• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.114-114
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• 2019

최근 들어 집중호우 및 토지이용 변화로 인한 고탁수 문제가 빈번히 발생하고 있다. 이러한 탁수 및 수질오염 문제를 해결하기 위해 환경부는 비점오염원 관리지역을 선정하였으며, Best Management Pratices(BMPs), Low Impact Development(LID) 등 다양한 저감 대책을 시행하고 있다. 비점오염원의 발생원인과 발생위치를 정확하게 증명할 수 없으므로 유역 내 수문 및 수질을 모의할 수 있는 Soil and Water Assessment Tool(SWAT) 모델이 다양한 비점오염원 연구에 널리 활용되고 있다. 그러나 SWAT 모델은 Hydrologic Response Unit(HRU)의 경사도와 경사장을 산정할 때 소유역 내 평균 경사도를 이용하여 토양유실량 및 유출특성을 모의에 필요한 매개변수들을 산정한다는 한계점이 있다. 본 연구에서는 이러한 SWAT 모형의 단점을 보완하기 위하여 실제 경작지를 기준으로 HRU를 생성하고, 실측 경사도와 경사장을 적용하기 위한 기술을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 기술을 고탁수로 인해 비점오염원 관리지역으로 지정된 도암호 유역에 적용하여 실측 경사도와 경사장을 적용하여 모의한 유출량과 기존의 SWAT 모델을 통해 모의한 유출량을 비교 분석하였다. 기존 모델의 결과와 본 연구에서 개발한 기술을 적용하여 모의한 결과를 비교하였을 때 수문 컴포넌트 중 중간유출과 기저유출에 있어서 차이가 발생한 것을 알 수 있었다. 또한 본 연구에서 개발된 기술을 적용함으로써 도암호 유역에서 비교적 정확한 토양유실과 Suspended Solids(SS) 모의 결과를 나타냈다. 하지만 본 연구는 도암호 유역만을 대상으로 수행되었기 때문에 다른 비점오염 관리지역에 확대 적용하여 본 연구의 결과를 재검토할 필요가 있다.

• 한국물환경학회지
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• 제38권4호
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• pp.177-189
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• 2022

Nature-based Solutions (NbS) are defined as practical and technical approaches to restoring functioning ecosystems and biodiversity as a means to address socio-environmental challenges and provide human-nature co-benefits. This study reviews NbS-related literature to identify its key characteristics, techniques, and challenges for its application in climate-adaptive water management. The review finds that NbS has been commonly used as an umbrella term incorporating a wide range of existing ecosystem-based approaches such as low-impact development (LID), best management practices (BMP), forest landscape restoration (FLR), and blue-green infrastructure (BGI), rather than being a uniquely-situated practice. Its technical form and operation can vary significantly depending on the spatial scale (small versus large), objective (mitigation, adaptation, naturalization), and problem (water supply, quality, flooding). Commonly cited techniques include green spaces, permeable surfaces, wetlands, infiltration ponds, and riparian buffers in urban sites, while afforestation, floodplain restoration, and reed beds appear common in non- and less-urban settings. There is a greater lack of operational clarity for large-scale NbS than for small-scale NbS in urban areas. NbS can be a powerful tool that enables an integrated and coordinated action embracing not only water management, but also microclimate moderation, ecosystem conservation, and emissions reduction. This study points out the importance of developing decision-making guidelines that can inform practitioners of the selection, operation, and evaluation of NbS for specific sites. The absence of this framework is one of the obstacles to mainstreaming NbS for water management. More case studies are needed for empirical assessment of NbS.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.302-302
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• 2023

