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[국내논문] 생태저류지 LID 시설의 강우유출수 처리비 산정
Estimation of Stormwater Interception Rate for Bio-retention LID Facility 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.33 no.5, 2017년, pp.563 - 571  

최정현 (부경대학교 지구환경시스템과학부 환경공학전공) ,  이옥정 (부경대학교 지구환경시스템과학부 환경공학전공) ,  김상단 (부경대학교 환경공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Because of the rapid progress of urbanization in recent decades, the proportion of impervious areas in cities has increased. As a result, hydrological properties of urban streams have changed and non-point pollution sources have increased, that have had considerable influence on human life and ecosy...

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문제 정의

  • 이에 본 연구는 LID 시설의 설계 및 평가에 적합한 강우 유출수 처리비를 제안하는 것을 목적으로 한다. 현재 이용 중인 강우처리비는 해당 처리대상구역에서 발생한 강우유출수 대비 비점오염저감시설이 차집 할 수 있는 강우유출수의 비로 정의되기 때문에(Choi et al.
  • 전술한 바와 같이 다양한 강우특성이 반영되지 않은 기존의 회귀상수는 전국에 적용하기에는 한계가 있을 것으로 판단된다. 이에 다양한 강우특성에 따른 강우유출수 처리비의 민감도를 분석함으로써 강우특성에 따른 지역별 오차를 확인하고자 한다. 그 후, 다양한 강우 특성으로부터 평균적으로 산출된 강우유출수 처리비를 이용하여 회귀상수가 새롭게 산정된다.
  • 기존의 강우처리비는 설계기준강우에 따른 강우처리비를 산정하는 방식으로 되어 있으나, LID 시설의 경우에는 표준 시설 제원을 기준으로 영향면적(처리대상구역의 면적) 대비 시설면적(LID 시설이 점유하고 있는 면적)의 비가 더 중요하다고 판단되기에 이를 기반으로 이에 따른 강우유출수 처리비를 산정하였다. 또한 강우특성 및 표준제원에 따른 민감도를 분석함으로써 생태저류지 LID 시설의 강우유출수 처리비 산정방법을 제안하고자 다음과 같은 연구절차를 진행하였다.
  • 지역에 따라 평균적인 강우량, 강우집중도, 발생빈도 및 지속시간 등 강우특성이 다르며, 이러한 강우특성은 도시지역에서의 강우유출과정에 영향을 주며, LID 시설에 차집되는 강우유출수량에도 영향을 미칠 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 지역별 강우특성이 생태저류지의 강우유출수 처리비에 미치는 영향을 분석하였다. 앞서 EPA SWMM으로 구축된 대상구역에 다양한 지역의 강우자료를 입력하여 유출모의 수행하였다.
  • 이에 본 연구에서는 생태저류지 LID 시설의 설계 및 평가에 적용하기 위한 강우유출수 처리비를 산정하는 회귀계수를 새롭게 유도하였다. 이때, 설계기준강우량 대신 생태저류지의 시설면적과 영향면적을 이용하여, 기술지침에서 제시된 경험공식(Eq.
  • 기존의 강우처리비 산정방법은 소규모 LID 시설의 설계 및 평가에 적용하기에 적절하지 못할 가능성이 있으며, 지역별 다양한 강우특성이 반영되지 않은 문제가 있다. 이에 본 연구에서는 생태저류지 LID 시설의 설계 및 평가를 위한 강우유출수 처리비 산정공식을 새롭게 제안하고자 하였다.
  • 이에 본 연구에서는 기존의 설계기준강우량 대신 영향면적 대비 시설면적에 따라 강우유출수 처리비를 산정하는 방법을 제안하고자, 설계 제원에 따른 강우유출수 처리비의 민감도를 살펴보았다. 시설의 공간적인 규모가 동일하다면 시설 내부의 제원의 높이를 변경한다고 하더라도 유의하게 강우유출수 처리량이 증가할 수는 없을 것이다.

