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Ⅳ. 연구 결과

1. 불투수면적률 산정방법
본 연구에서는 불투수면적률 관리를 위한 불투수면을 정의하였다. 일반적으로 불투수면은 도로, 주차장, 보도, 지붕 및 기타 도시경관에서 물이 잘 침투하지 않는 공간 면 (Schueler, 1994), 또는 토양으로 물의 침투를 방해하는 면 (Chester 등, 1996)을 의미한다. 지표면 포장형태를 투수면 또는 불투수면으로 구분하는 것은 불투수면에 대한 정의가 다양한 형태로 존재하기 때문에 명확히 특정하기가 어려운 것이 현실이다. 자연상태에서도 과학적 의미의 불투수면인 토

Ⅳ. 연구 결과

1. 불투수면적률 산정방법
본 연구에서는 불투수면적률 관리를 위한 불투수면을 정의하였다. 일반적으로 불투수면은 도로, 주차장, 보도, 지붕 및 기타 도시경관에서 물이 잘 침투하지 않는 공간 면 (Schueler, 1994), 또는 토양으로 물의 침투를 방해하는 면 (Chester 등, 1996)을 의미한다. 지표면 포장형태를 투수면 또는 불투수면으로 구분하는 것은 불투수면에 대한 정의가 다양한 형태로 존재하기 때문에 명확히 특정하기가 어려운 것이 현실이다. 자연상태에서도 과학적 의미의 불투수면인 토양으로의 물의 침투를 방해하는 면은 존재하지만 유역관리 측면에서는 인간 활동에 의해서 변화된 지표면의 상태가 토양으로의 자연적인 물의 침투를 방해하는 면을 불투수면으로 고려해야 하는 측면이 있다. 따라서 본 연구에서는 “불투수면이란 인간 활동에 의해 변화된 지면이 해당 지면에 떨어지는 강우의 대부분 혹은 전부를 유출시키는 지면으로, 동절기의 동결지면과 같은 자연현상과 자연상태에 따른 지면은 제외하고, 특별히 투수성을 가지도록 설계된 곳을 배제한 옥상, 보도, 도로, 그리고 주차장 등을 포함한다”로 정의하였다.
불투수면은 총불투수면과 유효불투수면으로 구분할 수 있으며, 총불투수면은 유역면적 중 도로, 주차장, 지붕 등 유역 내 모든 불투수면 면적을 산정하는 방법으로 현장조사를 통한 직접 측정법과 토지이용 활용법, 도로밀도 활용법, 인구밀도 활용법, 그리고 원격탐사기법 등을 사용하여 산정할 수 있다. 유효불투수면은 발생 유출수가 수계에 곧바로 영향을 주는 면적만을 산정하는 방법으로 현장조사를 통한 직접측정법과 경험식 및 실험식, 그리고 모델 등을 이용하여 산정하는 간접측정법을 사용하여 산정한다.
총불투수면 면적산정이 유효불투수면 면적산정보다 현실적인 대안으로 평가할 수 있다. 유효 불투수면은 발생 유출수가 수계에 곧바로 영향을 주는 면적만을 산정하기 때문에 총불투수면을 활용한 유역의 수문특성과 물환경에의 영향을 평가하는 것과 비교하여 물순환을 보다 과학적으로 인식하는 접근방법이다. 하지만, 유효불투수면 면적을 산정하기 위해서는 총불투수면 면적을 산정하는 것과 비교하여 보다 많은 시간과 비용이 소요되고, 효율적인 유효불투수면을 산정하기 위한 범용적 경험식이 개발되지 않은 현실을 고려할 때 총불투수면 면적산정을 통한 불투수면 관리가 현재로서는 바람직하다. 또한, 총불투수면 면적산정방법으로는 불투수면 산정의 정확성과 불투수면 정보의 갱신 및 관리의 편의성을 담보할 수 있는 원격탐사기법이 불투수면적률 산정방법으로 적합하다. 불투수면 총량제 등과 같은 장기적인 정책의 시행 및 활용을 위해서는 객관적이고 일관된 원격탐사기법을 활용한 불투수면적률 산정기법의 제도화 필요한 것으로 판단된다.

