Analyzing the effect of LID(Low Impact Development) using the CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)

CAT을 이용한 LID(Low Impact Development) 효과 분석

최근 녹색도시를 지향하면서 도시 내에서의 물의 순환에 대한 관심이 높아지고 있으며 도시계획 단계에서부터 물의 순환을 고려하려는 시도가 이루어지고 있다. 국토해양부, 환경부, 소방방재청 및 지방자치단체들은 법령, 기준, 지침 및 조례 등을 제정하여 물순환을 도시개발 이전의 상태가 될 수 있도록 시설 설치를 유도하고 있다. 그러나, 개별시설들의 조합이 유역규모의 물순환에 미치는 영향 평가는 이루어지고 있지 못한 실정이다. 종래에는 홍수저감을 목적으로 홍수저류지와 침투시설에 대하여 설계하고 시공을 하였으나 장기적인 관점에서 LID 시설의 효과를 평가하여 도시 계획 단계에서 반영하지는 못하였다. 그리고 이들 개별 LID 시설(침투, 저류 등)에 대한 단위 시설의 규모 설계에 그치고 있어 개선 시설이 다중으로 조합되어 분산 계획되었을 경우, 유역 규모에서 물순환의 긍정적인 변화를 판단하기는 어려운 형편이다. 도시지역에서의 LID(Low Impact Development) 효과 분석과 연계된 유역 물순환 해석을 위하여 독일, 호주 및 미국에서는 STORM, Urban Developer, SUSTAIN(System for Urban Stromwater Treatment, and Analysis INtegratration) 및 SWMM LID(Storm Wastewater Management Model LID) 등의 모형을 출시하고 실무에 적용하고 있다. 그러나, 해외에서 개발된 기술은 국내의 유역 환경을 충분히 반영하기 어렵다. 저수지 혹은 하천에서의 취수 등과 같이 국내의 복잡한 물순환 형태를 반영하는데 한계가 있으며, 기존의 물순환 해석모형에 의한 LID 시설을 계획하는 방법은 홍수저감에 국한되어 있고, 하천 유량이나 지하수위 측정 자료가 부족한 대상지역에 대한 장기적인 유역 물순환 및 도시 개발과 같은 토지이용 변화가 물순환에 미치는 영향을 해석하는데 있어 제한이 있고, 개별적으로 설치된 LID 시설들이 유역의 물순환을 개선하는 효과를 종합적, 정량적으로 구현하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 도시 개발 지역의 장기간에 걸친 물순환의 변화를 예측하고 물순환을 개선시키는 대안 시설의 효과를 사전에 평가하는 것을 목표로 김현준 등(한국건설기술연구원, 2011)이 개발한 유역 물순환 해석 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 이용하였다. 특히, CAT은 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장 시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발되었다. 대상유역으로는 경기도 Y지구를 선정하였으며 도시개발 시나리오(전원도시 및 산업도시 등)에 따른 LID 효과 분석을 실시하였다. 대상지역에 대한 도시유형별 개발계획에 따른 개발 전 후 물순환 변화량 분석 및 LID 시설 계획에 의한 물순환 개선효과를 살펴보면 1998년부터 2007년까지의 평균 강우량을 1,271mm라고 할 때 산업도시의 경우 도시 개발 전의 증발산, 직접유출 및 기저유출은 각각 53%, 29%, 19%로 나타났으며 도시 개발 후 35%, 54%, 12%로 직접유출이 개발 전에 비해 86%나 증가하여 개발에 따른 영향이 큰 것으로 나타났다. 따라서, 이러한 개발에 따른 영향을 최소화하기 위하여 LID 시설을 계획하여 효과를 분석한 결과 증발산, 직접유출, 기저유출이 44%, 34%, 13%로 나타나 도시 개발 후의 왜곡된 물순환 체계가 개발전의 수준과 근접하게 나타나 LID 시설의 긍정적인 효과를 검토할 수 있었다. 이상에서와 같이 CAT 모형을 사용하여 도시유역의 물순환 체계를 진단하고, LID 시설의 효과를 평가할 수 있게 됨으로써 향후 도시유역에 대한 물순환 정상화를 실현하기 위한 정책 수립에 기초자료를 제공하고, 설계 실무에 활용될 수 있을 것이다.