• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.10-10
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• 2023

본질적으로 복잡하고 다양한 특성을 가지는 우리나라(도시, 농어촌, 도서산간, 섬 등)의 물 공급 시스템은 생활수준의 향상, 기후변화 및 가뭄위기, 소비환경 중심의 요구와 한정된 수자원을 잘 활용하기 위한 운영 및 관리가 매우 복잡하다. 이로 인한 수자원 고갈과 가뭄위기 등에 관련한 대책 및 방안으로 대체수자원인 지하수 활용방안들이 제시되고 있다. 따라서, 물 관리 시스템과 관련한 디지털 기술은 오늘날 플랫폼과 디지털 트윈의 도입을 통해 네트워크와 가상현실 세계의 연결이 통합되어진 4차 산업혁명 사업이 현실화되고 있다. 물 관리 시스템에 사용된 새로운 디지털 기술 "BDA(Big Data Analytics), CPS(Cyber Physical System), IoT(Internet of Things), CC(Cloud Computing), AI(Artificial Intelligence)" 등의 성장이 증가함에 따라 가뭄대응 위기와 도시 지하수 물 순환 시스템 운영이 증가하는 소비자 중심의 수요를 충족시키기 위해서는 지속가능한 지하수 공급을 효과적으로 관리되어야 한다. 4차 산업혁명과 관련한 기술성장이 증가함으로 인한 물 부문은 시스템의 지속가능성을 향상시키기 위해 전체 디지털화 단계로 이동하고 있다. 이러한 디지털 전환의 핵심은 데이터에 관한 것이며, 이를 활용하여 가치 창출을 위해서 "Digital Groundwater Technology/Twin(DGT)"를 극대화하는 방식으로 제고해야 한다. 현재 당면하고 있는 기후위기에 따른 가뭄, 홍수, 녹조, 탁수, 대체수자원 등의 수자원 재해에 대한 다양한 대응 방안과 수자원 확보 기술이 논의되고 있다. 이에 따른 "물 순환 시스템"의 이해와 함께 문제해결 방안도출을 위하여 이번 "기획 세션"에서는 지하수 수량 및 수질, 정수, 모니터링, 모델링, 운영/관리 등의 수자원 데이터의 플랫폼 동시성 구축으로부터 역동적인 "DGT"을 통한 디지털 트윈화하여, 지표수-토양-지하수 분야의 특화된 연직 프로파일링 관측기술을 다각도로 모색하고자 한다. "Digital Groundwater(DG)"는 지하수의 물 순환, 수량 및 수질 관리, 지표수-지하수 순환 및 모니터링, 지하수 예측 모델링 통합연계를 위해 지하수 플랫폼 동시성, ChatGPT, CPS 및 DT 등의 복합 디지털화 단계로 나가고 있다. 복잡한 지하환경의 이해와 관리 및 보존을 위한 지하수 네트워크에서 수량과 수질 데이터를 수집하기 위한 스마트 지하수 관측기술 개발은 큰 도전이다. 스마트 지하수 관측기술은 BD분석, AI 및 클라우드 컴퓨팅 등의 디지털 기술에 필요한 획득된 데이터 분석에 사용되는 알고리즘의 복잡성과 데이터 품질에 따라 영향을 미칠 수 있기 때문이다. "DG"는 지하수의 정보화 및 네트워크 운영관리 자동화, 지능화 등을 위한 디지털 도구를 활용함으로써 지표수-토양층-지하수 네트워크 통합관리에 대한 비전을 만들 수 있다. 또한, DGT는 지하수 관측센서의 1차원 데이터 융합을 이용한 지하수 플랫폼 동시성과 디지털 트윈을 연계할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.221-221
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• 2019

