02분반 삼다수웨이트조 - 편집 역사

25env06: /* 향후계획 */

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‎향후계획

25env06: /* 참고문헌 */

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‎참고문헌

25env06: /* 참고문헌 */

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‎참고문헌

25env06: /* 특허 출원 내용 */

2025-12-19T05:59:03Z

‎특허 출원 내용

25env06: /* Quality Function Deployment */

2025-12-19T05:58:11Z

‎Quality Function Deployment

25env06: /* 시연물의 설계 */

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‎시연물의 설계

25env06: /* 시연물의 설계 */

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‎시연물의 설계

25env06: /* 시스템 설계 */

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‎시스템 설계

25env06: /* 시스템 설계 */

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‎시스템 설계

25env06: /* 시스템 설계 */

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‎시스템 설계

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 ===향후계획===
-한계 및 보완
+====한계 및 보완====
 개발 과제의 인공함양 시스템은 하수 재처리수를 주입 수원으로 선정하였으나 이는 정서/사회적 문제를 야기할 가능성이 높다. 대상 지역인 제주도의 경우, 전체 수자원 공급원 중 96% 이상을 지하수에 의존하고 있다는 점과 제주 주민들이 지하수 수질 보전에 경제적 지불 의사가 존재할 정도로 지하수에 대한 관심과 자부심이 상당하다는 점이 이를 뒷받침한다.

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 ) 제주특별자치도 물인프라 현황 및 개선방향, 김진근, 2021
 ) 지구온난화에 따른 제주도 근해의 해수면 상승과 제주도 동부 지역 지하수의 염수대 변화. 김경호, 2009
 ) 제주도 해안지역에서의 염수침입에 의한 지하수 취약성 평가모델 개발, 이동엽, 2022
 ) 제주특별자치도. 2022. “제주특별자치도 물 재이용 관리계획 환경부 승인.” 제주특별자치도 보도자료, August 24. https://www.jeju.go.kr/news/bodo/list.htm?act=view&seq=1381872
 ) Bakker, M., Schaars, F., Hughes, J. D., Langevin, C. D., & Dausman, A. M. (2013). Documentation of the Seawater Intrusion (SWI2) Package for MODFLOW. U.S. Geological Survey Techniques and Methods, 6-A46, 52 p.
 ) 기상청, "지상관측(종관) 강수량 통계(제주 성산 월별 강수량)", 기상자료개방포털, https://data.kma.go.kr/stcs/grnd/grndRnList.do?pgmNo=69.
 ) 제주특별자치도 상하수도본부, "공공하수처리시설 방류수 수질검사 결과(2025년 11월 하수처리장 월 및 일평균 수질검사 결과 알림)", 제주특별자치도 상하수도본부 홈페이지,
 https://www.jeju.go.kr/jejuwater/sewer/result.htm?act=view&seq=1537068&page=1.
 ) 제주특별자치도의회. (2024). 주요 업무 보고 (상하수도본부). 제주특별자치도의회.
- https://www.council.jeju.kr/clicknews/report_01.do?cat=4&act=view&seq=357214.
+https://www.council.jeju.kr/clicknews/report_01.do?cat=4&act=view&seq=357214.
 ) 사단법인 21세기국민경제연구소. (2024). 송도하수처리수 재이용수 사용요금 원가 재산정 연구보고서. 인천광역시 경제자유구역청. 36p.
 ) 한라일보. (2023, 4월 5). 세부 기준 없어 손발 묶인 제주용암해수.
- http://pdf.ihalla.com/sectionpdf/20230405-95081.pdf.
+http://pdf.ihalla.com/sectionpdf/20230405-95081.pdf.
 ) 기획재정부. (2020, 11월 3일). 비용편익분석(BC분석, Cost-Benefit Analysis). 2025년 11월 2일. https://www.moef.go.kr/sisa/dictionary/detail?idx=1320
 ) 제주특별자치도. JD한동3 지질주상도. 제주특별자치도 수자원정보시스템. 2025년 11월 2일. https://water.jeju.go.kr/obsvsystem/gwobsv/obsvPresent/gcsView.cs
 ) 박종원. (2007). 제주도 지하수 이용실태 및 경제적 가치 추정. 한국농촌경제연구원(KREI).
 ) Jehyun Shin(2020). A Borehole-Based Approach for Seawater Intrusion in Heterogeneous Coastal Aquifers, Eastern Part of Jeju Island Korea.
 ) Shinichi Ozaki(2021). Investigating Effect of Pumping Ratio on Effectiveness of Barrier Wells for Saltwater Intrusion: Lap-scale Experiments and Numerical Modeling.
 ) Park, Won Bae(2024). Groundwater management and sustainability in Jeju Island [Conference presentation]. World Bank Global Knowledge Exchange & Training Framework.
 ) Park, J., & Lee, C. (2022). Estimating willingness-to-pay for the ground water quality improvement in Jeju Island using contingent valuation method. Environmental and Resource Economics Review, 31(4), 619–644.
 ) PUB (Singapore’s national water agency). (2016). Volume of NEWater sold, Annual [Dataset]. data.gov.sg. Retrieved December 13, 2025, from https://data.gov.sg/datasets/d_2eceeb792a0fca1caa74304d47b46060/view
 ) Cecilia Tortajada, “Water Management in Singapore,” International Journal of Water Resources Development, Vol. 22, No. 2 (2006), pp. 227–240.
 ) 싱가포르 공공시설청(PUB). NEWater – Our Water Story. https://www.pub.gov.sg/Public/WaterLoop/OurWaterStory/NEWater
 ) Water Journal. (2020, August 7). [제주도] 농업용수 통합 광역화사업 본격 추진, https://www.waterjournal.co.kr/news/articleView.html?idxno=51339

