Variation of Water Quality of Brackish Water Reservoir and Hydrogeologic Characteristics of Dike Caused by Embankment Reinforcement

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(1)한국지구시스템공학회지. Vol. 46, No. 3 (2009) pp. 362-371 연구논문. 방조제 제체 보강에 따른 기수호 수질 및 제체 수리지질 특성 변화 송성호1)* · 이진용2). Variation of Water Quality of Brackish Water Reservoir and Hydrogeologic Characteristics of Dike Caused by Embankment Reinforcement Sung-Ho Song* and Jin-Yong Lee Abstract : To evaluate the effectiveness of reinforcement for prevention of seawater inflow through embankment, we carried out the spatial analysis with kriging method for measured electrical conductivities (EC) at eight points located within the brackish water reservoir and analyzed cross-correlation of water level variations with tide at four monitoring wells at the embankment before and after the reinforcement. From the EC variation during two years before and after reinforcement, it was inferred that seawater inflow regions were through the lower region of embankment where the high EC regions were identified before reinforcement while the high EC regions were moved to the inner brackish water reservoir after reinforcement. From correlation analysis results of water level variations at selected monitoring wells with tide, it was demonstrated that integrity of the embankment was improved because both time lags and maximum cross-correlation coefficient values were markedly increased and decreased, respectively. From this study, these two methods are revealed to be effective to evaluate reinforcement for embankment.. Key words : Embankment, Reinforcement, Seawater inflow, Brackish Water Reservoir, Electrical Conductivity, Cross-Correlation 요 약 : 방조제 제체를 통한 해수유입의 차단 효과를 평가하기 위하여, 기수호 내 8개 지점에서 보강공사 전후 약 2년간 정기적으로 심도별 전기전도도 및 온도 변화를 측정하였다. 또한 제체에 설치된 4곳의 수위관측공에서 측정된 수위변화 자료를 조위변화와 교차상관분석을 실시하였다. 약 2년간의 전기전도도 분포를 분석한 결과 보강공사 이전에 북서쪽에 형성된 높은 전기전도도 분포 범위가 보강공사 이후 서쪽으로 변화했으며, 전체적으 로 전기전도도값이 낮아지는 것으로 나타났다. 제체에 설치된 수위관측공의 수위변화 자료를 조위와 교차상관 분석한 결과 시간지연과 교차상관계수가 각각 현저하게 증가 및 감소함에 따라 제체 보강공사에 의한 해수유입 현상이 차단되는 것으로 나타났다. 결과적으로 정기적인 기수호내의 전기전도도 공간분석과 조위변화에 따른 제제내의 수위변화의 교차상관분석 기법은 방조제 제체의 보강효과를 평가하는데 유용한 것으로 밝혀졌다. 주요어 : 방조제, 보강공사, 해수유입, 기수호, 전기전도도, 교차상관. 서. 론. 방조제는 축조 후 조석에 의한 지속적인 하중변화로 인하여 시간이 경과함에 따라 구조가 취약해진다. 또한 바닥 매트, 바닥 보호공, 사석, 성토재 및 피복재 등 다양 한 물리적 성질을 가지는 재료들로 축조됨에 따라, 각 매 2009년 3월 26일 접수, 2009년 5월 15일 채택 1) 한국농어촌공사 농어촌연구원 2) 강원대학교 지질학과 *Corresponding Author(송성호) E-mail; [email protected] Address; Rural Research Institute, Korea Rural Community Corporation, Ansan 426-170, Korea. 362. 질 경계부인 불연속면에서 성토재 유실 등 제체 안정성 에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 송성호 등(2009)은 준 설해사를 이용하여 축조된 방조제 제체의 불연속면에 대 하여 비저항값과 콘저항치의 상관관계를 분석하여, 동일 한 구간에 대하여 정기적인 비저항 모니터링 방법이 방 조제 제체 안정성을 평가하는데 유용한 것으로 제시한 바 있다. 송성호 등(2007)은 본 연구지역과 유사한 담수호(실제 는 기수호, brackish water reservoir)의 방조제 제체에서 발생할 수 있는 구조적인 문제점을 파악하기 위하여, 물 리탐사 기법을 이용한 누수구간 및 심도에 대한 체계적 인 분석을 수행한 바 있다. 이러한 결과를 이용하여 보강.

