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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 23
제1절 연구개발의 목적 23
제2절 연구개발의 필요성 23
제3절 연구 범위 및 주요 연구 내용 24
1. 연구 범위 24
2. 주요 연구 내용 24
제4절 지금까지의 연구개발 실적 26
제2장 국내 기술개발 현황 31
제1절 국내외 관련 기술 및 산업 동향 31
1. 국내 기술 및 산업 동향 31
2. 국외 기술 및 산업 동향 34
3. 특허 동향 36
4. 정부지원정책 현황 42
5. 종합 결론 44
제2절 연구개발과제 및 대상기술의 중복성 46
1. 연구개발과제의 중복방지를 위한 조사 및 검토결과 46
2. 연구개발과제의 차별화 방안 46
제3절 타 산업 및 국내외 연계·협력 가능성 47
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 48
제1절 실증연구지역 지하수환경 모니터링 시스템 구축 및 특성평가 48
1. 수변 수막재배 지역 지하수환경 모니터링 시스템 구축 및 특성평가 48
제2절 지하수위복원 인공함양 요소기술 개발 95
1. 정호주입식 인공함양 핵심 기술 개발 95
2. 농업용 인공함양수 수질 기준 선정을 위한 빗물 및 지하수 수질 분석 98
3. 충적층 지역 clogging에 의한 대수층 투수계수 및 공극율 변화 모델 검토 및 개발 113
4. 지하수 인공함양 시 최적의 주입정 위치를 평가하는 FORTRAN 프로그림 개발 133
5. 수막재배 사용수의 회수율 향상 기술 172
제3절 시설재배 빗물 인공함양 시스템 구축 179
1. 실증연구지역 위치 및 연구 수행절차 179
2. 시설재배 빗물 인공함양 및 지하수 재순환 시스템 설계 185
3. 시설재배 빗물 인공함양 및 지하수 재순환 시스템 구축 및 평가 190
4. 집수 시스템 구축 및 미세기포 기반 부상분리 전처리 핵심기술 개발 229
제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 236
제1절 연구개발 목표의 달성도 236
제5장 연구개발결과의 활용계획 237
제1절 연구결과의 활용방안 및 기대성과 237
1. 연구결과의 활용방안 237
2. 기대성과 및 파급효과 237
3. 연구결과의 기업 활용방안 237
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 239
제7장 참고문헌 240
표 3.1.1. 수위 관측점의 위치, 관측공 심도 및 수위 관측기간 51
표 3.1.2. 농업용수로와 지하수위 판측공간의 이격거리에 대한 각 관측공별 최대 수위 강하량 및 수위강하율 60
표 3.1.3. 2차원 전기비저항탐사 측선 및 수직탐사 측점의 좌표, 깊이, 전개 망향 67
표 3.1.4. 주입정, 양수정, 관측정 개요 74
표 3.1.5. 물리검층 로그의 표기 및 단위 74
표 3.1.6. 물리검층으로 측정된 원위치 물성 77
표 3.1.7. 월별 강수량 및 침투량 84
표 3.1.8. 시험정, 관측정, 기본시험조건 89
표 3.2.1. 빗물시료 채취 현황 101
표 3.2.2. H-3 concentration in the groundwater and stream water 106
표 3.2.3. 'K'를 결정하는데 사용된 column 114
표 3.2.4. 실험 세부 정보 115
표 3.2.5. Bioclogging 전의 'K'값 117
표 3.2.6. 유입수의 특성 117
표 3.2.7. pH, EC, COD, 탁도, 및 박테리아가 없는 column에 대한 세부 정보 119
표 3.2.8. 민감도 분석을 위한 base set 125
표 3.2.9. 하천으로부터의 이격거리에 따른 9개 우물군의 평균 양수량 변화 138
표 3.2.10. 담금질 모사 기법의 계산 과정 144
