가우시안 프로세스 회귀분석을 이용한 지하수 수질자료의 해석

구민호,박은규,정진아,이헌민,김효건,권미진,김용성,남성우,고준영,최정훈,김덕근,조시범,Koo, Min-Ho,Park, Eungyu,Jeong, Jina,Lee, Heonmin,Kim, Hyo Geon,Kwon, Mijin,Kim, Yongsung,Nam, Sungwoo,Ko, Jun Young,Choi, Jung Hoon,Kim, Deog-Geun,Jo, 한국지하수토양환경학회 2016 지하수토양환경 Vol.21 No.6

Gaussian process regression (GPR) is proposed as a tool of long-term groundwater quality predictions. The major advantage of GPR is that both prediction and the prediction related uncertainty are provided simultaneously. To demonstrate the applicability of the proposed tool, GPR and a conventional non-parametric trend analysis tool are comparatively applied to synthetic examples. From the application, it has been found that GPR shows better performance compared to the conventional method, especially when the groundwater quality data shows typical non-linear trend. The GPR model is further employed to the long-term groundwater quality predictions based on the data from two domestically operated groundwater monitoring stations. From the applications, it has been shown that the model can make reasonable predictions for the majority of the linear trend cases with a few exceptions of severely non-Gaussian data. Furthermore, for the data shows non-linear trend, GPR with mean of second order equation is successfully applied.

지하수위 변동법에 의한 함양량 산정: 하천-대수층 상호작용의 영향

구민호,김태근,김성수,정성래,강인옥,이찬진,김용철,Koo, Min-Ho,Kim, Tae-Keun,Kim, Sung-Soo,Chung, Sung-Rae,Kang, In-Oak,Lee, Chan-Jin,Kim, Yongcheol 한국지하수토양환경학회 2013 지하수토양환경 Vol.18 No.5

The water-table fluctuation (WTF) method has been often used for estimating groundwater recharge by analysis of waterlevel measurements in observation wells. An important assumption inherent in the method is that the water level rise is solely caused by precipitation recharge. For the observation wells located near a stream, however, the water-level can be highly affected by the stream level fluctuations as well as precipitation recharge. Therefore, in applying the WTF method, there should be consideration regarding the effect of stream-aquifer interactions. Analysis of water-level hydrographs from the National Groundwater Monitoring Wells of Korea showed that they could be classified into three different types depending on their responses to either precipitation recharge or stream level fluctuations. A simple groundwater flow model was used to analyze the errors of the WTF method, which were associated with stream-aquifer interactions. Not surprisingly, the model showed that the WTF method could greatly overestimate recharge, when it was used for the observation wells of which the water-level was affected by streams. Therefore, in Korea, where most groundwater hydrographs are acquired from wells nearby a stream, more caution is demanded in applying the WTF method.

국내 지면온도의 시공간적 변화 분석

구민호,송윤호,이준학,Koo Min-Ho,Song Yoon-Ho,Lee Jun-Hak 대한자원환경지질학회 2006 자원환경지질 Vol.39 No.3

