• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.329-329
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• 2020

일정규모 이상의 공공건축물에 대하여 빗물이용시설의 설치는 의무화 되어있으나, 빗물이용시설의 용량결정의 관한 기준은 부처별, 기관별로 상이하고, 동일한 기관의 기준내에서도 적용방법에 따라 용량 결정의 기준 범위는 광범위 하다. 본 연구에서는 대전광역시에 위치한 토지주택연구원을 대상으로 빗물이용시설의 물수지 분석을 수행하고, 그에 따른 편익을 용량 및 집수면적별로 산정하여 최적용량 결정을 위한 가이드를 제시하였다. 빗물이용시설의 편익은 우수유출 저감, 폭염 저감, 미세먼지 저감, 조경용수 사용으로 설정하였으며, 대전광역시의 2019년 실제 강우사상을 대상으로 물수지 분석을 수행하였다. 빗물이용시설은 일반적으로 B/C가 낮게 산정되어 경제성 측면에서는 부정적인 평가를 받아왔다. 빗물이용시설의 경제성은 빗물이용시설의 용량에 따른 빗물의 활용정도를 계산하여 산정하였으나, 실제 빗물이용시설의 경제성에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 강우패턴과 빗물의 용도에 따른 사용량이다. 강우에 의한 공급량과 빗물의 소비량이 1차적인 요소이고, 2차적으로는 공급량을 수용할 수 있는 정도인 빗물이용시설의 집수면적과 용량, 소비되는 빗물의 용도별 편익에 따라 빗물이용시설의 경제성이 결정된다.빗물이용시설의 설치를 위한 선행단계로 빗물의 사용용도와 그에 따른 사용량을 설정하고, 각 용도에 따라 편익을 설정한 후 용량별 집수면적별 B/C를 산정한다. 이렇게 작성된 B/C 테이블을 현장에 제공하고, 현장여건에 맞추어 공사감독자가 용량을 결정한다면, 기존의 광범위한 용량기준의 문제점을 해결하고, 효율적인 빗물이용시설 용량 결정에 도움이 될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.225-225
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• 2017

농촌지역 관수공급의 대부분은 지하수, 하천, 저수지 등 주변의 다중수원을 활용하고 있지만, 지속적인 가뭄 발생시 농업용수의 부족현상을 일으키며, 농작물의 생산량과 품질에 많은 영향을 주는 원인이 된다. 밭작물의 경우, 재배작물별로 적절한 재배환경조성은 작물의 생산성에 매우 큰 영향을 주므로 생육에 필요한 알맞은 토양수분을 유지를 위해 적절한 관수공급이 중요하다. 이러한 농촌지역의 물부족 현상을 대비하여 효율적인 관수공급으로 인한 물관리와 대체 수자원의 확보 및 활용방안이 요구되며, 대체 수자원을 저류하여 관수공급을 효과적으로 사용하는 방법들이 다각적으로 검토되고 있다. 특히, 빗물을 집수하여 재사용 하여 작물을 재배하는 방법이 친환경적일 뿐만 아니라, 수자원을 재활용하기 때문에 비용적인 측면에서 가장 효율적이므로 이러한 빗물을 저류조에 집수하여 효과적으로 재사용 하여 관수공급하는 방법에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 이에, 본 연구에서는 농촌지역에서 작물재배를 하기 위해 관수공급시 관정의 수량이 충분한 평상시는 관정펌프로부터 물을 길러 관수를 하도록 하였고, 관정의 수량이 부족한 비상시(가뭄)와 강우 예측시에는 저류조로부터 관수를 하도록 가뭄시나리오와 강우시나리오를 구축하였다. 효율적인 관수공급 운영을 위해 기상청의 7일 기상예보 자료를 획득하고 강우분석을 통해 저류량 예측을 하고 작물별 일관수공급량을 계산하여 물부족이 일어나지 않도록 최적의 운영방법론을 구축하였다. 이를 통해, 다중수원으로부터 확보된 수원을 저류조에 저장하여 가뭄과 같은 비상 상황에서 농업용수로 사용이 가능하도록 함으로써 비상 상황에서 농작물의 피해를 최소화할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.832-836
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• 2010

물 부족에 대비한 대체수자원 개발과 함께 최근 들어 환경성과 생태계를 고려한 녹색도시 조성이 부각되면서 빗물이용을 통한 용수확보가 지속적으로 추진되고 있다. 녹색도시 조성은 조경시설 및 수경시설에서의 용수 사용량을 증가시키므로 용수확보에 대한 부담을 경감시키고 대상 사업의 환경성을 강조하기 위한 것으로 판단된다. 그러나 최근의 빗물이용시설의 도입 현황을 살펴보면 설계 시 집수면적이나 대지면적의 일정비율 이상을 설치하는 간편식이 주로 이용하고 있다. 간편식을 이용한 방법은 집수면의 토지이용 특성, 물 사용량을 고려할 수 없기 때문에 시설이 설치된 후 운영효율 저하가 우려된다. 본 연구에서는 간편식 법의 문제점 개선과 함께 시설 설계 시 편리하게 활용할 수 있도록 엑셀기반의 저류용량 계획선도를 개발하였다. 본 계획선도는 대상지역의 강우량과 토지이용 특성을 입력한 후 용수 공급 패턴(매일 일정량 활용, 무강우 시 일정량 활용, 하절기에 중점적으로 활용)에 따라 빗물이용시설 용량을 결정할 수 있다. 인터넷을 통해 기상청 등의 강우자료 서비스가 진행 중이므로 공간적인 제약 없이 전국적으로 활용도가 높을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권11호
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• pp.961-971
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• 2020

