• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.61-72
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• 2021

최근 기후변화로 인한 가뭄발생으로 국지적인 물부족 문제 해결을 위해 안정적인 지하수를 활용한 물공급 방안의 필요성이 증가하고 있으며 이에 대한 대안으로 지하수 인공함양 기술이 대두되고 있다. 본 연구에서는 기상조건 및 목표취수량, 함양정의 주입량, 주입기간 등을 고려한 함양 시나리오를 반영하여 수치모델링을 통해 인공함양-취수 시스템의 함양능력 평가와 최적 운영조건을 도출하여 가뭄발생에 대비한 농업용수의 효율적인 공급과 안정적인 용수확보를 위한 정량적인 평가기법을 도출하고자 하였다. 이에 함양정의 함양능력을 평가하기 위해 물수지 분석으로부터 도출된 목표취수량을 고려한 총 주입량 10,000 ton의 조건하에서 주입 시나리오별(Case 1~4)로 주입정 및 관측정별 지하수위 변화를 모사한 결과 주입 후 유역 내 지하수위는 약 25~42일간 유지되는 것으로 나타났다. 이 중 Case 3의 경우 지표하 1 m 미만으로 지하수위가 상승하여 적정 주입량은 50 m³/day가 적절한 것으로 모사되었으며 함양수 주입에 의한 지하수위 상승에 따른 영향범위는 113.5 m로 예측되었다. 또한 함양 시나리오에 따른 하류부 저투수성 벽체(LPB) 설치 전후의 유역내 함양능력 변화는 설치 전 대비 지하수 저류량은 약 6배가량 증가하였고 지하수 체류시간은 약 4배 정도 증가하는 것으로 모사되었다. 본 연구결과는 향후 가뭄대응을 위한 안정적인 농업용수 공급 및 지속적인 수자원 확보에 크게 기여할 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제41권6호
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• pp.645-655
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• 2008

국가 지하수 관측망인 대전(문평)관측소 및 주변 보조관측정 지하수 수질을 6개월간 관측한 결과, 관측소 충적관정(MPH-0-1)에서 6가 크롬이 0.5-3.1 mg/L의 범위로 검출되어 수질기준의 10-62배를 초과하는 오염이 지속되고 있었다. 또한 하천 방향에 위치한 두 관정(MPH-1과 MPH-6)에서 6가 크롬이 0.1 mg/L 이하로 검출되어 미세한 오염 확산의 징후가 나타났다. 동일기간 지하수 수위 및 강우 관측자료의 시계열분석 결과 6개 관측정에서의 지하수위는 강우에 대하여 평균 5.65일 후에 최대값을 보였다. 시기별 강우/수위 변화와 6가 크롬 농도의 변화를 통하여 강우 반응에 의한 수위상승이 관측소 충적관정의 6가 크롬 농도 감소와 밀접한 관련이 있는 것으로 파악되었다. 이와 더불어 지하수 내 미생물의 종류 및 다양성을 분석하였으며, 6가 크롬으로 오염된 대전문평지역 지하수(MPH-0-1과 MPH-1 관정)에서 크롬환원 미생물인 Enterobacter aerogenes을 분리 배양하였다. 따라서 유기물, 광물 등의 토양 및 대수층 매질에 의한 6가 크롬 저감뿐만 아니라 이 토착미생물에 의한 크롬 오염 지하수의 자연저감이 실제 진행되고 있음을 확인할 수 있었다. 향후 이 미생물의 활성에 대한 심도 있는 연구를 통하여, 크롬오염 지하수의 저감 및 정화 기술의 개발과 적용에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국지구과학회지
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• 제28권7호
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• pp.925-935
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• 2007

제주도는 현무암과 조면암으로부터 기원한 투수성 높은 토양으로 인하여 지표수 유입에 따른 상시하천 발달이 어려워, 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 이에 따른 무분별한 지하수 개발은 지하수위 강하로 이어져, 제주도내 많은 지역에서 지하수 오염과 해수침투 현상이 나타나고 있다. 제주특별자치도는 제주도의 항구적인 지하수자원 보전을 위하여 1994년 이래 일부 지역을 지하수 보전구역으로 지정하였으며, 이 지역내의 모든 지하수 개발은 허가를 받도록 지정한 바 있다. 또한 지하수 수문과 관련된 수리지질 정보 획득을 위하여, 2001년 이래로 제주도 내 해안지역 및 저지대 전체를 대상으로 지하수 관측망을 설치 운영 중이다. 본 연구에서 이러한 지하수 관측망으로부터 얻어진 지하수위, 수온, 전기전도도 등 장기 관측자료를 분석한 결과, 북부 해안지역의 경우 지하수위가 지속적으로 하강하는 것으로 나타났다. 또한 동부 해안지역의 경우는 최근 취수량의 급격한 증가에 따른 해수침투의 영향으로, 대부분의 관측정에서 전기전도도가 높게 나타나며 지속적으로 증가하고 있는 추세로 분석되었다. 이러한 문제점들은 지하수 개발과 관련하여 제주특별자치도의 강력한 통제로 인하여 최근들어 감소하는 추세이지만, 본 연구 결과에 의하면 해안지역의 경우에는 지하수위 하강 및 전기전도도 상승 현상이 지속될 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권3호
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• pp.67-76
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• 1993

