• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권6호
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• pp.745-753
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• 2017

본 연구에서는 도시 개발에 따라 왜곡된 도시 물 순환을 LID 시설을 통하여 자연적인 물 순환으로 되돌리고자 하는 설계전략이 제안된다. 이는 도시 개발 전과 후의 유황곡선이 동일하게 유지되는 최적의 LID 시설 설계용량을 결정함으로서 구현된다. 부산 녹산 국가산업단지의 일부지역이 연구대상지역으로 선정되었으며, 다양한 토지이용시나리오 및 LID 시설 설계용량에 대한 강우유출수 모의를 위하여 EPA SWMM이 구축되었다. 연구대상지역이 개발이전에 임야지역 또는 농경지역이라 가정하였을 경우, 도시 개발 이후에도 유황곡선이 도시 개발 전과 동일하게 유지되기 위해서는 불투수지역의 7.3% 또는 5.5%를 생태저류지의 면적으로 할당해야 함을 확인하였다. 또한 지역별 강우특성에 따른 생태저류지 설계용량의 민감도 분석을 수행한 결과, 농경지역의 개발 시에는 불투수지역의 3.8~5.5% 정도의 설계용량이 필요한 것으로 나타남에 따라 지역별 강우특성에 따라 생태저류지의 최적용량이 유의하게 달라질 수 있음을 살펴볼 수 있었다. 반면에, 생태저류지 각 층별 깊이의 변화에 따른 설계용량의 민감도 및 처리대상구역의 크기에 따른 민감도를 분석한 결과, 생태저류지의 설계 제원 및 처리대상구역의 크기에 따른 최적설계용량의 민감도는 크지 않은 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.545-553
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• 2021

기후변화와 도시화로 인해 도시 내 수재해의 발생 빈도가 지속적으로 증가하고 있다. 이로 인한 수재해 피해를 감소하기 위해, 대처방안에 대한 연구가 수행되고 있다. 도시유역의 정량적인 유출량 예측과 홍수량 저감 연구를 위해 유출량에 영향을 미치는 매개변수 중 하나인 침투성을 기준으로한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 부산의 대표적 도시하천인 온천천 유역을 대상으로 SWAT 모형을 모의하여 수문학적반응단위별로 CN 값을 산정하여 침투성 맵을 작성하였다. 작성한 침투성 맵을 바탕으로 EPA SWMM을 이용해 단기 강우사상에 대해 LID 기술 적용이 유역의 물순환에 미치는 영향을 분석하였다. 대상유역에 적용된 LID 요소기술로는 주거단지지에 옥상녹화, 도로에 투수성포장을 설치하였다. 침투성 맵을 기준으로 선정된 소유역의 토지피복 상태와 LID 기술 적용에 따라 유출량, 첨두유량, 유출율은 감소하였고 침투량은 증가한 것으로 나타나 LID 기술이 도시유역의 물순환에 긍정적인 효과를 내는 것으로 확인하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제28권5호
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• pp.676-685
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• 2012

As impermeable layer continues to increase with the urbanization process, direct input of nonpoint source pollutants into water bodies via stormwater has caused serious effects on the aquatic ecosystem. Potential applications of rain gardens are increasing not only as best management practices (BMP) for reducing the level of nonpoint source pollutants but also as an ecological engineering alternative for low impact development (LID). In this study, remediation performance of various planting types, such as a mixed planting system with shrubs and herbaceous plants, was assessed quantitatively to effectively manage stormwater and increase landscape applicability. The mixed planting system with Rhododendron lateritium and Zoysia japonica showed the highest removal performance of $76.9{\pm}7.6%$ and $58.4{\pm}5.0%$ for total nitrogen and $89.9{\pm}7.9%$ and $82.4{\pm}5.2%$ for total phosphorus at rainfall intensities of 2.5 mm/h and 5.0 mm/h, respectively. The mixed planting system also showed the highest removal performance for heavy metals. The results suggest that a rain garden with the mixed planting system has high potential applicability as a natural reduction system for nonpoint source pollutants in order to manage stormwater with low concentrations of pollutants and will increase water recycling in urban areas.

