• 한국수자원학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.511-520
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• 2006

강변여과는 강물을 강변의 충적대수층에 통과시켜 지층의 자체정화능력을 이용하여 오염물질을 상당량 저감시킨 후 양수하는 방식이다. 국내에서는 대부분의 원수를 지표수에서 취수하여 사용하고 있는 실정이나, 오염물질의 증가로 인하여 지표수를 원수로 사용하기가 점점 어려워지고 있다. 강변여과를 이용하여 양질의 원수를 확보하기 위해서는 오염물 이동에 관한 이해가 중요하다. 본 연구에서는 대수층에 용존성 유기물질(DOM)과 박테리아가 동시에 존재할 경우를 대상으로 대수층을 4상(four-phase: 흙입자, 물, 박테리아, 용존성 유기물질)으로 모델링하고, 이들의 물리, 화학, 생물학적 특성을 고려하여 물질의 거동을 기술하는 수학적 모델을 제시하였다. DOM과 박테리아와 같은 콜로이드성 물질은 오염물의 이동을 가속시키고, 평형 분배계수가 중요한 역할을 하는 인자인 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제34권4호
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• pp.417-422
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• 2001

계면활성제는 소수성 화합물로 오염된 토양과 대수층을 복원하는데 사용할 수 있다. 본 연구의 목적은 톨루엔으로 오염된 사질토양을 복원하는데 사용될 수 있는 적당한 계면활성제들의 선택과 선택된 계면활성제들이 얼마나 효과적으로 톨루엔을 제거하는가를 연구하는데 있다. 사용된 토양은 Ottawa 사질 토양이며, 이용된 유기오염물질은 톨루엔이었다. 6종의 계면활성제의 선택은 독성도, 용해도 등에 따라 이루어졌으며, 이들을 이용한 계면활성제들의 선택실험 방법은 separatory funnel 실험과 shaker table agitation and centrifugation 실험이다. HLB 및 표면장력과 본 연구의 실험 결과에 의하여 6종의 계면활성제 중 가장 효율적인 종으로 Sandopan JA36(an anionic surfactant)과 Pluronic L44(a nonionic surfactant)가 선택되었다. 최고의 톨루엔 회수율 96%는 Sandopan JA36를 사용한 shaker table agitation and centrifugation 실험에서 얻었다.

• 물과 미래
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• 제27권1호
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• pp.79-88
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• 1994

부곡온천 지역의 지속적인 지하수위 하강에 대비하여 온천지역의 지하수 흐름을 3차원 모형인 MODFLOW를 이용하여 해석하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 변수보정 과정에서 대수층의 투수계수는 0.0134m/d로, 저류계수는 0.020으로 나타났으며, 모형이 추정한 장기간의 지하수위 변동은 관측치와 잘 맞았다. 2) 여러 가지 시나리오에 대하여 1년간의 기간에 대한 시뮬레이션을 한 결과 가장 나쁜 조건인 년간 함양량이 작고 년간 양수량이 큰 경우에는 시뮬레이션 기간의 초기에 비해 말기에 지하수위가 저하되었으나 그 외의 경우에는 말기의 수위가 초기의 수위보다 낮아지지 않았다. 3) 온천지역의 안전채수량은 함양율의 크기와 지하수위의 고저에 크게 영향을 받는 바, 양수량의 결정은 년중 지하수위가 가장 낮은 4월경에 과다한 수위저하가 발생하지 않도록 하여야 한다.

