• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.11-11
• /
• 2023

2020년 기준 우리나라 전체 지하수 시설은 총 1,659천개소, 이용량은 2,916백만m³/년, 년간 지하수 개발가능량은 130억m³대비 22.3%이다(환경부 등, 2021). 단위면적당 지하수 시설수와 이용량은 16.8개소/km², 29,168m³/년/km²(81.1m3/일/km²)이다. 이러한 자료는 가뭄 대응시 신규 관정 개발도 필요하지만, 기존에 개발된 관정들을 최대한 효율적으로 활용하는 방안을 우선적으로 고려해야 한다는 것을 시사한다. 관정들을 상호 연계하게 되면 여러 개의 관정에서 나오는 물을 합하여 총량을 늘릴 수 있기 때문에, 가뭄 등 비상시에 일시적으로 다량의 물을 공급할 수 있다. 또한, 평상시에도 적절한 양수량 조절을 통해 지하수 자원의 손실을 막고 수위 저하에 의한 문제를 최소화할 수 있다. 관정연계시스템(well network system, WNS)은 기존 관정들을 가상의(virtually) 또는 물리적(physical) 연계를 하여, 최적의 지하수를 공급할 수 있는 시스템으로 정의할 수 있다. 가뭄 대응 및 효율적 지하수 자원 활용을 위한 관정연계시스템 개발과 실증을 위해 홍성군 서부면 양곡리 일대에 양수제어, 관로시설, 물탱크 등 물리적인 시설을 시험 설치하여 운영하고 있다. 또한, 관정연계시스템은 ICT 기술과 지하수관리 기법을 연동하여 지하수 관정들을 연계하고 최적으로 운영할 수 있는 하나의 의사결정시스템으로서 관정연계 플랫폼을 개발하였다. 관정연계 플랫폼은 웹기반으로 개발되었으며, 대수층의 수리지질 특성, 수요에 기반한 물공급량 평가, 관정 연계 시나리오 및 최적 운영 알고리즘, 지하수 모델링 등이 가능하도록 각각의 모듈들이 구성 및 통합·운영 되도록 설계되었다. 본 시스템 개발을 통해 가뭄 발생시 현장에서 신속히 지하수로 물을 공급할 수 있으며, 신규 관정 개발에 드는 비용을 절약할 수 있고, 기존 시설을 활용하기 때문에 새로운 수자원 건설 인프라 구축 비용도 절감할 수 있을 것이다. 또한, 개별관정에 대한 이용률 제고와 지하수관리도 보다 체계적, 과학적으로 할 수 있을 것으로 기대한다. 하지만, 이러한 시스템이 제대로 운영 및 보급되기 위해서는 관정연계와 관련한 법제도적 보완과 함께, 지역사회의 공적자원으로서의 지하수에 대한 인식개선과 지하수의 개발 및 보전, 적합한 합리적 배분·이용 등 적극적인 협조가 이루어져야 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
• /
• pp.454-454
• /
• 2017

국내 상수도가 보급되지 않은 지역 내 취약 계층은 약 214만 명으로 대부분은 노후관정 및 미신고 관정에서 지하수를 먹는물로 이용하고 있다. 이들은 대부분 미신고 관정이기 때문에 실태파악이 어렵고 정기적인 수질 검사를 실시하지 않아 수질상태에 대한 안전 대책이 미흡한 실정이다. 우리나라의 경우 농촌지역의 관정은 천부지하수의 의존도가 크고 강우에 의한 지표오염물질(축산분뇨, 비료 등)이 관정 내부로 유입 가능성이 매우 높다. 기존 연구에서도 천부지하수 관정의 조사 결과, 질산성질소 및 총대장균군에 의한 수질 오염이 심각하다고 보고된다(Chae et al., 2004; Min et al., 2003). 따라서 상수도 미보급지역 지하수 관정의 지하수 수질 현황을 파악하고, 고농도 오염 관정 및 지역의 경우 정밀조사를 통해 오염 원인을 규명해야 한다. 또한 오염 원인에 대한 향후 개선방안 및 대책안을 마련하여 지하수 수질 안정성 확보를 도모할 필요가 있다. 이를 위해 환경부 산하 국립환경과학원에서는 안심지하수 지원 사업을 2012년 "지하수 안심이용 무료 수질검사 시범사업"부터 시작하여 2016년 "상수도 미보급지역 2016년 안심지하수 지원사업 연구"로 이어지며 수행하였다. 이 사업은 수질분석, 관정내부 탐사, 마을 공용 음용관정 설치지원, 고농도 오염지역 중 시범사업 지역 선정, 고농도 오염지역 수질개선 시범사업으로 구성된다. 수질 분석은 2012년 TA군 내 8개 읍 면의 1,200개 관정, 2013년 경기 북동부권 8개 시 군 11,861개 관정, 2014년 전국 14,494개 관정, 2015년 전국 25,900 관정, 2016년 전국 25,914 관정에 대해 수질 분석을 실시하였다. 수질분석 결과를 바탕으로 고농도 오염지역의 지하수 관정 내부 탐사를 실시하여 소유주에게 주변 환경 개선 조치 및 대민 지원(마을 공용 음용관정 설치)을 수행하고, 시범조사 대상지역을 선정하여 오염지역의 오염원 현황, 수질조사, 지하수 유동 모델링을 실시하여 오염 원인을 파악하였다. 추가로 2014년에는 안심지하수 수질보전 연구로드맵을 작성하여 환경부에 제시하였고, 2015년은 수질개선 사업에 대한 경제성 분석, 수질자료 DB 구축이 완료되었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
• /
• pp.346-349
• /
• 2006

