• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.26-26
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• 2020

하천수의 수심을 유지하기 위하여 설치된 콘크리트 취수보 대신 강자갈이나 쇄석을 채움재로 하는 돌망태를 사용하게 되면 토사퇴적으로 인한 건천화나 상, 하류 수생태계 단절과 같은 문제를 어느 정도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자갈접촉산화작용에 의한 수질개선과 공사비 절감 효과 등의 장점이 있다. 그러나 돌망태는 투수성이므로 불투수성인 콘크리트 보다 저류측면에서 불리하다. 콘크리트 취수보에서의 흐름은 보 정점의 형상, 보의 폭, 높이, 그리고 월류수심에 좌우되며, 베르누이 방정식과 연속방정식에 의해 방류량 산정식을 유도하고, 유량계수와 같은 실험상수를 결정하여 방류량을 계산한다. 돌망태 취수보의 흐름은 보의 높이, 보의 길이, 보의 상류수심 외에 채움재의 형상, 입경, 배치상태가 흐름에 영향을 미친다. 따라서 콘크리트 취수보에 적용되었던 기존의 방류량 산정식을 그대로 적용할 수 없다. 돌망태 보의 통과류는 실험상수가 포함된 비선형 수두손실방정식으로 표현할 수 있다. 실험상수는 비표면적의 크기를 의미하는 채움재의 평균동수반경와 관계되며, 평균동수반경은 채움재 입자의 형상으로 부터 구할 수 있다. 따라서 실험을 통하여 채움재 입자의 형상과 크기에 따른 실험상수와 평균동수반경의 관계를 구하면 비선형 수두손실방정식으로부터 통과류의 방류량을 계산할 수 있게 된다. 본 연구는 돌망태 취수보가 대수층함양 원수 공급시설물로서 타당한가를 평가하기 위하여 수행되었다. 콘크리트 취수보의 월류량 계산은 기존의 방류량 산정식을 이용하였으며, 돌망태 취수보는 실험상수와 평균동수반경의 기존관계식을 이용하여 통과류의 방류량을 계산하였다. 이와 같이 계산된 각각의 수심-방류량 관계로 부터 수심을 비교하였다. 동일한 유량조건에서 돌망태 취수보의 상류수심은 콘크리트 취수보보다 작게 계산되었다. 상류수심은 돌망태 채움재 입자의 크기가 작을수록 증가하여, 돌망태 취수보는 채움재의 입자크기가 작을수록 저류성능이 개선됨을 알 수 있었다. 따라서 돌망태 취수보는 채움재의 입경이 작을수록 콘크리트 취수보의 저류수준에 접근할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 자원환경지질
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• 제39권3호
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• pp.269-284
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• 2006

지하수위와 하천수위와의 상호반응과 수리적으로 다른 특성을 가지는 각 층별(실트질 모래층, 자갈모래층, 풍화대층) 반응관계를 알아보기 위하여 시계열 분석에서 많이 사용되어 온 방법인 자기상관분석과 교차상관분석방법을 이용하였다. 만경강 하천부지에 각 층을 대표하는 깊이에서 지하수위를 관측한 결과, 지하수위가 강수량보다는 하천수위변동에 민감하게 반응하고 있었다. 연구지역의 하천수위변동은 만경강 제수문의 조절과 조석의 영향을 받아 주기적인 수위변동이 우세하기 때문에 강수량과의 상관성은 낮다. 다심도 관정에서 각층별 하천수위에 대한 지하수위 반응은 시간지연 없이 서로 같이 변동하는 것으로 나타났으며, 반응시간은 하천과 가까운 관정에서 30-60분 이내로 빠르며 하천에서 거리가 멀어지면서 반응시간은 대체로 늦게 나타났다. 그러나 하천과 멀리 떨어져 있는 관정이더라도 하천수위에 대하여 빠른 반응을 보이는 관정이 있으며, 이는 하천과 대수층과의 높은 수리적 연결성을 나타낸다. 지하수위의 하천에 대한 반응양상이 다르게 나타나는 것은 대수층의 수리적 불균질성에 의한 것으로 사료된다. 연구지역의 하천은 대체로 지하수위가 하천수위보다 높게 관측되고 있기 때문에 지하수가 하천으로 유출되는 이득하천의 성격을 가지고 있다고 판단되나, 하천의 급격한 수위상승에 따라 역으로 하천의 물이 지하수로 공급되는 손실하천의 성격도 보여주었다. 하천수위와 대수층이 연결된 시스템에서 시계열분석으로서의 자기 및 교차상관분석은 수리적 상호관계를 파악하기 위한 유용한 도구로 활용될 수 있다.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.71-79
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• 2009

