[논문]침투도랑 토양치환의 물순환 및 비점오염물질저감 효과 평가

전민수; 최혜선; 강희만; 김이형

doi:10.17663/jwr.2020.22.2.145

침투도랑 토양치환의 물순환 및 비점오염물질저감 효과 평가
Assessment of Water and Pollutant Mass Balance by Soil Amendment on Infiltration Trench 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.22 no.2, 2020년, pp.145 - 152

전민수 (공주대학교 건설환경공학과) , 최혜선 (공주대학교 건설환경공학과) , 강희만 (한국도로공사 도로교통연구원) , 김이형 (공주대학교 건설환경공학과)

초록
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고속도로는 많은 자동차 운행대수와 함께 높은 주행속도 및 급격한 주행속도 변화구간(휴게소, 영업소 등)으로 인하여 비점오염물질의 배출이 높은 지역에 해당한다. 국내 고속도로는 절토층 및 성토층에 조성됨으로써 적정 토양침투량 확보가 어려워 다양한 종류의 비점오염저감시설이 설치되지 못하고 있다. 본 연구는 토양치환 기법에 대한 연구를 통해 고속도로에 설치 가능한 시설의 종류를 확대하고 비용효율적 침투시설의 설계를 유도하기 위하여 수행되었다. 침투율이 낮은 원지반에 토양치환을 수행할 경우 시설 내 체류시간이 약 30% 지연되고, 시설 내 침투 및 저류율은 약 20% 증대하며, 비점오염물질 Total Suspend Soiled (TSS), Chemical Oxygen Demand (COD), Biological Oxygen Demand(BOD), Total Nitrogen(TN) 및 Total Phosphorus(TP) 제거효율이 약 20% 증가하는 것으로 나타났다. 원지반 내 침투율이 낮은 곳에 토양치환을 수행할 경우 저류량, 체류시간 및 침투면적이 증가하여 침투율이 향상되는 것으로 나타났다. 원지반 토양의 침투능이 낮은 토양에 침투시설을 적용하기 위해서는 물환경보전법 시행규칙 별표17(비점오염저감시설의 설치기준)의 개선이 필요하며, 이 경우 토양 침투율이 시간당 13 mm 이하일 때 토양치환을 통해 법적 처리용량을 확보하도록 요구할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Highways are characterized by high non-point pollutant emissions due to high traffic volumes and sections that cause abrupt change in driving speed (i.e. rest stations, ticketing office, etc.). Most highways in Korea were constructed with layers that do not allow adequate infiltration. Moreover, non-point pollution reduction facilities were not commonly installed on domestic highways. This study was conducted to evaluate a facility treating highway runoff and develop a cost-effective design for infiltration facilities by using soil amendment techniques. Performing soil amendment increased the hydraulic retention time (HRT) and infiltration rate in the facility by approximately 30% and 20%, respectively. The facility's efficiency of removing non-point pollutants (Total Suspend Soiled (TSS), Chemical Oxygen Demand(COD), Biological Oxygen Demand(BOD), Total Nitrogen (TN) and Total Phosphorus, (TP) were also increased by 20%. Performing soil amendment on areas with low permeability can increase the infiltration rates by improving the storage volume capacity, HRT, and infiltration area. The application of infiltration facilities on areas with low permeability should comply with the guidelines presented in the Ministry of Environment's Standards for installation of non-point pollution reduction facilities. However, soil amendment may be necessary if the soil infiltration rate is less than 13 mm/hr.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Site location and schematic diagram of the infiltration facility
표 Table 1. Catchment area and facility characteristics
표 Table 2. Monitoring method and analyses procedure
표 Table 3. Event table for monitored event
그림 Fig. 2. Changes of water retention and infiltration
그림 Fig. 3. Statistics of influent and effluent pollutant EMCs
그림 Fig. 4. Analysis of pollutant removal efficiency
그림 Fig. 5. Changes in infiltration rate over time