• 한국농공학회논문집
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• 제63권2호
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• pp.85-96
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• 2021

Irrigation return flow is defined as the excess of irrigation water that is not evapotranspirated by direct surface drainage, and which returns to an aquifer. It is important to quantitatively estimate the irrigation return flow of the water cycle in an agricultural watershed. However, the previous studies on irrigation return flow rates are limitations in quantifying the return flow rate by region. Therefore, simulating irrigation return flow by accounting for various water loss rates derived from agricultural practices is necessary while the hydrologic and hydraulic modeling of cultivated canal-irrigated watersheds. In this study, the irrigation return flow rate of agricultural water, especially for the entire agricultural watershed, was estimated using the SWMM (Storm Water Management Model) module from 2010 to 2019 for the Madun reservoir located in Anseong, Gyeonggi-do. The results of SWMM simulation and water balance analysis estimated irrigation return flow rate. The estimated average annual irrigation return flow ratio during the period from 2010 to 2019 was approximately 55.3% of the annual irrigation amounts of which 35.9% was rapid return flow and 19.4% was delayed return flow. Based on these results, the hydrologic and hydraulic modeling approach can provide a valuable approach for estimating the irrigation return flow under different hydrological and water management conditions.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.101-115
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• 2018

본 연구는 자유면대수층 즉, 충적대수층에서 다양한 필터조건에 따른 영향을 평가하기 위하여 수행하였다. 시험을 위해 모래층 및 자갈층으로 구성된 충적대수층에 필터층, 양수정, 관측정을 각각 설치한 모형시험장치를 제작하였다. 제작된 모형시험장치를 이용해 단계 및 장기양수시험을 수행하였으며, 각 시험조별 투수특성을 확인하고 적정양수량을 산정하였다. 모래층에서 수행한 이중필터와 단일필터의 적정양수량을 비교하면, 이중필터인 SD-300은 동일두께의 단일필터인 SS-300에 비해 최종 적정양수량이 216.8% 높게 평가되었다. 이중필터 SD-300과 필터층 두께가 얇은 단일필터 SS-100을 비교하면, 이중필터인 SD-300은 SD-100에 비해 최종 적정양수량이 709.2% 높게 나타났다. 시간경과에 따른 적정양수량의 변화를 분석한 결과, 이중필터와 단일필터의 적정양수량 비는 시간이 경과할수록 증대됨을 확인하였다. 장기적인 취수효율의 변화를 평가하기 위하여 초기 적정양수량이 50% 저감되는 시점을 검토한 결과, 이중필터인 SD-300은 동일두께 단일필터인 SS-300 대비 약 351.1% 높은 값을 보이며, SS-100 대비 약 579.0% 높은 값을 보인다. 이러한 결과를 볼 때, 초기 양수량이 50%로 저하되는 지점을 우물 수명으로 가정하면, 이중필터는 동일두께의 단일필터 대비 약 3.5배, 일반적인 단일필터 대비 약 5.8배의 수명 증대가 예상된다. 이와 같은 결과는 강변여과수나 해변여과수를 활용하기 위한 우물설계에 활용될 수 있을 것이다. 또한, 향후 수행될 현장실증시험 성과와의 상호비교를 통해 이중필터 효과에 대한 보다 명확한 규명이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.71-88
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• 2003

지하수 오염에 대한 광역적인 취약성 평가를 위한 DRASTIC 시스템은 미국 EPA에서 개발된 것으로서 지하수위, 충진률, 대수층매체, 토양매체, 지형경사, 비포화대매체, 수리전도도등 수리지질학적 요소들을 이용하여 지하수 오염 취약성을 상대적으로 평가하기 위한 표준화된 시스템으로 현재 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 GIS 기법을 활용하여 기본 DRASTIC 모델에 구조선 밀도, 토지이용, 터널굴착으로 인한 지하수위 저하의 영향을 추가한 변형된 DRASTIC 모델을 개발하고 ${\bigcirc}{\bigcirc}$지역의 터널굴착으로 인한 지하수 오염가능성을 평가하고자 하였다. 통계적인 분석을 위하여 각각의 인자별 벡터 레이어를 격자레이어로 전환하고 각 인자별 상관계수, 3방향의 주성분분석에 의한 공분산, 고유치, 고유벡터 등을 구하여 인자들의 상관관계를 비교 분석하였다. 또한, 일반적인 DRASTIC 레이어와 구조선 밀도 레이어, 토지이용 레이어, 터널굴착영향 레이어간의 상관계수를 각각 구하고, 이를 각각의 가중치로 적용하여 최종적인 변형된 DRASTIC 모델을 구축하고자 하였다. 변형된 DRASTIC 모델을 사용한 결과 일반적인 DRASTIC 모델에 비해 오염 가능지역이 많이 세분화되었고, 그 결과를 활용하여 오염가능성이 높은 취약지역을 구체적으로 구분할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권12호
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• pp.1221-1234
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• 2013

