1. 서 론
2. 수치모형 구축
2.1 연구지역 및 자료구축
2.2 수치모형 설계
2.3 모델 보정
3. 예측모의 및 영향 평가
3.1 연속 취수
3.2 24시간 연속 취수 후 가동 중지
3.3 일중 간헐 취수 후 가동 중지
4. 결 론
1. 서 론
방사상집수정은 인접한 지표수원과 충적대수층으로부터 안정적으로 물을 취수하기 위한 시설로, 수직 우물통과 수평 집수관으로 구성되며, 수평 집수관은 대수층 내 적절한 심도에서 우물통에 연결되어 방사상으로 배치된다. 방사상집수정은 수평 집수관을 통해 넓은 영역에서 지하수를 취수함으로써 일반 양수정보다 높은 취수 효율과 낮은 수위 강하를 나타내며(Bakker et al., 2005), 유럽과 북미를 중심으로 강변여과 시설로 널리 활용되고 있다(Todd, 1959; Spiridonoff, 1964; Hunt, 2002; Babac and Babac, 2009; Grischek et al., 2012; Huang et al., 2012; Moore et al., 2012). 국내에서도 주요 하천 인근 충적대수층을 대상으로 설치 및 운용 사례가 증가하고 있다(Lee et al., 2012; MAFRA and KRC, 2015).
방사상집수정은 유도 함양(induced recharge)을 촉진하고, 하천변 여과를 통해 부유물질, 병원성 미생물, 유기물 저감에 기여할 수 있어 수질과 수량 측면에서 유의미한 이점이 존재한다(Moore et al., 2012). 하지만, 하천 인근에서의 과도한 양수는 지하수 수위의 지속적인 저하를 초래할 뿐 아니라 지표수 고갈을 유발할 가능성도 존재한다. 따라서 방사상집수정의 효율적인 운영을 위해서는 양수에 따른 지하수위 변동 특성을 파악하고 하천수 고갈 가능성을 검토하는 등 지속 가능한 취수량 설정을 위한 과학적 근거를 마련하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여 양수에 따른 지하수–지표수 상호작용에 대해 다양한 해석모형(Hantush, 1965; Hunt, 1999; Sun and Zhan, 2007)이 제시되었으며, 수치모형을 통해 주변 대수층의 수리지질학적 조건이 하천수 고갈에 미치는 영향을 분석(Sophocleous et al., 1995; Su et al., 2007; Szekely et al., 2021)하거나, 방사상집수정을 통한 지속 가능한 양수량에 대한 연구(Lee et al., 2012; Buday et al., 2015)가 수행된 바 있다. 방사상집수정 및 강변여과 취수시설의 성능을 평가하기 위한 수치모델 연구도 수행되어 왔는데, Kim and Jeong (2009)은 FEFLOW를 이용하여 양수량, 대수층 두께, 하천과의 이격거리 및 하상 조건 변화에 따른 취수 특성을 분석하고, 충적대수층의 수리특성이 취수 가능량을 결정하는 주요 인자임을 제시하였다. 또한 Park et al. (2015)은 방사상집수정의 수평집수관 배열, 개수 및 배치 각도가 취수효율과 성능에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고, 수치모의를 통해 최적 설계 조건을 제안하였다. Choi et al. (2019)은 방사상집수정 취수 시 대수층 특성에 따른 지하수위 변화를 분석하여 대수층의 수리특성이 수위강하 범위와 크기에 중요한 영향을 미침을 보고하였다.
그러나 기존 연구들은 주로 방사상집수정의 구조적 설계, 지속 가능한 취수량 산정, 취수효율 평가 또는 취수에 따른 수위강하 특성 분석에 초점을 맞추고 있으며, 실제 운영 과정에서 적용 가능한 취수-휴지 주기 변화가 지하수위 강하량, 영향 범위, 수위 회복 특성 및 취수 가능량에 미치는 영향을 정량적으로 평가한 연구는 매우 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 3차원 지하수 유동 수치 모형을 통해 방사상집수정에서의 취수 주기 변화가 하천 인근 충적대수층에서의 지하수 수위 변화에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자 한다. 특히 (1) 24시간 연속 취수, (2) 24시간 취수 후 일정 기간 가동 중지, (3) 일중 간헐 취수 조건을 대상으로 다양한 모의를 수행하여, 수위 강하, 영향 범위, 수위 회복 및 취수 가능량 변화를 비교‧분석함으로써, 방사상집수정의 효율적인 운영을 위한 정량적 근거를 제시하고자 한다.
