[논문]저류지 생태공원 설계모형 개발에 관한 연구

변우일

문제 정의

본 연구에서는 우선 저류지 생태공원의 기본이 되는 방재를 위한 기능을 토대로 저류지의 유형구분을 하였고 위와 같이 선진사례를 통해 우리 실정에 맞게 저류지 생태공원 조성의 기본 방향을 제시할 것이다. 더 나아가 저류지 생태공원조성을 위한 구조 및 시설을 정립하고 생태복원과 수환경 유지관리방안을 제시함으로써 저류지 생태공원 계획설계를 위한 기초 모형을 정립하고자 한다.
최근 저류지 관련설계 실무분야에서는 친환경 설계에 관한 시대적 요구가 많으나 우리나라에서 모델이 될 만한 저류지 생태공원 조성사례는 전무하다. 따라서 본 연구가 저류지를 생태공원으로 설계하려는 시도를 지닌 설계자들에게 기초적인 틀을 제공하였으면 하는 바램이다. 본 연구는 추후 실제 사례를 수행하면서 각기 다른 대상지의 현황 및 여건에 따른 저류지 생태공원 조성방안에 대한 세부적인 설계모형이 몇 가지 유형으로 연구개발 되어야 할 것이며 저류지 생태공원의 특성에 맞는 시설 및 공법개발이 이루어져야 할 것이다.
본 연구는 저류지 생태공원 설계모형 개발의 일환으로서 기존의 재해방지 기능의 저류지를 생태공원으로 계획, 설계하는 방안을 제시하고자 설계방향과 구조 및 시설 유형을 구분하였고, 저류지 생태공원 설계를 통한 생태보전·복원과 상시저류지의 수환경유지관리 방안을 제시하였다.
본 연구에서는 우선 저류지 생태공원의 기본이 되는 방재를 위한 기능을 토대로 저류지의 유형구분을 하였고 위와 같이 선진사례를 통해 우리 실정에 맞게 저류지 생태공원 조성의 기본 방향을 제시할 것이다. 더 나아가 저류지 생태공원조성을 위한 구조 및 시설을 정립하고 생태복원과 수환경 유지관리방안을 제시함으로써 저류지 생태공원 계획설계를 위한 기초 모형을 정립하고자 한다.
「지속가능한 신도시계획기준」에서는 생태적 환경조성을 위해 생태적 식재계획에 관한 지침을 마련하였고(건설교통부, 2005), 「도시공원내 저류시설의 설치 및 운영지침」 제19조에서는 빗물 저류로 인하여 침수되거나 건조한 경우에도 견딜 수 있는 식생으로서 수생식물·습지식물·건생 식물군으로 조성하고 초본류·관목류·교목류를 적절히 혼합하여 야생동물의 서식환경을 다양하게 제공하도록 할 것을 규정하고 있다(건설교통부, 2000). 본 연구에서는 이를 바탕으로 생태적 식재계획을 마련하였다. 먼저 식재 후 녹지는 각종 야생동물의 서식지(biotop)로서 가능하므로 생태환경조사를 통해 조류, 곤충류, 파충류, 양서류, 어류의 생태를 먼저 파악하고 서식환경을 고려한 식재설계가 되어야 한다.
본 절에서는 저류지 공원의 국내외 사례를 조사 분석하고 설계방향을 위한 이슈를 도출하였다. 저류지는 치수목적의 일반적인 저류기능을 갖춘 방재용 시설을 의미하고, 저류지공원은 치수목적의 저류기능과 방재기능을 고려한 공원시설을 포함한 것이며, 저류지생태공원은 치수목적의 저류기능시설과 공원시설은 물론, 상시저류지(retention)를 도입하여 생태습지 등을 조성하여 생태복원이나 환경복원 개념을 도입한 시설로 및 생태적 시스템 및 구분하였다(표 3).

