• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.1-7
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• 2018

In this paper, we designed a seasonal geothermal storage system and studied the applicability in the alluvial aquifer. We conducted a basic survey to apply this system to greenhouses actually operated in the Geum river basin alluvial aquifer. After choosing a potential area through electrical resistivity survey, the system parameters were set using drilling survey and pumping test result. We installed a system based on the factors, and operated for about 9 months. As a result, high temperature water(injection temperature $30^{\circ}C$) was stored at 22.5 Mcal ($1,609m^3$) for 3 months in cooling operation and 125 Mcal ($16,960m^3$) of low temperature water (injection temperature $7^{\circ}C$) were stored for 6 months in the remaining heating operation.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.387-387
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• 2017

인공함양 시설을 설계 및 운영하는 단계에서 설치 예정부지의 자연적 특성(지형, 지질, 기후 등)과 인공적 특성(주입정과 양수정의 거리, 주입량, 양수량 등)은 중요한 인자라고 볼 수 있다. 인공함양 예정 부지의 개념모델을 설정하고 수리전도도와 이격거리(주입정과 양수정의 직선거리)에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 인공함양 예정 부지는 충적대수층이며, 인공함양 주입량과 양수량은 $150m^3/day$로 동일하게 설정하였다. HydroGeoSphere 모델링을 통한 민감도 분석은 수리전도도($10^{-1}cm/sec$, $10^{-2}cm/sec$, $10^{-3}cm/sec$, $10^{-4}cm/sec$)와 이격거리(10 m, 50 m, 100 m) 조건에 대해 총 12회 수행하였다. 수리전도도가 $10^{-1}cm/sec$ 및 $10^{-2}cm/sec$인 경우의 모델링 결과, 이격거리가 100 m 범위 이내에서는 지하수위 변동이 발생하지 않았다. 수리전도도가 $10^{-3}cm/sec$인 경우의 모델링 결과, 이격거리가 10 m일 때 5 m 이내의 수위하강이 발생하고 영향반경은 약 14 m 정도로 나타났고, 이격거리가 50 m일 때 5 m 이내의 수위하강이 발생하고 영향반경은 약 31 m 정도로 나타났고, 이격거리가 100 m일 때 5 m 이내의 수위하강이 발생하고 영향반경은 약 34 m 정도로 나타났다. 수리전도도가 $10^{-4}cm/sec$인 경우의 모델링 결과, 이격거리가 증가할수록 양수에 의한 수위하강과 영향반경이 증가하였으며, 낮은 수리전도도로 인해 양수로 인한 수두손실을 회복할 수 없었기에 양수정 주변에서 반경 수십 m 이상의 수두하강 영역을 형성하고 주입정 근처에서는 주입속도가 대수층의 투수능력에 비해 상당히 높기 때문에 5 m 정도의 수위상승이 나타났다. 모델링 결과를 분석하여, 수리전도도가 $10^{-3}cm/sec$ 이하이고 이격거리가 10 m 범위 이상인 충적대수층에 $150m^3/day$를 주입하면서 동시에 $150m^3/day$를 양수하는 시스템에서는 지하수위변동이 발생하므로 주입량과 양수량의 조절이 필요하다는 것을 확인하였다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.249-249
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• 2015

ASR(Aquifer Storage Recharge) 또는 ASTR(Aquifer Storage Transfer Recharge)과 같은 직접적인 지하수 인공함양기법은 대수층을 활용하여 수자원을 공급하고 관리하기 위한 적극적인 방안으로 고려될 수 있다. 이 중 ASTR 기법은 대규모 충적층이 발달한 강변 또는 하구에서 저류지 수생식물의 정화작용과 층적층의 물리/화학/생물학적 여과 기능을 활용하여 양질의 상수원수를 확보할 수 있는 기법이며, 수질이 나쁜 하천수를 직접 취수하여 정수처리하는 것에 비해 정수비용이 상대적으로 적게 들어 투자대비 경제적인 상수원수 확보기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 하구에 염수 대수층이 위치해 있다고 가정하였으며, 이러한 염수 대수층 내에 담수 주입 변화에 따른 지하 담수체의 거동을 4가지 시나리오에 따라 모의 및 분석을 통해 조사하였다. 염수 대수층 내에서 8개의 주입정과 1개의 양수정이 설치되어 있다고 가정하였으며, 주입정은 동심원 상에 등간격으로 위치해 있으며, 양수정은 동심원 중에 위치해 있다고 가정하였다. 본 연구에서 구성된 시나리오로 첫 번째는 주입정 8개 모두에서 동시에 주입되며, 1개의 양수정을 통해 양수되는 것이며, 두 번째는 7개의 주입정에 주입 그리고 1개의 주입정 폐쇄, 세 번째는 6개 주입정에 주입 및 양수정과 서로 마주보는 2개 주입정 폐쇄, 그리고 마지막으로 6개 주입정에 주입 및 서로 이웃한 2개 주입정 폐쇄이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.39-46
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• 2024