본 연구에서는 WHPAs와 GIS 프로그램을 이용하여, 지하댐 건설 후 지하수를 효율적이고 안정적으로 양수하기 위해 관정 설치위치를 선정하고, 양수 시 영향반경을 예측하였다. A관정의 지하수 유동방향은 북서방향이고, B관정은 남쪽방향 그리고 C관정은 남서방향이다. 세 개의 관정(A, B, C)에 대하여 양수시 지하수 영향반경 해석을 수행하였다. A관정은 지하수 유동방향이 하천을 향하고 있어 하천의 영향이 적기 때문에 양수 시간에 따른 지하수 영향반경이 크게 차이가 나타난 반면에, B관정과 C관정은 주변의 지하수 유동방향과 하천의 영향으로 양수 시간이 늘어나도 지하수위 영향반경의 면적에 큰 변화가 없는 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
• /
• 제47권3호
• /
• pp.219-225
• /
• 2014

전국의 지하수 관정은 2012년 기준 1,474 천 개소이며 지하수 이용량이 총 용수 이용량의 12%를 차지하고 있다. 수자원장기기본계획은 2021년 전국 용수 수요가 공급을 초과할 것으로 전망하고 있어 지하수 이용이 더욱 중요한 과제가 되고 있다. 우리나라는 지하수 활용을 위한 인공함양이나 강변여과 보다 관정에 크게 의존하고 있으므로 관정의 경제성에 대한 평가가 우선적으로 이루어져야 할 것이다. 따라서 본 논문은 관정에 의한 지하수자원 활용이 경제적인지 아닌지를 분석하는 것에 목적을 둔다. 관정의 편익은 크게 3가지로 나누어 첫째, 활용가치로 음용수 및 농공용수의 공급가치, 둘째 비활용 가치로 잠재활용 대비 미래를 위한 부존가치를 포함하고 있다. 또한 비용은 관정의 설치비용 및 교체비용, 관리비용, 그리고 폐공의 환경오염 비용 등을 모두 포함한다. KDI의 수자원사업 예비타당성 가이드라인과 미국 환경청 그리고 세계은행의 지하수자원 비용-편익분석 모델을 원용하여 관정의 비용편익 비율을 계산하였다. 그 결과 지하수 관정의 편익이 비용보다 2.98배 높아 지하수 관정에 의한 지하수자원 공급이 경제성이 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.331-331
• /
• 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
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.31-31
• /
• 2020

가뭄 발생 시 국내 농어촌 지자체 대부분은 추가 수원공 확보를 위한 긴급 대책으로 신규 관정을 개발하거나, 저수지와 하천을 준설하여 가뭄 수요에 대응하는 편이다. 이러한 방법은 즉시 대응에는 효과가 있지만, 고가의 비용이 소요되고, 무엇보다도 국지적으로 가뭄이 빈번하게 발생하는 지역에는 적용에 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여, 최근 기설 관정을 연계 이용하여 지하수 공급 극대화를 도모하는 기술이 제안되었다. 그런데 기설 관정 연계 이용 시 가장 중요한 사항은 모든 관정에서 최대 양수량을 유지하며 지하수를 공급할 수 있도록 관리해야 하는 점이며, 특히 암반관정의 과잉양수로 인한 간섭현상으로 충적관정이 고갈되어 공급가능한 지하수 수량이 오히려 감소되는 것을 사전에 방지하여야 한다. 이 연구에서는 가뭄 발생 시 암반관정(양수정)에서 최대로 양수했을 때에도 주변 충적관정의 양수능이 유지되는 최소 지하수위를 「지하수위 저하 한계치」로 지정하여 관정 연계 이용의 최적화를 도모하였다. 지하수위 저하 한계치 산정을 위하여, Theis의 자유면 대수층 정상류 우물수리 방정식과 지하수영향반겅 설정에 관한 경험식(Schultz, Weber, Kozeny 및 Jacob 경험식)을 이용하였다. 그런데 지정된 지하수위 저하 한계치는 충적관정의 지하수위이므로, 암반관측공만 소재하는 지역에 대해서는 충적층 지하수위 변동과 암반층 지하수위 변동 간의 상관분석을 통해 암반 관측공의 지하수위 저하 한계치를 추정하였다. 이후, 양수시험 자료(양수정과 주변 관측공의 수위변동 자료)를 이용하여 지하수 대수층의 이방성을 확인하였고, 이를 통해 암반관정의 양수에 따른 간섭을 크게 받는 충적관정과 그렇치 않은 충적관정을 구분하여 이방성에 따른 지하수위 저하 한계치를 수정하고, 상습가뭄 발생지역의 암반관정과 충적관정의 최적 지하수 양수를 도모하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
• /
• pp.110-113
• /
• 2004