본 연구는 중력댐 하부에서, 침투류에 의한 양압력과 누수량을 산정을 위한 방법론 제시를 그 목적으로 한다. 이를 위하여, 유한차분법을 이용한 3차원 부정류 수치모형을 개발하였다. 개발된 모형은 비균질 매체에서 Darcy 방정식을 만족하는 포화흐름을 모의할 수 있다. 모형의 검증을 위하여 우물이 있는 대수층에서 질량 이동을 산출하였고, mass balance 오차는 3%를 상회하지 않는 것이 확인되었다. 개발된 모형을 이용하여 중력댐 하부 대수층에서, 차수벽과 배수공의 존재에 의한 양압력과 누수량의 변화를 산출하였다. 유선망 방법과 비교한 양압력은 서로 유사한 결과를 나타내었으며, heel에서 toe까지의 양압력은 선형적인 분포를 보인다. 차수벽의 길이가 증가함에 따라서 heel에서의 양압력 강도는 선형적으로 감소하지만, 대수층을 통과하는 누수량은 비선형적으로 감소한다. 또한, 댐 설계 기준에서 제시되는 양압력 계산 공식의 계수들을 분석한 결과, 감소계수 ${\alpha}=1/3$ 은 차수벽의 길이가 전체 대수층 높이의 약70%일 경우에 해당하는 값으로 산출되었다. 배수공 주위에서 양압력은 연직 혹은 수평방향으로 급격한 곡률을 나타낸다. 본 연구에서 개발된 수치모형은 중력댐 설계에서 하부 침투류에 의한 영향, 특히 비균질성을 반영하여 양압력과 누수량을 평가하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권6호
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• pp.431-446
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• 2007

지하수 유동 모델에 반영되는 유역의 수리지질학적, 수문학적 특징들은 지하수 유동 특성에 주요한 영향을 미칠 수 있는 현장 특성들이다. 상기 특징들을 최대한 반영하기 위하여 438개의 관정자료를 토대로 갑천 유역(유역 면적$648.3km^2$)의 대수층 구조 특성을 분석하고, 24개의 하천 자료를 이용하여 지하수 유동 모델을 구축하였다. 그리고 검 보정된 준분포형 유출모형(SWAT)의 소유역별 지하수 함양량 결과를 3차원 지하수 유동 모델(MODFLOW)과 연계하여 갑천 유역의 광역 지하수 유동 특성을 평가하였다. 모의된 지하수위와 86개 지하수 관측정의 지하수위 비교에서 결정계수는 0.99, 유역 전체의 물교환량의 상대오차율이 약 0.57%로 갑천 유역의 지하수 유동 특성을 잘 반영하였다. 갑천 유역의 지하수는 지형 및 대수층 특성과 하천의 영향에 의하여 전반적으로 유역 남쪽에서 북쪽으로 유동하는데 산지 지역에 존재하는 하천들은 손실과 이득 하천의 형태를 반복하는 반면, 갑천 중 하류 부분과 갑천-유등천 합류 부근은 이득하천의 형태를 보이고 있다. 그리고 소유역별 지하수 물교환량 분석한 결과, 상기 지역을 포함하는 소유역의 하천 공급원이 해당 유역의 지하수 함양량보다 지하수 유동 체계에 따라 인근 소유역에서 공급되는 지하수 유입량 비율이 훨씬 높은 것으로 분석되었다. 반면 유등천 중 상류 지역의 소유역을 제외한 산지 지역의 경우는 하천 공급원이 지하수 유동 체계에 의한 유입량보다 해당 유역 내에서 공급되는 지하수 함양량 비율이 높은 것으로 분석되었다. 따라서 지표수와 지하수의 상호작용 및 하천 유출에 지하수 유동 특성이 주요한 영향을 미치는 것으로 평가되었다.

