• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.8
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• pp.583-595
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• 2020

In this study, using the RCP scenario for Hyoja Drainage subbasin of Cheonggyecheon, we analyzed the change with the Historical and Future rainfall calculated from five GCMs models. As a result of analyzing the average rainfall by each GCMs model, the future rainfall increased by 35.30 to 208.65 mm from the historical rainfall. Future rainfall increased 1.73~16.84% than historical rainfall. In addition, the applicability of LID element technologies such as porous pavement, infiltration trench and green roof was analyzed using the SWMM model. And the applied weight and runoff for each LID element technology are analyzed. As a result of the analysis, although there was a difference for each GCMs model, the runoff increased by 2.58 to 28.78%. However, when single porous pavement and Infiltration trench were applied, Future rainfall decreased by 3.48% and 2.74%, 8.04% and 7.16% in INM-CM4 and MRI-CGCM3 models, respectively. Also, when the two types of LID element technologies were combined, the rainfall decreased by 2.74% and 2.89%, 7.16% and 7.31%, respectively. This is less than or similar to the historical rainfall runoff. As a result of applying the LID elemental technology, it was found that applying a green roof area of about 1/3 of the urban area is the most effective to secure the lag time of runoff. Moreover, when applying the LID method to the old downtown area, it is desirable to consider the priority order in the order of economic cost, maintenance, and cityscape.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.254-254
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• 2023

도시화로 인한 불투수면 증가에 따른 물 순환 왜곡 현상이 발생하고 있으며, 이에 따라 물관리를 위한 저영향개발 기법이 국내외에서 적극 도입되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 강우입력에 따라 LID 해석이 가능한 저영향개발 디지털트윈 분석 시뮬레이터를 개발하였다. LID DT 분석 모듈은 LID 시설 해석에 특화된 모형으로 시나리오 강우 기반 시뮬레이션 및 실시간 강우량 연동을 통한 모의가 가능하며, LID 시뮬레이션을 위해 개별적으로 활용함과 동시에 실시간 강우량 연계 시뮬레이션이 가능하도록 개발하였다. 유역유출 계산은 SWMM 모형의 비선형 저류방정식을 기반으로 유출해석 및 기본 LID 해석은 EPA SWMM 엔진으로 해석하며 저수지 추적이 요구되는 빗물이용시설의 경우 별도의 모듈을 적용하였으며, SWMM LID 해석 결과의 시설별 상세 결과 표출이 가능하도록 개발하였다. 현재 LID DT 모형의 시범 지구 적용은 세종시 6-4 생활권 해밀마을을 대상으로 하였다. 소유역 24개소, 우수관로 27개소, 소유역 24개소 및 유역면적 51ha로, 총 64개의 LID 시설을 시설형식을 구분하여 소유역별로 적용하였다. LID 시설의 강우 발생일에 대한 첨두유량과 관측 결과를 비교하여 정상 상황과 비정상 상황의 유량 오차 발생 시 점검 경보 알림 기준을 설정하였으며, 이를 통해 LID 시설의 유지보수 정보를 제공할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 실시간 강우 모의를 통해 빗물이용시설의 저류조 용량 대비 현재 빗물저류량을 계산하여 빗물이용시설의 빗물저류량에 대한 정보를 제공하여 물부족 발생알림을 제공 가능할 것으로 예상된다. 따라서 LID DT 시뮬레이터에 및 빗물이용시설 운영에 대한 의사결정 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.363-363
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• 2022