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 ) 제주특별자치도 물인프라 현황 및 개선방향, 김진근, 2021
- 지구온난화에 따른 제주도 근해의 해수면 상승과 제주도 동부 지역 지하수의 염수대 변화. 김경호, 2009
+) 지구온난화에 따른 제주도 근해의 해수면 상승과 제주도 동부 지역 지하수의 염수대 변화. 김경호, 2009
 ) 제주도 해안지역에서의 염수침입에 의한 지하수 취약성 평가모델 개발, 이동엽, 2022
 ) 제주특별자치도. 2022. “제주특별자치도 물 재이용 관리계획 환경부 승인.” 제주특별자치도 보도자료, August 24. https://www.jeju.go.kr/news/bodo/list.htm?act=view&seq=1381872
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 ) 제주특별자치도 상하수도본부, "공공하수처리시설 방류수 수질검사 결과(2025년 11월 하수처리장 월 및 일평균 수질검사 결과 알림)", 제주특별자치도 상하수도본부 홈페이지,
 https://www.jeju.go.kr/jejuwater/sewer/result.htm?act=view&seq=1537068&page=1.
- 제주특별자치도의회. (2024). 주요 업무 보고 (상하수도본부). 제주특별자치도의회.
+) 제주특별자치도의회. (2024). 주요 업무 보고 (상하수도본부). 제주특별자치도의회.
   https://www.council.jeju.kr/clicknews/report_01.do?cat=4&act=view&seq=357214.
- 사단법인 21세기국민경제연구소. (2024). 송도하수처리수 재이용수 사용요금 원가 재산정 연구보고서. 인천광역시 경제자유구역청. 36p.
+) 사단법인 21세기국민경제연구소. (2024). 송도하수처리수 재이용수 사용요금 원가 재산정 연구보고서. 인천광역시 경제자유구역청. 36p.
- 한라일보. (2023, 4월 5). 세부 기준 없어 손발 묶인 제주용암해수.
+) 한라일보. (2023, 4월 5). 세부 기준 없어 손발 묶인 제주용암해수.
   http://pdf.ihalla.com/sectionpdf/20230405-95081.pdf.
 ) 기획재정부. (2020, 11월 3일). 비용편익분석(BC분석, Cost-Benefit Analysis). 2025년 11월 2일. https://www.moef.go.kr/sisa/dictionary/detail?idx=1320

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 수질 정보 플랫폼을 구축하여 실시간 재생수 수질을 공개하고 만약 기준치 미달 시에는 자동으로 주입이 중단되는 시스템임을 보여준다. 메인 페이지는 재생수의 주입이 어떻게 염수 쐐기를 밀어내는지 직관적으로 보여줄 수 있는 영상을 포함한다.
-===특허 출원 내용===
+===참고문헌===
-내용

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	===Quality Function Deployment===		===Quality Function Deployment===
		+	[[파일:다23.jpg]]

