[논문]GIS 기반의 물순환 면적률을 활용한 창원시 도심지역의 물순환성 평가

송봉근; 박경훈; 이택순

doi:10.14249/eia.2013.22.5.397

GIS 기반의 물순환 면적률을 활용한 창원시 도심지역의 물순환성 평가
An Assessment of Urban Water Cycle in Changwon-si Using GIS-based Water Cycle Area Ratio 원문보기

환경영향평가 = Journal of environmental impact assessment, v.22 no.5, 2013년, pp.397 - 408

송봉근 (창원대학교 환경공학과) , 박경훈 (창원대학교 환경공학과) , 이택순 (창원대학교 환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to analyze water cycle area ratio and spatial evaluation of water cycle in urban area of Changwon-si, Gyeongsangnam-do. Water cycle area ratio are analyzed by using spatial data of land-cover and land-use, and Hot spot analysis of GIS program was used for spatial evaluation of water cycle. The results are as below. Firstly, the high water cycle area ratio areas were forests, parks, and rivers, but urban areas covered asphalt and concrete were low under 40%. Public institutions and co-residential of urban areas were higher than others because of high area ratio of pervious land-cover. Spatial evaluation of water cycle was analyzed to vulnerable areas there are dense residential and commercial area. These areas are really occurring frequently flooding and immersion, therefore, is required water management facilities and improvement of land-cover from impervious to pervious. In the future, it will require additionally analysis of water cycle area ratio supplemented data of water management facility and ground water.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

(2005)은 물순환 모델의 평가를 위해 GIS 기반의 분석자료와 현장조사 자료를 바탕으로 공간예측평가를 실시하였다. 이상과 같이 선행연구에서는 수치모델링을 이용하여 물순환 특성을 파악하고 예측하거나 대상지역의 공간특성 및 물순환 기능과 관련된 강우, 침투, 유출 등을 분석하여 공간적인 평가를 통해 물순환 기능을 개선하기 위한 다양한 방안을 제시하고자 하였다.
이에 본 연구는 경상남도 창원시 성산구 및 의창구의 도심지역을 대상으로 GIS 기반의 물순환 면적률과 공간통계기법을 활용하여 물순환 특성을 공간적, 정량적으로 평가하고, 이 결과를 활용한 공간계획적 차원의 물순환성 개선, 도시침수 방지 등 사전재해예방 등의 합리적 의사결정도구로서의 활용방안을 검토해보고자 한다.

제안 방법

토지피복도는 물순환 면적률 산출을 위한 피복분류 유형을 재분류하는데 활용하였으며, 토지이용도는 물순환 면적률의 공간단위로 이용하였다. 다음으로 재분류된 토지피복도와 토지이용도의 공간단위를 바탕으로 물순환 면적률을 분석하였고, GIS 프로그램을 활용한 공간통계분석을 통해 도시지역의 물순환 특성을 공간적으로 평가하고 이를 개선하기 위한 방안에 대해 고찰하였다.
물순환 면적률을 이용한 공간통계분석은 물순환성의 공간적 분포패턴을 분류 및 평가하여 물순환성이 양호한 지역과 취약한 지역을 구분하고, 이를 바탕으로 침수나 홍수 등과 같은 도시 물환경 문제를 개선할 수 있는 방안을 마련하는데 활용하고자 하였다. 분석방법은 ArcGIS 9.
본 연구는 경상남도 창원시 도시지역을 대상으로 물순환 특성을 정량적으로 분석하기 위해 공간적 특징에 따른 물순환 면적률을 분석하였으며, GIS프로그램의 공간통계분석기법인 Hot Spot분석을 실시하여 물순환의 공간적인 평가와 도시지역의 물순환 개선방안에 대해 알아보고자 하였다.

대상 데이터

본 연구의 대상지는 Fig. 1과 같이 경상남도 창원시 도시지역으로 우리나라 동남단에 위치하고 있으며, 남해안의 마산만과 인접해 있다. 지형적 특징으로는 정병산, 천주산, 불모산, 장복산의 해발고도 약 600m 정도의 산이 둘러싸고 있는 분지지형이며, 외곽의 산지에서 형성되는 하천지류가 창원천과 남천의 지방하천을 형성하여 도시지역을 가로질러 마산만으로 유출되는 형태를 띠고 있다.
2와 같은 과정으로 연구를 수행하였다. 우선 분석을 위해 창원시 도시지역에 해당하는 토지이용도와 토지피복도의 공간자료를 수집하였다. 토지피복도는 물순환 면적률 산출을 위한 피복분류 유형을 재분류하는데 활용하였으며, 토지이용도는 물순환 면적률의 공간단위로 이용하였다.

