• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.141-146
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• 2008

빗물 유출량 제어를 위한 빗물 저류 시설에서 지금까지는 저류되는 용량이 주된 관심사였다. 많은 물을 순간적으로 저류하여 지체시킴으로서 유출량을 감소시키는 것이 목적이었다. 하지만 이러한 빗물저류시설은 저류기능 뿐만 아니라 침전에 의한 수질개선효과도 가지고 있다. 이렇게 저류된 물을 갈수기에는 화장실 용수나 잡용수로 사용할 수도 있고, 수질 개선을 통하여 하수 오염 부하량의 경감효과까지 노릴 수 있다. 이러한 수질개선 효과를 알아보기 위해서는 빗물 저류시설의 수리학적 흐름특성과 입자의 거동파악이 필수적이다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamic)를 이용하여 빗물저류시설 중 하나인 빗물저장조의 수리학적 흐름특성 및 입자의 거동을 살펴보았다. 빗물저장조는 유출입패턴이 불규칙하다. 이를 크게 네 가지 경우로 나누어 살펴보면, 유입만 있고 유출이 없는 경우(Case 1), 유입과 유출이 동시에 있는 경우(Case 2), 유출입이 모두 없는 경우(Case 3), 유출만 있고 유입이 없는 경우(Case 4)로 살펴 볼 수 있다. 기존의 수량 측면에만 한정되었던 빗물 저류 시설에 대한 연구를 수자원 절약과 수질 개선을 통한 하수도 오염 부하량 감소의 측면을 덧붙여 빗물 저류 시설의 목적 범위를 확장할 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제24권3호
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• pp.161-169
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• 2022

본 연구에서는 수원지방에서 효율적이고 타당한 빗물저류조의 용량을 평가하기 위하여 수원강우관측소의 월평균강수량, 일강수량변동곡선 및 일강우일수를 분석하였다. 빗물저류조 용량별 연평균빗물사용량 및 일평균저수량은 빗물저류조내 유입되는 일강수량, 일수요량, 빗물저류조의 용량 등을 일단위 연속방정식에 적용하여 산정하였다. 빗물저류조 용량별 연평균빗물사용량, 이용효율, 저류조 사용일수, 저류조의 일평균저수량, 일별수요량 등을 감안하여 빗물저류조의 용량을 평가하면 물의 재이용 관련 법령에서 제시한 활용강우량 50.0mm 이상은 과다한 빗물저류조의 용량인 것으로 판단된다. 따라서 지역별로 타당하게 제시될 일별 수요량, 빗물사용량에 따른 빗물저류조 용량별 편익, 빗물저류조 용량별 설치비용 등을 감안하여 빗물 저류조의 활용강우량 즉 빗물저류조의 용량을 결정하는 것이 합리적임을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.360-360
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• 2020

