• 한국수자원학회논문집
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• 제54권spc1호
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• pp.1143-1154
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• 2021

활성화함수의 선택은 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN) 모델의 지하수위 예측성능에 큰 영향을 미친다. 특히 제주도의 중산간 지역과 같이 지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡한 경우 적절한 지하수위 예측을 위해서는 다양한 활성화함수의 비교분석을 통한 최적의 활성화함수 선택이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡한 제주도 표선유역 중산간지역 2개 지하수위 관측정을 대상으로 5개의 활성화함수(sigmoid, hyperbolic tangent (tanh), Rectified Linear Unit (ReLU), Leaky Rectified Linear Unit (Leaky ReLU), Exponential Linear Unit (ELU))를 ANN 모델에 적용하여 지하수위 예측결과를 비교 및 분석하고 최적 활성화함수를 도출하였다. 그리고 최근 널리 사용되고 있는 순환신경망 모델인 Long Short-Term Memory (LSTM) 모델의 결과와 비교분석하였다. 분석결과 지하수위 변동폭이 상대적으로 큰 관측정과 상대적으로 작은 관측정에 대한 지하수위 예측에 대해서는 각각 ELU와 Leaky ReLU 함수가 최적의 활성화함수로 도출되었다. 반면 sigmoid 함수는 학습기간에 대해 5개 활성화함수 중 예측성능이 가장 낮았으며 첨두 및 최저 지하수위 예측에서 적절하지 못한 결과를 도출하였다. 따라서 ANN-sigmoid 모델은 가뭄기간의 지하수위 예측을 통한 지하수자원 관리목적으로 사용할 경우 주의가 필요하다. ANN-ELU와 ANN-Leaky ReLU 모델은 LSTM 모델과 대등한 지하수위 예측성능을 보여 활용가능성이 충분히 있으며 LSTM 모델은 ANN 모델들 보다 예측성능이 높아 인공지능 모델의 예측성능 비교분석 시 참고 모델로 활용될 수 있다. 마지막으로 학습기간의 정보량에 따라 학습기간의 지하수위 예측성능이 검증 및 테스트 기간의 예측성능보다 낮을 수 있다는 것을 확인하였으며, 관측지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡할수록 인공지능 모델별 지하수위 예측능력의 차이는 커졌다. 본 연구에서 제시한 5개의 활성화함수를 적용한 연구방법 및 비교분석 결과는 지하수위 예측뿐만 아니라 일단위 하천유출량 및 시간단위 홍수량 등 지표수 예측을 포함한 다양한 연구에 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국환경농학회지
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• 제24권3호
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• pp.261-269
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• 2005

농업활동 및 지하수의 입지적 조건이 시설재배지 지하수의 $NO_3-N$함량에 미치는 영향을 알아보고자 영남지역 10개 시군의 주요 시설재배단지에서 지하수 1370 지점의 $NO_3-N$ 함량을 조사하고, 재배조건으로서 시설재배지의 경작년수, 퇴비시용량, 제염방법 및 입지적 조건으로서 지하수깊이, 점토함량, 배수등급 등을 조사하였다. 조사된 지점 중 천층지하수의 19.7%, 암반지하수의 1.3%가 우리나라 음용수 수질기준인 $10mg/{\ell}$를 초과하였고, 농업용수 수질기준인 $20mg/{\ell}$를 초과하는 지점은 천층수 6.3%, 암반수 0.4%로 나타났다. 지하수 $NO_3-N$함량과 가장 상관이 높은 것은 점토함량 및 지하수깊이로 1% 수준에서 유의성이 인정되었다(점토함량 $r=-0.241^{**}$, 지하수깊이 $r=-0.228^{**}$). 재배조건에 따라서는 경작년수와 5% 수준에서 유의성이 인정되었으나(경작년수 $r=0.104^*$), 퇴비시용량 등과는 상관관계가 인정되지 않아 재배조건과 같은 농업활동보다는 토성과 깊이 등의 입지적 조건이 지하수 $NO_3-N$함량에 더 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 천층수의 $NO_3-N$과 암반수의 $NO_3-N$ 함량 사이의 상관을 조사한 결과 양자 사이에는 고도의 정(正)의 상관$(r=0.532^{**})$이 인정되어 천층수의 수질이 암반수 $NO_3-N$함량에 영향을 미침을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권10호
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• pp.807-817
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• 2021

