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가설 설정
- 유출곡선지수식의 총 강우량은 직접유출량과 초기손실, 침투의 합으로 이루어지며 실제 침투량 및 최대 잠재보유수량의 비율은 실제 직집유출량 및 최대 잠재직접유출량의 비율이 동일하고, 강우초기의 손실량은 최대 잠재보유수량의 20 %로 가정하며 식 (2)~(4)과 같다(NRCS, 1986).
제안 방법
- 식생을 제외한 모든 지역이 불투수면이므로 CN값은 98로 하였으며, 식생지역의 경우 장기간동안 다짐이 많은 것으로 간주하여 식생지역-수문학적 토양 그룹 D인 89를 적용하였다. 과거 10년(2008~2017)동안의 일별 강우량을 이용하여 10년 평균 연간유출량 저감 및 침투량 증가효과를 분석하였다.
- 본 연구에서는 강우유출수를 직수로 침투시키는 투수성 블록 아래에 별도의 저류공간을 두어 유출량 저감효과를 증가시킬 수 있는 저류형 투수블록을 안동시 국제탈춤광장 일원에 설치할 경우 유출량 저감 및 침투량 증가효과를 유출곡선지수식에 의해 분석하다. 또한 지붕에서의 유출수를 저류형 투수블록으로 유입시켜 비구조적 BMPs 중의 하나인 불투수면 유출수 차단(Impervious surface disconnect)이 LID 효과에 미치는 영향을 추가적으로 분석하였다.
- 현장검증결과 식생지역과 인라인스케이트장은 별도의 우수배수관 없어 강우유출수가 직접 불투수면으로 유입되는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 2가지의 시나리오를 설정하였는데, 현재의 지붕에서의 유출수는 직접 우수시설로 유출되고 식생과 인라인스케이트장의 유출수는 저류형 투수블록으로 유입되는 시나리오 1과 지붕에서의 유출수 또한 저류형 투수블록으로 유입되는 시나리오 2를 설정하였다(Fig. 6).
- 본 연구에서는 강우유출수를 직수로 침투시키는 투수성 블록 아래에 별도의 저류공간을 두어 유출량 저감효과를 증가시킬 수 있는 저류형 투수블록을 안동시 국제탈춤광장 일원에 설치할 경우 유출량 저감 및 침투량 증가효과를 유출곡선지수식에 의해 분석하다. 또한 지붕에서의 유출수를 저류형 투수블록으로 유입시켜 비구조적 BMPs 중의 하나인 불투수면 유출수 차단(Impervious surface disconnect)이 LID 효과에 미치는 영향을 추가적으로 분석하였다.
- (2009)이 도출한 낙동강 유역의 대표 CN값을 활용하였다. 식생을 제외한 모든 지역이 불투수면이므로 CN값은 98로 하였으며, 식생지역의 경우 장기간동안 다짐이 많은 것으로 간주하여 식생지역-수문학적 토양 그룹 D인 89를 적용하였다. 과거 10년(2008~2017)동안의 일별 강우량을 이용하여 10년 평균 연간유출량 저감 및 침투량 증가효과를 분석하였다.
- 1). 연구대상지역의 토지피복별 면적은 DAUM MAP과 현장 검증을 통하여 산정하였다. 총 면적은 63,874 m2으로 인라인스케이트장을 포함한 불투수포장이 39,698 m2으로 가장 많은 면적을 차지하며 다음이 지붕면적으로 12,985 m2이며 식생이 11,191 m2으로, 투수면이 전체 면적의 18%, 불수투면이 82%이다(Table 1).
- 081 m3/m2을 더 저류할 수 있다. 투수포장의 장기간 사용시 보조기층의 공극은 입자성 오염물질에 의해 폐쇄될 수 있어 본 연구에서는 보조기층에서 저류할 수 있는 공간을 제외한 저류형 투수블록에서만 저류될 수 있는 0.086 m3/m2를 저류용량으로 적용하였다.
대상 데이터
- CN값은 Jeon, Choi, Kim et al. (2009)이 도출한 낙동강 유역의 대표 CN값을 활용하였다. 식생을 제외한 모든 지역이 불투수면이므로 CN값은 98로 하였으며, 식생지역의 경우 장기간동안 다짐이 많은 것으로 간주하여 식생지역-수문학적 토양 그룹 D인 89를 적용하였다.
- 연구대상지역은 경상북도 안동시 운흥동에 위치한 안동 국제탈춤공연장 일대로 하였다(Fig. 1). 연구대상지역의 토지피복별 면적은 DAUM MAP과 현장 검증을 통하여 산정하였다.
- 저류형 투수블록은 경기도 이천시 모가면 어농리에 위치한 S사 생활근리시설 주차장에 시공된 바 있으며(Fig. 5), 본 연구에 적용된 저류형 투수블록의 제원은 실제 시공된 제원과 동일한 상부의 블록 두께를 90 mm, 하수 블록의 저류 높이 20 cm로 하였으며 저류용량은 1 m2당 85.6 L이다 (Kim et al., 2017).
