• Research Article

    Numerical Modeling of the Effect of Sand Dam on Groundwater Flow
    Bisrat Yifru, Min-Gyu Kim, Sun Woo Chang, Jeongwoo Lee, Il-Moon Chung
    Sand dam is a flow barrier commonly built on small or medium size sandy rivers to accumulate sand and store excess water ... + READ MORE
    Sand dam is a flow barrier commonly built on small or medium size sandy rivers to accumulate sand and store excess water for later use or increase the water table. The effectiveness of sand dam in increasing the water table and the amount of extractable groundwater is tested using numerical models. Two models are developed to test the hypothesis. The first model is to simulate the groundwater flow in a pseudo-natural aquifer system with the hydraulically connected river. The second model, a modified version of the first model, is constructed with a sand dam, which raises the riverbed by 2 m. In both models, the effect of groundwater abstraction is tested by varying the pumping rate. As the model results show the groundwater after the construction of the sand dam has increased significantly and the amount of extractable groundwater is also increased by many folds. Most importantly, in the second model, unlike the pseudo-natural aquifer system, the groundwater abstraction does not have a significant effect on the water table. - COLLAPSE
    December 2018
  • Research Article

    The Estimation of Sand Dam Storage using a Watershed Hydrologic Model and Reservoir Routing Method

    유역 수문모형과 저수지 추적기법을 연계한 샌드댐 저류량 산정

    Il-Moon Chung, Jeongwoo Lee, Jeong Eun Lee, Jung-Ryel Choi

    정일문, 이정우, 이정은, 최정렬

    The implementation of drought measures in the upstream areas of river basins is seldom considered with respect to water supply. However, the ...

    지속적 가뭄 발생에 따라 물공급의 사각지대인 유역 상류부 가뭄 대책 마련에 대한 수요가 급증하는 추세이며, 하천 및 상수도와 연계된 시스템 구축이 필요한 ...

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    The implementation of drought measures in the upstream areas of river basins is seldom considered with respect to water supply. However, the demand for such measures is increasing rapidly owing to the occurrence of severe droughts, and interventions on streams and the water supply are needed. Physical interventions are an option to prevent streams from becoming dry and to maintain stream water flow, but dam construction is challenging because of environmental and ecological considerations. Here, a feasibility study was conducted to assess the potential effects of sand dams, which are widely used in arid regions in Africa. The SWAT-K model, which is a hydrologic model used for Korean watersheds, is used to estimate the flow rate of water in an ungauged watershed. The changes in water storage of the sand-dammed reservoir and in downstream flow rates are estimated for two types of sand dam (natural and dredged). The results show that sand dams are capable of increasing the downstream flow rate during normal conditions and of mitigating water supply problems caused by the withdrawal of water during drought periods.


    지속적 가뭄 발생에 따라 물공급의 사각지대인 유역 상류부 가뭄 대책 마련에 대한 수요가 급증하는 추세이며, 하천 및 상수도와 연계된 시스템 구축이 필요한 시점이다. 또한 하천의 건천화 방지와 적정 하천유지유량 확보를 위한 시설 설치가 필요하나, 하천의 환경 및 생태계 보전 등의 이유로 지상 댐의 건설이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 이에 대한 대안으로 아프리카 건조지역에서 많이 활용되는 샌드댐의 효과를 살펴보기 위한 타당성 평가를 수행하였다. 미계측 유역의 계곡수 유출량을 산정하기 위해 한국형 유역수문모형 SWAT-K를 이용하였으며, 모의 유출량을 저수지 추적기법과 연계하여 샌드댐의 저류량을 평가하였다. 기존하상을 이용하는 샌드댐과 준설형 샌드댐의 2가지 경우에 대해 취수시 저류량 변화와 하류 유량의 증감을 분석한 결과 샌드댐은 평시 하류 유량을 증대시키는 효과와 가뭄시의 취수를 통한 물공급 대응이 가능한 시설이라는 것을 정량적으로 확인할 수 있었다.

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    December 2018
  • Research Article

    Ground Subsidence Risk Ratings for Pre-excavation

    굴착 전 지반함몰 예측을 위한 위험등급 분류

    Myeong-Hyek Ihm, Sang-Sik Shin, Woo-Seok Kim, Hak Joon Kim

    임명혁, 신상식, 김우석, 김학준

    The recent increase of ground subsidence in Korea requires the development of technology for predicting the possibility of ground subsidence. Eighteen parameters ...

    최근 국내에서 지반함몰의 발생빈도가 증가하고 있으므로 지반함몰 가능성을 사전에 예측할 수 있는 기술개발이 필요하다. 본 연구에서는 굴착 전에 지반함몰에 영향을 미치는 18개의 ...

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    The recent increase of ground subsidence in Korea requires the development of technology for predicting the possibility of ground subsidence. Eighteen parameters affecting the ground subsidence for pre-excavation are classified into 6 categories considering ground types, groundwater, and external factors. Eighteen parameters consists of a table which gives ground subsidence risk ratings for pre-excavation(GSRp). Certain scores are given to these parameters after they are divided into several classes considering the importance and the credibility of parameters and the engineering judgements of the authors. Because of the difference of ground subsidence factors depending on the ground and field conditions, weighting factors for the individual factor and for the each category are multiplied. Weighting factors are calculated from citation frequencies of influencing factors. Ground subsidence risk ratings for pre-excavation can be quantified by considering the individual score of each parameter and weighting factors for the individual factor and for the each category. The suggested GSRp tables obtained from this study are expected to be used by engineers for the estimation of ground subsidence risk ratings for pre-excavation sites.


