조경기술기반 LID 시스템 적용을 통한 선릉·정릉 권역의 첨두유출량 분석 A Study on the Peak Runoff Reduction Effect of Seolleung·Jeongneung Zone by Applying LID(Low Impact Development) System based on the Landscape Architectural Technology원문보기
본 연구는 조경기술기반 LID 시스템 적용에 따른 선릉 정릉 권역의 우수유출변화를 수문학적 관점에서 분석하였으며, 연구결과를 다음과 같이 정리할 수 있다. 첫째, 광화문 침수가 발생한 2011년 7월 27일 기준 최대순간강우량은 27일 10시에 기록된 183mm/hr로 시간당 최대강우량 57.5mm/hr에 비해 3배 이상의 강우강도가 10분간 집중된 것으로 확인되었다. 둘째, 토심기준 시나리오에서 담심 1,500mm의 경우 첨두유출량 제어가 가능하여 해당 조경기술기반 LID 시스템 적용 시 선릉 정릉 권역의 수해취약성을 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 셋째, 담심 기준 시나리오에서 모든 토심 모형에서 첨두유출량 제어가 이루어지지 않았으나, 최초 우수유출을 토심 기준 시나리오에 비해 4시간 10분의 추가적인 지연효과를 기록하였다. 초기 우수유출저감에는 토심, 첨두유출량에는 담심이 상대적으로 중요한 지표로 해석되었다. 이를 통해 문화재 보호권역 내 경관친화적인 생태적 요소를 시스템화하여 적용할 경우 예상되는 수해방재효과를 이론적으로 확인할 수 있었다.
본 연구는 조경기술기반 LID 시스템 적용에 따른 선릉 정릉 권역의 우수유출변화를 수문학적 관점에서 분석하였으며, 연구결과를 다음과 같이 정리할 수 있다. 첫째, 광화문 침수가 발생한 2011년 7월 27일 기준 최대순간강우량은 27일 10시에 기록된 183mm/hr로 시간당 최대강우량 57.5mm/hr에 비해 3배 이상의 강우강도가 10분간 집중된 것으로 확인되었다. 둘째, 토심기준 시나리오에서 담심 1,500mm의 경우 첨두유출량 제어가 가능하여 해당 조경기술기반 LID 시스템 적용 시 선릉 정릉 권역의 수해취약성을 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 셋째, 담심 기준 시나리오에서 모든 토심 모형에서 첨두유출량 제어가 이루어지지 않았으나, 최초 우수유출을 토심 기준 시나리오에 비해 4시간 10분의 추가적인 지연효과를 기록하였다. 초기 우수유출저감에는 토심, 첨두유출량에는 담심이 상대적으로 중요한 지표로 해석되었다. 이를 통해 문화재 보호권역 내 경관친화적인 생태적 요소를 시스템화하여 적용할 경우 예상되는 수해방재효과를 이론적으로 확인할 수 있었다.
This study analyzed hydrological changes of stormwater runoff of Seolleung Jeongneung zone according to the application of LID system based on landscape Architectural technology. The results are as follows. First, when flooding occurred in Gwanghwamun in July 27, 2011, the maximum instantaneous rain...
This study analyzed hydrological changes of stormwater runoff of Seolleung Jeongneung zone according to the application of LID system based on landscape Architectural technology. The results are as follows. First, when flooding occurred in Gwanghwamun in July 27, 2011, the maximum instantaneous rainfall amount was 183 mm/hr recorded at 10:00 on 27th for 10 minutes, and it was confirmed that rainfall intensity more than three times as high as the maximum rainfall of 57.5 mm/hr. Second, it is possible to control peak flow rate in the case of 1,500mm of soil thickness, so that it is possible to improve the vulnerability of flood damage in Seolleung and Jeongneung zone when applying the LID system. Third, in the berm height scenario, peak flow rate control was not controled in all depth level models, but the first stormwater runoff was delayed by 4 hours and 10 minutes compared to the soil thickness scenario. It was interpreted as a relatively important indicator the soil thickness for the initial stromwater runoff reduction and the berm height for the peak runoff. Through this, the systematic adaptation of landscape-friendly ecological factors within the cultural property protection zone could theoretically confirm the effects of flood disaster prevention.
This study analyzed hydrological changes of stormwater runoff of Seolleung Jeongneung zone according to the application of LID system based on landscape Architectural technology. The results are as follows. First, when flooding occurred in Gwanghwamun in July 27, 2011, the maximum instantaneous rainfall amount was 183 mm/hr recorded at 10:00 on 27th for 10 minutes, and it was confirmed that rainfall intensity more than three times as high as the maximum rainfall of 57.5 mm/hr. Second, it is possible to control peak flow rate in the case of 1,500mm of soil thickness, so that it is possible to improve the vulnerability of flood damage in Seolleung and Jeongneung zone when applying the LID system. Third, in the berm height scenario, peak flow rate control was not controled in all depth level models, but the first stormwater runoff was delayed by 4 hours and 10 minutes compared to the soil thickness scenario. It was interpreted as a relatively important indicator the soil thickness for the initial stromwater runoff reduction and the berm height for the peak runoff. Through this, the systematic adaptation of landscape-friendly ecological factors within the cultural property protection zone could theoretically confirm the effects of flood disaster prevention.