이론/모형
- 시나리오 1과 시나리오 2에 의한 유출량저감 및 침투량 증가효과 분석, 강우처리량 등은 유출곡선지수식(NRCS-CN method)을 이용하였다. LID평가 모델 중 상세모델 중의 하선택적으로 적용할 수 있도록 개발되었으며 많은 연구자들이 유출곡선지수식을 이용하여 LID 평가를 수행하고 있다 (Ahiablame et al.
성능/효과
- 10년 평균 연간유출량 분석결과 저류형 투수블록을 설치하지 않을 경우 632.5 mm의 유출량을 나타내었으며 저류형 투수블록을 설치한 시나리오 1과 시나리오 2는 각각 186.6 mm, 81.3 mm를 나타내어 현저한 양의 강우유출수를 저류할 수 있는 것으로 모의 되었다. 연간 침투량을 분 석결과 시나리오 1과 2 각각 저류형 투수블록을 설치하지 않은 경우의 침투량(209.
- 3 mm의 유출량을 나타내어 10년 평균 연간 유출량 저감효과 88%(80~95%)를 나타내었다. 두 시나리오 모두 저류형 투수블록에 의해 현저한 연간 유출량 저감효과를 기대할 수 있었으며, 시나리오 2는 시나리오 1보다 추가적으로 15~20%의 유출량 저감시킬 수 있는 것으로 나타났다.
- , 2017). 보조기층을 포한한 총 저류공간에 대한 단가는 1.99 L/천원이며, 장기간 사용을 가정한 저류형 투수블록에서의 저류공간에 대한 단가는 1.14 L/천원인 것으로 나타났다.
- 본 연구에서 제시된 저류형 투수블록은 저류용량이 크고 투수블록 설치면 전체에서 침투하기 때문에 투수블록 인근의 지붕이나 도로와 같은 불투수면에서의 유출수를 저류형 투수블록으로 유도하여 유출수 저감효과를 극대화할 수 있는 비구조적 BMP 중 하나인 불투수면 유출수 차단 적용이 가능하다.
- 동일한 처리용량을 가지는 구조적 BMPs를 어떻게 배치하고 연결하느냐에 따라 LID에 의한 처리효과에 영향 을 준다. 본 연구에서도 지붕에서의 유출수를 처리하지 않고 우수배수시스템으로 유출시키는 시나리오 1과 지붕유출수를 저류형 투수블록으로 유입시키는 시나리오 2를 비교한 결과 시나리오 2에서 유출량 저감효과와 침투량 증가효과가 더 큰 것으로 나타났다. 시나리오 2가 전형적인 불투수면 유출수 차단 즉, 불투수면에서의 유출수를 투수면으로 유도하여 유출수를 저감시키는 비구조적 BMPs 중 하나이다.
- 0 mm의 침투량을 나타내었다. 시나리오 2는 시나리오 1보다 강우유출수 저감 및 침투량 증가효과가 더욱 높은 것으로 나타났다. 이는 시나리오 1의 경우 건물지붕에서의 강우유출수는 우수배수시설로 유출되기 때문이며, 시나리오 2는 비구조적 BMPs 중 하나인 불투수면 유출수 차단을 적용함으로써 효율적으로 유출수를 저감시킬 수 있었다.
- 8 mm인 것으로 나타났다. 연구대상지역을 대상으로 시나리오 1은 강우량 60 mm까지 76~78%, 시나리오 2는 강우량 50 mm까지 100%의 유출량 저감효과를 나타내었다.
- 반면 시나리오 1은 지붕면적에서의 유출수가 저류형 투수 블록으로 유입되지 않고 직접 유출되기 때문에 연구대상지 역을 중심으로 하였을 경우 연간 불투수면에서의 유출일수와 동일하다. 연구대상지역을 중심으로 시나리오 1과 시나리오 2의 10년 평균 연간 유출량 발생일수는 각각 41일과 3일인 것으로 나타났다.
- 연구대상지역의 투수포장 설치 면적을 대상으로 일반 불투수면 포장비용과 저류형 투수포장 비용은 각각 1,777,954천원, 2,710,341천원인 것으로 나타났으며, 두 금액의 차이를 이용하여 투자대비 10년 평균 연간 LID 효과 분석결과는 Table 6과 같다. 유출량 저감효과는 시나리오 1과 2 각각 연간 30.5 톤/백만원, 37.8 톤/백만원의 투자대비 유출량 저감효과를 나타내는 것으로 나타났으며, 침투량 증가효과는 각각 21.7 톤/백만원, 30.8 톤/백만원의 투자대비 침투량 증가효과를 나타내었다.
- 저류형 투수블록에 의한 저류량은 2,871 m3, 저류형 투수 블록에 유입되는 배수면적을 기준으로 산정된 강우처리량은 시나리오 1(지붕면적 제외)과 시나리오 2 각각 62.6 mm, 50.8 mm인 것으로 나타났다. 연구대상지역을 대상으로 시나리오 1은 강우량 60 mm까지 76~78%, 시나리오 2는 강우량 50 mm까지 100%의 유출량 저감효과를 나타내었다.