	==결과 및 평가==		==결과 및 평가==

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 본 시스템은 본수조 내부의 지하대수층 2개(LEVEL1, LEVEL2) 수위를 초음파 센서(TRIG/ECHO)로 주기적으로 측정한다. 각 센서는 TRIG에 펄스를 인가하면 초음파를 발사하고, 수면 반사파의 왕복 시간을 ECHO 펄스 폭으로 출력한다. 아두이노는 pulseIn()으로 시간을 측정한 뒤 음속(0.0343 cm/μs)을 이용해 거리(cm)로 변환하고, 탱크 높이(TANK_HEIGHT_CM)에서 해당 거리를 빼서 수위를 산출한다. 측정 안정화를 위해 5회 반복 측정 후 유효값 평균을 사용하며, 계산 수위가 음수일 경우 0으로 보정한다.
 [[파일:다19.jpg]]
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 상태 판정 결과가 경계 수위 상태인 경우에는 본수조로의 주입은 계속 유지하되, 급격한 이상 상황은 아니라고 판단하여 경보는 발생시키지 않는다. 이 단계에서도 펌프는 동작하지 않으며, 흐름수조로의 유량 이송은 이루어지지 않는다.
 상태 판정 결과가 정상 수위 상태로 판단되면, 추가적인 주입은 필요하지 않으므로 상부밸브를 차단하고, 본수조 지하대수층 1층과 연결된 흐름수조로 유량을 이송하기 위해 펌프를 가동한다. 이 상태에서는 수위가 안정적이므로 경보는 발생하지 않는다.
 [[파일:다21.jpg]]

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 지하수 제어시스템 시연물은 지하대수층에 대한 지하수위 제어 시스템과 주입정을 보일 수 있는 본수조와  염수 쐐기 시각화를 위한 흐름수조로 나뉜다. 두 수조는 나란히 배치되며 호스를 통하여 연결된다. 시연물 사이즈는 시연 가능한 사이즈로 구현하기 위하여 실제 주입정 제원보다 축소하여 제작하였으며 상세한 제원과 재료는 [표 18]과 같다.
 .1.1 지하수위 관리 및 제어 시스템 작동은 다음과 같이 이루어진다.
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 시연물 설계는 주입정 내로 유입되는 지하수를 이용하여 지하수위를 실시간으로 측정하고 이를 바탕으로 주입정 자동제어 알고리즘을 통하여 주입 시스템을 제어하고, 시각화 시스템을 통하여 관리자에게 실시간으로 관련 정보를 시각화하여 제공한다. 시스템의 흐름은 아래 그림과 같이 진행된다.
 .3 시연물 하드웨어 구성
 주입정내 지하수위를 실시간으로 감지하고 현재 상태를 판정한 후 상태에 따라 본수조의 지하수위 관리 및 흐름수조로 유량을 운송하기 위하여 [그림 ]과 초음파 센서 모듈 및 밸브, 워터 펌프 조작 릴레이모듈, 경보용 가변저항 부저 그리고 시각화용 LCD패널을 아두이노 회로로 연결하였다. 두 대의 초음파 센서, 부저, LCD패널은 USB 연결을 통하여 5V의 전력을 공급받는다. 솔레노이드 밸브 및 워터펌프는 각각 12V, 5V의 전압을 요구하기 때문에 추가의 외부전원이 필요하여 리튬 폴리 12V 전지와 알칼라인 전지 9V의 외부전원을 연결하였다. 또한 아두이노 메인보드를 통하여 수위 정보를 기반으로 솔레노이드 밸브와 워터펌프를 조작하기 위하여 각각의 솔레노이드 밸브와 워터펌프에 릴레이 모듈을 연결하였다. 솔레노이드 밸브의 경우 상단 밸브와 하단 밸브로 두가지 존재하기 때문에 2채널 릴레이 모듈을 채택하였다. LCD패널과 부저는 디지털 통신 방식으로 아두이노 출력부에 연결되었으며 가변저항을 통하여 패널의 밝기를 조절할 수 있다.
 .4 시연물 소프트웨어 설계
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 본 시스템은 본수조 내부의 지하대수층 2개(LEVEL1, LEVEL2) 수위를 초음파 센서(TRIG/ECHO)로 주기적으로 측정한다. 각 센서는 TRIG에 펄스를 인가하면 초음파를 발사하고, 수면 반사파의 왕복 시간을 ECHO 펄스 폭으로 출력한다. 아두이노는 pulseIn()으로 시간을 측정한 뒤 음속(0.0343 cm/μs)을 이용해 거리(cm)로 변환하고, 탱크 높이(TANK_HEIGHT_CM)에서 해당 거리를 빼서 수위를 산출한다. 측정 안정화를 위해 5회 반복 측정 후 유효값 평균을 사용하며, 계산 수위가 음수일 경우 0으로 보정한다.
 .4.2 기준 비교 및 상태 판정 알고리즘
 상태 판정은 본수조 지하대수층 1층 수위(level1)를 기준으로 3단계로 구분한다. 저수위 구간은 “주입 필요 + 관리자 경보”로, 경계 구간은 “주입 필요(경보 없음)”로, 정상 구간은 “주입 중단 + 필요 시 유량 이송 가능” 상태로 판정한다. 상태판정은 현재 수위 상태와 임계값을 비교하는 조건문으로 구성되며, 측정된 level1을 임계값 (2.5cm, 3.4cm)과 비교하여 상태를 결정한다.
 .4.3 제어 및 경보 출력 알고리즘
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 상태 판정 결과가 경계 수위 상태인 경우에는 본수조로의 주입은 계속 유지하되, 급격한 이상 상황은 아니라고 판단하여 경보는 발생시키지 않는다. 이 단계에서도 펌프는 동작하지 않으며, 흐름수조로의 유량 이송은 이루어지지 않는다.
 상태 판정 결과가 정상 수위 상태로 판단되면, 추가적인 주입은 필요하지 않으므로 상부밸브를 차단하고, 본수조 지하대수층 1층과 연결된 흐름수조로 유량을 이송하기 위해 펌프를 가동한다. 이 상태에서는 수위가 안정적이므로 경보는 발생하지 않는다.
 .4.4 LCD 정보 표기 알고리즘
 LCD(16x2)는 운영자가 현장 상태를 즉시 확인할 수 있도록 지하대수층 1층/2층 수위(H1, H2)와 밸브 상태를 표시한다. 1행에는 H1, H2 수위를 소수 1자리로 출력하고, 2행에는 밸브1/밸브2의 ON/OFF 상태를 출력한다. 화면 갱신은 제어 주기 500ms 마다 실행되어, 수위 측정과 제어 결과가 동기화되어 표시된다.
 ===Quality Function Deployment===