다공질매질에 굴착된 2개의 관정과 단열암반층에 굴착된 2개의 관정으로 부터 단계양수시험이 실시되었다. Jacob(1947)이 제시한 P = 2.0 값은 단계양수시험의 수위강하를 해석하기 위하여 다공질매질과 단열암반층에 모두 적용되고 있다. 단계양수시험 해석에 대한 선형 모델(Jacob's graphic method)의 문제점들을 파악하기 위하여, 선형과 비선형 모델(Labadie and Helweg's least-sauares method)에서 산정된 우물상수(대수층손실상수(B), 우물손실상수(C) 및 우물손실지수(P))를 비교 분석하였다. 선형과 비선형 모델에서 산정된 C와 P값의 차이는 대수층의 투수성과 관정의 조건에 따라 다양하게 나타났다. 즉, 다공질매질에서 비선형 모델로 산정된 C값은 선형 모델로 산정된 C값에 비해 약 $10^0{\sim}10^{-2}$, 단열암반층에서는 약 $10^{-3}{\sim}10^{-6}$배 낮게 나타났다. 비선형 모델을 통해 산정된 다공질매질의 P값은 $2.124{\sim}2.775$, 단열암반층은 $3.459{\sim}5.635$의 범위로 산정되었으며, 이때 비선형 모델에서 우물손실은 P값에 따라 크게 좌우되었다. 선형과 비선형 모델을 통해 산정된 우물효율성의 차이는 다공질매질에서 $1.56{\sim}14.89%$, 단열암반층에서 $8.73{\sim}24.71%$를 보여 모델의 선택에 따라 상당한 오차를 가지는 것으로 나타났다. 또한 비선형의 최소제곱법을 적용한 회귀분석 방법이 모든 대수층의 단계양수시험 해석에 있어 매우 유용함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.119-119
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• 2010

무한 지속 가능한 지열 에너지를 활용한 공조시스템인 지열원 냉난방 시스템은 기존의 공조 시스템보다 열원이 안정적이기 때문에 높은 효율과 우수한 성능을 가지므로, 기후변화협약 대응의 주요수단으로서 기술개발과 보급이 증대되고 있다. 본 연구에서는 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템에 대한 실증 연구를 통하여 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 하절기 냉방 성능을 분석하였다. 대수층 축열 냉난방 시스템은 주입정과 양수정의 2개의 우물공이 설치되어 있으며, 겨울 난방 운전 중에 한 개의 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입한 후 낮은 온도의 지하수를 타 우물공에 축열하고, 하절기에 겨울에 저온으로 축열된 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입하여 온도가 증가된 지하수를 타 우물공에 주입한다. 즉, 계절별로 열펌프에서 생성된 냉수와 온수의 대수층 축열을 위하여 계절별로 주입정과 양수정이 바뀌게 된다. 본 연구의 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 2009년 8월의 주요일자별 시스템 운전 중의 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 각각 4.7과 3.4이상의 우수한 성능을 나타냈다. 또한, 모든 일자에 대하여 외기온도가 $31.6^{\circ}C$서 $22^{\circ}C$까지 변화가 크게 나타났지만 열펌프 유닛 COP와 시스템 COP의 변화는 미소하였다. 이는 양수정으로부터의 지중 순환수가 운전기간 중에 $17.5^{\circ}C$로 일정하게 유지되었기 때문이다. 양수정과 주입정 사이에 5개의 관측공을 설치하였으며, 양수정 측에 인접한 관측공의 온도는 거의 변화가 없었으며, 단기간이지만 널리 사용되고 있는 수직밀폐형 시스템과 달리 지속적인 냉방운전 중의 양수 온도의 증가는 발생하지 않아 안정적인 성능을 나타냈다. 주입정에 인접한 모니터링 홀의 온도는 심도가 깊은 곳의 온도가 낮은 곳보다 높게 나타났다. 이는 냉방 운전 시 열펌프 유닛의 실외열교환기에서 지중 순환수가 냉매로부터 열을 취득하여 온도가 상승하면서 주입정측에 온열이 축열이 진행되었기 때문으로 분석되며, 하절기의 냉방 운전 시간이 증가할 경우 축열 효과는 더욱 증가할 것으로 예상된다. 양수정과 주입정 중간의 모니터링 홀의 온도는 2009년 8월 가동 중에 온도변화는 없었는데, 이는 양수정과 주입정 사이의 열간섭이 발생하지 않았기 때문으로 분석된다. 일자별로 운전 중의 열펌프 유닛 COP는 차이가 없었지만, 운전 및 정지 시간을 모두 포함한 시스템 소비전력과 냉방용량을 모두 합산하여 산정한 일일 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 일자별로 다소 차이가 발생하였는데, 이는 각 일자별로 열펌프 유닛 가동율의 차이로 인하여 열펌프 유닛 가동 전에 먼저 작동되는 지중순환펌프의 운전 소비전력의 차이와 열펌프의 단속운전 시의 열손실과 추거 소비전력의 차이 때문이다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권2호
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• pp.95-102
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• 1997

