[논문]시설농업지역 지하수 인공함양 실증시험 연구

이병선; 명우호; 오세봉; 전성천; 박길택; 송성호

doi:10.7857/jsge.2020.25.1.012

시설농업지역 지하수 인공함양 실증시험 연구
A Feasibility Test on an Artificial Recharge System for one Representative Greenhouse Complex Zone, Korea 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.25 no.1, 2020년, pp.12 - 24

이병선 (한국농어촌공사 농어촌연구원) , 명우호 (한국농어촌공사 농어촌연구원) , 오세봉 (한국농어촌공사 경남지역본부) , 전성천 ((주)지오그린21) , 박길택 (연세대학교 지구시스템과학과) , 송성호 (한국농어촌공사 농어촌연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to examine an artificial recharge system, which was considered to be an alternative for securing additional groundwater resources in a high-density greenhouse region. An injection well with a depth of 14.0 m was placed in an alluvial plain of the zone. Eight monitoring wells were placed in a shape of dual circles around the injection well. Aquifer tests showed that the aquifer was comprised with high-permeable layer with hydraulic conductivities of 1.5×10-3~2.4×10-2 cm/sec and storage coefficients of 0.07~0.10. A step injection test resulted in a specific groundwater-level rising (Sr/Q) values of 0.013~0.018 day/㎡ with 64~92% injection efficiencies. Results of the constant-rate injection test with an optimal injection rate of 100 ㎥/day demonstrated an enormous storage capacity of the alluvial aquifer during ten experimental days. To design an optimal recharge system for an artificial recharge, the high-permeable layer should be isolated by dual packers and suitable pressure should be applied to the injection well in order to store water. An anisotropy ratio of the alluvial aquifer was evaluated to be approximately 1.25 : 1 with an anisotropy angle of 71 degrees, indicating intervals among injection wells are almost the same.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Schematic view of the study area: (upper) geologic map of the study area, (middle) a location of a field-test site within high-density greenhouse facilities area, (lower) locations of a injection well and observation wells to monitor groundwater levels during an artificial groundwater storage and recovery test (modified after Lee et al., 2019).
그림 Fig. 2. Periodic declines of (upper) groundwater levels and (middle) EC (electric conductivities) values and (lower) temperatures monitored from「Jinju 2」agricultural groundwater monitoring well during every winter season due to excessive pumping in order to make water-curtain on the surface of greenhouses (modified after KRC, 2018).
그림 Fig. 3. Simplified geologic sections of each boreholes.
표 Table 1. Hydrogeologic properties of the study area
그림 Fig. 4. Changes of groundwater levels during a step injection test; (upper) injection well, (middle and lower) observation wells.
표 Table 2. Comparison of transmissivities and storage coefficient values obtained from TENSOR2D simulation and field tests
그림 Fig. 5. Specific groundwater-level rising values with various pumping rates during a step injection test.
그림 Fig. 6. Changes of groundwater levels during a long-term injection test; (upper) injection well, (middle and lower) observation wells.
그림 Fig. 7. Changes of on-site hydrophysical properties (pH, EC, DO, and ORP) during a long-term injection test; (a) OW-01, 02, 03, and 04, (b) OW-05, 06, 07, and 08.
그림 Fig. 8. Relationship between transmissivities and saturated thickness of the alluvium in the study area.
그림 Fig. 9. A diffusivity ellipse of the study area from TENSOR2D analysis.
표 Table 3. Description of the anisotropy ellipsoid determined by TENSOR2D

AI 본문요약
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문제 정의

이를 위해 연속주입방법을 이용한 인공함양 실증시험을 실시하여 최적의 주입수량을 평가하고, 관측공의 수위증가 분석을 기반으로 주입수에 대한 대수층의 완충능력을 평가하고자 하였다. 또한 인공함양 주입수의 대수층 분산에 대한 해석으로 인공함양으로 인해 상대적으로 물이풍부해지는 지역과 그렇지 않은 지역을 구분하여 향후 인공함양 실시설계의 기초자료로 활용하고자 하였다.
이 연구에서는 대수층 산출능력에 비해 지하수를 과다하게 사용하고 있는 국내 대표적인 시설농업지역을 대상으로, 이 지역 지하수 공급 부족 문제 해결을 위한 대안으로 최적의 인공함양 방안을 수립하기 위하여 수행되었다. 이를 위해 연속주입방법을 이용한 인공함양 실증시험을 실시하여 최적의 주입수량을 평가하고, 관측공의 수위증가 분석을 기반으로 주입수에 대한 대수층의 완충능력을 평가하고자 하였다.

