 것으로 나타났다. 위천수계의 미네랄 형성은 탄산염암 풍화로 인한 물-암석 교환작용의 영향이 우세한 것으로 나타났고, Ca-HCO₃-Cl 수질유형에 집중분포 하였다. 위천수계의 양이온과 음이온에 대한 분포농도는 각각 Ca²⁺>Mg²⁺>Na⁺>K⁺, HCO₃^->SO₄^2->Cl^-> F^- 순으로 존재하였다. 이들 성분에 대해 남천은 다른 하천에 비해 2배 이상 낮은 농도분포를 보였다. 구천의 경우 Ca²⁺과 SO₄^2-농도는 다른 하천보다 각각 1.2-3.2배, 1.6-3.1배 높게 형성하고 있었다. SAR, %Na, PI, RSC 지수를 평가한 결과 위천수계 수질은 염분의 영향이 매우 낮아 농산물 재배에 적합한 관개용수로 나타났다. 특히 염분농도는 벼 수확량에 미치는 영향이 크므로 위천수계의 대표 농작물인 벼 재배를 위한 매우 중요한 수질인자이다. 위천수계는 FAO와 국내 연구자료에서 제시한 벼 재배에 대한 염분 허용농도기준을 충분히 만족하였고, 다른 농작물 생산에도 전혀 피해가 없는 우수한 수질을 갖는 것으로 나타났다. 앞으로 본 연구결과가 농산물 재배 및 우수성 홍보 등에 기초자료로 활용되어 지역 농업활동에 도움이 되길 기대한다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.729-744
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• 2023

전기 자동차 및 배터리에 대한 수요가 증가함에 따라 리튬의 가치가 크게 증가하였다. 리튬은 주로 페그마타이트, 열수변질을 받은 응회암질 퇴적 점토 및 대륙성 염수에서 발견된다. 전 세계적으로 지하수로 공급되는 염호와 유전 염수는 세계 리튬 생산량의 약 70%를 차지하는 대륙 염수의 주요 리튬 공급원으로 주목받고 있다. 최근에는 심부 지하수, 특히 지열수도 리튬의 잠재적 공급원으로 연구되고 있다. 심부 지하수의 리튬 농도는 상당한 물-암석 반응과 염수와의 혼합을 통해 증가할 수 있다. 심부 지하수 중의 리튬 탐사를 위해서는 그 기원과 거동을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 전국적인 규모에서 국내 온천지역 지열수의 수문지화학 특성과 진화에 관한 예비연구를 바탕으로, 심부 지하수 환경에서의 리튬의 분포를 평가하고 그 농도에 영향을 미치는 지구화학적 요인을 이해하고자 하였다. 총 555개의 온천 지하수 시료 자료는 수화학적 특성에 따라 뚜렷한 지화학 진화 특성을 갖는 5가지 유형으로 분류되었다. 또한, 리튬의 부화 기작을 평가하기 위해 리튬 농도가 90번째 백분위수(0.94 mg/L)를 초과하는 시료(n = 56)에 대해 자세히 고찰하였다. 리튬의 농도는 수화학 유형에 따라 유의미한 차이를 보였는데, Na(Ca)-Cl유형, Ca(Na)-SO₄유형, pH가 낮은 Ca(Na)-HCO₃ 유형 순이었다. Ca(Na)-Cl 유형에서 리튬 부화는 해수침투에 따른 역이온 교환으로 발생한다. 백악기 화산퇴적 분지에서 특징적으로 나타나는 Ca(Na)-SO₄ 유형 지하수에서 용존 리튬의 부화는 열수 변질 점토 광물의 산출 및 화산활동과 관련이 있는 반면, 낮은 pH의 Ca(Na)-HCO₃ 유형 지하수에서는 심부 CO₂의 상승 혼입에 의한 기반암의 풍화 촉진으로 인해 리튬 부화가 일어난 것으로 해석된다. 본 광역 예비 지화학 연구 결과는 심부 지질환경에서의 수문지화학 진화에 대한 이해와 함께 향후 경제성 있는 리튬 탐사 지침과 관련하여 유용한 정보를 제공할 것이다.

