[국내논문]유역 침투-저류방식을 이용한 빗물이용시설의 효과 분석 The Analysis of effectiveness of the rainfall harvesting system by using infiltration-storage in the catchment area원문보기
인류의 발전을 주도하였던 수자원은 현대에 이르러 음용수, 공업용수, 농업용수 등의 사용목적을 가지고 활용되는 한편 하천, 호수 등 자연환경과 어우러져 인간의 삶을 윤택하게 해주는 기능을 동반하여 다양한 형태로 활용되기에 이르렀다. 그러나, 수요 증가에 따른 개발증가로 수자원 부존량을 점차적으로 저하시키고 있고, 산업의 발전에 부가되는 환경 오염 등의 영향으로 현재 활용이 가능한 수자원의 양은 점차 줄어들고 있는 추세이다. 직접유출량이 발생하는 포장 면적이 증가할수록 침투가 가능한 면적이 줄어들어, 강우시 발생하는 다량의 수자원을 활용하지 못하고 하천으로 방류하게 되므로 점차 수자원 부족 현상이 가시화되고 있는 현 시점에서는 적극적인 활용 대책의 마련이 반드시 필요한 실정이다. 이와 같은 이유로 미국, 일본, 유럽 등 선진국에서는 빗물을 받아 활용할 수 있는 빗물이용시설에 대한 연구와 실제 적용을 통해 수자원의 효율적 활용을 유도하고 있으면, 국내의 경우 1990년대 중반부터 유출저감시설 연구 및 시범지역 적용을 시작으로 현재 빗물이용시설을 포함하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 빗물이용시설은 활용 면적에 따라서 건물의 옥상면을 통하여 유출되는 빗물을 저류하여 활용하는 방식과, 일정 면적에 내리는 빗물을 침투-저류하여 활용하는 두 가지의 방식으로 크게 구분 할 수 있다. 본 연구에서는 두 가지 방법 중, 유역 침투-저류 방식을 이용한 빗물이용시설에서의 강우강도에 따른 유출량 및 저류량 변화를 분석하고 아울러 침투-저류 방식을 활용하는 경우, 수질 변화를 검토하는 실험을 통하여 유역 저류-침투방식을 활용한 빗물이용시설의 적용성 여부를 확인하고자 한다.적법의 불확실도 $5\%\~10\%$에 비교하여 $5\%$ 내외의 정확도 수준을 지니고 있어 정확도 향상을 기대할 수 있다. 경제적인 측면에서도 매년 측정사업에 소요되는 비용과 비교하였을 때 장기적으로는 경제적인 방법이 될 수 있다. 하천수 등의 상호 관계 분석을 통해 장기간의 유역 물순환체계 변화를 분석할 수 있었다.골풀과, 닭의장풀과가 각 1종씩으로, 조사지점( I )보다 좀 더 많은 종이 분포하는 것으로 조사되었다. 또한 어류는 조사지점( I )에서 3회에 걸쳐 총 396개체가 채집되어 3목 8과 21종이었다. 이 중 한국 고유종은 11종이었고, 외래 어종은 검정우럭과 2종이 조사되었으며, Zacco platypus(피라미), Zacco temmincki(갈겨니), Acheilongnathus koreanus(칼납자루), Odontobutis platycephala(동사리), Coreoleuciscus splendidus(쉬리) 순으로 분포하고 있었고, Acheilognathus signifer(묵납자루)는 댐 건설 전에는 많이 분포하였으나 현장조사에서 서식을 확인 할 수 언어 개체수의 큰 감소내지 멸종된 것으로 추정되었다.에서 동시에 시행하였다. 수술 후 1년 내 시행한 심초음파에서 모든 환아에서 단지 경등도 이하의 승모판 폐쇄 부전 소견을 보였다. 수술 후 조기 사망은 없었으며, 합병증으로는 유미흉이 한 명에서 있었다. 술 후 10개월째 허혈성 확장성 심근증이 호전되지 않아 Dor 술식을 시행한 후 사망한 예를 제외한 나머지 6명은 특이 증상 없이 정상 생활 중이다 결론: 좌관상동맥 페동맥이상 기시증은 드물기는 하나