2. 수치모형 구축
2.1 연구지역 및 자료구축
연구 지역은 강원도 홍천군 홍천읍 태학리와 결운리 일원으로, 덕치천합류전 표준유역의 하류에 속하는 소유역이다. 대상 소유역의 남쪽에는 홍천강이 북동에서 남서로 흐르고 있으며, 남쪽을 제외한 삼면이 망연산으로 둘러싸여 동서로 가파른 산악 지형을 형성하고 있다. 유역 내부 중심부를 따라 여내천이 북에서 남으로 흘러 홍천강과 합류한다. 따라서, Fig. 1과 같이 망연산 능선을 따라 형성된 지형적 분수령이 무흐름 경계에 해당하며, 홍천강은 대상 소유역의 대표적인 배출경계로 작용한다.
연구지역의 지질은 충적층과 자류석 편마암으로 구성(KIGAM, 2019)되어 있으며, 암종별 수리특성은 홍천지역 지하수 기초조사(MOLIT, 2016), 지하수영향조사서(Hongcheon County, 2024a; 2024b) 및 홍천군 광역측정망 조사(GIMS, 2004a)을 참고하였다. 여내천 하상물질의 수리특성은 국가관리관측망(홍천홍천)의 충적층 수리특성(GIMS, 2004b)을 참고하였다. 수리층서별 수리전도도 범위 및 저류계수는 Table 1과 같다.
Table 1.
Hydraulic properties of hydrogeologic units
연구 지역의 강수량은 기상자료개발포털의 홍천 자동 기상관측소의 1995년부터 2024년까지 30년간의 강수 자료(NCDC, 2015)를 참고하였는데, 연구에 사용된 관측수위가 7월에 취득된 자료임을 고려하여 계절적 수문 특성이 유사한 7~8월 강수자료를 활용하였다. 함양량(recharge rate)은 홍천지역 지하수 기초조사(MOLIT, 2016)에 수록된 덕치천합류전 표준유역의 함양률(recharge ratio) 16.27%를 적용하였다. 7~8월의 월 강수량 최소값과 최대값에 함양률을 적용하여 함양량 범위를 설정하였으며, 30년 평균 월 강수량에 함양률을 적용하여 평균 함양량을 산정하였다. 이에 따른 함양량 범위 및 평균값은 Table 2와 같다.
Table 2.
Recharge rates for study area
| Recharge rate (m/d) | ||
| Min. | Max. | Avg. |
| 2.021 × 10-4 | 6.532 × 10-3 | 1.847 × 10-3 |
연구지역 내 지하수 이용시설 64개소가 위치하고 있으며(Fig. 2), 일간 지하수 이용량은 지하수 업무수행 지침(ME, 2020)의 지하수 이용량 산정 요령을 적용하여 추정하였다. 지하수 이용시설의 일 사용량의 총합은 185.11 m3/d로 산정되었다.
2.2 수치모형 설계
본 연구에서는 3차원 유한차분법 모델인 MODFLOW (McDonald and Harbaugh, 1988)를 활용하여 지하수 유동을 모의하였다. 모의 영역은 동서 방향 2.725 km, 남북 방향 5.621 km로, 총 15.320 km2의 면적을 포함한다. 전반적인 격자 크기는 20 m × 20 m이며, 방사상집수정 인근에서는 지하수 수위 변화가 상대적으로 크게 나타날 수 있으므로 해당 영역에 대해 격자를 10 m와 5 m 크기의 셀로 점진적으로 세분화하여 301행 × 135열의 격자망을 구성하였다(Fig. 3).