가설 설정

  • EPA, 1999; VWRRC, 2013). 이에 본 연구에서는 이를 종합하여 일반적인 영향면적을 약 2,000 ~ 2,500 m2로 판단하였으며, 따라서 생태저류지의 영향면적을 배수분구 S2(4,719 m2)의50 %인 2,359.5 m2로 설정하였고 배수분구 말단에 94.38 m2의 생태저류지를 설치하는 것으로 가정하였다. 생태저류지의 표준제원을 설정하기 위해 DOEE (2013), Palhegyi(2010), U.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 설계기준강우 기반의 강우처리비 산정방법에 대해 최근 제기되는 지적은? 현업에서는 강우처리비 산정을 위해 수생태법의 비점오염저감시설의 설치기준(제76조 제1항 관련 별표 17)에서 제시된 비점오염저감시설의 설계기준인 누적유출고 5 mm 이상의 수치만을 설계기준강우에 적용하고 있는 실정이다. 현재 이용 중인 설계기준강우 기반의 강우처리비 산정방법이 실제 비점오염저감시설의 강우유출수 차집 능력을 제대로 반영하지 못한다는 지적이 최근 제기되고 있으며(Choe et al., 2016; Choi et al, 2014a; Kim and Han, 2010), 현행산정방법은 인공습지 또는 비점오염 저감 목적의 저류지 등과 같이 상대적으로 규모가 큰 저류 구조물 기반의 비점오염저감시설의 설계를 위해서 고안되었기 때문에 소규모 LID 시설의 설계 및 평가에 적용하는 것에는 적절하지 못할 가능성이 있다.
회귀상수 산정을 위해 어느 지역으로 부터 대표 강우자료를 도출하였는가? 또한, 현재의 강우처리비 산정방법은 지역별 다양한 강우 특성이 반영되지 않은 문제가 있다. 현재 기술지침에서 강우처리비 산정을 위해 제시하고 있는 회귀상수는 NIER(2008)에서 제안된 수치를 적용하고 있는데, 회귀상수 산정을 위해 양평, 대구, 대전, 광주 네 개 지점의 강우자료로부터 대표 강우자료를 도출하였다. 따라서 현재 적용되고 있는 회귀상수는 우리나라의 지역별 다양한 강우특성을 정확하게 반영하는데 한계가 있을 것으로 보고된 바 있다(Choi et al, 2014b).
삭감량 계산 방법의 순서는 어떻게 되는가? 삭감량 계산 방법을 간단히 살펴보면 다음과 같은 순서로 수행된다. 우선적으로 시설의 설계기준강우를 이용하여 강우처리비를 산정하며, 이를 통해 삭감대상부하비가 계산된다. 그 후 대상지역의 토지계 발생부하량에 삭감대상부하비를 곱하여 삭감대상부하량을 산정한다. 산정된 삭감대상부하량에 개별 비점오염저감시설의 저감효율을 적용하여 비점오염저감시설의 삭감 부하량을 계산한다.
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참고문헌 (20)

  1. Choe, B., Lee, J., Sim, H., Lee, J., Cho, K., and Kim, S. (2015). Bio-Retentions Design Practice for Suspended Solids Management at Industrial Areas, Korean Society of Hazard Mitigation, 15(5), 267-274. [Korean Literature] 

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  4. Choi, D., Park, M., Park, B., and Kim, S. (2014a). The Improvement on the Empirical Formula of Stormwater Captured Ratio for Water Quality Volume Based Non-point Pollutants Water Quality Control Basins, Journal of Korean Society on Water Environment, 30(1), 87-94. [Korean Literature] 

  5. Choi, D., Park, M., Park, B., and Kim, S. (2014b). Improvement of the Empirical Formula for Estimating Stormwater Capture Ratio of WQF Treatment BMPs, Korean Society of Hazard Mitigation, 14(2), 337-343. [Korean Literature] 

  6. Credit Valley Conservation (CVC). (2012). Low Impact Development Planning and Design Guide, Credit Valley Conservation. 

  7. Department of Energy and Environment (DOEE). (2013). Stormwater Management Guidebook, Department of Energy and Environment, 99-128. 

  8. Department of Environmental Resources (DER). (2001). The Bioretention Manual, Prince George's County Department of Environmental Resources Programs and Planning Division, Maryland. 

  9. Gupta, H. V., Kling, H., Yilmaz, K. K., and Martinez, G. F. (2009). Decomposition of the Mean Squared Error and NSE Performance Criteria: Implications for Improving Hydrological Modelling, Journal of Hydrology, 377(1), 80-91. 

  10. Kim, S. and Han, S. (2010). Urban Stormwater Capture Curve Using Three-Parameter Mixed Exponential Probability Density Function and NRCS Runoff Curve Number Method, Water Environment Research, 82(1), 43-50. 

  11. Korea Environmental Corporation (KECO). (2009). The Study Report of Zeroing the Feasibility for Non-point Source Pollution in Urban Areas, Korea Environmental Corporation, 222-225. [Korean Literature] 

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  13. Lee, J., Yoon, J., Shin, H., and Kim, S. (2015). Optimal Volume of Non-point Sources Management Detention Considering Spatio-temporal Variability of Land Surface Moisture Condition, Desalination and Water Treatment, 53(11), 3080-3087. 

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  16. National Institute of Environmental Research (NIER). (2014). The Total Amount of Water Pollution Management Technical Guidance, National Institute of Environmental Research, 67-68. [Korean Literature] 

  17. Palhegyi, G. E. (2010). Modeling and Sizing Bioretention Using Flow Duration Control, Journal of Hydrologic Engineering, 15(6), 417-425. 

  18. United States Environmental Protection Agency (U.S.EPA). (1999). Storm Water Technology Fact Sheet: Bioretention, United States Environmental Protection Agency. 

  19. United States Environmental Protection Agency (U.S.EPA). (2015). Storm Water Management Model Uuser's Manual Version 5.1, United States Environmental Protection Agency, 245-250. 

  20. Virginia Water Resources Research Center (VWRRC). (2013). Virginia DCR Stormwater Design Specification No.9, Virginia Water Resources Research Center, 47-59. 

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