인류의 발전을 주도하였던 수자원은 현대에 이르러 음용수, 공업용수, 농업용수 등의 사용목적을 가지고 활용되는 한편 하천, 호수 등 자연환경과 어우러져 인간의 삶을 윤택하게 해주는 기능을 동반하여 다양한 형태로 활용되기에 이르렀다. 그러나, 수요 증가에 따른 개발증가로 수자원 부존량을 점차적으로 저하시키고 있고, 산업의 발전에 부가되는 환경 오염 등의 영향으로 현재 활용이 가능한 수자원의 양은 점차 줄어들고 있는 추세이다. 직접유출량이 발생하는 포장 면적이 증가할수록 침투가 가능한 면적이 줄어들어, 강우시 발생하는 다량의 수자원을 활용하지 못하고 하천으로 방류하게 되므로 점차 수자원 부족 현상이 가시화되고 있는 현 시점에서는 적극적인 활용 대책의 마련이 반드시 필요한 실정이다. 이와 같은 이유로 미국, 일본, 유럽 등 선진국에서는 빗물을 받아 활용할 수 있는 빗물이용시설에 대한 연구와 실제 적용을 통해 수자원의 효율적 활용을 유도하고 있으면, 국내의 경우 1990년대 중반부터 유출저감시설 연구 및 시범지역 적용을 시작으로 현재 빗물이용시설을 포함하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 빗물이용시설은 활용 면적에 따라서 건물의 옥상면을 통하여 유출되는 빗물을 저류하여 활용하는 방식과, 일정 면적에 내리는 빗물을 침투-저류하여 활용하는 두 가지의 방식으로 크게 구분 할 수 있다. 본 연구에서는 두 가지 방법 중, 유역 침투-저류 방식을 이용한 빗물이용시설에서의 강우강도에 따른 유출량 및 저류량 변화를 분석하고 아울러 침투-저류 방식을 활용하는 경우, 수질 변화를 검토하는 실험을 통하여 유역 저류-침투방식을 활용한 빗물이용시설의 적용성 여부를 확인하고자 한다.적법의 불확실도 $5\%\~10\%$에 비교하여 $5\%$ 내외의 정확도 수준을 지니고 있어 정확도 향상을 기대할 수 있다. 경제적인 측면에서도 매년 측정사업에 소요되는 비용과 비교하였을 때 장기적으로는 경제적인 방법이 될 수 있다. 하천수 등의 상호 관계 분석을 통해 장기간의 유역 물순환체계 변화를 분석할 수 있었다.골풀과, 닭의장풀과가 각 1종씩으로, 조사지점( I )보다 좀 더 많은 종이 분포하는 것으로 조사되었다. 또한 어류는 조사지점( I )에서 3회에 걸쳐 총 396개체가 채집되어 3목 8과 21종이었다. 이 중 한국 고유종은 11종이었고, 외래 어종은 검정우럭과 2종이 조사되었으며, Zacco platypus(피라미), Zacco temmincki(갈겨니), Acheilongnathus koreanus(칼납자루), Odontobutis platycephala(동사리), Coreoleuciscus splendidus(쉬리) 순으로 분포하고 있었고, Acheilognathus signifer(묵납자루)는 댐 건설 전에는 많이 분포하였으나 현장조사에서 서식을 확인 할 수 언어 개체수의 큰 감소내지 멸종된 것으로 추정되었다.에서 동시에 시행하였다. 수술 후 1년 내 시행한 심초음파에서 모든 환아에서 단지 경등도 이하의 승모판 폐쇄 부전 소견을 보였다. 수술 후 조기 사망은 없었으며, 합병증으로는 유미흉이 한 명에서 있었다. 술 후 10개월째 허혈성 확장성 심근증이 호전되지 않아 Dor 술식을 시행한 후 사망한 예를 제외한 나머지 6명은 특이 증상 없이 정상 생활 중이다 결론: 좌관상동맥 페동맥이상 기시증은 드물기는 하나
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 강우가 발생시 운동장, 공원, 녹지 등의 장소에서 유출되는 빗물을 U형 측구를 통하여 수집한 후 침투조와 저류조를 활용하여 유역 내 침투외의 2차 침투를 유도하고 저류된 빗물을 수요가 발생하는 경우 공급이 가능한 시스템을 설치 후 적용성에 대한 연구를 시행하였다.