• 한국습지학회지
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• 제21권4호
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• pp.384-391
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• 2019

최근 강우시 수계로 유출되는 비점오염물질로 인한 수질오염의 문제를 해결하고자 저영향개발(Low Impact development, LID)을 적용하고 있다. LID 시설 중 침투도랑 (Infiltration trench, IT) 과 침투화분 (Infiltration Planter, IP) 은 높은 침투율 및 침강지를 통한 오염물질 제거와 식생을 통한 영양염류 저감효율이 높다. 따라서 본 과제에서는 장기간 모니터링을 통한 침투도랑(IT)과 침투화분(IP)의 영양염류 오염물질 제거효율에 대해 분석하였다. 침투도랑(IT)과 침투화분(IP) 두 시설 모두 TSS 약 84%, TP 약 76%이상으로 제거효율이 높은것으로 나타났는데 이는 인의 화합물과 퇴적물간의 이온교환으로 인한 것으로 나타났다. 질소의 경우 침투화분시설(IP)의 제거효율이 침투도랑(IT)에 비해 약 28% 높은것으로 분석되었다. 이는 침투도랑(IT) 내 여재와 침강지에서의 침전을 통한 입자성 질소를 제거하는데 효과적이었으며, 암모늄질소(NH₄-N)와 아질산염 질소(NO₂-N)의 감소 및 질소(NO₃-N)의 증가는 질산화 및 탈질산화로 인한것으로 나타났다. 침투도랑(IT 모니터링 이벤트 중 강우강도가 11mm/hr로 강한 강우사상에서의 TN 및 TP의 저감효율은 각 34% 및 55%로 저감효율이 낮았으나, 5mm이하의 강우강도에서의 저감효율은 약 100%로 높은것으로 분석됬다. 반면 침투화분시설(IP)은 최대 강우강도 27mm/hr에서도 TN 및 TP의 저감효율은 97%이상으로 높은것으로 나타났다. 두 시설 모두 영양염류의 제거효율은 좋은것으로 나타났으나, 시설용량 및 HRT가 높고 시설 내 식생이 적용된 침투화분시설(IP)이 영양염류 제거효율이 더 높은것으로 분석되었다.

• 한국습지학회지
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• 제21권4호
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• pp.354-364
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• 2019

스리랑카는 지리적으로 섬으로 형성된 국가로 기후변화에 민감한 나라이다. Kurunegala시는 2009년부터 2019년까지 약 11년 동안 도심지 내 연평균 기온이 0.69±0.37℃로 꾸준하게 증가하였으며, 강우패턴도 변화하고 있다. 그러나 도시 개발 계획시 기후변화 및 기후재난에 대한 규정이 미흡하여 인적 및 물적 피해가 우려되고 있다. 따라서 본 연구는 스리랑카 Kurunegala시의 인문학적 및 자연적 특성을 조사분석하고 기후변화 적응에 대한 방안을 수립하기 위하여 수행되었다. Kurunegala시의 기후변화 적응방안은 기후변화에 대한 정성적 위험 평가를 수행하여 개발하였다. 정성적 위험평가 결과 Kurunegala시의 주요 문제점은 음용수, 수자원 및 건강 관련 인프라로 분석되었다. 물부족 및 도시 내 온도를 완화하기 위한 방안으로는 기존 사회인프라에 비점오염저감, 도시 열섬현상 저감 및 건전한 물순환 체계 구축 등 다양한 효과를 유도하는 저영향개발기술(Low Impact Development, LID)의 적용이 효과적인 것으로 나타났다. 본 자료는 Kurunegala시와 같이 기후변화에 따른 물문제를 안고 있는 도시의 물문제 해결에 활용될 수 있다.