기후변화로 인한 가뭄대비가 상시체제가 된 요즈음, 농업용수의 안정적인 공급을 위하여 가뭄 등의 비상시 지표수는 물론이고 지하수의 공급 가능량에 대해서도 국가적 관리가 필요한 실정이다. 지하수관리를 위해 국가 최상위 계획인'지하수관리기본계획(2012~2021)'이 수립되었고, 지하수의 장기적인 수량, 수질 관리를 위해 국가지하수관측망, 지역지하수관측망(보조지하수관측망), 수질측정망, 해수침투관측망 등 광역과 지역단위로 크게 나누어 지하수관측이 이루어지고 있다. 국가지하수관측망은 지하수법에 의거하여 전국의 주요지점(2016년 말 기준 412개소)에 관측소를 설치하여 수위 및 수질의 변동실태를 광역적으로 분석함이 목적이며, 보조지하수관측망은 국가지하수관측망과 연계하고 보완하기 위한 기능으로서, 지역별 주요 관측지점의 수위, 수질자료를 획득하며, 2018년 9월 현재 3,429개소가 설치되어있다. 본 연구에서는 지역지하수 관측망 중 경남밀양지역에 설치된 관측정 31개소에 대해 수위와 수질을 장기 분석하였다. 밀양지역의 보조지하수관측망 설치는 지하수관리계획의 하부계획인'경상남도 지하수관리계획(2015~2025)'에 의거 2012년에 6개소의 관측공이 설치를 시작으로, 2013년 7개소, 2014년 10개소, 2015년 8개소를 설치하여 총 31개소의 설치를 완료하였고, 2016년부터 2019년 현재까지 전체 관측정 31개소에 대하여 관측 운영 중이다. 본 연구에서는 2013년 1월~2019년 1월까지 지역의 누적강수량과 지하수위 및 수질변화를 관측하였다. 전 관측정에 대해 수위(GL.m), 수질(온도, EC)은 1시간 주기로 관측하였으며, 연 2회 생활용수 기준(19항목)의 수질검사를 실시하고, 지하수성분의 지질학적 기원분석을 위한 양음이온 분석을 연 1회 실시하였다. 관측정의 양수능력 변화관측을 위해 대수성 시험을 연 1회 실시하였고, 관측정의 특성상 장기간 미사용 관정이므로 최적의 상태유지를 위해 연1회 공내세척을 실시하였다. 또한, 관측정의 지형별 차이를 분석하기 위해 관측정의 설치위치를 산악, 강변, 기타 지역으로 구분하고, 각각의 대표관정에 대해 지형에 의한 서로 다른 영향을 분석하였고, 관측정의 심도별 변화를 알기위해 동일지역에 충적, 안반 관측정을 따로 설치하고 관측하여 지표수와 지하수의 심도별 영향의 차이를 분석하였다. 동일지역의 관측결과 평균 5m이하의 수위변화를 보이나, 5m 이상의 수위변동을 보이는 관측망은 15년 14개소 17년 19개소로 증가추세를 보이며, 이는 주로 밀집된 시설하우스 단지의 수막재배를 위한 겨울철 지하수 사용량 증가가 원인인 것으로 판단된다. 밀양지역은 강변지역에 밀집된 시설하우스단지의 동절기 수막재배를 위한 지하수 과다사용으로 수위급감 및 수량부족현상이 반복되고 있어, 예방과 대책강구를 위해 지표수의 함양과 지하수사용량의 상관관계 분석과 자료축적 및 추가연구를 위한 장기관측이 요구된다.

• Spatial Information Research
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• 제8권2호
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• pp.317-328
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• 2000

It is a well-known fact that groundwater is difficult to be recovered, once it is polluted. Since its damage may continue for a long time, its management is very much necessary. For groundwater pollution managemet, current groundwater quality should be analyzed and its diffusion should be estimated. Such analysis and estimation are greatly enhanced by a GIS. In order to build the GIS, groundwater information management system, various database related to groundwater should be constructed. The system can be utilized to analyze groundwater quality and to help administrative processes of groundwater management. In this study, we analyze No3N diffusion in the groundwater under the study area, a part of Jung-Gu area, by using groundwater analysis subsystem and create the 1/5,000 scale map for the diffusion prediction of groundwater pollution. Although Seoul Metropolitan Government has constructed the 1/25,000 scale hydrogeology map of Seoul area through basic groundwater survey in 1996, the survey data are not sufficient for local groundwater pollution management. The large scaled map constructed in this study is expected to be utilized for the management. The GIS softwares, Arc/Info and Arc/View, are used. MODFLOW and MT3D programs are extensively used to analyze groundwater pollution.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.283-283
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• 2021