본 연구에서는 일정 면적의 유역에 인공강우와 실제강우가 발생하는 경우 유출되는 빗물을 측구를 통해 수집하고, 일정량을 침투시킴과 동시에 상향 여과층을 통과한 빗물을 저류조에 보관하여 수요가 발생하는 경우 활용 여부에 대해서 실험하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
가설 설정
침투조의 설계시에는 초기 오염 물질이 유입되는 시간을 유역의 최상류 지점으로부터 하류부까지 도달하는 시간으로 하되, 이 경우 강우도달시간과 같다고 가정하여 1분간의 유입량을 산정하여 400 적용하였다. 여과조 내 여과층의 단면은 쇄석과 모래층의 2중 구조로 되어 있으며, 쇄석층은 lOOirnn의두께이고 모래층의 투수계수 (k)는 설계기준(100〜 150m/day)에 따라 150 m/day로 하여 400imn의 두께로 포설하였다.
제안 방법
그림 2, 그림 3과 같다. 또한, 현장에서 채취한 시료의 최대건조단위중량은 1.82t/nf로 산정되었으나, 현장조건을 고려하여 들밀도실험을 실시하고 이를 통하여 산정한 건조단위중량인 1.48t/nf을적용하여 다짐을 실시하고 정수두 투수시험을 실시하였다.
인공강우를 활용한 실험은 두 가지로 나누어 실험하였다. 그림 6은 강우강도-저류량 실험의 결과로 강우 강도에 따른 유출량과 저류량을 살펴보기 위해 20〜40imn/hr의 강우강도로 1시간 동안 인공강우를 활용한 실험을 실시한 결과이다.
또한, 실제 강우를 활용한 실험을 행하기에 앞서 강우가 발생하지 않는 기간의 실험을 위해 인공강우장치를 하단의 그림 5와 같이 설치하였다. 인공강우장치는 노즐 1개의 분사범위를 1㎡로 하여 25개의 노즐을 균등배치하고 관에 연결된 5개의 밸브로 유량을 조절할 수 있도록 하였다. 설치된 노즐은 분사각도를 고려하여 80cm의 높이에 설치하였고, 바람막이를 설치하여 실험시 분사된 유량이 바람에 의해 유역 외부로 손실되는 것을 방지하였다.
본 실험에서 실험장치를 설치하기 위해 선정한 실험유역의 면적은 5mx5m로 선정하였으며, 실험유역의 특성 파악을 위해서 실시한 투수계수실험과 입도분포실험을 실시하였고, 실험의 결과는 그림 2, 그림 3과 같다. 또한, 현장에서 채취한 시료의 최대건조단위중량은 1.
실험은 각각 2003년 10월과 11월에 인천지역에 발생한 실제강우 중에서 실험유역에서 유출이 발생한 경우만을 대상으로 진행하였다. 2003년 10월 1일부터 2003년 11월 20일까지 인천지역 에서는 10회의 강우가 발생하였고, 이 중 10월 28일, 11월 7〜8일, 11월 11일의 강우에서 실험 유역 내 유출이 발생하였다.
