• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.469-469
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• 2021

낙동강을 취수원으로 사용하고 있는 국민들은 과거부터 꾸준히 발생해온 수질사고로 인하여 낙동강 수질에 대한 관심이 매우 높다. 이에 낙동강 본류를 취수원으로 이용하고 있는 중·하류 지방자치단체들은 낙동강 유역 내 댐이나 상류로의 취수원 이전을 요구하고 있다. 이러한 요구들은 지역·지방간의 갈등이 유발되었으며 가장 대표적인 사례가 부산광역시의 취수원 이전 문제이다. 부산광역시는 낙동강 본류 수질 악화와 녹조발생으로 인한 원수에 대한 시민들의 불신, 수질 악화로 인한 정수비용 증가 등의 문제를 제기하였고 이를 해결하고자 남강 상류 또는 낙동강 지류로 취수원 이전하여 시민들에게 상수 공급하기를 원하고 있다. 하지만 타 지방자치단체와의 이해, 경제성 등의 문제로 마찰을 빚고 있다. 지역간의 갈등을 최소화하면서 적정 수량 확보가 가능한 대체 수자원 확보를 위해 강변여과수, 지하수저류지, 인공함양, 인공습지, 해수담수화 같은 방법들이 논의 되었지만 본 연구에서는 낙동강 중·하류에 인공습지 적용이 가능한 지점들을 선정하고 목표 유량 및 수질 확보 가능성을 평가하였다. 기 연구된 경남, 부산권 광역상수도 사업 타당성 조사(2011, 국토교통부)에 의하면 낙동강 하류지역에 안전한 상수원 확보를 위한 원수 대체 필요량은 전체 약 1,330,000 m³/day 이다. 이를 확보하기 위해 강정고령보 상류 ~ 창녕함안보 하류구간 내 21개의 인공습지 후보지를 선정하고 유량확보 가능량, 수질, 오염부하량, 조류, 공간확보 항목에 대하여 평가하였다. 그 결과 21개 후보지에 대해 유량확보, 수질, 조류 항목에 대한 평가 결과 큰 차이가 없었지만 오염부하량과 공간확보 항목에 대한 평가 결과가 인공습지 후보지 선정에 영향을 미치는 것으로 분석 되었다. 향후 낙동강 중·하류에 인공습지를 활용한 취수원 개발을 위해서는 낙동강 본류와 지류에 대한 정확한 수질 조사와 인공습지 후보지에 대한 면적조사, 경제성 평가가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.422-422
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• 2012

지하수개발 이용의 허가시 지하수 양수로 인한 주변지역에 미치는 영향을 조사하여 지하수의 고갈과 오염을 예측하고 이를 사전에 방지함으로써 지하수의 보전과 합리적인 이용을 도모하고자 지하수영향조사제도가 시행되어 왔다. 특히 하천구역의 경계로부터 300미터 내의 지역에서 지하수를 개발 이용하는 경우에는 지하수영향조사서를 첨부하여 국토해양부장관과 미리 협의하도록 되어있고, 이 때 지하수개발 이용이 하천의 수량에 영향을 미친다고 인정하는 경우에는 취수량 취수 기간의 제한 및 취수 금지 등을 요청할 수 있다. 그러나, 하천인근의 지하수 양수가 하천수에 미치는 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 기법이 마련되어있지 않아 실무적으로 지하수영향조사 및 허가 절차상 어려움을 겪고 있다. 따라서 본 연구에서는 지하수 이용에 따른 하천수량 변화를 예측할 수 있는 간편 상관관계식을 지표수-지하수 통합모의 결과를 이용하여 유도 제시하였다. 지표수-지하수 통합모의를 위해서 SWAT-MODFLOW 결합모형을 적용하였고, 두 개의 시험유역에 대해 가상의 양수정 설치에 따른 하천수량 변화량을 평가하는 시나리오 분석을 수행하였다. 상관관계는 다중회귀분석을 통해서 하천수 감소량을 지하수 양수량, 하천과 양수정 이격거리, 대수층 및 하천바닥의 수리전도특성, 강수량 등의 함수로 나타내었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.368-372
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• 2018

