KR20220098550A - 인공함양 최적화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 대수층에 담수를 주입하는 주입관정을 구비한 인공함양 시스템에서 컴퓨터를 이용하여 인공함양의 최적화 조건을 설계하는 방법으로서, 대수층에 주입할 수 있는 담수의 최대 허용 주입량(Q1)을 산출하는 단계; 상기 산출된 최대 허용 주입량(Q1)에 기초하여, 상기 주입관정 측면의 관통공 형성 영역인 스크린의 높이(L1)를 결정하는 단계; 및 상기 스크린 높이(L1)에 기초하여, 대수층에 주입할 담수의 주입압력(P1)을 결정하는 단계;를 포함하는 인공함양 최적화 방법을 제공한다.

Description

인공함양 최적화 방법 {Method for optimizing a design of artificial recharge}
본 발명은 인공함양 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 피압대수층에 담수를 주입하기 위한 주입관정의 구성 및 주입압력과 주입량을 최적 조건으로 결정하기 위한 인공함양 최적화 방법에 관한 것이다.
불투수층과 같은 난투수층의 하부에 대수층이 발달한 경우 대수층내 지하수는 자유수면을 가지지 않고 피압 상태가 되며 이러한 대수층을 피압대수층(被壓帶水層; confined aquifer)이라 부른다. 피압대수층은 물(담수)을 저장할 수 있으므로 예컨대 우기 때 물을 저장했다가 건기 때 양수하여 물을 사용할 수 있으며 이와 같이 여러 다양한 목적으로 피압대수층에 물을 주입하거나 양수하는 기술을 인공함양 기술이라 한다.
인공함양 효과를 극대화하려면 가능한 적은 수의 관정을 매설하고 관정을 통해 가능한 많은 양의 물을 피압대수층에 주입하는 것이 경제적일 것이다. 그러나 하나의 관정에 많은 물을 주입하게 되면 수압으로 인해 피압대수층 상부의 난투수층에 크랙이 생기고 이 크랙을 통해 물이 지표면으로 용출하여 물이 유실된다.
따라서 인공함양을 하려는 지역에 따라 적절한 개수의 관정을 매설하고 적절한 양의 담수를 주입하여 인공함양을 하고 있는데, 현재 많은 경우 이러한 관정의 구성이나 주입량 및 주입압력 등을 경험에 기초하여 결정하고 있는 실정이다.
특허문헌1: 한국 공개특허 제10-2011-0072559호 (2011년 6월 29일 공개) 특허문헌2: 한국 공개특허 제10-2012-0057461호 (2012년 6월 5일 공개)
상술한 것처럼 종래에는 주입관정의 설계와 주입량, 주입압력 등을 경험에 기초하여 설정하고 인공함양을 수행하였지만 이 경우 크랙이 발생하여 인공함양이 실패하거나 또는 실제로 주입할 수 있는 양보다 더 적은 양의 담수만 주입하여 결과적으로 인공함양을 비효율적으로 하는 경우가 많았다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주입관정을 매설하려는 지역의 난투수층과 피압대수층의 특성에 기초하여 주입관정의 구조(스크린 높이)를 결정하고 이에 따른 최대 허용 주입압력과 최대 허용 주입량을 산출한 후 이에 따라 주입관정을 매설하고 담수를 주입하도록 함으로써 최적 조건으로 인공함양을 수행할 수 있는 인공함양 최적화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 대수층에 담수를 주입하는 주입관정을 구비한 인공함양 시스템에서 컴퓨터를 이용하여 인공함양의 최적화 조건을 설계하는 방법으로서, 대수층에 주입할 수 있는 담수의 최대 허용 주입량(Q1)을 산출하는 단계; 상기 산출된 최대 허용 주입량(Q1)에 기초하여, 상기 주입관정 측면의 관통공 형성 영역인 스크린의 높이(L1)를 결정하는 단계; 및 상기 스크린 높이(L1)에 기초하여, 대수층에 주입할 담수의 주입압력(P1)을 결정하는 단계;를 포함하는 인공함양 최적화 방법을 제공한다.
이 때 일 실시예에서, 상기 최대 허용 주입량(Q1)을 산출하는 단계가, 임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입압력(Pi,Max)을 산출하는 단계; 임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 주입량(Qi)을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 허용 주입압력과 주입량 사이의 관계에 기초하여, 임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입량(Qi,Max)을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
이 때 일 실시예에서 상기 스크린 높이(L1)를 결정하는 단계에서, 상기 임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입량(Qi,Max)의 관계에서 최대값을 갖는 허용 주입량을 최대 허용 주입량(Q1)으로 결정하고 이 때의 스크린 높이를 상기 스크린 높이(L1)로 결정할 수 있다.
