[논문]LID시설에서의 오염물질 및 탄소흡수능에 식생이 미치는 영향

홍진; 김유현; 길경익

doi:10.17663/jwr.2022.24.2.115

[국내논문] LID시설에서의 오염물질 및 탄소흡수능에 식생이 미치는 영향
Effects of Vegetation on Pollutants and Carbon Absorption Capacity in LID Facilities 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.24 no.2, 2022년, pp.115 - 122

홍진 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과) , 김유현 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과) , 길경익 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과)

초록
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도시화로 인해 토양의 불투수면적이 증가함에 따라 도시의 물순환 체계가 악화되었다. 이러한 물 문제를 해결하기 위해 설치하는 저영향 개발(Low Impact Development, LID) 시설의 기존 가이드라인이나 선행 연구에서는 공학적 측면이 조경적 측면보다 중시되는 것이 실정이다. 본 연구에서는 식생체류지의 강우 유출과 오염물질 저감 능력에서 식생이 끼치는 영향과 식재의 경제적인 측면을 파악하여 오염물질 저감에 공학적으로 그리고 조경적으로 가장 적합한 식생체류지 설계 모델을 제시하고자 하였다. 모니터링 대상이 되는 전주 서곡 공원의 식생체류지 인공 강우 모니터링 결과와 식생의 강우 유출 및 오염물질 저감 성능에 관한 문헌 조사를 바탕으로 해당 지역 식생 종별 오염물질 및 탄소 저감 효율을 분석한 결과, 비용 대비 오염 저감 효율이 가장 좋은 식종은 부처꽃이며 탄소 저감에 탁월한 식생은 갯버들이었다. 하지만 이 두 가지 식생만으로 설계하고자 한다면 생물 다양성과 같은 부분에서 위험을 안고 갈 수밖에 없다. 다양한 식재를 고려할 시, 부처꽃과 같은 초본류는 고사 및 병해충에 의해 교체될 수 있기에 초기 식재 비용은 높지만 유지관리 측면에서 유리한 목본식물인 갯버들을 주변 환경과 여건에 따라 혼합 식재하는 방안도 필요하다. 본 연구에서 도출한 결론을 토대로 LID 시설 식생의 종별 오염 저감과 탄소저장량을 고려 시 참고자료가 될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

As the impermeable area of soil increases due to urbanization, the water circulation system of the city is deteriorating. The existing guidelines for low impact development (LID) facilities installed to solve these water problems or in previous studies, engineering aspects are more prominent than landscaping aspects. This study attempted to present an engineering and landscaping model for reducing pollutants by identifying the effects of vegetation on rainfall outflows and pollutant reduction in bioretention and the economic aspects of planting. Based on the results of artificial rainfall monitoring at Jeonju Seogok Park and the literature on vegetation rainfall runoff and pollutant reduction performance, the best vegetation for reducing pollution compared to cost was Lythrum salicaria L and Salix gracilistyla Miq. was the best vegetation for carbon storage. If you insist to design plants with only these two plantation, there is no choice but to take risks such as biodiversity. Herbaceous plants such as Lythrum salicaria L can be replaced by death of the plants or pests if considered planting various plants. The initial planting cost could expensive, but it is also necessary to mix and plant Salix gracilistyla Miq, which are woody plants that are advantageous in terms of maintenance, according to the surrounding environment and conditions. Based on the conclusions drawn in this study, it can be a reference material when considering the reduction of pollution by species and carbon storage of vegetation in LID facilities.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. Sky View of Monitored Area.
그림 Fig. 2. Plantation arrangement in Jeonju Bioretention.
표 Table 1. Rainfall characteristics of Bio Retention-1
표 Table 2. Rainfall characteristics of Bio Retention-2
그림 Fig. 3. Comparison between inffluent and effluent TN.
표 Table 3. Concentration of inflow and outflow pollutant of monitoring
그림 Fig. 4. Comparison between inffluent and effluent TP.
표 Table 4. NH₄-N, NO₃-N, PO₄-P, TN removal rate related to inflow concentration in Salix gracilistyla M.
표 Table 5. Average removal rate of TN and TP in Iris pseudacorus L.
그림 Fig. 5. Removal rate by Vegetation Type
그림 Fig. 6. Planting cost by vegetation type.
그림 Fig. 7. Estimated planting ratio in modeling Bioretention via TN and TP removal efficiency.
표 Table 6. The concentration and removal efficiency of NH₄⁺, NO₃ and PO₄ by L. salicaria
그림 Fig. 8. Reducing Cost of BioRetention and Carbon Dioxide Value Cost in Graph.