2. 불투수면의 물환경 영향
불투수면적률과 유출의 상관관계에 대해 도시개발에 따른 불투수면의 증가는 기존의 수목을 제거함으로써 증발산량을 감소시키고 침투량 감소와 지표면 유출량 증가를 가져와 강우의 신속유출을 발생시켜 강수량 대비 유출량을 의미하는 유출률을 선형적으로 증가시키는 것으로 조사된 바 있다 (Schueler, 1987). 해당 실험에서 1% 불투수면적률을 가진 초지의 유출률은 0.06으로 매우 낮은 수준을 보였으나 100% 불투수면적률을 가진 주차장의 유출률은 0.95로 초지에 비해 16배가량 큰 것으로 분석되었다. 또한, 첨두 홍수량의 경우 2년 빈도는 10배, 100년 빈도는 4배가량 주차장에서 증가하는 것으로 나타나 불투수면의 증가가 홍수량을 증가시킬 수 있음을 확인하였다. 주차장의 유출속도는 초지보다 5배 빠른 것으로 분석되었으며, 이에 따라 강우의 유역출구로의 이동시간을 의미하는 도달시간이 3배 정도 짧아지는 것으로 나타남에 따라, 불투수면의 증가가 신속유출에 기여함을 파악할 수 있다.
인간 활동에 따른 불투수면의 증가는 기존의 자연적인 물순환 과정에 변화를 가져와 결과적으로 인간의 생활에 영향을 미친다. 불투수면의 증가에 따른 첨두유량의 증가와 신속유출에의 영향은 인간을 더 큰 홍수의 위험에 노출시키며, 수질 및 수생태계의 변화를 초래하여 건강한 환경에서의 인간의 삶에 악영향을 줄 수 있기 때문에 인간 활동에 따른 물순환 과정에의 영향을 최소화할 수 있는 방법을 통한 물순환 건전화 노력이 필요하다.
불투수면적률과 수질의 상관관계에 대해 국내‧외 다양한 연구가 수행된 바 있다. 불투수면적률은 용존산소 및 탁도 등을 제외한 일반적인 수질항목과 양의 상관관계를 가지는 것으로 나타났으며, 수질항목의 급격한 변화를 보이는 임계 불투수면적률은 2.4 ~ 10.0% 정도의 범위를 보이는 것으로 분석되었다. 용존산소 농도의 경우, James 등 (2011)의 미국 체세피크만에서의 불투수면적률과 용존산소 농도 간의 상관관계 연구에 따르면 하천수 표면의 용존산소의 평균 농도와 불투수면적률 간에는 유의한 관계가 없으나 하천 바닥면의 용존산소 평균농도와는 유의한 관계가 있는 것으로 보고되었다. 염소이온 농도의 경우, 캐나다 토론토에서의 Amirsalari 등 (2013)의 연구에 따르면 불투수면적률이 증가함에 따라 염소이온 농도도 증가하는 경향을 보였으며, 이러한 결과는 불투수면적률이 높은 지역에서는 겨울철 건기 및 우기 시의 염소이온 농도의 증가로 인해 수질문제를 야기할 수 있음을 보여준다. 또한, pH 및 전기전도도의 경우, 미국 뉴저지주에서 수행된 Conway (2007)의 연구에 따르면 불투수면적률이 증가함에 따라 pH 및 전기전도도 값이 증가하는 경향을 보였으며, 불투수면적 한계점을 2.4 ~ 5.1%으로 제안하였다.
수질항목 일반에 대한 연구에서는 중국 심천에서의 Liu 등 (2013)이 수행한 16개 수질항목과 불투수면적률과의 상관관계 분석에 따르면 불투수면적률과 화학적 및 생물학적 오염부하량 사이에 통계적으로 유의한 상관관계가 있는 것으로 나타났으며, 불투수면적률이 10%에 이르렀을 때부터 수질이 점점 나빠져 불투수면적률이 30%에 달할 시 수생태계가 파괴된다는 연구결과와 부합하는 것으로 조사되었다. 또한, 워싱턴주 (2009) 레드먼드시의 불투수면적률과 수질항목별 경향 분석에서는 불투수면적률이 증가할수록 수온, pH, T-N, T-P, 그리고 분원성대장균군 농도 등은 증가하였으나 용존산소와 탁도는 불투수면적률에 따라 민감하게 변화하지 않는 것으로 나타났다. Nagy 등 (2012)의 미국 플로리다주 아팔라치콜라만을 대상으로 한 불투수면적률과 수질항목간의 회귀분석 결과, 불투수면적률과 pH, 전기전도도, NO₃^-, SO₄^2-, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, T-P, TDS, pH, 그리고 E. coli 등은 양의 상관관계를 나타내었으며, 불투수면적률이 10%를 초과하는 유역에서 Cl^-, NO₃^-, SO₄^2-, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, TDS, 그리고 T-P 등은 불투수면적률 10% 이하인 유역보다 통계적으로 유의하게 높았고, 분원성 대장균군과 E. coli 농도 역시 불투수면적률 10% 초과 유역에서 가장 높게 나타났다.
