본 연구의 목적은 충적 대수층 내 지하 공동 형성에 의한 지하수 유동 및 지반 변형을 통합적으로 예측하고 지하 공동 형성에 의한 지하수 유동 및 지반 변형에 대한 초기 지하수면 위치의 영향을 정량적으로 평가하는 것이다. 이를 위해 모래로 구성되어 있는 가상의 포화-불포화충적 대수층을 설정하였다. 그런 다음에 초기 지하수면 위치를 다양하게 변화시키면서 범용 다차원 완전 연동 수리-역학적 수치 모델인 COWADE123D (Kim, 1995, 2006)를 이용한 일련의 수치 모델링을 수행하였다. 수치 모델링 결과들은 지하 공동 형성에 의한 지하수 유동 및 지반변형이 주로 형성된 지하 공동 주변에서 발생하며, 이러한 양상은 초기 지하수면 위치에 크게 영향을 받음을 보여준다. 초기 지하수면이 높을수록(즉 지하 공동 상부의 초기 포화대가 두꺼울수록) 지하 공동 형성에 의한 지하수 유동 및 지반 변형이 보다 더 급격하고 광범위하게 발생하며, 이로 인해 지하 공동 주변의 지반 안정성이 보다 더 크게 악화된다. 압력 수두는 먼저 지하 공동의 바닥면에서 급격하게 감소하며, 시간이 지남에 따라 지하 공동과 지표면 사이에서 상대적으로 천천히 감소한다. 이로 인해 지표면 근처에서는 기존의 불포화대가 하부로 팽창하며, 지하 공동의 천정면에서는 새로운 불포화대가 형성되어 상부로 팽창하여 이 두 불포화대는 서로 만나서 합쳐진다. 그래서 결국 최종 정상 상태에서의 최소 압력 수두는 지하 공간 바로위의 지표면에 존재한다. 수리 수두도 압력 수두와 마찬가지로 먼저 지하 공동의 바닥면에서 급격하게 감소하며, 시간이 지남에 따라 지하 공동과 지표면 사이에서 상대적으로 천천히 감소한다. 그래서 결국 최종 정상 상태에서의 최소 수리 수두는 지하 공간의 바닥면에 존재한다. 지하수 유동 속도는 먼저 지하 공동의 모든 면에서 급격하게 증가하며, 시간이 지남에 따라 지하공동의 천정면과 바닥면 중앙에서는 상대적으로 천천히 감소한다. 그래서 결국 최종 정상 상태에서의 최대 지하수 유동 속도는 지하 공동의 벽면 하부와 그 주변의 바닥면에 존재한다. 지반변위는 먼저 지하 공동의 모든 면에서 급격하게 증가하며, 시간이 지남에 따라 지하 공동 상부의 지표면을 향해 상대적으로 천천히 증가한다. 그러다가 불포화대가 형성 및 팽창하여 불포화대 내에서 자체 하중이 감소하면서 증가하던 지반 변위(특히 수직 지반 변위)가 다소 감소한다. 그래서 결국 최종 정상 상태에서의 최대 지반 변위는 지하 공동의 천정면에 존재한다. 본 연구를 통해 제시된 범용 다차원 완전 연동 수리-역학적 수치 모델링 기술은 향후 지하 공동 형성 및 개발에 의해 지층 시스템 내에서 발생하는 다양한 수리-역학적 변화를 통합적으로 분석하고 그 위험성을 정량적으로 평가하는 데에 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.