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수주지열정의 지하수 유동 및 지열 이동 예측을 위한 수치 모델링 기법 개발
박성민 ( Seongmin Park ),황기섭 ( Gisub Hwang ),문종필 ( Jongphil Moon ),김중휘 ( Jung-hwi Kihm ) 대한지질공학회 2016 지질공학 Vol.26 No.4
수주지열정의 지하수 유동 및 지열 이동 현상을 모사할 수 있는 수치 모델링 기법을 제시하기 위하여 열-수리학적 모델인 TOUGH2를 기반으로 한 모듈을 개발하였고 두 유형의 수주지열정에서의 냉방 및 난방 운영을 수치 모의하였다. 수치 모델링 결과들은 수주지열정의 냉난방 운영이 주변 지층 및 지하수와의 열교환 및 유체 혼합에 크게 영향을 받으며, 특히 PVC 또는 PE 파이프 내부와 수주지열정 내부에서 서로 반대방향으로 유동하는 유입수와 유출수 간의 열교환이 중요한 요소임을 보여준다. 또한 본 연구에서 개발 및 제안된 수치 모델링 기법이 수주지열정의 내부 구조 및 유체 유동과 열 이동 현상을 합리적으로 모사할 수 있음을 보여준다. 이러한 수치 모델링 기법은 수주지열정의 설계, 시공 및 운영 단계에서 열교환 성능을 정량적으로 분석할 때 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Numerical modules based on a conventional thermo-hydrological numerical model, TOUGH2, are developed to provide a numerical modeling technique for a standing column well (SCW). Cooling and heating operations for two different types of SCW are then simulated using these modules. Modeling showed these operations to be significantly influenced by heat exchange and fluid mixing between the SCW and the adjacent geologic formation and groundwater. The results also reveal that heat exchange between the oppositely flowing outflow and inflow in the PVC or PE pipe and the SCW borehole is an important factor. Overall, the numerical modeling technique developed here can reasonably simulate fluid flow and heat transport phenomena in the complex internal structures of a SCW. The proposed technique can be used practically for the quantitative analysis of heat exchange in a SCW at the design, construction, and operation stages.
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Jung-Hwi Kihm,Gisub Hwang 대한자원환경지질학회 2021 자원환경지질 Vol.54 No.2
The study area has been contaminated with explosive materials and heavy metals for several decades. For the design of the pump and treat remediation method, groundwater flow before and during groundwater pumping in a contaminated aquifer system was simulated, calibrated, and predicted using a generalized multidimensional hydrological numerical model. A three-dimensional geologic formation model representing the geology, hydrogeology, and topography of the aquifer system was established. A steady-state numerical simulation with model calibration was performed to obtain initial steady-state spatial distributions of groundwater flow and groundwater table in the aquifer system before groundwater pumping, and its results were illustrated and analyzed. A series of transient-state numerical simulations were then performed during groundwater pumping with the four different pumping rates at a potential location of the pumping well. Its results are illustrated and analyzed to provide primary reference data for the pump and treat remediation method. The results of both steady-state and transient-state numerical simulations show that the spatial distribution and properties of the geologic media and the topography have significant effects on the groundwater flow and thus depression zone.
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