GMS    지하수 모델링 소프트웨어
 
 

  GMS

1. 소개

GMS는 가장 정밀하며 편리한 범용 지하수 모델링 소프트웨어입니다. 현재 GMS는 미국에서 뿐만 아니라 90개 이상의 나라에서 수천명의 사람들이 사용하고 있습니다. GMS는 모델링하는 지역의 특성치 입력, 모델 개발, 후처리, 보정 및 시각화와 같은 지하수 시뮬레이션에 필요한 모든 고급 도구들을 가지고 있습니다.

다양한 모델들

GMS는 다음과 같은 2D와 3D 유한차분 모델과 유한요소 모델들을 지원합니다.

  • MODFLOW 2000 모델
  • MODPATH 모델
  • MT3DMS/RT3D 모델
  • SEAM3D 모델
  • ART3D 모델
  • UTCHEM 모델
  • FEMWATER 모델
  • PEST 모델
  • UCODE 모델
  • MODAEM 모델
  • SEEP2D 모델

지하수 흐름 & 이송 옵션

GMS의 다양한 모델링 옵션의 다양함은 다른 제품과 견줄수 없습니다. GMS는 2D 또는 3D 모델에도 인터페이스를 제공합니다. 간략하게 유용한 옵션 몇가지를 소개하겠습니다.

2D 흐름
  • GMS로 통합된 MODAEM 해석 요소 모델로 빠르고 쉬운 모델링의 수행
  • 2D 유한요소 모델링은 댐, 제방, 지수도랑에 제격인 SEEP2D 모델에서 지원됩니다.

3D 흐름
  • MODFLOW 2000 을 사용한 3D 유한 차분 모델링
  • FEMWATER 를 사용한 3D 유한 요소 모델링

용질 이송
  • ART3D를 사용한 간이 해석 이송 모델링
  • MT3D, MODPATH, FEMWATER 를 이용한 간이 3D 이송
  • RT3D, SEAM3D 를 사용한 반작용 3D 이송
  • UTCHEM 응 이용한 다상 반작용 이송

불포화 영역 흐름과 이송
  • FEMWATER 또는 UTCHEM을 이용한 3D 불포화/포화 흐름과 이송 모델링

3D 모델의 개념

GMS는 복잡한 3D 층위 모델의 생성을 위해, 3D 객체를 유한 차분 그리드 모델이나 유한 요소 메쉬 모델로 직접 전송하는 능력이 있는 진보된 도구들을 가지고 있습니다.

GMS - 3D 개념

자동 모델 보정

최근에 GMS에 포함된 것으로 지하수 모델을 쉽고 빠르게 보정할 수 있는 도구들이 있습니다. 사용자는 이 보정도구를 이용하여 관측치와 계산치를 비교할 수 있습니다. 예를 들어, 관측 지점을 관측정(monitoring well)의 위치로 지정하면, GMS는 자동으로 관측된 수두와 계산된 수두를 비교하는 것입니다. 관측 지점 및 관측 호(Observation points and arcs)가 정상 상태이거나 비정상 상태일 때 모두 사용가능하며 신뢰구간과 표준편차 등도 함께 입력할 수 있습니다. 예를 들면, 오차범위 ±1.0 m, 신뢰구간 90%인 관측 수두 값 340.5 m를 입력할 수 있다는 것입니다. 사용자가 일련의 관측치를 입력하고 나면, GMS는 계산 결과를 내삽하여 관측치를 입력한 지점에서의 계산치를 구하여 관측치와 비교합니다. 관측 지점의 개수에 상관없이 GMS는 해당되는 오차 통계를 표시하고 계산치 대 관측치, 잔차 대 관측치, 평균 오차, 평균 오차의 절대값, RMS 오차, 총 오차, 계산 치와 관측치의 시간 추이 등을 도시해 줍니다.

GMS - 3D 개념

시각화

GMS는 모델을 생성하고 결과를 가시화하기 위한 강력한 그래픽 도구입니다. 모델은 전자 지도와 고도 모델을 사용하여 만들어집니다. 이 모델이 만들어지는 과정에서, 작업한 모델의 그래픽 묘사를 빠른 속도로 보여줍니다.