    최근 국내에서 지반함몰의 발생빈도가 증가하고 있으므로 지반함몰 가능성을 사전에 예측할 수 있는 기술개발이 필요하다. 본 연구에서는 굴착 전에 지반함몰에 영향을 미치는 18개의 인자들을 지반의 종류, 지하수, 외부 인자 등을 고려하여 6가지 카테고리로 분류하였다. 18개 인자들은 지반함몰 예측을 위한 굴착 전 적용 가능한 지반함몰 위험등급 분류(GSRp) 도표를 구성하는데, 이러한 영향인자들의 중요도, 신뢰성, 저자들의 공학적 판단 등을 종합적으로 고려하여 등급을 나눈 후 점수를 부여하였다. 지반조건과 현장 상황에 따라 적용되는 지반함몰 영향인자가 다르므로 영향인자 별 가중치와 카테고리 별 가중치가 곱해지게 되는데 가중치는 영향인자들의 인용 빈도수를 기준으로 결정되었다. 지반함몰 영향인자 별 점수, 인자별 가중치, 지반조건에 따라 부여되는 가중치 등을 종합하여 계산하면 굴착 전의 지반함몰 위험등급을 정량화 할 수 있다. 본 연구를 통하여 제안된 GSRp 도표는 굴착 전 현장에서 실무자들이 지반 의 지반함몰 위험성을 예측하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

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    December 2018
  • Research Article

    The Hydrochemistry of ChusanYongchulso Spring, Cheonbu-ri, Buk-myeon, Northern Ulleung Island

    울릉도 북면 천부리 추산 용출소의 수질화학적 특성

    Byeong Dae Lee, Byong Wook Cho, Chang Oh Choo

    이병대, 조병욱, 추창오

    We investigated the hydrochemical properties of ChusanYongchulso Spring located in Buk-myeon, Ulleung Island, focusing on the formation and characteristics of aquifers in ...

    울릉도 북면 천부리에 소재하는 자분샘인 추산용출소 지하수의 수질특성을 규명하고, 이를 통하여 대수층의 발달특징을 고찰하였다. 상류구배인 나리분지 일대에 광범위하게 분포하는 부석층과 화산쇄설층, 칼데라 ...

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    We investigated the hydrochemical properties of ChusanYongchulso Spring located in Buk-myeon, Ulleung Island, focusing on the formation and characteristics of aquifers in and around the Nari caldera. Abundant pumice with high permeability and numerous fractures (including faults and joints) that formed as a result of caldera subsidence are widely distributed in the subsurface, favoring the formation of aquifers. Because of the presence of porous pyroclastic rocks with a high internal surface area, the water type of the springs is characterized by NaHCO3, with upper stream waters and the upper spring being characterized by NaHCO3 and NaCl, respectively. Components with a high coefficient of determination with EC are HCO3, Na, F, Ca, Mg, Cl, SiO2, and SO4. The high concentrations of Na and Cl might be attributable to the main lithologies in the area, given that alkaline volcanic rocks are distributed extensively across Ulleung Island. Eh and pH, which are considered to be important indicators of water–rock interaction, are unrelated to most components. According to the results obtained from factor analysis, the variance explained by factor 1 is 54% and by factor 2 is 25.8%. Components with a high loading on factor 1 are F, Na, EC, Cl, HCO3, SO4, SiO2, Ca, NO3, and Mg, whereas components with a high loading on factor 2 are Mg and Ca, along with K, NO3, and DO with negative loadings. It is suggested that the high concentrations of Na, Cl, F, and SO4 are closely related to the presence of fine-grained alkaline pyroclastic rocks with high permeability and porosity, which favorintensewater–rock interaction. However, a wide-ranging investigation that encompasses methods such as geophysical prospecting and geochemical analysis (including isotope, trace-element, and tracer techniques) will be necessary to gain a better understanding of the groundwater chemistry, aquifer distribution, and water cycling of Ulleung Island.


    울릉도 북면 천부리에 소재하는 자분샘인 추산용출소 지하수의 수질특성을 규명하고, 이를 통하여 대수층의 발달특징을 고찰하였다. 상류구배인 나리분지 일대에 광범위하게 분포하는 부석층과 화산쇄설층, 칼데라 함몰과 관련된 단층과 절리와 같은 파쇄대는 투수계수가 높아 용출소의 지하수함양에 유리한 조건을 제공한다. 특히 다공성이며 표면적이 넓은 알칼리성 화산쇄설물로 구성된 화산암류로 인해 상류하천수와 용출소는 독특한 수질특성을 보인다. 용출소의 수질유형은 Na-HCO3형이며, 상류의 샘과 하천수는 Na-HCO3형과 Na-Cl형의 경계에 놓인다. EC과 상관성이 높은 성분으로는 HCO3와 Na를 비롯하여 F, Ca, Mg, Cl, SiO2, SO4 등이 있다. 높은 Na, Cl 함량은 울릉도 지질 전반에 알칼리계열의 화산암이 분포하며, 고기 화산활동에 영향을 받은 것으로 판단된다. 물-암석반응을 잘 반영하는 요소인 Eh와 pH는 어떤 수질성분과도 상관성이 거의 없는 것으로 나타났다. 요인분석결과에 의하면, 요인 1의 영향력은 54%로 나타났으며, 요인 2의 경우 25.8%이다. 요인 1에 높은 적재량을 가지는 성분은 F, Na, EC, Cl, HCO3, SO4, SiO2, Ca, NO3, Mg 등이다. 요인 2에 대해 적재량이 높은 성분은 Mg, Ca이며, 음의 적재값이 높은 성분은 K, NO3, DO 등이다. 이 지역의 독특한 수질특성 즉 높은 Na, Cl, F, SO4 등은 알칼리계열의 화산쇄설암류의 세립질 입자, 높은 공극률 등이 물-암석반응을 가속화시킨 결과로 해석된다. 그러나 울릉도의 수질특성과 대수층의 발달, 수리순환을 규명하기 위하여서는 광범위한 지구물리탐사와 더불어, 동위원소, 미량원소, 추적자 등을 통한 추가연구가 필요하다.

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    December 2018
  • Research Article

    Determination of the Groundwater Yield of horizontal wells using an artificial neural network model incorporating riverside groundwater level data

    배후지 지하수위를 고려한 인공신경망 기반의 수평정별 취수량 결정 기법

    Gyoo-Bum Kim, Dong-Hwan Oh

    김규범, 오동환

    Recently, concern has arisen regarding the lowering of groundwater levels in the hinterland caused by the development of high-capacity radial collector wells ...

    최근들어 방사형 집수정 방식의 대용량 강변여과수 개발에 따른 배후지의 지하수위 강하에 대한 우려가 존재하고 있다. 본 연구에서는 안성천의 방사형 집수정을 대상으로 Modflow를 ...