조립식 빗물침투형 저류블록은 우수유출 저감시설로, 황토 및 친환경 무기질 결합재를 이용하여 제작한 고강도 투수성 블록의 적층 및 요철에 의한 끼움식 조립에 의해 형성된 공간에 빗물을 저류하고, 저장된 빗물은 시간이 지남에 따라 지반으로 침투시키는 우수유출 저감용 빗물관리시설로, 집중강우 시 유출수가 발생하는 해당지역에 분산식으로 설치하여 국지적 호우 발생에 대처할 수 있으며, 지속적인 침투를 통한 지하수위 확보 및 가뭄현상의 저감은 물론, 미기후 조성과 건전한 물순환 구조 형성에 이바지하는 빗물관리기술이다. 본 기술은 집중형 대규모 빗물저류조의 적용상의 문제점과 단순저류의 한계성을 극복하고, 기존 침투시설의 낮은 침투능을 증대시키고자 저류기능과 침투기능을 동시에 확보하여 집중호우시 빠른 침투저류능을 향상시킨 조립식 빗물침투형 저류시설이다. 보다 구체적으로는 집중강우에 대한 방재적 측면과 함께 가뭄으로 발생하는 지하수위 저하 등에 친환경적으로 대응하기 위한 복합적인 빗물관리 기술로서, 빗물 유출저감과 함께 물순환 회복 및 저영향개발을 위한 각 지자체의 지침과도 부합될 수 있다. 또한, 콘크리트 제품의 환경적 문제점과 플라스틱 제품의 낮은 물성을 극복하였고, 시공 시에는 보다 현장상황에 맞게 가변적 형태로 적용이 가능한 단순조립 적층공법으로 공기단축에 탁월한 장점이 있으며, 유지관리 시에는 별도의 동력이 요구되지 않는 형태로 개발하였다. 조립식 빗물침투저류블록의 구조체를 이루는 단위 블록유닛은 투수성 소재로 제작되며, 상하부가 개방되어 있고 사각형의 내부에 힘을 받는 격벽과 전후벽이 상호 대응되는 요철로 형성되어 있으며, 단위블록 유닛 다수개가 수직수평으로 연속적으로 조립되어 규모의 제한, 형태의 제한이 없는 구조물 형성이 가능하다. 본 구조체의 저류공극율은 80%이상 확보 가능하며, 또한 블록자체의 투수율이 0.83mm/sec로서 순모래나 순자갈의 포화투수계수보다 투수율이 높아 침투저류 효율성이 높으며 시공 후 상부 토지는 자유롭게 활용 가능하다. 본 조립식 빗물 침투형 저류블록을 이용하여 저영향개발 계획, 우수유출 저감대책 수립, 빗물관리시설 계획시 기존의 시설들에 비하여 경제적, 효율적인 설계가 가능하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.234-234
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• 2022

도로에서의 우수를 원활하게 처리하기 위해서 빗물받이 및 연결관 등의 노면 배수시설이 설치되고 있으며, 노면 배수는 측구부를 통해 흘러 빗물받이 유입부로 차집되고 연결관을 통해 하수관거로 배수된다. 그러나 최근 국내 기상패턴의 변화로 국지성 집중호우와 같이 시간당 강우량 증가로 도로부와 저지대에서 배수시설의 배수불량에 따른 도심지 내수침수 피해가 발생하고 있다. 이에 정부에서는 다양한 우수관거 개선사업, 빗물펌프장, 지하저류조와 같은 방재시설을 설치하고 있으나 우수유출저감시설은 대규모 예산이 소요되고 실제 침수지역에 피해 저감효과에 대한 효용성 문제에 대한 제기뿐만 아니라 과밀화된 도심지에서는 지하공간 활용에 한계가 있는 실정이므로 도심지의 다양한 공간을 활용한 도시 배수 및 저류시설에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 유휴 공간인 도로 측구부 공간을 활용하여 도로 노면수를 저류 및 지체할 수 있는 노면수 측구 저류시설의 개념을 제시하고 측구저류조의 활용성을 판단하기 위하여 빗물받이 유입구, 빗물받이, 측구 저류조 및 빗물받이와 측구저류조 연결부에서의 노면수 유입, 유출 및 저류 등의 다양한 흐름 변화를 확인하기 위하여 Fluent 모형의 적용성을 분석하였다. 수치모의 전체 형상은 50x50cm 크기의 빗물받이를 기준으로 양쪽에 2m 길이의 측구 저류조를 원형관으로 연결하여 1/5 축소모형으로 구성하고 격자는 빗물받이 유입부, 빗물받이 및 측구 저류조 내부의 복잡한 3차원 흐름을 모의하기 위해 사면체와 육면체로 조밀하게 생성하였다. 다상유동해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 SST k-ω모형을 적용하였다. 수치모의 조건으로는 설계빈도별(5~30년) 우수유출량을 산정하여 유입 유량별 기존 빗물받이 유입부에서의 유입흐름, 빗물받이 내부에서의 와 발생흐름, 측구 저류조 및 연결관에서의 흐름을 구현하여 분석하였다. 수치모의 결과 빗물받이 유입부에서 연결관을 통한 측구 저류조로 유입되는 유입흐름과 빗물받이 하단부의 배수관을 통해 유출되는 흐름을 정상적으로 구현하였으며, 빗물받이 유입부 및 측구 저류조 연결관에서의 유속변화도 확인할 수 있었다. 또한 빗물받이와 측구 저류조에서 다양한 흐름을 구현하기 위한 Flunet 모형의 적용성을 검토하였으며, 향후 수리실험을 통하여 실제 흐름과의 매개변수 최적화 및 다양한 도로 조건의 변화를 고려한 수치모의 분석을 통하여 지속적인 모형의 검증이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권5호
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• pp.461-468
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• 2010