혼합대는 지표수와 지하수의 수리적 교환이 일어나는 경계부로써 1) 수문학적 관점에서는 하도와 하상간의 물교환이 이루어지는 공간으로 다양한 물리적·화학적 작용이 발생, 2) 생지화학적인 관점에서는 하상 간극수 흐름에 의한 전이대(ecotone)를 형성하여 용존산소·영양물질·용존유기탄소의 이동뿐만이 아니라 지하수로부터 열에너지·무기염류의 공급을 유도하면서 높은 생지화학적 활동과 변환을 야기하는 산화·환원 반응구역, 3) 생태적인 관점에서는 저서생물과 지하 유기체종을 특징으로 하는 서식지이나 잠재적인 레퓨지움(refugium) 등의 관점에서 해석될 수 있다. 국내 하천환경의 생태학적 지속가능성을 위한 지표수-지하수 혼합대 관리에 대한 중요성이 점차 증대되고 있지만 우리나라는 여전히 지하수의 이용 및 보전과 지하수의 안정적인 수량·수질 확보를 목표로 관리를 추진하고 있다. 따라서, 실질적인 지표수-지하수 혼합대에서 발생하는 다양한 현상의 이해나 관리방안에 관한 연구는 아직 미비한 상황이다. 지표수-지하수 혼합대에 관한 보고서, 논문 등을 종합하여 혼합대의 영향인자를 살펴보면 1) 수리수문 특성에는 수리전도도·하천 수위·하천 유속·하천수 수온, 2) 수질 특성에는 유기오염물질·영양염류, 3) 수생태 특성에는 대형무척추동물 등으로 분류할 수 있다. 지금까지 단일 연구분야의 접근방법으로 다양한 현장측정기법 및 모델링을 통한 혼합대 연구가 수행되고 있지만, 혼합대가 가지는 환경적 중요성에 대한 이해와 인식이 부족하고, 혼합대 내부에서 발생하는 복합적인 프로세스로 인해 전문가들조차 연구에 어려움을 가질 것이다. 지표수-지하수 혼합대의 효율적인 관리를 위해서는 수리수문·수질·수생태 등 다양한 시각에서 접근하여 학제간 융합연구를 통해 기초 데이터를 상호교환하고, 기존의 혼합대 조사에 부족한 부분을 해결할 필요가 있다. 향후 하천 기저유출 및 혼합대 기초자료 구축, 혼합대 흐름 정량화, 하천복원사업에 의한 혼합대 영향 규명 등의 연구를 수행함으로써 혼합대를 체계적으로 관리할 수 있는 기술 방안을 제시할 필요가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.388-388
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• 2023