제안 방법

국내외 사례를 통해 복합적 토지이용을 위한 효율성, 방재를 위한 기능성, 초기강우 비점오염원의 생태적 수질정화, 생물서식처 조성을 통한 생태성 확보 및 경관성을 고려한 저류지 생태공원 조성의 방향을 도출하였다. 저류지 생태공원의 적정구조를 위해서는 좁은 면적의 저류지 면적을 확장하는 형태와 유기적 형태 등 2가지 평면유형과 8가지의 다양한 단면구조로 구분하여 저류지공원의 현황에 따라 다양하게 구조를 조합하고 응용하여 설계할 수 있도록 하였다.
저류지 생태공원의 설계모형 개발을 위해 본 연구는 국내외 문헌의 분류내용과 저류지 조성사례를 직접 답사한 결과를 바탕으로 저류지 생태공원의 목적유형, 입지유형, 저류시간, 구조, 조성방안에 따라 그 유형을 세분화하였다. 국내외 저류지공원의 조성사례 검토와 저류지공원의 법제적 검토, 시행상 문제점을 분석하였고 이를 바탕으로 저류지 생태공원의 설계방향을 도출하였다.
저류지 생태공원의 생태적기반을 확보하기 위해 개발지역내 기존 수자원(호수, 하천, 연못, 습지, 개울 등)과 녹지(산림, 구릉지, 초지 등)는 적극적으로 보전하고 복원하는 것이 바람직하다. 대상지와 그 주변의 녹지체계와 수체계 네트워크를 조성하여 생물서식처, 도시생태거점, 도시환경개선, 경관개선 등의 생태 환경적 기능과 레크리에이션, 관찰, 학습(교육), 체험 등의 이용적 기능이 수행되도록 설계한다. 그림 15에서는 저류지가 단지내 생태네트워크로 연결되는 brain storming 과정을 통해 기존 수림대와 육상생태계로 네트워크되고, 단지내에서는 실개천으로 수생태계가 네트워크될 수 있도록 설계 방안을 제시하였다.
이를 위해 중앙감시실을 마련하여 녹지내의 모니터 및 원격 측정데이타 통신장치에 의해 각 수문 및 각 지역의 경보설비를 원격 조작할 수 있도록 한다. 또한 주변 환경을 고려하여 탈취설비와 수위계, 수문계도계, 유량계 등의 계측장비를 설치하여 저류지의 경보시스템과 연계한다. 공원시설 내에는 위험장소에 안내판을 설치하도록 하며, 이용객의 안전을 위해 난간이나 울타리를 조성하고, 관찰데크는 안전을 위해 스테인레스 스틸 난간을 설계한다.
이 때 저류용량산정, 확장가능면적, 저류지공원 부분별 시설물 도입에 관한 고려가 필요하다. 생태적 연못을 위한 유기적 형태는 저류지공원을 생태적 연못으로 조성하기 위해 단면구조가 완만한 경사를 가진 유기적 형태의 자연형 연못 구조를 띄고 있으며, 1.0m 이상의 깊이를 가지는 open-water 구간을 조성하여 수변호안으로 수생식물의 식재가 가능하게 만들었다.
하지만, 저류지 생태공원을 조성한 선진국 사례에서 상시 저류지 유지관리의 가장 큰 문제는 수질이다. 아를 위해 본 연구에서는 생물서식처, 친수공간, 환경교육공간, 경관향상 기능을 제공하면서도 생태적으로 수생식물을 이용하여 다단계로 수질정화하는 생태적 수질정화비오톱 시스템 도입을 제시 하였다.
앞서 검토된 저류지 공원시설을 토대로 생태공원구조의 설계모형을 평면적, 단면적 측면으로 구분하여 다음과 같이 발전시켰다. 우선, 평면적 구조의 유형을 발전시키기 위해 본 연구자는 brain storming과정을 통해 면적확장 형태와 생태적 연못을 위한 유기적 형태로 구분하였다(그림 12, 13).
앞서 도출한 설계방향에 따라 저류지 생태공원의 방재기능 설계를 위한 구조 및 도입시설, 평단면 유형을 제시하였고, 저류지 생태공원의 생태적 보전·복원 계획 및 수환경 유지관리를 위해 생태적 기반조성 방안, 식재설계 방안, 생태환경 보전·복원 계획 및 수환경 유지관리 방안을 제시하였다.
앞서 검토된 저류지 공원시설을 토대로 생태공원구조의 설계모형을 평면적, 단면적 측면으로 구분하여 다음과 같이 발전시켰다. 우선, 평면적 구조의 유형을 발전시키기 위해 본 연구자는 brain storming과정을 통해 면적확장 형태와 생태적 연못을 위한 유기적 형태로 구분하였다(그림 12, 13). 공원시설을 위한 면적확장 형태는 저류지의 필요용량을 일정량 수용하되, 면적을 확대하여 공원화 할 수 있는 형태로 저류지에는 1.