표 3.2.11. 4개의 수리전도도 임의장 생성 결과 157
표 3.2.12. 쌍군집 양수정 배열에 대한 담금질 모사 결과 169
표 3.2.13. 수막시스템 유형별 특징 173
표 3.2.14. 수막유형별 원수(지하수) 사용량 176
표 3.2.15. 수막유형별 수막용수 공급량 176
표 3.2.16. 수막유형별 수막용수 회수량 176
표 3.3.1. 지하수 관측정 설계 185
표 3.3.2. 양수정 및 주입정 설계 187
표 3.3.3. 시추조사 장비 구성 192
표 3.3.4. 주상도 기재내용 193
표 3.3.5. 토질의 육안적 분류방법 193
표 3.3.6. 흙의 통일분류법 194
표 3.3.7. 지반조사 시 암반분류기준 196
표 3.3.8. 코어의 형성 분류와 암질비(RQD)에 따른 암질상태 197
표 3.3.9. 코어의 형상 구분 197
표 3.3.10. OB-1-20 총괄표 199
표 3.3.11. OB-1-20의 지층구성상태 199
표 3.3.12. OB-5-30 총괄표 200
표 3.3.13. OB-5-30의 지층구성상태 200
표 3.3.14. OB-6-35 총괄표 201
표 3.3.15. OB-6-35의 지층구성상태 202
표 3.3.16. OB-7-30(50) 총괄표 203
표 3.3.17. OB-7-30(50)의 지층구성 상태 203
표 3.3.18. 관측정 설치 재원(OB-1-05) 205
표 3.3.19. 관측정 설치 재원(OB-1-10) 205
표 3.3.20. 관측정 실치 재원(OB-1-20) 206
표 3.3.21. 관측정 설치 제윈(OB-1-30) 206
표 3.3.22. 관측정 설치 재원(OB-2-05) 207
표 3.3.23. 관측정 설치 재원(OB-3-05) 207
표 3.3.24. 관측정 설치 제원(OB-4-05) 208
표 3.3.25. 관측정 설치 재원(OB-5-05) 208
표 3.3.26. 관측정 설치 재원(OB-5-10) 209
표 3.3.27. 관측정 설치 재원(OB-5-20) 209
표 3.3.28. 관측정 설치 재원(OB-5-30) 210
표 3.3.29. 관측정 설치 재원(OB-6-35) 210
표 3.3.30. 관측정 설치 재원(OB-7 30(50)) 211
표 3.3.31. 관측정 설치 재원(OB-8-50) 211
표 3.3.32. 양수정(PW-1-50)과 주입정(IW-1-50)의 지층구성상태 214
표 3.3.33. 양수정 설치 재원(PW-1-50) 216
표 3.3.34. 주입정 설치 재원(IW-1-50) 216
표 3.3.35. 양수 시설물 재원 217
표 3.3.36. 수질검사 결과 219
표 3.3.37. 강우량 225
표 3.3.38. 토지이용도별 기초 유출계수의 표준값 226
표 3.3.39. 시스템 적용 면적 226
표 3.3.40. 유출량 계산 227
표 3.3.41. 주입량 228
표 3.3.42. 시스템 평가 228
그림 3.1.1. 지하수 양수가 지하수-지표수 상호작용에 미치는 영향 49
그림 3.1.2. 연구지역의 수계, 농업용수로 현황 및 수위관측점 위치 50
그림 3.1.3. 지하수 관정, 하천 및 농엽용수로에서의 수위 변화 52
그림 3.1.4. 수막재배 전의 하천수위외 지하수위 변화 및 수리구배 55
그림 3.1.5. 농업용수로와 주변 관측공 지하수위 변화 56
그림 3.1.6. 연구지역의 농업용수로 (수로 바닥에 자갈층의 분포) 57
그림 3.1.7. 지하수위와의 상호작용 주체를 가리기 위한 지표수위 관측자료, 관측기간 선정 및 관측수위 비교 58
그림 3.1.8. 지하수위와 농업용수로 수위, 지하수위와 하천수위의 파형 비 59
그림 3.1.9. 농업용 수로로 부터 관측공까지의 거리와 총 수위강하량, 하천으로부터 관측공까지의 거리와 수위강하율간의 상관관계 60
그림 3.1.10. 청원군 가덕면 상대리 지역의 수막재배 현황 및 유량 측정 지점 62
그림 3.1.11. 주, 야간 유출량 실측 장면 63