영산강은 황룡강과 지석천이 합류하는 지점이기 때문에 많은 비가 내리면 홍수에 취약한 반면, 인근 지역인 나주시 노안면과 광주광역시 승촌동 지역의 지하수를 풍부하게 해주는 역할을 하고 있다. 특히, 승촌보 인근 지역은 겨울철 수온이 따뜻한 지하수를 활용하여 겨울철 미나리를 대규모로 재배하고 있다. 현재 승촌보 운영 수위를 관리 수위인 E.L.7.5m보다 1.5~2m 낮은 E.L.5.5~6.0m로 운영함에 따라 지하수 수위가 보 관리 수위보다 낮게 형성되고 있다. 이에 K-water 영산강보관리단은 여름철 홍수방어를 위해 설치된 배수문을 겨울철에 닫아 인공소류지를 형성함으로써 겨울철 미나리 재배지역에 지하수가 함양되는지 시험운영을 계획하였다. 배수문 시설을 관리하는 한국농어촌공사 광주지사와 광주광역시 남구청과 협의하였다. 이후 영산강유역환경청 민관협의체 위원장과 주민대표 통장님들께 방문 설명 등 지역주민들의 공감대 형성을 거쳐, '22년 9월 30일 승촌보 인근 승촌배수문 등 5개 배수문을 폐쇄하여 11월 30일까지 소류지에 물을 담수하였다. 또한, 소류지의 수위를 파악하기 위해 GPS 측량으로 해발 표고 산정한 간이 목자판 수위계를 설치하여 소류지내 수위를 모니터링하였다. 승촌배수문(#1)에서 발생한 누수는 스펀지를 바닥에 깔아 보강함으로써 누수를 줄여 소류지 수위를 E.L.6.7m 이상을 유지하였다. 그 결과 영산강에 인접한 SCM-008 지하수 관측소 데이터는 승촌보 운영 수위에 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 미나리 재배 기간인 3월에는 수막 재배로 인한 지하수 사용으로 수위가 가장 낮았으며, 여름철에 지하수 수위가 회복되는 패턴을 반복하였다. 10월~11월 시험운영기간 동안 SCM-005, -008, -101 지하수 관측정은 소류지와 중앙배수로에 가까울수록 인공 함양시 수위 상승효과가 크게 나타났으며, 평년(2020년~2021년) 대비 지하수위 상승을 확인하였다. SC-0 지역은 2022년 가뭄으로 다우년 대비 지하수 수위가 낮았으나, 시험운영 기간 중 지하수 수위 하강 속도가 늦춰지거나, 수위가 상승하는 것을 확인하였다. 또한, 인근 마을주민들에게 시험 운영 결과를 공유하였고, 소류지가 예년처럼 건천화되었을 때보다 지하수 수위상승과 중앙배수로나 소류지에서 양수하는 등 용수 이용에 도움이 되었다는 긍정적인 답변을 받았다. 따라서 2023년도에도 겨울철 미나리 재배 시기 동안 배수문을 닫아 소류지를 형성하여 지하수 함양에 도움이 되록하여, 미나리 지역의 농가 수익 증대에 보탬이 되도록 할 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.452-452
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• 2022

수문순환의 측면에서 지하수는 지속적인 하천의 흐름을 유지하고, 국내 물 이용의 측면에서 가용수량을 만족할 수 있는 취수량을 확보하기가 어려운 중·소규모 하천 유역에서 필요한 농업 및 생활용수 등 각종 용수를 확보할 수 있는 중요한 수원으로써의 역할을 하고 있다. 기존의 수자원 정책은 하천에서의 취수량 확보를 위한 수공 구조물의 설치 및 운영을 통한 용수 확보의 형태로 입안되었으나, 최근 2012~2018 한반도 가뭄 사태로 대표되는 강수 패턴의 변화로 인하여 하천에서의 취수량 부족 사태에 대응하기 위하여 지표수-지하수 연계를 고려한 수원 확보에 대한 정책적·공학적 관심과 요구가 증가하고 있다. 지하수의 효율적 운영과 안정적 관리를 위해서 지하수 이용에 대한 관리도 중요하나, 강수 사상의 발생 시 지하수 함양량을 정량적으로 평가하는 것 또한 매우 중요하다. 지하수 함양량은 강수량이나 하천유량 및 수위 등과 같이 정확한 양을 관측하기 어렵기 때문에 지하수 함양량을 산정하는 방법은 매우 다양하게 제시되어 있다. 본 연구에서는 지하수 함양량 산정 방법 중 비교적 간단한 방식의 지하수위 변동법(Water Table Fluctuation Method, WTF Method)를 이용하여 전국 행정구역 별 지하수 함양량을 분석하였다. 지하수위 변동법의 경우 신뢰도 있는 지하수위 관측 자료의 확보가 매우 중요한 단계이기 때문에 국가지하수관측망 및 농촌지하수 관측망, 해수침투관측망 등 공공기관에서 제공하고 있는 지하수위 관측 자료를 수집하여 적용하였다. 수집된 자료를 바탕으로 지하수 함양량을 산정하고, 최근 국내의 강수패턴의 변화와의 비교 분석을 통해 강수와 지하수 함양 간의 관계를 정량적으로 제시하였다. 본 연구의 연구 결과는 안정적인 지하수 개발 및 관리를 위한 기초적인 정책적 판단 근거로써 제시될 수 있고, 추후 연구에서 지하수위 회복 및 지하수자원 관리 방안 적용에 따른 효과 분석 연구에 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• 제6권4호
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• pp.97-112
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• 2001