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    Recently, concern has arisen regarding the lowering of groundwater levels in the hinterland caused by the development of high-capacity radial collector wells in riverbank filtration areas. In this study, groundwater levels are estimated using Modflow software in relation to the water volume pumped by the radial collector well in Anseongcheon Stream. Using the water volume data, an artificial neural network (ANN) model is developed to determine the amount of water that can be withdrawn while minimizing the reduction of groundwater level. We estimate that increasing the pumping rate of the horizontal well HW-6, which is drilled parallel to the stream direction, is necessary to minimize the reduction of groundwater levels in wells OW-7 and OB-11. We also note that the number of input data and the classification of training and test data affect the results of the ANN model. This type of approach, which supplements ANN modeling with observed data, should contribute to the future groundwater management of hinterland areas.


    최근들어 방사형 집수정 방식의 대용량 강변여과수 개발에 따른 배후지의 지하수위 강하에 대한 우려가 존재하고 있다. 본 연구에서는 안성천의 방사형 집수정을 대상으로 Modflow를 활용하여 수평정의 취수량에 따른 배후지의 수위 강하를 예측하였으며, 이 데이터를 기반으로 배후지 수위 강하가 최소가 되는 수평정별 취수량을 결정하는 다층퍼셉트론 기반의 인공신경망 모델을 개발하였다. 하천 방향으로 굴착된 수평정 HW-6의 취수량을 높이는 것이 OW-7 및 OB-11 관측정의 지하수위를 높게 유지하는데 필요한 것으로 평가되었다. 또한, 모델 입력 자료의 수 및 훈련과 검증 자료의 분류는 인공신경망 모델 결과에 영향을 미치므로 유의하여야 한다. 향후 현장의 실제 운영 자료와 수치모델의 비교를 통하여 인공신경 망 모델을 보완한다면 배후지의 지하수 관리에 기여할 것으로 본다.

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    December 2018
  • Research Article

    Geological Review on the Distribution and Source of Uraniferous Grounwater in South Korea

    국내 고함량 우라늄 지하수의 분포와 기원에 관한 지질학적 고찰

    Jeong Hwang

    황 정

    The most of groundwater with high U-concentration occur in the Jurassic granite of Gyeonggi massif and Ogcheon belt, and some of them ...

    고함량 우라늄 지하수의 대부분은 경기육괴와 옥천대의 쥬라기 화강암 지질에서 그리고 일부는 옥천대의 백악기 화강암 지질에서 산출되며, 영남육괴의 쥬라기 화강암 지질과 경상분지의 백악기 ...

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    The most of groundwater with high U-concentration occur in the Jurassic granite of Gyeonggi massif and Ogcheon belt, and some of them occur in the Cretaceous granite of Ogcheon belt. On the contrary, they do not occur in the Jurassic granite of Yeongnam massif and the Cretaceou granite of Gyeongsang basin. The Jurassic and Cretacous granite, the host rock of high U-groundwater, were resulted from parental magma with high ratio of crustal material and highly differentiated product of fractional crystalization. These petrogenetic characteristics explain the geological evidence for preferential distribution of uraniferous groundwater in each host rock. It were reported recently that high U-content, low Th/U ratio and soluble mineral occurrence of uraninite in the two-mica granite of Daejeon area which have characteristics of S-type peraluminous and highly differntiated product. It is the mineralogical-geochemical evidences supporting the fact that the two-mica granite is the effective source of uranium in groundwater. The biotite granite and two-mica granite of Jurassic age were reported as biotite granite in many geological map even though two-mica granite occur locally. This fact suggest that the influence of two-mica granite can not be ignored in uraniferous groundwater hosted by biotite granite.


    고함량 우라늄 지하수의 대부분은 경기육괴와 옥천대의 쥬라기 화강암 지질에서 그리고 일부는 옥천대의 백악기 화강암 지질에서 산출되며, 영남육괴의 쥬라기 화강암 지질과 경상분지의 백악기 화강암 지질에서는 거의 산출되지 않는다. 경기육괴와 옥천대의 쥬라기 화강암과 옥천대의 백악기 화강암은 근원 마그마내 지각물질의 비율이 높고 고분화된 특성을 보이는데, 이러한 암석-성인적 특성은 고함량 우라늄 지하수가 해당 암상에서 우선적으로 산출되는 지질학적 주요 요인이다. S-type의 과알루미너질의 고분화 암상인 대전지역의 복운모 화강암에서는 높은 U-함량과 낮은 Th/U ratio 그리고 용해성 광물인 우라니나이트가 산출된다. 이러한 특성은 복운모 화강암이 지하수 내 우라늄의 유용한 공급원임을 지시하는 광물-지구화학적 주요 요인이다. 여러 지역의 지질도폭에서 쥬라기의 흑운모 화강암과 복운모 화강암을 서로 구분하지 않고 흑운모 화강암으로 기재한 경우가 많음을 고려하면, 고함량 우라늄 지하수가 산출되는 흑운모 화강암 지질에서도 복운모 화강암의 영향이 있을 것으로 추정된다.

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    December 2018
  • Research Article

    A Study on the Topology Optimization of Nail Arrangement using Stiffened Shape Density

    보강 형상밀도를 이용한 네일 배치의 위상최적화 연구

    Chung-Sik Cho, Young-Su Song, Su-Gon Lee, Jae-Gyung Woo, Woo-Il Choi

    조충식, 송영수, 이수곤, 우재경, 최우일

    Korea follows the slope design criteria during construction. It was enacted by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs. There are ...

    국내 비탈면 설계 기준은 국토교통부가 제정한 건설공사 비탈면 설계기준을 따르고 있다. 사면안정성 확보 대책으로서의 네일 설계의 경우가 있다. 네일 배치는 지반의 전체적인 ...

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    Korea follows the slope design criteria during construction. It was enacted by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs. There are cases where the Soil-nail is designed as a measure to secure slope stability. The arrangement of the soil-nail may be arranged at equal intervals or may be arranged differently depending on the soil failure model. The optimum design of the countermeasure method is determined by securing stability of the slope through optimization of dimensions and shape. However, when uniform nails are placed at low elevations in slopes, the standard safety factor is exceeded, which may hinder economic design. It is preferable to arrange the reinforcement of the nails over the entire slope. When the horizontal spacing of the nails was topology optimized according to the slope height, it was possible to minimize the amount of reinforcement while satisfying the standard safety factor. Since the active load is reduced in the section where the slope height is lowered, the safety factor after reinforcement may be excessively increased. Therefore, the phase optimization method is proposed as an economical optimal design method using the reinforcing shape density. In addition, a relational expression was designed to optimize the horizontal spacing by slope height.


