• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.24-24
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• 2020

전세계적으로 지하수 인공함양은 기후변화로 인한 극한가뭄 시대에 효율적인 물확보 방안으로 평가되고 있는 기술로서, 우리나라에서도 2015년 충청 및 강원 지역의 극한 가뭄이 발생한 이후 그 필요성이 증대되고 있다. 지하수 인공함양 대상지역의 평가를 위해서는 물의 수요에 대한 진단, 대상지역의 수리수문학적 특성, 지층의 인공함양 가능성, 원수의 확보 여부, 현행 공급 능력의 진단 등이 복합적으로 이루어져야 한다. 충청남도 홍성군 갈산면 신곡마을은 안정적인 농업용수 공급 시스템이 마련되어 있지 않아 상시 가뭄지역으로서 현행 지하수 관정에 의한 취수능력으로는 주기적인 물 부족이 발생하는 지역이며, 대용량의 암반 지하수 관정 개발도 대수층의 특성상 거의 불가능하다. 따라서, 인공함양의 원수로서 하천수 또는 함양영역 밖의 소용량의 암반 지하수를 고려할 수 있다. 월별 물수지 분석 결과, 농번기 초기인 4월에는 수요량 대비 기존 용수원(관정)에 의한 공급량이 충분하여 99 ㎥/d의 여유가 존재하나, 5월에는 215 ㎥/d의 물부족이 발생하게 된다. 반면에, 하천유출량은 3월 1,297 ㎥/d, 4월 2,899 ㎥/d 등으로서 함양원수로 사용하기에 충분한 수량이 존재할 뿐 아니라, 이 기간의 지하수위가 지표하 약 4~5 m 하부에 위치하고 있어 지하수 함양에 충분한 공간도 확보되는 것으로 평가되었다. 향후 추가적인 정밀한 수치모델링을 통하여 지하수 인공함양을 위한 적정 물량, 지하수위의 분포 변화 예측, 적정 취수량의 결정 등을 수행할 예정이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.199-199
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• 2011

ATES(Aquifer Thermal Energy Storage) 열펌프 시스템은 기존의 다양한 열원 적용 시스템 대비 효율이 우수한 것으로 알려져 유럽과 미국에서 건물 냉난방 시스템으로 적용되고 있다. 특히, ATES 시스템은 기존의 냉난방 시스템 대비 경제성이 우수한 것으로 알려져 있으나 국내에서는 이에 대한 연구 결과는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 결과를 분석하였으며, LNG 보일러와 에어컨을 사용하는 기존의 냉난방 시스템을 비교시스템으로 ATES 열펌프 시스템의 경제성 평가를 수행하였다. ATES 시스템의 연간 실증 성능 실험결과 ATES 시스템은 외기온도와 무관하게 연중 안정적인 성능을 나타내었다. 경제성 평가시에 생애주기법(Life Cycle Cost)을 적용하여 ATES 열펌프 시스템의 설치 및 운전에 필요한 총 소요비용을 산정하고, 이 결과를 바탕으로 투자회수기간법을 통해 ATES 시스템의 투자회수 기간을 산정하였다. 생애주기법 적용 시에 현재가치법을 사용하였으며, 현재가치법은 수명주기에 발생하는 모든 투자비용과 절감액을 일정한 시점을 기준으로 등가환산하는 방법을 의미한다. 현재가치법에 사용되는 현재가치는 초기비용과 현재가치계수의 곱으로 나타나는데, 여기에서 현재가치계수는 임의의 이자율로 일정기간 동안 정기적인 할부금액이 적립될 때의 현재금액을 구하기 위해 사용하는 계수를 의미한다. 전기와 LNG는 각각 2009년 7월의 (주)한국전력공사와 (주)한국가스공사의 고시요금을 적용하였다. 본 시스템은 실증 설비용량인 20RT를 대상 건물로 가정하였고, 초기투자비는 크게 공사비와 냉난방 설비 구입비로 구성되어 있으며, 기본적인 물가지표는 (사)한국물가정보(KPI)의 고시 데이터를 참조하였다. 각 시스템의 초기투자비는 ATES 시스템이 비교대상 기존 냉난방 시스템 대비 5.7배 높게 나타났다. 일일 8시간 사용기준으로 계절별 전력요금을 고려한 연간운전 비용은 ATES 시스템이 기존 시스템 대비 냉난방 시에 각각 77%와 16%를 나타내어 운전비용이 연간 절감되었고, 난방 운전 시 절감 비율이 냉방시보다 크게 나타났다. 두 시스템에 대한 생애주기비용을 산정하기 위하여 에어컨과 보일러의 기존시스템과 ATES 시스템의 가용연수를 모두 20년으로 설정하였고, 유지보수 비용은 초기투자비용의 2%로 설정하고, 할인율은 은행 예금이자를 기준으로 5%로 설정하였다. 전기와 LNG의 요금 상승률은 (사)한국물가정보를 바탕으로 각각 2%와 8%로 가정하였다. 이러한 조건에서 생애주기법을 이용한 경제성평가는 ATES 시스템의 경우 생애운전비용이 초기투자비용보다 작게 나타났으며, 기존 냉난방 시스템은 생애운전비용이 초기투자비용에 비하여 높게 나타났다. 본 연구 대상 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 데이터와 기존 문헌으로부터 얻은 냉난방 시스템의 성능 결과를 이용하여 생애주기 비용을 적용한 결과 ATES 시스템의 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 6.62년으로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 ATES 시스템이 국내 최초로 적용됨에 따라 스크린 등의 부품을 다소 고가의 제품으로 시스템에 적용하였으므로 ATES 시스템의 신뢰성과 안정성이 확보되면 초기 투자비 감소가 가능할 것으로 예상되며, 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 더욱 감소될 수 있을 것으로 예상된다.

