‘지하수 함양량 평가기술 분야’에서는 건기와 우기강수의 동위원소 조성 차이를 이용하여 지하수의 증발산양을 평가하는 기술인 ‘안정동위원소 기법’을 국내에서는 최초로 개발했다. 이 기법을 통해 측정한 결과, 기존의 평가방법으로 계산한 지난 20여 년 동안의 제주도 증발산량 33.7%보다 훨씬 적은 20%로 밝혀졌다. 이는 기존연구에 의한 결과보다 약14%가 적으며 이중 많은 부분이 지하수 함양량으로 평가할 수 있어 기존에 보고된 지하수 함양량인 45.8%보다 더 많은 지하수 함양이 제주도에서 일어나고 있다는 것을 증명하고 있다.
‘지하수 순환특성 및 체류시간 산정기술 개발연구’는 다중 환경추적자(3H/3He, CFCs, SF6)를 이용해 미국 지질조사소(USGS), 유타대(University of Utah)와 함께 공동연구로 진행되었는데, 이 연구를 통해 국내에서는 최초로 제주도 지하수의 연령을 측정하는데 성공했다. 또 국내에서는 처음으로 ‘지하수 분석용 고감도 환경추적자 분석시스템’을 구축하여 현재 시험 분석 단계에 있다.
시범연구지역인 제주도지역의 경우 지표부근의 현무암층에서 채취한 지하수의 나이는 20년 내외이지만 해안에 가까운 지역, 깊이 100m 내외의 땅속에서 얻은 지하수는 50년 이상의 나이로 밝혀졌다. 일반적으로 깊은 곳으로 갈수록 연속적으로 지하수의 나이가 증가한다고 알려져 왔으나 다중 환경추적자 기법으로 분석한 결과, 불연속적인 나이 분포를 나타냄을 밝혀냈다.
즉, 제주도 지하수의 나이가 다양하게 분포한다는 사실은 물이 땅속에서 한덩어리로 같이 움직이는 것이 아니라, 지역이나 깊이에 따라 서로 다른 경로와 이동 속도를 갖는다는 것을 의미한다. 오래된 지하수는 지상에서 일어나는 홍수나 가뭄 같은 기상 변화에 큰 영향을 받지 않고, 오염 물질들이 다양한 자연 정화 작용을 거칠 수 있는 시간적 여유가 있다는 점에서 보존가치가 높다고 할 수 있다.
김박사연구팀은 환경추적자 기법의 조사/해석기술 확립을 통해 국내는 물론 국제시장의 기술료 수입을 예상하고 있으며, 이 분석시스템의 구축을 통해 年 8억원 이상의 해외분석 비용을 절감할 수 있다고 전망했다.
‘지하수 유동 모델링 기술개발’ 분야에서는 우리나라 지질환경에 적합한 3차원 균열망 모델링 기술과 현장지향적 불균질/이방성 유동 모델, 그리고 지구통계학적 기법을 이용한 자료집적형 인터페이스 프로그램을 개발했다.
본 연구를 통해 개발된 기술들은 국내 지하수 유동체계의 정확한 해석 및 지하수 자원의 합리적 평가를 가능케 하고 이를 지하수 관련 산업뿐만 아니라 환경오염, 폐기물 저장 및 지하시설물 등 순환시스템을 해석하는 모든 관련 분야에도 기술 파급과 응용이 가능하다.
본 연구를 통해 지하수 순환/유동 체계 해석 기술에 있어서 선진국 대비 당초 40%의 기술수준을 70% 이상으로 끌어올렸으며, 국제(SCI)/국내 전문학술지에 50편 이상의 논문게재와 발표, 10건의 프로그램이 등록됐다.