제안 방법

주입공의 지표 노출부에는 압력계 및 유량계를 설치하여 실증시험 기간 동안 압력과 유량을 측정할 수 있도록 하였고, 주입수가 주입공 상부로 넘치지 않도록 우회배관(bypass pipeline)을 설치하였다. 관측공에는 자동수위계측기를 설치하여 시험에 따른 수위변화를 계측하였다. 인공함양 주입수 취수를 위한 관정은 실증시험 시설로부터 약 200 m에 위치한 충적관정(취수량125 m³/day)을 선정하였다.
인공함양된 물이 충적대수층 내 이방성에 의해 유동되는 방향을 살펴보기 위하여, 투수량계수를 이용한 이방성타원체를 제시한 TENSOR2D(Malisa and Randolph, 1986) 프로그램을 이용하였다. 그리고 인공함양 실증시험으로 산출한 투수량계수 값과 TENSOR2D 모델에서 산출한 각 관측공의 방향투수량계수(Td) 값을 비교하여 이방성 타원체 해석의 타당성을 확인하였다. 아래 (식 1)에서 ξ와 η는 각각 x, y 좌표축에서 θ 각도만큼 기울어진이방성 타원체의 좌표축이고 #및 #는 이방성 타원체의 최대 및 최소 축의 길이이며, T_xx, T_yy, T_xy는x, y 좌표축에서 x 방향, y 방향, x-y의 대각선 방향의 투수량계수이다.
단계주입시험에서 결정된 최적 주입량(100 m³/day)을 10일 동안 연속 주입하여 장기 인공함양 실증시험을 실시하였다. 실증시험 이전 주입공의 자연수위는 지표 하부 약6.
이때 지하수위 증가량은주입공 1개소 및 관측공 8개소(OW-01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08)에서 각각 측정하였다. 단계주입시험의 해석은Jacob(1947) 방법을 변형하여 해석하였으며, 마찬가지로 Bierschenk(1963)의 방법을 변형하여 비수위 상승량(Sr/Q,수위상승량/주입량) 자료와 주입량의 관계로부터 B(대수층 수두손실 계수), C(우물 수두손실 계수)를 계산하고 최적 주입수량을 결정하였다. 여기에서 Sr은 수위 상승량, Q는 주입량이다.
인공함양 실증시험은 단계주입시험에서 결정된 최적 주입량을 10일 동안 연속 주입과 동시에, 각 관측공에서의 지하수위 변동 및 추가 지하수 확보량을 분석하였다. 또한 실증시험 기간 동안 각 관측공의 지하수위 변동자료를 이용하여 충적대수층의 투수량 계수(transmissivity, T), 저류계수(storativity, S)를 산출하였다. 이를 위하여 자유면대수층에 대한 Theis(1935)의 부정류 양수해석 방법을 적용하였으며, 이 때 양수량(Q)을 주입량으로, 수위 강하량(s)을 수위 상승량으로 고려하였다.
인공함양 주입수 취수를 위한 관정은 실증시험 시설로부터 약 200 m에 위치한 충적관정(취수량125 m³/day)을 선정하였다. 실증시험은 수막재배가 시작되는 겨울철 이전 기간에 관정에서 취수된 지하수를 직경40 mm 배관을 통해 주입공으로 주입하는 방법으로 시행되었다.
연구지역 8개소 관측공의 수위 변동자료를 이용하여 투수량계수 텐서와 대수층 저류계수의 이방성을 분석하였다. TENSOR2D 모델에서 산출한 각 관측공의 방향투수량계수(Td) 평균 값(12.
단계양수시험은 관정의 최대 토출량 확인을 위한 시험으로, 단계별로 양수량을 증가시키며 주변에 위치한 관측공에서 수위 강하량을 측정하는 대수층 시험의 일종이다. 연구지역에 대한 단계주입시험은지하수 주입수량을 단계별로 3시간씩 총 6단계(20, 40, 60, 80, 100, 125 m³/day)로 증가시키며 수위 변화량과 함께 최대 주입량을 산정하였다. 이때 지하수위 증가량은주입공 1개소 및 관측공 8개소(OW-01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08)에서 각각 측정하였다.
우선 이 연구지역 충적 지하수 대수층의 불균질성을 분석하였다. 연구지역 충적 대수층의 시추 주상도를 살펴보면(Fig.
이 연구에서 이용된 단계주입시험은 자연주입 방법을 적용하였고, 이에 따라 주입수는 중력과 모래자갈/굵은자갈층의 투수성에만 의존하여 이송되었다. 따라서 주입공 주변 수위는 급격하게 상승증한 반면, 8개소 관측공에서는 투수성이 높은 모래자갈/굵은자갈층의 특성 상 주입된 지하수가 빠르게 이송되어 지하수위 증가폭이 상대적으로 작았다.