AI 본문요약
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문제 정의

특히 법에서 모니터링 과 유지관리 실적을 요구하지 않는 시설의 경우 시설설치 위치 문제와 함께 유지관리가 미흡하여 효율이 나타나지 않는 경우가 발생하고 있다. 따라서 본 연구는 고속도로에 설치된 다양한 시설 중에서 침투시설의 기능향상을 위한 방안을 마련하고자 수행되었다. 특히 국내 고속도로 비점 염저감시설 설계시 가장 문제가 되는 하부 토양침투능(13 mm/hr)이 확보되지 못할 경우 대응방안으로 토양치환기법 적용을 통해 법적 요구용량 확보를 통한 효율향상 가능성을 제시하고자 한다.
그러나 시설의 노후화와 장기간의 방치로 인하여 시설 상단 내 여재의 막힘현상(clogging) 및 원 지반의 낮은 침투율로 인하여 시설의 기능이 크게 상실되어 있다. 따라서 본 연구는 기존 설계와 개선된 시설의 비교분석을 위하여 및 비점오염물질 저감효율 향상을 위한 대안 제시를 위하여 수행되었다. 적정 저류량 확보 및 시설 효율 향상은 토양치환을 통한 저류량 확보를 통해 가능하며, 기존 설계와 개선된 시설의 비교분석을 위하여 Fig.
미국 및 유럽에서는 하부토양이 충분한 침투을 가지지 못하더라도 토양치환 기법을 통해 침투시설 설치를 허용하고 있다. 따라서 본 침투도랑 설치 지역에서 법적 요구 처리용량에 부합 하는 충분한 저류공간 확보를 위한 적정 토양치환 깊이를 산정하였다. 미국 USDA(US Department of Agricultures) 에서 사용하는 식(1)을 이용하여 최대 토양치환 깊이를 산정한 결과 1.
C 인근에 설계된 모래여과시설이다. 본 시설은 고속도로 및 영업소에서 발생하는 입자상 물질, 유기물질 및 중금속 등의 비점오염물질을 침투와 여과 기작을 통하여 처리하고 있다. 그러나 시설의 노후화와 장기간의 방치로 인하여 시설 상단 내 여재의 막힘현상(clogging) 및 원 지반의 낮은 침투율로 인하여 시설의 기능이 크게 상실되어 있다.
본 연구는 비점오염저감시설의 침투형시설 설치기준 중 원지반의 침투율을 만족하기 위한 설계기법으로 토양치환을 통한 침투율 개선방안을 제안하기 위해 수행되었으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
비점오염저 감시설 또는 물순환시설은 침투시설, 식생시설, 여과시설 등으로 분류되나 자연기반해법으로 분류되는 식생시설도 침투기능을 중요시 하기에 적정 침투능 미확보시 시설배제 는 자연기반시설의 설치를 어렵게 한다. 본 연구는 시설하부 침투율이 13 mm/hr를 만족하지 못할 경우 침투시설을 배제하라는 비점오염저감시설 설치 매뉴얼이 현재 가용가능한 적정기술로 극복가능하다는 것을 보여주기 위하여 수행되었다. 토양치환은 적정 침투능을 가지지 못한 토양에 적합한 기법으로 선진국에서는 다양하게 이용되고 있다.
, 2019). 본 연구는 토양치환을 통한 저류공간 확보와 저류량 확대로 인한 오염물질 저감을 주요 목적으로 연구를 수행하면서 모래(15%)와 자갈(85%) 을 활용하였기 때문에 침강지 유입수에 비해 침투도랑 유출수의 농도가 높게 나타났다. 그러나 향후 침투도랑 설계 시 모래의 비율을 높이거나 다공성 여재를 사용할 경우에 는 오염물질 유출 농도가 크게 감소할 것으로 평가된다.
특히 국내 고속도로 비점 염저감시설 설계시 가장 문제가 되는 하부 토양침투능(13 mm/hr)이 확보되지 못할 경우 대응방안으로 토양치환기법 적용을 통해 법적 요구용량 확보를 통한 효율향상 가능성을 제시하고자 한다.