이 때 일 실시예에서 상기 주입압력(P1)을 결정하는 단계에서, 상기 임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입압력(Pi,Max)의 관계에서 상기 스크린 높이(L1)에 대응하는 허용 주입압력을 상기 주입 압력(P1)으로 결정할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 인공함양 최적화 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주입관정을 매설하려는 지역의 난투수층과 피압대수층의 특성에 기초하여 주입관정의 구조(스크린 높이)를 결정하고 최대 허용 주입압력과 최대 허용 주입량을 산출한 후 이에 따라 주입관정을 매설하고 담수를 주입할 수 있으므로 해당 지역에 최적화된 조건으로 인공함양을 수행할 수 있어 인공함양의 효율을 극대화할 수 있다.
도1은 인공함양을 위한 일반적인 지층구조를 설명하는 도면,
도2는 일 실시예에 따라 피압대수층에 담수를 주입하는 주입관정을 설명하는 도면,
도3은 주입관정의 스크린 높이에 따른 피압대수층의 허용 주입압력, 주입량, 및 허용 주입량의 관계를 각각 도식적으로 나타낸 그래프,
도4는 피압대수층의 깊이에 따른 주입압력 변화를 설명하는 도면,
도5는 일 실시예에 따라 인공함양을 위한 최적화된 스크린 높이, 주입압력, 및 주입량을 결정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서의 도면에 있어서, 구성요소들의 길이, 두께, 넓이 등의 수치는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장하여 표시될 수 있다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '~을 포함한다', '~로 이루어진다', 및 '~로 구성된다' 라는 표현은 이 표현에 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예를 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 인공함양을 위한 일반적인 지층구조를 개략적으로 나타내었다. 도1을 참조하면, 일반적으로 지표면에서부터 아래쪽으로 표토층(10), 난투수층(20), 및 피압대수층(30)이 형성되어 있다. 표토층(10)은 지표면에서 수십 센티미터 내지 수십 미터의 두께를 갖는 층이다. 난투수층(aquiclude)은 공극이 미세한 토양으로 구성되어 매우 낮은 투수계수를 갖는 지층이다. 일반적으로 난투수층(20)은 점토나 미사 또는 경반층 등 투수계수가 낮은 임의의 토양 성분으로 구성된다. 이하의 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 '난투수층' 또는 '불투수층'으로 칭하기로 한다.
피압대수층(confined aquifer)은 상부와 하부가 난투수층 또는 불투수층으로 둘러싸인 대수층(aquifer)으로 투수계수가 높은 토양 성분으로 구성된다. 도1에서 피압대수층(30)의 구성요소로 모래와 자갈만을 명시하였지만 일반적으로 피압대수층은 모래, 자갈, 사암, 충적층, 공동성 석회암, 균열대리암, 균열화강암, 쇄설성 석영암 등 다양한 암석 성분으로 구성될 수 있다.
피압대수층(30)(이하에 간단히 "대수층"이라고도 함)은 상부의 지층으로부터 압력을 받기 때문에 대수층(30)까지 삽입된 관정 내의 지하수위는 대수층의 상부 경계보다 높게 형성된다. 즉 대수층(30)까지 관정을 매설한 경우 도1에 도시한 것처럼 대수층(30)의 지하수위(이하에서 "수두(water head)"라고도 함)는 h1으로 표시한 가상의 수위를 가진다.
본 발명의 일 실시예에서 인공함양 시스템은 담수를 대수층(30)으로 주입하기 위한 주입관정(40)을 포함한다. 주입관정(40)을 통해 담수를 주입하기 위한 펌프, 제어부 등 구성요소는 설명의 편의를 위해 생략하였다.
주입관정(40)의 하부 영역의 표면에는 다수의 관통공으로 구성된 스크린(45)이 형성되어 있다. 스크린(45)은 주입관정(40)의 하단부에서부터 소정 높이까지 형성될 수 있으며, 외부에서 주입관정(40)으로 공급되는 담수를 스크린(45)의 관통공을 통해 대수층(30) 내로 주입하여 인공함양을 실시할 수 있다.
도2를 참조하여 일 실시예에 따른 주입관정(40)을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도2에서 주입관정(40)이 피압대수층(30)의 최하부까지 매설되었다고 가정한다. 즉 도시한 실시예에서 주입관정(40)이 대수층(30)과 그 아래쪽의 기반암(50) 사이의 경계면에 가깝게 매설되어 있다.
