• 지질공학
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• 제23권2호
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• pp.137-147
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• 2013

지하수자원의 효율적인 관리를 위해 강우에 대한 지하수위 변화를 예측하는 것은 중요한 문제이다. 본 연구에서는 자료기반 학습 알고리즘인 인공신경망과 지지벡터기계를 이용하여 시계열 예측 모델을 만들고 이를 국가지하수관측망 중 가산, 신광, 청성 관측소 지하수위 변화 예측에 적용하였다. 모델의 입력 성분 구성 방법에 따라 네 가지 모형을 설정하고 각 관측소 및 모델 별 예측 결과를 비교 평가하였다. 강우 입력 모형의 경우 지하수위 감쇠 및 기저 변화 예측을 위해 큰 규모의 입력 성분 구성이 필요하지만 강우 및 지하수위 입력 모형은 보다 작은 규모의 입력 성분으로 효과적으로 지하수위 변화를 예측하는 것으로 나타났다. 강우 및 지하수위 입력 모형의 활용성 증대를 위해 고안된 반복 예측 모형의 경우 관측값과 예측값 사이에 0.75~0.95의 상관계수를 보여 적용 가능성이 큰 것으로 판단된다. 전체적으로 강우-지하수위 교차상관계수가 낮은 신광 관측소의 예측 오차가 크게 나타났고 ANN 모델에 비해 SVM의 예측력이 다소 높은 것으로 조사되었다. 또한 반복 예측 모형의 모델 파라미터 선정 과정에서 보정 단계 오차에 대한 예측 단계 오차의 비의 분포를 조사한 결과 SVM의 경우가 더 작게 나타나 SVM이 본 연구 자료에 대해 보다 안정적이고 효율적인 모델임을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1062-1066
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• 2004

암반 내에 공동을 굴착하여 LPG 혹은 원유를 저장하는 경우 공동에서의 지하수 유입량은 공동상부의 수압과 공동내의 가스압과의 관계를 파악할 수 있는 정량적인 지표가 된다. 공동내의 유입량은 되도록 일정하게 유지되는 것이 굴착등의 시공단계와 공동 운영 및 유지관리면에서 유리하며, 유입량의 급증 혹은 급감이 일어나는 경우는 그 원인을 조기에 규명하여야 한다. 이를 위해서는 지하수위, 가스저장압, 수막공 주입압 등에 따른 공동주변의 유동장 해석, 공동내로의 지하수 유입량 해석을 실시해야 한다. 지하저장공동의 유입량 해석에 있어서는 공동의 정확한 형상을 반영하기 위해서 유한요소법이 보편적으로 사유되어 왔으나 한번 설정한 유한요소망으로부터 공동의 설계요소를 변경하는 작업은 수원하지 않아 설계전단계에서 공동 및 수막 시설의 다양한 배치에 따른 모의를 수행하는데는 다소 무리가 있다. 이러한 불편함은 경계부의 형상과 조건만으로 내부점에서의 미지변수 계산을 효과적으로 수행할 수 있는 경계요소법을 도입함으로써 극복할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 지하공동으로 배수되는 유입량 산정을 위해 경계요소법을 근간으로 한 2차원 지하수 흐름모형을 구성하였고, 이를 지하저장공동이 위치한 A기지에 적용하여 상부경계조건인 지하수위의 변화, 수막공 주입압 등에 따른 공동내의 유입량과 공동저장압과의 관계를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과를 지하저장공동의 운영 및 유지관리에 활용될 수 있도록 수식화하여 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.241-245
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• 2004