제안 방법

토양치환 효과 평가는 두 시설의 농도와 부하량 비교, 저감효율 및 물수지 비교를 통하여 수행되었다. 그 중에서 물순환이 고려되는 시 설의 처리효율 산정은 저류용량에 크게 영향을 받기에 모니터링으로 획득한 유량 및 농도 자료를 이용하여 산정한 EMC 값을 부하량으로 변환하여 산정하였다(Choi et al., 2019b; Jeon et al., 2018).
미국 USDA에서 제시하는 토양치환 깊이는 지표면에서부터 침투도랑 바닥까지의 깊이를 의미한다. 그러나 시설의 지속적 운영으로 인한 막힘현상과 강한 강우강도로 예상되는 큰 유입유량 발생 가능성을 고려하여 추가로 약 30 cm의 깊이를 저류공간으로 시설 용량 설계에 반영하였다.
여재부의 여재는 하부에서 부터 모래, 자갈 순으로 여재를 충전하였으며, 토양 유실 및 혼합을 방지하기 위해 여재 층마다 토목필터섬유(Geotextile filter)를 적용하였다. 기존 침투도랑과 토양치환 침투도랑의 모니터링을 위하여 여재부 길이의 2/3 지점에 직경 10 cm의 유공관을 설치하여 수위변화를 측정할 수 있는 관측정을 설치하였다. 침투도랑 하부토양의 현장 침투율은 0.
토양치환이 수행되지 않은 기존시설과 토양치환이 수행 된 시설의 침투율 및 저류율 비교를 위하여 강우시 모니터링을 수행하였다(Table 3). 두 시설 비교분석을 위한 강우 자료, 유입 및 유출수에 대한 수질과 유량 자료는 2018년 에 수행된 총 5회의 모니터링 결과를 이용하였으며, 시설의 침투 및 저류능력을 평가하기 위해 물수지 분석을 수행하 였다(Fig. 2). 기존 침투도랑과 토양치환 침투도랑으로 유입 되는 강우사상의 강우량 범위는 3.
1992). 또한 토양치환에 따른 침투율 효율 평가를 위해 시설저류 발생 및 소산될 때까지 관 측정을 통해 매 5분마다 측정하였다. 토양치환 효과 평가는 두 시설의 농도와 부하량 비교, 저감효율 및 물수지 비교를 통하여 수행되었다.
토양치환에 따른 침투율 효율 평가를 위해 기존 침투도량의 시설과 토양치환을 수행한 침투도랑 시설의 모니터링을 수행하였다. 모니터링은 법적 설계용량인 5 mm 이 상의 강우사상에 대해 수행하였으며, 유량 측정 및 수질 채수는 유입 및 유출부에서 수행하였다(Choe et al., 2015). 유입수는 대조군과 실험군에서의 유입부에서 측정 및 채수하였으며, 유출부는 대조군 및 실험군 상단에 조성되어 있는 유출부를 통해 측정 및 수질 채수를 수행하였다.
여재부의 여재는 하부에서 부터 모래, 자갈 순으로 여재를 충전하였으며, 토양 유실 및 혼합을 방지하기 위해 여재 층마다 토목필터섬유(Geotextile filter)를 적용하였다. 기존 침투도랑과 토양치환 침투도랑의 모니터링을 위하여 여재부 길이의 2/3 지점에 직경 10 cm의 유공관을 설치하여 수위변화를 측정할 수 있는 관측정을 설치하였다.
원지반의 토양치환으로 인한 침투율 변화량은 시설 내 조성된 지하수 관측공 내부 수위변화를 측정하여 산정하였다. Fig.
, 2015). 유입수는 대조군과 실험군에서의 유입부에서 측정 및 채수하였으며, 유출부는 대조군 및 실험군 상단에 조성되어 있는 유출부를 통해 측정 및 수질 채수를 수행하였다. 유량측정 및 수질시료 채수는 다음 Table 2와 같이 수행하였다.
따라서 본 연구는 기존 설계와 개선된 시설의 비교분석을 위하여 및 비점오염물질 저감효율 향상을 위한 대안 제시를 위하여 수행되었다. 적정 저류량 확보 및 시설 효율 향상은 토양치환을 통한 저류량 확보를 통해 가능하며, 기존 설계와 개선된 시설의 비교분석을 위하여 Fig. 1과 같이 두 개의 침투시설(기존 침투도랑과 토양치환 침투 도랑)로 시설을 개선하여 실험이 수행되었다.
또한 토양치환에 따른 침투율 효율 평가를 위해 시설저류 발생 및 소산될 때까지 관 측정을 통해 매 5분마다 측정하였다. 토양치환 효과 평가는 두 시설의 농도와 부하량 비교, 저감효율 및 물수지 비교를 통하여 수행되었다. 그 중에서 물순환이 고려되는 시 설의 처리효율 산정은 저류용량에 크게 영향을 받기에 모니터링으로 획득한 유량 및 농도 자료를 이용하여 산정한 EMC 값을 부하량으로 변환하여 산정하였다(Choi et al.
토양치환에 따른 침투율 효율 평가를 위해 기존 침투도량의 시설과 토양치환을 수행한 침투도랑 시설의 모니터링을 수행하였다. 모니터링은 법적 설계용량인 5 mm 이 상의 강우사상에 대해 수행하였으며, 유량 측정 및 수질 채수는 유입 및 유출부에서 수행하였다(Choe et al.
토양치환이 수행되지 않은 기존시설과 토양치환이 수행 된 시설의 침투율 및 저류율 비교를 위하여 강우시 모니터링을 수행하였다(Table 3). 두 시설 비교분석을 위한 강우 자료, 유입 및 유출수에 대한 수질과 유량 자료는 2018년 에 수행된 총 5회의 모니터링 결과를 이용하였으며, 시설의 침투 및 저류능력을 평가하기 위해 물수지 분석을 수행하 였다(Fig.