본 연구에서는 국내 내륙산간지역의 행정구역을 대상으로 지표수-지하수연계를 고려한 시공간적 지하수자원 관리 취약성 평가를 수행하였다. 내륙산간지역을 4개 산지권역으로 구분하고 지표수-지하수 연계를 고려할 수 있는 공간적 지하수자원 관리 취약성 평가 지표를 선정하였다. 지하수 자원 관리 취약지역 선정 결과 중부산야권역의 파주시, 산악권역의 가평군, 남서산야권역의 구례군, 남동산야권역의 양산시가 선정되었다. 선정된 지역에 대하여 지하수위 및 침투량의 변동에 따른 월 단위 지하수자원 관리 취약 시기 평가를 수행하였다. 월 단위 지하수자원 관리 취약시기 평가결과 12 ~ 2월이 지하수자원 관리에 취약한 시기로 평가되었다. 본 연구의 결과는 지하수자원 관리 취약 지역과 취약 시기 평가 기법 및 결과를 제공함으로써 행정구역 별 보다 효율적인 지하수자원 관리 방안 도출에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권1호
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• pp.62-73
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• 2016

식생/모래기반 자연해빈에서의 파랑, 조석, 강우조건에 의한 지하수위 변동은 식생 환경과 밀접한 관련이 있으며 이는 식생 발달 및 지반 안정화에 크게 영향을 주는 요소이다. 본 연구는 낙동강 하구역의 사주섬 중 최서측에 위치하는 진우도를 대상으로 실험구를 구축한 후 해안선의 법선 방향으로 관측점 5곳을 선정하여 2012년 3월부터 2014년 9월까지(약 799일간) 관측된 수온, 전기전도도, 압력값을 이용하여 지하수위 변동해석을 하였다. 지하수위의 수온, 염분, 수위 변동과 조위, 파랑, 강수량 등의 외력조건과의 시계열 분석 및 상관분석을 통하여, 소상대 정점에서는 파랑 및 조위의 영향, 식생 및 모래지반 정점에서는 강수량 및 조위의 영향을 크게 받음을 알 수 있었다. 고파랑 내습시 관측점간의 지하수위 및 전기전도도의 공간적 거동을 살펴본 결과 Sand dune 및 Vegetation zone이 시작되는 인근에서 담수층과 해수층의 천이 영역(Transition zone)이 존재하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.517-526
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• 2018

지하수 함양은 기후조건, 토지이용, 수리지질학적 비균질성에 의해 시공간적인 변동성을 나타내므로 통합수문해석에 의한 지하수 함양량의 추정이 필요하다. 본 연구에서는 SWAT-MODFLOW 연계모형을 활용하여 장성지역의 물리적 기반의 일단위 지하수 함양량을 산정하였다. 수문분석은 하천에서의 관측유량과 계산유량의 검보정에 이어 부정류 지하수위의 계산값과 관측값의 비교를 통해 모형의 정확도를 평가하였다. 추정된 수문성분은 상호간에 서로 관련이 깊고, 유역내의 비균질한 인자들인 소유역 경사, 토지이용, 토양종류에 따라 지하수 함양량의 공간적 변동이 크게 나타났다. 통합수문모형은 지표수 및 지하수 수문성분 프로세스의 시공간적 변화를 잘 모의하고 있는 것으로 평가되었다. 추정된 함양량의 평균은 약 20.8%로 나타났다.

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.37-50
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• 2001

서울 근교의 화강편마암지역 지하 석유비축기지 주변 지하수계 모델링 연구를 통하여, 기지 인근에서 지하수를 개발할 때의 영향 및 지하수 개발의 악영향 저감을 위한 수벽공 설치의 효과 등을 파악하고, 실제 설치 후의 영향을 측정하여 모델링 결과와 비교 분석하므로서 기지의 관리 및 운영에 참고하고자 하였다. 심부 지하수를 개발한 경우의 기지 주변의 지하수 유동체계 분석, 그리고 이 개발 위치와 기지 사이에 수벽공을 설치했을 경우의 유동체계를 MODFLOW 수치해석방법으로 분석하였다. 기지 주변 관측공의 실제 지하수위는 EL.+30∼60m 범위에서 변동하며, 모델링 결과는 EL.+20∼50m 범위에서 변동하여 유사한 양상을 보이고 있다. 지하수 개발에 의해 기지 주변의 수위가 하강하였다가 수벽설치 후에 회복되었음을 수치해석을 통해 확인할 수 있었다. 지하지질구조 및 수리지질 요소를 적절히 입력하고 효과적인 모델링 연구를 수행하여 기지의 운영에 기여하였음을 확인하였다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제3권2호
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• pp.101-109
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• 1996