이 연구에서는 관정을 이용한 인공함양 실증시험 시설을 설치하고 최적 주입량(100 m3/day)으로 장기 실증시험을 실시하고 충적대수층의 수리지질학적 특성(수리전도도 1.5×10−3~2.4×10−2 cm/sec, 저류계수 0.07~0.10), 불균질 성과 주된 이송방향(이방성 비율 1.25 : 1)을 분석하였다.
연구지역에 대한 단계주입시험은지하수 주입수량을 단계별로 3시간씩 총 6단계(20, 40, 60, 80, 100, 125 m³/day)로 증가시키며 수위 변화량과 함께 최대 주입량을 산정하였다. 이때 지하수위 증가량은주입공 1개소 및 관측공 8개소(OW-01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08)에서 각각 측정하였다. 단계주입시험의 해석은Jacob(1947) 방법을 변형하여 해석하였으며, 마찬가지로 Bierschenk(1963)의 방법을 변형하여 비수위 상승량(Sr/Q,수위상승량/주입량) 자료와 주입량의 관계로부터 B(대수층 수두손실 계수), C(우물 수두손실 계수)를 계산하고 최적 주입수량을 결정하였다.
또한 실증시험 기간 동안 각 관측공의 지하수위 변동자료를 이용하여 충적대수층의 투수량 계수(transmissivity, T), 저류계수(storativity, S)를 산출하였다. 이를 위하여 자유면대수층에 대한 Theis(1935)의 부정류 양수해석 방법을 적용하였으며, 이 때 양수량(Q)을 주입량으로, 수위 강하량(s)을 수위 상승량으로 고려하였다.
이 연구에서는 대수층 산출능력에 비해 지하수를 과다하게 사용하고 있는 국내 대표적인 시설농업지역을 대상으로, 이 지역 지하수 공급 부족 문제 해결을 위한 대안으로 최적의 인공함양 방안을 수립하기 위하여 수행되었다. 이를 위해 연속주입방법을 이용한 인공함양 실증시험을 실시하여 최적의 주입수량을 평가하고, 관측공의 수위증가 분석을 기반으로 주입수에 대한 대수층의 완충능력을 평가하고자 하였다. 또한 인공함양 주입수의 대수층 분산에 대한 해석으로 인공함양으로 인해 상대적으로 물이풍부해지는 지역과 그렇지 않은 지역을 구분하여 향후 인공함양 실시설계의 기초자료로 활용하고자 하였다.
이에 따라 연구진은 동심원 형태의 관측공을 2중으로 설계하여 주입수의 거동을 살펴보고자 하였으며, 이를 위해대수층의 불균질성과 이방성을 분석하였다. 이방성 분석은 일반적으로 x-y 축 설정 시 정북방향 설정이 효과적이지만, 이 연구에서는 관정배열방향을 따라 이방성 분석을 실시하였다. 전술한 바와 같이, 주입수가 충적대수층에서동심원 상으로 균등하게 분산되는지 어떤지에 대한 확인을 하기 위해서는, x-y 축 보다는 관정배열 방향을 따라 이방성 분석을 실시하는 것이 대수층 이방성을 확인하는데에 더 효과적이기 때문이었다.
그러나 연구지역 충적대수층에 주입된 지하수가 실제로 동심원상으로 균등하게 분산되는지 어떤지에 대한 확인이 이루어지지는 않았다. 이에 따라 연구진은 동심원 형태의 관측공을 2중으로 설계하여 주입수의 거동을 살펴보고자 하였으며, 이를 위해대수층의 불균질성과 이방성을 분석하였다. 이방성 분석은 일반적으로 x-y 축 설정 시 정북방향 설정이 효과적이지만, 이 연구에서는 관정배열방향을 따라 이방성 분석을 실시하였다.
인공함양 실증시험 기간 동안 1일 1회 이상 주입공과관측공에서 현장 수리물리특성(수소이온농도(pH), 용존산소(DO), 전기전도도(EC), 산화환원전위(ORP))을 측정(Orion 3-Star Plus, Thermo Scientific)하여 인공함양에 따른 수질 변화를 살펴보았다.
인공함양 실증시험 이전 단계에 주입공의 최적 주입수량을 결정하기 위하여 단계양수시험의 원리를 변형한 단계주입시험을 실시하였다. 단계양수시험은 관정의 최대 토출량 확인을 위한 시험으로, 단계별로 양수량을 증가시키며 주변에 위치한 관측공에서 수위 강하량을 측정하는 대수층 시험의 일종이다.
인공함양 실증시험은 단계주입시험에서 결정된 최적 주입량을 10일 동안 연속 주입과 동시에, 각 관측공에서의 지하수위 변동 및 추가 지하수 확보량을 분석하였다. 또한 실증시험 기간 동안 각 관측공의 지하수위 변동자료를 이용하여 충적대수층의 투수량 계수(transmissivity, T), 저류계수(storativity, S)를 산출하였다.
1). 주입공의 지표 노출부에는 압력계 및 유량계를 설치하여 실증시험 기간 동안 압력과 유량을 측정할 수 있도록 하였고, 주입수가 주입공 상부로 넘치지 않도록 우회배관(bypass pipeline)을 설치하였다. 관측공에는 자동수위계측기를 설치하여 시험에 따른 수위변화를 계측하였다.