국내의 불투수면적률과 수질의 상관관계 연구의 경우, 최지용 (2005)은 불투수면적률이 서로 다른 국내 5개 하천을 대상으로 한 불투수면적률과 수질항목 간의 상관관계 분석 결과, 수온, BOD, COD 그리고 T-N의 수질항목들은 양의 상관관계를 가지나 SS와 T-P의 경우 불투수면적률 증가와 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 한강수계관리위원회 (2006)의 4대강 유역을 대상으로 한 수질항목과 불투수면적률의 상관관계 분석에 따르면 한강과 낙동강, 그리고 금강유역의 경우 BOD 항목에서만, 영산강‧섬진강 유역의 경우 BOD, T-N, 그리고 T-P 항목이 불투수면적률과 높은 상관관계가 있는 것으로 조사되었다.
불투수면적률과 수생태계의 상관관계에 대한 국내·외 다양한 연구가 수행된 바 있다. 불투수면적률과 어류 및 대형무척추동물의 출현확률과 개체수의 변화를 통해 대상으로 하는 수생태계 지표에 따라 임계 불투수면적률은 1.3 ~ 20% 등으로 다양하게 분석되었으며, 국내의 경우 유역관리 지표로서 불투수면적률은 부착조류와 어류 등의 일부 수생태계 항목에 대해서만 적용 가능한 것으로 분석되었다. 어류의 상대풍부도 및 종의 수의 경우, Armstrong 등 (2011)은 민물송어 (Brook trout), 황어 (Blacknose dace), 샤이너 (Common shiner), 흰서커 (White sucker) 등 4종의 상대풍부도 (relative abundance; 출현개체수/총개체수×100)를 이용하여 불투 수면에 따른 영향을 분석한 결과, 불투수면적률이 약 4%이상인 지역에서 상대풍부도가 급격히 감소하는 것으로 분석되었으며, 15%이상인 경우 4개 어종 모두 발견되지 않았으며, 25 ~ 30% 정도의 지역 하천에서는 어류가 거의 발견되지 않았다. 민물송어 개체수의 경우, Stanko 등 (2008)의 미국 볼티모어 지역 6개 하천의 불투수면적률과 민물송어 개체수 조사 분석 결과, 다른 연구에서 제안된 하천생태 유지 임계치인 불투수면적률 10 ~ 15%보다 적은 불투수면적률 4%를 초과하는 곳에서는 민물송어가 한 마리도 발견되지 않았다. 어류출현확률의 경우, Wenger 등 (2008)은 미국 조지아주에 위치한 에토와강 유역에서 3색 샤이너 (Cyprinella trichroistia), 얼룩가물치 (Noturus leptacanthus), 에토와 농어 (Etheostoma etowahae), 체로키 농어 (Etheostoma scotti), 브론즈 농어 (Percina palmaris) 등 5개의 자생어종을 대상으로 불투수면적률과 어류 출현확률 간의 상관관계를 분석환 결과, 5개 어종 중 4개 어종(Cyprinella trichroistia, Noturus leptacanthus, Etheostoma etowahae, Etheostoma scotti)의 출현확률이 불투수면적률과 음의 상관관계를 나타내었으며, C. trichroistia는 유효불투수면적률이 2%를 초과하자 거의 출현하지 않았고, P. palmaris와 E. etowahae는 유효불투수면적률이 4% 이상일 때 출현확률이 0에 수렴하는 것으로 분석되었다. 대형무척추동물의 경우, Fogaca 등 (2013)은 브라질 피라포강 유역에서 저서성 대형무척추동물과 불투수면적률과의 관계를 조사한 결과, 불투수면 적률이 높은 유역에서는 날도래목 종수가 감소하며, 불투수면적률이 1.3 ~ 9.3% 사이에서 급격한 종수 변화가 나타는 것으로 분석되었다. 또한, Bellucci (2007)은 미국 코네티컷주에서 불투수면적률과 저서성 대형무척추동물 비율 간 상관관계 분석 결과, 수생태계 건강성 기준인 저서성 대형무척추동물 비율 54%를 달성한 하천은 모두 불투수면이 약 12% 이하인 것으로 나타났다.