• 지질공학
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• 제20권2호
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• pp.121-126
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• 2010

현재 방사성폐기물 처분기술 개발을 위해 운영되고 있는 시설인 KURT는 부지특성조사의 일환으로 안정성 평가차원에서 확대하여 이뤄지고 있다. 본 연구는 KURT 주변지역의 구성된 지질모델을 기초로 하여 부지규모의 수리지질학적 유동특성에 대한 연구를 하였다. 연구지역에 분포된 시추공을 이용하여 스테레오 넷으로 도시한 결과 NS, NW, EW, 저경사 단열대군으로 구분할 수 있었으며 지질 모델의 구성요소로는 상부 토양층 및 풍화대, 저경사 단열대, 단열대로 구분되었다. 구분된 단 열대에 수리시험을 통하여 지하수가 대수층을 통해 이동할 수 있는 유동력을 제공하는 수리전도도 및 수리경사에 영향을 미치는 단열의 크기 와 방향성에 대한 정규분포 통계 분석을 수행함으로 연구지역 내 NS 방향의 단열이 우세함을 확인하였다. 또한, 저경사 단열대의 수리전도도의 값은 3.61E-07 m/s로 주요 단열대보다 큰 값을 가지며, 기반암이나 기반암에 존재하는 단열대와 수리학적 특성이 상이하다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제7권1호
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• pp.42-46
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• 2004

해양심층수는 겨울철 표층수의 냉각으로 인하여 동해 고위도 지역인 극 지역에서 형성된 후 점차로 표층수와 혼합이 차단된 상태로 순환한다. 하구역 혼합만큼 뚜렷하지는 않지만, 지하염수는 순환해수와 지하수의 혼합물기다 높은 삼투압을 가지고 있는 해수는 바다와 연결된 대수층으로 스며들어 지하수와 혼합하게 된다. 해양심층수와 지하염수의 자원특성을 파악하기 위하여 이들 수괴의 기원과 성분 및 각 수자원에 대한 수질 특성과 자원 안정성을 조사하였다. 해수 중 산소와 수소 동위원소 비는 0‰, 인 반면, 지하염수는 지표수의 순환선(meteoric water line) 위에 있거나, 벗어나는 경우도 있다. 이러한 현상은 두 수괴가 다른 기원을 가지고 있다는 것을 의미한다. 해수에 용존 된 주성분 이온(Na, Ca, Mg, K) 들은 각각 일정한 성분비를 이루고 있다. 그러나 지하염수에서 이들 주성분 원소들의 일정성분비의 법칙이 성립하지 않는 것이 관측되었다. 그 이유는 주변 토양과 지하수 사이의 화학적 반응에 기인한다. 또한 해양심층수는 지하염수에 비하여 기능성 미량 원소들이 풍부하고 생물학적 친하력이 높은 반면, 유해한 박테리아와 인공 오염물이 적은 특성을 가지고 있으며, 자원적인 측면에서도 안정성을 가지고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.412-412
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• 2020