국토지반정보 포털시스템의 시추 조사 자료(KICT, 2010)와 방사상집수정 설치 심도를 고려할 때, 충적층과 기반암의 구분이 지하수 흐름 특성을 설명하는데 가장 중요하다고 판단하여 모형을 상부층과 하부층으로 구분하고 층별 수리지질단위를 설정하였다. 수리지질단위는 Fig. 3과 같이 홍천강과 인접한 1층 일부 영역을 충적층으로 설정하고, 방사상집수정이 포함된 여내천 하류 일부를 충적층과 구별하기 위해 하상퇴적물로 설정하였다. 그 외의 상부층 영역 및 전체 하부층은 암반으로 설정하였다. Table 1의 평균값을 각 수리지질단위의 수리특성 초기값으로 설정하였다.
상부층의 표고는 1:5,000 수치지형도(NGII, 2019)를 따랐고, 하부층의 바닥면은 EL.40 m의 평면을 가정하였는데, 상부층과 하부층의 경계는 지형 기복을 반영하여 불규칙한 두께를 갖도록 설정하였다(Fig. 4).
홍천강의 수위는 연구 지역 내에 존재하는 홍천3보 및 홍천4보에 의해 수위가 거의 일정하기 때문에, 현장 측정된 홍천강 수위를 선형 내삽 및 외삽하여 고정수두경계의 수두값으로 입력하였다(Fig. 1). 방사상집수정의 운영에 따른 수두 변화를 나타내기 위해서 여내천은 하천경계로 설정하였다. 현장 조사를 통한 여내천 제방고를 바탕으로 여내천의 하상고는 여내천이 모델 내 모든 구간에서 이득하천이 되도록 상류에서 하류로 갈수록 더 낮은 하상고를 갖도록 하였으며, 수위는 모든 구간에서 하상고보다 0.3 m 높은 값으로 설정하였다. 하상퇴적물의 전도계수는 Table 1의 하상퇴적물 수리전도도, 여내천의 평균 하폭 0.5 m, 방사상집수정 설치 지점의 시추주상도 상 퇴적 및 풍화토의 두께 10.0 m를 고려하여 2.0 m2/d/m으로 설정하였다. 함양량은 모의 영역 전체에 걸쳐 단일한 값을 적용하였으며, Table 2의 평균값을 초기값으로 적용하였다. 64개의 지하수 이용시설에 대해서는 WELL 패키지를 적용하였고, 방사상집수정에 대해서는 전도계수 설정에 따라 수두차에 비례하여 취수량이 변하는 특성을 활용하기 위해 DRAIN 패키지를 적용하였다. 방사상집수정은 상부층 바닥 부근에 설정하였으며, 모델 내 방사상집수정 위치 및 수평관 분포는 Fig. 4와 같다.
2.3 모델 보정
모델 보정은 7월 지하수 관측 수위를 기준으로 계산 수위가 실제 관측 수위에 합리적으로 접근할 때까지 반복적으로 매개변수 값을 변화시키는 시행착오법으로 수행하였다. 그 결과 각 수리지질단위별 수평 수리전도도는 충적층 8.20 × 10-1 m/d, 하상퇴적물 3.41 × 10+1 m/d, 암반층 9.60 × 10-1 m/d로 평가되었다. 하상퇴적물은 여내천 바닥에 분포하는 조립질 퇴적물의 높은 투수성과 하천-대수층 간의 수리적 연결성을 재현하기 위해 상대적으로 큰 값으로 평가되었는데, 이는 조립질 충적층 또는 사질자갈층에서 일반적으로 보고되는 수리전도도 범위 내에 위치하는 값으로 판단된다(Freeze and Cherry, 1979). 함양량은 5.162 × 10-4 m/d로 평가되었는데, 이는 홍천 기상관측소 30년 평균 연 강수량 1,349.6 mm/y의 13.96%에 해당하며, 홍천지역 지하수 기초조사(MOLIT, 2016)에 기재된 홍천지역 함양률 13.11%와 유사하다. 계산 수위와 관측 수위를 비교한 결과는 Table 3과 같고, Table 3의 관측정 위치는 Fig. 1의 노란색 원과 같다. 7, 9, 10번 지점의 관측값과 계산값 사이의 잔차가 다른 지점에 비해서 상대적으로 큰데, 이는 Fig. 3과 같이 수리지질단위를 구역(zone)으로 설정함으로써 수리특성에 대한 국지적 불균질성을 나타내지 못하는 수치모형의 한계라고 판단된다. RMSE는 1.61 m, 관측 수위의 범위로 정규화한 NRMSE는 1.88%로 나타났다. 주요 수문 성분에 대한 물수지 분석 결과를 살펴보면(Table 4), 모의 영역 내부로의 지하수 유입은 함양을 통해서만 이루어지며, 지하수 유출은 홍천강, 여내천 및 지하수 이용시설을 통해 이루어지는 것을 확인할 수 있다. 모의 영역 내부에서 대수층으로의 유입량과 대수층으로부터 모의 영역 외부로의 유출량 차이는 0.0030%로 매우 작아 물수지 균형이 매우 양호하다. 이러한 결과는 모델이 연구 지역의 지하수 유동계를 합리적으로 재현하고 있음을 의미한다.
