• 대한지하수환경학회지
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• 제4권3호
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• pp.130-143
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• 1997

한강 수계 분지 내의 하천수(지표수)와 서울 지역 지하수의 화학적 특성 규명과 용존 이온종의 기원을 연구하기 위해 1996년 3월-4월 동안 하천수 시료 60개에 대하여, pH, TDS등과 용존이온의 화학분석을 실시하였다. 남한강과 북한강 하천수의 화학 성분은 주로 수계 분지 지역에 분포하는 암석에 의해 영향을 받고 있으며, 한강본류의 하천수는 인위적인 오염에 의한 영향이 크게 나타나고 있다. 즉, 남한강은 상류 지역에 분포하는 탄산염암, 탄광 및 금속 광산 폐수 등에서 용출된 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, ${HCO_3}^-$, ${SO_4}^{2-}$ 등이 현저하며 북한강은 화강암질암의 풍화 산물인 $K^{+}$, $Na^{+}$ $Ca^{2+}$등의 이온종이 특징적이다. 한편 양수리에서 상기2개 하천이 합류하여 서울 도심을 지나는 한강 본류는 ${SO_4}^{2-}$, ${NO_3}^{-}$ ${PO_4}^{2-}$, $CL^-$ 등 생활 하수 오염의 영향이 현저하게 나타나고 있다. 한강 본류로 유입되는 서울 지역의 왕숙천, 탄천, 중랑천, 안양천의 4의 지천은 $NO_2$, $CL^-$, ${PO_4}^{3-}$, ${SO_4}^{2-}$, Mn 등 인위적 인 오염 현상이 크게 나타나고 있다. 한강 하천수의 화학 성분의 군집, 요인 및 회귀 분석 결과, 전체 자료 분산은 오염 인자에 의한 분산이 약 79%, 지질과의 물-암석 반응에 의한 분산이 약 7% 이다. 남한강과 북한강의 합류 지점에서의 C $l^{-}$ 에 대한 혼합 비율은 약 60 : 40이다. 1981년 분석 자료와 1996년 자료의 비교에서 암석 풍화에 의한 1차적 용존 성분인 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, ${HCO_3}^-$ 등은 변화가 적으나 $Na^{+}$, ${NO_3}^{-}$, ${PO_4}^{3-}$, ${SO_4}^{2-}$ 등 인위적 오염원의 성분은 크게 증가하는 경향이 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권2호
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• pp.97-103
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• 2014

물안정동위원소를 이용하여 지하수와 강우 또는 융설이 하천에 미치는 영향을 정량적으로 분리하는 방법을 동위원소 수문분리법이라고 하며 지난 30년 동안 사용되어 왔다. 오래된 물(지하수)과 새로운 물(강우 및 융설)의 두 성분이 하천에 영향을 미치는 것으로 가정하고 새로운 물과 오래된 물의 주어진 시간동안의 동위원소를 측정하여 각각의 성분에 대한 비율을 결정할 수 있다. 본 연구에서는 동위원소 수문분리법을 수계에 적용할 때 새로운 물의 시간적인 안정동위원소분화를 고려하지 않고 새로운 물의 평균값을 이용하였을 때 계통오차가 발생함을 보였다. 이러한 표준오차의 크기는 (1) 새로운 물이 하천에 많이 기여할수록, (2) 사용된 평균값과 분화된 새로운 물의 안정동위원소 값과 차이가 클수록, 마지막으로 (3) 오래된 물과 새로운 물의 안정동위원소 값의 차이가 작을수록 커진다. 집중 호우로 유출이 증가하거나 봄철에 지면이 아직 녹지 않아 융설이 유출이 되는 경우 새로운 물이 하천에 미치는 영향이 커지게 되어 상대오차 역시 증가한다. 이러한 오차를 줄이기 위해서 각각의 새로운 물, 오래된 물, 하천의 안정동위원소를 같은 시간 간격으로 측정하여 새로운 물이 분화되는 것을 고려한 수문분리법을 수행하는 것을 고려하여야 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.999-1009
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• 2022

