• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.377-377
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• 2023

기후변화로 인한 국내 수문기상 환경의 변화는 기존의 강수 패턴의 변화를 야기하고, 이는 수문학적 측면에서 유역 내 지하수 함양량의 변화를 야기할 수 있다. 상시 취수가 가능한 대규모 하천 인근 지역 외의 지역은 가용 수량의 확보를 위하여 생·농·공 용수 확보를 위하여 지하수를 적극적으로 이용하고 있다. 유역의 수자원 관리를 위하여 하천, 저수지, 댐 등으로 대표되는 지표수자원의 관리와 함께 지하수자원 관리의 중요성이 대두되고 있다. 지하수자원의 관리를 위해서는 기존 지하수 이용시설의 지하수 이용량에 대한 정확한 정보를 수집하는 것이 중요하지만 지하수 함양량을 정량적으로 평가하는 것 또한 매우 중요하다. 지하수 함양량을 산정하기 위한 방법으로는 물수지 분석, MIKE, SWAT 등 모형을 이용한 분석 등 다양한 평가 방법이 있으나 유역의 지하수 함양에 영향을 줄수 있는 수문환경에 대한 정확한 정보가 있어야 하기 때문에 권역 내 표준유역 전반에 대한 지하수 함양량을 산정하기 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 지하수위 관측자료와 강수량 관측자료를 이용한 지하수위 변동법을 적용하여 표준유역 별 지하수 함양량을 산정하였다. 최근 5년간의 자료를 이용하여 표준유역 별 지하수 함양량 산정 결과를 제안함으로써 표준유역 단위 수자원 관리에 기여하고자 하였다. 본 연구 결과는 표준 유역 별 가뭄 대응 방안을 도출하는데 기초 자료로써 활용 될 수 있을 것으로 기대된다

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.453-453
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• 2022

4대강 유역에 설치되어 운영되고 있는 보의 개방을 통해 하천의 수질 개선 및 자연성 회복을 추진하고자 하는 정부정책에 따라 2017년부터 낙동강 유역 내 일부 보의 수문을 개방하고 모니터링을 진행 중에 있다. 그러나 보 건설 이후, 하천 주변의 농업형태 및 농업용수 취수 조건이 변화하였고, 보 개방에 따른 하천 주변 지역 지하수위 변화로 인한 농업용수 부족 현상이 발생하였다. 정부에서는 보 주변의 농업 현황 조사, 지하수 현황 조사 및 용수 공급 지원 등을 추진하고 있으나, 하천 주변의 농민들은 보 개방으로 인해 발생할 수 있는 농업용수부족 및 이에 따른 농업피해에 대한 우려를 나타내고 있다. 특히 지하수의 지열을 사용하여 겨울철 시설재배 농작물의 보온을 하는 '수막재배' 방법을 활용하는 농가의 경우 지하수위 저하에 따른 난방비 증가 및 농작물 냉해 피해가 발생함에 따라 보 개방에 대한 반대 입장을 고수하고 있다. 하천 주변에 분포하는 지하수는 하천의 영향을 받으며, 지표수와 지하수는 기저유출 등을 통해 상호영향을 받는 물 순환의 구성요소이므로, 보 개방으로 인한 하천수위 변화에 따른 주변지역 지하수위의 변화 패턴에 대한 체계적인 조사와 분석이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 낙동강 보 개방 모니터링을 위한 관측정 설치의 필요성을 조사/분석하고 최적의 관측지점에 설치하여 지속적으로 모니터링을 수행하고자 한다. 이를 통해 보 개방에 따른 주변지역 지하수 영향에 대한 조사 및 분석이 보 개방 모니터링 전후로 수행되어, 보 개방에 따른 지하수 환경 내 영향 분석, 농업형태에 따른 지하수 활용 영향 및 지하수 장애 발생 시 임시대책/항구대책 제시 등을 추진할 수 있어야 한다. 이에 따라 정부와 Kwater는 보 개방에 따른 현장조사 및 분석을 통한 지하수 관측정을 설치하고 지속적인 모니터링을 추진하고 있다. 2019년 현재, 낙동강 유역에는 총 194개소의 지하수 관측정이 있으며, 향후 수막재배를 많이 활용하고 있는 시설재배 농업단지 등을 보 개방에 따른 지하수 이용장애 민원 우려지역을 중심으로 지하수 관측정을 추가로 설치하여 보 개방에 따른 지하수 영향 분석 및 이에 대한 용수공급 대책 마련 등을 위한 기초자료 활용될 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2006.04a
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• pp.259-262
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• 2006

