• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.5-15
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• 2014

본 연구는 A호와 B호를 연결하는 도수로터널 굴착 및 가물막이 공사가 주변 지하수계에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자 수행하였으며, 이를 통해 인근 지하수 환경 변화 예측 및 터널의 라이닝 타설에 대한 효과를 검토하였다. 그 결과 터널 굴착 및 가물막이 공사기간 동안 터널 갱구부에서 최대 3.58 m의 지하수위 강하가 나타났으며, 터널 완공 및 라이닝 타설 시공 후 약 2년 경과 시점에서 자연상태 지하수위의 최대 90 %까지 회복하는 것으로 모사되었다. 터널 굴착에 따른 터널 내 지하수 유입량은 주향이동단층과 접하는 구간에서 터널의 배수설계기준을 초과하는 것으로 분석되었다. 이후 터널의 라이닝 타설이 완료된 후 지하수 유입량은 최대 $0.006m^3/min/km$로 감소하여, 라이닝 타설에 의한 효과는 93 % 이상으로 평가되었다. 또한 공사로 인한 인근 지역의 지하수 환경에 대한 분석 결과 민가, 사찰 및 견사 등에서 약 0.04~0.31 m의 수위강하가 발생하였으며, 이는 연구지역 인근에 위치한 국가지하수관측소의 연간 수위 변동량(1.3 m)의 24 %에 해당하는 수치로 분석되었다.

• 자원환경지질
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• 제22권4호
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• pp.381-393
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• 1989

익산지역의 지하수 유동계를 평가하기 위한 수리지질학적 모델링이 수행되었다. 연구지역의 범위는 $790km^2$이다. 본 지역의 지질은 쥬라기의 대보화강암과 편마상화강암 그리고 선캠브리아기의 변성암으로 구성되어 있다. 채수량은 편마상화강암지역에서 가장 높으며 이는 10km내지 25m두께의 비교적 두껍게 발달된 풍화대 때문이다. 본 모델 시뮬레이션에는 콜로라도 주립대학의 유한차분법모델이 사용되었다. 본 모델은 불균일한 격자간격을 가지며, 28행과 31열로 이루어져 있다. 본 모델은 정류상태와 부정류상태에서 보정되었다.. 정류상태 시뮬레이션의 결과를1985년 9월의 수위등고선과 비교하여 투수율과 우기의 순충전률을 결정하였다. 부정류상태 시뮬레이션은 지하수 채수에 따른 대수층의 반응을 알기 위한 것이다. 부정류상태를 보정에서는 1986년5월의 수위등고선과 맞춤으로서 비산출율의 크기와 분포 그리고 건기의 채수량과 충전량을 결정하였다. 보정된 모델을 이용하여 1985년 10월부터 1995년 9월까지의 지하수채수 및 자연적인 충전에 의한 지하수위변동을 예측하여 보았다. 보정된 모델은 광역적인 지하수개발계획에 이용될 수 있다. 그러나 국부적인 지하수위변동을 예측하는데는 이용될 수 없다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.205-205
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• 2011

우리나라의 중소하천에는 하상경사 조정과 농업용수 확보 등의 목적으로 많은 보가 설치되어 있다. 하천에 보를 설치하면 보를 기준으로 상 하류의 흐름특성이 변하고, 홍수시 소통이 원활하지 않아서 제방이 붕괴되는 등의 피해를 발생시킨다. 또한 유입유사의 흐름을 차단하여 상류단에 퇴적이, 하류단에는 침식을 발생시켜 하상변동이 일어나게 된다. 하상변동은 단기적으로는 하천에서의 취수, 배수와 주운 등 하천관리에 직접적인 영향을 주고, 장기적인 면에서는 하천 시설물의 안정, 홍수위 및 지하수위의 변화, 하천부지의 변화 등 하천 및 유역관리에 광범위한 영향을 주고 있다. 따라서 하천의 유황 및 하상재료의 인위적인 변화에 의한 하상변동을 예측하고 분석하는 것은 하천계획 및 운용 관리면에서 매우 중요하다. 본 연구는 경안천 유역에 설치된 보를 대상으로 설치 전의 지형자료 및 수리학적 자료를 이용하여 모델링을 하였고, 이를 토대로 설치 후의 수리학적 특성 및 하상변동을 분석하였다. 모델링은 종 횡단으로 모의할 수 있는 2차원 유한요소모형인 RMA-2를 이용하여 보를 설치하기 전 후의 수위, 유속 등의 흐름특성을 모의하였고, SED-2D를 이용하여 하상변동 특성을 비교 분석하고자 하였다. 그 결과 경안천 유역에 설치된 보로 인해 보의 상류단에서는 수위가 상승하고 유속이 감소하는 경향을 나타내고, 유사의 퇴적으로 인해 하상 상승이 발생하였다. 또한 보의 하류단에서는 보월류시 유속이 증가하여 수위가 하강하는 흐름특성을 보였고 침식이 발생하였다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제7권3호
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• pp.133-140
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• 2000