주입관정(40)의 하부 영역에는 소정 높이(Ls)의 스크린(45)이 형성되어 있다. 스크린(45)의 최하부(45b)에서부터 최상부(45a)까지의 높이(길이)가 "Ls"이고 스크린 최상부(45a)에서부터 대수층(30)의 상층부까지, 즉 대수층(30)과 난투수층(20) 사이의 경계면까지의 거리를 "Ld"로 표시하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공함양 시스템은 난투수층에 크랙이 발생하지 않는 범위의 압력상승조건에서 허용 주입량(Qi,Max)을 높이기 위한 최적화된 주입관정(40)의 스크린 높이(Ls)와 주입압력(Pi)을 결정한다. 본 발명에서는 인공함양 최적화 설계를 위해 도3에 도시한 바와 같이 주입관정(40)의 스크린 높이(Ls)에 따른 주입관정(40)의 허용 주입압력(Pi)과 주입량(Qi)의 관계를 도출하고 이에 기초하여 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입량(Qi,Max)의 관계를 산출한 뒤 최적의 스크린 높이(Ls) 및 이에 따른 담수 주입량과 주입압력을 도출할 수 있다.
우선 도3(a)를 참조하면, 주입관정(40)을 대수층(30)에 설치하고 대수층(30) 내로 담수를 주입할 때 스크린 높이(Ls)가 커질수록 허용 주입압력(Pi,Max)이 작아진다. 여기서 '허용 주입압력'(Pi,Max)은 주입관정(40)을 통해 주입되는 담수의 허용가능한 최대 압력을 의미한다.
일반적으로 난투수층(20)은 지층 심도 및 특성에 의해서 크랙이 발생하는 압력이 결정된다. 반면, 대수층(30)으로 소정 주입압력으로 담수를 주입할 때 대수층(30)이 받는 압력은 대수층(30)의 위로 갈수록 소산되면서 작아진다. 이와 관련하여 도4는 피압대수층(30)의 깊이에 따른 주입압력 변화를 설명하는 도면이다. 도4(a)는 표토층(10), 난투수층(20), 및 대수층(30)으로 구성된 지층구조이며 도1 또는 도2와 동일하다. 도4(b)와 도4(c)의 그래프에서 수직축은 도4(a)의 지층구조에서 지표면으로부터의 깊이를 나타내고 수평축은 각 깊이에서의 정수압(h) 및 담수 주입에 따른 정수압 변화량(Δh)을 각각 나타낸다.
도4(a)에 도시한 것처럼 주입관정(40)이 대수층(30)에 매설되어 있으며 주입관정(40)의 하부에는 소정 높이의 스크린(45)이 형성되어 있다. 이 때 담수 주입압력에 따른 정수압을 측정하기 위해 제1 내지 제4 압력센서(71 내지 74)를 설치하였다. 제1 센서(71)는 수두 높이에 설치하였고 제2 센서(72)는 스크린(45)의 최상단(45a)에 설치하였고 제3 센서(73)와 제4 센서(74)는 대수층(30) 내에서 제2 센서(72)의 위쪽에 소정 간격으로 각각 설치하였다.
이러한 구성에서 주입관정(40)을 통해 담수를 소정 압력으로 주입한다고 가정한다. 이 때 제2 센서(72)는 상기 소정 압력과 동일한 압력 증가(ΔhNO.2)를 감지한다. 그러나 대수층(30) 내부로 주입된 담수가 대수층(30) 내에서 점차 소산하므로 상부로 갈수록 감지되는 주입압력이 줄어들게 된다. 즉 제3 센서(73)와 제4 센서(74)는 각각 ΔhNO.3 및 ΔhNO.2의 압력 증가를 감지하며 상부로 갈수록 압력 증가분이 감소한다. 그러므로 특정 주입압력으로 담수를 주입할 경우 난투수층-대수층 경계면 및 이 경계면 위쪽의 난투수층 영역에서는 이 주입압력보다 더 작은 압력이 가해지게 됨을 이해할 것이다.
