• 한국습지학회지
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• 제14권4호
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• pp.489-502
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• 2012

생물 활동이 활발한 지하수-지표수 혼합구간에서 일어나는 생지화학 기작에 대한 관심은 지대하다. 지표수로부터 기인한 오염물질은 지하수-지표수 혼합구간을 통과할 때 이 구간의 특수한 환경 아래에서 생지화학 기작을 통해 오염물질이 제거되거나 자연저감 되기 때문이다. 본 연구의 목적은 혼합구간의 수직교환 흐름 유동률이 생지화학 과정에 미치는 영향의 상관성을 분석하는 것이다. 이를 위해 깊이별로 설치한 소형 관정을 통해 수직 수두구배를 측정하여 혼합구간의 수직 이동수의 방향을 조사하였으며, 연구지 토양시료에서 서식하는 미생물의 확인을 위해 중합효소연쇄반응 및 클로닝 방법이 수행되었다. 편상관 분석을 통해 수직 교환 흐름 유동률, 질산성 질소의 농도 그리고 미생물의 활성이 서로 영향을 주고 있음을 확인하고자 하였다. 그 결과 수직 흐름 교환 유동률이 질산성 질소의 농도 그리고 미생물의 활성 및 생지화학 기작에 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 본 연구를 통해 수직 흐름 교환 유동률, 오염물의 농도 그리고 미생물의 활성을 통해 지하수-지표수 혼합구간의 생지화학 기작을 예상할 수 있음을 확인하였다.

• 한국습지학회지
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• 제13권2호
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• pp.265-273
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• 2011

지하수-지표수 혼합구간(Hyporheic zone)은 지표수와 지하수의 온도변화에 민감하게 반응하는 구간이다. 지표수의 경우 대기온도에 영향을 받아 온도의 변화주기가 짧은 반면, 상대적으로 지하수는 온도 변화주기가 길다. 본 연구에서는 지하수-지표수 혼합구간의 유동강도와 방향을 고려하여 깊이별 온도의 수직적 분포특성 분석하였다. 현장자료를 이용한 1차원 열전달 해석 수행결과, 지하수-지표수 혼합구간에서 지하수 유출과 지표수의 유입이 일어나는 지점에서 온도의 분포는 상이한 양상을 보였다. 혼합구간의 수직적 온도 분포의 변화는 하천기저에서 가장 두드러지게 나타났다. 또한 열전달 해석 결과를 바탕으로 연구지 혼합구간의 온도분포는 유동강도보다 유동방향에 지배받았다.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.559-569
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• 2022

이 연구는 포항시 흥해지역 지하수, 하천수, 저수지의 해수 혼합과 산성화, 그리고 포항지진(2017년 11월 15일)으로 인한 액상화 유출수의 기원에 대해서 알아보았다. 연구지역은 제3기 퇴적암층 지질로 구성된다. 지하수 6점, 저수지 5점, 하천수 4점, 액상화 유출수 2점, 해수 1점의 시료를 채취하여 화학성분과 산소 및 수소 동위원소를 분석하였다. 연구지역 중심을 동서로 관통하는 곡강천은 서쪽에서 동해쪽으로 흐른다. 하천 하부지역의 지하수와 저수지는 pH 4 이하의 산성수로 황산염이 부화된 Ca(Mg)-SO₄의 수질화학적 유형을 보인다. 제 3기 지층에서 확인되는 황철석의 산화에 의해 기원한 것으로 보이는 Al, Mn, Fe 성분이 특징적으로 높은 농도를 보인다. 하천 상부지역은 하천을 따라서 유입된 염수가 혼합되어 지하수는 Ca(Na)-HCO₃(Cl) 유형의 화학적 특성을 보인다. 𝛿D와 𝛿¹⁸O 동위원소 분석 결과 모든 물은 GMWL을 따라서 분포하며, 저수지는 증발작용으로 부화된 특성을 보인다. 화학성분과 동위원소 조성으로 볼 때 액상화 유출수 2점은 충적층으로 확산된 인접한 하천수, 그리고 염수화가 일부 진행된 심부와 천부 지하수가 용출된 것으로 보인다.

• 한국습지학회지
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• 제14권1호
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• pp.75-87
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• 2012

지표수-지하수 혼합대는 하천 및 호소 등에서 지표수와 지하수가 교환되는 공간이다. 지표수-지하수 혼합은 하상의 토층으로 확장되어 다양한 물리적, 생지화화적, 열역학적 교환을 발생시키며 수생태계 내 고유한 생태적 전이대를 형성하는데 주요한 역할을 한다. 과거 실험 및 수치모의 연구에 의하면 혼합대에서 발생하는 물질교환은 하천의 지형적인 특징으로 발생하는 압력분포에 의해 지배된다. 특히 하천의 구간 규모에서 여울-소 구조는 혼합대의 특성을 지배하는 주요 인자로 알려져 있다. 여울-소 연속 구조는 지표수에서 재순환영역과 정체점을 형성하며 이 독특한 흐름 구조에 의해 혼합대의 흐름특성이 영향을 받는다. 본 연구에서는 3차원 동수역학 모형을 이용하여 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식과 Darcy 방정식을 동시에 해석하여 연속된 여울-소 구조에서 발생하는 지표수의 흐름구조가 혼합대의 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 모의 결과, 여울-소 구조에서 지표수의 재순환영역 및 정체점은 상승류와 하강류 형성과 직접적 연관을 가지며, 재순환영역의 크기가 감소하면 여울 전면부 하강류 형성 구간의 길이가 감소하고 최대 하강류 발생 지점이 하부로 이동하는 특성을 파악하였다. 이와 같은 본 연구의 결과는 혼합대의 현장관측, 하천 관리 및 복원 등의 연구에 활용하여 친환경 하천 조성에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권9호
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• pp.31-44
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• 2012

김해 딴섬 지역 지하수는 갈수기와 홍수기의 계절에 따른 지구화학 특성의 변화를 보인다. 농번기인 4월의 이온의 공간적 분포를 보면 $Fe^{2+}$, Fe(total), $Mn^{2+}$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $SiO_2$, ${HCO_3}^-$ 및 ${NO_3}^-$는 딴섬의 중앙부에서 높고 $Na^+$ 및 $K^+$는 딴섬 중앙부가 낮은값을 보이는데 높은 ${HCO_3}^-$ 및 ${NO_3}^-$는 딸기 재배용 비료에 의한 오염을 지시한다. 4월에 비하여 8월의 이온 농도의 지역별 편차가 적고 비료 등에 의한 인위적인 영향이 적어 강우에 의한 계절적 요인이 나타난다. 지하수의 수질 유형을 보면, 딴섬 중앙부는 함양 특성을 부분적으로 보이며 외곽부는 하천수와 상호 혼합되는 특성을 보여준다. Fe 및 Mn 이온 종에 대한 포화지수 계산결과, Fe의 광물종인 적철석, 침철석은 모두 과포화상태에 있어서 침전 가능한 상태이며, 능철석과 $Fe(OH)_3$, 일부는 불포화 상태로써 용존 이온상태로 존재할 가능성이 있다. Mn의 광물종인 능망간석은 불포화상태 및 과포화상태가 공존하며, 수망간석, 연망간석 및 수산화망 간석은 불포화상태로써 용존 이온 상태로 존재할 가능성이 크다.