저류지를 공원화 하기 위해 가장 중요한 시설은 안전방재시스템이다. 이를 위해 중앙감시실을 마련하여 녹지내의 모니터 및 원격 측정데이타 통신장치에 의해 각 수문 및 각 지역의 경보설비를 원격 조작할 수 있도록 한다. 또한 주변 환경을 고려하여 탈취설비와 수위계, 수문계도계, 유량계 등의 계측장비를 설치하여 저류지의 경보시스템과 연계한다.
이와 같은 선행연구의 분류체계를 토대로 저류지 생태공원의 목적유형과 입지유형, 저류시간, 구조, 조성방안에 따라 대구분하였고, 중구분, 소구분 등으로 세분화하였다(표 2). 저류지의 저류시간에 따라 평상시에는 건조 상태를 유지하다가 강우로 인해 표면수 유출이 있을 때에만 일시적으로 저류하는 일시저류형(detention)과 평상시에도 일정량의 물을 저류하는 상시저류형(retention)으로 구분된다.
이 시스템에서 제시하는 바와 같이 저류지 생태공원의 수질관리는 평상시(비강우시)에는 상시저류수의 수질정화가 되도록 하고 강우시에는 그림 16과 같이 초기강우에 포함되어 있는 인근 유역의 비점오염원을 수질정화하는 것이 바람직하다. 저류지 내부의 생태적 수질정화비오톱 시스템 계획시 유입수량과 유출수량, 체류수량을 고려하여 단계별로 수량을 계획하며 유입수의 수질을 측정하여 처리효율을 산정하도록 한다. 저류지내 생태적 수질정화비오톱 시스템의 배치방안은 다음과 같이 예시할 수 있다(그림 17).
저류지 생태공원 설계를 위한 적정 평면구조의 유형을 본 연구자는 brain storming과정을 통해 크게 세 가지로 유형화하였다(그림 11).
저류지 생태공원의 단면구조를 설계하기 위해 저류지 생태공원의 부지면적과 주변의 녹지체계 연계, 수체계 연계 상황에 따라 그림 14에서와 같이 brain storming 과정을 거쳐 다양한 형태로 구분하여 보았다. 방재기능을 위주로 한 인공호안형, 다단형, 수직호안-다단호안형과 자연적 형태로 계획하여 상시저류연못을 조성할 수 있는 자연호안형, 저습지형, 중도조성형Ⅰ, 중도조성형Ⅱ 등 다양한 호안으로 구분할 수 있으며 여건에 따라 각 호안의 조합이 가능하다(표 4).
저류지 생태공원의 설계모형 개발을 위해 본 연구는 국내외 문헌의 분류내용과 저류지 조성사례를 직접 답사한 결과를 바탕으로 저류지 생태공원의 목적유형, 입지유형, 저류시간, 구조, 조성방안에 따라 그 유형을 세분화하였다. 국내외 저류지공원의 조성사례 검토와 저류지공원의 법제적 검토, 시행상 문제점을 분석하였고 이를 바탕으로 저류지 생태공원의 설계방향을 도출하였다.
국내외 사례를 통해 복합적 토지이용을 위한 효율성, 방재를 위한 기능성, 초기강우 비점오염원의 생태적 수질정화, 생물서식처 조성을 통한 생태성 확보 및 경관성을 고려한 저류지 생태공원 조성의 방향을 도출하였다. 저류지 생태공원의 적정구조를 위해서는 좁은 면적의 저류지 면적을 확장하는 형태와 유기적 형태 등 2가지 평면유형과 8가지의 다양한 단면구조로 구분하여 저류지공원의 현황에 따라 다양하게 구조를 조합하고 응용하여 설계할 수 있도록 하였다. 저류지 생태공원의 도입시설은 저류지의 홍수빈도에 따라 구분하여 안전방재 시스템과 공원의 역할이 조화를 이루도록 해야 하며, 생태적 거점으로서의 역할을 수행할 수 있도록 상시 저류지를 조성한다.
관리사무소, 화장실 등은 침수되지 않는 제방 쪽에 조성하는 것이 바람직하며, 이용객의 통제를 위해 제방에 출입문을 설계하는 것이 바람직하다. 전기관련 부품은 침수위 상부에 위치시키고, 쇄굴방지턱 및 완충시설을 설치하여 강우시 하천에서 유수 유입시 토사 등의 쇄굴을 방지하기 위한 콘크리트 단을 설계하여 완충역할을 하도록 한다.

