• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.5 no.2
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• pp.175-187
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• 2003

This paper presents the effect of groundwater on tunnel performance. Fundamental issues in tunneling under high groundwater table together with an illustrative example are discussed. The effect of groundwater on tunnel excavation was examined using a 3D stress-pore pressure coupled finite-element analysis. The results of the 3D coupled analysis were then compared with those of a total stress analysis. Examined items included earth and pore pressures around lining, and lining stresses. Also the examined include face movement and ground surface movements. The results indicated that the effect of groundwater on tunnel excavation can only be captured through a fully coupled analysis. Implementations of the findings from this study are discussed in great detail.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.20 no.3
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• pp.33-46
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• 2004

This paper presents the effect of groundwater on tunnel excavation. Fundamental issues in tunneling under high groundwater table are discussed and the effect of groundwater on tunnel excavation was examined using a 3D stress-pore pressure coupled finite-element analysis. Based on the results the interaction mechanism between the tunnelling and groundwater is identified for cases having different lining permeabilities. Examined items include pore pressures around lining and lining stresses. Face deformation behavior as well as ground surface movement patterns was also examined. Besides, the effect of grouting pattern was investigated. The results indicated that the effect of groundwater on tunnel excavation increases lining stresses as well as ground movements, and that the tunnel excavation and groundwater interaction can only be captured through a fully coupled analysis. Implementations of the findings from this study are discussed in great detail.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.04a
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• pp.102-105
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• 2004

희토류원소를 이용하여 전주-완주지역에서의 지표수와 지하수의 연계성을 밝혀내기 위해 8개 지역을 선정한 후, 기반암시료와 더불어 2002년 4월, 2003년 6월, 2003년 8월 그리고 2003년 11월의 4차례에 걸쳐 현장분석과 더불어 지표수와 지하수시료를 채취하였다. PAAS(Post Archean Australian Shale)로 규격화한 희토류원소분포도에 의하면, 갈수기인 2002년 4월과 2003년 11월의 지표수와 지하수는 대체적으로 중희토류가 부화되었고, 아울러 강한 Eu의 정(＋)의 이상과 Ce의 부(-)의 이상이 관찰된다. 그러나 갈수기가 끝난 2003년 6월과 장마가 끝난 직후인 2003년 8월의 시료에서는 대부분의 지표수와 지하수 시료가 Eu의 강한 부(-)의 이상을 보여준다. 그리고 일부 시료에서는 Ce의 부(-)의 이상도 관찰되었다. 이와 같은 희토류원소 분포 및 Ce과 Eu의 변화는 산화-환원작용의 영향을 받은 산화수(즉 Ce$^{3+}$ 와 Ce$^{4+}$ , Eu$^{2+}$와 Eu$^{3+}$ )의 변화에 의한 것으로 해석할 수가 있다. 뿐만 아니라, 본 연구결과에 의하면, 전주-완주 지역에서의 지표수와 지하수는 매우 밀접한 연관성을 갖고 있으며, 그 순환속도 또한 비교적 빠른 편으로 나타났다. 그리고 본 연구결과, 희토류원소는 지표수와 지하수의 연계성을 밝혀내는 데 있으며 매우 유용한 지시자임을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.311-316
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• 2017

기후변화는 물 관리 측면에서 많은 변화를 일으키는 것으로 보고되고 있다. 주로 강우의 패턴을 변화시키며, 가용수자원의 지역적 편중을 심화시킨다. 기후변화에 적응하며 안정적이고 균등한 용수확보를 위해서는 홍수와 가뭄을 고려한 연속적인 물 순환 해석기술이 필요하다. 강우유출분석은 강우사상에 대한 수문순환과정을 통해 유출량을 산출하는 것으로, 주로 직접유출과 중간유출이 이에 해당된다. 강우발생 이후 무강우기간에 대해서는 기저시간 이후에 발생되는 유출량의 정량적 산출이 필요하다. 기저유출은 강우 발생 시점에 급격히 발생하기보다는 선행강우에 따른 유역 내 지하수위 분포와 대수층의 특성, 하천수위에 따라 다양한 패턴으로 나타나기 때문에 지하수대의 수리학적 성분들을 반영할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 강우유출모의 시 지표유출량 산정과 지하수유동해석을 통한 기저유출량 산정이 동시에 이루어져야 한다. 최근 국내외에서는 다양한 형태의 수문모형과 MODFLOW를 연계한 장기유출분석에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서 활용한 K-DRUM(K-water Distribution Runoff Model)은 K-water에서 자체 개발한 물리적 기반의 분포형 강우유출모형으로 강우유출, 유사, 기초수질항목에 대한 3차원 분석이 가능하다. 본 모형의 A층(표층)은 지표유출을 고려한 운동파법이 적용되었고, B층과 C층(중간층), D층(지하수층)은 선형저류법이 적용되었다. MODFLOW(A Modular Three-Dimensional Finite-Difference Ground Water Flow Model)는 1980년대 USGS(United State Geolog ical Survey)에서 개발된 가장 범용적으로 사용되는 지하수유동모형이며, 모듈화 된 구조를 갖고 있어 다양한 패키지 중 필요로 하는 기능을 독립적으로 모의할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 향후 기후변화에 따른 강우의 불확실성에 대비한 유역의 장기 물순환 해석을 위해 강우유출모형인 K-DRUM과 지하수유동모형인 MODFLOW를 연계하고자한다. 연계방법은 K-DRUM에서 계산된 D층으로 침루되는 양을 MODFLOW의 함양량으로 적용하고, MODFLOW에서 산출된 기저유량을 K-DRUM의 하천유출에 적용하는 것이다. 본 연구의 성과를 갈수기 유출해석에 적용하면 정확성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.281-281
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• 2023