    국내 비탈면 설계 기준은 국토교통부가 제정한 건설공사 비탈면 설계기준을 따르고 있다. 사면안정성 확보 대책으로서의 네일 설계의 경우가 있다. 네일 배치는 지반의 전체적인 안정성을 확보하도록 동일한 간격으로 배치하거나 또는 파괴토체의 활동 양상에 따라 배치를 달리할 수 있다. 대책 공법의 최적 설계는 치수와 형상의 최적화를 통해 사면의 안정성을 확보함으로써 결정된다. 그러나 사면 중 높이가 낮은 곳에 일률적인 네일 배치 시 기준 안전율을 초과하여 경제적인 설계를 저해하는 경우가 있다. 네일의 보강은 전체 사면에 걸쳐 배치하는 것이 바람직하다. 네일의 수평 간격이 비탈면 높이에 따라 위상 최적화 된 경우, 기준 안전율을 만족시키면서 보강재의 양을 최소화 할 수 있었다. 비탈면의 높이가 낮아지는 구간에서는 활동 하중이 감소하므로 보강 후의 안전율이 과도하게 증가 할 수 있다. 따라서 보강 형상 밀도를 이용한 경제적인 최적 설계 방법으로 위상 최적화 기법을 제안하였다. 또한 비탈면 높이별로 수평 간격을 최적 설계할 수 있는 관계식을 정립하였다.

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    December 2018
  • Research Article

    Analysis of Geological Structure of Volcanic Rock Mass in Ulleung-do using Variations of Magnetic Anomaly

    자력탐사 자기이상 분석을 활용한 울릉도 화산암체 지질구조 특성 해석

    Ki-Beom Kim, Man-Il Kim

    김기범, 김만일

    The purpose of this study is to investigate the existence of faults and intrusive rocks in the volcanic rock mass of Ulleung-do ...

    울릉도 화산암체 내 단층 및 관입암체의 존재 여부 등을 파악하기 위한 목적으로 자력탐사를 실시하고 이의 정성적인 해석을 통해 자기이상 변화를 분석하였다. 울릉도 ...

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    The purpose of this study is to investigate the existence of faults and intrusive rocks in the volcanic rock mass of Ulleung-do using magnetic anomalies. The magnetic survey data show that basaltic (mafic) rocks have high magnetic anomalies and that trachytic (felsic) rocks have low magnetic anomalies, implying that the anomaly distributions can be used to distinguish between different volcanic rock types that may be covered by regolith (such as alluvial and colluvial deposits) and other sedimentary layers. Our results show that basaltic rocks are not present within the Nari caldera. However, outside the caldera, the occurrence of high magnetic anomaly values of >1000 γ is presumed to reflect the existence of basaltic craters or volcanic vents that formed prior to the eruption of the trachytic rocks. In particular, the area with anomaly values of >1000 γ in the vicinity of Namyang-ri, southwest of Ulleung-do, is interpreted as having a high probability of hosting a crater and vent originating from mafic volcanism.


    울릉도 화산암체 내 단층 및 관입암체의 존재 여부 등을 파악하기 위한 목적으로 자력탐사를 실시하고 이의 정성적인 해석을 통해 자기이상 변화를 분석하였다. 울릉도 전역에 대한 자력탐사 자료 분석결과, 염기성암인 현무암질암류는 높은 자기이상을 나타내고 산성암인 조면암질암류는 낮은 자기이상을 나타내었다. 이들 자기이상은 모두 울릉도 화산암체의 암상과 대체로 잘 일치하며 화산암의 종류에 따라 대비를 이루고 있어 자기이상 분포의 상호 분석을 통한 전석, 충적층, 퇴적층 등으로 피복되어 있는 지역의 암상 구분에 활용 가능이 가능하다. 또한, 나리칼데라에서 현무암질암류가 관찰되지는 않으나 1,000 γ이상의 높은 자기이상이 분포하는 것은 조면암질암류의 분출 이전에 형성된 현무암질암류로 이루어진 화구 및 화도에 의한 것으로 추정된다. 나리칼데라 이외 지역에서 나타나는 높은 자기이상의 분포지역 중 일부는 화구 및 화도로 추정이 가능하며 울릉도 남서쪽의 남양리 부근에 분포하는 큰 규모의 1,000 γ 이상의 높은 자기이상은 현무암질암류의 화구 및 화도 가능성이 클 것으로 사료된다.

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    December 2018
  • Research Article

    Uranium and Radon Concentrations in Groundwater of the Daejeon Granite Area: Comparison with Other Granite Areas

    대전 화강암지역 지하수의 우라늄과 라돈 함량: 다른 화강암지역과의 비교

    Uk Yun, Moon Su Kim, Do Hwan Jeong, Jae Hong Hwang, Byong Wook Cho

    윤 욱, 김문수, 정도환, 황재홍, 조병욱

    Uranium and radon concentrations in groundwater from 80 wells from Daejeon area were measured to determine the range of concentrations according to ...

    대전지역의 지질별 지하수의 우라늄, 라돈함량을 파악하기 위하여 80개의 지하수를 채취하였다. 지질별 지하수의 우라늄 함량 중앙값은 복운모화강암지역은 11.14 µg/L, 흑운모화강암지역은 0 ...

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    Uranium and radon concentrations in groundwater from 80 wells from Daejeon area were measured to determine the range of concentrations according to the geology. The median uranium content of groundwater was 11.14 µg/L for the two-mica granite, 0.90 µg/L for the biotite granite, and 0.47 µg/L for the Ogcheon group. The median radon content of groundwates was 114.3 Bq/L for the two-mica granite, 61.6 Bq/L for the biotite granite, and 42.2 Bq/L for the Ogchon group, respectively. The uranium content of two-mica granite is 3.78 mg/ kg, which is slightly higher than that of biotite granite 3.20 mg/kg. However, the uranium content in groundwatewr of two-mica granite groundwater is much higher than that of biotite granite. This can be explained by the fact that the two-mica granite is vulnerable to weathering than biotite granite, so uranium in mineral is easily leached into groundwater. The exceeding rate of samples having uranium content above 30 µg / L in granite area was 23.8%, which is higher than that of 6.7% in Jurassic granite in Korea. On the other hand, the exceeding rate of samples having radon content above 148 Bq/L in granite rate area was 31.0% which is similar to that of Jurassic granite area of 31.7%.