본 연구는 지하처분연구시설(URT : Underground Research Tunnel)시설 건설공사와 관련하여 굴착 후의 지하수유동체계 변화를 예측하기 위하여 수행되었다. 지하수유동체계 모사를 위해 사용된 모델은 연속체 매질 개념의 Visual Modflow이며, URT 주변의 시추공에서 조사된 자료를 초기 입력자료로 이용하였다. 1단계 터널굴착 후에 계측된 지하수위 및 터널 내 지하수 유입량을 토대로 모델교정을 수행하였고, 교정된 모델을 이용하여 2단계 터널굴착 후의 지하수유동체계를 예측하였다. 1단계 굴착 후 약 4.3m의 수위강하가 발생한 KP-2번공은 2단계 굴착 후에는 약 0.05m의 수위강하가 예측되었다. 또한 2단계 굴착 후의 지하수위는 터널 입구를 기준으로 약 108m지점부터 터널 종점부 175m까지는 터널 상부에 분포하며, 종점부 175m지점에서는 지하수위가 터널 천장(roof)부로부터 약 12.7m 상부에 위치하는 것으로 예측되었다. 지하수위의 강하범위는 터널 중심부로부터 반경 약 300m까지 발생되는 것으로 예측되었고, 예상 지하수 유입량은 24.7ton/day로 1단계 공사 후보다. 약 2.7ton/day 증가하며, 공동굴착 전 터널 중심부의 지하수가 지표까지 도달하는 시간은 약 39.8년이 소요되는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2005.04a
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• pp.292-295
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• 2005

본 연구는 지하유류저장공동 굴착 시 비교적 정밀하게 해석된 단열체계 및 수리인자를 토대로 투수성구조영역과 수리암반영역으로 세분화하여 연구지역의 불규칙하고 복잡한 지하수유동체계를 해석해 보고자 하였다. FZ-2 구조대와 인접한 수리암반영역 Domain-A와 B는 Domain-C와 D에 비해 수평수벽공의 초기압이 최대 약 $15kg/cm^2$정도 높으며, 상 하부의 수리적 연결성이 양호하여 지하공동굴착 시 상 하부의 수위차가 크지 않고 지하수 함양량은 약 $35{\sim}50mm/year$의 범위를 보인다. 또한 공동굴착 시 투수성 단열과의 교차에 의한 수위강하에 민감한 반응을 보이며 상 하부의 수위강하양상이 유사한 특성을 나타낸다. 반면, FZ-1 구조대와 인접한 Domain-C와 D는 지하공동 부근의 수리전도도가 각각 $7{\times}10^{-10},\;2{\times}10^{-9}m/sec$로 Domain-A와 B에 비해 최대 약 6배정도 낮고, 상 하부의 수리적 연결성이 양호하지 않기 때문에 공동굴착 전 이중수위측정시설 설치 시 계측된 상 하부의 수위차는 최대 약 120 m로 매우 크다. 그리고 상부의 지하수는 하부의 낮은 수리전도도로 인하여 수직방향보다 수평방향으로의 유동이 우세하며 공동굴착 시 수위변화는 크지 않고 함양량은 $10{\sim}15mm/year$의 범위를 나타낸다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.778-778
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• 2012