반면, 수해방재를 위한 수순환이 고려된 녹화기술은 시공 및 재현성 확보를 위해 시스템 구성요소의 정량화가요구되며, 이와 관련된 선행연구는 정량화에 요구되는 수치모델 및 전산모의 관련연구가 상대적으로 부족한 상황이다. 이와 같은 배경 하에 본 연구는 LID 기술을 개념적으로 정리하고, 역사문화유적에서 발생되는 첨두유출량 저감 효과를 전산모의를 통해 확인하여 문화재 수해방재를 위한 녹화시스템 기반의 해결방안을 수문학적 관점에서 정리하고자 한다.
제안 방법
우선 서울시에서 기록적 폭우가 관측된 2011년 7월 27일을 기준으로 강우사상자료를 도출하였다. 그리고 대상지를 역사경관림 지역과 LID 시스템 도입 가능지역으로 구분하여 소유역을 모델링하였다. 여기에 LID 시스템의 주요변수인 담심(BH: Berm Height)과 토심(ST: Soil Thickness)을 기준으로 구축된 시나리오 모형을 단일강우사상에 준하여 우수유출량을 모의하여 시나리오별 수해방재기능을 비교·분석하였다.
본 연구는 서울시 강우사상이 적용된 전산모의를 통해 조경기술기반 LID 시스템 적용에 따른 선릉·정릉 권역의 우수유출변화를 수문학적 관점에서 분석하였다. 선정된 시스템 구성요소인 토심과 담심 중 동일한 깊이 증가비에 따른 우수유출 저감효과는 담심이 상대적으로 우수한 것으로 판단된다.
그리고 대상지를 역사경관림 지역과 LID 시스템 도입 가능지역으로 구분하여 소유역을 모델링하였다. 여기에 LID 시스템의 주요변수인 담심(BH: Berm Height)과 토심(ST: Soil Thickness)을 기준으로 구축된 시나리오 모형을 단일강우사상에 준하여 우수유출량을 모의하여 시나리오별 수해방재기능을 비교·분석하였다.
대상 데이터
본 연구는 도심지에 위치한 조선왕릉 중에서 서울 선릉·정릉일원을 대상으로 조경기반 LID 기술적용에 따른 문화재 수해방재관점의 우수유출 저감효과를 도출하였다. 우선 서울시에서 기록적 폭우가 관측된 2011년 7월 27일을 기준으로 강우사상자료를 도출하였다.
본 연구는 도심지에 위치한 조선왕릉 중에서 서울 선릉·정릉일원을 대상으로 조경기반 LID 기술적용에 따른 문화재 수해방재관점의 우수유출 저감효과를 도출하였다. 우선 서울시에서 기록적 폭우가 관측된 2011년 7월 27일을 기준으로 강우사상자료를 도출하였다. 그리고 대상지를 역사경관림 지역과 LID 시스템 도입 가능지역으로 구분하여 소유역을 모델링하였다.
이론/모형
조경기반 LID 시스템의 수문학적 해석은 강우사상과 대상지의 유출·침투 모형에 의해 이루어진다. 본 연구에서는 조경기술이 접목된 LID 시스템에 대한 수문학 관점의 전산모의를 위해 미국 EPA(Environmental Protection Agency)에서 제공하는 SWMM(Storm Water Management Model)을 사용하였다.SWMM은 Runoff Block에서 강우와 강설에 의한 표면유출수를 저류, 침투, 여과, 증발산으로 조절하는 LID 기술 모의가 가능하다. 이를 "LID controls" 모델로 정의하며, SWMM 5.
성능/효과
결과적으로 초기 우수유출저감에는 토심, 첨두유출량에는 담심이 상대적으로 중요한 지표로 해석되었다. 이는 문화재 보호권역 내 경관친화적인 생태자원을 시스템화할 수 있는 생태저류지의 주요 조경설계요소이기도 하다.
5mm/hr에 비해 3배 이상의 강우강도가 10분간 집중된 것으로 확인되었다. 둘째, 토심기준 시나리오에서 담심 1,500mm의 경우 첨두유출량 제어가 가능하여 해당 조경기술기반 LID 시스템 적용 시 선릉·정릉 권역의 수해취약성을 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 셋째, 담심 기준 시나리오에서 모든 토심 모형에서 첨두유출량 제어가 이루어지지 않았으나, 최초 우수유출을 토심 기준 시나리오에 비해 4시간 10분의 추가적인 지연효과를 기록하였다.