    대전지역의 지질별 지하수의 우라늄, 라돈함량을 파악하기 위하여 80개의 지하수를 채취하였다. 지질별 지하수의 우라늄 함량 중앙값은 복운모화강암지역은 11.14 µg/L, 흑운모화강암지역은 0.90 µg/L, 옥천 층군은 0.47 µg/L으로 복운모화강암지역에서 월등히 높았다. 지질별 지하수의 라돈 함량 중앙값은 복운모화강암지역은 114.3 Bq/L, 흑운모 화강암지역은 61.6 Bq/L, 옥천층군은 42.2 Bq/L로 나타나 지질별 지하수의 우라늄 함량 차이만큼 현지하지는 않았다. 연구지역 복운모화강암의 우라늄 평균함량은 3.78 mg/kg으로 흑운모화강암의 3.20 mg/kg보다 약간 높지만 지하수의 우라늄 함량은 월등히 높다. 이는 복운모화강암은 흑운모화강암에 비하여 풍화에 약하여 광물내 우라늄이 지하수로 쉽게 용출되는 것으로 설명될 수 있으나 추가 연구가 필요하다. 지하수의 우라늄 함량에 비해서 복운모화강암과 흑운모화강암지역 지하수의 라돈 함량에 큰 차이가 없는 것은 복운모화강암지역은 풍화에 약하기 때문에 지하수내 라돈이 대기로 쉽게 빠져나가기 때문으로 판단된다. 연구지역 복운모화강암지역 지하수의 우라늄 함량이 30 µg/L를 초과하는 비율은 23.8%로 국내 쥬라기화강암의 초과율인 6.7%보다도 높으나 라돈함량이 148 Bq/L를 초과하는 비율은 31.0%로 국내 쥬라기화강암지역의 초과율인 31.7%와 비슷하다.

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    December 2018
  • Research Article

    Interpretation of Paleostress using Geological Structures observed in the Eastern Part of the Ilgwang Fault

    일광단층 동편에서 관찰되는 지질구조를 이용한 고응력사 해석

    Taehyung Kim, Su-Ho Jeong, Jinhyun Lee, Sambit Prasanajit Naik, Wondong Yang, Do Hyung Ji, Young-Seog Kim

    김태형, 정수호, 이진현, Naik Sambit Prasanajit, 양원동, 지도형, 김영석

    In the southeastern part of the Korean Peninsula, huge fault valleys, including the Yangsan and Ulsan faults, are recognized. These NNE-SSW trending ...

    한반도 동남부에는 양산단층과 울산단층을 비롯한 대규모 단층곡이 인지된다. 이 두 단층을 포함한 북북동-남남서 방향의 단층곡들을 총칭하여 양산단층계라고 한다. 그러나 이 단층계의 중요성에 ...

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    In the southeastern part of the Korean Peninsula, huge fault valleys, including the Yangsan and Ulsan faults, are recognized. These NNE-SSW trending lineaments are called as a whole Yangsan Fault System. However, this fault system is relatively poorly studied except the Yangsan and Ulsan faults. This study deduced the paleostress history based on the mutual cross-cutting relationships between geologic structures developed in the granite body near the Ilgwang fault, which is compared with previous studies. In the study area, four lineaments parallel to the Ilgwang fault are recognized, and three of them show evidences of faulting. In each lineament, both slip-senses of left-lateral and right-lateral are recognized. It indicates that these faults consistently underwent multiple deformations of inversion along the faults. The inferred paleostress directions based on the mutual cross-cutting relationships of the geological structures are as follows: 1) Tensile fractures developed in the late Cretaceous under the ENE-WSW direction of compressive stress, 2) NW-SE trending maximum horizontal principal stress generated conjugate strike-slip faults, and 3) selective reactivations of some structures were derived under the compression by the NE-SW trending principal stress.


    한반도 동남부에는 양산단층과 울산단층을 비롯한 대규모 단층곡이 인지된다. 이 두 단층을 포함한 북북동-남남서 방향의 단층곡들을 총칭하여 양산단층계라고 한다. 그러나 이 단층계의 중요성에 비해 양산단층과 울산단층을 제외한 다른 단층곡들은 상대적으로 연구가 부진하다. 본 연구는 이 단층계 중에서 가장 동편의 선형구조인 일광단층 주변에 위치한 봉대산과 대변항 일원에서 화강암 내에 발달한 지질구조들의 상호 절단관계를 통해 고응력변화를 추론 하였고, 이를 기존 선행연구와 비교・검토하였다. 연구지역에서는 일광단층과 평행한 선형구조가 4개 인지되며, 그 중 3개의 선형구조에서 단층의 증거를 확인하였다. 각 선형구조를 따른 단층에서는 좌수향 및 우수향의 주향이동 운동감각이 모두 인지되었다. 이는 선형구조를 따라 반전 다중변형을 겪은 것을 지시하는 것으로 판단된다. 지질구조들의 상호절단관계를 통해 분석한 응력방향은 1) 후기 백악기에 동북동-서남서 방향의 압축에 따른 인장단열들이 먼저 발달하고, 2) 북서-남동 방향의 압축에 따른 공액상의 주향이동단층들이 발달하였으며, 3) 북동-남서 방향의 압축에 따라 일부 구조들의 선택적 재활운동이 있었던 것으로 해석된다.

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    December 2018
  • Research Article

    Radon Concentration in Groundwater of Korea

    전국 규모로 본 국내 지하수의 라돈 함량

    Byong-Wook Cho

    조병욱

    Radon concentration was measured in a total of 5,453 groundwater samples from wells across Korea. The radon concentrations showed the values ...

    국내 5,453개 지하수공에서 시료를 채취하고 라돈 함량을 분석하였다. 지하수의 라돈 함량은 0.1-7,218.7 Bq/L의 범위, 평균함량은 94.4 ...