지금까지 균열대수층에 관한 많은 모델들이 제안되었다. 본 연구에서는 block의 상부에 일정수두 경계가 규정되어 있으며 이중공극 대수층내에서 block으로부터 균열로 향하여 흐르는 부정류의 새로운 프락탈 모델이 개발되었다. 이 모델은 양수정의 우물저장 효과와 우물손실 효과를 고려하고 있으며, 아울러 block과 균열간의 fracture skin도 고려하는 것이다. 본 모델은 fracture skin이 존재하지 않는 경우에는 Hantush(1960)의 수정식 또는 Boulton과 Streltsova(1978)의 식을 2차원의 해로서 포함하는 일반화된 모델이 된다. 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3의 유동 차원과 띠러 가지 누수계수 및 fracture skin에 대해서 그리고 양수정과 관측정에 대해서 무차원의 시간에 대한 무차원의 수위하강 표준곡선이 작성되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.414-414
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• 2021

유역 상류의 지표수는 급경사로 인해 빠른 흐름을 나타냄으로써 유역의 저류기능은 하류부에 비해 부족한 형편이다. 또한 광역상수도의 공급이 불가능한 지역이 많아 소규모 급수시설을 이용하여 물공급에 대처하고 있다. 샌드댐은 이와 같은 물공급 소외지역의 저류기능을 높이기 위해 활용될 수 있으며 주된 특성은 증발에 의한 손실 방지와 겨울철 결빙에 따른 대처가 가능하다는 점이다. 본 연구에서는 춘천 물로리 지역을 중심으로 샌드댐의 공급기여도를 평가하기 위해 SWAT-MODLFOW모형을 이용한 수문성분 분석을 수행하였다. 그 결과 연구 지역의 수문성분 중 상당한 양의 측방 흐름이 발생하는 것을 알 수 있었다. 월평균 지하수 함양 분포는 유역의 제한된 지역에서만 발생했고, 토양 유형과 밀접한 관련이 있었다. 전체 지하수 함양량의 약 85 %는 지역의 여름과 봄철에 발생했고 연평균 함양률은 강수량의 약 6 %내외로 저조하였다. 하천과 대수층은 연결성을 나타냈으며 유역 출구 부근에서 하천유출량이 증가하는 양상을 나타냈다. 대수층과 샌드댐 저류지에서 이용 가능한 물의 양은 수위저하를 야기하지 않으면서 약 30m³/일의 물을 공급할 수 있음을 보여주었다. 현재 이 지역의 물 공급 수요는 15.4m³/일임을 감안하면 샌드댐 설치후 이 지역의 공급은 비교적 안정적일 것으로 기대된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권2호
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• pp.59-65
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• 2005

단공 수리시험으로서의 단계양수시험은 일반적으로 대수층 및 우물의 생산성 혹은 효율을 평가하기 위해 수행되어 왔다. 단계양수시험은 기본적으로 초기에 저양수량으로 양수를 하며 양수관정의 수위가 안정되면 다음 단계의 고양 수량으로 다시 수위가 안정될 때까지 양수를 지속한다. 이러한 과정은 최소 3단계 이상 반복되며 각 단계별 양수지속시간을 동일하여야 한다. 본 기술자료에서는 그 동안 국내에서 수행된 단계양수시험의 해석과 관련하여 몇 가지 문제점들을 살펴보았다. 그 결과 단계양수시험에 대한 부적절한 해석결과는 주로 잘못된 해석개념 및 불완전한 현장 양수자료와 관계가 큰 것으로 파악되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.387-387
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• 2017