또한 위와 같은 원리에 따르면 만일 주입압력을 특정 압력으로 일정하게 하되 스크린 높이(Ls)를 다르게 설정할 경우 스크린 높이(Ls)가 커질수록(즉, 스크린의 최상단(45a)의 위치가 높아질수록) 난투수층-대수층 경계면이 받는 압력이 커지게 된다. 즉 스크린 높이(Ls)가 크다면 대수층(30) 내에서 그만큼 높은 위치에서 상기 특정 주입압력이 가해져서 점차 위로 갈수록 압력이 감소하고 스크린 높이(Ls)가 작다면 대수층(30) 내에서 그만큼 낮은 위치에서 상기 특정 주입압력이 가해져서 위로 갈수록 압력이 점차 감소하므로, 스크린 높이(Ls)가 클수록 난투수층-대수층 경계면에서 받는 압력이 증가함을 이해할 것이다. 이 때 난투수층-대수층 경계면이 받는 압력이 소정 임계치 이상이 되면 수압에 의해 난투수층에 크랙이 발생하여 지하수가 용출하기 때문에 이 임계치를 넘지 않도록 해야 한다.
결과적으로, 스크린 높이(Ls)가 점차 커질수록 난투수층-대수층 경계면에서 받는 압력이 커지기 때문에 주입관정(40)의 주입압력을 작게 설정해야 하며, 도3(a)에 도시한 것처럼 스크린 높이(Ls)와 허용 주입압력(Pi,Max)이 반비례 관계를 갖게 된다. 따라서 많은 양을 주입하기 위해서는 가능한 높은 주입압력으로 담수를 주입하고자 하면 스크린 높이(Ls)를 낮추어야 한다.
한편 도3(b)를 참조하면, 스크린 높이(Ls)와 대수층(30)에 주입할 수 있는 담수 주입량(Qi)은 정비례 관계에 있다. 주입압력이 일정하다고 가정할 때 스크린 높이(Ls)가 클수록 스크린(40)의 관통공이 많으므로 주입관정(40)을 통해 더 많은 물을 대수층(30) 내부로 주입할 수 있고 스크린 높이(Ls)가 작으면 스크린(40)의 관통공 개수가 작아지므로 주입량이 줄어든다. 그러므로 도3(b)의 관계에 따르면, 주입압력이 일정하다고 가정할 때 가능한 많은 양의 담수를 주입하려면 스크린 높이(Ls)를 높여야 하고, 스크린 높이(Ls)가 작으면 담수를 많이 주입할 수 없게 된다.
따라서 도3(a)와 도3(b)를 동시에 고려하면, 스크린 높이(Ls)가 커질수록 대수층(30) 내에 많은 양의 담수를 주입할 수 있지만 낮은 주입압력으로 주입해야 하고, 스크린 높이(Ls)가 작으면 높은 주입압력으로 주입할 수 있지만 주입량이 줄어들게 된다. 그러므로 도3(a)와 도3(b)를 동시에 고려하면, 즉 도3(b)에서 가정한 주입압력이 일정하다는 가정을 도3(a)에서 결정된 스크린 높이(Ls)에 따른 주입 압력 변화를 적용 할 경우, 도3(c)와 같이 스크린 높이(Ls)에 따라 실질적으로 주입가능한 허용 주입량(Qi,Max)의 관계식을 얻을 수 있다. 즉, 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입압력(Pi,Max)과 주입량(Qi)을 고려할 때 일정 높이(즉, 도3(c)에서 L1)까지는 스크린 높이(Ls)가 증가할수록 허용 가능한 주입량(Qi,Max)이 증가하지만 스크린 높이(Ls)가 그보다 더 높아지면 허용 주입량(Qi,Max)이 감소하게 된다.
그러므로 본 발명의 일 실시예에서 허용 주입량(Qi,Max)이 최대가 될 때의 스크린 높이(L1)를 가장 최적의 스크린 높이로 결정하고 스크린(40)이 이 높이(L1)일 때의 허용 주입량(Q1)과 허용 주입압력(P1)을 각각 산출한다.
이하에서는 도5를 참조하여 이와 같은 방법으로 최적의 인공함양 조건을 설계하는 예시적 방법을 설명하기로 한다.
도5는 일 실시예에 따라 인공함양을 위한 최적화된 스크린 높이, 주입압력, 및 주입량을 결정하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 우선 단계(S10)에서, 주입관정(40)을 실제로 설치하려는 지역(이하 간단히 '관심영역'이라 함)에 대해 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입압력(Pi,Max)을 산출한다. 즉 스크린 높이(Ls)의 변화에 따라 각 스크린 높이에서 난투수층(20)에 크랙이 발생하지 않을 수 있는 최대 주입압력을 산출한다.