대상 데이터

연구지역 32개 지점의 시추자료 분석 결과, 지층은 지표로부터 매립층(층후 약 0.4~1.2 m), 충적층(층후 약9.2~13.2 m), 풍화토(층후 약 0.3~2.5 m), 풍화암(층후 약0.3~1.0 m) 및 흑색셰일이 주를 이루는 암반층(지층명 진주층)으로 구성된다. 주대수층인 충적층의 수리전도도는 현장 투수시험 결과 10⁻⁴~ 10⁻³ cm/sec 범위로 분석되었다.
연구지역은 낙동강 지류인 남강의 퇴적범람원에 위치한 시설농업단지로, 시설재배용 비닐하우스는 2014년 기준총 2,242동이 설치되어 있다(Fig. 1). 전체 면적은 약2.
2)(MAFRA and KRC, 2018). 연구지역의 관정 개소수는 2017년 현재315개소(신고공 313개소, 허가공 2개소)로, 대부분 시설재배에 이용되고 있다. 이 중 수막재배를 하는 겨울철 4개월(11월~2월)동안 하루 평균 14시간 양수(관정별 일평균이용량 약 117 m³/day/well)로, 전체 관정의 일평균 이용량은 약 37,000 m³/day이다.
관측공에는 자동수위계측기를 설치하여 시험에 따른 수위변화를 계측하였다. 인공함양 주입수 취수를 위한 관정은 실증시험 시설로부터 약 200 m에 위치한 충적관정(취수량125 m³/day)을 선정하였다. 실증시험은 수막재배가 시작되는 겨울철 이전 기간에 관정에서 취수된 지하수를 직경40 mm 배관을 통해 주입공으로 주입하는 방법으로 시행되었다.
최적의 인공함양 방법 도출을 위하여 연구지역 내 실증시험 부지에 관정주입형 인공함양 주입공 1개소(관정 심도 14.0 m, 관정 구경 100 mm, 투수성 유공관 심도3.0~14.0 m)와 평균 간격이 7m인 관측공 8개소(관정 심도 12.0 m, 구경 50 mm, 투수성 유공관 심도 3.0~14.0 m)를 설치하였다(Fig. 1). 주입공의 지표 노출부에는 압력계 및 유량계를 설치하여 실증시험 기간 동안 압력과 유량을 측정할 수 있도록 하였고, 주입수가 주입공 상부로 넘치지 않도록 우회배관(bypass pipeline)을 설치하였다.