초정지역은 세계 3대 광천수 생산지의 하나로서 지하수 이용업체들이 집중적으로 지하수 개발을 하고 있어 지하수자원의 고갈이 우려되고 있다. 본 연구에서는 초정지역의 지속적인 개발로 인해 장래 예측되는 지하수 장애에 대처하기 위해 수치모형을 이용하여 초정지역의 지하수 유통해석을 수행하였다. 해석 결과 동북쪽에 위치한 산간유역의 수위의 변화에 비하여, 하류 구릉지역에서는 양수정들을 중심으로 수위 강하가 급격하게 일어나고 있다. 이는 하류 구릉지역에 공장들이 밀집하여 있고 생활용수와 농업용수 또한 많은 양을 양수를 하는데 기인한다. 따라서 향후 지하수자원의 고갈이 우려되며, 이에 대한 대책이 심각하게 요구된다.

• 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.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.61-72
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• 2021

최근 기후변화로 인한 가뭄발생으로 국지적인 물부족 문제 해결을 위해 안정적인 지하수를 활용한 물공급 방안의 필요성이 증가하고 있으며 이에 대한 대안으로 지하수 인공함양 기술이 대두되고 있다. 본 연구에서는 기상조건 및 목표취수량, 함양정의 주입량, 주입기간 등을 고려한 함양 시나리오를 반영하여 수치모델링을 통해 인공함양-취수 시스템의 함양능력 평가와 최적 운영조건을 도출하여 가뭄발생에 대비한 농업용수의 효율적인 공급과 안정적인 용수확보를 위한 정량적인 평가기법을 도출하고자 하였다. 이에 함양정의 함양능력을 평가하기 위해 물수지 분석으로부터 도출된 목표취수량을 고려한 총 주입량 10,000 ton의 조건하에서 주입 시나리오별(Case 1~4)로 주입정 및 관측정별 지하수위 변화를 모사한 결과 주입 후 유역 내 지하수위는 약 25~42일간 유지되는 것으로 나타났다. 이 중 Case 3의 경우 지표하 1 m 미만으로 지하수위가 상승하여 적정 주입량은 50 m³/day가 적절한 것으로 모사되었으며 함양수 주입에 의한 지하수위 상승에 따른 영향범위는 113.5 m로 예측되었다. 또한 함양 시나리오에 따른 하류부 저투수성 벽체(LPB) 설치 전후의 유역내 함양능력 변화는 설치 전 대비 지하수 저류량은 약 6배가량 증가하였고 지하수 체류시간은 약 4배 정도 증가하는 것으로 모사되었다. 본 연구결과는 향후 가뭄대응을 위한 안정적인 농업용수 공급 및 지속적인 수자원 확보에 크게 기여할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.71-71
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• 2016

하천 공학에 있어서 제방 월류에 대한 분석과 예측은 과거와 현재, 그리고 미래에도 치수측면에서 매우 중요한 요소이다. 이를 위해 복단면 수로의 단면을 세분하여 유량과 수위의 관계를 분석하여 왔으며, 최근에는 Lateral Distribution Method라 불리는 수치기법을 이용하여 주수로와 홍수터 사이에서의 난류특성이나 운동량 교환 등을 분석하기도 한다. 하지만 기존의 연구들은 제방을 넘어 월류한 경우의 흐름 특성에만 치중하고 있으며, 주수로 내에서의 흐름특성에 관한 연구는 미진하다. 하천은 표면 유출수와 지하로부터 제공되는 기저유출수로 구성되며, 주변 수리 수문 조건에 따라 그리고 물수지 변화에 따라 유출수와 기저유출수가 하천에 기여하는 바는 변화된다. 기저유출은 지표수의 양과 질에 지대한 영향을 미치고 있으며, 기저유출 특성은 수자원 관리를 위한 저수량(low-flow) 특성 평가에 있어서 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 기저유출수 분리기법을 적용하여 단면관측 유량곡선으로부터 기저유출량을 산정하고, 또한 해당단면에 LDM기법을 적용하여 복잡한 형상을 이루고 있는 자연하천의 횡단면에서의 수위-유량 곡선을 실제 측정치와 비교하여, 기저유출이 하천에 미치는 영향과 정량적인 양에 대해서 알아보고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.81-81
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• 2017