성능/효과
두 번째로, 인공강우를 이용한 강우강도-SS농도 실험에서는, 강우강도의 증가에 따라서 발생하는 SS의 양도 많아지지만, 여과조에 설치한 상향여과장치를 활용하는 경우 유입되는 빗물에 포함된 SS를 63.4-70.7% 여과시킬 수 있는 것으로 나타났다. 상향여과장치의 필터 역할을 하고 있는 쇄석과 모래의 경우 재료 획득이 용이하고, 유지관리상의 경제성이 있는 재료이므로, 설치 대상 지역이 운동장, 공원 등으로 SS의 부하가 가장 높을 것으로 보이는 만큼, 실제 적용하는 경우에도 효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
세 번째로, 실제 강우에 대한 여과층의 수질 개선 효과 검증 실험에서는 SS의 여과율이 67.9% 로 가장 높은 것으로 나타났으며, T-N, T-P의 경우에도 강우 초기에 측정한 값에 비해서 점차적으로 감소하는 경향을 보였다. 실제 강우시 유출된 빗물이 저류조에 저류된 후의 수질은 IV등급으로, 본 연구의 결과를 활용한 장치를 실제 설치 후, 저류된 빗물을 용수로 활용하는 경우에는 공업용수 2급, 농업용수, 하천유지용수로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
형태를 나타내었다. 실강우를 대상으로 실험을 행하는 경우, 강우강도가 가변적이기 때문에 강우강도에 따라서 유출되는 빗물의 오염원이 변동될 것으로 예상하여 강우강도에 따라 BOD, CODmn, SS, T-N, T-P, pH의 변화를 비교한 결과 하단의 그림 11에서 보는 바와 같이 BOD, CODmn의 경우 강우강도의 변화에 대해 대체로 무관한 형태를 보였고 pH의 경우는 강우 초기에약알카리성을 나타내었으나 시간이 지나면서 중성화되는 일반적인 패턴을 가지는 것으로 나타났으며, SS의 경우는 강우강도의 변화에 따라 약간의 시간차를 두고 유사한 변화를 보이는 것을 알 수 있다
9% 로 가장 높은 것으로 나타났으며, T-N, T-P의 경우에도 강우 초기에 측정한 값에 비해서 점차적으로 감소하는 경향을 보였다. 실제 강우시 유출된 빗물이 저류조에 저류된 후의 수질은 IV등급으로, 본 연구의 결과를 활용한 장치를 실제 설치 후, 저류된 빗물을 용수로 활용하는 경우에는 공업용수 2급, 농업용수, 하천유지용수로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
그림 6은 강우강도-저류량 실험의 결과로 강우 강도에 따른 유출량과 저류량을 살펴보기 위해 20〜40imn/hr의 강우강도로 1시간 동안 인공강우를 활용한 실험을 실시한 결과이다. 실험유역에서의 유 줄 율은 56~80%로 강우강도가 커질수록 유줄율이커지는 경향을 보였으며 평균유출율은 약 70 %를 나타냈다. 저류하여 사용할 수 있는 유량은 총유출 량의 42.
여과조로 유입되는 빗물의 평균 BOD, CODMn 농도는 3.72mg/ℓ, 5.65mg/ℓ이고, 여과조를 과하여 여과된 빗물의 평균 BOD, CODMn 농도는 2.61 mg/ℓ, 3.30mg/ℓ로서 각각 약 30.0 %, 41.6%의 여과율을 보였다. 빗물의 평균 SS 농도는 188.
실험유역에서의 유 줄 율은 56~80%로 강우강도가 커질수록 유줄율이커지는 경향을 보였으며 평균유출율은 약 70 %를 나타냈다. 저류하여 사용할 수 있는 유량은 총유출 량의 42.8〜79.9%로 나타났으며 강우강도가 커질수 록 저류율이 커지는 것으로 나타났다.
첫 번째로, 인공강우를 이용한 강우강도-저류량 실험을 수행한 결과, 유출율의 변화는 56- 80%로 강우강도의 증가에 따라서 유출량도 증가하는 것을 알 수 있었으며, 이와 같은 증가에 따라서 저류 후 사용할 수 있는 수량도 늘어나게 된다. 그러나, 설계강우강도를 초과하는 강우가 발생하는 경우에는 여과층에서 발생하는 손실로 인해 저류율의 감소가 발생하는 것으로 나타났다.
강우강도 증가에 따라 유 출수의 SS농도가 커지는 경향을 보였으며, 50 mm/hr 의 강우강도에서 유출수의 SS농도가 작아진 것은 실험유역에서 토사의 유출량이 더 이상 커지지 않는 반면 강우장치에 의해 공급되는 수량은 많아져 오염부하가 낮아지기 때문인 것으로 보인다. 초기유출 분리조로 분리 되는 유출수의 평 균 SS농도는 116.8〜649mg/Z 로 저류조로 유입 되는 유출 수에 비해 약 2.8〜3.2배의 SS오염도를 나타냈다.
후속연구
7% 여과시킬 수 있는 것으로 나타났다. 상향여과장치의 필터 역할을 하고 있는 쇄석과 모래의 경우 재료 획득이 용이하고, 유지관리상의 경제성이 있는 재료이므로, 설치 대상 지역이 운동장, 공원 등으로 SS의 부하가 가장 높을 것으로 보이는 만큼, 실제 적용하는 경우에도 효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.