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    Radon concentration was measured in a total of 5,453 groundwater samples from wells across Korea. The radon concentrations showed the values ranging from 0.1 Bq/L to 7,218.7 Bq/L, with a median of 48.8 Bq/L which is lower than those of other countries having similar geological conditions. The distribution of radon concentrations was lognormal. The median value is high in the granite areas (63.5-105.1 Bq/L) while it is low in the sedimentary rocks and Cheju volcanic area (16.0-20.3 Bq/L). When grouping the groundwater with well depth, the median radon value is high in weathering and/or upper bedrock zone (61.4 Bq/L) while it is low in alluvium and/or weathering zone (28.5 Bq/L). About 17.7% of the total samples exceeded 148 Bq/L of USEPA guideline value. The exceeding radon ratio more than 148 Bq/L in groundwater is highest in Jurassic granite area, however, the exceeding radon rates more than 300 Bq/L and 500 Bq/L are highest in CGRA area.


    국내 5,453개 지하수공에서 시료를 채취하고 라돈 함량을 분석하였다. 지하수의 라돈 함량은 0.1-7,218.7 Bq/L의 범위, 평균함량은 94.4 Bq/L, 중앙값은 48.8 Bq/L으로 비슷한 지질환경을 갖는 나라의 지하수의 라돈 함량에 비해서는 낮게 나타났다. 전체 지하수의 라돈 함량빈도 분포는 대수정규분포를 보였다. 10개 지질로 구분하면 지질별 지하수의 라돈 중앙값은 화강암에서 높고(63.5-105.1 Bq/L) 퇴적암과 제주화산암(PVOL)에서 낮았다(16.0-20.3 Bq/L). 심도별 지하수의 라돈 함량 중앙값은 풍화대 또는 기반암 상부 구간에서 61.4 Bq/L로 높았으며 충적층 구간에서는 28.5 Bq/L로 낮았다. 전체 지하수중 라돈 함량이 미국환경청(USEPA)의 제안치인 148 Bq/L를 넘는 비율은 17.7%이다. 지질별로 보아 지하수의 라돈 함량이 148 Bq/L를 초과하는 비율은 쥬라기화강암지역이 가장 높다. 그러나 지하수의 라돈 함량이 300 Bq/L, 500 Bq/L 이상인 비율은 백악기화강암(CGRA)지역이 가장 높다.

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    December 2018
  • Research Article

    A Study on the Correlations between the Physical Characteristics of Rock Types by Multiple Regression Analysis and Artificial Neural Network

    다중회귀분석 및 인공신경망을 통한 암종별 물리적 특성간의 상관관계에 대한 연구

    Byong-Kuk Kim, Byok-Kyu Lee, Seung-Jin Jang, Su-Gon Lee

    김병국, 이벽규, 장승진, 이수곤

    The physical properties of rocks constituting the rock mass were analyzed by using various methods such as 7 kinds of physical properties ...

    암반을 구성하는 암석의 물리적 특성에 대하여 약 2,400개의 자료의 7가지 물리적 특성을 암종별, 강도별, 대표암석별로 다양한 방법을 통하여 상관관계 및 특성을 ...

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    The physical properties of rocks constituting the rock mass were analyzed by using various methods such as 7 kinds of physical properties of about 2,400 data. The correlation equation was derived from the correlation equation with the dependent variables by screening independent variables through the significance level using multiple regression analysis. In order to verify the reliability of this equation, verification was performed through comparison with actual data using artificial neural network learning. The analysis results by petrogenesis and strength confirmed that the elastic wave velocity (compressional wave) and elastic modulus as the main influence factors for the independent variables affecting the dependent variables. This proves that most of the correlation equations using the above items are found in existing studies. And through this study, it is confirmed whether the rock classification is based on the above items in various standards. In addition, the analysis results of representative rocks showed a high correlation as the equation for estimating unconfined compressive strength and elastic modulus exceeds the coefficient of determination 0.8.


    암반을 구성하는 암석의 물리적 특성에 대하여 약 2,400개의 자료의 7가지 물리적 특성을 암종별, 강도별, 대표암석별로 다양한 방법을 통하여 상관관계 및 특성을 분석하였다. 상관관계는 다중회귀분석 방법으로 유의수준을 통해 유의한 독립변수를 선별하여 종속변수와의 상관관계식을 도출해내었으며 인공신경망 학습을 수행하여 실제 데이터와의 비교를 통하여 검증을 수행하여 신뢰성을 확인하였다. 암종별, 강도별 분석결과, 종속변수에 영향을 미치는 독립변수로는 탄성파속도(압축파), 탄성계수가 주요 영향인자로 작용하는 것을 확인하였다. 이는 기존연구에서 상기항목을 이용한 관계식이 대다수를 이루고 있는지를 증명할 수 있으며, 각종 기준에서 암반분류를 상기항목으로 기준으로 하는지를 본 연구를 통하여 확인할 수 있었다. 또한 대표암석 분석결과, 일축압축강도와 탄성계수를 추정할 수 있는 관계식이 결정계수 0.8을 상회하므로 상관관계가 높은 것으로 분석되었다.

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    December 2018
  • Research Article

    Landslide Susceptibility Assessment Considering the Saturation Depth Ratio by Rainfall Change

    강우변화에 따른 토층 내 침투깊이를 고려한 산사태위험지수 개발

    Jae Hwan Kwak, Man-Il Kim, Seung-Jae Lee

    곽재환, 김만일, 이승재

    Understanding rain infiltration into the ground is an important feature of landslide risk evaluation. In this study, a landslide risk index for ...

    강우변화에 따라 토층 내로 침투되는 강우양상을 파악하는 것은 산사태 위험도 평가에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 본 연구에서는 재현기간 별 ...

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    Understanding rain infiltration into the ground is an important feature of landslide risk evaluation. In this study, a landslide risk index for the study area is suggested, wherein the result of the landslide risk evaluation, based on the factor of safety (FS), is used. The landslide risk index is a landslide risk prediction index that utilizes the saturated depth ratio of the ground. Based on the landslide risk result for the study area, it was found that the FS was first to decrease. However, it gradually became convergent over the 50-year rainfall intensity study period, a result that is similar to the relationship between the saturated depth ratio and soil thickness. Moreover, saturated depth was also found to be deeper on gentle slopes than steep slopes. As such, the landslide risk index, based on the Inhu-ri study result, is thus suggested. Additionally, the suggested landslide risk index was compared and analyzed against the rainfall intensity of previous landslide experience. Results thus revealed that almost all landslides that occurred were over 0.7, which is the second grade, based on the landslide risk index.