수문조사시설 중 하나인 영점표고검정수준점은 장기간의 시간 경과에 따른 하천 수문관측 환경변화로 망실 및 침하 등으로 인한 신뢰도가 저하되고 있는 것이 현실이다. 수위표 영점표고는 일반적으로 하상부터 자유수면의 높이까지를 일컫는 수위에 대한 기준 높이가 되는 값으로 영점표고의 변동은 수위의 변동을 초래하기 때문에 관측된 수위의 시계열 연속성을 확보하기 위해서는 영점표고검정수준점의 신뢰도가 대단히 중요하다. 따라서 본 연구에서는 수문자료에 직접적인 품질에 영향을 줄 수 있는 영점표고검정수준점에 대하여 체계적이고 전문적인 공공측량을 실시하였으며, 왕복수준측량 과정에서 발생할 수 있는 오류 및 오차를 검증하기 위해 RTK-GPS 측량을 병행 실시하였다. RTK-GPS 측량을 실시하기 전 낙동강권역내의 국립지리정보원에서 관리하고 있는 통합기준점을 대상으로 삼각망 구축을 실시하였다. RTK-GPS 측량의 결과를 토대로 직접수준측량과의 비교 검토를 실시하였으며, 두 측량성과간의 차이가 0.2m 이상을 경우에는 재 측량을 실시하여 발생될 수 있는 오류를 최소화 하였다. 또한 수준측량과 RTK-GPS 측량으로 확정된 영점표고검정수준점의 표고값을 이용하여 수위표 영점표고의 적정성을 검토하고자 하는 해발수위 비교를 실시하였다. 비교방법은 비교적 수면경사가 크게 나타나지 않는 지점을 선택하여 적정성을 검토하였으며, 기존 영점표고검정수준점보다 개선되는 효과를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.349-349
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• 2021

일반적인 도시홍수모형은 수리-수문모형을 기반으로 한 홍수위 모형을 사용하고 있으나 강우사상이나 물리적 조건에 따라 모의시간의 변화가 있으며 경우에 따라서는 긴 모의시간이 소요된다. 알파고 이후 큰 관심을 갖게된 딥러닝을 이용한 데이터기반의 모의를 통해 수자원 부분에 적용하여 수위 예측을 진행하였다. 본 연구에서는 딥러닝을 이용하여 관측자료기반의 수위예측 연구를 수행하였다. 대상유역은 중랑천 유역으로 선정하였으며 2015년 ~ 2020년 사이의 10분단위 강우, 수위자료를 이용하였다. 지방자치단체에서 제공하는 강우, 수위자료의 경우 결측자료 또는 이상자료에 대한 보정이 미흡하여 기계학습을 통합 분석자료로 활용하는데 어려움이 있다. 이에, 결측 및 이상자료가 포함된 자료로부터 인위적으로 교란된 데이터 및 결측구간을 삭제한 데이터를 생성하여 자료의 시계열성을 제거하고, 딥러닝을 통한 수위 예측 결과를 정상 데이터를 적용한 결과와 비교하였다. 사용된 딥러닝 모형은 시계열 데이터 예측에 우수한성능을 보이는 LSTM모형과 GRU모형을 이용하였으며 RMSE, NSE를 이용하여 평가하였다. 본 연구에서는 결측자료 및 이상자료가 포함된 수문자료를 자료의 시계열성 제거를 통해 딥러닝 분석 입력자료 구성하기 위한 방안을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.240-240
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• 2020

강우 시 우수관로 내부의 수리 거동(유속, 수위)에 영향을 미치는 대표적인 매개변수는 관로의 조도계수와 손실계수 등이 있다. 이 중 조도계수는 관로 내부의 퇴적 및 협잡물로 인한 조도높이 변화에 따른 관로 내의 수리학적 거동을 평가할 수 있는 매개변수이며 손실계수는 관로의 확대, 축소, 만곡 등에 의한 에너지 감쇄 효과에 따른 관로 내 수리학적 변화를 평가할 수 있는 매개변수이다. 본 연구에서는 서울시 주요 배수구역에 대해 관로 조도계수 및 손실계수 변화에 따른 수위, 유속 변동성을 SWMM으로 분석하였다. 연구에 적용한 대상 배수구역은 반포 02 (방배1), 안양천 13 (봉천1), 성내 05 (길동), 안양천 11(신림4), 반포 03 (방배2), 안양천 01 (오류1), 성내 03 (천호)로 총 7개 배수구역이다. 모형수행을 위한 조건으로 조도계수는 0.015 ~ 0.120 구간에 대해 0.003 단위로 증가시키며 총 12개 CASE를 적용하였으며 손실계수는 0.0 ~ 0.5 구간에 대해 0.1 단위로 총 6개 CASE를 적용하였다. 관로 수리특성에 따른 수심, 유속의 변화량 분석 결과는 관로 및 유역의 크기별로 변화의 폭이 매우 크므로 상자-수염그림(Box-whisker plot) 이용하여 중간값의 변화 정도를 검토하였다. 조도계수 증가에 따른 수심증가, 유속 감소치의 중간값을 분석한 결과 조도계수가 0.013에서 0.034로 증가 시 수심은 40.6% 증가하고 유속은 47.4% 감소하는 것으로 검토되었다(그림 1, 2). 한편, 손실계수 증가에 따른 수심증가, 유속 감소치의 중간값을 분석한 결과 조도계수가 0.0에서 1.6으로 증가시 수심은 15.7% 증가하고 유속은 15.0% 감소하는 것으로 검토되었다. 이상과 같은 연구의 성과는 우수관로 내부의 다양한 여건 변화가 강우 시 관로 내 수리특성에 미치는 영향을 판단하기 위한 기초 자료로 활용할 수 있으며 향후, 우수관로 모니터링 결과와 연계하여 유지관리 방안 수립에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.117-117
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• 2017

