[논문]제주지역 빗물이용시설의 효율적 개선방안 연구

박원배; 문덕철; 고기원

doi:10.7857/jsge.2012.17.6.001

Abstract ▼ AI-Helper

This study is to suggest a few efficient ways of rainwater utilization, through monitoring and analyzing 143 rainwater storage systems and 110 artificial recharge systems, which are installed in the recommended facilities by law, among the rainwater harvesting systems in Jeju Island. In the case tha...

This study is to suggest a few efficient ways of rainwater utilization, through monitoring and analyzing 143 rainwater storage systems and 110 artificial recharge systems, which are installed in the recommended facilities by law, among the rainwater harvesting systems in Jeju Island. In the case that catchment facilities are damaged, rainwater could be contaminated by leaves and debris so that the rates of rainwater usages come to be lower. It is possible that contaminated rainwater could contaminate artificial recharge wells or rainwater discharging out of the rainwater harvesting system could result in flood and damage for the downgradient area. For maintaining high quality of rainwater and increasing rainwater utilization rate, it is necessary to install screening facilities and purification plant functioning precipitation and filtration. Also, in order to efficiently preclude the overflowing rainwater exceeding storage capacity, it is recommended to associate rainwater storage tanks with artificial recharge well or infiltration trench facilities.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

권장 설치대상은 비닐하우스 또는 온실, 건축물의 지붕에 내린 빗물을 집수하여 저장하는 물탱크 형태의 시설과 집수된 빗물을 일종의 지하수관정 형태인 시설을 통해 지하로 침투시켜 지하수량을 늘리기 위한 지하수 인공함양정 시설로 구분할 수 있다(Koh, 2006). 본 연구에서는 제주도 전역에 분포하고 있는 빗물이용 시설 중 권장 설치대상인 물탱크 시설과 지하수 인공함양 시설에 대한 이용실태를 조사하여 효율적인 빗물이용 방안을 제시하는데 목적이 있다.

제안 방법

빗물이용시설의 수질관리는 우수 집수시설에 그물망설치와 초기우수배제 시설을 통해 1~2차 처리한 후 추가적으로 정류 및 침전조 시설의 여과층을 통한 3차 처리하는 방안을 제시하였다. 물탱크 저류용량을 초과한 빗물에 대한 효율적 배제방안으로는 물탱크시설과 인공함양정 시설을 연계하는 방법과 물탱크시설과 침투트렌치를 연계하는 두 가지 방안을 제시하였다.
제주도에 분포하고 있는 권장 설치대상인 빗물이용시설(물탱크 시설, 인공함양시설)을 중심으로 이용실태를 파악하고 제주지역의 빗물이용 여건 및 집수가능량을 분석하였다. 빗물이용시설의 수질관리는 우수 집수시설에 그물망설치와 초기우수배제 시설을 통해 1~2차 처리한 후 추가적으로 정류 및 침전조 시설의 여과층을 통한 3차 처리하는 방안을 제시하였다. 물탱크 저류용량을 초과한 빗물에 대한 효율적 배제방안으로는 물탱크시설과 인공함양정 시설을 연계하는 방법과 물탱크시설과 침투트렌치를 연계하는 두 가지 방안을 제시하였다.
제주도에 분포하고 있는 권장 설치대상인 빗물이용시설(물탱크 시설, 인공함양시설)을 중심으로 이용실태를 파악하고 제주지역의 빗물이용 여건 및 집수가능량을 분석하였다. 빗물이용시설의 수질관리는 우수 집수시설에 그물망설치와 초기우수배제 시설을 통해 1~2차 처리한 후 추가적으로 정류 및 침전조 시설의 여과층을 통한 3차 처리하는 방안을 제시하였다.

대상 데이터

2. Research facility for artificial recharge of overflowing stream water into the reservoir adjacent to Hancheon stream, Jeju-si.
또한 조사·연구용으로 총 23개의 인공함양정 시설 중 제주시 오등동 일원에 10개소가 설치되어 있다(Fig. 2).
제주지역의 전반적인 지역별 강수량 분포를 파악하기 위해 제주특별자치도 재난안전대책본부(34개소)와 기상청(20개소)에서 운영하고 있는 54개소 관측소의 2006~2010년까지 기상자료를 Sufer 7.0에 적용하여 등우선도를 작성하였다(Fig. 9). 제주도의 연평균 강수량과 유역별 강수량을 산정한 결과 연평균 강수량은 2,139 mm로 분석되었으며, 유역별로 보면 남부 유역과 서부 유역이 각각 2,572 mm, 1,455 mm로 유역별로 큰 차이를 보였다(Table 1).