기후변화로 인한 강우사상의 변화, 수자원 환경의 변화로 인하여 최근 한반도에 발생한 가뭄시기에 기존의 지표수자원 위주의 수자원 개발은 용수 확보의 측면에서 한계점이 발생하였다. 지하수자원은 최근 지속가능하고 안정적인 수원으로서 역할이 중요해지고 있는 상황이다. 본 연구는 지하수자원의 정량적 평가를 위하여 지하수자원을 대표할 수 있는 인자로 지하수위를 선택하였고, 남원시의 9개 소유역을 대상으로 시공간의 변동을 고려한 월 단위 지하수위 관리 취약성 평가 방법을 개발하였다. 지하수위 취약 시기 평가에서 강수의 지하대수층에 대한 영향을 고려하고 강수 자료의 적용 방법에 따라 유효 우량을 적용하는 방법과 한계침투량 개념을 적용한 강수 자료를 이용하는 방법을 이용하였고 취약 시기 평가 결과를 비교하였다. 지하수위 취약 시기 평가 기준을 개발하고, 엔트로피 방법을 이용하여 가중치를 선정하였으며 다중의사결정 방법을 통해 소유역 별로 지하수자원 취약 시기를 평가하였다. 본 연구에서 개발된 방법은 시공간적인 지하수자원의 효율적 관리 대책 수립의 근거가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제17권3호
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• pp.483-494
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• 2007

본 연구는 대단층이 발달하는 화산암 분포지역에서 암반 절취사면을 대상으로 단열의 발달특성과 이에 따른 암반분류 수정안을 제시하고자 수행되었다. 부산-울산 고속도로 건설 현장 중 해운대-기장 사이의 일광단층에 가까운 도로 절취사면 노두에서 단열계의 특성이 조사 분석되었다. 단열간격 분포의 경우 신장단열은 대수정규 분포를 보여주고 전단단열은 음의 지수 분포를 보여준다. 단열길이 누적빈도 분포 그림에서 중앙의 직선 구간이 1지점 -1.13, 2지점 -1.01, 3지점 -1.52의 지수를 가지며 멱법칙 스케일링을 지시한다. 각 지점에서 단열의 간격 및 밀도, 단열 간 교차점의 수 등을 분석하여 판단해 볼 때 암반의 안정성 및 강도는 1지점이 가장 낮고 2지점이 가장 높다. 한편, 각 지점에서 서로 연결된 단열의 최대 클러스터로 평가할 때 유체 이동의 능률은 3지점이 가장 높고 1지점이 가장 낮다. 이는 3지점이 상대적으로 단열의 길이가 긴 것들이 많으며 이들이 서로 연결하여 형성하는 최대 클러스터가 높은 비율로 전 지역에 고루 분포하고 있기 때문으로 볼 수 있다. 한편, 현장조사 자료를 토대로 응용통계기법을 이용하여 RMR 분류의 항목별 배점을 조정한 결과에 의하면, 대단층이 발달하는 화산암에서는 기존 RMR 분류 항목별 배점에 비해 현저히 다른 수정된 RMR 배점을 설정함이 타당한 것으로 나타났다. 분석결과 무결암 강도는 18, RQD는 61, 불연속면 간격 2, 불연속면 조건 2, 그리고 지하수 17의 배점이 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.2079-2083
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• 2007

