[논문]빗물 및 유출지하수 겸용 Hybrid 침투저류시스템의 물순환율 증진에 관한 연구

허우영

문제 정의

개발대상지의 물순환율을 구하기 전에 법적으로 규제(인·허가)하고 있는 시설용량을 기준과 물순환율의 상관관계를 찾아내어 실험을 통하여 검증하고자 한다.
강우유출수를 저감을 위한 LID시설은 집중강우가 왔을 때 LID시설과 그 하부의 지반이 포화상태가 되면 투수능이 현저히 떨어져 유출(Run Off)이 발생됨으로써 저지대가 침수되는 현상이 발생한 다. 본 연구는 강우 유출수의 저감을 법률적 또는 지자체가 요구하는 수준으로 빗물을 관리하기 위하여 선형LID침투시설과 물순환저류조를 상호 연결하여 강유출수를 목표량에 도달하면서 또한 유출지하수를 저류조 내부로 유입할 수 있는 부력감쇄장치(CRV:Compressive Re-Life Valve)를 이용하여 갈수기에 빗물을 이용하는 두 가지 기술에 관한 연구이다.
2010년 환경부가 수질오염총량관리제에 핵심기술로 적용하고 있는 LID(Low Impact Development)는 자연형 비점 오염저감시설이자 대상유역의 강우유출수를 저감 하는 기술이며 최근에는 강우패턴이 집중폭우형 태로 변하면서 이때 침투시설과 지반이 포화상태 가 되면 투수능이 현저히 떨어져 유출(Run Off)이 발생됨으로써 저지대가 침수되는 현상이 발생하게 된다. 본 연구는 빗물관리 목표량에 도달하도록 성능설계를 하여 물순환율을 높이고 유출지하수를 이용하기 위하여 부력저감과 물순환율을 증대하고 침투시설을 통하여 비점오염저감율을 목표치 이상으로 낮추어 빗물을 대체수자원으로 활용하기 위 한 목적의 연구이다.
연구의 범위는 빗물과 유출지하수를 이용하여 도시물순환율을 증대하는 목적이며 실험과 검증 을 통하여 목표량 설계에 도달 하도록 성능 설계 를 하는데 그 목적이 있다. 2010년 환경부가 수질오염총량관리제에 핵심기술로 적용하고 있는 LID(Low Impact Development)는 자연형 비점 오염저감시설이자 대상유역의 강우유출수를 저감 하는 기술이며 최근에는 강우패턴이 집중폭우형 태로 변하면서 이때 침투시설과 지반이 포화상태 가 되면 투수능이 현저히 떨어져 유출(Run Off)이 발생됨으로써 저지대가 침수되는 현상이 발생하게 된다.

제안 방법

도시지역의 물순환 목표 및 달성방안에 관한 기존 자료조사를 시행하였다. 빗물기본계획 등 개발 대상지 관련 인·허가관청에서 정한 물순환 목표를 기준으로 개발 전·후의 물 순환 상태를 기준 으로 개발 후 물순환 변화를 추정하여, 적합한 시설의 종류와 규모를 모의함으로써 얻을 수 있는 효과를 정량화 하는 과정을 의미하며 물순환도시 등에서는 이를 참고하여 적용하고 있다.
물순환 면적률을 활용하여 물순환성을 평가하였다. 물순환 면적률은 환경부에서 제정한 생태면적률에 물관리 시설물의 기능 및 효과를 추가적으로 고려하여 수원시에 처음으로 적용되었던 지표이다.
저류조를 기준으로 물순환율에 관한 선행연구사 례나 실험 및 연구논문은 없으나 유사 물순환 실험자료서는 저류조 규모를 1로 규정하고 교환율을 (사용회수)를 물순환율로 정의하였다. 본 연구과 제에서는 지붕면의 집수가능 총량을 100으로 했을 때, 증가된 지하수집수량과 지표수 집수량을 합산 하여 100으로 나눈 값을 물 순환율로 정의하였다.
본 연구에 적용한 침투시설이란 LID요소기술 로서 침투성능 효율이 가장 높은 것으로 평가되고 있는 침투통과 침투관을 연결한 형태 또는 식생수 로의 하부에 침투시설을 연결하는 형태를 적용하였다. 이 침투시설의 주변을 둘러싸고 있는 자갈층은 공극율(약30%)이 높고 토양 지반에 빗물이잘 스며들도록 만든 시설을 포함하며 빗물의 Base Cut효과를 높인다.
수질시험 방법으로는 Test Bed시설에 오염수를 식생수로 및 침투시설에 주입하여 모니터링지점에서 샘플링하여 공인기관에서 시험분석을 하였다.
빗물 총량을 기준으로 물수지를 정량화하는 방법(연간 물수지법)부터, 개발대상지의 물흐름 경로 별로 수량의 시계열 변동을 추정할 수 있는 높은 정밀도를 가진 컴퓨터 모형까지 다양한 모델이 존재하며 인허가에 적용할 수 있을 것이다. 연속형 LID침투시설과 저류시설의 규모결정은 토지 용도나 개발지특성에 따라 차이는 있으나 본 연구 에서는 법적기준으로 시설용량을 설정하고자 한다. 개발대상지의 물순환율을 구하기 전에 법적으로 규제(인·허가)하고 있는 시설용량을 기준과 물순환율의 상관관계를 찾아내어 실험을 통하여 검증하고자 한다.
그 평가지표는 그림2와 같다. 이 물순환 면적 률은 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 산정하도록 하였다.
개발대상지의 물순환율을 구하기 전에 법적으로 규제(인·허가)하고 있는 시설용량을 기준과 물순환율의 상관관계를 찾아내어 실험을 통하여 검증하고자 한다. 이를 위해 법적 기준을 조사하였다.
저류조를 기준으로 물순환율에 관한 선행연구사 례나 실험 및 연구논문은 없으나 유사 물순환 실험자료서는 저류조 규모를 1로 규정하고 교환율을 (사용회수)를 물순환율로 정의하였다. 본 연구과 제에서는 지붕면의 집수가능 총량을 100으로 했을 때, 증가된 지하수집수량과 지표수 집수량을 합산 하여 100으로 나눈 값을 물 순환율로 정의하였다.
즉, Water Balance를 유지할 수 있도록 피압수의 설계압력(0.018kg)에 도달 하면 CRV내의 밸브가 열려 유출지하수가 저류조 내로 One Way Pass되도록 설계하였으며 아래 그림-10과 11은 물의 공·사적 편익과 물순환율 관계의 그래프를 나타낸 것이다.