춘천 물로리 지역은 지방상수도가 보급되지 않은 물복지 소외지역으로 복류수 및 지하수를 수원으로 하는 소규모 급수시설로 마을에 물을 공급하고 있다. 가뭄시 물부족 문제를 해결하고 증가하는 물수요에 대비하기 위해 계곡에 연하여 샌드댐을 설치하였으며, 2022년 5월부터 이 시설을 운영하고 있다. 본 연구에서는 과거 가뭄시 샌드댐이 있을 경우의 물공급 신뢰도를 평가하기 위해 MODFLOW모형을 이용한 지하수유출량 모의결과를 활용하여 미계측 기간인 2011년부터 2020년까지의 유입량 자료를 생성하였다. 기존 취수원과 샌드댐이 위치한 곳의 상류부 유역에 대해 SWAT-K 유역수문모델링을 수행하여 지하수유출량을 산정하고, 2021년 월별 지하수유출량에 대한 그 이전 10년 동안의 각 월별 지하수유출량의 상대적 비율을 구한 후 2021년 유입량 시계열 자료에 이 비율을 적용하여 2011년부터 2020년까지의 과거 유입량 자료를 생성하였다. 수요량 20 m³/일, 50 m³/일, 100 m³/일 세 가지 경우에 대해 과거 극한 가뭄시의 물공급 가능여부를 분석한 결과, 샌드댐 설치로 물공급 신뢰도가 증가하는 것을 확인 할 수 있으며, 수요량 100 m³/일인 경우에는 기존 취수원과 샌드댐을 연계 운영해야만 신뢰도 90%를 넘는 것으로 분석되었다. 세 가지 운영조건 모두 물공급 신뢰도 95%를 기준으로는 수요량 50 m³/일 이상, 신뢰도 99%를 기준으로는 수요량 30 m³/일 이상을 만족하는 것으로 평가되었다.

• 지질공학
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• 제10권3호
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• pp.247-261
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• 2000

본 연구에서는 부산 지하수의 오염현황과 그 특성을 파악하기 위하여, pH, TS, KMnO$_4$소비량, Cl, SO$_4$, NO$_3$-N 등에 대한 지구통계학적 분석을 실시하였다. 각 성분의 평균치는 pH가 7.2, TS는 336.4mg/$\ell$, KMnO$_4$ 소비량은 2.3mg/$\ell$, Cl은 44.3mg/$\ell$, SO$_4$는 36.0mg/$\ell$, NO$_3$-N은 4.6mg/$\ell$이다. pH의 음용수 기준치 초과 비율은 0.34%, TS는 2.27%, KMnO$_4$소비량은 1.55%, Cl은 1.59%, SO$_4$는 0.57%, 그리고 NO$_3$-N은 3.7%이다. 따라서 성분별로 비교해 볼 때, pH의 음용수 기준치 초과비율이 가장 적고, NO$_3$-N의 초과비율이 가장 크다. NO$_3$-N이 가장 큰 이유는 부산지역이 도심지이기 때문에 생활하수나 자동차 배기가스에 의해 지하수가 많이 오염되어 있기 때문이다. 지구통계학적 분석기법인 정규크리깅을 이용하여 작성된 각 성분들의 등치선도 분석결과 오염에 관련된 높은 값들은 대부분 내륙에서 나타나고 있으며, 해안가에서는 일부 지역에서 산발적으로 나타나고 있다. 해수 침입과 직접 관련된 Cl 및 SO$_4$ 이온의 등치선도에서도 해안가의 특정 지점에서만 국부적으로 높은 값을 보여주고 있다. 또한 Cl 및 SO$_4$ 이온의 등치선도상에서 부산에 발달된 2개의 단층대(일광단층, 동래단층)와 관련된 방향성을 검토한 결과 특별한 연관성을 찾을 수 없었다. 따라서 부산지역이 해안가에 위치하고 있지만 지질특성상 전 해안선에 걸쳐 해수침입이 내륙쪽으로 깊이 발생되고 있지 않은 것으로 보인다. 부산지하수 오염의 주 원인은 해수에 의한 영향보다는 내륙에서 생활하수나 기타원인(자동차 배기가스, 오염된 하천수, 공장폐수, 폐기물 매립지의 침출수 등)에 의한 오염이 훨씬 큰 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.224-224
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• 2016