이 때 스크린(45)의 최하단(45b)의 위치는 대수층(30)의 가장 아래쪽 영역에 인접하여 고정되어 있고 스크린 높이(Ls)에 따라 스크린의 최상단(45a)의 높이가 달라진다고 전제한다. 도3(a)을 참조하여 설명하였듯이 스크린 높이(Ls)가 높아질수록 난투수층-대수층 경계면에 가까운 위치에서 담수가 주입되므로 난투수층-대수층 경계면과 그 위쪽의 난투수층에 미치는 주입압력의 영향이 커지므로 허용 주입압력(Pi,Max)이 작고, 스크린 높이(Ls)가 작을수록 경계면에서 먼 곳에서 담수가 주입되므로 경계면에 미치는 주입압력의 영향이 상대적으로 작아 허용 주입압력(Pi,Max)이 커도 된다.
일 실시예에서 난투수층(20)에서 크랙이 발생하는 압력은 난투수층(20)의 특성 및 심도에 기초하여 산출되며, 난투수층(20)의 특성으로서 예컨대 난투수층을 구성하는 물질, 공극률, 투수율, 두께 등의 파라미터를 포함할 수 있다. 또한 난투수층(20)의 특성에 의해 결정된 크랙이 발생하지 않는 압력 이하를 대수층 바닥에 전달하기 위한 주입정의 허용 주입압력(Pi,Max)을 산출하는 방법으로서 예컨대 MODFLOW 등과 같은 공지의 지하수 흐름 모델을 사용할 수 있다.
다음으로, 단계(S20)에서 관심영역에 대해 스크린 높이(Ls)에 따른 담수 주입량(Qi)을 산출한다. 도3(b)를 참조하여 설명하였듯이 스크린 높이(Ls)가 클수록 관통공이 많아서 담수 주입량이 커지고 스크린 높이(Ls)가 작을수록 관통공이 줄어들어 담수 주입량이 작아진다. 일 실시예에서 관심영역의 대수층(30)의 특성, 즉 대수층을 구성하는 물질, 공극률, 투수율, 두께 등의 파라미터에 기초하여 공지의 지하수 흐름 모델을 이용하여 스크린 높이(Ls)에 따른 담수 주입량(Qi)을 산출할 수 있다. 한편 상기 허용 주입압력(Pi,Max)을 산출하는 단계(S10)와 주입량(Qi)을 산출하는 단계(S20)는 순서가 바뀔 수도 있고 동시에 수행될 수도 있음은 물론이다.
단계(S10 및 S20)에 의해 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입압력(Pi,Max)과 주입량(Qi)을 산출하면, 그 후 단계(S30)에서, 스크린 높이(Ls)에 따라 실제로 주입가능한 허용 주입량(Qi,Max)을 산출한다. 즉 도3(c)를 참조하여 설명한 것처럼 상기 단계(S10, S20)에서 산출된 허용 주입압력(Pi,Max)과 주입량(Qi)에 기초하여 도3(c)의 그래프와 같이 임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입량(Qi,Max)을 산출한다.
그리고 도3(c)와 같은 그래프가 얻어지면 최대 허용 주입량(Q1) 및 이 때의 스크린 높이(L1)를 결정할 수 있고(단계 S40), 스크린 높이(L1)가 결정되면 도3(a)의 그래프에 따라 해당 스크린 높이(L1) 일 때의 허용 주입압력(Pi,Max)도 결정할 수 있다(단계 S50).
따라서 위와 같이 결정된 스크린 높이(L1)에 따라 주입관정(40)을 제작하여 매설하고 이 주입관정(40)을 통해 상기 허용 주입압력(P1)으로 허용 주입량(Q1)만큼 주입함으로써 해당 관심영역에 대해 최적 조건으로 인공함양을 수행할 수 있다.
한편 상술한 인공함양 최적화 방법은 임의의 서버나 단말장치 등 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 일 실시예에서 이러한 컴퓨터는 프로세서, 메모리, 및 저장장치를 포함할 수 있다. 저장장치는 하드 디스크 드라이브 또는 플래시 메모리 등과 같이 데이터를 반영구적으로 저장할 수 있는 저장매체로서, 예컨대 도5의 방법을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램이나 알고리즘 및 지하수 흐름 모델 등의 소프트웨어를 저장할 수 있다.