우리나라는 많은 산막지역으로이루어져 있으며 우기에 많은산사태의 발생으로 인하여 인명과 재산의 손실을 입고 있다. 따라서, 산사태의 발생에 대한 예측 시스템과 위험도 분석 연구가 필요하며, 본 연구의 목적은 관측된 지하수위의 분석을 통하여 산사태 발생을 예측하는 가능성에 대한 것이다. 이를 위하여 AR 모델을 사용하여 모델계수를 일정하게 하는 경우와 변화시키는 경우로 나누어 분석하였다. AR모델계수를 일정하게 하는 경우에는 AR(1), AR(2), AR(3) 모델을 선택하여 각 각의 모델계수를 구하였고, AR모델계수를 변화시키는 경우에는 변형된 AR(1)과 전형적인 AR (2) 모델을 과정 모델로 이용하여 Kalman Filtering 기법에 의하여 모델계수를 구하였다. 그 결과, 모델계수를 변화시키는 실시간 예측 방법이나 AR모델계수가 일정한 경우 모두 산사면 에서의 지하수위를 잘 예측해주며, 지하수위 뿐만아니라 시간별 강우강도를 고려함으로써 더욱 정 확한 예측을 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.182-182
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• 2017

Many small island nations rely on groundwater as their only other source of freshwater in addition to rainwater harvesting. The volume of groundwater resource of small island nations are further limited by their smaller surface area and specific hydrogeology. The rapid growth of population and tourism has led to increasing water demands and pollution of available groundwater resources. The predicted climate change effects pose significant threats to the already vulnerable freshwater lens of small islands in the form of rise in sea level, coastal inundation, saltwater intrusion, varied pattern of precipitation leading to droughts and storm surges. The effects of climate change are further aggravated by manmade stresses like increased pumping. Thus small island water resources are highly threatened under the effects of climate change. But due to the limited technical and financial capacity most of the small island developing states were unable to conduct detailed technical investigations on the effects of climate change on their water resources. In this study, we investigate how well small island countries are preparing for climate change. The current state of freshwater resources, impacts of predicted climate change along with adaptation and management strategies planned and implemented by small island countries are reviewed. Proper assessment and management practices can aid in sustaining the groundwater resources of small islands under climate change.

• 지질공학
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• 제18권2호
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• pp.177-183
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• 2008

본 연구에서는 3차원 한계평형법을 이용하여 산사태 시점부가 붕괴되기 시작할 때의 전단강도정수를 역해석으로 도출하고, 파괴시의 활동면에 작용하는 응력상태를 분석하였으며, 지하수위의 변화에 따른 사면안정성 해석을 수행하였다. 해석결과에 의하면 토질의 전단강도시험 결과치가 역해석으로 도출된 임계 전단강도보다 낮은 범위에 분포함을 알 수 있었다. 산사태 시점부에 분포하는 응력의 크기는 계곡의 중심부로 갈수록 커지며 활동방향은 상부에서 하부로 향하는 것으로 나타났다. 또한 건기시에는 사면이 안정한 상태에 있으나, 강우로 인해 지하수면이 지표하 0.85 m 심도보다 얕게 상승하면 사면은 급격히 불안정해지는 것으로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제47권6호
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• pp.406-411
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• 2014

Serious problems in reclaimed land agriculture are high soil salinity and poor vertical drainage, so desalinization in these soils is very difficult. Also, although desalinization is accomplished in reclaimed top soils, before long, soils are resalinized according to capillary rise of salts from the subsurface soils. To resolve these problems, multi-layered soil columns with subsurface layer of macroporous medium utilizing coal bottom ash (CBA) were constructed and the effects of blocked resalinization of these soils were investigated. In this experiment soil samples were collected from Munpo series (coarse-loamy, nonacid, mixed, mesic, typic Fluvaquents). The soil texture was silt loam and the EC was $33.9dS\;m^{-1}$. As for groundwater seawater was used and groundwater level of 1 cm from the bottom was maintained. The overall rate of capillary rise was $2.38cm\;hr^{-1}$ in soil 60 cm column, $0.25cm\;hr^{-1}$ in topsoil (30 cm) + CBA (5 cm) + subsurface soil (10 cm) column and $0.08cm\;hr^{-1}$ in topsoil (30 cm) + CBA (10 cm) + subsurface soil (10 cm) column. In multi-layered soil columns with CBA 20, 30 cm layer, wetting front due to capillary rise could not be seen in top soil layer. After 70 days capillary rise experiment water soluble Na+ accumulated in top soil of soil columns with CBA 20, 30 cm was diminished by 92.8, 96.5% respectively in comparison with Na+ accumulated in top soil of soil 60 cm column because CBA layer cut off capillary rise of salts from the subsurface soil. From these results we could conclude that the macroporous layer utilizing CBA placed at subsurface layer cut off capillary rise of solutes from subsurface soil, resulting in lowered level of salinity in top soil and this method can be more effective in newly reclaimed saline soil.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.145-145
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• 2018