제주도내에 개발ㆍ이용 중인 사설 농업용 44개 관정을 대상으로 2002년 11월부터 2003년 11월까지 1년간 지하수 이용량 모니터링 조사를 실시하였다. 재배작물 유형별 지하수 이용특성을 평가한 결과, 밭작물은 대체로 9월에서 11월 초순까지 집중적으로 지하수를 이용하고 있으며, 시설하우스의 경우에는 2월에서부터 10월말까지 비교적 지속적으로 지하수를 이용하고 있는 것으로 분석되었으나, 노지 감귤원은 가뭄이 아닌 경우에는 농약살포시 매우 소량의 지하수를 이용하고 있으며 이용시기도 매우 불규칙한 것으로 조사되었다. 평균 총 가동 일수는 시설하우스 및 밭작물에 혼용으로 사용하고 있는 지하수 관정의 128일로 최대치를 나타내고 있으며, 연간 지하수 총 이용량의 경우도 관정 가동 일수와 같은 경향을 나타내고 있다. 단위 면적(ha) 당 지하수 일 평균 이용량은 시설하우스가 74m$^3$/일으로 가장 많았고 밭작물이 50m$^3$/일로 조사되었다. 원격검침 시스템에 의해 얻어진 모니터링 테이터로부터 산정된 양수량과 계량기 검침에 의한 양수량과의 관계를 비교 분석한 결과, 상관계수가 $R^2$ =0.997을 나타내 수중모터펌프 가동시간 모니터링에 의한 양수량 산정방법이 매우 유효함이 입증되었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2002년도 총회 및 춘계학술발표회
• /
• pp.173-175
• /
• 2002

지하수함양은 크게 강우 중에 침투되는 자연함양, 하천 또는 저수지에서 침투되는 지표수 함양, 인위적으로 물을 지하로 침투시키는 인공함양 등이 있는데, 본 연구에서는 강우에 의해 지하로 침투되는 자연함양율을 구하기 위하여 다음 두 가지 방법을 이용하여 지하수함양율을 산출하고자 하였다. 첫 번째 누적강수량과 지하수수위곡선을 이용하는 방법(문상기, 우남칠, 2001)은 강우기간 중 누적강수량을 고려하여 지하수위변화로부터 지하수함양율을 추정하고, 두 번째 무강우기간 동안의 지하수위감수곡선을 이용하는 방법(최병수, 안중기, 1998)은 토양특성, 증발산을 배재한 상태에서 무강우기간의 지하수위감쇠곡선으로부터 함양량을 추정한다. 즉 같은 지역에서 선행강우기간 중 지하수침투가 시작되는 강우량과 어떤 시점에서의 강우기간 중 지하수침투가 시작되는 강우량의 차이가 토양함수조건에 따라 다를 수 있으나 평균개념으로 볼 때 그 차이가 무시될 수 있다고 가정하여 토양특성을 배재하고, 지하수수위가 지표에서 1.0~l.5m이상 되면 지하수로부터의 증발산은 무시될 수 있다고 가정하고 있다. 연구지역은 충청북도 청원군 북일면과 북이면에 위치하며, 지하수위 장기관측은 암반관정과 충적관정을 두 지점에 설치하여 총 4개의 관측정에서 지하수위자동측정기 Orphimedes (기포식수위계, OTT Hydrometrie사 제작)로 1시간 간격으로 지하수위변화를 기록하였다(그림1, 그림2). 강우량은 현장에서 자기우량계(모델명 : HGR-200, SEBA Hydrometrie사 제작)를 설치하여 직접 측정하였고, 자료가 유실된 기간은 청주기상대 자료로 보완하였다. 그러나 본 연구지역은 면적이 32.35$\textrm{km}^2$이고 1998년까지 개발된 기설관정의 개수가 무려 1,547여공으로 단위면적당 관정수는 48여공/$\textrm{km}^2$로 다른 지역에 비해 관정이 밀집되어 있어 지하수연간사용량을 무시할 수 없다. 그림2에서 보는 바와 같이 주변관정들의 양수로 인하여 관측정에서의 지하수위변화가 영향을 받는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 연구지역을 대상으로 추정한 함양율은 지하수이용에 따른 지하수위하강에 대한 보정을 할 필요가 있으며 지하수이용실태조사를 추가로 하여 그 이용량만큼을 지하수함양량에 더하여야 할것이다.