데이터처리

6과 같이 공간적 사상의 집단화를 분석하는 공간군집분석(Spatial clustering analysis)의 하나로 Hot Spot 분석결과에서 도출되는 Gi* Z scores이 0에 근접하면 공간적 속성 값이 전체 지역의 평균값에 가깝거나 높고 낮은 값들이 이질적으로 분포하며, Gi* Z scores이 낮으면 낮은 속성 값의 군집을, 높으면 높은 지역이고, Gi* Z scores가 낮을수록 물순환성이 낮은 지역이다. 이에 본 연구는 물순환 면적률 분석결과를 입력데이터로 하여 Hot Spot 공간통계분석을 실시하였다.

이론/모형

물순환 면적률을 이용한 공간통계분석은 물순환성의 공간적 분포패턴을 분류 및 평가하여 물순환성이 양호한 지역과 취약한 지역을 구분하고, 이를 바탕으로 침수나 홍수 등과 같은 도시 물환경 문제를 개선할 수 있는 방안을 마련하는데 활용하고자 하였다. 분석방법은 ArcGIS 9.3 프로그램의 공간통계분석기법 중 하나인 Hot Spot 분석을 이용하였다. Hot Spot 분석은 Fig.

성능/효과

9%로 높은 반면, 상업지역, 단독주거지, 공업지역은 콘크리트와 아스팔트의 인공적인 포장재질로 구성되어 있어 물순환 면적률이 매우 낮았다. Hot Spot 분석을 실시한 결과, 도시 외곽은 대체로 물순환성이 양호한 것으로 나타났으나, 단독주거지와 상업지역이 밀집된 반송동, 명곡동 일대와 용지동, 상남동, 중앙동 일대에서 물순환성이 취약한 것으로 분석되었다. 또한 이 일대는 주변 지형의 영향으로 인해 취약지역으로 물이 유입되는 흐름을 보이고 있으며, 침수취약현황자료에서 실제로 도로 및 주택 침수현상이 빈번히 발생하고 있음을 확인할 수 있었다.
우선 물순환 면적률을 분석한 결과, 자연녹지와 초지 등으로 피복된 산림과 공원 일대는 물순환 면적률이 높은 것으로 나타났으나 시가화 지역의 대부분은 40% 이하로 낮은 것으로 분석되었다. 시가화 지역 중에서도 녹지와 투수성 재질이 많은 공공기관이 38.9%로 높은 반면, 상업지역, 단독주거지, 공업지역은 콘크리트와 아스팔트의 인공적인 포장재질로 구성되어 있어 물순환 면적률이 매우 낮았다. Hot Spot 분석을 실시한 결과, 도시 외곽은 대체로 물순환성이 양호한 것으로 나타났으나, 단독주거지와 상업지역이 밀집된 반송동, 명곡동 일대와 용지동, 상남동, 중앙동 일대에서 물순환성이 취약한 것으로 분석되었다.
분석결과를 요약하면 다음과 같다. 우선 물순환 면적률을 분석한 결과, 자연녹지와 초지 등으로 피복된 산림과 공원 일대는 물순환 면적률이 높은 것으로 나타났으나 시가화 지역의 대부분은 40% 이하로 낮은 것으로 분석되었다. 시가화 지역 중에서도 녹지와 투수성 재질이 많은 공공기관이 38.