이론/모형

인공함양된 물이 충적대수층 내 이방성에 의해 유동되는 방향을 살펴보기 위하여, 투수량계수를 이용한 이방성타원체를 제시한 TENSOR2D(Malisa and Randolph, 1986) 프로그램을 이용하였다. 그리고 인공함양 실증시험으로 산출한 투수량계수 값과 TENSOR2D 모델에서 산출한 각 관측공의 방향투수량계수(Td) 값을 비교하여 이방성 타원체 해석의 타당성을 확인하였다.
순간수위 변화시험(slug test)은 단일 관측공을 이용하여 주변 대수층의 수리전도도를 산출하는 시험(Fetter, 2001)으로, 실증시험 시설이 설치된 충적대수층의 수리전도도 값과 불균질성을 판단하기 위하여 실시하였다. 총 9개 시추공(주입공 1, 관측공 8)에 대하여 1L 용량의 더미(dummy)를 이용한 주입 및 추출 방법을 병행하였으며, 시험결과는 자유면대수층에 대한 Bouwer and Rice (Bouwer and Rice, 1976) 방법을 이용하여 해석하였다.

성능/효과

연구지역 8개소 관측공의 수위 변동자료를 이용하여 투수량계수 텐서와 대수층 저류계수의 이방성을 분석하였다. TENSOR2D 모델에서 산출한 각 관측공의 방향투수량계수(Td) 평균 값(12.8 cm²/sec)과 현장시험(순간수위 변화시험 및 장기 인공함양 시험)에서 산출한 투수량계수 평균값(12.6 cm²/sec)이 유사하고, 모델에서 산출한 저류계수(0.09)와 현장시험(장기 인공함양 시험)에서 산출한 평균값(0.09)이 유사함에 따라 이방성 타원체 분석은 비교적타당한 것으로 판단된다(Table 2).
39 m)로 이 역시 투수성이 높은 모래자갈/굵은자갈층 구간에서 미량 증가함에 불과하였다. 결과적으로 두가지 시험에서 변동된 지하수량은 투수성이 높은 모래자갈/굵은자갈층에서 빠르게 완충되고 주변으로 이동하는 것으로 나타남에 따라, 수리전도도와 저류계수가 상대적으로 크게 나타난 것으로 판단된다.
따라서 주입과정 중 주입효율은 64~92%(1~5단계 별로 각각 92%, 85%, 79%, 73% 및 69%)로 나타났다. 결과적으로 주입공 외부로 월류를 예방하며 정상 상태 또는 준정상 상태로 충적대수층에 물을 주입할 수 있는 최적 유량은 100 m³/day로 판단된다.
9). 결과적으로, 인공함양 시설로부터 주입된 지하수는 거의 동심원에 가깝게 대수층 내에서 분산되지만, x축 방향(하천에 평행한 방향)보다는 y축 방향(하천에 직각 방향)으로 미약하나마 약간 우세하게 이동한다(Fig. 8). 이로써 y축 방향에 위치한 시설재배 농가가 x축 방향에 위치한 농가보다 미약하나마 상대적으로 인공함양에 의한 이득이 높은 것으로 분석되었다.
단계주입시험 기간 중 OW-01~08 관측공 8개소의 전체적인 공내 수위 상승은 단계별로 0.01~0.09 m로, 주입공수위 증가량의 약 4~9%로 나타났다(Fig. 4). 주입공에서 근거리에 위치한 OW-02, 04, 05, 07 관측공의 공내 누적수위 증가량은 평균 0.
단계주입시험 중 주입공에서는 1단계 20 m³/day 주입(3시간) 시 공내에서 약 0.22 m의 수위가 상승하는 것으로 나타났다(Fig. 4). 이후 2, 3, 4, 5단계에서는 각각 0.
단계주입시험에서 유량에 따른 각 단계별 비수위상승량(Sr/Q)과 주입량과의 관계로 B, C를 분석한 결과 각각 0.0122와 5.5×10 5로 나타났다(Fig. 5).