최근 국가에서 수자원 개발의 다변화를 모색함에 따라 지하수가 새로운 수자원으로 대두되고 있다. 이러한 지하수를 이용하는 방안 중 하나가 하천의 하류부에 지하댐을 건설하여 지하수자원을 이용하는 것이다. 본 논문에서는 속포시 쌍천 지하댐 유역을 적용대상으로 선정하여 USGS의 MODFLOW 모형을 이용한 수치모형 실험을 통해 양수로 인한 지하수위의 변동 양상을 살펴보았다. 또한 지하댐의 위치와 형태를 조절하여 지하수의 최적 관리방안을 모색해 보았다. 지하댐 건설 지역에서의 수자원 보존과 지속 가능한 개발을 위하여 양수량에 대한 지속적인 평가와 규제가 필수적이고 또한 신뢰성이 높은 모델의 구축이 필요하다. 이를 위해서는 장기간의 지하수 수위 변동자료, 정밀 지질도와 대수층의 분포에 대한 data base 구축 등이 요구되면, 대수층에 대할 수리매개변수 등과 같은 기본 자료의 정확한 평가가 요구된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.331-331
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• 2016

기후변화의 영향으로 인하여 가뭄의 발생이 잦아지고 그 기간은 늘어나고 있다. 특히 2015년에는 충남 서부 지역에 제한급수가 실시되는 등의 피해가 발생하였으며, 올해에도 일부 지역에 가뭄 피해가 예상되고 있다. 이에 따라 가뭄에 대비하기 위한 방안의 하나로, 해수담수화 및 지하수와 같은 대체 수자원 개발의 요구가 높아지고 있다. 특히 지하수의 경우에는 단기간에 최소한의 비용으로 안전한 용수(用水)를 확보할 수 있다는 측면에서 그 효용성이 높다. 그러나 지하수 역시 지표수와 마찬가지로 한정된 자원이며 생성과정에 상당한 시일이 걸린다는 점을 고려할 때, 그 활용을 위해서는 다음과 같은 정책적 고려가 필요해 보인다. 우리나라 지하수는 개별법에 따라 5개 중앙부처 및 지자체에서 소관업무별로 관리하고 있어, 체계적 관리와 자료의 통합 연계에 어려움이 있다. 또한 기본법 성격을 지닌 "지하수법"에서도 지하수 관리 등에 대해 다른 법률에 특별한 규정이 있는 경우에는 해당 법률에 따르도록 규정하여(법 제4조), 합리적 제도 개선에 한계가 있다. "온천법" 등 타법에 의한 지하수 개발 이용관련 인허가 사항을 "지하수법"으로 일원화하여 기본법으로의 역할을 강화하고, 지역별 사업별 관리는 개별 계획을 수립하도록 하는 등 체계적인 지하수의 개발 보전 정책이 필요하다. 국내 지하수 사용은 주로 관정(管井) 개발을 통해 이루어지는데, 무분별한 신규 관정의 개발은 지하수 고갈, 지반침하(sink hole)와 더불어 지하수의 수질 악화를 야기할 수 있다. 관정 개발의 실패로 발생하는 실패공은 노후 관정 및 폐관정과 더불어 방치되는 경우가 많은데, 오염물질 유입으로 지하수를 오염시키는 주요 원인으로 작용한다. 오염된 지하수는 지표수에 비하여 수질을 복원하는데 오랜 시일과 노력이 필요하므로, 사용하지 않는 불용공(不用孔)을 원상 복구하는 등 지하수의 개발에서 사후조치에 이르기까지의 체계적인 관리가 필요하다. 국토교통부는 지하수에 대한 체계적인 관리를 위해, '지하수 기초조사', '지하수 수위변동 실태조사' 및 '지하수시설 전수조사'를 실시하고 있다. 그런데 지하수 기초조사는 "지하수법" 제5조에 근거하여 1997년부터 실시되고 있으나, 예산 및 인력 부족 등으로 20여년이 지난 지금까지도 조사가 마무리되지 못하고 있는 실정이다. 한편 지하수 수위변동 실태조사는 "지하수법" 제17조 등에 근거하여 시행되고 있는 반면, 지하수시설 전수조사는 근거 법률이 마련되어 미비하다. 지하수시설 전수조사는 전국의 모든 관정, 집수정(集水井), 지하댐(underground dam) 등의 지하수 시설을 대상으로 실시되므로, 조사의 방법, 대상, 시행 절차 및 주기 등에 대한 규정 마련을 통해 관련 자료를 지속적으로 보완 관리할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.84-84
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• 2017