하구둑은 해수의 역류에 의한 염수침입을 방지하고 유역에 필요한 담수를 확보하기위하여 건설되며, 하구둑에 의하여 하천의 하구에 담수호가 생성된다. 하구담수호에 의해 기존에 염해로 취수할 수 없었던 하천구간에서의 취수가 가능하게 되며, 하구담수호를 일정한 수위로 관리함으로써 상당량의 농업용수를 확보할 수 있다. 이와 관련하여 하구담수호에 의하여 확보되는 수자원량에 대해 설계 당시의 분석 자료들이 있기는 하지만, 대부분 연 총량의 형태로 나타나 있으며, 수리권과 관련하여 하구둑에 의하여 추가적으로 확보되는 수리권 가용수량이 얼마인지에 대한 분석은 거의 없다. 그것은 하구둑의 방류량이 댐의 방류량과는 달라서 조석의 영향을 매우 크게 받기 때문에 단순한 물수지 분석으로 이를 모의하기 힘들기 때문이다. 게다가 1일 2회의 조석이 발생하므로 1일단위의 물수지 분석은 어려운 현실이다. 그럼에도 불구하고 하구둑에서 많은 양의 농업용수 취수가 이루어지고 있다. 과연 얼마정도의 양이 수리권으로서의 역할을 할 수 있는지 모르고 임의적인 허가가 계속 부여될 경우, 갈수 시 용수공급의 안정성을 확보할 수 없게 될 것이다. 따라서 안정적인 용수의 공급을 위한 적절한 수리권 가용수량에 대한 추정 필요하다. 이에 본 연구에서는 영산강하구둑의 실시간 운영을 위하여 고 등(2004)이 개발한 "영산강하구 둑 물관리 프로그램"의 기본적인 조위의 예측과 배수갑문의 방류량 산정기법 등과 수자원장기종 합계획(2006) 수립 시에 사용된 장기간의 일자연유량을 이용하여 하구둑의 수리권 가용수량 추정 모형을 개발하고, 이를 영산강 하구둑에 의해 생성된 영산호에 적용함으로써 영산호에 의해 증가되는 수리권 가용수량에 대해 고찰하여 보았다., 그리고 T-P $77.7{\sim}96.6%$(평균 94.3%)로 산정되었다. 이러한 결과는 대청호로 유입하는 유기물과 영양염류 연간 부하량의 80% 이상이 강우-유출과 함께 유입하는 것을 의미하며, 저수지 수질관리를 위해서는 유역차원의 비점오염원 관리가 시급함을 시사한다.하기 위해, 수렴흐름 추적자시험에 의한 종분산지수와 시험대수층의 평균선형유속을 이용하여 종분산계수를 구하였다. 현장에서 수행된 양수시험에 의한 평균선형유속 22.44 m/day와 평균 종분산지수 0.4155 m를 적용하여 산정된 종분산계수는 $9.32\;m^2/day$이었다. 따라서, 시험부지 내 충적층에서 일정한 양수율$(2,500\;m^3/day)$로 지하수를 개발할 시에 양수정 주변지역으로 유입되는 염소이온의 확산면적은 1일 $9.32\;m^2$ 정도일 것으로 나타났다.적인 $OH{\cdot}$ 의 생성은 ascorbate가 조직손상에 관여할 가능성을 시사하였다.었다. 정확한 예측치를 얻기 위하여 불균질 조직이 조사야에 포함되는 경우 보정이 요구되며, 골반의 경우 골 조직의 보정이 중요한 요인임을 알 수 있었다. 이를 위하여 불균질 조직에 대한 정확한 정보가 요구되며, 이는 CT 영상을 이용하는 것이 크게 도움이 되리라 생각된다.전시 슬러지층과 상등액의 온도차를 측정하여 대사열량의 발생량을 측정하고 슬러지의 활성을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다.enin과 Rhaponticin의 작용(作用)에 의(依)한 것이며, 이는 한의학(韓醫學) 방제(方劑) 원리(原理)인 군신좌사(君臣佐使) 이론(理論)에서 군약(君藥)이 주증(主症)에 주(

• 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.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권4호
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• pp.550-556
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• 2016