(2) 방조제 제체 보강에 따른 기수호 수질 및 제체 수리지질 특성 변화. 구간 및 심도를 제시하였으며, 보강공사 이후 물리탐사 방법의 적용성 검증과 보강효과 등에 대한 해석 결과를 제시한 바 있다. 또한 방조제와 유사한 수리구조물로 누 수가 진행되고 있는 저수지 제체에 대하여 전기비저항 방법 등을 이용한 누수구간 및 유로 탐지 연구(조인기 등, 2006; Song et al., 2005) 및 누수구간 보강을 위한 그라우팅 개선 효과에 대한 연구(송성호 등, 2003)도 진 행된 바 있다. 일반적으로 방조제는 계획 단계에서부터 내․외측 수역 의 환경변화에 따른 다양한 환경변화를 예측하고, 환경 영향평가를 통하여 환경 및 수질에 대한 종합적인 평가 를 실시한다. 본 연구는 정밀안전진단 결과를 토대로 제 체에 대한 보강이 시행된 방조제에 대하여, 기수호의 수 질 변화 및 제체에 설치된 수위관측공에서의 수위변화 자료를 이용하여 보강공사 시공 전후의 결과에 대한 정 량적인 분석을 실시하였다. 이를 위하여 연구지역의 기수호 내 8개 지점에 대하여 전기전도도 및 수온 변화를 모니터링 하였으며, 제체에 설치한 4곳의 수위관측공에 대하여 수위변화를 시계열 (time series) 함수로 측정하였다. 기수호에 대한 전기전 도도와 수온 조사는 2006년 4월부터 2007년 3월까지 약 1년 간 기수호 표면, -1 m, -2 m 심도에 대하여 정기적 으로 수행하였다. 또한 수위관측공을 대상으로 한 수위 변화는 보강 전후 기간인 2007년 2월부터 2007년 6월초 와 2007년 9월부터 10월 초까지 각각 매 1시간 간격으 로 자동 측정하였다.. 연구방법 연구대상 방조제 본 연구지역인 방조제는 충청남도 태안군에 위치하며, 방조제의 총 길이는 2,981 m, 기수호의 면적은 286 ha 이다. 방조제의 유역면적은 약 3,370 ha로 비교적 작고, 유역 경계로부터 해안까지의 거리가 짧아 하천의 유량은 부족한 상황이다. Fig. 1은 방조제 평면도로 제체 총 길 이 약 2.9 km 중 중간에 위치한 섬을 중심으로 북서부 약 1.4 km와 남동부 약 1.5 km 구간으로 구분된다. 태안 군과 한국농촌공사(2007)에서 수행한 다양한 물리탐사 결과 방조제 제체를 통한 해수유입의 주요 통로는 제체 북서부 1.4 km 중 일부구간으로 밝혀졌으며 이 조사 결 과를 기초로 보강공사를 실시하여 현재 해수유입은 차단 된 상태이다. 방조제 제체에 대한 보강은 태안군과 한국 농촌공사(2007)의 조사 결과를 바탕으로, O-2와 O-4 수 위관측공 위치를 따라 전체구간에 대하여 시트파일(sheet pile)과 그라우팅을 병행하여 시공하였다. 기수호로 유입. 363. Fig. 1. Location map of the study area with eight measuring points for electrical conductivity. Coordinates along axis are TM in meter.. 되는 지표수는 방조제 조성 이후 조성된 남쪽 두개의 수 로를 통하여 유입된다. 여기서 기수호란 Table 1에서 제 시된 바와 같이, 물 속의 총용존고형량(TDS)이 담수호 에 비해 높은 호수를 말한다. 기수호의 전기전도도 및 수온 측정 일반적으로 기수호의 염분은 주로 제체나 배수갑문을 통한 해수유입과 토양염분 용탈 등에 의해 공급된다. 방 조제로 조성된 기수호의 경우 염분농도는 전기전도도 (electric conductivity, EC) 측정장비로 간단히 측정할 수 있으며, 이로부터 염분농도를 추정할 수 있다. 전기전 도도는 용액이 전류를 운반할 수 있는 정도를 말하며, 용 액 중 이온의 세기를 신속하게 평가할 수 있는 항목으로 전기비저항의 역수로 표현된다. 