최근 도시의 왜곡된 물순환 문제를 해결하기 위해서 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법을 적극적으로 도입하고 있다. 저영향개발은 자연의 침투, 증발산, 여과 등의 자연기작을 모방하여 강우유출수를 침투 및 저류시키는 기법으로 물순환 체계를 회복시킬 수 있다. 저영향개발 기법의 하나인 벽면녹화는 건축물이나 기반 시설물의 벽면과 같은 인공지반에 기반을 조성하고 식물을 식재하는 시설로 짧은 시간에 녹지 면적을 만들 수 있다. 또한, 건축물로 인해 생겨난 수직적인 면을 녹지로 활용할 수 있어 도시에 매우 특화된 시설이다. 본 연구는 벽면녹화의 저영향개발 시설로서의 성능을 확인하기 위해 실내 실험을 진행하여 강우유출수 저감효과 및 지체시간 지연효과를 확인하였다. 강우유출수 저감효과는 유입량 대비 저류량을 기준으로 유출저감률을 산정하여 분석하였으며, 총 유출시간을 측정하여 지연효과를 판단하였다. 벽면녹화 현장실험 대상지는 경상남도 양산시 물금읍 부산대학교 양산캠퍼스에 위치한 한국 녹색인프라저영향개발센터이며, 실내에 플랜터형 벽면녹화 시스템을 적용하였다. 부산시 금정구 2012년~2021년의 강수량을 사용해 백분위수 강우사상을 기준으로 30, 50, 70mm/hr의 강우 시나리오를 선정하였다. 물순환 효과를 판단하기 위해 불투수면을 대조군으로 설정하여 불투수면의 유출이 종료되는 시점까지 지표면 유출을 모니터링 하였다. 그 결과, 30, 50, 70mm/hr 시나리오별 유출률은 91.76%, 92.18%, 94.54%로 불투수면과 대비하여 유출이 적게 발생하였으며 총 유출시간은 불투수면대비 47분, 88분, 58분 증가하여 지연효과가 있음을 확인하였다. 본 연구는 실험을 통해 벽면녹화의 수문학적 성능을 분석하고자 유출량 저감효과와 지연효과를 확인하였다. 추후 다양한 강우 시나리오와 제원에 따라 실험이 수행된다면 더 정확히 벽면녹화의 물순환 효과를 확인할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.364-364
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• 2023

최근 환경부에서 발표한 「제3차(2021~2025) 강우유출 비점오염관리 종합대책(2020)」에 의하면, 우리나라는 지난 50년간 급격한 도시화, 산업화 과정을 거치면서 불투수면적이 전 국토의 약 22.4%에 달한다고 보고되고 있다. 특히 전체 소권역의 6%에 해당하는 51개 소권역의 경우 불투수 면적률 25%를 넘어서고 있는 것으로 조사되었다. 이러한 불투수면의 증가는 기후변화에 의한 영향으로 토양 침투량과 기저유출량을 감소, 갈수기 하천건천화 심화, 우기 표면유출수 증가를 가중시키며 이로인한 비점오염물질 유입 증가, 수질 악화의 원인으로 작용 될 수 있다. 이에 정부에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 사업 및 친환경그린인프라(Green Infrastructure, GI) 기술요소를 적용하여 도시지역 기후위기 대응 수단의 일원으로 우수유출 저감, 물순환 구조 개선, 비점오염원을 관리하고자 '그린빗물인프라(Green Stormwater Infrastructure, GSI) 조성 사업'을 추진하여 공공청사를 중심으로 학교, 도서관, 체육시설, 공원 등 적용 범위를 확대하고 있다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 가장 취약한 해안도시지역인 경상남도에 위치하고 있으며, 불투수면적이 높고 노후화된 소규모 청사 2곳을 시범 구역으로 선정하였다. 각 시범 구역별 GSI 시설 적용이 가능한 주차장, 화단, 옥상 등의 개선방안을 제시하였으며, 적용 규모를 달리하여 물순환·물 환경 개선 효과를 검증하였다. 검증에는 국내에서 개발된 K-LIDM 모형을 활용한 우수유출저감 및 직접유출체적 산정결과를 통해 물순환 효과를, 국립환경과학원에서 제시되고 있는 '토지계 지목별 발생부하원단위', 수질환경개선 보고서에서 제시된 침투형, 식생형 비점오염저감시설의 저감효율을 활용하여 물순환 저감효과를 분석하여 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.272-272
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• 2020