GMS - contour GMS - material
지하수 모델은 입체 형태로 표시할 수 있으며 회전시킬 수도 있습니다. 모델의 어디든지 마음대로 잘라서 표시할 수 있습니다.
GMS - contour GMS - material
정상상태나 비정상상태의 결과를 애니메이션 형식으로 처리할 수 있는데 벡터도, 등평면도, 컬러 영역도, 등고선도 등 그 종류도 매우 다양합니다. 예를 들어, 비정상상태의 결과를 동영상으로 표현하면 사용자가 수두나 수위 저하, 유속, 오염물의 농도 등이 시간에 따라 어떻게 변화하는지 쉽게 알아볼 수 있을 것입니다.

2. 특징

GMS 는 다음과 같은 뛰어난 장점 덕에 전세계의 많은 사용자들이 이용하고 있습니다.

사용자 인터페이스

GMS의 그래픽 도구는 모델을 만들고 결과를 가시화하기 매우 쉬우며 직관적입니다. 모든 모델링 인자들이 그래픽과 동적으로 연결되어 사용하기 쉬운 다이얼로그 박스를 통해 입력할 수 있게 되어 있습니다.

GMS - 인터페이스

GMS 모델

GMS는 다음과 같은 모델들을 지원합니다.

MODFLOW 2000 모델
GMS에는 지하수 모델인 MODFLOW 2000 에 대한 그래픽 인터페이스를 가지고 있습니다.
MODFLOW는 미국에서 가장 많이 쓰이는 3차원 지하수 흐름모형입니다. MODFLOW는 지하수의 흐름을 모의할 때, 우물, 강, 지류, 배수구, 장애물, 증발산, 비균질대수층 특성을 지닌 흐름계로의 재유입, 복잡한 경계 조건 등의 영향을 모두 고려할 수 있습니다. GMS를 이용하면 사용자는 격자공간을 선택하고, 선택한 격자공간에 대하여 수리지질학적인 특성인자들을 입력하며, 경계 조건을 정의하는 모든 작업을 대화상자를 통하여 쉽고 빠르게 해결할 수 있습니다. 또한 스프레드쉬트 대화상자도 사용할 수 있어 사용자로 하여금 모형 전체의 수리지질학적 특성인자의 값을 편집할 수 있도록 해줍니다. 입력자료는 측량자료를 그대로 불러들여 사용하거나 그 자료들을 내삽하여 쓸 수 있습니다.

GMS - MODFLOW 2000 모델

MT3DMS 모델
MT3D-MS는 3차원 다종 오염원 이송 모형으로서, 지하수흐름계에 용해된 성분들의 이송, 확산, sink/source 혼합, 화학반응 등을 모의할 수 있습니다. MT3D-MS는 MODFLOW나 다른 block-centered 유한차분흐름모형과 연계하여 사용하도록 설계되었기 때문에 오염물농도장의 변화가 유속장에 명백한 영향을 끼치지 않는다고 가정합니다. 이 가정을 바탕으로 흐름모형을 독립적으로 구축하고 보정할 수 있는 것입니다. MT3D-MS는 MODFLOW에서 계산된 수두 등 흐름 및 sink/source에 관한 여러 항들을 불러와서 수문학적 경계조건으로 구체화합니다. MT3D-MS에서 모의 가능한 화학반응에는 평형제어 선형 및 비선형 흡착(equilibrium-controlled linear and nonlinear sorption), 1차 비가역 감쇠, 미생물분해 등이 있습니다.

GMS - MT3DMS 모델

SEAM3D 모델
SEAM3D (Sequential Electron Acceptor Model 3-Dimensions)는 호기성 또는 혐기성 미생물분해가 진행되는 지하수내 용질의 이송을 모의하는 새로운 수치모형입니다. SEAM3D는 MT3D-MS의 미생물분해 모델링 부분을 확장한 것으로 MT3D-MS와 마찬가지로 MODFLOW와 상호작용하기 때문에 여러 가지 대수층 모형을 사용할 수 있습니다. SEAM3D는 3차원, 비등방성, 비균질 영역에서 다중 성분에 대한 모델링을 수행할 수 있습니다.

GMS - SEAM3D 모델

MODAEM 모델
MODAEM 모델은 유한 차분과 유한 요소 모델과 다릅니다. 해석 요소 모델은 문제 영역의 식별법을 요구하지 않습니다. 오히려 이 모델은 경계조건, 유원/유입 기간, 그리고 점과 다선, 다각형으로 표현되는 물질 속성 영역에 의해 완벽히 정의되어 있습니다.