IPCC 4차 보고서(2007)에 따르면, 미래 기후변화로 인한 가장 취약한 부분으로 강수패턴의 시 공간 변화로 인한 가용 수자원의 변화를 선정하였으며 IPCC 5차 보고서(2014)는 특히 아시아지역은 지역별 대처전략수립, 물 재활용 등 수자원 다양화, 통합형 수자원 관리를 권고하였다. 지하수의 변화와 같이 흐름속도가 느리고 지속적인 요소의 경우에는 지표 기후변화의 영향을 쉽게 인식할 수 없으나 지표변화에 따른 변동이 지하수 환경에서 관측되기 시작하면 그 영향은 지표보다 훨씬 장기적으로 나타남에 따라 미래 기후변화에 따른 수자원의 효율적 관리를 위해서 지하수 거동에 대한 분석이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 금강유역($9,865km^2$)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 지표수와 지하수의 상호작용에 의한 물수지 분석을 수행하고, 기후변화에 따른 지하수 거동을 평가하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 금강유역을 표준유역 단위로 구분하고, 기상자료, 다목적댐(대청댐, 용담댐)과 다기능보(공주보, 백제보, 세종보) 운영자료와, 국가지하수정보센터에서 관측 및 관리하고 있는 지하수위 관측 자료를 수집하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 금강유역 내 위치하는 다목적댐 및 다기능보의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고, 실측 지하수위, 토양수분 자료를 이용하여 모형의 보정(2005~2009)과 검증(2010~2015)을 실시하였다. 기후변화에 따른 지하수 거동 분석을 위해 기후변화 시나리오는 기상청의 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 시나리오를 적용하였으며, 기준년(1975-2005)년에 대해 2020s(2010-2039), 2050s(2040-2069), 2080s(2070-2099)의 지하수위 거동을 분석하였다.

• 자원환경지질
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• 제53권5호
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• pp.619-629
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• 2020

국가지하수관측망은 지하수 장해 예방과 지하수자원의 효율적 관리를 위해 유역별로 암반 대수층 또는 충적과 암반 대수층 모두에 설치·운영되고 있다. 본 연구에서는 수리지질학적 유형인 자유면과 피압 대수층으로 재분류하여 국내 지하수의 수위와 수질 특성을 재평가하고, 모니터링 자료의 활용방안을 모색하고자 하였다. 충적-암반 쌍으로 구성된 관측소에서 산출된 지하수위 관측자료의 주성분 분석(PCA) 결과, 충적-암반 대수층의 수위변동 주성분은 유사한 변동 패턴을 보였다. 강수량에 따른 수위 상승율과 질산성질소 농도에서도 유의미한 차이가 없었다. 반면, 수리지질학적 유형으로 분류한 경우, 자유면 대수층과 피압 대수층의 지하수위 변동 주성분이 서로 다른 특성을 보였다. 강수에 대한 지하수위 반응에서도 차이가 나타났는데, 수위 상승률은 자유면 대수층과 피압 대수층에서 각각 4.6 (R²=0.8)과 2.1 (R²=0.4)로 산정되어 피압 대수층에서는 강수 함양의 영향을 덜 받는 것으로 판단된다. 피압 대수층으로 분류된 관정들에서는 질산성질소 평균 농도가 3 mg/L 이하로, 인위적 오염의 영향을 거의 받지 않은 자연배경농도로 판단된다. 결과적으로, 국가지하수관측망의 대수층을 수리지질학적 유형으로 재분류했을 때, 수위변동 패턴과 질산성 질소 농도 분포에서 유형별 차이가 구분되어 대수층 유형 분류의 타당성을 검증할 수 있었다. 이러한 대수층의 수리지질학적 상태는 함양량 평가에 따른 지하수자원의 양적 관리와 잠재오염원으로부터의 수질 관리에 필요한 핵심정보를 제공함으로 지하수자원 관리에 기여할 수 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.61-66
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• 2009