둘째, 토심기준 시나리오에서 담심 1,500mm의 경우 첨두유출량 제어가 가능하여 해당 조경기술기반 LID 시스템 적용 시 선릉·정릉 권역의 수해취약성을 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 셋째, 담심 기준 시나리오에서 모든 토심 모형에서 첨두유출량 제어가 이루어지지 않았으나, 최초 우수유출을 토심 기준 시나리오에 비해 4시간 10분의 추가적인 지연효과를 기록하였다. 또한, 두 시나리오에서 동일하게 27일 12시30분 이후에 유출이 기록되지 않은 현상은 우선 배수를 고려하지 않았고, 담심을 초과하는 강우가 발생되지 않아 높은 침투율의 저류층에서 일시 저류된 우수가 기저 토양층에 침투되어 표면 유출되지 않은 것으로 해석된다.
첫째, 광화문 침수가 발생한 2011년 7월 27일 기준 최대순간강우량은 27일 10시에 기록된 183mm/hr로 시간당 최대강우량 57.5mm/hr에 비해 3배 이상의 강우강도가 10분간 집중된 것으로 확인되었다. 둘째, 토심기준 시나리오에서 담심 1,500mm의 경우 첨두유출량 제어가 가능하여 해당 조경기술기반 LID 시스템 적용 시 선릉·정릉 권역의 수해취약성을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
여기서, 기존 방재시스템이 자연문화유산과 혼용될 수 있는 생태적 요소로 대체될 경우 문화재 권역 보호가 경관친화적인 지속가능한 형태로 정착될 것으로 예상되며, 이에 대한 기술적 검토가 요구된다. 다만, 본 연구에서 제시된 시나리오는 조경설계요소가 고려된 LID 시스템 관련 수치해석모형 연구가부족하여, 기존 관련연구 중 절판지붕용 녹화시스템에 적용된 이론적 수치해석으로 모니터링 기반의 체계적인 후속 검증이 요구된다.
이에 대한 설비 차원의 대책이 2015년에 마련된 반면, 선릉·정릉을 포함한 문화재 보호권역에서 역사경관림과 같은 자연문화유산을 보유하는 다수의 경우를 확인할 수 있다. 여기서, 기존 방재시스템이 자연문화유산과 혼용될 수 있는 생태적 요소로 대체될 경우 문화재 권역 보호가 경관친화적인 지속가능한 형태로 정착될 것으로 예상되며, 이에 대한 기술적 검토가 요구된다. 다만, 본 연구에서 제시된 시나리오는 조경설계요소가 고려된 LID 시스템 관련 수치해석모형 연구가부족하여, 기존 관련연구 중 절판지붕용 녹화시스템에 적용된 이론적 수치해석으로 모니터링 기반의 체계적인 후속 검증이 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
저영향 개발로부터 얻을 수 있는 긍정적 효과는?
한편, 개발 대상지의 자연적인 원칙인 지속적인 수순환에 기반한 강우유출수 관리방법인 저영향 개발(LID: Low Impact Development)은 대표적인 수해방재대책으로, 강우 시 우수가 침투, 여과, 담수, 증발산을 통한 대상지에서의 직접적인 자연 순환과 더불어 최대한 우수유출을 지연시켜 연계된 하천에 부하를 저감시키는 것을 목표로 한다. 해당 기술을 통해 대상지의 개발 이전의 수리학적 부문의 토양기능성을 회복할 수 있으며, 홍수예방, 열섬효과완화, 미기후개선, 생태성 증진 등의 많은 순기능을 동반하게 된다. 이러한 LID는 우수유출량, 수질오염, 지표수 지연과 밀접한 관련을 가지고 있으며 보다 건전한 수순환체계 구축에 모범적인 대안으로 평가된다.
저영향 개발이란?
한편, 개발 대상지의 자연적인 원칙인 지속적인 수순환에 기반한 강우유출수 관리방법인 저영향 개발(LID: Low Impact Development)은 대표적인 수해방재대책으로, 강우 시 우수가 침투, 여과, 담수, 증발산을 통한 대상지에서의 직접적인 자연 순환과 더불어 최대한 우수유출을 지연시켜 연계된 하천에 부하를 저감시키는 것을 목표로 한다. 해당 기술을 통해 대상지의 개발 이전의 수리학적 부문의 토양기능성을 회복할 수 있으며, 홍수예방, 열섬효과완화, 미기후개선, 생태성 증진 등의 많은 순기능을 동반하게 된다.
선릉·정릉의 총면적은 어떠한가?
국가공간정보포털에서 제공하는 선릉·정릉 권역의 지적도를 기준으로 CAD 상에서 구적한 결과 총면적은 24.08ha로 집계되었다. 대상지를 능침 주변에 조성된 역사경관림지역 21.
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