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 기존 저영향 개발(LID) 시설의 가이드라인이나 선행연구에서는 식재 권장 수목의 분류나 LID 시설 내 식재된 식생의 오염물질 저감 성능 분석 연구가 있을 뿐 식생 종별 오염물질 저감 효율이나 지역 특성을 고려한 식재 권장 사항은 찾아보기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 모니터링 대상지 내 식생체류지의 오염물질 저감 능력에서 식생이 끼치는 영향과 식재의 비용적 측면을 파악하여 식생체류지 설계 시 오염물질 저감에 공학적으로 가장 적합 모델을 제안하고자 한다.

제안 방법

서울시와 관련된 선행 논문에 명시된 관목의 탄소 저장량 및 흡수량 산정식을 이용하여 갯버들의 이산화탄소 저장량을 산정하였고 노랑꽃창포와 부처꽃의 이산화탄소 저장량은 위에서도 언급하였듯 농촌진흥청 보도자료에서 차용하였다. 세 가지 식생의 이산화탄소 저장량을 측정하여 각 식생이 어떤 비율로 식재되어 있을 때 가장 효율적인지 알고자 하였으며 각 식생별 식생체류지에서 미치는 영향은 TN의 경우 부처꽃이 가장 높게 나왔으며 노랑꽃창포가 그다음이었다.
TP 제거율에 영향을 가장 많이 주는 식생으로는 부처꽃과 노랑꽃창포로 비슷한 제거율을 보였다. 이산화탄소 저장량은 갯버들, 노랑꽃창포 그리고 부처꽃의 순서로 112.63kg/yr, 2.5kg/yr, 2kg/yr의 탄소를 저장, 이를 통해 가치 비용으로 환산하여 식생체류지에 투자된 식재 비용과 이후 들어갈 유지관리 비용에서 이후 발생할 탄소 가치비용을 통한 탄소연한 시점을 알고자 하였다. 식생체류지를 설계한 이후 8년 후의 시점에서 탄소중립이 발생하면서 이후 탄소를 저장함으로 생기는 비용은 이익이라고 볼 수 있다.

대상 데이터

식생체류지의 TN, TP 제거 효율을 보다 명확하게 파악하기 위해서 선행 건기 일수와 인공강우의 유입량이 적어 유출이 되지 않았던 데이터를 제외하고 가장 유출저감률이 높은 Event 11번 데이터를 대표로 선정하였다. 해당 데이터의 유출 지연시간인 4.

성능/효과

Fig. 6에서 나타낸 식생체류지에서의 각 식생이 미치는 영향을 바탕으로 적용할 경우, 가장 제거율이 좋은 식생은 부처꽃으로 가장 경제적일뿐만 아니라 오염물 제거하는 측면에서 고려해도 가장 효율이 높다고 판단된다. Fig.
Table 3에서는 식생체류지 모니터링에서 이벤트별 유입·유출 오염 농도를 정리하였다. 본 모니터링 결과를 통해서 유입 오염 부하가 일정 수준 있어야 오염 저감 효율이 향상하는 경향을 보이는 것을 알 수 있다.
서울시와 관련된 선행 논문에 명시된 관목의 탄소 저장량 및 흡수량 산정식을 이용하여 갯버들의 이산화탄소 저장량을 산정하였고 노랑꽃창포와 부처꽃의 이산화탄소 저장량은 위에서도 언급하였듯 농촌진흥청 보도자료에서 차용하였다. 세 가지 식생의 이산화탄소 저장량을 측정하여 각 식생이 어떤 비율로 식재되어 있을 때 가장 효율적인지 알고자 하였으며 각 식생별 식생체류지에서 미치는 영향은 TN의 경우 부처꽃이 가장 높게 나왔으며 노랑꽃창포가 그다음이었다. TP 제거율에 영향을 가장 많이 주는 식생으로는 부처꽃과 노랑꽃창포로 비슷한 제거율을 보였다.
3절에서 구한 각각 식생의 오염물질 저감 효율을 정리한 그래프이다. 이를 통해 시간당 TN 저감 효율은 세 식종 모두 비등하나 TP 저감 효율에 있어서는 부처꽃(Lythrum salicaria L.)의 오염 저감 효율이 가장 뛰어나다고 볼 수 있었다.
식생체류지의 TN, TP 제거 효율을 보다 명확하게 파악하기 위해서 선행 건기 일수와 인공강우의 유입량이 적어 유출이 되지 않았던 데이터를 제외하고 가장 유출저감률이 높은 Event 11번 데이터를 대표로 선정하였다. 해당 데이터의 유출 지연시간인 4.7 hr과 문헌 조사 결과를 토대로 식생에 의한 오염물질 저감 시 기여도를 분석한 결과, 식생 별 TN과 TP 저감 시 기여도는 Fig. 7과 같았다.

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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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