Table 3.
Comparison of observed and calculated groundwater levels
Table 4.
Water-budget components of the calibrated model (unit: m3/d)
3. 예측모의 및 영향 평가
보정된 지하수 유동 모델을 이용하여 방사상집수정에서의 취수에 따른 지하수 수위 강하량 및 영향 범위를 평가하고자, 방사상집수정의 목표 취수량을 500 m3/d로 설정하고, 목표 취수량을 충족시키는 방사상집수정의 전도계수를 찾기 위해 정류모의를 통한 시행착오법을 수행하였다. 그 결과, 방사상집수정의 전도계수는 약 0.40 m2/d/m로 평가되었으며, 이때의 수문 성분별 유입·유출량은 Table 5와 같다. Table 4의 방사상집수정 취수가 없을 때의 물수지와 비교하면, 방사상집수정의 목표 취수량을 만족시키기 위해서 홍천강 및 여내천에서 모델 영역으로의 유입이 발생하고 있음을 알 수 있다.
Table 5.
Water-budget components under the target pumping condition of a radial collector well (unit: m3/d)
방사상집수정의 24시간 연속 취수를 기본 시나리오로 하여, 24시간 취수 후 일정 기간 가동 중지했을 때의 결과와 비교하여 수위 회복 시간이 취수량 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 하루 중 일정 시간은 방사상집수정을 운용하고 나머지 시간은 중지하는 방식으로 취수 운용 시간을 달리하여 주기에 따른 취수량 변화와 지하수 수위 변동 특성을 검토하였다. 취수량 및 지하수 수위 변화가 미미하여 준정류상태에 이르렀다고 판단하기에 충분한 90일의 부정류 모의를 수행하였으며, 결과 비교 시점은 총 90일 동안의 모의 기간 중 가장 마지막 방사상집수정 가동 일자로 설정하였다.
3.1 연속 취수
정류 모의를 통해 산정한 방사상집수정 전도계수 0.40 m2/d/m를 적용하여 90일간의 부정류 모의를 수행하였다. 그 결과 취수 개시 직후에는 543.77 m3/d의 취수량이 나타났으나 시간이 경과함에 따라 점차 감소하여 90일 경과 후에는 500.10 m3/d로 수렴하였다(Fig. 5).
90일 운영 후 방사상집수정 중심부의 수위 강하(Dmax)는 약 1.95 m로 나타났으며, 0.1 m 이상의 수위 강하가 발생하는 영향 범위(Ainf)는 약 0.32 km2로 산정되었다(Fig. 6). 또한 수위 강하는 방사상집수정 중심부에서 가장 크게 나타나고 거리가 증가함에 따라 점차 감소하는 전형적인 양상을 보였다. 방사상집수정의 남쪽과 북쪽은 0.1 m 이상 수위 강하 범위가 동쪽과 서쪽에 비해 작게 나타나는데, 이는 홍천강과 여내천의 영향으로 판단된다. Fig. 6에서 빨간색 선과 숫자는 영향반경의 최대 및 최소 거리를 나타내며, 이하 모든 수위강하 공간분포도에서 동일하게 표시하였다.