최근 급격한 기후변화와 하천수 사용량의 증가로 수문학적 변동성이 증가하면서 지표수와 지하수의 통합 관리 필요성이 증대되고 있다. 이에 따라 SWAT-MODFLOW 모델은 지표수와 지하수 간의 수문학적 상호작용을 고려한 시공간적 지하수함양량의 분포와 하천과 대수층 간의 물 교환량, 장기 유출 및 수질 거동 해석 등에 널리 사용되고 있다. 그러나 이 모델은 국내 농업 유역 내 담수 논에서의 영농활동을 고려한 시단위 유출 및 수질 예측과 지표수-지하수 통합 해석에 어려움이 있다. 우리나라의 경우 전국 농지 면적 중 논이 약 50%를 차지하고 있음에도 불구하고 아직까지 국내 담수 논 특성을 고려하여 지표수-지하수 통합 해석이 가능한 수문 모델이 개발 된 바 없다. 이에 본 연구에서는 고해상도 시강우량에 따른 담수 논에서의 증발, 침투, 관개, 배수 등 모의가 가능한 Hourly SWAT-PADDY 모듈을 개발하고, SWAT-MODFLOW 모델의 수문 프로세스와의 연계를 통해 지표수-지하수 통합 해석이 가능한 Hourly SWAT-MODFLOW-PADDY 모델을 개발하였다. Hourly SWAT-MODFLOW-PADDY 모델은 사용자가 구축한 담수 논의 입력자료(담수, 관개, 낙수 일정 등)를 기준으로 논의 담수 및 비담수 시기에 따른 시단위 물수지 해석과 이를 고려한 유출량, 수질, 지하수함양량, 하천과 대수층 간의 물 교환량 산정이 가능하다. 본 연구에서 개발 된 Hourly SWAT-MODFLOW-PADDY 모델은 국내 농업 유역에서의 지표수-지하수 통합 관리 대책 수립 방향을 제시하기 위한 도구로 활용될 수 있을 것이다. 또한, 향후 논의 관개 용수 공급원 연계를 통한 모델의 고도화 방안과 최적의 논 영농 데이터베이스가 마련된다면 보다 정량적인 물수지 해석 기반의 지표수-지하수 통합 모델링이 가능할 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.327-327
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• 2016

하천 인근에서 지하수를 채수할 경우 지하수위 저하로 인해 하천으로의 지하수 유출이 감소하거나 하천수가 역으로 지하수계로 유입되어 하천수 감소(stream depletion) 현상이 발생한다. 이러한 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정하기 위한 방법으로 현지 계측, 수치해석 모델링, 해석해 적용 등이 있으며, 이 중에서 해석해를 이용하는 방법은 실제 하천수-지하수 연계시스템을 단순화한 조건에서 유도되었다는 단점이 있지만 비용이나 시간적 측면에서는 가장 유리하다. 본 연구에서는 Hunt(1999)가 개발한 해석해를 전산프로그램화하고 이를 하천변에 위치한 실제 지하수 관정 109개에 적용하여 양수로 인한 지하수위 강하 및 하천수 감소량을 산정하여 대수층 및 하천의 수리특성, 하천과 관정간의 이격거리에 따른 변동 특성을 분석하였다. Hunt 해석해로 양수 시간에 따른 하천수 감소량을 계산한 결과, 양수후 5년 뒤에는 지하수 양수량 대비 하천수 감소량의 비율이 80%를 초과하는 관정이 대부분인 것으로 나타났으며, 특히 수리확산계수가 $1,000m^2/d$를 넘고 하천고갈인자(Stream Depletion Factor, SDF)값이 100 보다 작은 범위에서는 양수의 영향이 크게 발생하는 것으로 분석되었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.10
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• pp.789-798
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• 2004