• 지질공학
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• 제8권3호
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• pp.247-259
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• 1998

먹는샘물은 국민의 건강과 직결될 뿐 아니라 귀중한 지하수자원이라는 점에서 엄격한 품질기준과 사후관리가 요구된다. 본 연구에서는 대보화강암(20개)과 불국사화강암(4개) 지역에 분포하는 먹는샘물 업체를 대상으로 원수의 수질특성을 수리화학적인 측면에서 해석하였다. 대보화강암과 불국사화강암 지역에 분포하는 먹는샘물 업체의 원수의 수질특성은 수리화학적으로 유사한 경향을 보이지만 상이한 부분도 있다. 수소이온농도, 전기전도도, 총고용물질, 경도, 양이온과 음이온의 함량은 대보화강암 지역이 불국사화강암 지역보다 높게 나타난다. 양이온 중에서 대부분은 Ca>Na>Mg>K의 순으로 함량비를 나타내며 음이온 성분의 함량은 $HCO_3>SO_4>Cl>K$의 순을 보인다. 화강암지역에서 $Ca-Na-HCO_3$ 유형이 가장 우세하며 Ca함량이 가장 높은 현상은 화강암에 풍부하게 포함되어 있는 사장석류의 용해작용에 기인하기 때문인 것으로 보인다. 대보화강암 지역에서는 $Ca-HCO_3(0.84),{\;}Mg-HCO_3(0.81),{\;}SiO_2-Cl(0.74),{\;}Na-HCO_3(0.70)$ 등이 비교적 높은 상관관계를 보이며, 불국사화강암 지역의 경우 K-Mg(0.93), $K-HCO_3(0.92)$, Mg-Cl(0.92), $Cl-HCO_3(0.91)$, K-F(0.90) 등이 다소 높은 상관관계를 보인다. 실리카 상들을 제외한다면 대부분의 지하수는 방해석의 포화도에 가장 근접한 상태를 보여 주며 돌로마이트, 석고, 형석에 대하여는 불포화정도가 다소 큼을 나타낸다. 실리카의 활동도가 증가하는 동안 K, Na같은 알칼리원소의 활동도와 pH는 크게 증가하지 않았는데 이는 장석류로부터의 용해작용 이외에 석영과 같은 실리카상들의 용해작용에 의하여 규산이 어느 정도 공급되었음을 의미한다. 전반적으로 보아 화강암 지역의 지하수가 암석내에 가장 풍부하게 존재 하는 장석류에 대하여 아직도 불포화 상태에 있기 때문에 pH의 증가와 함께 장석류와의 반응이 계속 진행될 수 있을 것으로 예상된다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.67-75
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• 2008

개별요소방법은 재료의 미시적 거동 및 불연속적 거동과 관련하여 지반공학 분야에서 그 활용이 증가하고 있으나, 기존 개별요소 방법들은 입자형태의 재료들간 상호작용을 위주로 연구되었으며, 이는 지반공학 분야에 개별요소 방법을 제한적으로 적용하는 주요 원인이 되었다. 최근 기존 개별요소 방법에 흙, 암반 및 투수성 매질에서의 물 흐름을 고려한 수리연동 기법의 적용연구(Kawaguchi et al., 2003; Shimizu, 2004)가 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 개별요소방법에 수리연동 기법을 적용하여 수압조건별 지반의 공동생성 및 확장에 대한 수치해석을 실시하였다. 직사각형 해석요소에 입자크기와 초기 간극률 조건에 대한 개별요소 및 경계면 생성 후, 서보 제어방법을 통한 경계면 응력조건을 구현하였다. 수리거동의 고려는 연속방정식과 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 압력과 속도를 구한 후, 입자와 유수간의 상호작용을 풀어가는 방식(Tsuji, 1993)으로 수행하였다. 구속압 조건($0.1MP{\alpha},\;0.5MP{\alpha}$)에 대하여 해석모델 중앙지점에 7단계로 증가되는 수평방향 유속을 재하하고, 재하지점 인근의 개별요소 이동 및 지점별 유량, 유속, 압력, 경계면 응력변화 등을 분석하였으며, 해석조건에 따라 개별요소와 수리 영향의 상호거동을 통한 공동생성 및 확장, 한계압력 발생 등을 확인하였다.