• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.91-91
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• 2018

해안 및 도서지역의 경우 다양한 목적으로 지하수를 개발하게 된다. 이러한 지역은 내륙의 담수와 해안의 바닷물이 대수층에서 만나게 되는데, 비중차이에 의해 섞이지 않고 해수-담수 경계면을 가지는 일정한 형태를 유지하게 된다. 하지만, 담수영역에 위치한 지하수개발관정의 과잉양수와 해수면 상승 등으로 인해 해수침투 길이가 길어지게 되어 기존 해안지역 지하수개발관정이 해수로 오염되는 경우가 발생한다. 해수침투로 오염된 대수층의 경우 회복까지는 오랜 시간이 소요되어 취수원으로 사용이 어렵게 된다. 국내외에서는 해수침투저감 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 대표적 해수침투 저감방법으로는 해수양수로 내륙으로 침투하는 해수를 제거하거나 담수 주입으로 침투 하는 해수를 밀어내게 된다. 또는 지하 차수벽 설치로 해수침투를 조절하기도 한다. 이러한 해수침투 저감방법들은 장단점을 가지고 있어, 적용지역에 적절한 해수침투 방법을 선정하는 것이 중요하다. 하지만 기존 해수침투 저감 방법의 경우 공통적으로 해수양수, 담수 주입을 위한 동력조달 혹은 차수벽 설치비용과 같이 경제적인 측면에 대한 고려가 부족하였다. 본 연구에서는 조위를 이용한 무동력 해수침투 저감 방법을 실험을 통해 연구하였다. 본 연구에서 제안한 방법은 기존 해수침투 저감방법과 비교해서 설치 및 운영비측면에서 장점이 있을 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1189-1193
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• 2005

해안지역 지하수 개발에 있어 이익을 최대화하는 동시에 개발로 인한 부정적 영향을 최소화하는 4단계 확보방안이 제시되었다(박남식 등, 2004). 4단계 확보 방안 중 처음 3단계 방안에 대한 의사 결정 지원 도구역할을 할 수 있는 해안지하수 최적개발 모델이 개발되었다(박남식 등, 2003, 홍성훈, 2004). 개발된 모델은 대상 관정의 양수량과 위치에 대한 최적해 뿐만이 아니라 해수침투를 방지 및 제어에 대하여서도 최적화가 가능하다. 본 연구에서는 개발된 모델의 민감도 분석 결과를 다루고 있다. 민감도 분석의 목적은 불확실성을 내포하고 있는 대수층의 주요 매개변수, 경계조건 등에 의해 야기될 수 있는 모델의 불확실성을 정량화하는 것이다(Anderson 등, 1992). 따라서 민감도 분석은 모델의 특성에 대한 이해뿐만이 아니라 모델에 있어 매개변수들의 영향 및 거동을 고찰하는데 중요한 연구이다. 구축된 최적개발 모델을 이용하여 수리전도도, 함양율, 대수층 두께와 같은 주요 매개변수들이 최적양수량 그리고 관정의 최적위치에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과 회수율은 함양율 증가에 따라 증가하는데, 높은 수리전도도에서는 함양율과 선형관계를, 낮은 수리전도도에서는 비선형관계를 보였다. 관정의 최적위치는 수리전도도에 가장 민감하였으며, 함양율 증가에 따라 해안으로 이동하였다. 마지막으로 최적개발량과 최적위치를 동시에 고려할 경우 최적개발량만을 고려한 경우보다 회수율이 향상되었다.

• 지질공학
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• 제24권4호
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• pp.597-608
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• 2014