본 연구는 창원시 지역의 빗물의 계절적 수질변화와 저류조의 경과일수에 따른 수질 변화를 조사 연구하였다. 빗물의 계절적 수질 변화를 보면 전체적인 오염물질의 농도는 봄철 및 겨울철이 높았다. 내리는 빗물과 저류조 빗물의 수질을 비교하였을 때 pH의 경우, 내리는 빗물은 pH 4.3, 저류조의 빗물은 pH 6.0을 나타내었고, 탁도의 경우는 1.82 NTU에서 14.61 NTU로 대략 8배 정도로 크게 증가하였다. 저류조의 경과 일수에 따른 수질 변화는 과망간산칼륨소비량이 초기 강우에서 먹는 물 수질기준을 초과하여 검출되었고, 증발잔류물은 초기우수에서 116 mg/L 검출되었으나 저류시간 6일 경과 후부터 34일까지는 70~80 mg/L로 저류시간이 길어져도 농도의 변화는 크지 않았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.418-418
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• 2021

신월 빗물저류배수시설은 2010년 집중호우로 침수피해가 발생한 강서구 및 양천구의 저지대 침수문제 해결을 위해서 양천구의 지하 50m 깊이에 설치한 직경 10m, 길이 3.6km, 저류량 32만톤 규모의 지하 대심도 저류 터널이다. 해당 시설은 강우 발생시 유역의 중상류 하수관에서 횡월류 수문을 통해 우수를 저류터널로 유입 및 저류하고, 하류에 위치한 목동 빗물펌프장과 연계하여 배수할 수 있도록 구성되어 있다. 현재 시설의 운영은 유입부 인근에 설치된 수위계를 통해 수문 가동 여부를 판단하고 있으며, 운영 기준 및 매뉴얼은 서울기술연구원에서 지속적인 모니터링을 통해 고도화하고 있다. 본 연구의 목적은 실측 수위 기반의 신월 빗물저류배수시설 운영을 자동화하기 위한 방편으로, 딥러닝 기반의 RNN, LSTM, GRU 등의 알고리즘을 이용하여 유입부 관거 수위를 예측하는 모델을 개발하는 것을 목표로 하였다. 모델의 개발 및 검·보정을 위해 2010년부터 유역 내 구축되어 있는 강우 및 하수관 수위 자료와 목동 빗물펌프장 운영자료를 활용하였다. 현재 신월 빗물저류배수시설은 2020년 5월 준공되어 절대적인 자료 축적 기간이 부족하기 때문에, 향후 지속적인 강우-수위 모니터링을 통해 모델을 고도화하여 시설의 운영에 활용할 수 있도록 개선해 나갈 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.477-477
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• 2023