급격한 도시화와 기후변화로 인해 기존 물순환 체계가 왜곡됨에 따라 저영향개발(Low Impact Development) 기법의 필요성이 증가하고 있는 추세이다. LID 요소 중 하나인 옥상녹화는 국내에 도입이 많이 되었고 적정 설계인자를 설정하기 위해 지속적으로 연구를 수행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 옥상녹화 설계인자의 설정과 수문·식생·토양을 고려한 시나리오 구축을 통해 국내 물순환 모형인 K-LIDM을 이용하여 옥상녹화의 정량적 물순환 효율성 분석을 수행하였다. 대상유역은 한국 그린인프라 저영향개발센터 내 옥상녹화 실험장으로 옥상녹화에서 계측하고 있는 측정값을 기반으로 K-LIDM 모형 검보정을 수행하고 옥상녹화의 설계인자에 따른 시나리오를 통해 수문학적 성능평가를 수행하였다. 단기강우 시나리오를 적용하였을 때 옥상녹화는 일반콘트리트 옥상에 비해 5.25 ~ 36.48%의 유출저감률이 산정되었으며, 유출저감 한계효율은 지속시간 60분, 120분, 180분 일 때 각각 8.93%, 6.17%, 5.25%로 산정되었다. 장기강우 시나리오를 적용하였을 때는 연평균 53.54%의 유출저감률이 산정되었다. 또한 토심의 증가에 따른 유출량 감소는 관목>교목>지피 식물 순으로 나타났으며, 토심이 1cm 증가할 때의 저감유출랴은 지피 식물의 경우 0.0002㎥/s, 교목의 경우 0.0005㎥/s, 관목의 경우 0.0008㎥/s로 나타났다. 옥상녹화는 건물 설계에 따른 적재하중과 환경조건, 식물선정, 생육에 많은 영향을 받는 기술요소이므로 다양한 시나리오를 통한 수문학적 성능평가가 필요시 된다. 본 연구결과는 정량적 옥상녹화시스템 효율성 검증을 실시하기 위한 옥상녹화 설계가이드라인에서 고려사항을 제시할 수 있는 기준이 될 것이라고 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권8호
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• pp.603-611
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• 2022

도시지역에서는 도시화로 인해 불투수면적이 지속적으로 증가하고 있고, 이는 빗물이 지표하로 침투 및 침루되는 기작을 방해하여 대부분의 빗물이 표면유출되도록 하고 있어 물순환의 왜곡이 심화되고 있다. 물순환의 왜곡은 강우-유출로 인한 수재해 뿐만 아니라, 하천 건천화 및 수질 악화, 생태계 균형 파괴 등 다양한 방면에 영향을 미치는데, 이러한 문제점을 해결하기 위해 환경부에서는 저영향개발 기법의 활용을 적극 권장하고 있다. 저영향개발 기법을 적용하기 위해서는 대상지 개발 이후의 유출증가량을 처리할 수 있는 빗물관리 목표량을 설정해야하는데, 현행 기준에서는 10년 강우 기간의 일단위 강우사상으로 빗물관리 목표량으로 제시하고 있어, 강우기간 및 대상에 대한 개선 연구가 필요하다. 본 연구에서는 물순환 개선을 위한 빗물관리 목표량의 설정에 무강우 지속시간(IETD)을 이용한 독립 강우사상의 구분과 통계분석을 통해 현행 기준과의 차이를 분석하였다. 부산광역시의 1991년에서 2020년까지 30년 강우자료를 이용하여 자기상관계수 분석, 변동계수 분석, 연평균 강우사상 발생개수 분석 등의 방법을 적용하였고, 대상 강우기간에 따라 무강우 지속시간을 선정하였다. 모집단의 표본이 많을수록 무강우 지속시간이 증가하는 경향을 보였다. 또한, 무강우 지속시간에 따른 독립 강우사상의 강우량 규모별 지속시간과 시간분포를 분석하여 빗물관리 목표량에 따라 표준 설계강우량을 산정할 수 있는 방안을 제시하였다. 이에 본 연구와 같이 무강우 지속시간의 선정을 통해 독립 강우사상들의 충분한 표본을 이용한다면, 보다 개선된 빗물관리 목표량을 설정이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제15권4호
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• pp.535-541
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• 2013