전기전도도는 온도 차이 에 의한 영향이 크기 때문에 측정결과의 통일을 기하기 위하여, 25℃인 비전도도(specific conductivity)값으로 환산한 결과를 이용하는 것이 일반적이다. 물의 온도는 접촉식 측온 저항계를 이용하여 측정한다. 측정에 사용한 장비는 미국 Hydrolab사의 Quanta G로, 비전도도의 측정 범위는 0∼100 mS/cm, 정확도는 ± 0.5% FSR이다. 수온 의 측정 범위는 -5∼50℃이고, 정확도는 ± 0.1℃이다. 물의 종류에 따른 비전도도의 범위는 다양한 방법에 의해 구분되지만, Freeze and Cherry(1979)가 제안한 TDS에 의한 구분법이 일반적이다(Table 1). Hem(1989)은 미국 Arizona의 Gila River에서 약 1년 동안 물을 채취하여 TDS와 비전도도 결과를 도시하여, 두 인자의 상관성이 매우 높은(r = 0.98) 관계식을 제시 한 바 있다(식 (1)). 국내에서는 김형수 등(2000)이 낙동 강권역의 지하수 수질 특성을 분석하기 위하여 약 150 제46권 제3호.

(3) 364. 송성호 · 이진용. Table 1. Classifications of water with TDS concentration (Freeze and Cherry, 1979) 3. Classifications. Total Dissolved Solids (mg/L, g/m ). Fresh water. 0∼1,000. Brackish water. 1,000∼10,000. Saline water. 10,000∼100,000. Brine water. > 100,000.                 . (2). lag 에서의 교차상관함수:. (1). 기수호 내 물에 대한 비전도도의 공간적인 분포 특성을 파악하기 위해서는 농도 분포도(isopleth map of concentration)의 작성이 필수적이다. 그러나 넓은 분포지역에 서 한정된 조사지점으로 정확한 비전도도 분포를 파악하 는 것은 불가능하기 때문에, 일정한 해발고도를 갖는 수 면을 기준으로 8개 지점에서 심도별로 측정된 비전도도 와 수온자료를 크리깅(kriging) 방법으로 분석하였다. 특 히 이 연구에서는 기수호 내 8개 지점에서 측정한 비전 도도 자료를 이용하였기 때문에 Freeze and Cherry (1979)가 제시한 물 분류법에 따른 해석을 위하여 식 (1) 을 이용하여 측정된 비전도도를 TDS로 환산한 결과를 활용하였다. 조석변화에 의한 제체 수위관측공 수위의 교차상관 분석 일반적으로 매질내의 수위변화는 매질을 구성하는 시 스템의 변동을 지시하기 때문에 매질의 특성을 이해하는 기초자료로 이용된다. 따라서 방조제 제체의 경우 외부 인자인 조석변화에 의한 반응을 시계열 함수로 정량적으 로 분석하는 것이 필요하다. 교차상관성(cross-correlation)은 두 가지 서로 다른 시 계열의 일정시차(lag time)의 상관관계로 정의되며, 교차 상관함수는 두 시계열 자료 사이의 상관도를 알아보기 위한 함수로 표시된다(Lee and Lee, 2000). 교차상관함 수는 먼저 식 (2)와 같이 교차공분산함수를 구하고, 이 결과를 두 자료의 표준편차의 곱(최대값)으로 나눠서 구 할 수 있다(식 (3)). 이때 교차상관함수는 -1.0∼+1.0 사 이의 범위로 나타나는데, 상관도가 높을수록 최고점에서 교차상관값이 크게 나타난다(Yaffee and McGee, 2000).. 한국지구시스템공학회지.                   ± ±⋯. 개의 지하수 시료에 대한 전기전도도와 TDS의 상관성을 분석하여, 전환계수를 0.64∼0.70 범위로 제시한 결과가 있다. 그러나 이 연구 결과는 지하수 시료 채취 시 온도분 포에 따라 전환계수 변화가 크게 나타남에 따라, 본 연구 에서는 Hem(1989)이 제시한 식 (1)을 이용하였다.    ×  ± . lag 에서의 교차공분산함수:.          .   ± ±⋯. (3). 본 연구지역인 방조제의 경우 제체에 설치된 수위관측 공의 수위 변동에 영향을 주는 주요인자는 조석으로, 이 연구에서는 방조제 인근의 조위관측소의 관측결과를 이 용하였다. 또한 각 관측공의 수위와 조석변화는 연속된 관측값이 있기 때문에, 연속적으로 관측된 기간이 가장 긴 경우의 자료를 분석에 이용하였다. 이때 각 수위관측 공에서 측정된 결과는 주변 조위관측소에서 측정한 조위 자료와 비교 분석하였으며, 식 (3)을 이용한 교차상관 분 석을 실시하여 조석변화의 영향을 분석하였다.. 결과 및 토의 기수호의 비전도도 및 수온 모니터링 본 연구에서는 기수호 내의 8개 지점에 대하여 2006 년 4월부터 2007년 3월까지 약 1년간, 기수호 표면, -1 m, -2 m 심도에 대한 비전도도와 수온 측정 결과를 분석 하였다. 또한 방조제 제체를 통한 해수유입 현상과의 관 계를 종합적으로 검토하기 위하여, 일평균 강수량과 일 평균 기온 등 기상 요소 분석 자료와 함께 해석하였다. Fig. 2는 연구지역 인근 서산기상대의 일평균 강수량 과 기온 자료를 분석한 결과로, 월평균 강수량은 2006년 7월의 494.5 mm가 최대이며, 2006년 9월의 10.1 mm가 최소이다. 2006년 5월과 6월의 월평균 강수량은 각각 133.5 mm와 226.8 mm이다. 월평균 기온은 2006년 8월 의 26.0℃가 최고이며, 2007월 1월의 0.2℃가 최소이다. Fig. 3은 기수호의 8개 지점에서 측정한 심도별 비전 도도 분포를 식 (2) 방법을 이용, 단순 크리깅 기법으로 공간 분석(spatial analysis)한 결과로, 약 1년간 기수호에 서 측정한 비전도도 값을 등농도선으로 나타낸 결과이 다. 분석 결과 2006년 4월의 경우 표층의 비전도도의 분 포는 16,050∼16,980 μS/cm, -1 m와 -2 m 심도에서는 각각 16,100∼17,000 μS/cm와 16,120∼17,300 μS/cm 로 전반적으로 깊이와 관계없이 비슷한 농도로 높게 나 타났다(Fig. 3(a), (b), (c)). 이러한 염분 분포를 식 (1)을 이용하여 TDS로 환산하면 약 10,000 mg/L로 Brackish.

(4) 365. 방조제 제체 보강에 따른 기수호 수질 및 제체 수리지질 특성 변화. Fig. 2. Seasonal variations of temperature and rainfall during 12 months. Table 2. Specific conductivities and calculated TDS with depth over time period in reservoir Period Apr. 2006. Jun. 2006. Aug. 2006. Oct. 2006. Mar. 2006 Nov. 2006. Depth (m). Specific conductivity (μS/cm). Calculated TDS (ppm). Classification by TDS. Surface. 16,050∼16,980. 9,470∼10,020. B* to S**. 1 m. 16,100∼17,000. 9,500∼10,030. 〃. 2 m. 16,120∼17,300. 9,510∼10,200. 〃. Surface. 16,300∼18,300. 9,600∼10,800. 〃. 1 m. 16,400∼18,300. 9,680∼10,800. 〃. 2 m. 18,200∼21,300. 10,740∼12,570. S**. Surface. 3,280∼4,640. 1,940∼2,740. B*. 1 m. 3,310∼4,770. 1,950∼2,810. 〃. 2 m. 3,380∼9,400. 1,990∼5,550. 〃. Surface. 8,110∼9,660. 4,780∼5,700. 