LID 시설에 대한 모니터링은 인력을 활용한 실강우 모니터링을 진행하고 있으나 LID 시설은 소규모 분산형시설로서 인력을 동원한 식생고사, 강우시 모니터링, 현장답사 등 꾸준한 시설확인에 한계가 있으며, LID 시설을 조성한 이후 적정한 유지관리 방법(주기, 빈도, 항목 등)을 인지하지 못하여 막힘현상, 효율저하, 식물고사 등의 문제가 발생한다. 따라서 본연구에서는 딥러닝 분석을 활용하여 강우시 강우모니터링 자료와 LID 시설 내 센서를 통해 측정된 자료를 통해 침투도랑 내 유입수 성상에 대한 예측분석을 수행하였다. 심지 내 LID 시설에 유입되는 오염물질을 예측을 위한 딥러닝 분석을 위해 과거 실강우시 모니터링 자료(TSS, COD, TN, TP)와 대기센서(대기습도, 대기온도, 강수량, 미세먼지) 데이터를 활용하여 딥러닝 모델에 대한 적용가능성 평가를 수행하였다. 측정항목에 대한 상관성 분석을 수행하였으며, 딥러닝 모델은 Tenser Flow를 이용하여 DNN(Deep Neural Network)모델을 활용하여 분석하였다. DNN 모델에 대한 MSE값은 0.31로 분석되었으며, TSS에 대한 평균 50.6mg/L로 분석되었으며, COD 평균 98.7 mg/L로 나타났다. TN의 평균 2.21 mg/L로 분석되었으며, TP 평균 0.67 mg/L로 나타났다. 상관계수분석결과 TSS는 0.53로 분석되었으며, TN과 TP의 상관계수는 0.10, 0.56으로 나타났다. COD의 상관계수는 0.63으로 TSS와 COD, TP에 대한 예측이 된 것으로 분석되었다. 딥러닝을 통한 LID 시설 내 농도변화 예측시 강우시 센서데이터 값은 조밀해야하며 오염물질 농도와 상관성이 높은 항목들에 대해 계측과 실강우 모니터링 자료를 축적하여 미래에 대한 활용성을 높여야 한다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.23 no.1
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• pp.44-53
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• 2021

Urban stormwater runoff contains heavy metals that accumulate in on-site treatment systems, thus resulting to facility deterioration and maintenance problems. In order to resolve these problems, low impact development (LID) technologies that promote natural materials circulation are widely used. LID facilities are capable of treating heavy metals in the runoff by means of plant uptake; however, the uptake or phytoremediation capabilities of plants have not been studied extensively, making it difficult to select the most suitable plant species for a certain LID design. This study investigated the vegetative components of an LID facility, roadside plants, and plants in landscape areas with different heavy metal exposure and frequency to determine the uptake capabilities of different plant species. The plants harvested inside the LID facilities and roadsides with high vehicular traffic exhibited greater heavy metal concentrations in their tissues as compared with the plants in landscape areas. Generally, the accumulation of heavy metals in the plant tissues were found to be influenced by the environmental characteristics (i.e. influent water quality, air pollution level, etc.). Dianthus, Metasequoia, Rhododendron lateritium, and Mugwort were found to be effective in removing Zn in the urban stormwater runoff. Additionally, Dianthus, Metasequoia, Mugwort, and Ginkgo Biloba exhibited excellent removal of Cu. Cherry Tree, Metasequoia, and mugwort efficiently removed Pb, whereas Dianthus was also found to be effective in treating As, Cr, and Cd in stormwater. Overall, different plant species showed varying heavy metal uptake capabilities. The results of this study can be used as an effective tool in selecting suitable plant species for removing heavy metals in the runoff from different land use types.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.453-453
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• 2021