3.2 24시간 연속 취수 후 가동 중지
Fig. 7은 방사상집수정을 24시간 동안 연속 취수한 후 일정 기간 가동을 중지하고 다시 24시간 취수하는 조건에서, 가동 중지 기간에 따른 수위 강하 분포를 나타낸다. 연속 취수 조건(Fig. 6)과 비교하면, 가동 중지 기간이 길어질수록 방사상집수정 주변의 수위 강하와 영향 범위가 점진적으로 감소하는 것으로 나타났다. 이는 취수 중지 기간 동안 주변 대수층 및 하천으로부터의 수리적 회복이 진행되어 수위 강하 콘이 축소되기 때문으로 해석된다. 특히 영향 범위의 감소는 최대 수위 강하 감소보다 더욱 뚜렷하게 나타났다. 가동 중지 기간이 4일인 경우 영향 범위는 연속 취수 조건의 약 13% 수준까지 감소하는 것으로 평가되었다. 이는 동일한 취수시설이라도 운영 방식에 따라 지하수 영향의 공간적 범위가 크게 달라질 수 있음을 의미하며, 방사상집수정의 영향평가 시 취수량뿐 아니라 운영 주기를 함께 고려할 필요가 있음을 시사한다.
Fig. 8은 가동 중지 기간에 따른 방사상집수정 중심부 수위 변화와 취수 가능량 변화를 정량적으로 나타낸 것이다. Fig. 8(a)에서 삼각형 기호는 취수 중지 후 재가동 직전까지 회복된 수위를 나타내며, 원 기호는 가동 후 취수 중지 직전까지 강하된 수위를 나타낸다. Fig. 8(a)를 보면 취수 직전의 회복 수위는 가동 중지 시간이 길어질수록 증가하며, 취수 재개 시 발생하는 수위 강하 또한 상대적으로 완화되는 경향을 보인다. 이러한 결과는 가동 중지 동안 인접 대수층 및 하천으로부터의 유입이 지속됨에 따라 방사상집수정 주변의 수위 강하 콘이 점차 회복되기 때문으로 해석된다. 수위 회복 특성은 선형적이지 않은 것으로 나타났다. 가동 중지 초기에는 수위 회복이 빠르게 진행되지만, 시간이 경과할수록 회복 속도는 점차 감소하는 경향을 보인다. 약 1~2일의 가동 중지 동안 대부분의 수위 회복이 발생하며, 이후에는 추가적인 회복량이 점차 감소하는 것으로 나타났다. 이는 초기에는 큰 수두 구배에 의해 지하수 유입이 활발하게 발생하지만, 수위가 회복될수록 수두 구배가 감소하여 유입 속도 역시 감소하기 때문으로 판단된다. Fig. 8(b)는 각 가동 중지 기간에 따른 취수 가능량 변화를 나타낸 것이다. 24시간 연속 취수 조건에서는 약 500 m3/d의 취수량이 유지되었으나, 가동 중지 시간을 부여할 경우 취수량이 증가하는 것으로 나타났다. 특히 초기 1~2일 동안 취수량 증가가 크게 나타났으며, 이후에는 증가폭이 점차 감소하였다. 2일 정도의 가동 중지 조건에서 취수량은 약 540 m3/d 수준까지 증가하였고, 4일 이후에는 약 543 m3/d 수준으로 수렴하는 것으로 나타났다. 수위 회복과 취수 가능량 증가는 동일한 수리학적 메커니즘에 의해 설명된다. 가동 중지 기간 동안 대수층 저장량이 회복되고 하천수 유도가 증가함에 따라 취수 재개 시 더 큰 유효 수두 차가 확보되어 취수량이 증가하게 된다. 그러나 일정 수준 이상의 회복이 이루어진 이후에는 추가적인 수위 상승 효과가 제한되므로 취수량 회복 역시 점차 감소하게 된다. 본 연구 결과는 방사상집수정의 취수 효율 향상을 위해서는 단순한 연속 취수보다는 적절한 휴지기간을 포함한 운영이 효과적일 수 있음을 시사하며, 최적의 취수 주기 결정 시 수위 회복 특성과 시설 가동률을 동시에 고려할 필요가 있음을 보여준다.