〃. 1 m. 8,110∼9,660. 4,780∼5,700. 〃. Surface. 14,420∼15,300. 8,500∼9,030. 〃. 1 m. 14,430∼15,300. 8,510∼9,030. 〃. 2 m. 14,420∼15,700. 8,500∼9,260. 〃. Surface. 4,500∼5,520. 2,660∼3,260. 〃. B*: brackish water, S**: saline water. water와 Saline water 범위에 해당된다(Table 2). 2006년 6월의 경우는 6월 초에 측정한 결과로 표층의 비 전도도의 분포가 16,300∼18,300 μS/cm, -1 m와 -2 m 심 도에서는 각각 16,400∼18,300 μS/cm와 18,200∼21,300 μS/cm로 4월에 비해 전반적으로 약간 상승한 결과가 나 타났다(Fig. 3(d), (e), (f)). 이러한 상승 원인은 통상적인 갈수기 기간임에도 5월의 강수량이 133.5 mm로 상대적 으로 집중되었고, 또한 강수량의 대부분인 105 mm가 상 순인 10일 이전에 집중되어 나타난 것으로 판단된다. 따. 라서 월 기간 전체적으로는 유역 상류로부터 유입수가 감소되어 기수호의 수질 개선에 큰 기여를 못한 것으로 판단된다. 염분 농도는(식 (1))로 계산하면 TDS 기준으 로 약 10,800 mg/L로 Saline water 영역에 해당된다. 2006년 8월의 경우는 표층에서의 비전도도 분포가 3,280∼4,640 μS/cm, -1 m과 -2 m 심도에서는 각각 3,310∼4,770 μS/cm와 3,380∼9,400 μS/cm로 6월에 비 해 급격하게 낮아지는 것으로 분석되었다(Fig. 3(g), (h), (i)). 이러한 결과는 풍수기인 7월의 강수량이 494.5 mm. 제46권 제3호.

(5) 366. 송성호 · 이진용. Fig. 3. Specific conductivity distributions at reservoir in the study area. Equi-lines for (a) surface in Apr., (b) 1 m depth in Apr., (c) 2 m depth in Apr., (d) surface in Jun., (e) 1 m depth in Jun., (f) 2 m depth in Jun., (g) surface in Aug., (h) 1 m depth in Aug., (i) 2 m depth in Aug., (j) surface in Oct. of '06, (k) 1 m depth in Oct., (l) surface in May '07, (m) 1 m depth at May '07, (n) 2 m depth at May '07 and (o) surface in Nov, '07.. 한국지구시스템공학회지.

(6) 방조제 제체 보강에 따른 기수호 수질 및 제체 수리지질 특성 변화. 367. Fig. 4. Temperature distributions at reservoir in the study area. Equi-lines for (a) surface in Apr., (b) 1 m depth in Apr., (c) 2 m depth in Apr., (d) surface in Jun., (e) 1 m depth in Jun., (f) 2 m depth in Jun., (g) surface in Aug., (h) 1 m depth in Aug., (i) 2 m depth in Aug., (j) surface in Oct. of '06, (k) 1 m depth in Oct., (l) surface in May '07, (m) 1 m depth at May '07, (n) 2 m depth at May '07 and (o) surface in Nov, '07.. 제46권 제3호.