본 연구에서는 강수를 대체수원으로 효과적으로 이용할 수 있는 방안의 하나로 빗물집수시스템을 공유하는 RBSN (Rain Barrel Sharing Network)을 소개하고, 현 상태 및 미래 기후변화 조건하에서의 효율에 대해 평가하였다. 우리나라 17개 특별시, 광역시 및 도를 대상으로 RBSN를 적용했을 때 미적용시와 비교하여 신뢰도, 회복탄력도 및 취약도의 변화를 분석하고, 지역별, RCP 시나리오별로 비교 검토하였다. 검토결과 현 기후조건하에서도 RBSN을 통해 평균 60%이상의 빗물집수시설의 필요 저류용량을 저감할 수 있는 것으로 검토되었으며, 기후변화 조건하에서는 이러한 효용이 지역별로 다른 양상으로 나타났다. 본 연구 결과를 바탕으로 향후 빗물집수시설의 공동 이용에 대한 필요성이 더욱 부각될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.764-768
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• 2010

수자원의 근간이 되는 빗물의 효율적 사용을 위하여 최근 우리나라도 빗물이용시설(Rainwater Harvesting System, RHS)이 많이 도입되고 있는 실정이다. 이런 RHS의 효율적인 설계 및 유지 관리를 위해서는 해당 건물의 물 사용량과 집수되는 빗물의 양이 고려된 적정 저류용량 산정이 필수이다. RHS의 적정 저류용량 산정을 위해서는 강수량에 따른 저류용량과 부족량간의 확률적 관계를 제시하는 것이 중요하다. 이에 강우와 물 사용량의 실측값을 이용하여 저류용량에 따른 부족률을 도출하는 모의모형을 구축하였으며, 그 결과를 통하여 저류용량과 부족률간의 관계를 확률 분포로 제시하였다. 적용대상은 서울대학교 34동이며 적합 확률분포로는 Generalized Logistic 분포임을 검증하였고 재현기간에 따른 저류용량별 부족률을 제시하였다. 그 결과 $18m^3$ 이상의 저류용량을 가지는 RHS 설치는 재현기간을 막론하고 효율성이 없음을 판단하였다. 본 연구를 통해 구축된 모의 모형과 재현기간에 따른 저류용량별 부족률은 RHS의 설계와 의사결정에 관련된 이 해당사자들의 직관적 판단 도구로 활용이 가능할 것이다. 향후, 좀 더 신뢰성 있는 자료를 산정하기 위해서는 일강우량에 따른 일화장실 물사용량의 실측자료를 모의 모형에 적용시켜야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.336-336
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• 2022

빗물자원의 대부분은 바다로 유입되어 소모되거나, 하수로 유입되어 불필요한 고도처리 공정이 진행되고, 하수처리장 용량에 과부하를 발생시키는 등 막대한 예산이 투입되고 있는 실정이다. 갈수기시 농가에서 용수를 확보하기 위한 용수 운반장치 등 기반구축이 쉽지 않으며, 인력 부족으로 정상적인 용수공급에 어려움을 겪고 있다. 이에 빗물자원을 용수로서 효율적으로 활용하기 위한 시스템의 구축이 필요하다. 본 연구는 빗물저류조에 스마트 관수제어 시스템을 적용한 것으로 지중에 설치된 토양수분 센서와 저류조 내부의 수위 센서에서 관측된 데이터를 토대로 자동으로 지중에 수분을 공급하는 시설이다. 지중에 수분이 부족할 경우 밸브를 열어 자동으로 펌프를 가동시켜 저류조 내부의 물을 지중으로 공급시키며 지중의 수분이 충분하거나 저류조 내부의 물이 부족해질 경우 밸브를 닫아 공급을 중단하도록 한다. 또한 저류조의 수위와 토양의 수분량, 펌프의 작동여부 등은 앱을 이용하여 실시간으로 확인이 가능하며, 스마트폰 앱을 이용한 수동조작 또한 가능하다. 본 기술은 집수, 저류, 공급, 통신, 제어, 센서 총 6종의 모듈로 구성되어 있으며, 사용자의 환경 및 예산의 따라 집수, 저류, 공급 모듈 등 맞춤형 제품 구성이 가능하도록 개발하였다. 저류조의 물공급을 관리, 제어하는 시스템으로 센서로부터 전송받은 데이터를 기준으로 펌프를 작동시켜 수분공급을 제어할 수 있으며 해당 기록을 서버에 저장하여 데이터의 통계를 구할 수 있도록 하였다. 사용자가 앱을 통하여 직접적인 제어 및 가동환경에 대한 설정을 할 수 있어 사용자가 직접 현장에 오지 않아도 토지의 현황과 저류조의 수위, 수분 공급상황 등을 직접 제어할 수 있도록 개발하였다.