대상 데이터

서울시의 빗물관리기본계획에서 빗물관리목표 량을 40%로 설정하였으며 30년 강우빈도를 적용했을 대 총강우량기준 1,550mm기준으로 환산하면 약 620mm가 유출도지 않도록 목표량을 설정하였다. 다음으로 세종시에는 LH공사와 행정중심복합건설청에서 토지이용계획용도별로 22.5~20mm로서 약80Percentile를 적용하였다. K-Water의 경우에는 Eco Delta City등 신도시 사례에서 20~25mm 로서 약80Pecentile 내외롤 설정하였다.
A,B,C를 합산한 값이 물순환곡선과 만나는 곳이 물사용의 경제적 사용가치이며 물순환목표율로 본다. 본 실험은 Test Bed시설에서 실험한 Data를 근거로 지하심도5m 에서 유출지하수의 유량이 풍부한 조건일 때 유효량(사용량)을 근거로 작성한 것이다.
시험을 위하여 2016년 06월 06일, 인천광역시 서구 경서동 310번지 일대에 그림3과 같이Test Bed시설을 구축하였다.
저류조의 용량결정은 물의 재이용촉진 및 지원에 관한 법률에 의거하여 적용사업장이 기준이므로 사실상 규모가 정해져 있다고 볼 수 있다. 적용 대상건축물은 공공청사, 체육 및 운동시설, 학교가 있고 민간개발 은 공동주택과 골프장, 대형유통 시설 등이 포함되어 있다. 저류조 시설규모는 관련 법률에 의하여 결정되어 있으며 (지붕면적×0.

성능/효과

1) 공적편익선 : 빗물관리필요량 등 빗물관리의 공적편익요구를 뜻하며, 서울특별시의 경우 빗물분담제도(조례)에 의해 총강우량의 40%(620mm/hr)에 해당한다.
또한, 도로에서 발생하는 수준의 오염수를 현장에서 배합하여 침투시설 인 식생수로와 LID침투시설(침투관, 침투통)에 유입했을 때, 침투 및 여과, 침전 및 분해 그리고 자연대사 작용 방식의 물순환성능으로 비점오염저감효과를 얻을 수 있었다. SS는 76.95%, COD는 27.20%, BOD는 73.00%, T-N은 71.40%, 그리고 T-P 63.64% 저감율을 보였다.
빗물과 유출지하수 겸용 Hybrid침투·저류조에 CRV 를 설치하여 지표수와 유출지하수를 이용한 물순 환율을 시험 한 결과는 목표량설계 값인 물순환율 360%에 도달하였다. 또한, 도로에서 발생하는 수준의 오염수를 현장에서 배합하여 침투시설 인 식생수로와 LID침투시설(침투관, 침투통)에 유입했을 때, 침투 및 여과, 침전 및 분해 그리고 자연대사 작용 방식의 물순환성능으로 비점오염저감효과를 얻을 수 있었다. SS는 76.
본 연구를 통하여 물순환율을 360%까지 높임으로써 빗물의 공·사적 편익과 높은 경제적 가치를 도출하였으며 빗물+유출지하수 겸용Hybrid침투 저류조의 물순환율의 효과를 검증하였다.
빗물과 유출지하수 겸용 Hybrid침투·저류조에 CRV 를 설치하여 지표수와 유출지하수를 이용한 물순 환율을 시험 한 결과는 목표량설계 값인 물순환율 360%에 도달하였다.
저류조에 CRV를 설치한 시설과 그렇지 않은 시설의 대조구(A, B)을 만들어 Load Cell을 설치하여 부력시험을 한 결과는 CRV를 설치한 대조구 A 에서는 부력이 0이 나왔으며, CRV를 설치하지 않은 대조구 B에서는 약160kg의 부력이 발생되었다. 이 시험에서 저류조 내외의 수두차 18cm(개방 압력0.018kg/㎡)에서 정확하게 CRV내의 Valve가 열려 부력이 0이 된 것을 확인하였다. 빗물과 유출지하수 겸용 Hybrid침투·저류조에 CRV 를 설치하여 지표수와 유출지하수를 이용한 물순 환율을 시험 한 결과는 목표량설계 값인 물순환율 360%에 도달하였다.
저류조에 CRV를 설치한 시설과 그렇지 않은 시설의 대조구(A, B)을 만들어 Load Cell을 설치하여 부력시험을 한 결과는 CRV를 설치한 대조구 A 에서는 부력이 0이 나왔으며, CRV를 설치하지 않은 대조구 B에서는 약160kg의 부력이 발생되었다. 이 시험에서 저류조 내외의 수두차 18cm(개방 압력0.