Conjunctive use of surface and ground water is emerging as an alternative to resolve water shortage problems caused by drought or overpopulation. The region whose water supply depends on a single source has high risk of emergency situations, and may need to consider conjunctive use to overcome its weakness. Conjunctive use also can be a realistic and effective solution when additional or new water resources are to be developed. This paper presents a new methodology for managing surface and ground water resources with the aim of supplying water in a sustainable way. The developed method encompasses procedures to assess site suitability for conjunctive use, to devise water supply scenarios based on drought analysis, and to quantify the amount of water attained. It is believed that the systematic and objective features of the developed method enable it to be a useful supportive tool for water management planning and decision-making.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.656-659
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• 2004

본 연구는 지표수 및 지하수 순환 구조 파악을 위한 해석 기술의 개발에 공헌하는 것을 그 목적으로 하고 있다. SWAT와 MODFLOW 순차적 연계모형의 구조변화를 통해 신뢰성 있는 장기유출모형 개발 연구를 수행하였다. 대상유역으로는 국내 IHP 대표유역의 하나인 보청천 유역을 대상으로 하였으며 모형의 적용성을 검증하기 위하여 보청천 유역의 기대교 수위 관측 지점 실측 유출량자료와 SWAT-MODFLOW 연계 프로그램의 모의 유출량 자료를 검토하였다. 그 결과 유출량의 경우 모의치가 실측치에 많이 접근하는 것을 볼 수 있었다. 모형의 적합성 판단기준의 하나로 선택된 Nash-Sutcliffe 효율지수(EI)는 0.64로써 계산된 값이 0과 1.0사이에 있으나 모형의 우수성을 판단하기엔 무리가 있다. 향후 투수계수 이외의 매개변수를 산정하여 매개변수에 대한 보정과 동시에 홍수시 유출량의 차이를 좁히는데 연구의 중점을 두면 모형의 완성도를 높일 수 있을 것이며 또한 신뢰성 있는 지하수 순환량을 추정할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.701-704
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• 2004

본 논문에서는 환전분포형 지표수-지하수 연계모형인 MIKE SHE 모형을 SWAT모형을 이용하여 산출된 소유역 유출량 자료 및 함양량 자료와 연계하여 국내 IHP 대표유역의 하나인 보청천 유역에 적용하였다. 실측유출량자료와 모의된 유출량자료를 비교하여 통계적 변량을 산출하여 모형을 평가하였으며, 그 결과 EI와 RMAE, $R^2$값은 각각 0.64와 0.74, 0.82를 나타내는 것으로 보아 모형이 실제를 만족스러울 정도로 잘 반영하고 있지는 못한다고 판단되었다. 이는 적용된 모형의 문제점이라기 보다 국내 실정에서 모형의 입력자료를 뒷받침할 만한 세분화된 자료의 부족에서 기인된 결과로 판단된다. 이에 따라 국내에서 완전분포형 모형의 입력자료를 뒷받침할 수 있는 시추 자료, 수리상수 자료 등이 확보되고 모형의 보정과 검정과정을 거친다면 더욱 만족스러운 결과를 얻어낼 수 있을 것으로 판단되며, 이러한 문제점이 해결, 보안된다면 본 모형의 국내 적용에는 큰 문제점은 없을 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.9 no.4
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• pp.361-375
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• 2007

This paper presents the results of investigation on tunnelling-induced ground surface settlement characteristics in water bearing ground using finite element (FE) stress-pore pressure coupled analysis. Fundamental interaction mechanism of ground and groundwater lowering was first examined and a number of influencing factors on the results of the coupled FE analysis were identified. A parametric study was then conducted on the influencing factors such as rock type, thickness of soil layer, permeability of shotcrete lining, among others. The results indicate that the tunneling-induced groundwater drawdown results in a deeper and wider settlement trough than without groundwater drawdown, and that the Error function approach does not yield satisfactory result in predicting a settlement profile. The results of analysis are summarized so that the relationship between the settlement and the influencing factors can be identified.