도시지역 비점오염원관리, 물순환 회복, 침투 및 증발산량 증가, 열섬현상 저감을 위한 주요한 방안으로 저영향개발(low impact development, LID)과 그린인프라 기법의 적용되고 있다. LID 시설은 소규모 분산형 시설로써 넓은 지역에 많고 다양한 시설들이 적용되어 시설의 개수가 많으며, 수질 및 토양 내 기성제품에 대한 센서들의 가격은 고가로 형성되어 있어 기기의 경제성 및 유지관리 등 적용하는데 제한적이다. 따라서 과거 모니터링 자료를 기반으로 오염물질들과의 상관성 분석을 통하여 계측이 어려운 항목들을 계측가능한 항목들로부터 예측 가능하며, 선정된 항목들에 대한 비용효율적인 센서를 개발하여 실시간 LID 모니터링이 가능한 비용효율적 모니터링을 개발하였다. 공주대학교 천안캠퍼스의 LID 시설들은 2013년에 조성되어 현재까지 시설이 운영되고 있으며, 5년이상의 과거 강우시 모니터링 자료들을 이용하여 오염물질 상관성 분석을 수행가능 하기에 대상지로 선정하였다. 오염물질 상관성 분석은 2013년부터 2017년도에 침투도랑에서 수행된 강우시 모니터링 자료를 활용하여 각 오염물질들의 상관성을 분석을 수행하였다. 침투도랑 내 유입되는 평균 유입수는 TSS 286.1±318.3 mg/L, BOD 22.6±39.5 mg/L, TN 8.96±5.85 mg/L, TP 1.01±1.11 mg/L로 나타났다. 겨울철에 비해 여름철에서의 오염물질의 유입농도가 높은 것으로 분석되었다. 이는 여름철 고온건조로 인한 노면 내 차량의 주행으로 인한 중금속, 폐타이어 등과 장마철 강우 시 유출된 토사로 인하여 유입수의 농도가 높은 것으로 분석되었다. 오염물질 부하량은 TSS와 COD 0.66으로 유의성이 높은 것으로 나왔으며, COD와 TSS, TP, TN 등 유의성이 높은 것으로 분석되었다. Arduino와 Raspberry PI를 활용하여 저비용 센서와 LTE 모뎀통신과 데이터 베이스 연결하여 개발된 프로그램을 통해서 무선으로 LID 시설에 대한 모니터링을 침투화분2와 식생체류지에 조성하였다. 전력공급이 어려운 식생체류지의 경우 태양열(Solar system) 시스템과 보조 전력 배터리를 조성하여 장마철이나 장기적인 악천후로 인한 전력을 생산하지 못할 경우 보조전력배터리에서 전력을 제공하여 지속적인 모니터링이 이루어지도록 설계하였다. 토양함수량, 토양온도와 Conductivity 등 3종류의 센서를 적용하였으며, 프로그램은 현재 2단계를 통한 2차수정을 통하여 프로그램을 구축하였다. 오차, 오작동, 계측값에 대한 검·보정 작업이 필요하다. 또한 대기자료의 구축을 통해 보다 토양과 LID 시설에 대한 영향분석이 필요한 것으로 사료된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.4
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• pp.321-333
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• 2019

A primary aspect of low impact development (LID) design that affects performance efficiency, maintenance frequency, and lifespan of the facility is the type of filter media as well as the arrangement or media profile. Several LID guidelines providing media specifications are currently available and numerous studies have been published presenting the effectiveness of these systems. While some results are similar and consistent, some of them still varies and only a few focuses on the effect of filter media type and arrangement on system performance. This creates a certain level of uncertainty when it comes to filter media selection and design. In this review, a synthesis of filter media specifications from several LID design guidelines are presented and relevant results from different laboratory and field studies are highlighted. The LID systems are first classified as infiltration or non-infiltration structures, and vegetated or non-vegetated structures. Typical profiles of the media according to classification are shown including the different layers, materials, and depth. In addition, results from previous studies regarding the effect of filter media characteristics on hydraulic and hydrologic functions as well as pollutant removal are compared. Other considerations such as organic media leaching, clogging, media washing, and handling during construction were also briefly discussed. This review aims to provide a general guideline that can contribute to proper media selection and design for structural LIDs. In addition, it also identifies opportunities for future research.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.125-125
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• 2017