The Section 12 of Groundwater Law stipulates that groundwater conservation zone should be regulated by the designation of conservation area and development restricted area, The most important policy for groundwater conservation and protection is to estimate and designate groundwater conservation zone. The groundwater classification map is utilized to determine the prime groundwater conservation areas, which delineate the first and the second ranked conservation areas of the map. According to the classification method of the Ministry of Construction and Transportation in 2000, groundwater quality for groundwater classification is classified with 4 levels based on the following conditions : (1) the present groundwater quality; (2) the potential usage as drinking water at present and in the future; (3) hydrogeological characteristics, and (4) the existence of pollution sources and activities. Throughout the initial analysis, the groundwater conservation areas are represented about 57.1$\textrm{km}^2$ in the groundwater classification map, which is 9.4% of Seoul Metropolitan Area. The management guidelines for groundwater conservation area are also developed referring to Cheju Province Groundwater Conservation Management Project and the guidelines by the Ministry of Construction and Transportation. But the specific administration and detailed technical survey should be prepared to efficiently manage the groundwater conservation area.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 한국환경과학회 2004년도 가을 학술발표회지 제13권(제2호)
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• pp.196-197
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• 2004

지하수의 공공성, 민간부문의 지하수 개발의 추이와 지하수관리특별구역의 현황에 대하여 살펴보았다. 공공재의 특성과 사적비용과 사회적비용을 일치시키기 위해 피구세를 검토하였으며, 온실가스 배출권거래제의 이론적 근거를 살펴보았다. 지하수이용을 감소시키기 위한 방안을 살펴보고 감축방안을 세가지로 나누어 검토하였다. 전형적인 온실가스배출권 거래제와 같은 방법은 거래비용으로 인하여 적절하지 않을 것으로 보이나, 피구세로 보완하면 적용 가능할 것으로 보인다. 한정된 자원인 지하수를 적절히 이용하고 보전하는 방법은 사회적으로 합의되고 적절한 방법으로 이루어져야 한다. 지하수이용허가권을 조정하는 방법으로 지하수이용허가권을 일정비율로 감축하고 계속 사용하고자 하는 사용자에게는 부담금을 부과하며, 허가권을 반납하는 사용자에게 보상을 하는 방법이 적절할 것으로 보인다. 이 방법은 영세한 지하수이용자가 지하수허가량을 줄이면 부담금을 부과하지 않고, 폐공하는 경우에는 보상하도록 한다. 대규모 지하수 사용자가 지하수를 더 이용하기 위해서는 경제적 부담을 감수하면 가능하다. 과다한 소규모 관정을 폐공시키고 일정 규모이상의 지하수 관정을 이용하게 하는 효과도 있으리라 보인다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.86-89
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• 2003

GIS의 공간분석 기법을 이용하여 지하수가 집중적으로 개발.이용되고 있는 지역을 지하수 보전구역으로 설정하기 위한 연구를 제주도를 대상으로 실시하였다. 제주도 전역을 250 $\times$ 250m 간격으로 그리드를 작성한 후 각 그리드 격자점을 중심으로 반경 500m 내의 지하수 관정밀도, 지하수 이용량 및 개발량을 GIS 공간분석 기법을 활용해 분석하였다. 그 후 지하수 관정 밀도, 지하수 개발량, 이용량을 전체 자료 분포를 고려해 일정 구간으로 구분하고, 그 각각에 대해 계급값을 부여한 후, 3개 인자에 대한 계급값을 이용하여 중첩분석한 결과, 반경 500m 내의 지하수 관정밀도 평균 4공 이상, 지하수 개발량 평균 1,352m$^3$/일 이상, 지하수 이용량 평균 1,138m$^3$/일 이상 되는 지역을 지하수 보전구역으로 지정해 관리하는 것이 타당하다는 결론을 얻었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.15-15
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• 2023