• 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 2010년도 학술발표회
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• pp.1221-1225
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• 2010

본 연구에서는 스프레드시트를 기반으로 하는 Microsoft EXCEL의 VBA(Visual Bafor Application)를 이용하여, 빗물 유출수 관리가 필요한 지역을 결정하고, 해당 유역에 적용가능한 관리방안을 선정하며, 관리방안 적용에 따른 효과를 분석할 수 있는 시스템을 개발하였다. 모형의 검보정이 완료된 SWAT 모형의 결과를 이용하였으며, 비구조적 관리방안은 모형의 매개변수 및 입력자료 수정을 통해 효과를 분석하였다. 구조적 관리방안은 각 관리방안의 최대 집수면적 및 각 오염물질 별 제거효율을 이용하여 관리방안 효과를 분석하였다. 각 관리방안의 설계규모는 최대 배수면적과 이를 바탕으로 산정된 수질처리용량으로부터 결정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.298-298
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• 2011

다양한 수문학적 순환 성분들의 영향을 받는 유역의 포화과정은 토양층의 공간적 이질성과 맞물려 매우 복잡한 거동특성을 보이는 것으로 알려져 왔다. 이와 관련하여 주목해 볼 만한 지형인자 중의 하나로서 지형지수(topographic index)를 들 수 있다. 지형지수는 TOPMODEL의 주요한 입력변수 중의 하나로서 그 공간적 분포에 따라 유역의 상대적인 포화도를 용이하게 평가할 수 있는 객관적인 수단을 제공한다. 하지만 신뢰성 있는 지형지수의 산정은 상당히 까다로운 작업으로서 정확한 지형지수를 산정할 수 있는 절대적인 방법은 존재하지 않는 것으로 알려져 있다. 이는 지금까지 개발된 DEM을 기반으로 한 각종 흐름방향 모의기술의 수준이 아직 자연적인 지형형상을 완전히 반영하지 못함에 기인한다. 본 연구에서는 8-흐름방향방법의 단점을 보완하기 위하여 개발된 바 있는 $\infty$-흐름방향방법에 따라 지형지수를 산정하여 유역이 공간적으로 포화되어 가는 과정을 모의하여 보았다. $\infty$-흐름방향방법은 각도의 형태로 흐름방향을 산정하여 고정된 흐름방향의 구속에서 벗어남과 동시에 최소한의 흐름분산(flow dispersion) 모의를 허용하여 유역규모의 포화과정을 효율적으로 모의할 수 있는 수단으로 판단된다. 대상유역으로는 설마천 유역을 선택하였으며 지형분석 과정에는 Arc GIS를 기반으로 운용되는 software 중의 하나인 TauDEM을 적용하였다. 아래 그림은 각각 포화도 20%, 50%, 90%에 해당하는 포화역을 도시한 것으로 하천망으로 중심으로 유역이 공간적으로 포화되어 가는 과정을 효율적으로 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 본 연구를 통하여 제시되는 방법론은 자연유역의 유출응답 속에 내재하는 동적특성이나 비선형특성에 대한 체계적인 접근을 가능하게 하는 효율적인 수단을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.305-305
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• 2011

비점오염물질은 강우시 유출되기 때문에 일 또는 계절간 배출량의 변화가 커서 예측의 정량화가 어려워 인위적 조절이 어려운 실정이다. 특히 도시유역의 경우 인구증가와 도시개발에 따른 불투수면적의 증가로 우기시에 오염물질이 빗물과 더불어 하천으로 유입되기 때문에 비점오염원에 대한 하천 수생태계 보호에 대한 노력이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 초기우수와 더불어 발생하는 비점오염물질저감을 위하여 도로 집수구에 차집된 우수를 여러 개의 사층을 통과시켜 여과, 흡착 하는 방법으로 침투 배출시키는 Filter Box를 개발하였고 초기강우와 지속강우에 대한 여과실험을 통하여 배수에 따른 여과 처리 및 비점오염 처리효율을 분석하였다. Filter Box에 의한 비점오염물질 저감 효과 분석결과 BOD, T-N, T-P, 중금속 등이 약 70~90% 제거되는 것으로 나타났으며 초기우수 발생유량 7mm 기준 30분 이내에 여과 처리가 가능한 것으로 분석되었다. 따라서 Filter Box 시공에 따른 하천으로 유입되는 비점 오염물질의 제거와 더불어 도심지역 지하수위 증가 등의 효과가 있을 것으로 사료된다.