3). 따라서 실증 시험 부지는 연구지역 전체의 충적대수층(평균 층후 12.6 m, 평균 모래자갈층 층후 4.7 m)에 비해 주대수층의 두께가 상대적으로 두꺼운 것으로 나타났다.
이 연구에서 이용된 단계주입시험은 자연주입 방법을 적용하였고, 이에 따라 주입수는 중력과 모래자갈/굵은자갈층의 투수성에만 의존하여 이송되었다. 따라서 주입공 주변 수위는 급격하게 상승증한 반면, 8개소 관측공에서는 투수성이 높은 모래자갈/굵은자갈층의 특성 상 주입된 지하수가 빠르게 이송되어 지하수위 증가폭이 상대적으로 작았다.
5). 따라서 주입과정 중 주입효율은 64~92%(1~5단계 별로 각각 92%, 85%, 79%, 73% 및 69%)로 나타났다. 결과적으로 주입공 외부로 월류를 예방하며 정상 상태 또는 준정상 상태로 충적대수층에 물을 주입할 수 있는 최적 유량은 100 m³/day로 판단된다.
01 m 내외로 매우 작은 것으로 분석되었다. 또한 관측공에서의 수위 상승 곡선은 주입시간이 경과됨에 따라 수위 상승폭이 감소하여 수위가 새롭게 유지되는 것으로 나타났다. Theis(1935) 부정류 양수해석 방법에 의해 8개 관측공에서 산출된 투수량계수는10.
3 m)에 불과하였고, 이에 따라 더미 주입에 의해 변화된 수위도 투수성이 높은 모래자갈/굵은자갈층 구간에서 발생하였다. 또한 주입공 및 관측공의 원래의 자연수위를 회복하는데 소요된 시간도 15~50 sec(평균 26 sec)로 상대적으로 빠른 것으로 나타났다. 인공함양 실증시험 시 관측공 8개소에서10일간 측정된 공내 누적 수위 증가는 0.
또한 EC가 상대적으로 낮은 주입수(약 600 μS/cm) 주입에 따라, 관측공의 EC는 전반적으로 주입 전에 비해 약 50~180 μS/cm 감소하거나 유사하였다. 반면 DO는 주입공과 거리가 가까운 관측공(OW-02, 05, 07)에서 1~3 mg/L의 증가를 보였고, ORP는 산화상태의 주입수의 영향으로 관측공에서 증가(증가량 약200 mV 내외)하는 것으로 나타났다.
지점별 포화대 두께의 차이는 불균질성을 유발하고, 이에 따라 각 지점별 투수량계수 값의 차이를 발생시킨다. 순간수위변화시험에서 산출된 관측공 8개소와주입공 1개소의 투수량계수 값과 각 지점의 포화대 두께의 값을 비교분석 해 본 결과, 포화대가 두꺼울수록 투수량계수 값도 커지는 추세를 보였다(Fig. 8).
실증시험 기간 동안 관측공에 대한 수리물리특성(pH, DO, EC, ORP) 측정 결과, 주입수와 기존 대수층 지하수수질 변화가 크지 않음에 따라 주입 후에도 pH의 편차는 관측되지 않았다(Fig. 7). 또한 EC가 상대적으로 낮은 주입수(약 600 μS/cm) 주입에 따라, 관측공의 EC는 전반적으로 주입 전에 비해 약 50~180 μS/cm 감소하거나 유사하였다.
실증시험 부지 내에 설치한 주입공(1개) 및 관측공(8개)에 대한 시추조사 결과 충적층은 상부 점토/실트층(두께약 6.0 m), 중부 모래자갈층(두께 약 1.5~3.5 m), 하부 자갈층(두께 약 4.0~5.5 m)으로 구분되며, 주대수층은 중부 및 하부층(층후 약 6.0~9.0 m 범위; 이하「모래자갈/굵은자갈층」으로 명명)으로 분석되었다(Fig. 3). 따라서 실증 시험 부지는 연구지역 전체의 충적대수층(평균 층후 12.