그림 3.1.12. 기저유출분리 64
그림 3.1.13. 하천수위와 유출량과의 관계곡선 64
그림 3.1.14. 농업용수로 수위 자료 65
그림 3.1.15. 수막재배 지하수 사용량 65
그림 3.1.16. 2차원 전기비저항탐사 측선, 수직탐사 측점 및 시험시추공 위치도 67
그림 3.1.17. Line 1의 2차원 전기비저항 역산 결과(Modified pole-pole array) 69
그림 3.1.18. Line 1의 2차원 전기비저항 역산 결과(dipole-dipole array) 69
그림 3.1.19. Line 2의 2차원 전기비저항 역산 결과(Modified pole-pole array) 70
그림 3.1.20. 연구지역에서 수행된 수직탐사의 겉보기 비저항 71
그림 3.1.21. 수직탐사 역산 결과. 72
그림 3.1.22. 수직탐사 결과 비교. 72
그림 3.1.23. T-6과 T-7의 겉보기 비저항값의 상관관계 73
그림 3.1.24. 관측공의 온도, 전기전도도검층 결과 76
그림 3.1.25. 자연감마로그의 분석 결과 76
그림 3.1.26. 중성자검층 빚 자연감마검층 결과 78
그림 3.1.27. 양수정 및 주입정의 온도, 전기전도도, 자연감마, 중성자검층 로그 79
그림 3.1.28. Gee 라이지미터와 토양수분센서 81
그림 3.1.29. 모니터링 장비 설치 82
그림 3.1.30. 비닐하우스 내·외부전경 83
그림 3.1.31. 침투량 관측결과 84
그림 3.1.32. 토양수분변화 86
그림 3.1.33. 토양내 온도 87
그림 3.1.34. 토양내 EC 변화 88
그림 3.1.35. 수리시혐공의 배열 및 위치 90
그림 3.1.36. 양수시험 해석결과 91
그림 3.1.37. 단계양수시험동안 경과시간에 따른 수위변화 곡선 92
그림 3.1.38. 단계양수시험 해석결과 92
그림 3.1.39. 무양수 단계주입시험시 수위변화곡선 93
그림 3.1.40. 양수 단계주입시힘시 수위변화 곡선 93
그림 3.1.41. 무양수 단계주입시험시 온도변화곡선 93
그림 3.1.42. 양수 단계주입시험시 온도변화곡선 93
그림 3.1.43. PW1관정의 농도이력곡선 94
그림 3.1.44. PW2관정의 농도이력곡선 94
그림 3.2.1. 대구경용 단공 주입-양수 복합관 개요 96
그림 3.2.2. 대구경용 단공 주입-양수 복합관 개요 97
그림 3.2.3. 샘플러의 내부 구성 100
그림 3.2.4. 샘플러의 채수부 100
그림 3.2.5. 유출빗물 샘플러 설치지점 위치도 101
그림 3.2.6. 연구지역 현장에 설치된 유출빗물 샘플러 101
그림 3.2.7. 연구지역 현장에 설치된 유출빗물 샘플러를 이용한 초기 빗물 연속 채수 결과 102
그림 3.2.8. 강우지속시간에 따른 빗물의 성분별 농도 변화 103
그림 3.2.9. Rn-222 concentration variation with groundwater and surface water interaction 105
그림 3.2.10. Groundwater monitor well location 105
그림 3.2.11. Groundwater physlcal character var1atlon wlth sarnpllng tune 107
그림 3.2.12. Elements concentration variation of the groundwater with sampling time 108
그림 3.2.13. Groundwater/River ratio variation of element with different well 109
그림 3.2.14. Rn-222 concentration variation with different sampling time 109
그림 3.2.15. Rn-222 concentration variation between upper and lower of the dam 110