전 세계적으로 해안지방에서의 지하수자원 이용은 점차 증가하고 있다. 또한 해수침투와 같은 자연재해로 인한 피해는 점차 가중될 것으로 예상되며 기후변화와 같은 환경의 변화는 재해의 속도를 가속화시키고 세계 곳곳에서 상당히 큰 대규모 재해의 형태까지 속출하고 있다. 해안 지하수 및 관련 재해 관련 연구개발은 각국의 대표적 실증 부지 중심으로 기술을 시험하고 검증하는 추세이다. 본 논문에서는 전세계적인 해안 지하수 및 관련 재해 연구의 추세를 파악하고 질적, 양적 성장을 확인하였으며 향후 발전방향을 전망하였다. 또한 해안 지하수의 해석기술을 간략하게 소개하였다. 현재 우리나라 실증 부지 중 제주도의 수문지질학적 특징에 대해 살펴보고 국지적인 해수침투 발생 현황을 파악하였다. 마지막으로 제주도와 규모와 형태가 비슷한 화산섬인 하와이 Oahu 지역의 대수층을 대상으로 해외 연구 동향 및 연구 내용에 대해 소개함으로써 앞으로 제주 지역 및 국내 해안 대수층의 지하수 유동 및 오염에 관한 연구에 접목할 수 있는 연구 방식에 대해 고찰하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.139-139
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• 2017

우리나라 수자원의 잠재적 문제점중 하나는 단일 하천 혹은 댐에 대한 의존도가 매우 높다는 것이다. 이러한 현상은 한반도의 지형, 기상, 경제성 등의 요인에 의해 야기된 결과이기도 하지만, 지하수 수자원의 불확실성과 적정 관리의 어려움에서 기인하였다. 지하수는 유속이 매우 느리며 눈에 보이지 않기 때문에 지하수 과잉개발 및 오염 등에 취약하다는 단점이 있는 것이 사실이다. 그러나 지하수자원을 활용하지 않고 무작정 보존하기 보다는 많은 연구개발을 통하여 지속가능한 수자원으로 활용하는 것이 더 바람직하다. 해안에 위치한 지하수개발관정의 경우 바닷물이 대수층을 통해 침투하여 지하수관정을 오염시키는 경우가 발생한다. 해안지하수의 주된 오염 원인은 과잉양수로 해수침투를 야기한 결과이다. 이러한 경우 수질을 회복하기까지 수년이 걸리게 되며, 그동안 취수원으로서의 가치를 상실하게 된다. 또한 최근에는 기후변화의 영향으로 해수면상승에 따른 해수침투길이가 길어져 기존의 해안지역 지하수의 오염위험성이 더욱 증가할 것으로 전망된다. 이러한 이유로 국내외에서 해안지하수 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 많은 해안지하수 수치해석연구에서는 해안경계에 평균해수면(MSL)이 적용된다. 본 연구에서는 조위변화가 지하수위 및 해수침투에 끼치는 영향에 대해 연구하였다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2017년도 정기학술대회 발표논문집
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• pp.104-104
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• 2017

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.353-357
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• 2015

해수침투로 인하여 부존되어 있는 지하수의 염분농도가 높아 방치되고 있는 해안지역 대수층을 활용한 수자원 확보 방안을 제안하였다. 대수층으로 담수를 주입하여 염수를 치환할 수 있는 주입-양수 시스템을 연구하였다. 염수로 포화되어 있는 충적층에서 인공함양 및 회수 기술이 성공하기 위해서는 양수정으로 유입되는 염수를 방지하는 것이 가장 중요한 문제 중의 하나이다. 본 연구에서는 양수정을 염수 침투로부터 방지하기 위한 염수포획관정의 효과를 수치모델링 방법으로 분석하였다. 적절히 설계된 염수포획관정은 담수 양수정을 염수침입으로부터 보호할 수 있음을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.328-328
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• 2016