수문 순환과 물 수지에 관한 연구는 강수량, 지표유출량, 지하수, 토양수분 및 증발산량 등에 대한 관측이 이루어질 때 실제로 규명될 수 있다. 하지만, 수문 순환과 물수지 평가에 중요한 부분을 차지하는 증발산량의 경우 관측값보다 단순한 가정이나 경험식에 의한 추정값을 사용하고 있어 그 자료의 신뢰성에 대해서도 꾸준히 문제가 제기되어 왔다. 따라서, 수문 순환과 물수지의 정량적인 분석을 위해서는 수문 순환 과정에서 상당부분을 차지하는 증발산량의 측정(실측)과 자료의 축척이 필요한 실정이다. 본 연구는 국토교통부의 기초수문자료 구축사업의 일환으로 수행되고 있으며, 수문자료의 다양화 목적을 가지고 에디공분산 기술을 사용하여 증발산량을 직접 관측하고 있다. 관측지점은 한반도의 약 70%를 차지하는 산림지 중 대표적 식생 기능 형태인 혼효림으로 구성된 지점(설마천 관측소, 2007년 8월부터)과, 인위적인 관개가 이루어지는 논경지(청미천 관측소, 2008년 8월부터)에서의 증발산량 측정을 수행하였다. 그 결과 두 지점에서 증발산량의 계절 및 경년 변동 특성을 파악 할 수 있었다. 혼효림(설마천 관측소)에서 산정된 증발산량은 2008년 471.7mm, 2009년 408.4mm, 2010년 489.4mm, 2011년 387.0mm, 2012년 323.3mm, 2013년 293.3mm, 2014년 360.9mm, 2015년 419.6mm이고, 강수량 대비 증발산량은 18.9%~56.2%를 보였다. 논경지(청미천 관측소)에서 산정된 증발산량은 2009년 571.8mm, 2010년 650.6mm, 2011년 523.9mm, 2012년 509.8mm, 2013년 467.9mm 2014년 533.9mm, 2015년 600.5mm이고, 강수량 대비 증발산량은 25.6%~71.4%를 보였다. 강수량 대비 비율의 최대값은 설마천 관측소는 2014년, 청미천 관측소는 2015년에 발생하였다.. 평균 증발산량 비율은 산림지인 설마천 관측소보다 논경지인 청미천 관측소가 평균 15.5%정도 높게 나타났다.

• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.105-119
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• 2023

기후 변화에 따라 용수 공급량은 줄어들고 있으며, 해안 및 도서지역은 지하수의 의존도가 높아 활용 가능한 용수의 양이 줄어들고 있다. 지속 가능한 해안 도서 지역의 물 공급을 위해 현재의 상태를 정확히 진단하고 효율적인 용수의 배분 및 관리가 필요하다. 해안 도서 지역의 지하수 흐름의 정밀한 분석을 위해 제주 동부의 성산유역을 대상으로 해안 담지하수 유출량을 산정하였다. 중요 매개변수인 담수층의 두께의 산정은 다심도 관측공에서 측정되는 전기전도도를 이용하여 수직적인 보간을 통해 추정하는 방법과 Ghyben-Herzberg의 이론적인 비율을 이용하여 추정하는 방법을 사용하였다. Ghyben-Herzberg의 비율을 사용한 값은 변화하는 담-염수 경계면의 정밀한 추정이 불가능하며, 전기전도도로 분석한 값은 담-염수 경계면의 현재 상태를 나타낼 수 있다. 매개변수는 가상의 격자에 분포시키고, 각각의 격자에 대한 해안 담지하수 유출 유량의 평균을 유역 대표 유량으로 결정하였다. 유역 규모의 연도별 해안 담지하수 유출량 산정과 유량 분포를 나타냈으며, 2018년에서 2020년까지의 해안 담지하수 유출량은 전기전도도로 추정한 담수층의 두께를 적용한 방법은 6.27 × 10⁶ m³/year, Ghyben-Herzberg의 비율을 적용한 방법은 10.87 × 10⁶ m³/year로 나타났다. 본 연구에서 나타낸 결과는 해안 도서지역의 정밀한 물수지 분석 등을 이용하여 지속가능한 용수의 공급을 결정하는 정책의 근거 자료로 활용할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제42권4호
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• pp.315-333
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• 2009