이러한 각종 프로그램이나 알고리즘이 저장장치에 저장되어 있다가 프로세서의 제어 하에 메모리에 로딩되어 실행될 수 있다. 대안적으로, 일부 프로그램이나 알고리즘이 상기 컴퓨터 외부의 별도의 서버나 저장장치에 존재할 수 있고, 컴퓨터에서 데이터나 변수를 해당 외부 서버나 장치로 전송하면 이 외부 서버나 장치가 프로그램 또는 알고리즘 중 일부 단계를 실행한 뒤 그 결과 데이터를 컴퓨터로 전달할 수도 있다.
이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 표토층 20: 난투수층
30: 피압대수층 40: 주입관정
45: 스크린

Claims (8)

  1. 대수층에 담수를 주입하는 주입관정을 구비한 인공함양 시스템에서 컴퓨터를 이용하여 인공함양의 최적화 조건을 결정하는 방법으로서,
    대수층에 주입할 수 있는 담수의 최대 허용 주입량(Q1)을 산출하는 단계(S30);
    상기 산출된 최대 허용 주입량(Q1)에 기초하여, 상기 주입관정 측면의 관통공 형성 영역인 스크린의 높이(L1)를 결정하는 단계(S40); 및
    상기 스크린 높이(L1)에 기초하여, 대수층에 주입할 담수의 주입압력(P1)을 결정하는 단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공함양 최적화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크린이 주입관정의 하단부에서 상기 높이(L1)만큼 형성된 것을 특징으로 하는 인공함양 최적화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 최대 허용 주입량(Q1)을 산출하는 단계(S30)가,
    임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입압력(Pi,Max)을 산출하는 단계(S10);
    임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 주입량(Qi)을 산출하는 단계(S20); 및
    상기 산출된 허용 주입압력과 주입량 사이의 관계에 기초하여, 임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입량(Qi,Max)을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공함양 최적화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 허용 주입압력을 산출하는 단계에서, 대수층 상부의 난투수층의 특성에 기초하여 상기 허용 주입압력을 산출하는 것을 특징으로 하는 인공함양 최적화 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 주입량을 산출하는 단계에서, 대수층의 특성에 기초하여 상기 주입량을 산출하는 것을 특징으로 하는 인공함양 최적화 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 스크린 높이(L1)를 결정하는 단계(S40)에서, 상기 임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입량(Qi,Max)의 관계에서 최대값을 갖는 허용 주입량을 최대 허용 주입량(Q1)으로 결정하고 이 때의 스크린 높이를 상기 스크린 높이(L1)로 결정하는 것을 특징으로 하는 인공함양 최적화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주입압력(P1)을 결정하는 단계(S50)에서, 상기 임의의 스크린 높이(Ls)에 따른 허용 주입압력(Pi,Max)의 관계에서 상기 스크린 높이(L1)에 대응하는 허용 주입압력을 상기 주입 압력(P1)으로 결정하는 것을 특징으로 하는 인공함양 최적화 방법.
  8. 제1항 내지 제7항에 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110072559A (ko) 2009-12-23 2011-06-29 (주)휠탑 집수 우수를 인공함양하기 위한 시스템
KR20120057461A (ko) 2010-11-26 2012-06-05 주식회사 호성 관정을 통한 지하수 인공 함양 방법 및 그 방법에 적용되는 지하수 인공 함양 장치
KR101658730B1 (ko) * 2015-05-22 2016-09-22 동아대학교 산학협력단 지하저수지 주입 양수 계통의 최적 설계 방법
KR101706280B1 (ko) * 2016-02-03 2017-02-15 동아대학교 산학협력단 지반변형 억제 시스템에서의 관정의 최적화 설계 방법
KR101818925B1 (ko) * 2016-04-25 2018-01-17 경남대학교 산학협력단 지하수 유출의 정량적 평가를 위한 지하수 유동 모델링 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110072559A (ko) 2009-12-23 2011-06-29 (주)휠탑 집수 우수를 인공함양하기 위한 시스템
KR20120057461A (ko) 2010-11-26 2012-06-05 주식회사 호성 관정을 통한 지하수 인공 함양 방법 및 그 방법에 적용되는 지하수 인공 함양 장치
KR101658730B1 (ko) * 2015-05-22 2016-09-22 동아대학교 산학협력단 지하저수지 주입 양수 계통의 최적 설계 방법
KR101706280B1 (ko) * 2016-02-03 2017-02-15 동아대학교 산학협력단 지반변형 억제 시스템에서의 관정의 최적화 설계 방법
KR101818925B1 (ko) * 2016-04-25 2018-01-17 경남대학교 산학협력단 지하수 유출의 정량적 평가를 위한 지하수 유동 모델링 방법

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