국내의 불투수면적률과 수생태계의 상관관계 연구의 경우, 최지용 등 (2008)은 안양천 일대를 대상으로 불투수면적률과 대형무척추동물과의 상관관계를 분석한 결과, 한국오수생물지수(KSI) 등급으로 A 등급의 청정지역에 사는 종의 경우 불투수면적률이 20% 미만인 지역에서 주로 발견되는 것으로 나타났으며, 전반적으로 불투수면이 적은 지역에서 청정수에 서식하는 종의 출현빈도가 높은 것으로 조사되었다. 또한, 이범연 (2009)은 경안천 유역을 대상으로 수질항목 및 수생태와 불투수면적률 간의 상관관계를 분석한 결과, 수질항목 중 BOD, COD, 그리고 EC에서 높은 상관관계를 가지는 것으로 나타났으며, 수생태의 경우 부착조류 (TDI)와 어류 (IBI)는 불투수면적률에 의해 직접적인 영향을 받는 것으로 나타난 반면 물리학적서식지평가 (QHEI)와 저서성대형무척추동물 (KSI, BIBI)의 경우 관련성이 낮은 것으로 분석되어 유역관리 지표로서 불투수면적률은 부착조류와 어류 등의 일부 수생태계 항목에 대해서만 적용 가능할 것으로 판단된다.

3. 불투수면 지역의 적정 관리 목표 및 유출특성 분석
한강수계 소유역별 불투수면적률에 따른 수질영향을 분석하기 위한 소유역별 불투수면적률 자료 (한국환경공단, 2013)와 수질 월평균자료 (2009~2013) 및 수생태계 자료 (2011~2012)를 바탕으로 상관관계 분석을 실시한 바 있다. 불투수면적률과 BOD, COD, TOC, 그리고 T-P의 상관관계를 분석한 결과, 4가지 수질항목 모두 강한 양적상관이 있는 것으로 분석되었다. 불투수면적률에 따른 수생태계영향을 분석결과, 수생태계지표 4개 항목(부착조류 (TDI), 어류 (FAI), 수변환경지수 (HRI), 생물서식지적합지수 (QHEI)) 모두 불투수면적률과 상관관계가 없는 것으로 분석되었다.
일반적으로 외국의 불투수면 관리는 수생태계 항목을 기준으로 불투수면적률 기준치를 5~15% 범위 수준에서 결정을 하는 경우가 대부분으로 조사되었다. 불투수면적률 기준치를 어느 수준으로 결정할 것인가는 대상지표 및 유역특성에 따라 달라질 수 있기에 다양한 조사 및 분석이 필요한 것으로 판단된다.
본 연구에서는 분류모델을 평가하고 적절 한계점 (threshold) 및 절단점 (cut-off point)을 찾아내는데 많이 이용되는 ROC (Receiver Operating Characteristic) 분석법과 Youden 지수, 그리고 최대우도비를 사용하여 불투수면적률 기준치를 설정하였다. 분석 대상지표로는 우리나라에서 불투수면에 따른 영향이 가장 큰 것으로 분석된 한강유역을 대상으로 한 불투수면적률과 수질 및 수생태계 지표 분석 결과로 부터 수생태계지표가 상관관계가 없는 것으로 조사됨에 따라 수질항목을 분석 대상지표로 활용하였다. 불투수면적률에 대한 ROC 분석은 각 수질항목 (BOD, TOC, COD, T-P)의 연평균농도 및 유량가중평균농도 (EMC)에 대해 실시하였으며, BOD, TOC, COD, 그리고 T-P 등의 수질항목을 불투수면적률 관리를 위한 지표로 사용할 수 있는 것으로 분석되었다. 좋은물 수질기준에 해당하는 불투수면적률의 최적분별점을 결정하기 위해서 Youden 지수와 우도비를 이용하여 분석한 결과, 연평균농도를 사용하는 경우 BOD에 대한 Youden 지수는 9.8%, 우도비는 15.3%로 분석되었으며, COD에 대한 Youden 지수는 9.8%, 우도비는 11.1%, TOC에 대한 Youden 지수는 9.8%, 우도비는 13.3%, 그리고 T-P에 대한 Youden 지수는 9.8%, 우도비는 13.3%로 각각 나타났고, 각 수질항목의 유량가중평균농도를 이용한 경우, BOD, COD, TOC, 그리고 T-P에 대한 Youden 지수와 우도비는 모든 항목에 대해 8.5%와 5.0%로 각각 분석됨에 따라 5~15% 수준의 불투수면적률을 좋은물 수준의 수질환경을 목적으로 한 불투수면 관리의 관리기준으로 사용할 수 있을 것으로 나타났다.
불투수면에 대한 규제를 신설하는 입장에서는 보수적인 접근이 필요하며, 가능한 규제의 정도를 완화하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 좋은물 수질기준에 해당하는 불투수면적률의 최적분별점에 대한 분석결과로부터 BOD를 기준으로 할 경우 가장 완화된 수준의 관리목표를 나타내며, 10%를 관리수준으로 설정하는 것이 현실적인 것으로 판단된다.
