초록 ▼

최종목표
◦복합 인공함양기법을 활용한 지하수 물공급 시스템 개발 (연간 7만톤 이상)
개발내용 및 결과
◦인공함양 연구 후보지역 도출
- 금강 및 낙동강 유역을 대상으로 기존자료를 수집ㆍ검토하여 인공함양 예비 타당성 평가를 위한 15개 시군을 선정
- 10년빈도 가뭄, 상수도 보급률(미급수율), 수리지질여건, 지하수 개발수요 등을 고려, 상주시(보은군)을 연구 후보지역으로 선정함
◦연구지역 수리지질조사
- 연구후보지로 선정된 상주시 임곡리 지역은 여러 번의 충상단층(thrust)에 의해 석회암,

최종목표
◦복합 인공함양기법을 활용한 지하수 물공급 시스템 개발 (연간 7만톤 이상)
개발내용 및 결과
◦인공함양 연구 후보지역 도출
- 금강 및 낙동강 유역을 대상으로 기존자료를 수집ㆍ검토하여 인공함양 예비 타당성 평가를 위한 15개 시군을 선정
- 10년빈도 가뭄, 상수도 보급률(미급수율), 수리지질여건, 지하수 개발수요 등을 고려, 상주시(보은군)을 연구 후보지역으로 선정함
◦연구지역 수리지질조사
- 연구후보지로 선정된 상주시 임곡리 지역은 여러 번의 충상단층(thrust)에 의해 석회암, 밤치층, 만항층이 대상(帶狀)으로 2~3회 반복하여 나타나며, 물리탐사를 통해 다층 지질구조를 확인함
- 연구지역 지하수질을 분석한 결과, 석회암과 석탄을 함유한 셰일층의 물-암석반응의 영향이 잘 나타나며, 방사성물질인 라돈을 제외하고는 대부분 양호함
◦연구지역 인공함양 타당성 평가
- 연구지역의 갱도 유출수, 하천수, 저수지 물에 대하여 수량ㆍ수질을 모니터링한 결과 이들이 모두 인공함양수로 활용될 수 있으며,이에 근거하여 복합 인공함양 개념모형을 설정함
기대효과
◦가뭄 등 물부족의 영향으로 시기별로 불균등한 수자원을 합리적으로 배분하고 확보할 수 있는 복합 인공함양 기법 현장 적용
◦국내 대수층의 제반 수리지질 및 지역특수성을 고려한 인공함양기술 실증
적용분야
◦기후변화(가뭄 등)에 대비한 수자원 확보
◦다양한 인공함양 기법을 복합적으로 적용할 수 있는 기술 확보
◦국내실정에 적합한 현장 중심적 실증 기술 확보

Abstract ▼

Artificial groundwater recharge, which is now used all around the world (particularly United States, Europe, Middle Asian and African countries, etc), will be a promising technology in the future to resolve the local/seasonal imbalance of water resources, water security and water quality deteriorati