    강우변화에 따라 토층 내로 침투되는 강우양상을 파악하는 것은 산사태 위험도 평가에 있어 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 본 연구에서는 재현기간 별 강우변화에 따른 안전율 기반의 산사태 위험도를 평가하고 이를 바탕으로 연구지역 내 산사태 위험지수를 제안하고자 하였다. 산사태 위험지수는 토층으로 침투되는 강우양상을 침투깊이비로 추정하고 이를 기반으로 산사태 위험도를 사전에 파악할 수 있도록 지수로 표현한 것이다. 연구지역에 대한 산사태 위험도 분석결과, 빈도 별 강우강도가 증가하면서 연구지역 전체 안전율은 감소하는 경향을 보였으나 50년 빈도 이상의 강우조건에서는 점차 수렴하는 경향을 보였다. 이러한 현상은 침투깊이비와 토층깊이에서도 유사하게 나타났으며 경사가 완만할수록 침투깊이가 깊은 것으로 분석되었다. 분석결과를 바탕으로 연구지역 내 복수의 산사태가 발생된 인후리 지역에 대하여 산사태위험지수를 제안하였다. 제안된 산사태위험지수는 과거 산사태 발생 시 강우조건과 비교, 분석한 결과 대부분의 산사태 발생 강우강도 조건에서는 산사태위험지수 2등급, 0.7이상에서 발생된 것으로 분석되었다.

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    December 2018
  • Research Article

    3-dimensional Modeling and Mining Analysis for Open-pit Limestone Mine Stope Using a Rotary-wing Unmanned Aerial Vehicle

    회전익 무인항공기를 이용한 노천석회석광산 채굴장 3차원 모델링 및 채굴량 분석

    Seong-Seung Kang, Geon-Ju Lee, Jeongdu Noh, Hyeongdoo Jang, Sun-Myung Kim, Chin-Surk Ko

    강성승, 이건주, 노정두, 장형두, 김선명, 고진석

    The purpose of this study is to show the possibility of 3-dimensional modeling of open-pit limestone mine by using a rotary-wing unmanned ...

    이 연구는 회전익 무인항공기인 드론을 활용하여 노천석회석광산 채굴장에 대한 3차원 모델링과 화약발파에 의한 석회석 채굴 전후의 채굴량 산정 가능성을 살펴보기 위한 것이다 ...

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    The purpose of this study is to show the possibility of 3-dimensional modeling of open-pit limestone mine by using a rotary-wing unmanned aerial vehicle, a drone, and to estimate the amount of mining before and after mining of limestone by explosive blasting. Analysis of the image duplication of the mine has shown that it is possible to achieve high image quality. Analysis of each axis error at the shooting position after analyzing the distortions through camera calibration was shown the allowable range. As a result of estimating the amount of mining before and after explosive blasting, it was possible to estimate the amount of mining of a wide range quickly and accurately in a relatively short time. In conclusion, it is considered that the drone of a rotary-wing unmanned aerial vehicle can be usefully used for the monitoring of open-pit limestone mines and the estimation of the amount of mining. Furthermore, it is expected that this method will be utilized for periodic monitoring of construction sites and road slopes as well as open-pit mines in the future.


    이 연구는 회전익 무인항공기인 드론을 활용하여 노천석회석광산 채굴장에 대한 3차원 모델링과 화약발파에 의한 석회석 채굴 전후의 채굴량 산정 가능성을 살펴보기 위한 것이다. 촬영된 채굴장의 영상에 대한 중복도를 분석한 결과 높은 화질의 구현이 가능한 것으로 나타났다. 카메라 캘리브레이션을 통해 왜곡도를 보정한 후 촬영 위치에서 각 축 방향 오차를 분석한 결과 허용 가능 범위를 보였다. 화약발파 전후 채굴량을 산정한 결과 넓은 범위의 채굴량을 비교적 짧은 시간에 빠르고 정확하게 산정 가능한 것으로 나타났다. 결론적으로 노천석회석광산의 채굴장 모니터링과 채굴량 산정에 있어 회전익 무인항공기 드론이 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 이 방법은 향후 노천광산뿐만 아니라 건설 현장이나 도로사면 등의 주기적인 모니터링에 적극 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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    December 2018
  • Research Article

    Physical Model Experiment on the Seepage Characteristics through a Dam by using FDR Sensor

    FDR 센서를 활용한 제체 누수특성의 실내 모형 실험 연구

    Gyoo-Bum Kim, Eunsang Im, Ho-Cheol Ryu, Chan-ik Hwang, Hyeong-Jong Kim

    김규범, 임은상, 류호철, 황찬익, 김형종

    Various methods, such as geophysical exploration, temperature measurement, and fiber optics, have been developed for detecting the seepage at a dam. In ...

    제체의 누수를 탐지하는 방법으로서 물리탐사, 온도 계측, 광섬유 등 다양한 방법이 개발되어 왔다. 본 연구에서는 FDR 센서의 유전율상수를 이용한 누수 탐지의 가능성을 ...

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    Various methods, such as geophysical exploration, temperature measurement, and fiber optics, have been developed for detecting the seepage at a dam. In this study, in order to investigate the possibility of leakage detection using dielectric constant of FDR sensor, a physical model consisting of weak and no-weak zones is fabricated and the sensors for dielectric constant, temperature and pore water pressure measurements are installed. As a leakage happens, the dielectric constant changes more rapidly through a weak zone than no-weak zone. In addition, comparing three factors (dielectric constant, temperature, and pore water pressure), the response of dielectric constant to seepage is fast and it is easily recognized even at the end measurement point. Considering these features, it is concluded that it could be possible to cope with the leakage detection quickly and efficiently if the dielectric constant is measured at the downstream slope of a dam.


    제체의 누수를 탐지하는 방법으로서 물리탐사, 온도 계측, 광섬유 등 다양한 방법이 개발되어 왔다. 본 연구에서는 FDR 센서의 유전율상수를 이용한 누수 탐지의 가능성을 파악하기 위하여 취약부와 미취약부로 구성된 물리모형을 제작하였으며 유전율상수, 온도 및 간극수압 센서를 설치하였다. 누수가 형성됨에 따라 유전율상수는 미취약부보다 취약부에서 빠르게 변화되었다. 또한, 취약부에서 간극수압, 온도 및 유전율 상수를 비교하면 유전율 상수의 반응이 가장 빠르고 하류 계측 지점에서도 쉽게 인지되는 특성을 보였다. 이와 같은 특성을 고려할 때, 제체 하류 구간에서 분포형으로 유전율을 측정한다면 누수 탐지에 빠르고 효율적으로 대처할 수 있을 것으로 파악되었다.