Small islands rely heavily on groundwater resources in addition to rainwater as the source of freshwater since surface water bodies are often absent. The groundwater resources are vulnerable to sea level rise, coastal flooding, saltwater intrusion, irregular pattern of precipitation resulting in long droughts and flash floods. Increase in population increases the demand for the limited groundwater resources, thus aggravating the problem. In this study, the effects of climate change on Tongatapu Island, Kingdom of Tonga, a small island in Pacific Ocean, are investigated using a sharp interface transient groundwater flow model. Twenty nine downscaled General Circulation Model(GCM) predictions are input to a water balance model to estimate the groundwater recharge. The temporal variation in recharge is predicted over the period of 2010 to 2099. A set of GCM models are selected to represent the ensemble of 29 models based on cumulative recharge at the end of the century. This set of GCM model predictions are then used to simulate a total of six climate scenarios, three each (2010-2039, 2040-2069, and 2070-2099) under RCP 4.5 and RCP 8.5. The impacts of predicted climate change on groundwater resources is evaluated in terms of freshwater volume changes and saltwater ratios in pumping wells compared to present conditions. Though the cumulative recharge at the end of the century indicates a wetter climate compared to the present conditions the large variability in rainfall pattern results in frequent periods of groundwater drought leading to saltwater intrusion in pumping wells. Thus for sustaining the limited groundwater resources in small islands, implementation of timely assessment and management practices are of utmost importance.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권6호
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• pp.57-67
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• 2010

국가지하수관측소와 같은 관측 지점에서의 지하수 시계열 자료를 활용한다면 지하수위 변동법에 의한 지하수 함양율을 산정할 수 있으나, 비산출율 추정에 필요한 양수시험 자료와 토양시료 등의 부족으로 적용에 제약이 있어 왔다. 본 연구에서는 3개의 군집에 속하는 34개 국가지하수 관측망의 충적 관측정을 대상으로 갈수기의 강우 이벤트와 지하수위 상승량 관계를 이용한 비산출율 산정 기법을 적용해 보았다. 군집 1과 군집 2에 속하는 관측정은 강우에 대한 지하수위 반응이 뚜렷하지 않기 때문에 본 방법의 적용이 곤란하며, 군집 3에서 강우에 대한 지하수위 반응 시차가 2일 이내인 19개 관측정의 경우는 추정 비산출율이 0.06에서 0.27의 범위로써 평균 0.17로 분석되었는데 이는 토양 입자에 따른 비산출율 및 양수시험에 의한 비산출율과 유사한 것으로 나타났다. 본 방법은 주변 하천과의 관계, 배출 작용, 증발산 및 양수 등의 영향으로 일부 과다 산정의 우려가 있으나 현장조사를 통하여 주변 영향이 적은 국가지하수 관측정을 선정한다면 적용 가능하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권4호
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• pp.299-311
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• 2006

본 논문은 비산출률을 모르는 관측정에서 지하수함양량을 산정하기 위해 물수지분석법의 매개변수를 지하수위상 승량으로 추정하는 방법을 제시하고, 제주도 북부지역의 2개 관측정에 적용하였다. 식생근계의 토양에 대한 물수지가 일단위로 분석되었다. 직접유출랑은 SCS방법으로 계산하고, 실제증발산량은 Penman-Monteith식으로 산정한 잠재증발산량에 작물계수와 수분스트레스계수를 곱하여 산정하였다. 강수량과 이전 토양수분량에서 직접유출량과 잠재증발산량을 제하였으며 토양수분보유능을 초과하는 수량을 지하수함양으로 보았다. SCS 유출곡선지수, 토양수분 보유능, 작물계수 등의 매개변수는 강우사상 동안의 함양량과 지하수위상승량의 선형관계를 이용하여 추정하였다. 관측정이 위치한 지점에서 출현가능한 비산출률의 최대한계값($n_m$)을 강수량과 지하수위상승량 관계로부터 유도하였다. 관측된 지하수위상승량과 함양량 계산값의 선형관계로부터 비산출률과 결정계수($R^2$)를 산정하고, 계산된 비산출률이 최대한계값($n_m$)이내에 위치하며 $R^2$이 가장 큰 매개변수값을 모의를 통하여 선정하였다. 사례지역에 적용한 결과 추정된 매개변수로 산정한 함양량이 지하수위상승량의 변동을 81%이상 설명하는 것으로 나타나 지하수위 자료는 지하수함양량 산정을 위한 물수지분석법의 매개변수 추정에 유용한 것으로 판단된다.