GMS - MODAEM 모델

SEEP2D 모델
SEEP2D는 사력댐이나 제방의 단면을 통한 침투를 계산하도록 설계된 2차원 유한요소 흐름모형으로서 피압, 부분피압, 비피압 흐름 상태에 대하여 모두 모의가 가능합니다. 부분피압이나 비피압 흐름상태에서는 포화 및 불포화 흐름을 모의할 수 있고, 지하수위도 결정할 수 있습니다. SEEP2D는 복잡한 2차원 침투 문제도 모의할 수 있는데, 모델의 기하학적 형상이 복잡하거나 토양이 비균질적이고 비등방성인 경우에도 가능합니다. SEEP2D는 정상상태 흐름모형으로서 유한요소망의 각각의 절점에서 유속특성을 계산하며, 이 값들을 이용하여 유선 및 등포텐셜선을 도시함으로써 침투망을 결정할 수 있습니다.

GMS - SEEP2D 모델

PEST 모델
PEST 인터페이스 모듈은 PEST에 대한 그래픽 인터페이스를 제공하는데 PEST는 MODFLOW에 필요한 계수를 자동으로 계산하는 소프트웨어입니다.
T-PROGS 모델
T-PROGS 소프트웨어는 시추 데이터에서 확률적 지압학적 변화를 조사하는데 사용됩니다. T-PROGS 소프트웨어의 결과물은 3D 격자 위에 표시됩니다.

GMS - T-PROGS 모델

MODPATH 모델
MODPATH는 주어진 시간동안 정상류 혹은 부정류에서 입자의 궤적을 계산하는 3차원 입자 추적모형입니다. MODPATH는 수두값과 MODFLOW에서 계산된 격자공간 각각의 흐름 특성치, 그리고 토양의 공극률을 이용하여 유속장 내의 각각의 입자의 운동을 계산합니다. 각각의 입자의 위치를 지정하면, MODPATH는 계산시간 내 모든 순간에 대하여 각각의 입자의 위치를 계산하는 것입니다. 전, 후방 추적이 모두 가능하여 우물포획지구, 수원보호 연구에 이상적입니다.

GMS - MODPATH 모델

RT3D 모델
RT3D (Reactive Transport in 3 Dimensions)은 지하수내 다종, 반응물질의 3차원 이송 모형으로서 FORTRAN 90 기반으로 개발되었습니다. RT3D는 여러 가지 반응현상에 대한 팩키지를 제공하고 필요할 경우 사용자가 직접 반응현상을 정의할 수 있기 때문에 사용자가 원하는 반응장내에서 흡착상태이거나 물에 용해된 다종의 물질의 이송을 모의할 수 있습니다. 덕분에 자연저감(natural attenuation) 현상이나 능동적 복원(active remediation) 등도 계산할 수 있습니다. RT3D에서는 중금속, 폭발성 물질, 석유, 염소화탄화수소물 등의 오염물 거동을 모의할 수 있습니다.

GMS - RT3D 모델

ART3D 모델
ART3D 는 3차원 해석 반응 이송 모델입니다. 균질성과 일정 이송 속성만을 요구합니다.

GMS - ART3D 모델

FEMWATER 모델
FEMWATER 인터페이스 모듈은 FEMWATER 3차원 흐름 및 오염물이송 해석엔진에 대하여 그래픽 인터페이스를 제공합니다. 사용자는 인터페이스를 통해서 쉽게 경계조건 및 해석 매개변수들을 3차원 유한요소망에 적용할 수 있습니다. FEMWATER 해석엔진 또한 포함되어 있습니다.

GMS - FEMWATER 모델

UTCHEM 모델
UTCHEM은 University of Texas at Austin의 석유 및 지질시스템공학센터(the Center for Petroleum and Geosystems Engineering)에서 개발한 다상(multiphase) 흐름 및 이송모형입니다. 이 모형은 특히 펌프 및 처리 모의에 적합하며, 계면활성제를 이용한 대수층복원(Surfactant-Enhanced Aguifer Remediation, SEAR) 모의에 주로 쓰입니다.

GMS - UTCHEM 모델

UTEXAS 모델
UTEXAS 모델은 파괴 표면과 안전 요소에 대한 댐, 제방, 그외 경사를 빠르게 해석합니다. 신속하게 2D 프로파일 모델을 만들기 위해 CAD 와 GIS 데이터를 사용합니다.