- 저류형 투수블록에 의해 현저한 양의 강우유출수를 토양속으로 침투시킬 수 있는 것으로 나타났다(Table 5). 저류형 투수블록을 설치하지 않을 경우 연평균 침투량은 209.
- 7과 Table 3과 같다. 저류형 투수블록은 단일 강우사상에 대하여 현저한 유출량 저감효과를 나타내었는데, 시나리오 1의 경우 강우량 60 mm까지 76~78%의 유출량 저감효과를 나타내었으며 시나리오 2의 경우 강우량 50 mm까지 100%의 저감효과를 나타내었다. 시나리오 1이 시나리오 2에 비해 강우처리량이 높은 반면 10 mm의 강우량에서도 강우유출수가 발생하는 이유는 배수면적에서 제외된 건물 지붕에서 강우유출수가 우수배수시설로 직접 유출되었기 때문이다.
- 저류형 투수블록은 불투수면적 중 지붕과 인라인스케이트장을 제외한 인도와 주차장 면적(35,890 m2)에 적용하는 것으로 가정하였으며 전체 연구대상지역의 56%를 차지하는 것으로 나타났다. 현장검증결과 식생지역과 인라인스케이트장은 별도의 우수배수관 없어 강우유출수가 직접 불투수면으로 유입되는 것으로 나타났다.
- 8 mm)인 것으로 나타났다. 저류형 투수블록을 설치하기 전 침투량과 비교하여 시나리오 1과 시나리오 2의 침투량 증가량은 각각 151%, 215%로 나타났으며 설치 전의 전체 침투량과 비교하여 시나리오 1과 시나리오 2의 침투량은 각각 2.5배, 3.1배인 것으로 나타났다.
- 각 시나리오별 저류형 투수블록에 대한 강우처리량은 Table 2와 같다. 저류형 투수블록의 면적과 저류용량은 각각 35,890 m2, 2,871 m3이며, 시나리오 1과 시나리오 2의 강우 처리량은 각각 62.6 mm, 50.8 mm인 것으로 나타났다. 이는 시나리오별 저류형 투수블록의 설치면적과 이에 따른 저류 용량은 동일하나 시나리오 1의 배수면적은 건물지붕면적을 처리대상면적에서 제외시킨 50,889 m 2인 반면 시나리오 2의 배수면적은 전체 연구대상면적인 63,874 m2이기 때문이다.
- 연구대상지역의 토지피복별 면적은 DAUM MAP과 현장 검증을 통하여 산정하였다. 총 면적은 63,874 m2으로 인라인스케이트장을 포함한 불투수포장이 39,698 m2으로 가장 많은 면적을 차지하며 다음이 지붕면적으로 12,985 m2이며 식생이 11,191 m2으로, 투수면이 전체 면적의 18%, 불수투면이 82%이다(Table 1). 여기에서 지붕면적은 건물과 탈춤공연장, 실내체육관의 지붕면적을 합한 면적이다.
- )에 적용하는 것으로 가정하였으며 전체 연구대상지역의 56%를 차지하는 것으로 나타났다. 현장검증결과 식생지역과 인라인스케이트장은 별도의 우수배수관 없어 강우유출수가 직접 불투수면으로 유입되는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 2가지의 시나리오를 설정하였는데, 현재의 지붕에서의 유출수는 직접 우수시설로 유출되고 식생과 인라인스케이트장의 유출수는 저류형 투수블록으로 유입되는 시나리오 1과 지붕에서의 유출수 또한 저류형 투수블록으로 유입되는 시나리오 2를 설정하였다(Fig.
후속연구
- 이는 도로의 안전성과 주행성능 유지를 위해 도로에 직접 투수성 포장을 설치할 수 없으며 도로 주변에 별도의 공간을 차지하는 저류형 LID-BMP설치가 제한적이기 때문에 침투형 LID-BMPs 설치가 일반적이다. 도로를 따라 인도가 설치된다는 점을 감안한다면 도로주변의 인도에 저류형 투수블록을 설치하고 도로에서의 강우유출수의 흐름을 저류형 투수블록의 저류공 간으로 유입시킬 수 있다면 도로에서의 강우유출수 뿐만 아 니라 비점오염물질을 효율적으로 저감시킬 수 있을 것이다.
- 이러한 광장의 경우 불투수면적 비율이 높고 자동차의 유입을 차단시키기 때문에 저 류형 투수블록의 설치를 통해 별도의 부지를 할애하지 않고 강우유출수를 효율적으로 저감시킬 수 있다. 또한 비점 오염물질 부하량이 상대적으로 높은 도로 주변의 인도에 저류형 투수블록을 설치하고에서의 도로에서의 강우유출수를 저류형 투수블록 저류공간으로 유입시키면 강우유출수 뿐만 아니라 비점오염물질을 효율적으로 저감시킬 수 있을 것이다.
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