빗물이용시설은 집수면적에 내린 빗물을 모아 이용가능하도록 처리하는 시설이며, 일정 면적 이상의 건축물에는 법적으로 빗물이용시설을 설치·운영하여야한다. 빗물이용시설의 저류조 용량은 간편식과 시뮬레이션, 수문모형으로 산정가능하며, 설계계획 수립시 대상지역의 강우 특성, 사용수량 등 지역 특성과 목적을 고려하여 저류조 용량이 결정된다. 저류조 용량 산정시 시뮬레이션을 이용하는 방법은 수문모형 사용에 비하여 용이하지만, 일단위 물수지분석을 구현하는데까지 시간이 소요된다. 간편식은 집수면적에 규모계수 0.05를 곱하여 간단히 구할 수 있지만, 지역 특성과 목적이 고려되어있지 않으며 초기 계획수립 및 개략 평가를 제외하고는 활용에 제약이 존재한다. 이에따라, 본 연구에서는 지역적 특성을 고려한 빗물저류조의 적정 규모 산정을 위해 개선된 간편식을 개발하였다. 빗물이용시설 물수지 분석 Excel 도구를 개발하였으며, 해당 물수지분석 결과에 상수대체율 효율을 기준으로 지역별 적정 저류조 규모 산정을 위한 규모계수를 도출하였다. 빗물사용 용도로써 폭염저감, 미세먼지저감, 조경, 화장실을 채택하였으며, 용도별 1일 사용수량을 산정 및 적용하였다. 7개의 연구대상지역 물수지분석을 위해 연구지역의 최근 10년 강우·미세먼지·기온데이터를 기상청으로부터 적용하였으며, 집수면적은 500-2500m²까지 500m²씩 증분, 저류조용량은 5-700m³까지 5m³씩 증분하여 지역별 적정 저류조 용량 규모계수를 선정하였다. 그 결과 연구대상지역의 적정 저류조 용량산정시 완도군의 규모계수는 평균 0.058이었으며, 보령시의 규모계수는 평균 0.040으로 도출되었다. 본 연구를 통하여 다양한 용도의 빗물사용처에 따른 지역별 저류조 용량 선정을 위한 지원도구로써 사용될 것으로 판단한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1703-1706
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• 2009

빗물관리시설은 강우, 증발량 등 기상조건과 집수면의 토지이용 및 토양 특성에 영향을 받으므로 대상지역의 조건에 따라 설치가능 여부, 시설 규모 등에 차이가 있다. 따라서 빗물관리시설의 계획 수립 시에는 대상지역의 기상, 지형특성을 종합적으로 검토할 필요가 있으며, 이는 시설의 효율적인 활용을 위해 필수적이다. 본 연구에서는 GIS 공간분석 기능을 통해 대상 지역의 강우-유출특성, 지형 공간 특성을 고려하여 빗물관리 포텐셜을 분석하였다. 빗물관리 포텐셜은 저류시설을 통해 확보하거나 침투시설로 침투시킬 수 있는 잠재적인 능력을 말한다. 저류 포텐셜은 잠재 지표면 유출량(Runoff potential)으로 산정하였으며, 침투 포텐셜은 일반화된 Green-Ampt 모델에 따라 산정하였다. 산정한 저류 및 침투 포텐셜의 크기, 제약조건인 경사도 등급에 따라 빗물관리 적합도(Suitability map)을 도출하였다. 향후 본 연구의 물리적 변수뿐만 아니라 사회 경제적 인자, 빗물관리가 어려운 제약조건들을 추가로 고려한다면 빗물관리시설의 적지 선정에 활용도가 높을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.245-245
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• 2022