본 연구에서 사용한 DRASTIC 시스템은 미국 EPA에서 개발한 것으로, 수리지질학적 인자를 사용하여 상대적인 지하수 오염 가능성을 분석하는데 널리 이용된다. 또한 정호 및 매립지 위치 선정과 지하수 보호책으로의 토지이용 기초자료, 감시 목적과 오염지역 복원시 자금을 효율적으로 할당하는데 유용하게 이용될 수 있다. 본 연구는 이러한 시스템을 이용하여 충주호 주변의 지하수 오염 가능성을 분석한 것이다. 이번 연구에서는 지하수면의 깊이, 함양도, 대수층과 토양의 구성성분, 지형과 수리전도도의 수리지질학적 인자를 사용하였다. 보다 정밀한 분석을 위해 원격탐사자료에서 끌어낸 선구조를 DRASTIC 시스템에 이용하였다. 본 연구에서는 지구정보시스템(GIS)과 그래픽 사용자 인터페이스를 개발 연구하여 지하수 오염 가능성과 위험도를 지도화하여 쉽고 빠르게 이해할 수 있도록 하였다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권4호
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• pp.175-184
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• 1997

부산 석대 생활폐기물 매립지는 1987년 6월부터 1993년 5월까지 만 6년간 사용된 중간규모의 매립장이다. 매립장에 분포하는 안산암질암과 유문암질암에는 절리와 단층이 발달되어 있다. 1996년 7월과 1997년 6월에 2차에 걸쳐 침출수, 하천수 및 지하수의 수질을 조사한 결과 침출수와 하천수의 수질은 농도가 약간 감소되었으나, 지하수 수질은 더 악화되었다. 석대매립지의 지하수 오염은 충적층에 개발된 천층지하수는 물론이고, 150m 심도의 암반지하수들도 오염이 심화되어 있다. 침출수에 의한 지하수 오염범위는 매립장 경계에서 서쪽으로 약 500 m 정도, 남쪽으로 약 1 km 정도 까지이다. 석대 매립지 주변 수질의 오염제어를 위해서는 매립지 일윈에 감시정 및 채수정의 개발, 침출수처리장 건설, 기존의 지하 차수벽시설 보완작업 등이 필요하다.

• 지질공학
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• 제22권3호
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• pp.263-274
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• 2012

본 연구는 지하수 수치 모델링을 통하여 인공 구조물 건설에 따른 하천주변 지역의 지하수 환경 변화를 평가하였다. 하성충적층의 지하수위는 강우 사건보다는 하천수위의 계절적인 변동에 민감하게 반응하며, 이것은 지하수가 하상퇴적층을 통해 하천수와 직접적으로 연결되어 있기 때문이다. 한편, 부정류 모델링 결과, 지하수위는 하성충적층 내부 저지대에 위치하는 독산의 남쪽과 동쪽 지역, 덤밑산 동쪽 지역에서 상승되고 있으며, 지하수위 상승폭은 6 m 이내로 평가되었다.

• 한국환경과학회지
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• 제25권1호
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• pp.99-105
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• 2016

In this paper, a groundwater hydrological study of the Gyeongju well during the Silla period is conducted to investigate how sufficiently the Gyeongju well supplied water demand at the time. It is assumed that the current geology and soil condition in Gyeongju remain similar to the Silla period. Also, the land use and land coverage during the Silla period is estimated based on the current land condition in Gyeongju. Precipitation during the Silla period is analyzed using precipitation data from 1984 to 2014 provided by Gyeonju weather station. Precipitation analysis is applied based on 3 different scenarios; precipitation intensity during the Silla period was Case (1) the same as, Case (2) 30% more, and Case (3) 30% less than the precipitation intensity of the last decade (2005~2014). Furthermore, to observe the use of the well in Gyeongju during droughts, the following condition(Case (4)) is also considered; ten year drought during the Silla period was the same as the ten year drought from 1984 to 2014. Available amount of groundwater development is analyzed using NRCS-CN method. The results show that the potential amount of groundwater in Gyeongju during Silla era was for Case (1) $62,825,272m^3/year$, Case (2) $93,606,567m^3/year$, Case (3) $32,277,298m^3/year$, and Case (4)$32,870,896m^3/year$. Also, it has been shown that $45,260,000m^3$ of groundwater were required to supply to all households in Gyeongju during Silla era. Therefore, if the precipitation intensity during Silla era was similar with the last decade, the groundwater would provide enough supply to all households in Gyeongju. However, in the case that the precipitation intensity during Silla era was 30% less than the last decade or a ten year drought happened, it is predicted that the water use in Gyeongju would have been limited.