(7) 368. 송성호 · 이진용. 로 집중되어, 상류로부터 많은 양의 지표수가 유입되어 나타난 것으로 판단된다. 염분 농도는 식 (1)로 계산하면 TDS 기준으로 1,940∼5,550 mg/L로 나타났다. 2006년 10월의 경우에는 표층과 -1 m 심도의 비전도 도가 각각 8,110∼9,660 μS/cm로 동일하게 상승 경향이 나타나는데(Fig. 3(j), (k)), 이러한 결과는 강수량의 급격 한 감소로 상류로부터 유입되는 지표수의 수량이 감소함 에 따라 상대적으로 해수의 유입량이 증가한 결과로 판 단된다. 2007년 3월의 경우는 표층의 비전도도의 분포 가 14,420∼15,300 μS/cm, -1 m와 -2 m 심도에서는 각 각 14,430∼15,300 μS/cm와 14,420∼15,700 μS/cm범 위로 약 1년 전인 2006년 4월의 비전도도 값과 유사하 게 상승한 것으로 나타났다(Fig. 3(l), (m), (n)). 이에 비해 2007년 11월의 경우에는 표층의 비전도도 분포가 약 4,500∼5,520 μS/cm 범위로, 10∼11월 기간 이 갈수기로 상류로부터 유입되는 지표수의 수량이 감소 함에도 약 1년 전인 2006년 10월에 비해 전체적으로 약 4,000 μS/cm 정도 낮아진 것으로 분석되었다(Fig. 3(o)). 또한 이전 기간에 비해 고농도 구간이 북서쪽의 방조제 제체로부터 서쪽으로 이동하는 결과로 나타났다. 결과적으로 공간분석에 의한 기수호의 8개 지점에서 측정된 심도별 비전도도는 방조제의 북서쪽에서 가장 높 게 나타나며 남동쪽으로 진행하며 점차 낮아지는 경향이 나타났다. 이러한 경향은 약 1년 동안 지속적으로 나타 나며, 기수호 표면뿐만 아니라 -1 m과 -2 m 심도에서도 동일하게 나타났다. 그러나 방조제 제체 누수구간에 대 한 보강공사가 시행된 2007년 9월 이후에는 고농도의 분포가 서쪽으로 이동하며 전체적인 비전도도값이 낮아 짐에 따라, 방조제 제체 하부를 통한 해수유입이 감소됨 에 따른 결과로 판단된다. Fig. 4는 기수호 내의 동일한 지점에 대한 수온분석 결 과로 앞서 비전도도 분포와 마찬가지로 식 (2) 방법을 이 용 단순 크리깅 기법으로 공간 분석한 결과이다. 수온의 경우는 계절별로 5∼27℃의 넓은 범위로 나타나는데, 이 는 연구기간 중 일평균 기온인 0.2∼26.0℃의 기온 변화 영향을 받기 때문으로 판단된다. 6차례 분석한 등온도선 의 경우 앞서 비전도도의 결과와 마찬가지로 매 측정 시 점에서 심도와 관계없이 비슷한 값이 나타나며 방조제 제체의 북서쪽에서 가장 낮고 남동쪽으로 갈수록 증가하 는 것으로 나타났다. 방조제 제체 보강공사를 전후하여 기수호의 비전도도 와 수온 분포 결과를 종합하면, 북서쪽 제체를 중심으로 나타나는 높은 비전도도 분포는 방조제 제체를 통한 해수 유입의 영향이 직접적으로 나타난 것으로 해석된다. 이러 한 방조제 북서쪽 제체를 통한 해수의 유입은 태안군과. 한국지구시스템공학회지. 한국농촌공사(2007)에 의해 수행된 전기, 전자 및 탄성파 탐사 결과로 나타난 해수유입 구간과 일치한다. 또한 보 강공사 이후의 기수호 비전도도 분포 결과는 제체 하부를 통한 해수유입이 차단됨에 따라 나타난 결과로 판단된다. 제체 수위관측공에서 조석변화에 따른 수위 상관성 분석 본 연구에서는 방조제 제체를 통한 해수유입 현상을 규명하기 위하여, 만조 시 제체를 통해 해수가 유입되는 지점 인근에 설치한 두 지점의 해측과 기수호측에 각각 설치된 4공의 수위관측공을 이용해 조석변화와 수위의 상관성을 분석하였다(Fig. 5). 또한 제체 보강공사 이후 기수호 측 2곳의 수위관측공을 이용하여 보강에 의한 해 수유입 차단 효과를 분석하였다. 수위측정 기간은 보강공사 이전의 경우에는 2007년 2 월 20일부터 2007년 5월 30일까지 약 100일간이며, 보 강공사 이후에는 2007년 9월 28일부터 2007년 10월 5 일까지 약 8일간 실시하였다. 두 경우 모두 수위변화는 매 1시간 간격으로 자동으로 측정하였다. 이때 수위관측 공은 각각 3 m 깊이의 유공관으로 설치되어, 전 구간이 완전 관통(full penetration)된 상태이다. 각 수위관측공 에서 측정된 결과는 주변 조위관측소에서 측정한 조위자 료와 비교 분석하였으며, 식 (3)을 이용하여 교차상관 분 석을 실시하여 조석변화의 영향을 분석하였다. Fig. 6은 방조제 인근 조위관측소에서 측정된 조석변 화 자료를 이용하여, 4곳의 수위관측공(O-1, O-2, O-3,. Fig. 5. (a) Location map of monitoring wells for measuring water level at northeastern part of embankment and (b) cross section of embankment near monitoring wells..