불투수면의 유출특성을 파악하기 위하여 불투수면적률을 고려한 청통천, 남천, 유등천, 그리고 대전천 유역 등을 대상으로 강우 및 비강우시 유량 및 수질 모니터링을 실시하였다. 청통천 유역은 불투수면적률이 7.28%로 대부분 농업지역으로 이루어져 있고 농업 및 축산계 비점오염원이 주 오염원인 불투수면적률이 10% 미만인 대상유역이며, 남천 유역은 불투수면적률이 13.1%로 대규모 아파트 단지와 택지개발을 위한 나대지가 넓게 분포하는 지역으로 불투수면적률이 10 ~ 20% 사이의 대상유역이다. 또한, 유등천 유역은 불투수면적률이 16.0%로 농경지가 발달하지 못한 산지지형과 도심지역을 관류하며 불투수면적률이 10 ~ 20% 사이의 대상유역이며, 대전천 유역은 불투수면적률이 27.4%로 대전시가지를 관통하는 전형적인 도시하천으로 불투수면적률이 25%를 초과하는 대상유역이다. 이상의 유역을 대상으로 유출특성을 파악한 결과, 불투수면적률이 낮은 유역에서는 최고 오염농도가 첨두유량과 같이 발생하는 반면, 불투수면적률이 큰 유역에서는 첨두유량에 앞서 최고 오염농도가 발생하는 초기세척 효과를 보이는 것으로 분석되었다. 또한, 불투수면적률이 증가할수록 영양염류 등이 대체로 높은 농도를 보였으며 작은 강우사상보다 큰 강우사상에서 유기물과 SS의 유출농도가 높아지는 경향이 있는 것으로 조사되었다.
불투수면적률의 영향을 유출특성에 직접적으로 반영할 수 있는 SWMM 모형을 이용하여 불투수면의 유출특성을 모의하였다. SWMM 모형은 다양한 수질항목에 대한 모의와 불투수면의 특성을 반영한 단기 및 연속 유출 모의가 가능한 장점을 가진다. 불투수면의 면적 비율변화에 따른 모형 모의 결과, 불투수면적률에 비례하여 유출량 및 수질오염 부하가 증가함에 따라 문헌분석 결과와 같은 불투수면에 대한 물순환 건전성에의 영향을 확인할 수 있었다. 유출량 및 첨두유량은 불투수면적률이 50% 증가하였을 경우, 평균적으로 각각 11%와 35% 증가하였으며, 불투수면적률이 50% 감소하였을 경우, 평균적으로 각각 9%와 45% 감소하는 것으로 모의되었다. TSS, BOD, T-N, 그리고 T-P 부하량은 불투수면적률이 50% 증가하였을 경우, 평균적으로 각각 11%, 18%, 33%, 그리고 18% 증가하였으며, 불투수면적률이 50% 감소하였을 경우, 평균적으로 각각 9%, 18%, 36%, 그리고 18% 감소하는 것으로 모의되었다. 동일 강우량이라도 강우지속시간이 짧고, 강우강도가 클수록 불투수면적률이 오염부하 증감율에 미치는 영향은 작아지는 것으로 모의되었다.
저영향개발기법의 적용을 반영한 유역의 단기 및 연속 유출 모의가 가능한 SWMM을 이용하여 저영향개발기법 적용 시나리오에 따른 유출 및 비점오염 삭감효과 분석하였다. 침투도랑, 투수성포장, 그리고 빗물통 기법 순으로 첨두유량 및 오염부하량 저감효과가 큰 것으로 분석되었고, 빗물정원 및 식생체류지기법은 현실적인 시나리오 반영을 위해서 타 기법에 비해 적은 면적에 대해 적용하였으며 유량 및 오염부하에 대한 저감효과가 없는 것으로 모의되었다. 주거지역의 20%에 해당하는 면적에 저영향개발기법을 적용하여 유출량, 첨두유량, TSS, BOD, T-N, 그리고 T-P 저감효율 모의하였다. 침투도랑의 경우, 유출량, 첨두유량, TSS, BOD, T-N, 그리고 T-P 저감효율은 각각 12%, 20%, 33%, 13%, 19%, 그리고 18%로 모의되었으며, 투수성포장의 경우, 유출량, 첨두유량, TSS, BOD, T-N, 그리고 T-P 저감효율은 각각 12%, 20%, 32%, 13%, 18%, 그리고 17%로 모의되었다. 또한, 빗물통의 경우, 유출량, 첨두유량, TSS, BOD, T-N, 그리고 T-P 저감효율은 각각 0%, 5%, 21%, 6%, 10%, 그리고 6%로 모의되었으며, 빗물정원 및 식생체류지의 경우, 유출량 및 오염부하 저감효과가 거의 없는 것으로 모의되었다. 저영향개발기법은 대규모 강우사상보다 소규모 강우사상에서 더 큰 효과를 보였으며, 저영향개발기법의 적용면적이 증가함에 따라 유출량 및 오염 부하량의 저감폭은 일반적으로 감소하는 경향을 보였다.