도시화로 인한 불투수층의 증가는 강우시 유출량 증가, 침투량 감소, 증발산량 감소 등을 유발시키고, 다량의 비점오염물질을 유출시킨다. 이러한 도시화에 의한 환경영향을 최소화하기 위하여 환경부는 2012년 이후 그린빗물인프라(Green Stormwater Infrastructure, GSI)기법을 정책적으로 도입하여 자연적 물순환을 구축하고 비점오염 유출저감을 저감하고자 한다. 본 연구에서는 자연적 물순환 구축을 통한 비점오염저감을 위하여 다양한 강우사상에 적용 가능한 침투여과기술을 개발하고자 한다. 기술의 실제 적용성 평가에 앞서 연구실 규모의 기술평가를 실시하였으며, 8회의 유량변화를 통한 평가를 수행하였다. 연구실 실험결과, 시설의 침투수, 저류수 및 유출수의 오염물질별 평균 EMC의 저감효율은 모든 오염물질 항목에서 50~90%의 범위로 높게 나타났는데 이는 높은 침투유량(약 35%)과 저류량(39%)에 의한 유출저감에 의해 나타났다. 침투여과시설의 지속적 효율은 막힘현상의 최소화로 나타나는데 본 기술의 공극 막힘현상은 누적 TSS 양이 $8.3{\sim}9.0kg/m^2$의 범위에 도달할 때 발생하였으며, 이 값은 타 연구결과에 비해 큰 값으로 나타나 장기간 높은 효율을 유지할 수 있는 것으로 분석되었다. 초기침강지를 설치하지 않은 상태에서도 시설로부터 유출되는 시료내 평균 입경크기는 $10{\mu}m$로 나타났기에 침강지를 설치할 경우 입자제거에 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.72-79
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• 2018

소규모 바이오 리텐션과 유사한 기능을 수행하는 식물재배화분은 유출저감과 함께 비점오염을 저감할 수 있다는 측면에서 도시지역에 유망한 LID 시설이다. 본 연구에서는 2개소의 실증 식물재배화분을 모니터링 평가하였다. 이 시설을 통하여 1개소의 시설에서는 강우량이 15mm 이하일 경우 85-100% 유출저감을 달성하였으며 강우량 50mm에서는 50-64%의 유출저감을 나타내었다. 이와 같은 조건에서 TSS와 유기물질, 영양소 및 중금속의 저감효율은 40-95% 이었다. 이와 반면에 다른 시설에서는 동일한 강우조건에서 강우유출수 전량이 포착되어 유출발생이 일어나지 않았는데 식물재배화분 통과 후 배수 및 지하여건에 대한 정밀한 재평가가 필요한 것으로 나타났다. 이와 같은 상황이 주변 지하수나 지하구조물에 위해를 가할 수 있으므로 식물재배화분의 설계 및 시공시 투수속도에 면밀한 검토가 필요하며 투수계수가 지나치게 큰 지역에는 토목섬유 포설이나 차수 배리어와 같은 라이닝 시공을 실시해야 한다.

• 한국습지학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-9
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• 2024

이 연구에서는 서낙동강을 구성하는 소유역 중 대지면적 비율이 크고 인구밀도가 높은 해반천 유역의 유출 및 수질을 모의하기 위한 HSPF(Hydrological Simulation Program-FORTRAN)모형을 개발하였다. 유역에서 발생하는 비점오염 부하량을 관리하기 위한 세 가지 시나리오가 개발되어 모형에 적용되었고, 오염부하량의 감소와 부하지속곡선에 대비한 수질 기준 초과율이 분석되었다. 시나리오는 비점오염의 발생을 줄이기 위한 도로 청소, 다양한 저영향 개발 기법을 고려한 유출 저감 조치, 그리고 강으로 들어가는 비점오염원을 완화하기 위한 유입 저감 조치로 구성되었다. 첫 번째 시나리오에서는 김해시의 도로 청소 차량 수와 같은 실제 조건이 고려되었으며, 두 번째와 세 번째 시나리오에서는 적용 가능한 토지 이용별 면적의 50%에 저영향 개발 기법을 적용하는 것으로 적용되었다. 모든 세 가지 조치를 적용한 결과, BOD 오염 물질 부하가 58.28%, T-N은 58.49%, T-P는 51.56% 감소할 수 있는 것으로 도출되었다. 또한, 5년간 누적된 수질 측정의 60번째 백분위수를 목표 수질로 설정하고 구축된 유량지속곡선에 의한 초과율분석 결과, 결과적으로, BOD의 경우 조치 적용 전 41.57%의 초과율이 조치 후 16.32%로 감소하여, 초과율이 25.25% 감소하였다. T-N의 경우 조치 전 40.31%에서 조치 후 22.84%로, T-P의 경우 62.43%에서 27.22%로 감소하였다.