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	센서관 하부에는 초음파 수위 센서가 위치한다. 센서는 아래 지하수층 관의 수위를 측정하여 함양 시점을 판단하는 데 사용된다. 또한 센서관 중심에는 내부관이 위치하고, 내부관 중간에는 밸브가 존재한다. 밸브는 함양 여부에 따라 개폐되어 함양량을 조절한다.		센서관 하부에는 초음파 수위 센서가 위치한다. 센서는 아래 지하수층 관의 수위를 측정하여 함양 시점을 판단하는 데 사용된다. 또한 센서관 중심에는 내부관이 위치하고, 내부관 중간에는 밸브가 존재한다. 밸브는 함양 여부에 따라 개폐되어 함양량을 조절한다.
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	[[파일:다8.jpg]]		[[파일:다8.jpg]]

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 개의 지하수층이 있다고 가정하였을 때, 주입정의 3D 구조도는 다음과 같다.
 주입정은 크게 케이싱, 유입관, 센서관, 지하수층 관으로 이루어져 있다. n개의 지하수층이 존재할 때, 케이싱 1개, 유입관 1개, 센서관 n개, 지하수층관 n개가 존재한다.
 [[파일:다7.jpg]]
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 노즐은 지하수층 관과 케이싱 외부의 지하수층을 이어 지하수와 함양수를 유출, 유입시킨다. 평상 시, 노즐로 지하수가 유입되어 내부관과 지하수층 사이에 물이 저장되고, 해당 수위를 센서관의 수위센서가 측정한다.
 [[파일:다9.jpg]]
 .3.2 주입정의 제원 결정
 시뮬레이션 결과를 기반으로 시간 최대 주입량인 21.82m3/hr를 만족시킬 수 있는 주입정의 제원을 연속방정식을 이용하여 결정하였다.
 [[파일:다10.jpg]]
 지하수 함양정에 대한 배관 관경 설계 기준은 국내에 존재하지 않기 때문에 일반적으로 안정적인 배관 유속 1.5m/s를 기준으로 내부 원형 주입관의 관경을 계산하면 72mm로 산정되었다. 그러나 염수쐐기 차단 함양정 특성상 상시 주입이 이루어지기 때문에 유지보수와 향후 확장을 고려하여 100mm를 채택하였다. 상세한 재질 및 규격은 [표 17]과 같다.
 [[파일:다11.jpg]]

@@ 511번째 줄: / 511번째 줄: @@
 본 설계의 적용 대상은 구좌읍 세화해수욕장 일대이며 주입정 배치도는 다음과 같다. 주입정은 영향반경을 고려하여 1.2km에 대하여 9정을 배치하였고, 인근 지역의 지질단면도를 이용하여 주 지하대수층의 개수를 추정한 결과 다중 지하대수층이 존재하는 것으로 추정되었다.
 [[파일:다1.jpg]]
 [[파일:다2.jpg]]