3.3 일중 간헐 취수 후 가동 중지
24시간 중 일부 시간 동안(1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 6시간, 8시간, 12시간)에만 취수를 진행하고 나머지 기간(23시간, 22시간, 21시간, 20시간, 18시간, 16시간, 12시간)에는 운영을 중지하는 조건으로 취수량 변화와 지하수위 변동을 살펴봤다. 가동하는 동안 동일한 목표 취수량을 얻기 위해서, 집수정의 전도계수는 24시간 연속 취수 모델의 전도계수를 기준으로 양수 시간과 반비례하도록 설정하였다.
Fig. 9는 일간 취수 시간에 따른 수위 강하 분포를 나타낸다. Fig. 6의 24시간 연속 취수 조건과 비교하면, 취수 시간이 줄어들수록 집수정 중심부의 최대 수위 강하(Dmax)는 증가하는 반면에 영향 범위(Ainf)는 감소하는 경향을 보인다. 이는 동일한 일간 목표 취수량을 확보하기 위해 취수 시간이 짧아질수록 단위 시간당 취수량이 증가하고, 이에 따라 집수정 주변에서 국부적인 수위 강하가 집중적으로 발생하기 때문으로 판단된다. 반면 장시간 저강도 취수 조건에서는 수위 강하가 광범위하게 분산되어 영향 범위가 확대되는 것으로 나타났다.
Fig. 10은 일간 취수 시간에 따른 취수 가능량 변화를 나타낸다. 이론적으로 동일한 일간 취수량을 확보하기 위해 운전 시간을 단축하고 단위 시간당 취수량을 증가시키더라도, 실제 취수량은 이에 비례하여 증가하지 않는 것으로 나타났다. 이는 방사상집수정의 취수 능력이 펌프 용량뿐 아니라 대수층의 수리전도도, 저류 특성, 하천과의 수리적 연결성에 의해 제한되기 때문으로 판단된다. 특히 1~4시간과 같은 단기 고강도 취수 조건에서는 집수정 중심부 인근에 급격한 수위 강하가 발생하여 집수정으로의 유출량을 결정하는 유효 수두 차가 빠르게 감소한다. 이로 인해 취수 초기에는 높은 취수량이 발생하지만 시간이 경과할수록 유입량이 급격히 감소하게 되며, 결과적으로 일간 총 취수량은 목표 취수량보다 크게 감소하게 된다. 반면 상대적으로 장시간의 저강도 취수 조건에서는 대수층 및 하천으로부터의 유입이 지속적으로 이루어질 수 있기 때문에, 보다 안정적인 취수가 가능하다.
Fig. 11은 각 운영 시나리오에서 취수 중지 후 휴지기를 거쳐 재가동 직전에 나타나는 수위강하량을 초기 수위와 비교하여 도시한 것이다. 1시간 취수 조건은 23시간의 휴지기로 인해 재가동 직전의 잔류 수위 강하가 가장 작게 나타났으며, 취수 시간이 증가할수록 재가동 직전까지 남아 있는 수위 강하량도 점차 증가하는 경향을 보였다. 이는 취수 중지 이후 대수층 및 하천으로부터의 수리적 회복이 진행되지만, 휴지기 동안 모든 수위 강하가 완전히 회복되지는 못함을 의미한다. Fig. 10의 가동 시간별 취수량 결과와 함께 살펴보면, 잔류 수위강하가 가장 작은 1시간 취수 조건에서 오히려 일간 총 취수량은 가장 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 반대로 취수 시간이 증가할수록 확보 가능한 취수량은 목표 취수량에 근접하지만, 재가동 직전의 잔류 수위강하 역시 증가하는 경향을 보인다. 이는 취수량 확보와 수위 회복 사이에 상충관계가 존재함을 의미하며, 짧은 시간의 고강도 취수는 넓은 휴지기를 확보할 수 있음에도 실제 취수 효율은 낮고, 장시간 취수는 취수 효율은 높지만 수위 회복에 불리하게 작용할 수 있음을 시사한다.