이 연구에서는 대전지역 주요 도심하천인 갑천, 유등천, 대전천을 대상으로 하천수의 수리화학적 특성과 산소, 수소, 황, 탄소 동위원소 특성을 분석하였다. 하천수 시료는 풍수기와 갈수기 2차례 채취되었다. 하천의 수리화학적 특성은 상류에서는 Ca(Mg)-$HCO_3$ 유형을 보이다가 도심권을 통과하면서 Ca(Mg)-$SO_4(Cl)$유형으로 전이되고 하류에서는 Na(Ca)-$HCO_3$(Cl, $SO_4$) 유형으로 변하였다. 이와 같은 화학적 유형의 변화는 자연적 영향뿐만 아니라 하수처리장의 방류수와 인위적 오염물질의 유입에 의한 영향이 관여된 것으로 해석된다. 전반적으로 풍수기에 비해 갈수기에 하천수의 전기전도도 값이 높은 특성을 보여준다. 갑천하류는 하수종말처리장의 방류수가 합류되면서 수질이 급격하게 변화한다. 하천수의 pH는 상류에서 중성을 보이다가 도심권을 지나면서 최고 pH 9.8의 고알카리성을 보인다. 이는 현장조사결과 아파트의 우수관을 통한 세제 유입에 기인하는 것으로 보인다. 하천수의 산소-수소 동위원소 관계식은 ${\delta}D=6.45{\delta}^{18}O-7.4$으로 Craig의 순환수선보다 다소 하향 이동되어 도시된다. 이는 기단의 변화와 하천수의 표면 증발 효과에 의한 것으로 보인다. 뿐만 아니라, 상-하류사이에 고도효과를 반영하는 동위원소 조성 값의 차이를 보여준다. 하천수의 ${\delta}^{13}C$ 값은 $-19.5{\sim}-7.8%o$ 범위로 대기중 이산화탄소와 유기물 기원의 범위에 해당된다. 전반적으로 하천수의 상류에서 하류로 향할수록 ${\delta}^{13}C$값이 높아지므로 $CO_2$의 기원이 상류에서는 주로 유기물기원에서 도심권에서는 오염된 대기와 지하수의 기저유출로 인한 무기기원의 비율이 높아지기 때문으로 해석된다. ${\delta}^{34}S-SO_4$함량 관계도에서 하천수를 4개 그룹(갑천중 상류, 유등천, 대전천, 갑천하류)으로 구분하였다. 황산염의 농도는 갑천중상류<유등천<대전천<갑천하류의 순서로 높아지는 반면 ${\delta}^{34}S$값은 감소하는 경향을 보인다. 이는 하천별 황산염의 증가에 따른 공급원이 다르다는 것을 의미한다. 하천수내 황의 기원은 대기기원을 중심으로 황산염의 농도가 높아질수록 황철석의 영향이 큰 것으로 해석된다. 그러나 하천수에 유입되는 생활하수 등에 대한 황동위원소 자료가 없으므로 이에 대한 영향에 대해서는 향후 연구되어야할 과제이다.