대상 데이터

본 연구를 위한 연구대상시설은 침투시설로 경부고속도로 북천안 I.C 인근에 설계된 모래여과시설이다. 본 시설은 고속도로 및 영업소에서 발생하는 입자상 물질, 유기물질 및 중금속 등의 비점오염물질을 침투와 여과 기작을 통하여 처리하고 있다.

이론/모형

유량측정 및 수질시료 채수는 다음 Table 2와 같이 수행하였다. 수질 분석은 수질오염공정시험법에 따라 입자상물질(Total suspended solids, TSS), 유기물질(Biochemical oxygen demand, BOD), 총질소(Total Nitrogen, TN), 총 인 (Total Phosphorus, TP) 및 중금속(Heavy metal)을 분석하였다(APHA et al. 1992). 또한 토양치환에 따른 침투율 효율 평가를 위해 시설저류 발생 및 소산될 때까지 관 측정을 통해 매 5분마다 측정하였다.

성능/효과

1) 토양치환은 침투도랑에 충분한 저류공간을 제공함으로써 침투도랑 설계기준에서 요구하는 최소한의 저류공간 확보가 가능한 것으로 나타났다. 특히 하부토양 침투율(13 mm/hr)을 만족하지 않는 토양이라도 토양치환을 통해 충분한 저류공간을 확보한다면 줄어드는 침투량을 저류량으 로 충분히 대체 가능하여 침투도랑 시설의 적용이 가능할 것으로 평가되었다.
2) 토양치환은 시설 내부에 충분한 저류공간을 제공하여 모래와 자갈을 여재로 활용하였음에도 불구하고 유입 비점 오염물질 저감효율이 높게 나타났다. 침투도랑 및 침투시설 설계시 모래, 자갈 뿐만 아니라 다공성 여재를 사용할 경우 오염물질 저감에 크게 기여할 것으로 평가되었다.
3) 침투시설에 토양치환을 적용할 시 충분한 저류용량 확보뿐만 아니라 침투 가능한 면적을 증가시킬 경우 소산시 간이 크게 단축되고 침투율이 크게 향상되어 물순환 및 수 질오염물질 저감효율에 기여하는 것으로 나타났다. 즉, 충분한 저류공간 확보와 함께 가용 침투면적을 설계시 고려하여야 한다는 것을 의미한다.
004 m3 /sec)로 크게 감소하는 것으로 나타났다. 기존 침투도랑 여재부 용량 대비 토양치환 침투도랑 용량은 55%(상부 담수심은 산정에서 제외함) 늘어났으나, 모니터링 물수지 분석결과 토양치환 침투도랑의 저류용량은 기존 발생 강우로 인한 저류량으로 인하여 평균 20% 정도 증가 하는 것으로 분석되었다. 이러한 연구결과로 볼 때 토양치환은 침투도랑에 충분한 저류공간을 제공함으로써 침투도 랑 설계기준에서 요구하는 최소한의 저류공간 확보가 가능 한 것으로 나타났다.
기존 침투도랑과 토양치환 침투도랑으로 유입 되는 강우사상의 강우량 범위는 3.4∼81.3 mm(평균 28.0 mm), 강우지속시간은 1.6∼33.2 hr(평균 13.6 hr), 강우강도는 1.35∼3.22 mm/hr(평균 2.16 mm/hr), 선행무강우일 수(antecedent dry days, ADD)는 3-9 days(평균 5days)로 나타났다.