본 연구에서는 파괴가 발생한 보강사면의 파괴원인을 분석한 결과, 지하수위 관리대책으로 사례현장에 집수정을 이용한 지하수위 저감공법을 적용하였으며, 적용된 공법이 사면안정성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 사면안정해석을 수행하였다. 그 결과, 적용된 공법의 우수처리능력에 의해 사면안정성에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서 적용된 집수정을 이용한 지하수위 저하공법은 집중강우 시에도 지하수의 상승을 억제함으로 사면의 안전율을 높아지는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권3호
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• pp.195-206
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• 2019

본 연구에서는 주 단위 지하수자원 관리 취약시기 평가 방법을 개발하였다. 강수의 지하수위에 대한 영향을 고려하기 위하여 한계 침투량을 고려한 강우이동평균 방법을 통해 지하수위와의 상관계수를 산정하였다. 취약 시기 평가 기준을 개발하고 평가 기준에 대한 가중치를 엔트로피 방법을 이용하여 산정하였다. 강수와의 상관계수와 산정된 가중치를 이용한 주 단위 지하수자원 관리 취약시기 평가 방법을 개발하였으며, 개발한 방법을 통하여 소규모 행정구역을 대상으로 취약시기를 평가하였다. 본 연구에서 개발된 방법은 지역적일뿐만 아니라 계절적인 지하수자원의 효율적 관리 대책 수립의 근거가 될 수 있을 것이다.

• 지질공학
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• 제28권4호
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• pp.583-592
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• 2018

최근들어 방사형 집수정 방식의 대용량 강변여과수 개발에 따른 배후지의 지하수위 강하에 대한 우려가 존재하고 있다. 본 연구에서는 안성천의 방사형 집수정을 대상으로 Modflow를 활용하여 수평정의 취수량에 따른 배후지의 수위 강하를 예측하였으며, 이 데이터를 기반으로 배후지 수위 강하가 최소가 되는 수평정별 취수량을 결정하는 다층퍼셉트론 기반의 인공신경망 모델을 개발하였다. 하천 방향으로 굴착된 수평정 HW-6의 취수량을 높이는 것이 OW-7 및 OB-11 관측정의 지하수위를 높게 유지하는데 필요한 것으로 평가되었다. 또한, 모델 입력 자료의 수 및 훈련과 검증 자료의 분류는 인공신경망 모델 결과에 영향을 미치므로 유의하여야 한다. 향후 현장의 실제 운영 자료와 수치모델의 비교를 통하여 인공신경망 모델을 보완한다면 배후지의 지하수 관리에 기여할 것으로 본다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.789-792
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• 2010

빗물관리시설 설치 시 물순환개선 효과를 정량적으로 표현하기 위해서는 시설물별로 저류효과와 침투효과를 평가할 수 있다. 또한 유역 규모에서의 물순환 개선 효과를 평가하기 위해서는 유역 출구지점에서 하천 유황의 변화와 유역 전체에서 지하수위의 변화 등을 평가하여 개선 효과를 평가할 수 있다. 빗물관리시설의 설치에 따른 물순환개선 효과를 평가하기 위해서는 설치 전화 후에 침투량, 증발산량, 유출량, 지하수위 등에 대한 관측이 수행되어야 하며 이러한 관측에 근거하여 개선효과를 평가하는 것을 기본으로 하여야 한다. 만일 관측을 할 수 없는 조건에서는 물순환 해석을 수행할 수 있는 모형을 적용하여 개선효과를 평가할 수 있다.