성능/효과

2006년부터 2010년까지의 지역별 강수량 분포 특성 결과를 이용하여 집수면적에 따른 집수가능량을 평가한 결과 집수면적이 3,300 m²(약 1,000평)일 경우 해발 200 m 미만 지역에서 연간 집수가능량은 3,933~7,030 m³(평균 5,167 m³)이고, 해발 200~600 m 지역에서는 4,462~9,286 m³(평균 6,493 m³), 해발 600 m 이상 지역에서는 6,072~12,412 m³(평균 9,185 m³)인 것으로 분석되었다(Table 3). 또한 강우규모별 집수가능량을 평가한 결과 집수면적이 3,300~6,600 m²인 경우 1일 50 mm의 비가 내렸을 때 집수되는 물의 양은 149~297 m³이었다.
또한 강우규모별 집수가능량을 평가한 결과 집수면적이 3,300~6,600 m²인 경우 1일 50 mm의 비가 내렸을 때 집수되는 물의 양은 149~297 m³이었다. 따라서 물탱크시설의 저류용량이 200 m³일 경우에는 최대 97 m³의 물이 저류규모를 초과할 수 있는 것으로 분석되었다(Table 4).
전술한 54개소 관측소의 일 강수량 자료를 이용하여 강우규모별 발생일수를 분석한 결과 1 mm 미만 강우 발생일수는 전체적으로 228.0~278.6일이며, 특히 서부 유역에서 연평균 272~278일으로 다른 유역에 비해 강우일수 뿐만 아니라 강수량도 적었다. 1~50 mm 미만 강우 발생일수는 81.
제주도 내 설치된 지하수 인공함양정 시설(110개소)의 이용실태를 조사한 결과 초기 우수배제시설 및 물탱크 시설 다음에 물탱크 용량을 초과하는 빗물을 인공함양 시킬 수 있는 관정이 연결되어 있는 것으로 조사되었다(Fig. 8). 그러나 초기우수배제시설이 없거나 훼손되어 있을 경우 여과 없이 정류시설을 통해 인공함양하는 사례도 있는 것으로 조사되었다.
9). 제주도의 연평균 강수량과 유역별 강수량을 산정한 결과 연평균 강수량은 2,139 mm로 분석되었으며, 유역별로 보면 남부 유역과 서부 유역이 각각 2,572 mm, 1,455 mm로 유역별로 큰 차이를 보였다(Table 1). 이러한 강수량의 차이는 한라산의 지형적인 영향으로 표고가 증가함에 따라 강수량도 증가하고 있으며, 지역별로도 강수량 편차가 크게 나타나며, 동·남부 유역이 북·서부 유역보다 강수량이 많은 것으로 분석된다(Park et al.
2). 제주시 한천저류지에 설치된 인공함양정 10개소에서 회수된 코어를 통해 인공함양정 설치지역의 지하지질을 파악한 결과, 저류지 바닥에서 지표 하 50 m까지 약 7~8매 정도의 화산암층이 확인되었다(Fig. 3). 이러한 화산암층 사이에는 클링커층 또는 파쇄대가 분포하고 있어 함양정 1공당 1일 최대 15,000~17,000 m³의 물을 지하로 침투시킬 수 있는 것으로 조사되었다(Kim and Kim, 2009).