하천수의 실시간 자료수집 목적으로 전력량계의 전력사용량 변화를 계측하여 양수량을 산정하는 것이 경제적인 자료수집방안이 될 것으로 판단되어 전력사용량의 실시간 계측 및 전송이 가능한 '전력량 전송시스템'을 개발하여 여주시(여주대교)~여주시(이포대교) 관측소 구간 내 농업용수 취수시설인 상백리 양수장에서 적용성을 평가하였다. '전력량 전송시스템'의 정상적인 자료수집을 판단하기 위해 실내실험을 수행한 결과 전송자료 648,000개 중 수집된 자료는 647,964개로 평균 오차율 0.01%를 나타내며 현장적용이 가능함을 입증하였다. 개발된 '전력량 전송시스템'을 상백리 양수장에 설치하여 6개월간 젼력량 사용자료를 취득하였으며, CCTV를 이용하여 현장자료를 모니터링하였다. 서버전송자료와 현장전력량자료를 비교한 결과 누적전력량은 일치하였으며, '전력량 전송장치'를 이용한 전력사용량의 실시간 계측이 가능함을 확인하였다. 능서1 양수장에서 수집된 전력량 자료와 초음파유속계로 계측된 양수량 자료를 활용하여 전력량-양수량관계식을 개발하였다. 개발된 전력량-양수량관계식으로 환산된 유량을 초음파유속계 유량과 비교한 결과, 월별 오차는 최대 8.0%, 평균 4.0%로, 하천수 사용실적 보고량의 최대 24.4%, 평균 7.4%보다 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 초음파유속계를 이용한 양수량 산정방법은 수로내 유속과 수위변화를 직접 계측하여 정도 높은 유량산정이 가능하지만 초기설치비용 및 유지관리 비용이 소요되므로 모든 취수시설에 적용하는 것은 불가능하다. '전력량 전송시스템'은 기 설치된 전자식 전력량계를 활용하기 때문에 초기 설치비용이 저렴하며 실시간 자료수집이 가능한 장점이 있다. 따라서, '전력량 전송시스템'을 이용한 전력량자료의 수집과, 전력량-양수량관계식의 개발이 실시간 하천수 사용량 수집에 적용할 수 있는 가장 경제적인 대안으로 판단된다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.37 no.5
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• pp.499-508
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• 2004

Changwon City first constructed riverbank filtration plants in Book-Myeon and Daesan-Myeon in Korea in the year 2001. This study evaluated hydrogeological characteristics and groundwater flow simulation between the Nakdong River and the fluvial aquifers adjacent to the river in Book-Myeon, Changwon City. The groundwater simulation calculated the influx rate from the Nakdong River and the fluvial aquifers to pumping wells through the riverbank filtration system. The groundwater flow model utilized drilling, grain size analysis, pumping test, groundwater level measurements, river water discharge and rainfall data. Hydraulic heads calculated by the steady-state model closely matched measured heads in pumping and observation wells. According to the transient flow model, using a total pumping amount of 14,000 $m^3$/day, the flux into the pumping wells from the Nakdong River accounts for 8,390 $m^3$/day (60%), 590 $m^3$/day (4%) is from the aquifer in the rectilinea. direction to the Nakdong River, and 5,020 $m^3$/day (36%) is from the aquifer in the parallel direction to the Nakdong River. The particle tracking analysis shows that a particle from the Nakdong River moves toward the pumping wells at a rate of about 1.85 m/day and a particle from the aquifer moves toward the pumping wells at a rate of about 0.75 m/day. This study contributes to surface water/groundwater management modeling, and helps in understanding, how seasonal change affects pumping rates, water quality, and natural recharge.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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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.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.29 no.4
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• pp.509-529
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• 2019

This study performs to evaluate the role of filter material at alluvial well for intake of riverbank filtration and the applicability and improvement effect of dual filter well. To achieve this objective, dual filter intake well and single filter intake well were installed with different filter conditions at riverbank free surface aquifer in soil layer then we evaluated filter material condition, permeability, optimum yield and well efficiency according to yield in drawdown test. As a results, we assumed forming dual filter layer minimizes sudden speed changes at boundary between aquifer and filter layer by cushioning of groundwater flow. This suppresses warm current then intake groundwater efficiently, therefore it seems decreasing peripheral groundwater level changes in spite of higher intake water amount than single filter intake well. Furthermore, we confirmed by test, installing dual filter improves permeability, optimum yield and well efficiency. The result will be used by combining with former study to set up standard of design/construction of dual filter intake well at alluvial aquifer layer. Furthermore, we expect this result will be used to prove application effect of dual filter intake well compared to single filter one and radial collector well which are mainly applied on riverbank filtration.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.29 no.1
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• pp.51-68
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• 2019