우리나라는 생활용수의 대부분을 지표수에 의존하고 있는 실정이다. 그러나 지표수는 가뭄과 같은 기상변화, 수질사고 등으로 물 공급의 안정성에 문제가 되기도 한다. 향후 기후변화는 가뭄의 빈도와 강도를 증대시킬 것으로 파악되므로 수질 및 수량의 문제를 더욱 악화시킬 것으로 예상된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 지표수를 대수층 내에 인공적으로 함양한 뒤 대수층의 자연정화 기능에 의해 여과된 양질의 청정원수를 생산하는 기술을 본 연구에서 현장에 실증 적용하는 시설을 구축하였다. 이러한 기술은 기존의 지하 대수층을 이용하는 강변여과 등이 갖는 장점을 취하고 단점을 보완하였으며 친환경적이며 지속가능한 용수공급뿐만 아니라 청정 원수 확보를 통해 정수처리비용을 절감, 장기간의 가뭄이나 지표수 수질사고 시에 비상용수 공급 등 기존 취수원들과 달리 많은 장점을 갖고 있는 대규모 청정지하저수지 시험시설이다. 청정 지하저수지 기술이 주로 적용되는 지역은 해안지역 또는 하구 델타지역을 대상으로 한다. 해안 또는 델타지역은 해수침투로 인하여 염지하수가 부존되어 있기 때문에 지하수자원 활용에 매우 제한적이다. 따라서 지표수(담수)를 전처리하여 대수층에 인공적으로 함양을 하여 염지하수 대수층 안에 담지하수(담수체)를 형성할 수 있다. 이는 염수와 담수의 밀도차에 의해 희석되지 않는 특성을 이용한 기술이다. 청정 지하저수지 시험시설은 크게 지표수 취수시설, 전처리시설, 주입정, 양수정, 운영시스템으로 나눌 수 있다. 주입정 및 양수정은 원형의 형태로 지하저수지 조성범위 중심부에 9개의 주입정과 외각에 8개의 양수정을 설치하였다. 시험시설의 운영 과정은 하천수를 취수하여 전처리시설에서 탁도를 제거한 후, 피압대수층 염지하수에 동력으로 주입을 한다. 이때 기존에 부존되어 있던 염지하수를 밀어내고 담수체 지하수 형성을 유도한다. 일정기간 주입을 통해 목표 담수체를 만들어 내면 양수정에서 담수를 취수하되, 대수층의 모래자갈층을 일정거리 이동하여 취수하는 방식이다. 즉, 하천수를 대수층에 함양하고, 일정거리를 이동하여 취수하는 ASTR 방식의 대체수자원 확보 기술이다. 시험시설은 통합운영센터를 통해 원격감시 및 각종 제어/계측을 실시하며, 모니터링된 자료는 운영시스템에서 관리한다. 본 연구시설에서는 대수층 주입, 관정폐색, 미생물/지화학 수질반응, 지하수모니터링, 지반변형 등이 주요 핵심 연구를 진행하고 있도록 시설을 구성하였다. 본 시험시설은 2015년 8월 착공하여 2016년 4월에 완공 예정이며, 2016년 3월부터 주입을 시작하여 6개월간 피압대수층에 주입을 실시하고 이후부터 주입과 양수를 병행할 계획이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1904-1908
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• 2008

본 연구에서는 해안가 암반대수층에서 전기전도도의 수직적인 변화를 관측하여 조석에 의한 해수와 담수 전이대의 특성을 파악하였다. 연구지역은 부경대학교 대연캠퍼스 주변 해안대수층이며, 응회질퇴적암과 안산암 및 안산암질 화산각력암 등이 분포한다. 연구에 이용된 지하수 관측공 (PK1공)은 부경대학교 대연캠퍼스 내 기숙사 동측에 위치하고 있다. 지하수공의 개발심도는 지표 면하 120 m, 케이싱은 지표면하 19 m까지 설치되어 있으며, 내경은 0.2 m로서 해안가에서 180 m 정도 이격되어 있다. 해안대수층 내 해수와 담수 전이대를 파악하기 위하여 관측공 내에 TLC Meter(Model 107, Solinst)를 삽입하여 전기전도도의 수직적인 변화를 지하수공 내 심도 50 m 까지 측정하였다. 전기전도도의 수직적인 관측은 썰물(low tide)일 때, 썰물에서 밀물(high tide)로 될 때 및 밀물일 때로 나누어 총 3회 수행되었다. 전체적인 전기전도도의 분포는 썰물일 때 $630{\sim}47300{\mu}S/cm$, 썰물에서 밀물로 되는 시기에는 $672{\sim}61900{\mu}S/cm$ 및 밀물일 때는 $678{\sim}67900{\mu}S/cm$로 나타났으며, 따라서 밀물일 때가 썰물일 때보다 전기전도도의 농도가 높은 것으로 나타났다. 해수와 담수 전이대의 분포는 썰물일 때 약 $20{\sim}50\;m$, 밀물일 때 약 $20{\sim}38\;m$ 정도로 나타났으며, 이는 밀물 시 해수의 침투로 인해 전이대 하부구간의 농도가 상승하였기 때문이다. 해수와 담수 전이대의 구간을 세분화하여 분석하기 위해, 담수가 우세한 전이대, 주 전이대 및 해수가 우세한 전이대 구간으로 구분하였다. 담수가 우세한 전이대는 썰물과 밀물일 때 모두 지표면하 $20.0{\sim}25.5\;m$ 구간이었으며, 주 전이대에서는 지표면하 $25.5{\sim}25.7\;m$ 정도로 나타났다. 그러나, 해수가 우세한 전이대에서는 썰물일 때 지표면하 $25.7{\sim}50.0\;m$ 구간, 밀물일 때는 지표면하 $25.7{\sim}38.0\;m$ 로서 전이대의 폭이 19 m 정도의 차이를 보였다. 본 연구를 통해 해안가 암반대수층에서 해수와 담수의 전이대는 조석에 의해 영향으로 인해, 썰물 시의 전이대가 밀물에 비해 그 폭이 더욱적음을 확인할 수 있었다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제1권1호
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• pp.33-50
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• 1994