전 지구적 기후변화에 따른 용수확보 방안으로 인공함양 기법이 활용되고 있다. 함양률을 감소시키는 클로깅 문제는 인공함양 기법의 활용에 큰 장애가 되고 있다. 이 연구는 하천수 주입 과정에서 발생할 가능성이 있는 클로깅 평가를 위한 기초자료를 확보하기 위해 인공함양 예정 지역 충적층의 토양 조직과 광물 특성을 분석하였다. 충적층 쇄설성 입자의 주요 구성 광물은 석영, 정장석, 사장석, 흑운모 등이며, 공극을 충진하는 주요 2차 광물은 일라이트, 카오린나이트, Fe-산화광물이다. 2차 광물로서 탄산염 혹은 황산염 광물의 산출이 없는 것은 인공함양 실험 전인 연구 지역 충적층에서는 지하수와 지표수 간의 반응에 의한 화학적 클로깅은 발생하지 않았음을 시사한다. 인공함양 실험과 관련된 화학적 클로깅에 대한 평가를 위해 대수층 내 공극에서 2차 광물의 생성과 성장과 같은 충적층의 토양특성에 대한 모니터링이 필요하다.

• 지질공학
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• 제29권4호
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• pp.509-529
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• 2019

본 연구는 강변여과수 취수를 위한 충적우물에서의 필터재의 역할과 이중필터 취수정의 적용성 및 개선효과를 평가할 목적으로 수행하였다. 토층으로 이루어진 하천변의 자유면대수층에서 필터 조건을 달리 하여 실규모의 이중필터 취수정과 단일필터 취수정을 각각 설치하고 설치된 우물에서 대수성 시험을 실시하여 필터재 조건에 따른 수위강하특성, 투수특성, 적정 양수량 및 우물 효율을 평가하였다. 결과적으로, 이중필터층을 형성시켜 주는 것은 대수층과 필터층의 경계부에서 지하수 유동의 완충작용을 하여 유입되는 지하수의 급격한 속도변화를 최소화하는 효과를 나타내는 것으로 추정된다. 이는 난류 발생을 최대한 억제하여 보다 넓은 범위의 지하수를 효과적으로 취수정 내부로 유입시키는 역할을 하고 이로 인하여 취수량이 단일필터 취수정에 비해 높음에도 불구하고 주변 지하수위의 변화를 줄일 수 있는 것으로 보인다. 또한, 이중필터의 설치만으로도 기존 시스템(단일필터 취수정) 대비 투수성, 적정 양수량, 우물 효율이 개선됨을 시험을 통해 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 앞서 수행한 다양한 연구와 종합하여 충적대수층에서의 이중필터 취수정 우물의 설계 및 시공에 대한 표준화된 기준을 마련하는데 활용할 계획이다. 또한, 강변여과수에 주로 적용되고 있는 단일 필터 취수정 및 방사상집수정과 대비하여 이중필터 취수정 적용 효과에 대한 객관적 입증 자료로의 활용이 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제47권6호
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• pp.611-623
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• 2014

우리나라에는 4대강 주변에 충적 대수층이 많이 발달하고 있으며, 이러한 충적층을 활용한 인공함양 시스템 운영은 향후 우리나라 미래 수자원 확보에 있어서 중요한 수단이 될 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구는 낙동강 하천변 충적층에서 대수층 저류/이동/회수 방식의 인공함양 기법을 적용하였을 때, 하천수의 반복적인 주입이 대수층의 주입능력에 어떻게 영향을 미치는가에 대하여 고찰하였다. 인공함양 시스템의 주입 효율을 평가하기 위해서 2차례에 걸친 주입시험을 실시하였으며, 각 시험에서의 주입수(하천수)와 4개 관측정 내 지하수의 혼합 비율을 계산하여 주입 효율의 변화를 검토하였다. 혼합 비율 계산에서 사용된 수질 성분은 전기전도도로서, 연구지역에서의 하천수와 대상 지하수의 EC 값은 현저한 차이를 보여 혼합 결과를 확실하게 반영해 주었다. 2차례의 주입시험 결과, 일부 관측정에서는 1차에 비해 2차 시험에서 주입 효과의 발생 시점이 매우 느리게 나타났으며, 대부분의 관측정에서 주입수의 혼합 비율 상승률이 1차 시험에 비해 2차 시험에서 현저히 저하되어 나타났다. 이러한 결과는 인공함양 시스템의 운영이 시간이 흐를수록 그 효율성이 떨어지게 됨을 지시해주는 것이며, 향후 주입수의 수처리 등 사전 관리와 함께 주기적 양수시험, 휴지기 운영 등 사후 관리가 필수적으로 수반되어야 함을 말해 준다. 하천수 주입에 의한 대수층의 수질 개선 효과는 1차 1,210분 주입 시 1일 이상, 2차 14일간 주입 시 4일 혹은 6일 이상 유지됨을 보였다.