58개 기상관측소에서 최근 22년간(1981-2002) 측정된 기상 자료를 이용하여 국내의 기온(SAT) 및 지면온도(GST)의 시공간적 변동 경향을 분석하였다. 먼저 관측 자료로부터 각 관측소의 평균기온(MSAT)과 평균지면온도(MGST)를 계산하였으며, 다중선형회귀분석을 통해 MSAT와 MGST를 예측할 수 있는 회귀식을 산정하였다. 회귀모형의 회귀변수는 관측소의 위도 및 고도이다. 회귀모형의 추정치와 실제 관측값의 결정계수($R^2$)는 각각 0,92와 0.94로 나타나 모형의 예측 정확성이 매우 높은 것으로 분석되었다. MGST는 지열펌프 시스템 설계의 주요 입력 변수이므로 최근 지열에너지자원 활용 분야에서 매우 중요하게 다루어지는 변수이다. 따라서 제시된 회귀모형은 신뢰할만한 관측 자료가 없는 지역에서 MGST를 추정하는데 매우 유용하게 이용될 수 있을 것으로 예상된다. SAT 자료에 대한 선헝회귀분석을 통해 지구온난화 및 도시화에 기인한 기온 상승의 장기 추세 변동성을 탐색하였다. 1개 관측소를 제외한 57개 관측소에서 $0.005{\sim}0.088^{\circ}C/yr$ 범위의 기온증가율을 가지는 추세 변동이 확인되었다. 또한 GST에 영향을 미치는 기상요소로서 일사량, 지구복사, 강수량 및 적설량 자료를 분석하였다. GST는 주로 SAT 및 일사량에 의하여 결정되지만 강수 및 증발에 의한 토양의 열용량 변화, 적설에 의한 대기와 지표면 차단, 지구복사에 영향을 줄 수 있는 대기의 조건 변화 등이 복합적인 변동 요인으로 작용하는 것으로 나타났다. Recent 22-year (1981-2002) meteorological data of 58 Korea Meteorological Adminstration (KMA) station were analyzed to investigate spatial and temporal variation of surface air temperature (SAT) and ground surface temperature (GST) in Korea. Based on the KMA data, multiple linear regression (MLR) models, having two regression variables of latitude and altitude, were presented to predict mean surface air temperature (MSAT) and mean ground surface temperature (MGST). Both models showed a high accuracy of prediction with $R^2$ values of 0.92 and 0.94, respectively. The prediction of MGST is particularly important in the areas of geothermal energy utilization, since it is a critical parameter of input for designing the ground source heat pump system. Thus, due to a good performance of the MGST regression model, it is expected that the model can be a useful tool for preliminary evaluation of MGST in the area of interest with no reliable data. By a simple linear regression, temporal variation of SAT was analyzed to examine long-term increase of SAT due to the global warming and the urbanization effect. All of the KMA stations except one showed an increasing trend of SAT with a range between 0.005 and $0.088^{\circ}C/yr$ and a mean of $0.043^{\circ}C/yr$. In terms of meteorological factors controlling variation of GST, the effects of solar radiation, terrestrial radiation, precipitation, and snow cover were also discussed based on quantitative and qualitative analysis of the meteorological data.

표준강수지수(SPI)를 이용한 가뭄에 대한 지표수와 지하수 반응 비교

구민호,김원겸,송성호,Koo, Min-Ho,Kim, Wonkyeom,Song, Sung-Ho 한국지하수토양환경학회 2022 지하수토양환경 Vol.27 No.5

A correlation analysis was performed to investigate differences in the response of surface water and groundwater to drought using the Standardized Precipitation Index (SPI). Water level data of 20 agricultural reservoirs, 4 dams, 2 rivers, and 8 groundwater observation wells were used for the analysis. SPI was calculated using precipitation data measured at a nearby meteorological station. The water storage of reservoirs and dams decreased significantly as they responded sensitively to the drought from 2014 to 2016, showing high correlation with SPI of the relatively long accumulation period (AP). The responses of rivers varied greatly depending on the presence of an upstream dam. The water level in rivers connected to an upstream dam was predominantly influenced by the dam discharge, resulting in very weak correlation with SPI. On the contrary, the rivers without dam exhibited a sharp water level rise in response to precipitation, showing higher correlation with SPI of a short-term AP. Unlike dams and reservoirs, the responses of groundwater levels to precipitation were very short-lived, and they did not show high correlation with SPI during the long-term drought. In drought years, the rise of groundwater level in the rainy season was small, and the lowered water level in the dry season did not proceed any further and was maintained at almost the same as that of other normal years. Conclusively, it is confirmed that groundwater is likely to persist longer than surface water even in the long-term drought years.

공주 송산리고분군 누수현상 원인 분석을 위한 인공함양시험 및 수치모델링

구민호 ( Min Ho Koo ),서만철 ( Man Cheol Suh ) 대한지질공학회 1999 지질공학 Vol.9 No.1

우리나라 지표면 온도 분포

구민호(Koo, Min-Ho),송윤호(Song, Yoon-Ho) 한국신재생에너지학회 2006 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.06

Accurate information on the ground surface temperature is essential for design of a borehole heat exchanger and thus ensuring the performance of a ground source heat pump system along with knowledge on thermal diffusivity and conductivity of ground. In this study we analyzed the shallow subsurface temperature monitoring data of 58 Korea Meteorological Administration synoptic stations. As a result, we compiled mean annual ground surface temperature distribution map using multiple regression analysis of the monitoring data.