4. 물순환 건전화와 불투수면 관리제도 연계방안
물순환 건전화는 자연상태의 물순환이 가져오는 수량적 수생태적 기능을 유지하거나 회복시키기 위한 일련의 노력을 의미한다. 수량적 물순환 건전화는 유출을 중심으로 한 물순환의 자연상태적 관리를 의미하며, 주로 개발전후의 첨두유량과 총유출량을 유지하는 것을 목적으로하고, 수생태적 물순환 건전화는 수질 및 수생태계를 중심으로 한 물순환의 자연상태적 관리를 의미하며, 주로 개발전후의 하천 수질과 수생태계의 보전을 목적으로 한다.
미국의 경우, 다수의 주정부 및 지방정부에서 LID 및 그린인프라를 이용하여 빗물을 관리하고 물순환을 복원하려는 제도를 시행 중에 있다. 자연의 물순환 체계를 보전, 복원, 개선 또는 모방하는 모든 빗물관리 기술을 의미하는 그린인프라 관련 연방법 제정을 추진하고 있으며, 특히 오하이오주와 오리건주의 유진에서는 건축물에서 발생한 강우유출수 처리비용인 빗물시설 요금을 건물소유자가 빗물통이나 빗물 정원 등을 도입한 경우 할인해 주는 제도를 시행하고 있다. 또한, 찰스강 유역 연합에서는 LID, 그린인프라, 우수관리와 같은 기법을 적용한 새로운 도시개발 개념인 블루시티를 도입하여 도시개발의 전과정을 물순환 건전화와 연동하여 진행하고 있다.
일본의 경우, 유역별 물순환 계획을 작성하고 수량, 수질, 그리고 환경계에서 물문제를 해결하기 위한 전략인 물순환계 건전화 정책을 추진 중에 있으며, 영국은 홍수방지, 수질관리, 친수공간 확보 등을 위한 자연적 배수과정을 모방한 지속가능 배수체계를 도입하여, 각 지자체는 개발행위 시 지속가능 배수체계의 적용을 감독하게 되며 지자체의 승인 없이는 개발지의 배수로를 공공하수도로 직접 연결하지 못하도록 규제하고 있다. 독일은 하수도 요금을 오수요금과 우수·빗물요금으로 분리하여 산정하는 빗물세를 도입하였으며, 2000년부터 베를린 등 10개 도시에서 LID 도입 시 우수·빗물 배출요금을 감소 또는 면제하고 있다.
우리나라의 경우에도 파주시 (2005), 안산시 (2005), 평택시 (2005), 성남시 (2007), 동두천시 (2011), 부산광역시 (2011), 원주시 (2013), 안성시 (2014), 청주시 (2014) 등의 빗물이용시설 설치 조례와 울산광역시 (2012), 천안시 (2012), 대전광역시 (2012), 광주광역시 (2012), 경기도 (2013) 등의 물의 재이용 촉진 및 지원 조례, 그리고 남양주시 (2011), 수원시 (2012), 서울특별시 (2014) 등의 물순환 회복에 관한 조례가 있으며, 특히, 서울시의 경우 「서울특별시 물순환 회복 및 저영향 개발 기본조례」를 통해서 관광단지 개발사업 등 44개 개발사업 등에 대한 빗물 관리 의무 설치를 규정하고 있는 것으로 조사되었다.