This study performs to evaluate adaptability of seashore filtering type seawater-intake which adapts dua1 filter well alternative for direct seawater-intake. This study varies filter condition of seashore free surface aquifer which is composed of sand layer then installs real size dual filter well and single filter well to evaluate water permeability and proper pumping amount according to filter condition. According to result of step aquifer test, it is analysed that 110.3% synergy effect of water permeability coefficient is happened compare to single filter since dual filter well has better improvement. dual filter has higher water permeability coefficient compare to same pumping amount, this means dual filter has more improved water permeability than single filter. According to analysis result of continuous aquifer test, it is evaluated that dual filter well (SD1200) has higher water permeability than single filter well (SS800) by analysis of water permeability coefficient using monitoring well and gauging well, it is also analysed dual filter has 110.7% synergy effect of water permeability coefficient. As a evaluation result of pumping amount according to analysis of water level dropping rate, it is analysed that dual filter well increased 122.8% pumping amount compare to single filter well when water level dropping is 2.0 m. As a result of calculating proper pumping amount using water level dropping rate, it is analysed that dual filter well shows 136.0% higher pumping amount compare to single filter well. It is evaluated that proper pumping amount has 122.8~160% improvement compare to single filter, pumping amount improvement rate is 139.6% compare to averaged single filter. In other words, about 40% water intake efficiency can be improved by just installation of dual filter compare to normal well. Proper pumping amount of dual filter well using inflection point is 2843.3 L/min and it is evaluated that daily seawater intake amount is about $4,100m^3/day$ (${\fallingdotseq}4094.3m^3/day$) in one hole of dual filter well. Since it is possible to intake plenty of water in one hole, higher adaptability is anticipated. In case of intaking seawater using dual filter well, no worries regarding damages on facilities caused by natural disaster such as severe weather or typhoon, improvement of pollution is anticipated due to seashore sand layer acts like filter. Therefore, It can be alternative of environmental issue for existing seawater intake technique, can save maintenance expenses related to installation fee or damages and has excellent adaptability in economic aspect. The result of this study will be utilized as a basic data of site demonstration test for adaptation of riverside filtered water of upcoming dual filter well and this study is also anticipated to present standard of well design and construction related to riverside filter and seashore filter technique.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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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.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.28 no.4
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• pp.583-592
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• 2018

Recently, concern has arisen regarding the lowering of groundwater levels in the hinterland caused by the development of high-capacity radial collector wells in riverbank filtration areas. In this study, groundwater levels are estimated using Modflow software in relation to the water volume pumped by the radial collector well in Anseongcheon Stream. Using the water volume data, an artificial neural network (ANN) model is developed to determine the amount of water that can be withdrawn while minimizing the reduction of groundwater level. We estimate that increasing the pumping rate of the horizontal well HW-6, which is drilled parallel to the stream direction, is necessary to minimize the reduction of groundwater levels in wells OW-7 and OB-11. We also note that the number of input data and the classification of training and test data affect the results of the ANN model. This type of approach, which supplements ANN modeling with observed data, should contribute to the future groundwater management of hinterland areas.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.291-291
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• 2020

제주도는 강수의 지표침투성이 좋은 화산섬의 지질특성상 지표수의 개발이용여건이 취약한 관계로 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 제주도는 정책 및 연구적으로 오랜 기간동안 지하수의 보전관리에 많은 노력을 기울여 오고 있다. 하지만 최근 기후변화로 인한 강수의 변동성 증가로 인해 지하수위의 변동성 또한 증가할 가능성이 있으며 따라서 지하수위의 급격한 하강에 대비하여 지하수위의 예측 및 지하수 취수량 관리의 필요성이 요구되고 있다. 지하수에 절대적으로 의존하고 있는 제주도의 수자원 이용 여건을 고려할 때, 지하수의 취수량 관리를 위한 지하수위의 실시간 예측이 필요한 실정이다. 하지만 기존의 예측방법에 의한 제주도 지하수위 예측기간은 충분히 길지 않으며 예측기간이 길어지면 예측성능이 낮아지는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 딥러닝 알고리즘인 Long Short Term Memory(LSTM)를 활용하여 제주도 남동쪽 표선유역 중산간지역의 1개 지하수위 관측정에 대해 지하수위를 예측하고 분석하였다. R 기반의 Keras 패키지에 있는 LSTM 알고리즘을 사용하였고, 입력자료는 인근의 성판악 및 교래 강우관측소의 일단위 강수량자료와 인근 취수정의 지하수 취수량자료 및 연구대상 관측정의 지하수위 자료를 사용하였으며, 사용된 자료의 기간은 2001년 2월 11일부터 2019년 10월 31일까지 이다. 2001년부터 13년의 보정 및 3년의 검증용 시계열자료를 사용하여 매개변수의 보정 및 과적합을 방지하였고, 3년의 예측용 시계열자료를 사용하여 LSTM 알고리즘의 예측성능을 평가하였다. 목표 예측일수는 1일, 10일, 20일, 30일로 설정하였으며 보정, 검증 및 예측기간에 대한 모의결과의 평가지수로는 Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE)를 활용하였다. 모의결과, 보정, 검증 및 예측기간에 대한 1일 예측의 NSE는 각각 0.997, 0.997, 0.993 이었고, 10일 예측의 NSE는 각각 0.993, 0.912, 0.930 이었다. 20일 예측의 경우 NSE는 각각 0.809, 0.781, 0.809 이었으며 30일 예측의 경우 각각 0.677, 0.622, 0.633 이었다. 이것은 LSTM 알고리즘에 의한 10일 예측까지는 관측 지하수위 시계열자료를 매우 적절히 모의할 수 있다는 것을 의미하며, 20일 예측 또한 적절히 모의할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 LSTM 알고리즘을 활용하면 본 연구대상지점에 대한 2주일 또는 3주일의 안정적인 지하수위 예보가 가능하다고 판단된다. 또한 LSTM 알고리즘을 통한 실시간 지하수위 예측은 지하수 취수량 관리에 활용할 수 있을 것이다.