울산시는 반구대 암각화 보존과 시민들을 위한 청정원수 공급과의 갈등을 지난 20년간 논의해 왔다. 이는 반구대 암각화 보존을 위하여 사연댐 수위를 낮추어 관리하여 발생하는 12.0만$m^3$의 용수부족량분과 장래 용수부족량분 30.0만$m^3$에 대하여 낙동강원수를 사용하여야 하는데 사연댐에 비해 수질이 나쁜 낙동강 원수사용의 비율이 높아지면 정수비용 증가로 인한 시민의 부담이 증가한다는 울산시의 입장과 반구대 암각화 보존을 위하여 사연댐의 수위를 낮추어 관리해야 한다는 문화재청의 입장으로 마찰을 빚어왔다. 이에 울산시의 신규 수자원 개발의 필요성이 대두되었고 그 방안으로 지하댐건설이 하나의 대안으로 제시되었다. 이에 본 연구에서는 울산시 울주군 사연리 주변에 지하댐이 건설된다면 그 주변 지하수위 변화에 대하여 지하수 모델(Visual-MODFLOW)를 사용하여 분석하였다. 먼저 울산시 울주군 사연리 인근에 지하댐을 건설한다면 일 30.0만$m^3$의 취수가 가능한지에 대한 여부를 분석하였으며, 가능하다면 용수취수로 인한 주변부 지하수위 하강이 어떻게 발생하는지에 대하여 분석하였다. 그 결과 일 30.0만$m^3$의 용수취수가 가능한 것으로 분석되었으며, 그로 인한 지하수위 하강은 취수정이 설치된 지점에서는 최대 1.8m의 지하수위 하강이 발생하며, 그 영향반경은 약 50.0m인 것으로 분석되었다. 또한 지하수위 하강이 약 0.3m ~ 1.8m까지 발생하는데 그 반경은 최대 약 700.0m 인 것으로 분석되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 울산시 신규 수자원 개발을 위하여 지하댐을 건설이 가능할 것으로 판단되며 만약 울산시 신규 수자원으로 지하댐을 건설한다면 추가 정밀조사를 통하여 정확한 지하수위 변동 특성을 분석해야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.386-386
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• 2017