물순환 건전화는 저영향개발을 통한 불투수면 관리로부터 달성 할 수 있다. 이는 불투수면의 투수면으로의 전환 또는 불투수면의 단절 등을 통한 유역의 물순환 정상화를 목표로 하는 저영향개발이 이루어져야 지속가능한 수량적 수생태적 물순환 건전화를 이룰 수 있음을 의미한다. 기존의 불투수면 관리를 위한 연구와 노력은 사후적 측면에서의 접근이 주를 이루었으며, 이는 경제적으로 많은 비용이 필요할 뿐만 아니라 그 효과가 사전적인 접근방법과 비교하여 크지 않기 때문에 사후적 관리만으로는 근본적인 처방이 될 수 없다. 지속가능한 도시개발 및 토지이용 방식의 사전적 그리고 사후적 관리를 포함하는 통합저영향개발 (integrated low impact development)이 필요하며, 저영향개발을 통한 불투수면의 저감은 수질 및 수생태계 회복을 목표로 하는 수생태적 측면의 물순환 건전화는 물론 수량적 측면에서의 물순환 건전화를 이룰 수 있다. 수질 및 수생태계의 회복을 위해서 수질오염총량제와 같은 제도적 기반이 마련 되었으며, 물순환 건전화를 위한 저영향개발기법의 토지이용계획에의 적용 등을 포함하는 제도적 장치를 마련하기 위한 노력이 나타나고 있다.
수질오염총량제에 저영향개발의 연계는 불투수면 저감을 위한 저영향개발 시행의 인센티브로서 역할을 할 수 있다. 저영향개발기법을 활용하여 비점오염물질 유출을 저감할 경우, 그에 대한 감축분을 총량제에서의 삭감부하량으로 인정하는 방안이 그것이다. 저영향개발 기술요소를 이용하여 삭감부하량을 인정받기 위해서는 저영향개발 기술요소의 삭감량을 측정하거나 저영향개발 기술요소에 대한 공인된 저감효율을 제공하고, 다양한 저영향개발 기술요소에 대한 검증과정을 통해 국내에서의 적용성을 인증하는 절차가 필요할 것으로 판단된다. 수질오염총량 관리 기본계획 및 시행계획에서 오염부하량을 할당하여 관리하는 개발사업에 대해 계획단계에 서부터 저영향개발 적용을 장려하도록 한다. 이와 같은 맥락에서 환경부 (2013)는 개발사업에 대한 환경영향평가 협의 시 저영향개발기법 적용을 유도하여 도시지역에서의 물순환 기능을 개선함과 아울러 비점오염물질을 줄이고자『환경영향평가시 저영향개발(LID) 기법 적용 매뉴얼』을 수립한 바 있다. 또한, 삭감시설로 설치된 저영향개발 기술요소의 관리 책임을 분명히 할 필요가 있다. 저영향개발기법을 적용하여 개발사업이 진행되었더라도 이를 적절하게 유지 및 관리하지 못한다면 예상했던 기술요소의 성능을 발휘할 수 없기 때문이다. 현재 비점오염삭감시설의 설치 및 유지관리에 대한 사항이 법적 의무가 아닌 권고사항이나 지자체 협의사항 정도로 운영되고 있어 삭감계획에 포함되어 있다 하더라도 이행이 담보되지 않는 실정을 고려할 필요가 있다.
통합적 저영향개발 실현을 위해서는 규제로서의 기존 도시개발 방식의 수정 및 토지이용계획과의 연계를 위한 제도적 장치가 필요하다. 이를 위해 국토의 개발과 이용에 관한 기본법인 「국토계획 및 이용에 관한 법률」에 용도지역별 불투수면적률 기준을 적용하는 방안을 적극 검토해야 한다. 국외사례에서는 각 지역이 필요로 하는 개발 정도를 반영한 용도지역에 따라 다른 불투수면적률 기준을 적용하고 있으며, 한국환경공단 (2013)은 다수의 미국 시 정부 사례를 참고하여 「국토계획 및 이용에 관한 법률」이 구분하고 있는 용도지역에 각각 적용할 수 있는 불투수면적률을 제안한 바 있다. 이와 함께 토지이용 및 개발계획 단계에서부터 불투수면적률 제한 기준을 고려하여 계획을 수립할 수 있다. 개발을 진행한 다음 불투수면적률 기준을 준수하기 위해 사후관리기법을 적용하는 것보다 불투수면적률 기준을 고려한 개발을 하는 것이 비용과 시간 측면에서 효과적이며, 토지이용계획 단계에서부터 각 토지에 설정된 불투수면적률 기준을 충족할 수 있도록 BSD와 LID 등을 포함한 “물순환을 고려한 토지이용”개념을 도입할 필요가 있다. 또한, 개발 후 물순환 관리방안으로 강우유출수 저감시설 설치 및 빗물요금제 도입을 추진할 수 있다. 공원, 광장 등의 녹지에 우수 침투시설을 도입하고 하천망과 연결하여 효율적인 우수유출 저감이 되도록 계획하며, 침투형 및 저류형 우수유출 저감시설 등을 녹지와 연결하는 시스템을 구축하도록 한다. 침투시설로는 공원, 녹지 등 기존의 침투유역을 이용해 침투율을 증진시키는 방안과 보도, 주차장 등 불투수면으로 구성되어 있는 부분의 구조나 재질을 변경하여 침투 가능하도록 변경하는 방안을 검토한다. 수량적 수생태적 물순환 건전화를 위한 녹색 인프라 구축과 비점오염 관리에 필요한 도시유역의 불투수면적에 비례한 빗물 요금제 도입을 검토할 수 있다.