인공함양 시설을 설계 및 운영하는 단계에서 설치 예정부지의 자연적 특성(지형, 지질, 기후 등)과 인공적 특성(주입정과 양수정의 거리, 주입량, 양수량 등)은 중요한 인자라고 볼 수 있다. 인공함양 예정 부지의 개념모델을 설정하고 수리전도도와 이격거리(주입정과 양수정의 직선거리)에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 인공함양 예정 부지는 충적대수층이며, 인공함양 주입량과 양수량은 $150m^3/day$로 동일하게 설정하였다. HydroGeoSphere 모델링을 통한 민감도 분석은 수리전도도($10^{-1}cm/sec$, $10^{-2}cm/sec$, $10^{-3}cm/sec$, $10^{-4}cm/sec$)와 이격거리(10 m, 50 m, 100 m) 조건에 대해 총 12회 수행하였다. 수리전도도가 $10^{-1}cm/sec$ 및 $10^{-2}cm/sec$인 경우의 모델링 결과, 이격거리가 100 m 범위 이내에서는 지하수위 변동이 발생하지 않았다. 수리전도도가 $10^{-3}cm/sec$인 경우의 모델링 결과, 이격거리가 10 m일 때 5 m 이내의 수위하강이 발생하고 영향반경은 약 14 m 정도로 나타났고, 이격거리가 50 m일 때 5 m 이내의 수위하강이 발생하고 영향반경은 약 31 m 정도로 나타났고, 이격거리가 100 m일 때 5 m 이내의 수위하강이 발생하고 영향반경은 약 34 m 정도로 나타났다. 수리전도도가 $10^{-4}cm/sec$인 경우의 모델링 결과, 이격거리가 증가할수록 양수에 의한 수위하강과 영향반경이 증가하였으며, 낮은 수리전도도로 인해 양수로 인한 수두손실을 회복할 수 없었기에 양수정 주변에서 반경 수십 m 이상의 수두하강 영역을 형성하고 주입정 근처에서는 주입속도가 대수층의 투수능력에 비해 상당히 높기 때문에 5 m 정도의 수위상승이 나타났다. 모델링 결과를 분석하여, 수리전도도가 $10^{-3}cm/sec$ 이하이고 이격거리가 10 m 범위 이상인 충적대수층에 $150m^3/day$를 주입하면서 동시에 $150m^3/day$를 양수하는 시스템에서는 지하수위변동이 발생하므로 주입량과 양수량의 조절이 필요하다는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.2021-2025
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• 2010

우리나라 대표적인 도서지역인 제주도는 대부분의 하천이 평상시 건천의 형태로 유지되며, 일정한 강우가 도달해야만 지표유출이 발생하는 경우가 대부분이다. 이와 같은 하천특성은 내륙과 매우 상이하여 일반적으로 사용되는 유역 수문해석 방법으로는 정확한 수문성분의 산정을 기대하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 완전연동형 지표수-지하수 결합모형인 SWAT-MODFLOW을 이용하여 지표수 유출성분과 지하수 유동변화 및 지하수 개발까지 고려한 제주 표선유역의 통합수문성분 해석을 수행하였다. 특히 SWAT-MODFLOW에 포함된 양수모듈(MODFLOW의 well package 와 SWAT의 물이동 옵션 결합)을 이용하여 198개의 현 양수정 자료를 모의하였고, 현재 양수량, 현재양수량의 10배, 20배로 증대시켜 가며 수문성분 변화를 살펴보았다. 양수를 통해 지하수를 개발하여 사용하면 실질적으로 기저유출량의 감소가 발생하는 것으로 나타났고, 이러한 영향은 상류부 보다는 하류부에서 크게 작용할 것으로 판단된다. 그러나 제주도 지형적인 특성상 자연적으로 대수층으로 함양된 지하수가 대부분 바다로 유출, 손실되고 있으나 지하수를 양수할 경우, 손실량의 일부는 지하수 개발을 통해 효과적으로 사용됨으로써 제주 수자원의 추가 수자원확보량으로서 활용될 수 있을 것이다.

• 지질공학
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• 제22권2호
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• pp.195-205
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• 2012

겨울철 수막재배를 하고 있는 논산시 왕전리지역의 지하수 취수량감소 원인을 파악하기 위하여 양수시험을 실시하였고, 수막재배에 이용되고 있는 지하수 사용량과 월별 지하수위를 측정하였다. 8개 지하수공에서 양수시험 결과 투수량계수는 $119.9{\sim}388.1m^2/d$, 저류계수는 $1.5{\times}10^{-4}{\sim}5.5{\times}10^{-4}$의 범위이고 주 대수층은 충적층으로 나타났다. 수막재배용 지하수의 양수는 겨울철 약 3개월에 걸쳐서 일어나며 일평균 양수량은 $8,100m^3/d$ 정도였으며 연간 최대 지하수위 변동은 10 m까지 일어나고 있다. 연구지역의 지하수위는 수막재배용 양수가 중단된 지 5개월이 지난 8월에야 완전한 수위회복을 보인다. 이는 연구지역 대수층의 지하수 산출능력에 비해서 겨울철 수막재배시기의 과도한 양수에 의한 것으로 해석된다. 연구지역 중심부 일대의 지하수위는 -3.0~4.38 m로서 연간 8, 9, 10월을 제외한 나머지 9개월은 노성천 하천수위보다 낮아서 하천수가 연구지역으로 유입되는 손실하천의 양상을 띤다. 연구지역에서 겨울철 수막재배에 따른 취수량 감소문제를 해결하기 위해서는 지금보다 규모가 적은 수막재배시설을 운영하여 양수량을 줄이거나 수막재배에 이용된 지하수를 재활용하는 인공함양 수막재배시스템 개발 등이 필요하다.