지하수의 열을 이용한 히트펌프 시스템에서는 열 효율 유지를 위한 클로깅 현상이 고려되어야 한다. 클로깅 현상은 토양 지하수 환경에서 이화학적 요인 외에도 미생물학적 요인으로 발생한다. 이번 연구에서는 안정적인 지하수 열원 냉난방 시스템 운영을 위하여, 대수층 수위강하의 영향을 받지 않는 지하 10 미터 지점에서 불교란 시추 슬라임의 초기상태 원핵생물 다양성을 조사하였다. 세균은 문 수준에서 Proteobacteria (20.8%), Acidobacteria (18.8%), Chloroflexi (16.9%) 및 Firmicutes (10.2%) 등으로 나타났고, 속 수준에서는 Koribacter속 등 144개속이 분석되었다. 고세균은 문 수준에서 Thaumarchaeota (42.8%), Crenarchaeota (36.9%) 및 Euryarchaeota (17.4%)이 나타났으며, 강 수준에서 약 69.4% 비율로 Miscellaneous Crenarchaeota Group (MCG), Finnish Forest Soil Type B (FFSB) 및 Thermoplasmata가 분석되었다. Operational taxonomic units (OTUs)는 세균 3,565 및 고세균 836 OTUs로 나타났고, 세균이 고세균에 비해 풍부하며 우점도가 낮게 나타났다. 또한, 관정 막힘 현상을 유발할 가능성 있는 세균 후보군 135개(1.9%) reads가 분석되었으며, 향후 클로깅 현상에 대한 연구에 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제46권3호
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• pp.221-234
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• 2013

국내 이산화탄소 지중저장 후보지인 포항분지의 심부 대수층 구성하고 있는 사암과 이암을 대상으로 초임계$CO_2$ 반응에 의한 암석의 지화학적/광물학적 풍화를 규명하는 실험을 실시하였다. 고압셀 장치를 사용하여 실험실 규모의 $CO_2$ 지중저장 조건을 모사하였으며, 시추한 포항분지 암석이 미고결 상태임을 감안하여 암석시료는 입자상으로 분쇄하여 시료 30 g과 지하수 100 ml를 고압셀(200 ml 용량)에 넣고 100 bar, $50^{\circ}C$ 조건에서 총 60일 동안 반응시켜, 초임계$CO_2$ 주입 시 포항분지 심부 사암층과 이암층 내에서 발생하는 초임계$CO_2$-암석-지하수반응을 재현하였다. 반응 후 10일, 30일, 60일 간격으로 시료를 회수하여 암석의 지화학적 풍화 정도를 정량화하기 위한 XRD(X-Ray Diffractometer), BET(Brunauer-Emmett-Teller) 분석을 실시하였고, 암석 슬랩($15mm{\times}40mm{\times}5mm$)을 같은 지중 조건에서 반응시켜 반응시간에 따른 지하수시료의 용존 이온 농도 변화를 ICP/OES로 분석하였다. XRD 분석결과, 초임계$CO_2$-암석-지하수반응에 의해 사암과 이암을 구성하는 광물 중 사장석과 정장석(기질의 장석류 포함)의 비율이 가장 크게 감소한 것으로 나타났다. 사암의 경우 점토광물인 일라이트, 스멕타이트, 황철석 비율이 증가하였으며, 이암의 경우 일라이트, 카오리나이트, 칼슘을 함유한 불소인회석 비율이 증가하였다. 반응시간에 따른 지하수 이온 농도 분석결과, 사암과 이암에서 방해석과 장석류의 용해가 가장 활발히 일어나 지하수 내 $Ca^{2+}$, $Na^+$농도가 증가하였다. $K^+$, $Si^{4+}$, $Mg^{2+}$ 같은 이온들의 농도는 반응시간 동안 증가와 감소를 반복하였는데, 이는 암석의 용해와 2차 광물의 침전이 함께 일어나고 있음을 의미한다. 사암과 이암 입자의 비표면적은 반응 60일 후까지 각각 $27.3m^2/g$과 $19.6m^2/g$에서 $28.6m^2/g$과 $26.6m^2/g$으로 증가하였으며, 미세공극의 평균 크기는 각각 $72.6{\AA}$, $96.7{\AA}$에서 $68.4{\AA}$과 $75.8{\AA}$으로 지속적으로 감소하여, 초임계$CO_2$-암석-지하수반응에 의해 입자 표면이 용해되면서 미세 공극들이 추가로 형성되어 비표면적이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 포항분지 사암에 $CO_2$를 지중 주입하는 경우, 암석의 용해 및 침전반응에 의한 대상암석의 물성변화가 지중저장의 효율성과 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 입증하였다.