(출처 : 요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 18
• 표목차 ... 21
• 그림목차 ... 24
• Ⅰ. 서론 ... 28
• 제1절 연구의 필요성 ... 28
• 제2절 연구 목적 ... 29
• Ⅱ. 연구의 범위 및 내용 ... 30
• 제1절 연구의 범위 ... 30
• 제2절 연구내용 ... 30
• 1. 불투수면 유출특성 및 관리지표 등 국내·외 문헌조사 ... 30
• 2. 불투수면 유출량 및 거동특성 조사 및 분석 ... 31
• 3. 불투수면 지역의 적정 관리목표 및 지표 제시 ... 32
• 4. 불투수면 관리제도와 수질총량제 연계방안 제언 ... 32
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 34
• 제1절 불투수면적률 산정방법 ... 34
• 1. 불투수면의 정의 ... 34
• 가. 투수면 및 불투수면 구분의 어려움 ... 34
• 나. 수문모형 적용과의 괴리 ... 37
• 2. 불투수면 면적산정 방법 ... 39
• 가. 총불투수면 ... 40
• 나. 유효불투수면 ... 46
• 3. 불투수면적률 산정방법 제안 ... 47
• 제2절 불투수면과 수환경 영향 ... 50
• 1. 유출 ... 51
• 2. 수질 ... 54
• 가. 해외 사례 ... 54
• 나. 국내 사례 ... 63
• 3. 어류 ... 68
• 가. 해외 사례 ... 68
• 4. 저서성 대형무척추동물 ... 73
• 가. 해외 사례 ... 73
• 나. 국내 사례 ... 75
• 5. 열섬효과 및 대기순환 ... 76
• 가. 해외 사례 ... 76
• 나. 국내 사례 ... 78
• 제3절 불투수면 지역 적정 관리 목표 및 지표 ... 81
• 1. 불투수면적률에 따른 수질 및 수생태계 영향 분석 ... 81
• 가. 전국 불투수면 조사자료 분석 ... 81
• 나. 불투수면 영향 분석을 위한 대상지역 선정 ... 84
• 다. 수질영향 분석 ... 85
• 라. 수생태계영향 분석 ... 88
• 2. 불투수면적률 관리기준 설정 ... 89
• 가. 불투수면적률에 대한 ROC 분석 ... 90
• 나. 불투수면 적절 수준 분석 ... 91
• 다. 불투수면적률 관리 목표 ... 93
• 라. 불투수면적률 관리 방향 ... 93
• 3. 불투수면 유출특성 모니터링 ... 96
• 가. 대전천 유역 ... 96
• 나. 유등천 유역 ... 110
• 다. 남천 유역 ... 124
• 라. 청통천 유역 ... 140
• 4. 비점오염유출 모델 구축 ... 155
• 가. 모형의 검토 ... 155
• 나. 비점오염유출 모델 구축 ... 160
• 다. 저감시나리오 모의 ... 173
• 제4절 물순환 건전화와 불투수면 관리제도 연계방안 ... 194
• 1. 물순환 건전화 개념 및 방향 ... 194
• 2. 국내·외 물순환 및 빗물관리 관련 제도 ... 195
• 가. 미국 ... 195
• 나. 일본 ... 202
• 다. 영국 ... 208
• 라. 독일 ... 210
• 마. 국내 제도 현황 ... 217
• 3. 불투수면적률 관리제도 ... 224
• 가. 미국 ... 224
• 나. 독일 ... 228
• 다. 영국 ... 232
• 라. 유럽연합 ... 233
• 마. 국내 제도 현황 ... 233
• 4. 불투수면 총량제 ... 238
• 가. 코네티컷주 ... 238
• 나. 메인주 ... 241
• 5. 불투수면 관리를 통한 물순환 건전화 방안 ... 244
• 가. 수질오염총량제와의 연계 ... 245
• 나. 토지이용계획과의 연계 ... 247
• Ⅳ. 결론 ... 258
• Ⅴ. 향후계획 ... 260
• Ⅵ. 참고문헌 ... 262
• 끝페이지 ... 267