성능/효과

셋째, 생태공원형으로 저류지공원을 생태연못이나 생태공원으로 활용하기 위한 유형으로 저류지 및 생태연못의 형태를 유기적으로 조성한다. (그림 11, c).
저류방식의 경우, 이미 조성된 국내외 저류지 및 저류지공원 사례에는 일시저류형태가 대부분을 차지하고 있으나, 주로 선진국에서 최근 조성되는 저류지 생태공원 사례에서는 상시저류형태가 도입되는 경향이 있다. 우리나라처럼 토지이용효율을 강조하는 일본의 사례에서 살펴보면, 저류방식이 상시저류형태로 조성될 경우 생태적 다양성, 경관 향상, 토지이용 효율성 증가 등이 가능할 것으로 보였다. 그러나 평상시 유지용수의 수질 악화 문제나 초기강우시 유역의 비점오염원 관리 문제와 생물 서식처를 위한 주변토지 이용과의 네트워크 문제 등이 개선되어야 할 점으로 분석되었다.
첫째, 기본형은 저류지공원 평면구조 중 대표적인 것으로서 홍수빈도에 따라 A지역-B지역-C 지역 순으로 저류순서를 다르게 두는 구조이다(그림 11, a). A 지역은 지형적으로 가장 낮고 침수빈도가 높으므로 저류지, 연못, 호수 등으로 활용하며, B 지역은 침수빈도가 잦지 않으므로 스포츠시설 등이 위치하고, C 지역은 침수빈도가 드물어 적극적 이용시설로 활용한다.
현재 국내 저류지 조성사례의 경우, 한국토지공사의 택지개발지구내에 저류지가 조성된 사례 43개소를 조사해 본 결과 1,000m² 이하의 소규모부터 30,000m² 이상까지 다양하였으며, 5,000m²~10,000m²의 저류지 규모가 43개소 중 37%로 가장 많은 비율을 차지하였다(그림 3). 택지개발지내 저류지공원의 조성규모는 입지나 근린공원의 면적 등을 감안하고 방재기능 수행을 위해 최소한의 규모는 확보되어야 할 것으로 보인다.