• 지질공학
• /
• 제27권4호
• /
• pp.383-392
• /
• 2017

하천 인근에서 농경지 경작 및 생공용수 등의 이용을 위한 과도한 지하수의 취수는 하천수량 감소의 주요 원인으로 인식되고 있다. 따라서 수자원 관리에 있어서 하천 인근 지하수 관리는 매우 중요하며, 이를 위해서는 하천 인근 지하수 정보 파악이 우선되어야 한다. 본 연구에서는 하천으로부터의 이격거리에 따른 지하수 관정의 비율과 하천 인근에 포함된 관정의 분포 특성을 파악하기 위해 안성천 유역을 대상으로 지하수 취수계획량 현황을 조사하였다. 안성천 수계 전체 관정 중 하천 인근에 포함된 허가관정의 취수계획량 비율은 20.6%, 하천 인근에 포함된 신고관정의 경우는 31.3%로 나타났다. 하지만 하천 인근 관정의 전체 취수계획량 중 허가관정은 11.4%, 신고관정은 88.6%에 해당하는 것으로 나타나 하천인근에서 신고관정의 취수비율이 월등히 높은 것으로 분석되었다. 현재까지는 지하수법에 의해 하천 인근 지하수 개발시 단지 허가관정에 대해서만 의무적으로 지하수영향조사서를 작성하도록 되어있으나 하천 인근의 이용관정 중 신고관정의 양이 훨씬 많은 것을 감안하면 신고관정에 대한 적극적이면서도 신중한 관리가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.32-32
• /
• 2020

하나의 수계 또는 용수구역 내에서 작물생육기간 동안 지하수자원 수요량의 집중적인 증가로 인해 지역적 지하수 고갈이 발생하여 농작물 피해가 발생하고 있으며 과잉양수로 인한 지하수위 하강으로 사용자간 갈등도 빈번하다. 또한, 기후변화로 인해 극한기후인 가뭄의 잦은 발생은 이러한 현상을 가속화 한다. 지하수 산출성이 좋은 대수층의 공간적 분포는 복잡한 지질구조로 인해 균일하지 않으며 같은 대수층 내에서도 양수 위치에 따라 산출성은 다르게 나타난다. 이러한 지하수 수요와 공급 및 대수층 분포로 인한 지하수자원 불균형의 해소를 위해 지하수가 풍부한 지역에서 부족한 지역으로 지하수를 공급하는 방법을 적용할 수 있다. 이때 기술적용 지역의 지하수 사용 상황 및 공급 가능량을 정량적으로 평가하고 이를 기반으로 지하수 공급을 제어하는 것이 매우 중요하다. 지하수자원의 수요-공급 불균형이 발생할 때 즉각적으로 대응하기 위해서는 실시간으로 지하수 현황을 감시하고 이를 기반으로 공급 가능량을 산정할 필요가 있으며 이는 정보통신기술(Information and Communication Technology, ICT)에 기반한 관정연계관리체계(Well Network System, WNS)를 구성하는 기술 중 하나인 관정군집제어 기술로 구현될 수 있다. 수계 내에 설치된 기존의 양수정과 새롭게 추가된 관측정들을 4G LTE 네트워크를 통해 하나의 관정군으로 묶고 중앙 서버를 통한 자료 분석 및 양수 펌프 제어를 통해 대수층의 공급 능력과 사용자의 수요 현황에 따른 지하수자원의 체계적 분배를 구현하고자 하였다. 관정군집제어는 관정별 지하수위 및 양수정 양수량을 실시간으로 관측하고 이를 분석서버에 전송하여 해당 지하수계의 공급 가능량 및 인접관정 간섭 등을 분석하여 양수정의 펌프를 실시간으로 제어하고 양수된 지하수를 수요 지역으로 이송한다. 본 연구를 통해 관정군집제어 기술의 구현에 필요한 구성요소를 정의하고 이에 대한 구현 방법을 기술하여 WNS를 구성하는 하나의 요소기술 모델로 제시하고자 하였다.