후속연구

본 연구에서 분석된 물순환성 취약지역의 대부분은 아스팔트와 콘크리트와 같은 불투수 포장재질로 피복된 주거와 상업지역이 밀집되어 분포하는 곳으로 이 지역의 물순환성을 개선하기 위해서는 빗물의 침투효과와 유출저감효과를 극대화할 수 있는 방안이 필요하며, 이러한 방안으로는 불투수성 피복 재질을 녹지와 초지와 같은 투수성 피복재질로 공간을 개선하거나 각 가정 및 상업시설의 건물에 빗물이용 및 저장장치의 물관리 시설을 설치하는 것 등이 있다. 따라서 공간개선 및 물관리 시설물 설치로 도시지역의 물순환을 향상 및 물환경 문제를 완화할 수 있을 것으로 사료되며, 아울러 빗물이용으로 수돗물 사용에 따른 에너지 소비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 지하수량의 확보, 증발산 작용 증대에 따른 도시열섬완화 등 부가적인 효과를 확보할 수 있어 건전한 도시성장 및 쾌적한 환경을 조성할 수 있는데 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
이는 도로 배수시설의 문제일 수도 있지만, 근본적으로 불투수 포장재질에 의한 침투 저하와 표면유출량의 증가로 물순환 기능의 취약성으로 인해 나타나는 현상으로 생각된다. 따라서 물순환 취약지역에 대해 물순환성을 회복할 수 있는 적절한 방안이 마련되어야 할 것으로 사료된다.
한편, 본 연구에서 분석된 물순환 면적률은 1단계인 토지피복속성을 고려한 분석결과로서 2단계의 빗물이용 및 침투시설에 따른 시설효과와 3단계의 지하수 이용현황을 고려하지 않았으며, 향후 빗물이용 시설물 및 지하수 이용현황 자료를 추가하여 물순환면적률 분석을 보완할 계획이다. 또한 실제 강우측정 자료를 바탕으로 홍수예측모델을 분석 및 적용하여 물순환성 취약지역과 비교함으로서 도시지역의 물순환성을 다양한 측면 개선방안을 알아볼 필요가 있을 것으로 판단된다.
이상의 결과를 통해 도시지역의 물순환성에 대해 공간적으로 평가하였으며, 이를 바탕으로 물순환성 개선이 필요한 지역을 선정하고 개선방안을 모색해 보았다. 본 연구에서 분석된 물순환성 취약지역의 대부분은 아스팔트와 콘크리트와 같은 불투수 포장재질로 피복된 주거와 상업지역이 밀집되어 분포하는 곳으로 이 지역의 물순환성을 개선하기 위해서는 빗물의 침투효과와 유출저감효과를 극대화할 수 있는 방안이 필요하며, 이러한 방안으로는 불투수성 피복 재질을 녹지와 초지와 같은 투수성 피복재질로 공간을 개선하거나 각 가정 및 상업시설의 건물에 빗물이용 및 저장장치의 물관리 시설을 설치하는 것 등이 있다. 따라서 공간개선 및 물관리 시설물 설치로 도시지역의 물순환을 향상 및 물환경 문제를 완화할 수 있을 것으로 사료되며, 아울러 빗물이용으로 수돗물 사용에 따른 에너지 소비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 지하수량의 확보, 증발산 작용 증대에 따른 도시열섬완화 등 부가적인 효과를 확보할 수 있어 건전한 도시성장 및 쾌적한 환경을 조성할 수 있는데 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
한편, 본 연구에서 분석된 물순환 면적률은 1단계인 토지피복속성을 고려한 분석결과로서 2단계의 빗물이용 및 침투시설에 따른 시설효과와 3단계의 지하수 이용현황을 고려하지 않았으며, 향후 빗물이용 시설물 및 지하수 이용현황 자료를 추가하여 물순환면적률 분석을 보완할 계획이다. 또한 실제 강우측정 자료를 바탕으로 홍수예측모델을 분석 및 적용하여 물순환성 취약지역과 비교함으로서 도시지역의 물순환성을 다양한 측면 개선방안을 알아볼 필요가 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자연적 물순환이란 무엇인가?	자연적 물순환은 강수가 지표면에 이르러 지하 침투 및 지표면 유출을 통해 하천 및 바다로 유입되고 다시 대기 중으로 증발되어 비로 내리는 자연계의 순환현상을 의미한다(박기정 등, 2007). 그러나 도시화와 산업화를 거치면서 콘크리트 아스팔트 등의 불투수 포장면이 급격히 증가하고, 최근 빈번히 발생되는 게릴라성 집중호우 등의 이상기후 현상이 심화되면서 도시지역을 중심으로 국지적 침수 및 홍수발생이 심각한 환경문제로 대두되고 있다(수원시, 2011).
	환경부에서 새로 개발한 물순환 면적률이라는 지표는 어떤 이점을 갖고 있는가?	물순환 면적률은 기존의 물질수지를 통한 물순환 체계 분석방법의 문제점을 개선하고자 환경부에서 제정한 생태면적률에 물관리 시설물의 기능 및 효과를 추가적으로 고려하여 새롭게 개발된 지표이다. 이는 도시계획이나 정책개발 시에 효과적으로 쉽게 이용할 수 있도록 수치를 통해 정량적으로 자료를 제시할 수 있어 개발 전·후에 따른 물순환의 개선효과를 파악하는데 유용하게 활용할 수 있다. 또한, 도시의 공간특성 뿐만 아니라 물관리 시설의 이용에 따른 효과를 반영하여 다양한 시설물의 설치기준을 제시하는데도 용이한 지표이다(수원시, 2011).
	물순환 면적률은 어떻게 계산 및 산정되는가?	물순환 면적률은 대상지역의 지표면 피복특성과 물관리 시설의 설치 여부, 그리고 지하수 이용량을 고려하여 물순환 가중치를 부여하여 계산되며, 가중치 부여는 빗물의 증발과 침투, 이용, 유출저감의 4가지 측면을 고려하여 산정된다. 물순환 면적률의 분석과정은 Fig.