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    December 2018
  • Research Article

    Assessment of Groundwater Contamination Vulnerability by Geological Characteristics of Unsaturated Zone

    불포화대 지질특성에 따른 지하수오염취약성 평가

    Gyo-Cheol Jeong

    정교철

    The media in the undersaturated zone is defined as the uppermost layer of the water table at which the groundwater is unsaturated ...

    불포화대 매질은 지하수면 상부층으로서 지하수에 의해 포화되어 있지 않거나 불연속적으로 포화되어 있는 층으로 정의된다. 불포화대의 특성은 토양층 하부로부터 지하수면까지 유동하는 오염물질의 저감에 ...

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    The media in the undersaturated zone is defined as the uppermost layer of the water table at which the groundwater is unsaturated or saturated discontinuously. The properties of the unsaturated zone can affect the reduction of contaminants that flow from the lower part of soil to the water table. In recent, there have been problems in evaluating groundwater contaminations vulnerability because weighted value for permeability is given, regardless of anisotropy and heterogeneity in the unsaturated media. Geological media have various ranges of permeability. When applying the weighted value, representative of permeability for grain sizes standardized, to construction of contamination vulnerability, it will produce more exaggerated result than the case that considers unsaturated geological properties. In this study, we performed laboratory column tests considering two sets of the unsaturated layers in order to investigate the permeability in anisotropic unsaturated zone with anisotropy. On the basis of the tests, average permeability coefficients were calculated considering the properties of unsaturated media obtained from drill cores in the field. The final contamination vulnerability map constructed shows that the contamination vulnerability map applying the properties of geological media of the unsaturated zone coincides much better with the results measured in the field, compared to the case of contamination vulnerability considering the weighted value in the unsaturated zone.


    불포화대 매질은 지하수면 상부층으로서 지하수에 의해 포화되어 있지 않거나 불연속적으로 포화되어 있는 층으로 정의된다. 불포화대의 특성은 토양층 하부로부터 지하수면까지 유동하는 오염물질의 저감에 영향을 미친다. 최근 지하수오염도 평가에서는 불포화대 매질의 이방성 및 불균질성을 고려하지 않고 투수성을 나타내는 가중치를 주는 문제점이 있다. 지질학적 매질들은 다양한 범위의 투수성을 갖는다. 표준화된 입도를 대상으로 투수성을 나타내는 가중치로 오염취약도 작성에 적용한다면 불포화대 지질특성을 고려하여 작성한 오염취약도보다 과대하게 작성될 것이다. 본 연구에서는 이방성의 불균질 불포화대의 투수특성을 알아보기 위하여 복수의 불포화층을 고려한 실내 칼럼실험을 실시하였으며, 이를 바탕으로 현장 시추자료에서 얻어진 불포화대 매질의 특성에 의한 평균 투수계수로 환산하여 기존의 불포화대의 가중치를 적용한 지하수오염취약도와 불포화대 매질특성을 고려한 지하수오염취약도를 비교한 결과 불포화대 매질특성을 고려한 지하수오염취약도가 현장의 수질 측정결과와 잘 일치한다.

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    December 2018
  • Research Article

    Site Selection Method by AHP-based Artificial Neural Network Model for Groundwater Artificial Recharge

    AHP 기반의 인공신경망 모델을 활용한 지하수 인공함양 후보지 선정 방안

    Gyoo-Bum Kim, Myoung-Rak Choi, Min-Ho Seo

    김규범, 최명락, 서민호

    Local drought in South Korea has recently increased interest in the efficient use of groundwater and then induces a growing need to ...

    최근 우리나라에서 발생되는 국지적 가뭄은 지하수의 효율적 활용에 대한 관심을 증대시키고 있으며, 잉여의 물을 지층 내에 저장하는 지하수 인공함양 기술 도입의 필요성이 ...

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    Local drought in South Korea has recently increased interest in the efficient use of groundwater and then induces a growing need to introduce artificial recharge of groundwater that stores water in sedimentary layer. In order to evaluate the potential artificial recharge sites in the alluvial basins in Chungcheongnamdo province, an AHP (Analytical hierarchy process) model consisting of three primary and seven secondary factors was developed in this study. In the AHP model, adding candidate sites changes final evaluation score through a mathematical calculation process. By contrast ANN (Artificial neural network) model always provides an unchanged score for each candidate area. Therefore, the score can be used as a selection criterion for artificial recharge sites. It is concluded that the possibility of artificial recharge is relatively low if the score of the ANN model is less than about 1.5. Further studies and field surveys on the other regions in Korea will lead to draw out a more applicable ANN model.


    최근 우리나라에서 발생되는 국지적 가뭄은 지하수의 효율적 활용에 대한 관심을 증대시키고 있으며, 잉여의 물을 지층 내에 저장하는 지하수 인공함양 기술 도입의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 충청남도내 퇴적 분지의 지하수 인공함양 대상지로의 가능성을 평가하기 위하여 1차 인자 3개, 2차 인자 7개로 구성된 AHP 모델을 개발하였으며, 10개 후보지에 적용한 결과를 토대로 인공신경망 모델을 구축하였다. AHP 모델은 후보지가 추가될 경우 수학적인 연산 과정에 의하여 최종 평가점수가 변하게 되나, 인공신경망 모델은 후보지별 고정적인 최종평가 점수를 제시하게 되어 인공함양 적지 선정 기준으로 사용할 수 있다. 충청남도 지역의 연구 결과, 인공신경망 모델의 최종 평가점수가 약 1.5점 이하인 경우에는 인공함양 후보지로서의 가능성이 낮은 것으로 평가되었다. 향후 타 지역에 대한 추가 연구 및 현장 조사를 통해 다양한 자료 군을 확보한다면 보다 보편적으로 적용할 수 있는 인공신경망 모델 도출이 가능할 것이다.

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    December 2018