기존 침투도랑의 첨두유량 이 0.001∼0.018 m3 /sec(평균 0.007 m3 /sec)로 산정되었으나, 토양치환 침투도랑의 첨두유량은 0.001∼0.009 m3 /sec (평균 0.004 m3 /sec)로 크게 감소하는 것으로 나타났다.
3은 침강지 유입수와 기존 침투도랑 및 토양치환 침투도랑 유출수의 평균 EMCs를 보여주고 있다. 모니터링을 통해 산정된 침강지 유입수 EMCs는 TSS 35.3 mg/L, BOD 9.73 mg/L, COD 50.4 mg/L, TN 2.94 mg/L 및 TP 0.41 mg/L로 나타났다. 토양치환 침투도랑 유출수의 TSS 농도는 59.
4는 기존 침투도랑과 토양치환 침투도랑의 오염물질 저감효율을 비교한 것이다. 유입수에 비해 두 개의 침투도랑에서 배출되는 오염물질의 농도가 다소 높게 나왔음에도 불구하고 부하량으로 산정한 오염물질의 저감효율은 높게 나타났다. 토양치환이 수행된 침투도랑에서 입자상 물질, 유기물질, 영양염류 및 중금속 전 항목에서 기존 침투도랑에 비해 제거효율이 증가하는 것으로 나타나 토양치환이 비점오염물질 저감에 기여하는 것으로 평가되었다.
기존 침투도랑 여재부 용량 대비 토양치환 침투도랑 용량은 55%(상부 담수심은 산정에서 제외함) 늘어났으나, 모니터링 물수지 분석결과 토양치환 침투도랑의 저류용량은 기존 발생 강우로 인한 저류량으로 인하여 평균 20% 정도 증가 하는 것으로 분석되었다. 이러한 연구결과로 볼 때 토양치환은 침투도랑에 충분한 저류공간을 제공함으로써 침투도 랑 설계기준에서 요구하는 최소한의 저류공간 확보가 가능 한 것으로 나타났다. 특히 하부토양 침투율(13 mm/hr)을 만족하지 않는 토양이라도 토양치환을 통해 충분한 저류공 간을 확보한다면 줄어드는 침투량을 저류량으로 충분히 대체 가능하기에 이러한 토양에도 침투도랑 시설의 적용이 가능할 것으로 평가된다.
침투도랑 내부 지하수 관측공에서 관측된 저류수 발생 시간을 산정한 결과 토양치환 침투도랑 내 저류수 발생은 침투도랑 유입 후 평균 42±20 min에 발생하여 기존침투 도랑의 평균 15±10 min 보다 평균 약 27 min 증가한 것으로 나타났다.
2) 토양치환은 시설 내부에 충분한 저류공간을 제공하여 모래와 자갈을 여재로 활용하였음에도 불구하고 유입 비점 오염물질 저감효율이 높게 나타났다. 침투도랑 및 침투시설 설계시 모래, 자갈 뿐만 아니라 다공성 여재를 사용할 경우 오염물질 저감에 크게 기여할 것으로 평가되었다.
침투율이 낮은 원지반에 토양치환(저류공간 약 55% 증가)을 수행할 경우 시설 내 체류시간 약 36% 지 연, 첨두유출량 약 40% 감소, 시설 내 침투 및 저류율 약 20% 증대, TSS, COD, BOD, TN 및 TP의 오염물질 제거 효율이 약 24% 증가되는 것으로 분석되었다(모니터링 강 우사상은 강우량 7.0∼81.3 mm, 강우지속시간은 1.6∼ 33.2 hr, 강우강도는 1.35∼3.22 mm/hr, ADD 3-9 days).