후속연구

물탱크시설에 저류된 빗물은 각종 비닐하우스에 필요한 용수로 활용한다. 그리고 물탱크 저류용량을 초과한 빗물은 지표로 유출되지 않고 함양정을 통해 지하로 침투시킴으로써 비닐하우스 설치에 따른 2차적인 침수피해 등을 방지할 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 인공함양정 굴착심도와 지하수위 편차가 적을 경우 비포화대 구간이 짧아 자연여과 기능이 저하되어 효과를 충분히 얻을 수 없다.
물탱크시설의 저류용량을 초과하는 강우강도가 발생하거나 선행강우에 의해 물탱크가 만수 된 상태에서 강우가 발생할 경우 저류용량을 초과하는 빗물은 지표로 유출되어 2차적으로 저지대 농경지 등의 침수피해가 발생할 우려가 있어 이에 대한 개선이 필요하다. 따라서 이러한 사항들을 개선하기 위해서는 빗물의 수질관리 및 물탱크 저류용량을 초과하는 빗물에 대한 효율적인 배제 방안 마련이 필요할 것으로 판단된다.
최근 도시화로 인한 침투면적의 감소와 지표유출량 증대로 도시형 홍수가 제주도에서도 비번하게 발생하고 있는데, 이를 예방하기 위해 지구단위 개발, 아파트 단지, 중·대형 건축물 등을 조성할 경우 빗물이용시설에 대한 제도적 장치가 마련되어야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	제주지역의 기후적 특색을 활용한 빗물 활용의 현황은 어떠한가?	, 2009). 이에 따라 지하수에 의존하고 있는 물이용 패턴을 다원화 하기위한 일환으로 2000년 ‘제주도개발특별법’을 개정하면서 국내 최초로 지하수 인공 함양정 설치에 관한 법적 제도를 마련함과 아울러, 2002년에는 지하수 인공함양정 설치에 따른 시설비 지원제도를 마련하였다(Jeju Development Institute, 2006). 또한 2004년도에는 일정규모 이상의 개발사업자에게 빗물이용 시설 설치를 의무화하는 법적 근거와 시설 및 관리기준을 마련하였고, 2006년 2월 21일에는 제주국제자유도시특별법이 제주특별자치도의 설치 및 국제자유도시 조성을 위한 특별법으로 대체되고, 이 법에서 ‘제주특별자치도 지하수 인공함양시설과 빗물이용시설에 관한 제도’를 개선하여 시행하고 있다(Koh et al., 2006).
	빗물이용 시설은 어떻게 구분 하는가?	제주지역에 설치된 빗물이용 시설은 의무적 설치대상인 빗물이용시설과 권장 설치대상인 빗물이용시설로 구분할 수 있다(Jeju Special Self-Governing Province, 2007). 2010년 12월말 현재 의무적 설치대상인 빗물이용시설은 전부 골프장에 설치되어 있고, 그 형태는 지표면에 내린 빗물을 저장하는 저류지 또는 연못으로 조성되어 있는 형태이다(Kang, 2012).
	제주지역은 기후적으로 어떤 지역인가?	제주지역은 한반도 남해안을 지나는 저기압, 태풍의 영향과 제주도의 한라산에 의한 지형효과, 여름철 열대성 해양기단의 가장자리에서 대류 불안정에 의한 순간적인 국지성 집중호우 현상 등으로 인해 연평균 강수량이 2,000에 달하고 있는 지역이다(Park et al., 2011a).

참고문헌 (12)

Ha, K.C., Park, W.B., and Moon, D.C., 2009, Estimation of direct runoff variation according to land use charges in Jeju Island, Econ. Environ. Geol., 42(4), 343-356.
Han, M.Y, 2001, Rainwater Use based on Earth Love, Korean Society of Water and Wastewater, 116.
Jeju Development Institute, 2006, Researches on Facility Installment and System Improvement Plan for Rainwater Use in Jeju Island.
Jeju Development Institute, 2010, The hydrologic and water quality characteristics analysis for the streamwater application in Jeju Island.
Jeju Special Self-Governing Province, 2007, Special Acts on the Establishment of Jeju Special Self-Governing Province and the Development of Free International City.
Kang, B.R., 2012, Cases of Rainwater Management in Jeju Island and its Improvement Trend, The 3rd International Conference on Rainwater harvesting & management (20-24, May, 2012, Goseong, Korea), 157.
Kim, Y.C. and Kim, Y.J., 2009, Techniques of Artificial Groundwater Recharge in response to Climate Change, Magazine of Korea Water Resources Association(Water for Future), 42(5), 62.
Koh, G.W., 2006, Characteristics of Groundwater and Water Resource Management in Jeju Island(III), Magazine of Korea Water Resources Association(Water for Future), 39(9), 72-73.
Koh, G.W., Kang, B.R., Park, Y.S, Kim, G.P., and Moon, D.C., 2006, Materials for Groundwater Management Improvement and Academic Seminars for Groundwater in Jeju Island, The 6th Seminar on Groundwater(21, April, 2006, Jeju city, Korea), 179-181.
Park, W.B. and Moon, D.C., 2011, Analysis of usage and effects of underground water artificial recharge well, Jeju Development Institute.
Park, W.B., Kim, B.S., Yang, S.G., and Moon, D.C., 2011b, The characteristics of water usage in jeju golf courses, J. Environ. Sci., 20(10), 1297-1308.

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Park, W.B., Kim, G.P., Lee, J.H., Moon, D.C., Kim, S.J., Koh, G.W., Bang, S.J., and Bang, I.C., 2011a, Variation of groundwater level and recharge volume in Jeju Island, J. Environ. Sci., 20(7). 857-873.

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