Use of an infiltration model for analyzing temporal variation of precipitation recharge in the climatological environment of Korea

구민호(Min-Ho Koo),김용제(Yongje Kim) 대한지질학회 2003 지질학회지 Vol.39 No.2

4대강 보 개방이 농경지 지하수 이용에 미치는 영향

구민호 ( Min-ho Koo ),김지욱 ( Ji-wook Kim ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

정부는 2017년 6월부터 4대강 보를 단계적으로 개방하면서 생태계와 수질, 수량 등을 모니터링하고 있으며, 이를 통하여 4대강의 자연성 회복을 위한 보 처리방안을 마련할 계획이다. 2018년 6월 모니터링 중간 결과 발표에 의하면, 보개방 이후 4대강의 물 흐름이 빨라지면서 조류 농도가 감소하고 모래톱이 회복되는 등 수생태계의 자연성 회복이 나타나고 있는 것으로 확인되었다. 한편, 보 개방은 인근 농경지의 지하수위를 저하시켜, 창녕함안보, 백제보 및 승촌보 등 일부 지역에서 지하수 이용 장애로 인한 농작물 피해가 발생하였다. 환경부는 피해 지역을 포함하는 7개 우려지역에 대한 시추조사, 양수시험, 지하수 이용량 조사 등을 수행하였으며, 지하수 모델 개발을 통하여 보 개방이 지하수 이용에 미치는 영향을 평가하였다. 현장 조사 결과에 따르면 4대강 인근 농경지는 대부분 20-30 m 두께의 하성퇴적층으로 투수성이 양호한 모래자갈층이 잘 발달되어 있으며, 이를 통하여 하천-대수층 상호작용이 매우 활발하게 발생하는 것으로 나타났다. Visual MODFLOW를 이용하여 과업지역에 대한 지하수 흐름 모델을 개발하였으며, 이를 통하여 창녕함안보, 백제보 및 승촌보지역에서 보고된 지하수 이용 장애가 보 개방의 영향에 의해 발생한 것으로 확인되었다. 보 개방으로 4대강의 수위가 내려가면 인근 농경지의 지하수위가 동반 하락하며, 이로 인하여 관정의 지하수 양수능력이 떨어진다. 지상펌프를 이용하는 관정에서는 지하수위가 지상펌프 제약수위(약 8 m) 아래로 내려가면서 이용장애가 발생하였으며, 수중펌프를 이용하더라도 지하수위 저하는 관정의 양수량 감소를 초래하는 것으로 분석되었다. 따라서, 4대강 보 개방 정책을 본격적으로 추진하기 위해서는 지하수 장애 발생 지역에 대한 용수공급 대책이 마련되어야 한다. 지하수 인공함양은 대체관정 개발과 함께 보 개방의 영향으로 줄어든 지하수 이용량을 증대시킬 수 있는 효과적인 방법으로 이용될 수 있다. 인공함양 사업을 성공적으로 추진하기 위해서는 지하수 장애가 발생한 농경지의 수리수문학적 특성에 적합한 인공함양 방법의 선정, 인공함양 효과에 대한 정량 분석 등을 포함하는 인공함양 사업의 타당성 평가가 선행되어야 한다.

A numerical analysis of the water level fluctuation method for quantifying groundwater recharge

구민호(Min-Ho Koo),이대하(Dae-Ha Lee) 대한지질학회 2002 지질학회지 Vol.38 No.3

Estimating thermal diffusitivity of soils in Korea using temperature time series data

구민호(Min-Ho Koo),김용제(Yongje Kim),서만철(Mancheol Suh),서명석(Myoung-Seok Suh) 대한지질학회 2003 지질학회지 Vol.39 No.3