Artificial groundwater recharge, which is now used all around the world (particularly United States, Europe, Middle Asian and African countries, etc), will be a promising technology in the future to resolve the local/seasonal imbalance of water resources, water security and water quality deterioration caused by climate change. The artificial recharge technologies in Korea, however, have stayed in the research stage. Therefore, a field-oriented studies must be conducted in order to verify the usefulness and effectiveness.
As the results of drought analyses, the drought areasare not uniform every year,but the areas in the islands and mountains frequently have suffered drought damages. Droughts frequently occurs in the interior of Kangwon-do, south-west coast areas and islands of Junnam-do, the upstream areas of Nakdong-river, and the interior and eastern areas of Kyeongbuk-do. EDIs (Effective Drought Index) of Seosan-si, Boryeong-si, Keumsan-si, Cheonan-si in Chungnam-do, and Chungju-si, Cheongju-si, Jecheon-si, Boeun-gun in Chungbuk-do have been analyzed since 2001, and they generally showed an increasing trend.
Candidate sites for the artificial recharge were selected from the Geum-river and Nakdong-river basin, where the assessments of groundwater resources have been accomplished before, and groundwater database have been established. Based on the database and the assessment results, 15 districts were selected among the candidate sites.
Considering 10 year drought occurrence, water supply ratio, hydrogeological condition, groundwater development demand, and particularly, local governmental cooperation, Imgok-ri Hwanam-myeon Sangju-si was selected as the final reserch site.
The study area is mainly composed of sedimentary rocks such as limestone, shale containing coal bed, conglomerate and sandstone are distributed, and they were metamorphosed severely. The permeabilities of the rocks are too low to develop groundwater, and the residents have suffered water shortage problems.
Mine discharge water, stream water, and reservoir water in the area are expected to be used for the source of recharge water based on the results of monitoring water quantity and quality. In particular, mine discharge water can be applied for the recharge water in both consistent quantity and water quality except for arsenic content. The arsenic content of the water is 12~13㎍/L, which exceeds a little bit high to drinking water standard, 10㎍/L. And then, the waters from the mine have to be properly treated before they are used for the source of recharge water or water supplies.
For the selection of drilling points, electrical resistivity and radioactive explorations were conducted in the vicinity of the reservoir in Imgok-ri, and the results were similar to those from the surface geological surveys. As the results of the actual drilling works, bedrock was distributed below 6.2 m from land surface. Shale and sandstone were dominant and quartz veins partially appeared. The weathered zone extends 30 m deep from the land surface, and fresh rock cores were collected all the way below that zone.
Unfortunately, aquifers seemed not to be well developed in the vicinity of the drilling points in the area, but groundwater level of a drilled wells is over the top of the casing, and the groundwater consistently overflows, which indicates a possible confined aquifer in some depths. Afterwards, it should be investigated through well logging and pumping test for further groundwater developments.
The conceptual model for the artificial recharge system mainly consists of mine discharge water and a pumping well. The mine discharge water is transported to a storing tank in the upstream area through pipelines, and the water has to be treated before supplied to the public. No-power pumping system(hydraulic ram pump) under development or electric pumps can be considered for transporting the water to the upstream area. The source of recharge water can be the mine discharge water, stream water, reservoir water, and so on.
Economic evaluation for the efficiency of the artificial recharge system was conducted. The system was compared with regional water supply system based on surface water, and expense of establishment, replacement and maintenance costs were estimated for 50 years. Since the expense of the artificial recharge system is only 9.3% of that of regional water supply system, the system which we are developing is favorable in economic sense. In addition, because the regional water supply system does not cover the water demand during the drought, the artificial recharge system for consistent water supply will be more economic and powerful.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 연차 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 12
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 14
• 제1절 연구 배경 및 필요성 ... 16
• 1. 배경 ... 16
• 2. 필요성 ... 18
• 제2절 연구 목적 ... 19
• 1. 연구사업 최종 및 연차별 목표 ... 19
• 2. 연구사업 추진 방법, 전략 및 체계 ... 19
• 제3절 연구 범위 ... 22
• 1. 개발 대상 기술 개요 ... 22
• 2. 연차별 연구내용 및 범위 ... 23
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 26
• 제1절 선행기술 조사 ... 28
• 1. 특허 조사 결과 및 차별성 ... 28
• 2. 논문조사 결과 및 차별성 ... 30
• 제2절 선행 연구사업 수행 현황 ... 33
• 1. 국내 선행연구사업 조사 결과 ... 33
• 2. 선행연구사업과의 차별성 ... 34
• 3. 선진국 연구기관의 연구실 기술수준분석 결과 ... 35
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 36
• 제1절 가뭄분석 및 향후전망 ... 38
• 1. 가뭄 취약성 및 지하수 자원 현황 ... 38
• 2. 가뭄 추세 및 용수공급량 ... 39
• 3. 인공함양 시범지역 선정 ... 42
• 제2절 인공함양 시범지역 수리지질조사 ... 45
• 1. 강수량 및 지하수위 자료분석 ... 45
• 2. 지하수위 시계열 예측모델 개발 ... 50
• 3. 광역적 지질별 지하수 수량/수질 조사 ... 55
• 4. 암석 시료 분석 ... 58
• 5. 무인항공탐사 ... 60
• 6. 수리지화학적 연구 ... 63
• 7. 삼중수소 분석 ... 87
• 8. 생지구화학 및 미생물 생태학적 특성 조사 ... 88
• 9. 물리탐사 ... 95
• 10. 광역 지하수 모델링 ... 106
• 11. 무동력 펌프 현장 적용성 평가 ... 110
• 12. 포화-비포화 다공성 매질의 현장 포화 수리전도도 측정 ... 115
• 제3절 인공함양 시스템 개념 설계 ... 123
• 1. 인공함양 시스템 개념모델 및 시추착정 ... 123
• 2. 인공함양시스템의 경제성 평가 ... 127
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 146
• 제1절 목표 달성도 ... 148
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 149
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 150
• 가. 정책적 측면 ... 152
• 나. 과학기술적 측면 ... 152
• 다. 국민생활과 사회수준 향상에의 기여 측면 ... 152
• 제6장 연구개발과정에서 수집한해외과학기술정보 ... 154
• 제1절 제42회 국제수리지질학회(IAH) ... 156
• 1. 학회 개요 ... 156
• 2. 해외 연구동향 ... 156
• 3. IAH2018 한국 홍보 유치 활동 ... 158
• 4. 결론 및 건의사항 ... 159
• 제2절 EGU General Assembly 2014 ... 160
• 1. 학회 개요 ... 160
• 2. 주요 발표내용 요약 ... 160
• 3. 결론 ... 162
• 제3절 KIGAM-CCOP-UNESCO 국제 지하수 워크숍 ... 163
• 1. 개요 ... 163
• 2. 워크숍 일정 ... 163
• 3. UNESCO 방콕지부 방문 ... 165
• 4. 결론 및 건의사항 ... 166
• 제7장 참고문헌 ... 168
• 부록 ... 176
• 1. 자재 재품 자료 ... 178
• 2. 시추 착정공사 진행 내용 ... 180
• 끝페이지 ... 212