• 생태와환경
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• 제38권1호통권110호
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• pp.118-127
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• 2005

관개방법이 논에서의 수문 및 수질특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 관개용수가 풍부한 지표수 관개지역과 관개용수가 부족한 지하수관개지역에서의 물수지 및 영양물질수지 분석을 실시하였다. 지표수 관개논은 영농 기간동안 지속적으로 관개가 이루어졌으나, 지하수 관개논은 영농초기에만 이루어졌으며, 그 이후에는 강우에 의해 담수심이 유지되어 지표유출은 지표수 관개논에 비해 상대적으로 낮은 빈도를 나타내었다. 지표수의 영양물질 농도는 시비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 다량의 시비가 이루어지는 영농초기 (5 ${\sim}$ 6월 중순)에는 높은 영양물질 농도를 나타내어 이 시기에 논에서 유출이 이루어진다면 하류 수계에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 물수지 분석결과 지하수 관개논의 관개량, 지표유출량 등이 상대적으로 지표수 관개논에 비해 낮은 값을 나타내었다. 영양물질수지분석 결과 대부분의 유입은 시비에 의해 이루어졌으며, 유출은 지표유출이 많은 비중을 차지하였으나 지표유출과 침투유출사이의 비율은 토양의 특성에 좌우되는 것으로 판단된다. 외부에서의 유입을 제외하고 시스템내에서의 유출입만 고려한다면, 물관리가 효율적으로 이루어진 지하수 관개논에서 낮은 부하량을 나타내었다. 그러나 기비가 이루어지고 인위적인 낙수나 강우에 의한 유출이 발생할 경우, 높은 부하량 뿐만 아니라 고농도의 영양물질질이 수계로 유입되는 것으로 나타났다. 논에서의 비점오염관리를 대안으로 현재 시행되고 있는 시비량 감소 뿐 아니라, 효율적인 물관리기법 개발이 포함되어야 할 것으로 판단된다. 특히 영농초기의 강우특성과 논에서의 담수기능을 고려해 볼 때 시비에 의한 높은 영양물질 농도를 나타내는 논 표면수의 유출을 효율적으로 억제할 수 있을 것으로 판단된다. 물꼬높이의 증가와 천수간단관개 영농초기의 강우에 의한 유출을 억제시킴으로써 부족한 관개용수의 절약 뿐만 아니라 하류수계의 수질보호에 기여를 할 것으로 판단되며, 다양한 조건에 따른 환경적인 측면 뿐 아니라 벼의 생리적인 측면은 장기적인 모니터링을 통해 반드시 고려되어야 할 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권5호
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• pp.321-327
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• 2006