• 한국물환경학회지
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• 제35권1호
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• pp.72-77
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• 2019

Soil type in LID infiltration practices plays a major role in runoff reduction efficacy. In this study, the effects of infiltration rate of foundation ground under bioretention on annual runoff reduction rate was evaluated using LIDMOD3 which is a simple excel based model for evaluating LID practices. A bioretention area of about 3.2 % was required to capture surface runoff from an impervious area for a 25.4 mm rainfall event. The relative error of runoff from bioretention using LIDMOD3 is 10 % less than that of SWMM5.1 for a total rainfall event of 257.1 mm during the period of Aug. 1 ~ 18, 2017, hence, the applicability of LIDMOD3 was confirmed. Annual runoff reduction rates for the period 2008 ~ 2017 were evaluated for various infiltration rates of foundation ground under the bioretention which ranged from 0.001 to 0.600 m/day and were converted to annual runoff reduction for hydrologic soil group. The runoff reduction rates within hydrologic soil group C and D were steeply increased through increased infiltration rate but not steep within hydrologic A and B with reduction rates ranging from 53 ~ 68 %. The estimated time required to completely empty a bioretention which has a storage depth of 0.632 m is 3.5 ~ 6.9 days and we could assume that the annual average of antecedent rainfall is longer than 3.5 ~ 6.9 days. Therefore, we recommended B type as the minimum hydrologic soil group installed LID infiltration practices for high runoff reduction rate.

• 한국습지학회지
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• 제19권3호
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• pp.271-278
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• 2017

최근 비점오염물질 처리를 위하여 저영향개발(low impact development) 기술이 적용되고 있으며, 레인가든 기술은 생물학적 및 물리화학적 처리에 의하여 비점오염물질 저감에 기여하기에 광범위하게 적용되고 있는 LID 기술 중 하나이다. 그러나 유지관리를 지속적으로 수행하지 않아 시설 내 막힘 현상 등의 문제가 발생한다. 따라서 본 연구는 효율적인 물수지 및 오염물질 저감을 위해 레인가든 기술의 구성 요소 배치의 개발 및 평가를 위하여 수행하였으며, 서로 다른 2개의 하이브리드 레인가든 시스템 구축을 통하여 시스템의 최적화된 설계 및 구성요소의 배열을 도출하였다. 분석 결과, 시스템의 구성요소를 직렬로 배열 시 저감량은 유출량의 경우 96%, 오염물질 중 입자상 물질은 99%, 유기물질은 93% 및 중금속은 95%로 나타났다. 반면 시스템이 병렬로 배열 될 시, 유출량은 65% 저감되었으며, 평균 오염물질 저감효율은 TSS는 94%, 영양물질은 80% 및 중금속은 85%으로 평가되었다. 또한, 시스템의 구성요소가 비점오염물질 저감에는 침전, 침투도랑 및 식재부의 순서가 중요한 영향인자로 나타났다. 향후 레인가든 시스템 개발 시 최적화 설계 인자로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제22권6호
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• pp.115-124
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• 2019

In a climate change environment where heat damage and drought occur during a rainy season such as in 2018, a vegetation-based LID system that enables disaster prevention as well as environment improvement is suggested in lieu of an installation-type LID system that is limited to the prevention of floods. However, the quantification of its performance as against construction cost is limited. This study aims to present an experiment environment and evaluation method on quantitative performance, which is required in order to disseminate the vegetation-based LID system. To this end, a 3^rd quartile huff time distribution mass curve was generated for 20-year frequency, 60-minute probable rainfall of 68mm/hr in Cheonan, and effluent was analyzed by recreating artificial rainfall. In order to assess the reliability of the rainfall event simulator, 10 repeat tests were conducted at one-minute intervals for 20 minutes with minimum rainfall intensity of 22.29mm/hr and the maximum rainfall intensity of 140.69mm/hr from the calculated probable rainfall. Effective rainfall as against influent flow was 21.83mm/hr (sd=0.17~1.36, n=20) on average at the minimum rainfall intensity and 142.27mm/hr (sd=1.02~3.25, n=20) on average at the maximum rainfall intensity. In artificial rainfall recreation experiments repeated for three times, the most frequent quartile was found to be the third quartile, which is around 40 minutes after beginning the experiment. The peak flow was observed 70 minutes after beginning the experiment in the experiment zone and after 50 minutes in the control zone. While the control zone recorded the maximum runoff intensity of 2.26mm/min(sd=0.25) 50 minutes after beginning the experiment, the experiment zone recorded the maximum runoff intensity of 0.77mm/min (sd=0.15) 70 minutes after beginning the experiment, which is 20 minutes later than the control zone. Also, the maximum runoff intensity of the experiment zone was 79.6% lower than that of the control zone, which confirmed that vegetation unit-type LID system had rainfall runoff reduction and delay effects. Based on the above findings, the reliability of a lab-level rainfall simulator for monitoring the vegetation-based LID system was reviewed, and maximum runoff intensity reduction and runoff time delay were confirmed. As a result, the study presented a performance evaluation method that can be applied to the pre-design of the vegetation-based LID system for rainfall events on a location before construction.