41 mg/L로 나타났다. 토양치환 침투도랑 유출수의 TSS 농도는 59.9 mg/L으로 기존 침투도랑의 TSS 농도 87.1 mg/L에 비해 약 33% 낮은 것으로 나타났다. 그러나 영양염류 물질인 TN, TP의 농도는 두 시설 모두 유사한 농도를 나타내었다.
토양치환 침투도랑의 수리학적 체류시간은 0.68∼13.75 hr (평균 7.28 hr)으로 기존 침투도랑의 수리학적 체류시간 (0.2∼10.13 hr, 평균 4.65 hr)에 비해 평균 약 3시간 정도 유출지연 효과가 향상되는 것으로 나타났다.
토양치환 한 침투도랑 시설 내 저류수가 완전 소산되는데 소요된 시간은 평균 70±28 hr로 기존침투도랑의 129±38 hr 보다 약 59 hr 감소하는 것으로 나타나 비점오염저감시설의 저류수 배제기준에 적정한 것으로 평가되었다.
유입수에 비해 두 개의 침투도랑에서 배출되는 오염물질의 농도가 다소 높게 나왔음에도 불구하고 부하량으로 산정한 오염물질의 저감효율은 높게 나타났다. 토양치환이 수행된 침투도랑에서 입자상 물질, 유기물질, 영양염류 및 중금속 전 항목에서 기존 침투도랑에 비해 제거효율이 증가하는 것으로 나타나 토양치환이 비점오염물질 저감에 기여하는 것으로 평가되었다. 특히 토양치환 침투도랑은 충분한 저류공간 확보로 늘어난 저류용량에 기인하여 TSS 저감효율은 87%로 기존 침투도랑의 TSS 저감효율 32%에 비해 약 50% 이상 크게 향상되었다.
이와 같이 기존 침투도랑도 강우시 유출지연 효과가 높게 나타나지만 토양치환을 적용할 경우 유출지연효과가 크게 향상되기에 향후 침투도랑 설계시 토양치환이 중요하게 고려되어야 한다. 토양치환이 유출지연 효과와 함께 첨두유출 저감에도 크게 기여하는 것으로 나타났다. 기존 침투도랑의 첨두유량 이 0.
토양치환이 수행된 침투도랑에서 입자상 물질, 유기물질, 영양염류 및 중금속 전 항목에서 기존 침투도랑에 비해 제거효율이 증가하는 것으로 나타나 토양치환이 비점오염물질 저감에 기여하는 것으로 평가되었다. 특히 토양치환 침투도랑은 충분한 저류공간 확보로 늘어난 저류용량에 기인하여 TSS 저감효율은 87%로 기존 침투도랑의 TSS 저감효율 32%에 비해 약 50% 이상 크게 향상되었다.
1) 토양치환은 침투도랑에 충분한 저류공간을 제공함으로써 침투도랑 설계기준에서 요구하는 최소한의 저류공간 확보가 가능한 것으로 나타났다. 특히 하부토양 침투율(13 mm/hr)을 만족하지 않는 토양이라도 토양치환을 통해 충분한 저류공간을 확보한다면 줄어드는 침투량을 저류량으 로 충분히 대체 가능하여 침투도랑 시설의 적용이 가능할 것으로 평가되었다.

