KIGAM 한국지질자원연구원

▶ 가뭄 발생 시 관정 연계 기술을 바탕으로 신규 관정개발 비용 절감

▶ ICT와 융합한 지하수 관리기술 고도화로 과학적 지하수 관리활용 기대

□ 최근 기후변화와 인구 증가, 그리고 농업용수의 수요도 늘면서 물부족 현상이 자주 나타나고 있다. 특히, 대규모 수자원 공급이 어려운 중산간, 농어촌 지역은 그 피해가 더욱 심각한 상황이다. 대응책으로 신규 관정의 개발이 이뤄지고 있으나 투입 비용에 비해 성공확률이 낮다는 문제점이 있다.

□ 한국지질자원연구원(원장 이평구, KIGAM)은 환경부 국가 R&D 「수요대응형 물공급서비스 연구사업」의 일환으로 「상시 가뭄지역 지하수 최적 공급관리를 위한 IoT 기반 인공함양 및 Well Network System 기술 개발」연구단에서 Well Network 기술 개발(2018.04~2022.12) 연구의 주관기관으로 한국농어촌공사, 국민대학교, ㈜지오그린21, 서울대학교 등과 함께 지하수 자원을 합리적, 효율적으로 활용할 수 있는 관정연계시스템을 개발하는데 성공했다.

□ 관정연계시스템은 이미 개발된 관정들을 연계해, 물의 배분과 교환을 최적으로 운영하는 시스템이다. 즉, 물이 풍부한 지역과 물이 부족한 지역 간에 지하수를 서로 교환함으로써, 가뭄 상황에 적시 대응할 수 있도록 하는 체계다.

□ 관정들을 상호 연계하면 여러 관정으로부터 나오는 물을 동시에 조정할 수 있다. 가뭄이나 긴급 물 부족 상황에 있어 일시적으로 많은 양의 물 공급이 가능하며 평상시에도 양수량(끌어 올린 물의 양)을 적절하게 조절해, 지하수의 손실을 막고 수위 저하에 따른 문제를 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 

□ Well network 연구팀은 관정과 연계를 위해 최적의 지하수를 공급하기 위한 의사결정시스템인 ‘웹기반 관정연계플랫폼(WNS 플랫폼)’을 개발했다. 

 ㅇ WNS 플랫폼은 외부에서 들어온 데이터, △관정 제어 정보‧지하수 관측정보 기상정보 등을 관리하고 △실시간 현장 자료와 연동되어 관정연계를 위한 의사결정을 지원한다. 플랫폼에서 수집‧분석된 자료는 관정을 이용하는 개인, 지역, 공동체, 정부기관, 지자체, 공공기관 등에도 제공된다.

□ 특히 Well network 연구팀은 상습 가뭄 발생지역인 충남 홍성군 서부면 양곡리 일대를 시범지역으로 선정, 신규관정 개발 수요가 많은 A지역과, 농업용수 이용 접근성이 쉬운 B지역 간의 물, 지하수를 서로 교환할 수 있는 시설을 구축했다.

 ㅇ 두 지역을 연결하는 관로를 설치하고, A지역 최상류부에 물탱크를 설치해 연계된 관정들을 통해 물탱크에 집수된 물을 자연 유하(流下)식으로 공급하게 했다. 물탱크에는 수처리 장치가 있어 이용 용도에 따라 수질 기준을 맞출 수 있다.

 ㅇ 시범지역의 6개 지점에 지하수 관측망을 설치해, 지하수위와 수질을 모니터링하고, 양수정(Pumping well)의 지하수량을 조정할 수 있다. 

 ㅇ 4개의 관정연계 양수정에는 연구팀이 개발한 양수제어장치가 설치됐다. 이 장치를 통해 실시간 지하수위, 양수량 등을 기반으로 WNS 플랫폼에서 자동으로 양수의 시작‧중지, 양수량 조절 등이 가능하도록 했다.

□ 이번 연구를 주도한 한국지질자원연구원 하규철 책임연구원(박사)은 “개발된 WNS 플랫폼과 물공급 기술을 통해 사용하고 있는 관정들을 유기적으로 연계해 체계적이고 과학적인 지하수의 운영·관리가 가능해졌다.”고 말하며, “가뭄이 발생할 경우 현장에서 지하수를 신속하게 공급할 수 있는 기술이다.”고 말했다.

□ 한국지질자원연구원 이평구 원장은 “최근 한반도 남부에 가뭄 이 빈번해 새로운 대응기술 개발이 필요한 상황에서 이번 관정연계시스템 개발은 지하수 활용과 기후변화 대응을 위한 지속가능한 기술이다.”고 밝히며, “AI, 머신러닝 등 최신 정보 기술을 활용해 스마트한 지하수 개발과 이용, 보전과 관리 연구를 위해 지원을 아끼지 않겠다.”고 말했다..

  

※ 유튜브 설명영상 보기: 관정연계시스템을 통한 스마트 지하수 물공급 - YouTube