후속연구

이에 대한 정량적이고 과학적으로 해결할 수 있는 수단이 물순환 이론모델이 라고 할 수 있다. 빗물 총량을 기준으로 물수지를 정량화하는 방법(연간 물수지법)부터, 개발대상지의 물흐름 경로 별로 수량의 시계열 변동을 추정할 수 있는 높은 정밀도를 가진 컴퓨터 모형까지 다양한 모델이 존재하며 인허가에 적용할 수 있을 것이다. 연속형 LID침투시설과 저류시설의 규모결정은 토지 용도나 개발지특성에 따라 차이는 있으나 본 연구 에서는 법적기준으로 시설용량을 설정하고자 한다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	저류조를 적용할 수 있는 대상건축물은 무엇인가?	저류조의 용량결정은 물의 재이용촉진 및 지원에 관한 법률에 의거하여 적용사업장이 기준이므로 사실상 규모가 정해져 있다고 볼 수 있다. 적용 대상건축물은 공공청사, 체육 및 운동시설, 학교가 있고 민간개발 은 공동주택과 골프장, 대형유통 시설 등이 포함되어 있다. 저류조 시설규모는 관련 법률에 의하여 결정되어 있으며 (지붕면적×0.
	물순환 Hybrid형 저류조는 무엇인가?	LID시설 에서 초기우수를 저감하도록 규정하고 있으나 한국의 기후특성상 동절기에 약8~10회 정도의 염화 칼슘(염화나트륨)을 살포함으로서 고농도 초기우수가 도로변LID시설(나무여과상자, 식생수로, 식생체류지등)에 유입되면 염해가 발생된다. 물순환 Hybrid형 저류조란 지표수와 유출지하수를 겸용으로 저류할 수 있는 기능형 저류조를 의미하며 지표수의 집수량은 물의 재이용촉진 및 지원에 관한 법률에 따라 저류조 규모를 산정하였다. 건축물의 지하실을 조성 한 후 부력을 막기 위해 암거 등을 통하여 지하수가 한곳으로 집수되면 이것을 펌프장치로 배수하여 부력을 낮추기 위해 배수하는 물을 유출지하수라 한다.
	집중폭우로 인해 LID시설에 어떠한 문제가 발생하는가?	연구의 범위는 빗물과 유출지하수를 이용하여 도시물순환율을 증대하는 목적이며 실험과 검증을 통하여 목표량 설계에 도달 하도록 성능 설계를 하는데 그 목적이 있다. 2010년 환경부가 수질오염총량관리제에 핵심기술로 적용하고 있는 LID(Low Impact Development)는 자연형 비점오염저감시설이자 대상유역의 강우유출수를 저감 하는 기술이며 최근에는 강우패턴이 집중폭우형 태로 변하면서 이때 침투시설과 지반이 포화상태가 되면 투수능이 현저히 떨어져 유출(Run Off)이 발생됨으로써 저지대가 침수되는 현상이 발생하게 된다. 본 연구는 빗물관리 목표량에 도달하도록 성능설계를 하여 물순환율을 높이고 유출지하수를 이용하기 위하여 부력저감과 물순환율을 증대하고 침투시설을 통하여 비점오염저감율을 목표치 이상으로 낮추어 빗물을 대체수자원으로 활용하기 위한 목적의 연구이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 빗물 및 유출지하수 겸용 Hybrid 침투저류시스템의 물순환율 증진에 관한 연구 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 빗물 및 유출지하수 겸용 Hybrid 침투저류시스템의 물순환율 증진에 관한 연구 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

AI 본문요약
AI-Helper