그림 3.2.16. Relative Rn-222 concentration variation between upper and lower of the dam with shallow groundwater 111
그림 3.2.17. Rn-222 concentration variation in the groundwater between far and near stream 112
그림 3.2.18. Constant Head Permeameter(분해된 모습) 115
그림 3.2.19. Constant Head Permeameter(조립된 모습) 116
그림 3.2.20. Biocolgging 전후 'K' 값의 변화 118
그림 3.2.21. Column에서의 pH 변화 118
그림 3.2.22. Column에서의 EC 변화 118
그림 3.2.23. Column에서의 COD 변화 119
그림 3.2.24. Column에서의 탁도 변화 119
그림 3.2.25. 실험을 통해 획득된 biocolgging 전과 후의 수리전도도 변화 123
그림 3.2.26. 지하수 흐름을 위한 초기조건 및 경계조건 124
그림 3.2.27. 오염물 거동을 위한 초기조건 및 경계조건 124
그림 3.2.28. 초기 미생물 농도에 따른 biocolgging 전과 후 수리전도도 변화 126
그림 3.2.29. 미생물의 성장률에 따른 biocolgging 전과 후 수리전도도 변화 128
그림 3.2.30. K30 에 따른 biocolgging 전과 후 수리전도도 변화(이미지참조) 129
그림 3.2.31. K30 에 따른 biocolgging 전과 후 수리전도도 변화(이미지참조) 131
그림 3.2.32. 미생물의 소멸률에 따른 biocolgging 전과 후 수리전도도 변화 132
그림 3.2.33. 모델 영역 및 경계조건 133
그림 3.2.34. 하천으로부터의 이격거리 및 수리전도도에 따른 취수정의 개발가능량 변화 135
그림 3.2.35. 하천으로부터의 이격거리 및 함양량에 따른 취수정의 개발가능량 변화 136
그림 3.2.36. 우물 배열 형태 137
그림 3.2.37. 관정수의 증가에 따른 개별 관정의 평균 취수량 감소 137
그림 3.2.38. 관정 배열에 따른 우물간 간섭 효과 138
그림 3.2.39. 기존우물(PW1)에 간섭을 일으키는 신규 취수정의 설치 방향 139
그림 3.2.40. 신규 취수정의 설치 위치에 따른 간섭 효과 139
그림 3.2.41. 최적화 모델 흐름도 142
그림 3.2.42. 주입정의 위치에 따른 회수율 변화 144
그림 3.2.43. 이격거리 30 m 우물군에서 주입정의 위치에 따른 회수율 변화 146
그림 3.2.44. 이격거리 100 m 우물군에서 주입정의 위치에 따른 회수율 변화 147
그림 3.2.45. 수리전도도의 변화가 회수율에 미치는 영향 148
그림 3.2.46. 지하수 함양량 변화가 회수율에 미치는 영향 149
그림 3.2.47. 주입정의 위치에 따른 총양수량 및 주입량 변화 150
그림 3.2.48. 군집 배열 양수정 주변에서 주입정의 위치(filled Circle)에 따른 양수정의 양수량 증가량의 변동계수 변화(open Circle) 151
그림 3.2.49. 이격거리 30 m 우물군에서 주입정의 위치에 따른 양수량 증가량의 변동계수 변화 152
그림 3.2.50. 이격거리 100 m 우물군에서 주입정의 위치에 따른 양수량 증가량의 변동계수 변화 153
그림 3.2.51. 이격거리 30 m 우물군에서 주입정의 위치에 따른 통합목적함수(m-3) 변화(이미지참조) 155
그림 3.2.52. 이격거리 100 m 우물군에서 주입정의 위치에 따른 양수량 증가량의 변동계수 변화 156
그림 3.2.53. 수리전도도 임의장의 확률분포 158
그림 3.2.54. 생성된 불균질 매질의 수리진도도 분포 159
그림 3.2.55. 우물군 주변지역의 수리전도도 분포 159