GMS - UTEXAS 모델

GMS 모듈

GMS 인터페이스는 몇개의 모듈들로 구분되어 있습니다. 이 모듈들은 다른 데이터 형태로부터 모델을 작성하고 조작하는 기능들을 가지고 있습니다. 아홉가지 인터페이스 모듈들은 다음과 같습니다.

Map 모듈
지도 모듈에는 그리기 도구들이 제공되는데, 이 도구들을 사용하면 문자, 선, 다중선, 화살표, 직사각형 등 모델을 그래픽으로 표현하는데 필요한 주석들을 쉽게 추가할 수 있습니다. GIS 자료 또한 ESRI ArcInfo, ArcCAD, ArcView 등의 GIS 데이타베이스 자료들과 호환이 가능합니다.
사용자는 지도 모듈을 이용하여 쉽고 빠르게 개념모델을 구축하고 수치모델링을 수행할 수 있습니다. 예를 들어, 대상지역의 항공사진이나 지도를 스캔한 TIFF 이미지, AutoCAD나 MicroStation에서 작성한 DXF 파일 등을 불러들여서 배경화면으로 사용할 수도 있고, 사용자가 해당지역에 점, 다각선, 다각형들을 정의하여 관련된 모델링 자료를 공간적으로 표시할 수 있습니다. 경계조건이나 매개변수 값 등은 화면상의 개체에 곧바로 입력할 수 있습니다. 예를 들어, 점은 우물이나 점오염원을 정의하는데 사용되고, 다각선은 강이나 배수로 혹은 모델 경계를 정의할 때 쓰이며, 다각형은 호수나 통수능 등의 전역 자료를 입력하는데 쓰입니다. 일단 개념모델이 정의되면, GMS는 격자를 생성하는데, 우물 주위에서는 자동으로 격자를 세분하며, 모델 경계 밖의 계산격자는 비활성화시킵니다. 사용자에 의해서 정의된 모델링 자료는 적절한 매개변수와 함께 격자위에 중첩됩니다. 예를 들어, 전기전도도는 도랑이나 강으로 표현되는 다중선에 입력되는데 각 계산격자 내의 다중선 절편 길이에 따라서 그 값이 자동으로 계산됩니다. 이와 같은 방법으로 MODFLOW, MODPATH, MT3D, FEMWATER 등의 모델을 완전히 정의할 수 있으며 계산격자를 일일이 편집할 필요가 없게 되는 것입니다. 사용자는 원할 경우, 모델의 경계를 옮기거나 우물을 추가하는 등 개념 모델을 쉽게 변경할 수 있으며, 그에 따라 수치모델도 자동으로 변경됩니다.

GMS - Map 모듈

GIS 모듈
GIS 모듈의 기능을 온전히 활용하기 위해서는 ArcGIS(ArcView) 버전 8.0 이 요구됩니다. 이 경우 ArcGIS의 일부분이 ArcObject 라이브러리를 사용하여 GMS 내부에서 실행됩니다. 이렇게 하여 ArcGIS가 지원하는 어떤 GIS 데이터베이스도 GIS 모듈이 사용할 수 있도록 해 줍니다.

GMS - ArcGIS

TIN 모듈
TIN(Triangulated Irregular Network) 모듈은 지표 모델링에 사용됩니다. TIN 은 XYZ 좌표(분산, 격자)를 연결하여 삼각망을 구성함으로써 얻어지며, 이와 같이 얻어진 TIN은 지층의 표면을 나타내거나, 가려서 보이지 않는 부분을 볼 수 있도록 시점을 바꾸는 데 쓰이게 됩니다. 지층에 대한 입체 모형도 생성할 수 있는데, 이 모델을 각 방향으로 잘라서 단면을 얻을 수도 있습니다.

GMS - TIN 모듈

Solid 모듈
GMS 의 Solid 모듈은 입체를 이용한 층위의 3차원 모델을 만들어 냅니다. 이와같이 만들어진 모델의 단면은 어느면을 잘라내어도 됩니다. 그리고 이 입체 모델은 실재적인 이미지를 만들어 내기 위해 숨겨질 수 있습니다. 입체를 만들기 위한 새로운 "Horizons Method" 도구는 입체를 빠르고 정확하게 만들기 위한 가장 유용한 도구입니다.

GMS - Solids 모듈

2D Grid 모듈
2D Grid 모듈은 2차원 Cartesian 격자를 생성하고 편집하기 위해 사용됩니다. 2D 격자는 주로 표면 가시화와 등고선 작성에 사용되고 있습니다.