4. 결 론
본 연구에서는 하천 인근에 설치된 방사상집수정을 대상으로, 취수 주기 변화에 따른 지하수위 변동 특성을 정량적으로 평가하고자 하였다. 이를 위해 연구 지역의 지형, 지질, 수리특성, 지하수 이용 현황 및 관측 수위 자료를 종합하여 3차원 지하수 유동 수치모형을 구축하였다. 목표 취수량 500 m3/d에 대응하는 방사상집수정의 전도계수를 산정하고, 취수 및 가동 중지 조건을 달리한 부정류 예측 모의를 수행하여 취수 주기에 따른 수위 강하량, 영향 범위 및 수위 회복 특성을 비교·분석하였다. 특히 가동 중지에 따른 수위 회복은 초기 1~2일 동안 대부분 발생하는 것으로 나타났으며, 일중 간헐 취수 조건에서는 취수량 확보와 수위 회복 사이에 명확한 상충관계가 존재하는 것으로 나타났다. 또한 동일한 목표 취수량을 가정하더라도 운영 주기에 따라 영향 범위와 최대 수위 강하가 크게 달라질 수 있음을 확인하였다.
결론적으로, 본 연구에서는 동일한 취수량을 목표로 하더라도 취수 시간, 가동 중지 시간, 단위 시간당 양수량 등에 따라 집수정 중심부의 최대 수위 강하, 영향 범위, 수위 회복 정도 및 실제 확보 가능한 취수량이 모두 달라질 수 있음을 확인하였다. 동일 양수량 기준 연속 취수와 단기간 고강도 취수는 서로 다른 수문 반응을 유발할 수 있으며, 특히 단기간 고강도 취수는 국부적인 수위 강하를 심화시키고 일간 취수 효율이 저하될 수 있으므로, 방사상집수정의 안정적인 운영을 위해서는 적절한 가동 중지 시간의 도입을 통해 수위 회복을 유도할 필요가 있다.
이러한 결과는 방사상집수정의 운영 특성을 평가함에 있어 기존 연구에서 수행되어 온 바와 같은 취수량 중심의 정적 평가뿐 아니라 취수 주기 변화에 따른 동적 수위 반응을 함께 고려해야 함을 시사하며, 향후 방사상집수정의 설계 및 운영기준 수립, 지속 가능한 취수량 평가, 지하수–지표수 상호작용을 고려한 수자원 관리 전략 마련에 있어서 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
다만 본 연구에는 다음과 같은 불확실성이 존재함을 인지할 필요가 있다. 첫째, 본 연구의 예측 모의는 특정 대상지의 수리지질 조건과 경계조건을 바탕으로 수행되었으므로, 그 결과를 모든 충적대수층 또는 모든 방사상집수정에 대한 것으로 일반화하기에는 어려움이 있다. 둘째, 현장 자료의 공간적·시간적 제약으로 인해 모델 입력자료의 정확도에는 한계가 있으며, 이는 모의 결과에 대한 신뢰도에 영향을 미칠 수 있다. 셋째, 수리전도도, 함양량 등 주요 매개변수는 시행착오법을 통해 추정되었으며, 유사한 결과를 재현할 수 있는 서로 다른 매개변수 조합이 존재할 수 있다. 특히 부정류 모의의 경우 자료의 한계로 인해 수리지질 단위별로 각각 하나의 저류계수만을 고려하여 모의를 수행하였으므로, 모의 결과에 상당한 불확실성이 존재할 수 있다. 넷째, 모델의 단순화 과정에서 실제 지하수 시스템의 복잡성이 일부 반영되지 못했을 가능성이 있다. 특히 방사상집수정을 DRAIN 패키지로 단순화하여 반영하였으므로, 실제 우물통 내부의 저장 효과, 펌프 가동 하한선, 집수관별 유입량 차이, 스크린 폐색 등과 같은 세부 운영 특성을 충분히 반영하지는 못한다. 다섯째, 본 연구는 수위 변동을 중심으로 분석하였으며, 장기 취수에 따른 하천수 고갈, 수질 변화, 하천 유량 변화 등의 영향은 배제되었다. 따라서 향후 연구에서는 보다 장기적인 부정류 조건, 계절별·기후학적 변동, 하천 유량과의 연계, 실제 운영 자료 기반의 검증 등을 포함한 확장 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한 방사상집수정의 취수 주기와 수질 변화 또는 하천수 혼입률 변화 간의 관계를 함께 평가한다면, 수량과 수질을 동시에 고려한 운영 전략 수립에도 중요한 근거를 제공할 수 있을 것이다.