• 물과 미래
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• 제16권4호
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• pp.245-252
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• 1983

근년에 이르러 국내 지표수의 오염 현상은 사회적으로 매우 심각한 문제를 야기시키고 있어 수자원의 보호문제가 매우 중요한 시점에 이르렀다. 한강유역내에 발달 분포된 천층의 충적 퇴적층과 결정질암내에 저유된 지하수에 대해 동위원소를 이용한 환경 조사를 시행하였으며 결과를 분석한 바 다음과 같은 가정을 확인하였다. 1) 천층지하수의 함양원은 서울 도심지역은 하천수였고, 교외 외각의 농촌 지역은 강우의 직접 지하 침투에 의해 일어나고 있으며, 2) 충적 퇴적층으로 피복된 결정질 암은 상부충적퇴적층내에 저유된 천층 지하수가 충진원의 역할을 한다. 한강하류부의 해안 가까운 곳에 분포된 일부 충적층과 그 하부의 결정질암내에 저유된 지하수는 $H^3$의 함량이 매우 낮은치를 나타내는데 이는 핵실험이전의 기상수가 상당히 먼곳에서 충진되었기 때문으로 시료된다. 안정동위원소 조사에 의하면 한강상류에 분포된 석회암 대수층의 함양지역은 하류부의 충적층과는 달리 비교적 고지대였으며 석회암 대수층내에서 지하수의 체제 시간은 수개월 정도였다. 지하수의 포함된 극소량의 Pb, Mn, Zn 량과 충진메카니즘을 대비하려고 시도하였으나 명확한 관계가 나타나지 않았다.

• 물과 미래
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• 제16권3호
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• pp.171-179
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• 1983

전천유역에 분포된 암석은 제4기 투수성이 양호한 충적층이 불투성이 세립매성층을 피복하며 이들 제사기층은 제삼기의 역암 및 이암을 부정합적으로 피복한다. 제3기층하부에는 고생대 대석회암통에 속하는 투수성이 매우 양호한 석회암류가 발달되어 있다. 이들 암석중에서 용해공동을 다량 포함한 Cambro-Ordovician 기의 석회암류는 피압 및 자유면 대수층으로 그 투수량계수가 1,853$m^2$/일이며 저유계수는 1.47 $\times$$10^{-3}$이다. 또한 본 유역하류충적평야에 설치한 3개 심정의 비양수량은 703ton/일/M였다. 본 석회암내에 저유된 심층지하수량은 본 유역에 6년간 내리는 강우량과 맛먹는 1,059 $\times$ $10^{6}m^2$이고 안전채수량은 1일 126,000㎥이다. 심도 80~100m 이내의 심정 34공으로 구성된 정호양을 유역 중.하류지역에 설치하면 상기 석회암대수층으로부터 1일 100,000㎥의 심층지하수를 채수할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.1-6
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• 2006

낙동강, 섬진강, 영산강, 그리고 금강 권역의 충적 대수층에서 해안선을 통하여 바다로 유출되는 지하수 해안유출량이 평가되었다. 증반산, 하천 유출과 같은 수문학적 주요 인자와 양적으로 비교하면 지하수 해안유출량은 상대적으로 많은 양이 아니다. 하지만 수문순환 과정에서 최하류라는 특징에 의하여 지하수 해안 유출의 개발은 환경적인 영향을 상대적으로 적게 받으며, 현재 물 부족으로 어려움을 겪고 있는 많은 해안지역에서 유용하게 사용될 수 있는 중요한 수자원이다. 유출량 평가를 위하여 기 조사된 지하수위 조사 자료와 Darcy의 법칙에 기반을 둔 평가방법을 이용하였다. 주요 변수의 산정에는 해안선의 복잡성과 해수쐐기의 영향을 고려할 수 있는 기술을 적용하였다. 연구결과 조사 대상 4개 하천 권역의 지하수 해안 유출량은 연간 18억$m^3$에 달하는 것으로 나타났다. 이는 권역별 강수총량의 2.3%에 이르는 수치이다. 지하수 개발 측면에서 는 낙동강 권역이 가장 유리한 것으로 나타났다.