그림 3.2.56. 불균질 매질에서의 주입정 위치에 따른 회수율 변화 160
그림 3.2.57. 불균질 매질에서의 주입정 위치에 따른 주입량(m³) 변화 161
그림 3.2.58. 불균질 매질에서의 주입정 위치에 따른 변동계수 변화 162
그림 3.2.59. 불균질 매질에서의 주입정 위치에 따른 통합목적함수 변화 163
그림 3.2.60. 회수율 최적화를 위한 담금질 기법의 입력변수 민감도 분석 165
그림 3.2.61. 초기온도가 최적화 수렴도에 미치는 영향 165
그림 3.2.62. 군집형 양수정 배열에 대한 2개 주입정 최적 위치 결정 결과 167
그림 3.2.63. 쌍군집 양수정 배열에 대한 2개 주입정 최적 위치 결정 결과 168
그림 3.2.64. 통합목적함수에 대한 2개 주입정 최적 위치 170
그림 3.2.65. 각 시험온실에 설치된 수막시설의 종류 173
그림 3.2.66. 적외선 열화상 카메라(FLIR E60) 173
그림 3.2.67. 적외선 열화상에 의한 수막재배 온실의 수막용수 손실 부위 탐색 174
그림 3.2.68. 수막시스템의 기본 구성도 175
그림 3.2.69. 수막시설 유형별 외기온에 따른 온실내 기온 비교 178
그림 3.2.70. 안개수막장치에 의한 수막가동시 피복재 위치별 열관류율 측정 결과 178
그림 3.3.1. 청원군 윌별 기온/강수량(10년 평균) 현황 180
그림 3.3.2. 청원군 지질도(150,000) 181
그림 3.3.3. 실증연구지역 유역 현황도 182
그림 3.3.4. 실증연구지역 수문지질단위도 182
그림 3.3.5. 실증연구지역 위치도 183
그림 3.3.6. 연구 수행 젤차 184
그림 3.3.7. 관측정 설계 모식도 186
그림 3.3.8. 양수정 및 주입정 설계 모식도 188
그림 3.3.9. 시스템 설계도 189
그림 3.3.10. 관측정 설치 위치도 190
그림 3.3.11. 관측정 설치 순서도 191
그림 3.3.12. 암반의 성인에 의한 분류 195
그림 3.3.13. OB-1-20 시추조사 현장사진 198
그림 3.3.14. OB-5-30 시추조사 현장사진 200
그림 3.3.15. OB-6-35 시추조사 현장사진 201
그림 3.3.16. OB-7-30(50) 시추조사 현장사진 203
그림 3.3.17. 관측정 시추조사 단면도 204
그림 3.3.18. 양수정 및 주입정 설치 위치도 212
그림 3.3.19. 양수정 및 주입정 상세 위치도 213
그림 3.3.20. 양수정 및 주입정 설치 순서도 213
그림 3.3.21. 양수정(PW-1-50)의 단재별 설치작업 현장사진 215
그림 3.3.22. 주입정(IW-1-50)의 단계별 설치작업 현장사진 215
그림 3.3.23. 양수정 시설도 217
그림 3.3.24. 양수정 시설물 설치사진 218
그림 3.3.25. 수질측정 및 시료채취 219
그림 3.3.26. 시스템 설치도 220
그림 3.3.27. 시설 세부 설치도 221
그림 3.3.28. 주요 공정별 현장사진 222
그림 3.3.29. 시스템 적용 면적 227
그림 3.3.30. 자체사진연구, 횡류식 여과시스템 개발(특허등록) 230
그림 3.3.31. 자체 사전연구, 수평완속 여과시스템 개발(특허등록) 230
그림 3.3.32. 판교 열병합발전소 40억원 규모 수처리시설 단독 설계·시공 230
그림 3.3.33. 마세기포에 의한 오염물젤 부상분리 제거 231
그림 3.3.34. 마세기포 장치에 의한 오염물질 부상분리 제거사진 231
그림 3.3.35. 부상분리조 설계 및 제작후 미세기포 수처리사진 232
그림 3.3.36. 수처리 장치 설치 및 터치스크린 설치 사진 232
그림 3.3.37. 메인화면 233
그림 3.3.38. 레이아웃 화면 234
그림 3.3.39. 스위치 패널 235
그림 3.3.40. 알람발생시 확일할 수 있는 화면 235
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