농업환경지표가 OECD 회원국간의 농업환경 비교와 이를 통한 농업환경 개선과 농업정책 수립에 대한 권고의 수단으로만 작용을 하지만 이것이 향후 통상 무역과 연계될 것은 추측 가능한 사실이다. OECD 농업환경지표를 우리나라에 그대로 적용했을 때 얻어진 지표 값이 우리나라의 농업환경을 사실대로 반영하지 못한다면 우리가 받을 피해는 미래에도 작용할 것이므로 이에 대한 새로운 제안을 통해 우리나라에 적합한 지표를 설정해야 한다. OECD에 의해 제안된 농업용수 사용 강도 지표는 논이나 밭에서 이용되거나 배수 유출되는 물의 특성을 모두 반영한 방법이 아니므로 몬순 기후지대에 속하는 한국에 적당하지 않다. 특히, 여름철 집중호우시기에 년 강우량의 2/3가 내리는 강우 특성은 이를 담수해 저장하는 능력을 가진 농경지의 수자원 보유능과 기타의 농업적 특성을 고려한 계산방법으로 농업용수를 산정해야 한다. 논의 경우 강우가 내리거나 관개가 되었을 때 담수나 침투를 통해 물을 지하로 배수해 지하수를 형성하거나 지표의 배수로나 하천을 통해 강이나 저수지로 상당량의 물을 흘려보내 다시 이용할 수 있도록 해준다. 즉, 농업용수로 계산되어 있는 물의 상당량은 다른 농경지나 생활용수 또는 공업용수나 하천 유지용수로 다시 이용된다. 따라서, 물 사용강도에 이용되는 농업용수는 농경지에서 소모되지 않고 지하수로 흘러 들어가거나 하천으로 유입되는 배출수를 고려하여 계산하는 것이 합리적이다. 이렇게 계산하면 22.9%(2001년)로 OECD 계산방법으로 얻어진 47%보다 24.1%가 낮아진다. 합리적인 농업용수 스트레스 지표를 산출하기 위해서는 각 나라마다 다른 나라와 강을 공유하고 있는지의 여부와 농업을 위한 주 취수원이 무엇인지를 살펴보아 그 나라에 적합한 스트레스 지표를 산출하도록 유도하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 실제 물에 대한 스트레스는 강우량, 수계별 수자원 부존량, 사용가능량, 농업용수 총공급수량, 환경 유지용수를 위한 기준 갈수량 확보 가능성, 농업용수 관리현황 및 저수율 분석, 수계별 농업용수 사용 가능량 및 기상 등이 복잡하게 작용할 것이므로 이 모든 인자들을 포함한 지표를 만들기는 쉬운 일이 아니다. 따라서, 우리나라는 OECD의 스트레스 지표와는 달리 환경 위해성 판단이 필요 없고, 계산이 복잡하지 않으며 우리의 환경에 적합하도록 주 취수원인 농업용 저수지의 저수율로 농업용수 스트레스 지표를 산정 했다. 농업용수 사용 기술적 효율지표는 작물의 재배 생리특성 및 이용특성과 지역마다 차이가 나는 기후의 특성을 반영하지 않은 계산의 결과이다. 그러므로 이러한 특성들을 반영하는 기술적 물 이용효율 지표를 만들기 위해서는 각 지역 또는 나라마다 작물별로 기준이 되는 물 소요량을 산정한 후 그 소요량에 대한 공급된 양의 비율로 WUTE를 결정하는 것이 합리적이다. 지역별, 작물별 특성을 포함해야 하는 농업용수 사용 경제적 효율 지표는 소비된 물을 분모로 삼아 계산에 이용하는 대신에 농업용수 사용 기술적 효율에서 제안한 각 지역 또는 나라마다 작물별로 기준이 되는 물 소요량을 산정한 후 그 소요량에 대한 공급된 양의 비율을 계산식의 분모에 적용하고, 벼의 경우는 생산물의 가격 대신에 지하수가 되는 양과 하천수가 되는 양에 대한 경제적 평가에 더해 논에 많은 양의 물이 관개됨으로서 발생하는 수변 생태계에 의한 환경유지 기능과 온도와 습도가 높은 한국의 기후 특성에서 전체 에너지 밸런스를 유지하는데 기여하는 관개수의 가치에 대한 평가와 더불어 생산물의 가격을 포함하는 것이 합리적일 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권11호
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• pp.923-929
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• 2022

춘천 물로리 지역은 지방상수도가 보급되지 않은 물복지 소외지역으로 복류수 및 지하수를 수원으로 하는 소규모 급수시설로 마을에 물을 공급하고 있다. 최근 극심한 가뭄 발생시 물부족으로 인해 급수차에 의존하는 등 물공급 여건이 열악한 지역이다. 따라서 가뭄시 물부족 문제를 해결하고 증가하는 물수요에 대비하기 위해 계곡에 연하여 샌드댐을 설치하였으며, 2022년 5월부터 이 시설을 운영하고 있다. 본 연구에서는 2020년 3월 중순부터 2022년 3월 중순까지 약 2년 동안의 유입량 조건에 대해 채움재의 수리전도도와 저류계수 값 조건에 따라 반복 모의를 수행하였고, 각각의 경우에 대해 유공배수관을 통한 방류량을 산정하였다. 전반적으로 수리전도도가 증가할수록 방류량과 그 비율이 증가하나, 2층의 수리전도도가 상대적으로 가장 낮은 경우에는 3층의 수리전도도가 증가할수록 방류량이 증가하다가 작아지는 특이한 양상을 보였다. 이는 3층의 투수성과 배수관의 배수계수 값이 커서 3층으로의 순유입보다 빠른 배수로 인해 수위가 낮게 유지된데서 기인한 것으로 판단된다. 샌드댐 상부 개수로 흐름을 수리전도도가 매우 큰 가상의 지하수층으로 모사한 결과 가상층 수리전도도 증가율에 비해 방류량 감소는 둔화되지만, 가상층 수리전도도가 커짐에 따라 상대적으로 방류량이 줄어드는 양상은 명확하게 나타났다.