• 청정기술
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• 제25권3호
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• pp.206-222
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• 2019

최근에는 다양한 다상오염물 거동 흐름 모델들이 개발되었고 일부는 상용화되기도 하였으나, 대부분이 압력기저접근방식을 갖고 개발된 프로그램들이므로 다양한 수치적 어려움을 내재하고 있다. 이러한 수치적 어려움을 극복하기 위해서는 분율흐름접근방식을 따르는 기존 다상흐름거동 수치모델로 개발된 MultiPhaSe flow (MPS) 모델에 계면활성제에 의한 용해 현상을 모사할 수 있는 오염물 거동 모듈을 결합해서 MultiPhaSe flow and TranSport (MPSTS) 프로그램을 본 연구에서 개발하였다. 개발된 모델은 Clement의 해석 해를 사용하여 검증하였다. 여기서 MPSTS프로그램은 입자추적법과 결합한 라그랑지안-율러리안 기법을 이용해서 상간물질전달 효과와 다상내 오염물 거동 기능을 결합한 계면활성제 활용 복원과정을 모사할 수 있는 프로그램이다. 본 연구에서는 개발된 모델을 이용해서 소수성 액체(non aqueous phase liquid, NAPL)로 오염된 지역의 계면활성제에 의한 오염 정화 시 층상구조를 가지는 수리지질학적 불 균질성이 복원효율에 미치는 영향을 수치 모의 하였다. 수치모의 결과, 하부 층의 수리전도도가 상부 층의 수리전도도보다 10배, 20배, 50배로 큰 경우에 대해서 하부에서 물속에 용해된 디젤의 농도가 높게 나타난다. 왜냐하면 계면활성제가 하부 층을 따라서 좀 더 빨리 움직여서 하부 층에서 잔류 소수성 액체를 좀 더 많이 용해시켰기 때문이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권12호
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• pp.1143-1157
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• 2020

본 연구에서는 SWAT-CUP을 이용한 SWAT 모형의 검·보정 과정에서 다중 관측 지점 및 변수를 고려한 분석의 기준을 제시하였으며, 이의 적용을 위해 용담시험유역에서 장기 관측된 유량, 토양수분량, 그리고 증발산량을 활용한 모의수행 및 유역의 수문 유출특성과 물순환 관점의 물수지를 검토하였다. 모형은 유역 내 다중 관측 자료의 특성을 반영할 수 있도록 순차적 보정 방법과 SWAT-CUP에서의 최적 매개변수 값 산정을 위한 모의 실행 및 반복 횟수 설정(초기 1,000회 모의 실행, 이후 500회 모의 반복), 그리고 전체 및 부분 수행 등을 통해 소유역별 각기 다른 매개변수 값으로 보정하였으며(유역출구 유량 ENS 0.85, R2 0.87, 그리고 PBIAS -7.6%), 이를 유역출구 지점에 대해 순차적이 아닌 일괄 적용한 분석결과(ENS 0.52, R2 0.54, 그리고 PBIAS -22.4%)와 비교하여 그 방법상의 우위를 확인하였다. 총 15개년의 모의 결과로부터 용담댐 유역의 직접유출은 35%, 기저 및 중간유출과 회귀유량을 합한 값은 65%로 전체 유출률은 53%이며, 증발산량은 전체 강우의 39%에 상당하는 양이 발생하는 것을 파악할 수 있었으며, 아울러 소유역별 연간 총 유출량(일평균 21.8 m3/sec) 등을 포함한 물이용 가능 수량은 연간 총 6.96억 m3으로 소유역별로는 약 540 ~ 900 mm로 분석되었다.