최근 발생하는 태풍 또는 국지성호우는 단기간에 많은 양의 강우를 동반하고 있으며, 이로인한 내수침수 및 외수범람 피해가 빈번히 발생하고 있다. 이와 같은 홍수피해를 저감하기 위한 하나의 대책으로 내수 또는 외수로 인한 피해를 미리 예측하고 대비하는 방법이 필요하다. 피해를 미리 예측하기 위한 기존의 모델들은 지표유출, 지하유출, 침투, 증발산 등 다양한 강우-유출 알고리즘에 의해 홍수범람모의를 분석하게 된다. 따라서 그 모의시간이 길게 나타나 재난상황을 대처하는 데 문제가 있다. 본 연구에서는 홍수로 인한 제내지의 침수 확산 경로 빠른 시간 안에 모의하기 위하여 여러 가지 알고리즘을 단순화시킨 홍수범람 모형을 개발하였다. 개발된 분포형 홍수범람 모형인 SIMOD(Simplified Inundation MODel)는 홍수가 발생된 시점에서 그리드화된 주변셀로의 홍수전의를 위하여 주변셀과의 경사를 이용하여 차등 분배하는 다중흐름방향법(Multi Direction Method, MDM)과, 하나의 낮은 고도의 셀에서 수위가 높아져 인접셀보다 수위가 증가하면 그 수위는 인접 셀들과 균등해 진다는 가정인 평수가정법(Flat-Water Assumption, FWA)인 두 가지 알고리즘을 이용한다. 개발된 모형의 적합성을 확인하기 위하여 상용 모형인 FLO-2D를 이용하여 각 모의시간별 침수면적과 모형의 구동시간을 비교하였다. 비교결과 초기 1시간을 제외하고 홍수피해 면적이 10% 전후로 나타나 SIMOD의 적용성이 확인되었다. 모의 구동시간의 경우 32시간 모의시 SIMOD는 10분 안에 결과가 나오는 반면 FLO-2D는 1시간 이상 소요되는 것으로 나타났다. 또한 대피계획을 수립하기 위하여 제방붕괴시나리오를 이용한 제내지 침수모의를 실시하였다. 대상지역은 금호강하류 성서산업단지 유역으로 계획홍수위는 200년 빈도 홍수위를 기준으로 하였으며 폭 35m, 높이 7m의 제방파제로 인한 외수위 유입을 가정하여 제내지의 시간별 침수면적 모의하였다. 모의된 결과를 이용하여 시간대별 대피경로를 산정함으로써 홍수로 인한 대피 계획 수립에 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권11호
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• pp.93-105
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• 2018

지반 굴착에 따른 주변 지반의 침하 문제를 예측하고 평가하기 위해서는 지반침하 위험인자의 정확한 조사와 해석이 필요하다. 지반침하 위험인자를 조사하기 위한 비파괴조사방법에는 여러 가지 물리탐사방법이 있다. 하지만 이러한 물리탐사 방법에는 지하매질 특성에 영향을 미치는 요인들이 있으며, 실제 지반의 토질은 물리탐사에 영향을 주는 복잡한 요소들이 내포하고 있다. 따라서 흙의 공학적 성질에 대한 이해를 바탕으로 한 물리탐사 방법에 미치는 영향을 분석하는 접근이 필요하다. 이 연구에서는 실제 복합지반에서 다양하고 복잡한 요소들을 고려할 수 있도록 Test Bed를 구축하고, 수치해석을 통해 지반거동을 분석하였다. 또한, 지표투과레이더(GPR) 탐사를 통해 지반침하 위험인자 조사를 위한 한계성을 분석하였다. 그 결과, 개착식 굴착공사에 있어서 지반침하는 여러 가지 요인에 따라 발생 할 수 있으며, 특히 연약지반 조건일 경우에는 지하수위 흐름 변화에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 GPR의 중심주파수 250MHz인 경우, 전기전도도가 높은 점토 지반에서는 전자기파의 감쇠가 심하게 일어나서 땅속 깊은 곳(지표아래 4m)까지의 투과를 어렵게 만들며, 지하수위 아래에서는 지하수면을 전자기파가 통과함에 따라, 전자기파의 감쇠가 심하게 일어나는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.39-52
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• 2022

사면의 안전율과 임계활동면을 다층 퍼셉트론 신경망(multi-layer perceptron, MLP)을 이용하여 구할 수 있도록 훈련하였다. 사면의 형상은 한국의 설계기준을 참고한 단순 사면으로, 건조한 경우와 지하수위가 존재하는 경우를 모두 고려하였으며 사면을 구성하는 토질의 물성은 세립분을 포함한 사질토로 고려하였다. 훈련에 필요한 데이터를 만들 때 한계평형해석법을 이용하여 42,000가지 경우의 사면안정해석을 수행하였고, 지하수위가 고려된 도메인의 해석에서 불포화토의 모관흡수력으로 인한 유효응력 증가를 고려하였다. 지하수와 유효응력의 분포를 사면안정해석에 적용할 수 있도록 정상상태 침투 해석을 수행하였다. 사면을 표현하는 물성을 입력하면 안전율과 원호 파괴면을 예측할 수 있는 MLP 모델과 모델의 성능을 정량적으로 평가할 수 있는 방법을 제시하였다.