후속연구

본 연구는 토양치환을 통한 저류공간 확보와 저류량 확대로 인한 오염물질 저감을 주요 목적으로 연구를 수행하면서 모래(15%)와 자갈(85%) 을 활용하였기 때문에 침강지 유입수에 비해 침투도랑 유출수의 농도가 높게 나타났다. 그러나 향후 침투도랑 설계 시 모래의 비율을 높이거나 다공성 여재를 사용할 경우에 는 오염물질 유출 농도가 크게 감소할 것으로 평가된다. 유량이 거의 일정한 상태를 보이는 점오염원과 달리 강우에 의해 유출량이 크게 변하는 비점오염물질의 저감효율은 부하량으로 산정된다.
본 연구에서 적정 저류용량 확보를 위 한 토양치환은 이미 선진국의 비점오염저감시설 설계시에는 중요하게 고려되고 있으나 국내 설계매뉴얼에서는 연구 의 부족으로 인한 설계의 경직성으로 도입되어 있지 않다. 따라서 본 연구의 결과는 국내 비점오염저감시설 설계매뉴얼의 적정 저류용량 확보방안으로 고려될 수 있을 것이다.
하지만 자동차전용도로, 산업도로 및 고속도로는 대부분 산지, 평야 및 수변 근처에 조성되어 있어 하부 침투율이 설계기준보다 낮아 적절한 시설이 조성되지 못하고 있다. 유럽 및 미국 등의 선진국에서는 하부 토양치환을 통해 충분한 저류 공간 확보시 침투시설을 적용할 것을 허용하고 있으며, 본 연구를 통해 토양치환이 물순환 및 비점오염물질 저감에 크게 기여하는 것으로 나타났기에 물환경보전법 시행규칙 별표 17의 개선이 필요하다. 따라서 물환경보전법 시행규칙 별표17(비점오염저감시설의 설치기준)의 침투시설의 현 기준을 ‘침투시설 하층 토양의 침투율은 시간당 13밀리미 터 이상이어야 하며, 동절기에 동결로 기능이 저하되지 아니하는 지역에 설치한다.
이러한 연구결과로 볼 때 토양치환은 침투도랑에 충분한 저류공간을 제공함으로써 침투도 랑 설계기준에서 요구하는 최소한의 저류공간 확보가 가능 한 것으로 나타났다. 특히 하부토양 침투율(13 mm/hr)을 만족하지 않는 토양이라도 토양치환을 통해 충분한 저류공 간을 확보한다면 줄어드는 침투량을 저류량으로 충분히 대체 가능하기에 이러한 토양에도 침투도랑 시설의 적용이 가능할 것으로 평가된다.
토양치환 한 침투도랑 시설 내 저류수가 완전 소산되는데 소요된 시간은 평균 70±28 hr로 기존침투도랑의 129±38 hr 보다 약 59 hr 감소하는 것으로 나타나 비점오염저감시설의 저류수 배제기준에 적정한 것으로 평가되었다. 향후 토양치환을 침투시설에 적용 할 경우 저류용량 뿐만 아니라 침투 가능한 면적을 증가시킬 경우 소산시간이 크게 단축되고 침투율이 크게 향상되면서 물순환 및 수질오염물질 저감능력 향상에 크게 기여 할 것으로 평가된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고속도로 이용량이 높은 이유는?	특히 도로는 차량의 이동 및 건설의 용이성을 위하여 하천을 횡단하거나 하천 종단을 따라 조성되면서 도로 기원 비점오염물질이 지속적으로 하천에 영향을 주고 있다. 도로 중에서 고속도로는 장거리 이동의 수단으로서 시간과 이용의 편리함으로 인하여 요금을 지불하는 도로임에도 불구하고 운전자가 가장 선호하는 도로에 해당한다. 이러한 원인으로 고속도로는 지속적으로 건설이 확대되어 전국 모든 도시를 연결하고 있으며, 2018년 기준으로 고속도로 총 연장은 약 4,767km이며 고속국도 이용차량은 년간 약 17억대로 이용량이 매우 높다.
	침투도랑의 구성은?	침투도랑은 침강지(sedimentation tank)와 여재부(media tank)로 구성되어 있으며, 침강지와 여재부의 규모는 Table 1과 같다. 기존 침투도랑과 토양치환 침투도랑과의 성능비교는 유입수의 성상과 유량이 동일한 조건에서 수행되어야 하기에 침강지(전처리시설)에서 두 시설로 동시에 유입되는 구조로 조성하였다.
	비점오염물질의 배출이 높은 지역은?	고속도로는 많은 자동차 운행대수와 함께 높은 주행속도 및 급격한 주행속도 변화구간(휴게소, 영업소 등)으로 인하여 비점오염물질의 배출이 높은 지역에 해당한다. 국내 고속도로는 절토층 및 성토층에 조성됨으로써 적정 토양침투량 확보가 어려워 다양한 종류의 비점오염저감시설이 설치되지 못하고 있다.

참고문헌 (22)

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USDA, (1999) Infiltration Through Disturbed Urban Soils and Compost- Amended Soil Effects on Runoff Quality and Quantity

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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