• 한국습지학회지
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• 제19권3호
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• pp.359-365
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• 2017

도로 및 주차장과 같은 불투수면은 건기시 중금속과 입자상 물질을 축적하여 강우시 하천 수질을 악화시키는 원인으로 작용하며, 도시의 물순환 체계를 왜곡시킨다. 이에 정부는 최근 인도와 주차장의 불투수면을 투수가 가능한 LID 시설 중 하나인 투수 및 잔디 블록으로 대체하는 정책을 추진 중에 있다. 그러나 불투수면을 투수 및 저류가 가능한 잔디 블록으로 대체할 때 발생하는 건설폐기물은 환경을 오염시킬 뿐만 아니라 공사비용을 증가시킨다. 따라서 본 연구는 건설폐기물을 최소화 할 수 있는 비용 효율적인 주차장 시공방법을 제안하기 위해 수행되었다. 본 연구는 Lab-scale 실험을 통해 기존의 시공방법과 본 연구에서 제안하는 방법에 대한 물순환 능력 및 경제성 등의 비교분석을 수행하였다. 본 연구에서 제안하는 시공방법은 기존 아스팔트 천공, 투수기층재 및 부설층 포설 및 다짐, 노상다짐, 블록 포설, 틈새재 포설 및 다짐의 순이며, Lab-scale 실험 결과 기존 방법과 제안 기법에서 표면유출량, 침투량, 저류량 및 강우유출 지체시간은 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 반면 폐기물 발생량 및 경제성 평가에서는 본 제안기법이 기존 시공법보다 약 86% 건설폐기물이 적게 발생하며, 이에 따른 비용이 약 70% 절감되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안하는 시공 방법이 기존 방법과 물순환 효과는 비슷하지만, 시공절차가 용이하고 경제성이 높은 것으로 평가되었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권4호
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• pp.272-278
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• 2016

투수성 포장은 도시에서 불투수면 증가에 따라 발생하는 환경문제에 대응하기 위한 대표적인 저영향개발 (Low-Impact Development, LID) 기법의 하나이다. 도시의 도로가 투수성 포장으로 바뀐다면 도시의 불투수면이 약 절반으로 줄어들고, 더 나가 지붕으로부터의 강수 유출까지 수용할 수 있다면 도로는 도시 물 순환 문제의 원인자에서 해결자로 전환될 수 있다. 그러나 국내에서는 경험과 인식의 부족으로 투수성 포장을 적용하는 경우가 거의 없는 실정이다. 도로 포장을 설계, 시공 및 관리하는 도로 기술자는 전통적으로 포장 구조에 물이 들어가는 것을 피하려 하고, 수자원 전문가는 투수성 포장의 도시홍수 저감효과에 대해서 의문을 가진다. 본 연구에서는 국내외의 다양한 연구 결과를 검토하여 투수성 포장에 대한 역사와 최신 기술을 분석하였다. 최신의 투수성 포장 기술을 요약하면 다음과 같다. 첫째, 투수성 포장은 기존의 방법대로 설계해도 노상 약화와 동결 융해로 인한 구조적인 문제가 없다. 둘째, 투수성 포장의 저수층 두께의 조절로 도시수문 설계에 직접 반영할 수 있다. 셋째, 기존의 다른 비점오염 처리시설에 비하여 수질처리 효과가 떨어지지 않는다. 특히 투수성 포장은 겨울철 제설제 사용을 저감하여 보다 친환경적이다.