제주도 지하수자원의 산출특성을 규명키 위하여 총 455개 기존관정의 자료를 전산처리하여 지역별 대수성 수리특성을 규명하였다. 제주도는 주로 현무암내에 협재된 화산쇄설층, crinker층과 현무암의 1 및 2차 유효공극이 주 대수대의 역할을 하며 이들은 기저, 준기저 및 상위대수층으로 구성되어 있다. 본도 대수층의 평균 투수량계수는 29,300 $m^2$/일이며 평 균 저유계수는 0.12로써 자유면 대수층을 이루고 있다. 종합적인 물수지 분석을 실시한 바 본도에 부존된 지하수 부존량은 약 440억 ㎥이고, 년평균 강수량은 33.9억 ㎥으로써 이 중 하천유출량은 6.38억㎥/년이며, 증발산량은 12.56억 ㎥/년(37%)이고 지하수함양량은 년평균 강수량의 44.1%에 해당하는 14.94억㎥이다. 본도에 부존된 지하수의 최적 개발가능량(sustainable yield) 을 각 지역별로 정량적으로 계산한 결과 그 양은 함양량의 41%에 해당하는 6.2억㎥/년(1,689,000 ㎥/일) 정도였으며 잔여 8.74억㎥/년(2,404,000㎥/일)은 해안이나 해저용천의 형태로 유출된다. 특히 최근에 실시한 심부 시추조사 자료에 의하면 EL-120$\pm$68m 부근에 저투수성 해성 퇴적층(일명 세화리층)이 분포되어 있는 것으로 판명되었으며 과거 서귀포층군으로 알려진 저투수성 퇴적층이 북서부와 서부 일원에서 EL-70m 부근에 널리 분포되어 있어 서귀포층군과 세화리층의 명확한 구분이 필요하다. 만일 이러한 저투수성 퇴적층이 제주도의 기저층을 이루는 경우 제주도 내에 부존된 지하수는 주로 준기저 지하수일 것이며 이는 제주도 지하수의 산출특성에 결정적인 영향을 미칠 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권8호
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• pp.665-675
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• 2007

해안 지역 지하수 최적 관리의 기본계획 수립 단계에 사용될 수 있는 간편한 개발가능량 산정식이 제안되었다. 산정식은 대수층 특성, 해수침투허용 거리, 지하수 해안유출량 그리고 양수정의 위치 등 주요 영향 변수들의 함수이므로 합리적이며, 보편적으로 사용되는 해석 해들과 Ghyben-Herzberg 법칙을 이용하여 유도되었다. 산정식은 관련 변수들의 양 함수로 표현될 수 있으므로 그 적용이 매우 간편하다. 또한 주로 주관적 경험에 의하여 그 값이 결정되어 온 양수정의 영향반경을 대수층의 수리특성과 양수량 등의 함수로 산정할 수 있는 식이 제안되었다. 가상 유역에 대한 적용과 수치 해와의 비교분석을 통하여 제안된 식들이 보수적인 결과를 산출한다는 것을 보였다. 제안된 식들을 기존 관정들이 존재하는 유역에 적용하면 추가 개발가능량을 평가할 수 있다.