(8) 방조제 제체 보강에 따른 기수호 수질 및 제체 수리지질 특성 변화. 369. Fig. 6. Cross-correlations between tidal variation and water level at four observation wells of (a) O-1, (b) O-2, (c) O-3 and (d) O-4 before reinforcement. Time lags are 0 hour except O-3 with 1 hour and maximum cross-correlation values are 0.98, 0.70, 0.94, and 0.74, respectively.. O-4)의 수위 변화를 교차상관 분석한 결과이다. 분석 결 과 기수호측 관측공인 O-3를 제외한 3곳의 수위 변화는 조위변화에 시간지연 없이 동시에 변화하는 것으로 나타 났다. 반면 O-3 관측공의 경우에는 조위변화에 약 1시간 지연되어 지하수위 변화가 나타났다. 그러나 4곳의 관측 정 모두에서 관측정별로 교차상관도가 0.7∼0.98로 매우 높기 때문에, 제체를 통한 직접적인 해수유입 현상이 나 타나는 것으로 해석될 수 있다. Fig. 7은 보강공사 이후 기수호측 O-1과 O-3 수위관측 공에 대하여 조위 변화에 의한 수위 변화를 교차상관 분 석한 결과이다. 20분 간격으로 분석된 두 수위관측공에 서의 시간지연은 각각 100분과 120분으로 나타났으며 (Fig. 7(a), (c)), 1시간 간격으로 분석된 결과는 2시간으 로 나타났다(Fig. 7(b), (d)). 따라서 보강공사 이전에 각. 각 0과 1시간의 시간지연에 비해 보강 후 2시간과 1시간 의 시간지연 효과가 커진 것을 알 수 있다. 또한 최대 교 차상관계수는 각각 0.89와 0.81로, 보강공사 이전의 0.98 과 0.94에 비해 낮아진 것으로 나타났다. 이러한 시간지 연과 최대 교차상관계수의 비교 결과는 당초 정밀안전진 단 결과 제시된 누수구간에 대하여, 보강공사 이후 누수 영향이 감소됨에 따라 나타난 것으로 사료된다.. 결. 론. 본 연구에서는 기수호의 수질 변화 및 제체에 설치된 수위관측공에서의 수위변화 자료를 활용하여 방조제 제 체에 대한 보강공사 전후의 변화를 토대로 다음과 같은 결론을 제시하였다. 제46권 제3호.

(9) 370. 송성호 · 이진용. Fig. 7. Cross-correlations between tidal variation and water level at two observation wells, (a) and (c) for O-1, (c) and (d) for O-3 after reinforcement. Both (a) and (c) are analyzed with data of every 20 min, (b) and (d) are of every 1 hour. Time lags are 120 min and 100 min corresponding to 2 hour at two observation wells of O-1 and O-3. Maximum cross-correlation values are 0.87, 0.89, 0.86, and 0.81, respectively.. 1. 방조제 제체를 통하여 유입된 해수는 기수호의 수 질에 큰 영향을 미치기 때문에, 제체를 통한 해수유입 현 상을 규명하기 위하여 정기적으로 기수호의 비전도도 및 수온 분포의 파악이 필요하다. 본 연구지역의 경우 방조 제 제체 하부를 통한 해수유입 방지를 위한 보강공사 전 후의 약 2년간 기수호 내 8개 지점에서 심도별로 측정된 비전도도 및 수온 변화를 크리깅 기법을 이용하여 공간 분석하였다. 이 결과 제체 북서쪽 일부구간을 통한 해수 유입에 의한 높은 비전도도 구간이 보강공사 이후 서쪽 으로 이동하며, 전체적으로 비전도도 값이 낮아짐에 따 라 보강공사에 의하여 제체 하부를 통한 해수유입 현상. 한국지구시스템공학회지. 이 차단된 것으로 나타났다. 2. 조위 변화 자료를 이용하여 보강공사 전후의 제체 의 수위변화를 교차상관 분석한 결과, 보강공사 이후 수 위변화의 시간지연과 최대 교차상관계수가 개선되는 것 으로 나타남에 따라 향후 이 방법을 보강효과 검증 기법 에 추가하여 활용할 수 있을 것으로 사료된다. 3. 기수호의 비전도도 분포 결과로부터 갈수기와 풍수 기에 관계없이 내측 농경지 부근의 해안선을 따라 상대 적으로 낮은 비전도도 분포가 나타나는데, 이러한 원인 으로 향후 해안지하수의 유출 등 추가적인 연구가 필요 한 것으로 판단된다..