우리나라는 도시의 집중화 현상이 점차 심화되고 있으며, 기후변화에 따른 기상 수문학적 영향으로 인해 집중호우, 홍수 등 수재해 증가, 가뭄으로 인한 물 부족 및 물 자급율 저하로 도시의 수원 다원화 및 재활용에 대한 관심이 증가하고 있다. 최근들어 이러한 문제점을 인식하고 각 지자체 별 도시의 건전한 물순환을 회복시키기 위한 노력이 이루어지고 있다. 서울시는 서울특별시 빗물관리 기본계획을 수립하였으며, 수원시는 2013년부터 레인시티를 본격적으로 도입하였고, 환경부는 5곳의 물순환 선도도시를 공모하여 선정하였다. 또한 한국토지주택공사에서는 LID 분산형 빗물관리 기준을 수립하여 지구단위계획지침에 토지이용별 빗물관리 기준을 명시 하였으며, K-water는 에코델타시티와 송산그린시티 개발사업을 수행하면서 도시개발부터 건전한 물순환체계를 유지하기 위하여 저영향개발 기법을 적극 활용하기 위한 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 수변도시 및 물순환 도시에 대하여 소개하고 수변도시, 물순환도시를 정의할 수 있는 여러 방향에 대한 고려사항을 제시하여 물순환 도시에서 검토되어야 할 사항을 확인하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.317-317
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• 2016

저영향개발(Low Impact Development, LID) 시설들은 미국 일본 등 선진국을 중심으로 관련법에 따라 개발 및 적용 되어왔으나 국내에서는 최근에서야 LID 시설을 적용할 수 있는 제도적인 틀을 구축하고 있는 실정이며, 국내 여건에 맞는 LID 시설을 개발하여 그 효용성을 검증하기 까지는 상당한 시간이 소요될 것으로 판단된다. 서울시는 2014년 '서울특별시 빗물관리에 관한 조례 전부개정조례'를 발표함으로써 한국형 LID 시설을 대단위로 적용 하고 검증 할 수 있는 발판을 마련하였다. 서울시의 2014년 전부개정조례에 따르면 시장 및 구청장은 저영향개발 계획 수립의 실효성 확보를 위하여 저영항개발 사전협의 제도를 마련하여 시행하여야 하며, 시장은 저영향개발 지구단위계획을 수립하여야 한다. 이에 따라, 본 연구에서는 실제로 적용 가능한 투수포장 주차장을 설계 할 수 있도록 투수 주차장형 LID 시설을 검증할 수 있는 투수효율성 검증실험단지를 설계 및 구축 하였다. 과거 도심의 우수배제는 중앙 집중형 시스템으로 단기간에 우수를 차집하여 배제하는 방식이었으나, 근래에는 집중형 우수배제 시스템의 위험성, 경제성 그리고 용량한계 등 여러 가지 문제점이 부각되면서 분산형 시스템으로의 전환이 이루어지고 있다. 물순환도시 및 지속가능한 도시 등이 분산형 우수배제 시스템의 예이며, 주차장, 도로, 건물 등 불투수 표면으로부터의 우수를 지면으로 침투 및 침루시키는 방법 등을 활용하여 건전한 물순환을 꾀하고 있다. 침투 및 침루 능력은 각각 포장체 및 포장면 하부구조의 재료와 밀접한 관련이 있으며 재료의 선정은 하부구조의 안정성 확보를 고려하여 선택되어야 한다. 또한 우수 배제를 위한 유공관은 접합점에서 강도를 유지하면서 효율적으로 유수를 배제할 수 있어야 하며, 저류조 설치는 강수의 활용목적에 맞게 선정되어야 한다. 이러한 투수 주차장형 LID 시설은 하나의 시스템으로서 포장체의 재료에 따른 공학적 성질, 하부구조 구축방법 및 재료 선정 그리고 유공관 배열 등에 따라 그 시스템의 거동이 변화하므로 기존에 행해왔던 단순 재료실험으로는 투수성 주차장의 우수배제 시스템을 평가할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 이를 검증할 수 있는 투수효율성 검증실험단지 설계 및 구축하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.436-436
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• 2023