지하수 해석을 위해 3차원 수치해석 모형이 적용되고 있으나, 다양한 매개변수를 명확히 적용하기에는 한계가 있다. 특히, 수리전도도는 지층의 투수성정도를 나타내는 계수로 지하수 분석에 매우 중요한 매개변수이다. 신뢰성의 확보를 위해 양수시험을 통해 산출된 결과를 이용하고 있으나 소수관정의 시험결과를 유역의 대푯값으로 적용하기에 불확실도가 매우 높고, 수위변화가 독특한 지역의 정확한 수리특성을 적용하기에 한계가 있다. 이 연구에서는 수리전도도 특성을 해석하기 위하여 3차원 수치해석모형을 적용하였으며, 모델보정 방법 중 Regularization(정규화)라고 불리는 Pilot point 기법을 사용하였다. 제주도와 같이 수리전도도 값이 지역별로 차이가 크고 동일 유역 내에도 다른 지질구조를 보이는 등 동일 매질에서 동일 투수성을 보이지 않는 다양함으로 실측값들을 적용하기에 어려운 곳에서 정규화라는 보정방법은 최적화된 방법이다. 지하수위는 중제주유역 내 위치한 12개소 수위관측정의 2016년 연평균수위를 적용하였다. 미계측지역은 제주도 등수위선자료를 이용하여 DEM을 구축하였으며, 임의지점 17개소를 선정하여 대표수위로 적용하였다. 중제주유역의 평균 수리전도도는 82.90 m/day로 분석되었으며, 유역의 동측 하류부는 최대 1,745 m/day로 비교적 큰 결과가 산출되었다. 유역의 중앙에 위치하는 OR관측정을 기준으로 동 서지역의 지하수위를 검토한 결과 서측은 지형구배에 따라 지하수위가 형성하고 있으나, 동측의 경우 상 하류의 표고차가 30m이상 발생되지만 지하수위는 유사한 형태를 보이고 있다. 지하수 흐름에 해석되는 Darcy의 방정식은 수리전도도와 동수경사는 반비례관계를 나타내며, 이 이론에 의해 상 하류 지하수위가 유사하게 형성되는 동측지역은 국부적으로 수리전도도가 높게 형성되는 것으로 확인되었다. 실무에서는 유역경계에 따라 평균화된 매개변수가 적용되므로 명확한 지하수 해석이 어렵고, 수리전도도와 같이 지역적 편차가 심한 매개변수는 다양한 연구를 통해 적용성검토가 수행되어야 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.120-120
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• 2022

우리나라 친환경 에너지 생산의 주요 축을 담당하고 있는 양수발전댐의 홍수 시 정교한 수계운영을 위한 방안으로 강우-유량-댐 수위 매트릭스(이하, PDH Matrix)를 개발하고 양수발전소상-하부댐 연계 운영에 따른 홍수 영향을 분석하였다. 연구 대상지역은 강원도 양양군 서면에 위치하고 있는 국내 최대 양수발전소인 양양양수 발전소로 총 저수용량 92만 m³의 콘크리트 중력식댐으로 유역면적은 약 125 km²이다. 양양양수 발전댐의 수계운영을 위한 PDH Matrix는 지속기간별 강수량 규모에 따른 홍수량 및 댐 최고수위 추정치를 판단할 수 있는 조견표로 강우규모 30 - 360 mm (30분 간격, 12개 강우규모) 및 지속기간 1-24시간 (1시간 간격, 24개 지속기간)인 총 288개의 강우조건별 홍수수문곡선을 개발하였다. 개발된 홍수수문곡선을 입력자료로 기존 댐 운영 방식인 AutoROM을 적용하여 저수지 홍수추적을 HEC-ResSim 모형으로 수행하고 최종적으로 개별 강우사상에 대한 강수량-유량-댐 수위 테이블을 작성하였다. 홍수기 댐 운영에 따른 최고수위는 초기 댐 수위조건에 따라 변동되므로 초기 댐 수위 조건(EL. 115 - 117 m, 1 m 간격)별 PDH Matrix를 각 각 개발하였다. 또한, 양수발전소의 특성상 상부댐으로 양수 또는 발전 방류에 따라 홍수 시 댐의 치수안전성에 미치는 영향이 크므로 상, 하부댐 운영에 따른 홍수영향 분석을 수행하였다. 구체적으로 하부댐에서 상부댐으로 양수 시 시간에 따른 하부댐 저수지의 수위변화 양상을 추정하였으며 극한적 홍수상황을 고려하기 위하여 상부 저수지가 만수인 상황에서 불가피하게 하부댐으로 방류가 필요한 상황에 대비한 홍수기 운영방안을 제안하였다. 본 연구는 하부댐-상부댐을 연계하여 운영하는 양수발전댐의 홍수기 수계 운영 방안을 수립한 첫 연구로 향후 연구에서 개발한 강우-유량-댐 수위 매트릭스(PDH Matrix) 작성 기법을 타 양수발전소 수계 운영 시 활용할 수 있을 것으로 기대된다.