GMS - 2D Grid 모듈

3D Grid 모듈
3D Grid 모듈은 3차원 Cartesian 격자를 생성하기 위해 사용됩니다. 이 격자는 내삽(interpolation), 등평면 렌더링, 단면, 유한차분 모델링에 사용될 수 있습니다.
다음과 같은 3D 유한 차분법 모델에 대한 인터페이스 모듈입니다.

- MODFLOW
- MODPATH
- MT3DMS
- RT3D
- SEAM3D
- UTCHEM
- ART3D

GMS - 3D Grid 모듈
2D Mesh 모듈
2D Mesh 모듈은 2차원 유한 요소 격자망을 만드는데 사용됩니다. 여러가지 도구들이 자동으로 격자망을 만들고 편집하기 위해서 제공되고 있습니다. 2D 격자는 SEEP2D 모델링에서 사용되며 3D 격자망을 만들 수 있게 합니다. 아래의 그림은 SEEP2D 모델의 예입니다.

GMS - 2D Mesh 모듈

3D Mesh 모듈
3D Mesh 모듈은 3차원 유한 요소 격자망을 만드는데 사용됩니다. 여러가지 도구들이 자동으로 격자망을 만들고 편집하기 위해서 제공되고 있습니다. 여러가지 도구들이 자동으로 격자망을 만들고 편집하기 위해서 제공되고 있습니다. 이 격자는 FEMWATER 모델을 사용하여 내삽(interpolation), 등평면 렌더링, 단면, 유한차분 모델링에 사용될 수 있습니다.

GMS - 3D Mesh 모듈

2D / 3D Scatter Point 모듈
2차원 혹은 3차원 x-y-z 측량 자료를 과업 지역 내 전 지점에 대해서 얻을 수는 없기 때문에 자료들을 보간하여 사용할 필요가 있는 것입니다. 지질 통계학 모듈은 kriging 기법을 비롯하여 여러 가지 다른 보간 기법을 지원하는데, 이를 이용하면 기존의 측량자료를 모형 입력자료로 변환할 수 있습니다.
2차원과 3차원 측량자료 모두 보간 가능합니다. 3D Scatter Point 모듈에 의해 지원되는 보간법은 다음과 같습니다.

- Linear
- Inverse Distance Weighted
- Clough-Tocher
- Natural Neighbor
- Kriging

GMS - 3D Mesh 모듈

3. 자주 찾는 질문

아래의 FAQ를 통하여 궁금한 사항을 알아보세요.

각 질문을 클릭하시면 해당 답변을 보실 수 있습니다.     답변 모두 열기 모두 열기   답변 모두 닫기 모두 닫기

Q.
현재 사용하고 있는 곳들은 어디입니까?
국내에서 사용하고 있는 곳은 다음과 같습니다.
  • 국립환경연구원
  • 남원건설엔지니어링
  • 금호엔지니어링
  • 우대기술단
  • 청석엔지니어링
  • LG 건설
  • 경기기술단
  • 선진엔지니어링
  • 평화엔지니어링
  • 대불대학교
  • 상명대학교
  • 건국대학교
  • 서울대학교
  • 경희대학교
  • 경북대학교
  • 부산대학교 등...
Q.
또 다른 FAQ가 있습니까?
여기에 링크되어 있는 문서는 GMS를 사용하는 사용자들이 본사 및 사용자 그룹에 질문한 내용 및 그 답변으로 이루어져 있습니다. 이 문서는 영문이며, 아래 파일은 원래 HTML 문서이나 사이즈가 커서 압축되어 있습니다..

4. 다운로드

분류 파일 내용 파일 종류 파일 크기
매뉴얼 FEMwater 매뉴얼 pdf 2,165Kb
ModFlow 매뉴얼 pdf 138Kb
ModPath 매뉴얼 pdf 799Kb
MT3DMS 매뉴얼 pdf 2,198Kb
NUFT 매뉴얼 pdf 366Kb
RT3D 매뉴얼 pdf 457Kb
SEEP2D Primer 매뉴얼 pdf 106Kb
SEAM3D 매뉴얼 pdf 1,755Kb
Ucode 매뉴얼 pdf 322Kb
UTCHEM 사용자 매뉴얼 pdf 296Kb
UTCHEM 기술 참조 매뉴얼 pdf 2,798Kb
e-카탈로그 GMS 브로셔(영문) pdf 524Kb

 

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