참고문헌 (19)

경남녹색환경지원센터, 2011, 창원시 빗물관리 기본계획 수립, 경남녹색환경지원센터 연구보고서.
김희주, 오규식, 이동근, 2011, 공간자기상관분석을 통한 시계열적 경관구조의 변화 분석, 한국환경복원기술학회지 14(3), 1-14.

원문보기 상세보기
박기정, 이지호, 이경섭, 유철상, 윤재영, 2007, Aquacycle 모형을 이용한 도시 물 순환 해석, 대한상하수도학회.한국물환경학회 2007 공동 추계학술대회 논문집, 114-121.
박기정, 2008, 도시 물순환 해석을 위한 Aquacycle 모형의 적용성 검토, 고려대학교 대학원 석사학위논문
박기용, 이선우, 김중권, 황희연, 2011, 물 순환체계 형성을 통한 도시의 열섬현상 저감효과 분석: 대전시 노은지구를 중심으로, 한국지역개발학회 학술대회, 118-130.
송봉근, 이택순, 박경훈, 한치복, 2011, 도시의 물순환 요인을 고려한 공간환경평가, 대한상하수도학회.한국물환경학회 2011 공동 추계학술대회 논문집, 271-272.
송봉근, 박경훈, 2012, 도시공간을 고려한 야간시간대의 열섬특성 분석, 한국지리정보학회지 15(1), 133-143.

원문보기 상세보기
수원시, 2011, 수원시 물순환 관리 기본계획.
이상호, 이정민, 2006, 물 환경 건전화를 위한 도시 하천의 물 순환 모의(II) -도림천 유역-, 수질보전 한국물환경학회지 22(2), 815-323.
이정민, 이상호, 이길성, 2006, 물 환경 건전화를 위한 도시하천의 물 순환 모의(I) -안양천 유역-, 수질보전 한국물환경학회지 22(2), 349-357.
이택순, 송봉근, 한치복, 박경훈, 2011, 경상남도의 효율적 빗물관리를 위한 GIS 기반 물순환 체계 분석, 한국지리정보학회지 14(2), 82-95.

원문보기 상세보기
최원호, 신자원, 오현제, 최민하, 박주양, 2009, 물순환 건전성 평가를 위한 지표 및 기법 연구: 경안천 유역 물순환 건전성 변화 모의, 대한토목학회 학술대회, 2114-2117.
최치현, 최대규, 이재관, 김상단, 2011, 도시 물 순환 건전성을 위한 유수지와 침투기반 저류지의 복합설계기법, 대한환경공학회지 33(1), 1-8.

원문보기 상세보기
한국환경정책평가연구원, 2009, 신도시의 물순환 건전화를 위한 그린인프라 조성 기준에 대한 연구, 한국환경정책평가연구원 기초연구보고서.
Batelaan O. and De Smedt F., 2007, GIS-based recharge estimation by coupling surfacesubsurface water balances, Journal of Hydrology 337, 337-355.

상세보기
Portoghese, I., Uricchio V. and Vurro M., 2005, A GIS tool for hydrogeological water balance evaluation on a regional scale in semi-arid environments, Computers & Geosciences 31, 15-27.

상세보기
Wealands S.R., Grayson R.B. and Walker J.P., 2005, Quantitative comparison of spatial fields for hydrological model assessmentsome promising approaches, Advances in Water Resources 28, 15-32.

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경상남도 재난안전대책본부: http://bangjae.changwon.go.kr
창원시 홈페이지: http://www.changwon.go.kr

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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