연구지역 대수층 이방성 타원체는 x-y 좌표계로부터 최대 투수량계수 축이 반시계방향으로 약 71° 기울어져 나타나며, 최대 투수량계수(Tξξ) 값과 최소 투수량계수(Tηη)값은 각각 14.2 cm2/sec, 11.3 cm2/sec로 분석되었다(Table 3).
25 : 1)을 분석하였다. 이 결과 연구지역의 충적대수층은 외부 주입수를 거의 동심원상으로 분산시키며 주입된 수량에 대한 완충능력은우수한 것으로 분석되었다. 그럼에도 불구하고 향후 인공함양 사업 시행 시에는 주입효율 증대를 위해 패커를 이용한 압력식 주입 방법의 적용, 주입 구경 확장, 주입공 주변 투수성 물질 채움 등을 추가 고려할 필요가 있다.
8). 이로써 y축 방향에 위치한 시설재배 농가가 x축 방향에 위치한 농가보다 미약하나마 상대적으로 인공함양에 의한 이득이 높은 것으로 분석되었다.
장기 인공함양 실증시험에서도 자연주입 방법을 적용함에 따라 주입공 주변에 부분피압 조건 변경에 따른 월류(overflow)가 나타났으며, 관측공에서는 투수성이 높은 모래자갈/굵은자갈층의 영향으로 공내 수위 증가폭(평균 0.39 m)이 적게 나타났다. 결과적으로 연구지역 충적대수층의 모래자갈/굵은자갈층은 연속주입 시에도 물의 이송·확산에 따른 완충능력이 우수하기 때문에, 앞서 제안한 바와 같이 향후 인공함양 실시 설계 시 패커를 이용한 압력식주입을 설계한다면 많은 양의 물을 원활하게 주입할 수 있는 것으로 평가된다.
주대수층인 충적층의 수리전도도는 현장 투수시험 결과 10−4 ~ 10−3 cm/sec 범위로 분석되었다.
0 m 심도)에 위치하게 되어 부분피압 조건으로 변경되었다. 주입공 주변의 대수층 조건이 자유면 대수층에서 부분피압 대수층으로 바뀜에 따라 5단계 공내 수위 증가(0.55 m)는 앞선 단계의 공내 수위 증가량(0.22~0.36 m, 평균 0.31 m)보다 약 0.24 m 이상의 증가가 확인되었다. 이 후 6단계에서는 이러한 부분 피압 조건과 더불어 공내 수위가 관측공의 무공관 구간(지표~3.
4). 주입공에서 근거리에 위치한 OW-02, 04, 05, 07 관측공의 공내 누적수위 증가량은 평균 0.28 m(7%)인 반면 상대적으로 원거리에 위치한 OW-01, 03, 06, 08 관측공에서는 평균0.21 m(6%)로 증가됨에 따라, 주입공에서 멀어질수록 수위가 감소하는 경향을 보였다. 공내 수위 증가는 동쪽 2개관측공(OW-05, 06)에서 가장 높았으며(0.
6).주입공에서 근거리에 위치한 OW-02, 04, 05, 07 관측공의 공내 누적수위 증가량은 평균 0.40 m(7%)인 반면 상대적으로 원거리에 위치한 OW-01, 03, 06, 08 관측공에서는 0.39 m(6%) 증가됨에 따라, 주입공에서 멀어질수록 수위가 감소하지만 차이는 0.01 m 내외로 매우 작은 것으로 분석되었다. 또한 관측공에서의 수위 상승 곡선은 주입시간이 경과됨에 따라 수위 상승폭이 감소하여 수위가 새롭게 유지되는 것으로 나타났다.
2015년 전국 10 ha 이상 총 323개 지구시설농업단지(총면적 18,936 ha)에 대한 조사 결과, 약68%인 219개 지구에서 수막재배에 필요한 지하수 수량이부족한 것으로 나타났다(MAFRA and KRC, 2015). 특히 대규모 시설농업단지(면적 50 ha 이상, 비닐하우스 밀집도50% 이상인 130개 지구)에 대한 분석 결과, 75%인 98지구에서 지하수 수량이 부족한 것으로 분석되었다.

