The Development of Multi-channel Electrical Conductivity Monitoring System and its Application in the Coastal Aquifer

다채널 전기전도도 모니터링 시스템의 개발과 연안지역 공내수 모니터링에 대한 적용 사례

Particularly in research related to seawater intrusion the change of fluid electrical conductivity is one of major concerns, and effective monitoring can help to optimize a water pumping performance in coastal areas. Special considerations should be given to the mounting of sensors at proper depth during the monitoring design since the vertical distribution of fluid electrical conductivity is sensitive to the characteristics of seawater intrusion zone. This tells us the multi-channel electrical conductivity monitoring is of paramount consequence. It, however, is a rare event when this approach becomes routinely available in that commonly used commercial stand-alone type sensors are very expensive and inadequate for a long term monitoring of electrical conductivity or water level due to their restricted storage and difficulty of real-time control. For this reason, we have developed a real-time monitoring system that could meet these requirements. This system is user friendly, cost-effective, and easy to control measurement parameters - sampling interval, acquisition range, and others. And this devised system has been utilized for the electrical conductivity monitoring in boreholes, Yeonggwang-gun, Korea. Monitoring has been consecutively executed for 24 hours, and the responses of electrical conductivity at some channels have been regularly increased or decreased while pumping up water. It, with well logging data implemented before/after pumping water, verifies that electrical conductivity changes in the specified depths originate from fluid movements through sand layer or permeable fractured rock. Eventually, the multi-channel electrical conductivity monitoring system makes an effective key to secure groundwater resources in coastal areas.

연안지역의 해수침투와 관련된 연구에서 전기전도도의 변화를 파악하는 것은 매우 중요한 문제 중에 하나이며, 특히 염/담수 영역에서의 전기전도도 모니터링은 양수로 인한 염수의 이동을 효과적으로 파악할 수 있기 때문에 양수 설계 최적화에 매우 유용하게 이용될 수 있다. 특히, 공내수의 수직적인 전기전도도 분포는 해수침투대의 특성에 따라서 변하기 때문에 여러 심도에 걸친 동시 모니터링이 필요하다. 본 연구에서는 상업용 모니터링 장비에 비하여 계측장비의 구성비용이 상대적으로 저렴하며 장기간 연속 모니터링 및 측정 변수들을 실시간으로 제어할 수 있는 원격 다채널 모니터링 시스템을 개발하였으며, 전남 영광지역의 해수침투 조사 시추공에 적용하여 양수에 따른 지하수의 전기전도도 변화 및 그 양상을 고찰하였다. 양수를 병행하면서 수행한 모니터링 결과, 일정 심도에서 전기전도도의 증가 또는 감소는 사질층 또는 암반의 균열을 따라 유동하는 지하수의 복합적인 영향임을 파악할 수 있었으며 이와 같은 결과는 양수 전$\cdot$후에 실시한 물리검층 결과와도 잘 일치하였다. 양수에 의한 공내수의 전기전도도 변화 특성을 심도에 따라서 실시간으로 측정할 수 있는 다채널 모니터링 시스템은 염분농도를 고려한 연안지역 지하수자원 확보에 유용하게 이용될 것으로 판단된다.