2020년 기준 국내 상수도 보급률은 99.1% 차지하고 있으며(환경부, 2019), 수도관리차원에서 수돗물은 먹는 물로 시판되어질 만큼 우수한 관리체계를 유지하고 있다. 그 반면에 지하수는 생활용수, 식품가공, 농·축산, 양어, 군부대를 비롯한 전국지역에서 연간 10억 8천만톤 용수를 소비하고 있음에도 (환겨례 신문, 2013; 환경부, 2019) 사용되는 지하수의 약 65%가 음용수 불가판정을 받았으며, 최근 지하수의 오염비율은 급격히 증가하는 추세이다. 특히, 지하수관정의 관리부주의에 의한 수질오염 및 수인성 다제내성균(슈퍼박테리아) 등에 의한 오염사례가 국내는 물론, 국제적으로 다수 보고되고 있는 실정이다 (환경부, 2013). 현재 지하수 수질관리는 공공기관 및 지자체 지정기관을 통해 진행되고 있으며, 검사기간은 수질채취로부터 통상 7~15일정도 소요되어 수질 관리 및 기준, 검사주기에 대한 애로가 많다. 현장 지하수관정에서 실시간 수질을 모니터링하고 이에 연동된 자동 수처리 시스템의 개발 및 도입은 나날이 심각해지는 환경오염 상황에서 선제적 예방과 해결방법으로 중요한 요소기술이다. 현재 지하수오염 및 부적합 음용의 수질처리는 화학약품, 필터여과, UV살균, O₃ (플라즈마)을 이용하는 것이 대표적이나, 화학약품의 경우 2차 오염이나 식품 세척 및 가공에 있어 부적합성의 한계점이 있다. 필터여과의 대표적인 RO필터의 경우 약 50% 순손실이 발생하고, UV 살균의 경우 UV에 의한 사용관리자의 위험 및 장비의 광부식 문제, O₃ 의 경우 고압전류 사용에 따른 위험성 등의 한계점이 나타나고 있다. 지하수 수질정화를 위한 광유도 활성산소(¹O₂, ·O^-₂)는 광감응제에 가시광의 빛 조사를 통해 생성되는 활성산소로의 에너지 및 전자 전이가 동시 진행되어 단일항 산소(¹O₂)와 슈퍼옥사이드 이온(·O^-₂)을 생성하게 된다. 생성된 활성산소는 유해미생물 또는 유기화학물과 개열, 제거, 치환 반응 등을 통해 미생물사멸 및 유해화학물질들이 분해 가능하다. 이를 이용한 지하수 유해미생물 사멸기술, 장비, 실시간 지하수의 분석기술 및 정수처리, 지하수 물순환 시스템 개발뿐만 아니라 지하수 음용수 및 오염개선, 지하수 기저유출에 의한 오염원 저감으로부터 지류·지천, 하천 본류 수질개선 등의 대상지역에 활용 가능하다. 또한 광유도 활성산소는 기존 상수도 수처리에 있어 오존(O₃) 처리와 이산화티탄을 이용한 AOP과정을 단일처리 공정으로, 기존 O₃ 의 특성상 확산 거리가 매우 길어 사람을 포함한 생체 내에 유입 시 다양한 부작용 발생과 O₃ 차폐시설 요구의 문제점 극복의 대안으로 환경 및 인체에 무해한 광유도 활성산소 시스템을 적극적으로 도입 및 적용해야 한다. 본 연구 목적은 정류상태 흡광분광기술을 이용한 실시간 수질 모니터링과 광유도 활성산소를 이용한 유해 미생물의 멸균효능 및 지하수 수질관리 기술로의 적용 가능성을 제시하고자 한다.