후속연구

결과적으로 연구지역 충적대수층의 모래자갈/굵은자갈층은 연속주입 시에도 물의 이송·확산에 따른 완충능력이 우수하기 때문에, 앞서 제안한 바와 같이 향후 인공함양 실시 설계 시 패커를 이용한 압력식주입을 설계한다면 많은 양의 물을 원활하게 주입할 수 있는 것으로 평가된다.
이 결과 연구지역의 충적대수층은 외부 주입수를 거의 동심원상으로 분산시키며 주입된 수량에 대한 완충능력은우수한 것으로 분석되었다. 그럼에도 불구하고 향후 인공함양 사업 시행 시에는 주입효율 증대를 위해 패커를 이용한 압력식 주입 방법의 적용, 주입 구경 확장, 주입공 주변 투수성 물질 채움 등을 추가 고려할 필요가 있다.
결과적으로 연구지역 충적대수층의 모래자갈/굵은자갈층은 연속주입 시에도 물의 이송·확산에 따른 완충능력이 우수하기 때문에, 앞서 제안한 바와 같이 향후 인공함양 실시 설계 시 패커를 이용한 압력식주입을 설계한다면 많은 양의 물을 원활하게 주입할 수 있는 것으로 평가된다. 또한 주입공 설계 시 큰 구경의주입공을 설치하고, 주입공의 우물자재 주변에 콩자갈 등 투수성이 높은 물질로 여러 겹으로 채워 넣는다면 좀 더원활한 주입을 기대할 수 있을 것으로 평가된다. 상세하게는, 지하수 개발·이용시설 공사 설계실무요령(MLTMA and K-water, 2009)을 응용하면, 토사층(굴착구경 350 mm)과 모래자잘층(구경 250 mm)을 무수보링으로 굴착하고, 관정의 붕괴를 방지하기 위해 토사층에 외부케이싱(구경250 mm)을 설치한다.
만약 투수성이 높은 모래자갈/굵은자갈층 상·하부에 위치한 상부 점토/실트층과 풍화대에 패커(packer)를 설치하고, 적정한 압력을 주어 주입수를 모래자갈/굵은자갈층에 주입한다면 좀 더 많은 양의 주입수를 인공함양 할 수 있을 것으로 기대된다.
이 연구에서 제시된 방법을 다른 지역에 적용하여 대수층의 수리지질학적 특성이 인공함양 기술 적용이 부적합한 것으로 나타나는 경우에는, 추가 지하수자원 확보전략으로 인공함양 기술 외의 지하댐, 모래저장댐, 관정연계이용 등 여러 다양한 방법의 적용을 고려할 필요가 있다.
이러한 결과로부터 향후 인공함양 실시 설계 시 대수층 조건을 고려한 주입방법 결정이 필요하다고 판단된다. 만약 투수성이 높은 모래자갈/굵은자갈층 상·하부에 위치한 상부 점토/실트층과 풍화대에 패커(packer)를 설치하고, 적정한 압력을 주어 주입수를 모래자갈/굵은자갈층에 주입한다면 좀 더 많은 양의 주입수를 인공함양 할 수 있을 것으로 기대된다.
이 후, 외부케이싱과 토사층 사에에 그라우팅 처리를 하여 외부오염물질의 유입을 방지한다. 향후 실시설계 시 이러한 내용을 참조하여 설계한다면, 좀 더 원활한 인공함양 주입수의 인입이 가능할 것으로 기대된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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