후속연구

우리나라처럼 토지이용효율을 강조하는 일본의 사례에서 살펴보면, 저류방식이 상시저류형태로 조성될 경우 생태적 다양성, 경관 향상, 토지이용 효율성 증가 등이 가능할 것으로 보였다. 그러나 평상시 유지용수의 수질 악화 문제나 초기강우시 유역의 비점오염원 관리 문제와 생물 서식처를 위한 주변토지 이용과의 네트워크 문제 등이 개선되어야 할 점으로 분석되었다.
본 연구는 추후 실제 사례를 수행하면서 각기 다른 대상지의 현황 및 여건에 따른 저류지 생태공원 조성방안에 대한 세부적인 설계모형이 몇 가지 유형으로 연구개발 되어야 할 것이며 저류지 생태공원의 특성에 맞는 시설 및 공법개발이 이루어져야 할 것이다. 더 나아가 설계시에 생태환경적 기초조사와 생태환경복원시공이 될 수 있는 여건이 마련되어야 하며, 모니터링 후 유지관리에 관한 합리적인 방안이 마련되어야 할 것이다.
따라서 본 연구가 저류지를 생태공원으로 설계하려는 시도를 지닌 설계자들에게 기초적인 틀을 제공하였으면 하는 바램이다. 본 연구는 추후 실제 사례를 수행하면서 각기 다른 대상지의 현황 및 여건에 따른 저류지 생태공원 조성방안에 대한 세부적인 설계모형이 몇 가지 유형으로 연구개발 되어야 할 것이며 저류지 생태공원의 특성에 맞는 시설 및 공법개발이 이루어져야 할 것이다. 더 나아가 설계시에 생태환경적 기초조사와 생태환경복원시공이 될 수 있는 여건이 마련되어야 하며, 모니터링 후 유지관리에 관한 합리적인 방안이 마련되어야 할 것이다.
공원으로서 가처분 면적에 포함된 것 중에는 공원기능보다는 오히려 혐오시설로 여겨지는 경향도 있다. 택지개발의 공익적 측면과 수환경의 환경친화적 이슈를 감안할 때, 저류지를 도시내 인간과 자연을 위해 적극적 생태공원으로 조성할 수 있는 방안제시가 필요할 것으로 보인다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	저류지란 무엇인가?	일반적 의미에서 저류지란, 하천 유역에 대규모 개발이 일어나는 경우 개발에 따른 홍수 유출량의 증가 및 수해의 위험성을 방지하고 홍수조절, 저류기능 및 하천의 친수 안전도 향상을 주목적으로 자연재해 대책법에 의거하여 설치하는 시설로 이해되고 있다(이순탁․한형근, 2003). 우리나라에서는 2000년 「도시공원내 저류시설의 설치 및 운영지침 이 만들어져 법제화 되었으며, 2005년 지속가능한 신도시계획기준」이 마련되어 저류지가 공원으로 활용될 수 있는 지침이 만들어졌다.
	저류지의 생태계에서 식재식물은 어떤 특징을 가지고 있는 것이 바람직한가?	저류지의 생태계는 침수와 건조가 교대로 나타나는 환경적 특성이 예상된다(한국토지공사, 2004). 저류지공원의 식재식물은 내습성, 내건성이 강하며 침수후 재생력이 강하고 공원의 기후, 지하수위 변화, 토양조건에 적합한 수종을 선정 하는 것이 바람직하다(표 5). 따라서 저류지공원의 식재는 저류지 유입수의 흐름 및 유속과 침수 빈도, 체류시간 그리고 저류지의 구성 방식, 식생 유형 및 저류지의 환경 특성 등을 고려하여 식재설계하여야 한다.
	저류지의 공원화의 특징은?	그러나, 우리나라에서 저류지 관련 연구는 극히 미미하다(우창호, 2005). 저류지의 공원화는 환경적, 구조적, 물리적인 면에서 매우 복합적으로 고려되어야 하므로 계획·설계 방안과 지침의 구체화가 필요하다. 이러한 측면에서 최근 이루어진 저류지 공원화 계획에 관한 연구(한국토지공사, 2006)는 2000년대 초반부터 국내여건에 맞게 자연수면형 인공습지 생태공원 설계에 관한 설계, 시공 및 모니터링 사례와 그 구조적 연구(변우일, 2005a) 등을 토대로 하여 이루어진 결과이다.

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