산업혁명을 거치면서 높은 화석연료를 사용하는 제조업 중심의 산업구조와 많은 자원을 필요로 하는 도시의 집중 현상으로 지구 온난화에 따른 이상기후 발생이 증가하고 있다. 이러한 기후변화는 홍수, 태풍, 폭염 및 폭설 등의 자연재해 발생 빈도 및 규모를 증가시켜 피해가 커지고 있다. 특히 인구 및 시설들이 집중해 있어 도시의 집중 현상은 이러한 재해에 더욱 취약한 구조가 됨에 따라 피해의 규모를 가중 시키고 있는 실정이다. 전 세계적으로 기후변화 문제의 심각성을 인식하고 이를 해결하기 위해 선신국에 의무를 부여하는 교토의정서(1997년) 채택에 이어, 선진국과 개도국이 모두 참여하는 파리협정(2015년)을 채택하였고 2016년 협정이 발효되었다. 파리협정의 목표는 산업화 이전 대비 지구 평균온도 상승을 2℃보다 아래로 유지하고, 나아가 1.5℃로 억제하기 노력하는 것을 강제하는 것으로 2050년까지 탄소 순배출량을 '0'으로 만든다는 탄소중립사회로의 전환이 본격적으로 시작되었다. 본 연구에서는 기후변화로 인한 물부족 및 수실오염과 같은 도시의 수자원 문제 해결을 위해 IoT 기반 센서 및 네트워크 기반 수자원 플랫폼을 개발하였다. 도시 수자원 시설 데이터를 기반으로 대체 수자원 확보 및 수요 중심의 물 관리를 통해 효율적인 물 배분이 될 수 있도록 하였으며 이러한 스마트 물 관리에 따른 대체 수자원 확보 및 효율적 물 배분이 탄소 저감에 미치는 효과에 대해 분석하였다. 연구대상 지역은 세종 6-4구역으로 LID 특화지구로 조성되었으며 1,000 세대의 주민이 생활하는 공동주택이다. 물 순환(LID) 시설에서 확보된 물을 물 공급 시설과 연계하여 공동주택에서 활용함으로써 감소된 상수 사용량을 온실가스 배출량으로 환산하여 탄소 저감량을 계산하였다. 실제 주민들(1,000세대)이 사용하고 있는 상수량 데이터와 전력거래소 온실가스 배출계수를 활용하였으며 물순환(LID) 시설로 확보하여 대체할 수 있는 상수량은 10%로 가정하였다. 연구대상 지역(1,000세대)의 연간 상수공급량은 331,603m³이며, 연간 전력사용량은69,637kWh이다. 온실가스 배출량은 31.963tCO₂eq이며, 온실가스 저감량은 3.2tCO₂eq로 산정되었다. 추후 LID 시설에 대한 상수 대체량과 온실가스 저감효과 정량화가 필요하다.

• Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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• v.44 no.3
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• pp.65-78
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• 2016

LID(Low-Impact Development) has received a great deal of attention in the field of urban water management. The spread of LID technologies as a natural drainage system has led to a rise in consideration of the applicability of policy in Korea. In this respect, the purpose of this study is to analyze experts' perception about utilization, applicability of policy, and improvements of LID by using Q-methodology. The sample included 31 experts who were government employees, landscape architects, researchers, and professors related to LID. All participants completed a 28-statement Q-sort task. Data was analyzed by using QUANL computer software. As a result of this study, four distinct experts' perceptions about LID are identified: Policy Enforcement Oriented Type, Expert Understanding Oriented Type, Manual Oriented Type, and Effectiveness Oriented Type. This study suggested appropriate directions related to LID technologies, and it is helpful to apply the domestic type's LID and increase the efficiency of LID in Korea. However, this study has a limit in which the viewpoint of the researcher intervenes: a complementary searcher is needed to verify the validity by type in policy decision-making.