최근 국내 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 인한 시간당 강우량의 증가로 도로부 유출량의 증가와 배수관거에서의 내수배제 불량에 따른 도심지 내수침수 피해가 증가함에 따라 이를 해결하기 위한 우수유출저감시설이 설치되고 있다. 그러나 대단위의 지하 저류시설의 지속적인 설치는 과밀화된 도심지에서 설치 지하공간의 구조적인 한계 및 적정 설치 위치의 미확보 등의 다양한 문제가 발생하여 저류시설의 침수저감 효과에 대한 추가적이고 새로운 저류시설에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 내수 침수 저감 및 배수 능력 향상을 위한 도로 배수시설과 연계된 도로 측구부 저류시스템 구축이 필요하다. 이를 위해 역류 방지 및 노면수 저류 빗물받이에 적용되는 부력식 역류차단장치를 개발하였으며, 역류차단장치의 최적 형상 개발을 위해서 기존 빗물받이 연결관과의 통수능 비교 및 분석이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 빗물받이 연결관 및 연결관 내에 역류차단장치가 적용된 역류차단 빗물받이의 흐름분석을 위해 Fluent 모형을 이용하여 3차원 수치모의를 수행하였다. 수치모의 구성으로는 전체 형상을 40×50cm의 빗물받이 유입부와 50×50cm의 빗물받이로 결정하고 격자는 빗물받이 내부의 복잡한 3차원 흐름을 모의하기 위해 1.2~2mm 크기로 생성하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 SST k-𝜔모형을 적용하였다. 해석조건으로는 김정수(2021) 등이 제시한 4차선 기준 설계빈도별(5~30년) 빗물받이 유입유량을 산정하여 빗물받이 유입조건으로 선정하였으며, 빗물받이와 연결관에서의 통수능력 분석 조건으로는 빗물받이에 기존 연결관이 부착된 조건과 연결관 내에 역류차단장치가 설치되어 역류차단장치가 개방된 조건에서의 통수능을 비교하였으며, 역류상황을 가정한 연결관에서의 통수능을 비교하기 위하여 역류차단장치의 개폐정도를 15도(통수단면 33%감소) 닫힌 상태 및 30도(통수단면 67% 감소) 닫힌 상태 조건을 대상으로 빗물받이와 연결관에서의 흐름을 모의하였다. 수치모의 결과 역류차단장치의 계폐조건에 상관없이 5년 빈도유입량 조건에서는 완전 배수가 되었으며, 개폐조건 15도에서는 10년 빈도의 유입량에서는 완전 배수가 되었으나 20년 빈도 이상의 유입량 조건에서 빗물받이 유입부로의 역류가 발생하였으며, 개폐조건 30도에서는 5년 빈도 이상 유입량 조건에서 빗물받이 유입부로 역류가 발생하는 것으로 나타났다. 특히, 30년 빈도 이상의 유입량부터는 빗물받이 연결관 내에 역류차단장치 개페조건과 관계없이 빗물받이 유입부로의 역류로 인한 도로 침수가 발생하기 때문에 유휴공간인 도로 측구부를 저류공간으로 활용할 수 있는 도로 측구부 저류시스템의 구축은 필수적이라고 판단되며, 유량 조건에 따른 빗물받이 내부 와 흐름과 유출부에서의 유속 변화 특성을 확인하였다. 그러므로 측구 저류조 개발 형상과 연결한 3차원 흐름의 구현 및 분석에 Fluent 모형의 적용이 가능하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.386-386
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• 2022

우리나라에서는 '물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률 시행규칙' 등 다양한 법률에 따라 특정 규모 이상의 시설에 빗물이용시설을 설치하도록 규정하고 있으며, 지자체에서는 빗물이용시설의 이용을 장려하고자 설치비 및 시설 운영비를 지원하고 있다. 현업에서 빗물이용시설의 설계는 간편식을 이용하여 목표 우수이용률 또는 공급보장률을 만족하는 용량으로 결정하고 있다. 또한, 산정된 빗물이용시설의 용량에 대해서만 경제성 분석을 하고 있으며, 경제성 분석에 포함된 수식에 대한 근거가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기 개발된 빗물이용시설 설계 프로그램인 CARAH(capacity design aid for rainwater harvesting)의 추가 기능으로 경제성 분석을 통한 빗물이용시설의 적정 용량 결정 도구 및 사용자 편의 환경 개발 결과를 제시하고자 한다. 본 연구를 통해 개발된 CARAH의 경제성 분석 도구는 빗물이용시설의 용량, 설치비, 유지보수비용, 지자체의 설치비 지원 및 빗물 이용에 따른 요금 감면액 등을 고려하여 빗물이용시설의 비용편익 비율(benefit cost ratio; BCR) 산정 결과를 제시하는 기능이다. 본 연구에서는 개발된 CARAH의 경제성 분석 도구를 이용하여 기 설치된 광교 신도시의 빗물저류조 5호를 대상으로 경제성 분석을 수행하였으며, 경제성을 고려한 적정 저류 용량을 제시하였다. 경제성 분석 기간은 빗물이용시설의 내용 연수인 30년으로 하였으며, 여러 목표 공급보장률에 따른 최소 저류 용량별 BCR 결과를 비교하여 광교 신도시의 빗물저류조 5호의 적정 저류 용량을 결정하였다. 그 결과, 공급보장률이 60%에 해당하는 저류 용량 341 m3의 BCR이 7.28로 가장 경제적인 빗물이용시설의 저류 용량으로 산정되었다.