(10) 방조제 제체 보강에 따른 기수호 수질 및 제체 수리지질 특성 변화. 사. 사. 본 연구는 21세기 프론티어연구개발 사업인 수자원의 지속적 확보기술개발 사업단의 연구비(과제번호 3-3-3) 지원에 의해 수행되었습니다. 연구 진행 과정에서 기수 호 수질 측정 자료 사용을 허락해주신 농어촌연구원의 황선경 연구원님께 감사드립니다. 또한 심사과정에서 유 익한 의견을 제시해 주신 익명의 세분 심사위원님들께 진심으로 감사드립니다.. 참고문헌 김형수, 원이정, 박희열, 2000, “낙동강권역 지하수 수질 특성 고찰: 전기전도와 총고용물 함량의 상관성 분석을 중심으로,” (사)한국지하수토양환경학회 추계학술대회 발표논문집, 한국지하수토양환경학회, 포항공과대학교, pp. 40-43. 송성호, 용환호, 장의웅, 2003, “주입재별 저수지 제체 그라 우팅 개선 효과 평가,” 한국지구시스템공학회지, 제40권, pp. 69-77. 송성호, 이규상, 김영규, 성백욱, 김양빈, 김동호, 2007, “방 조제 해수유입 구간 탐지를 위한 전기, 전자탐사 적용,” 한국지구시스템공학회지, 제44권, pp. 235-243.. 371. 송성호, 이규상, 강미경, 조인기, 2009, “준설해사로 성토된 방조제 제체 비저항 분포와 다짐특성 비교,” 한국지구시 스템공학회지, 제46권, pp. 207-216. 조인기, 염지연, 김기주, 박영규, 2006, “저수지 누수유로 파악을 위한 측선간 전기비저항 토모그래피,” 한국지구 시스템공학회지, 제43권, pp. 585-590. 태안군, 한국농촌공사, 2007, ○○지구 방조제 정밀안전진 단(물리탐사) 용역 보고서. Freeze, R. A. and Cherry, J. A., 1979, Groundwater, Prentice Hall, Englewood Cliffs, USA. Hem, J. D., 1989, Study and interpretation of the chemical characteristics of natural water, 3rd ED, U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 2254. Lee, J. Y. and Lee, K. K., 2000, “Use of hydrologic time series data for identification of recharge mechanism in a fractured bedrock aquifer system,” Journal of Hydrology, Vol. 229, pp. 190-201. Song, S. H., Song, Y., and Kwon, B. D., 2005, “Application of hydrogeological and geophysical methods to delineate leakage pathways in an earth fill dam,” Exploration Geophysics, Vol. 36, pp. 92-96. Yaffee, R. and McGee, M., 2000, Introduction to Time Series Analysis and Forecasting, Academic Press, San Diego, USA.. 송 성 호. 이 진 용. 1988년 2월 서울대학교 지구과학교육과 학사 1990년 2월 서울대학교 지구과학교육과 석사 2001년 8월 서울대학교 지구과학교육과 박사. 1996년 2월 서울대학교 지질과학과 학사 1998년 2월 서울대학교 지질과학과 석사 2001년 2월 서울대학교 지구환경과학부 박사. 현재 한국농촌공사 농어촌연구원 책임연구원 (E-mail; [email protected]). 현재 강원대학교 지질학과 교수 (E-mail; [email protected]). 제46권 제3호.

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