• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.412-412
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• 2019

Nature-based solutions (NBS) offer a wide variety of techniques that promote cost-efficient stormwater management practices. In particular, low impact development facilities utilize NBS principles to restore the ecosystem services in a highly-urbanized area. Despite the advancements in these technologies, several considerations should still be addressed to ensure optimum functionality and attainment of desired pollutant removal efficiency a LID facility. This study evaluated the mass flushing characteristics of pollutants in an urban catchment and the efficiency of a small constructed wetland (SCW) in treating urban stormwater runoff. 21 rainfall events from 2010 to 2018 were monitored to determine and quantify stormwater pollutants. The highest pollutant washoff was observed on rainfall depths ranging from 0.1mm to 10mm, whereas events with greater rainfall depths exhibited lower pollutant concentrations due to dilution effect. However, the SCW manifested lower pollutant-removal performance on rainfall depths exceeding 10mm due to the exceedance of the facility's design rainfall. This study is beneficial in assessing the dynamics of pollutant washoff and efficiency of LID facilities subjected under various external factors.

• 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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• 제18권2호
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• pp.201-207
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• 2016

LID 시설에는 물순환 회복과 오염물질 저감을 위해 다양한 종류의 식물이 적용되고 있다. 그러나 겨울철 제설제 살포와 식물의 성장둔화로 인한 급격한 토양 함수량 변화는 식물의 고사 등 문제를 야기시킨다. 따라서 본 연구는 LID 시설에 적용 가능한 8가지 주요 식물을 선정하여 염분에 대한 저항성과 식물의 성장능력, 오염물질 저감능력 및 물순환 회복 등을 평가하기 위하여 수행되었다. 실험에 적용된 식물은 목본류인 조팝나무(S.P), 연산홍(R.I), 메타세콰이어(M.G)와 초본류인 창포(A.C), 하늘매발톱(A.F), 메리골드(T.L), 패랭이(D.C)와 애기별꽃(P.B)이 선정되었다. 식물의 성장은 조팝나무(S.P), 연산홍(R.I), 메타세콰이어(M.G)와 같은 목본류가 초본류에 비하여 성장률이 높은 것으로 나타났다. 염분에 의한 내성은 목본류에서는 메타세콰이어(M.G)>조팝나무(S.P)>연산홍(R.I) 순으로 나타났으며, 초본류에서는 메리골드(T.L)=패랭이(D.C)>창포(A.C)>애기별꽃(P.B)>하늘매발톱(A.F) 순으로 조사되었다. 대부분의 식물에서 염분에 의한 영향과는 상관없이 TN과 TP 저감효율이 60% 이상으로 높게 나타났으며, 메타세콰이어(M.G)가 높은 성장에 기인한 활발한 광합성과 호흡의 영향으로 높은 오염물질 제거능력과 물순환 능력을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.325-325
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• 2020

Low impact development (LID) is a widely used technology that aims to reduce the peak flow volume and amount of pollutants in stormwater runoff while introducing physicochemical, biological or a combination of both mechanisms in order to improve water quality. This research aimed to determine the effect of hydrologic factors in removing the pollutants on stormwater runoff by an LID facility. Monitored storm events from 2010-2018 were analysed to evaluate the hydraulic and hydrological performance of a small constructed wetland (SCW). Standard methods for the examination water and wastewater were employed to assess the water quality of the collected samples (APHA et al, 1992). Primary hydrologic data were obtained from the Korea Meteorological Administration. The recorded average rainfall intensity and antecedent dry days (ADD) of SCW were 5.26 mm/hr and 7 days respectively. During the highest rainfall event (27 mm/hr), the removal efficiency of SCW for all the pollutants was ranging from 67% to 91%. While on the lowest rainfall event (0.7 mm/hr), the removal efficiency was ranging from -36% to 62%. Rainfall intensity has a significant effect to the removal efficiencies of each facility due to its dilution factor. In addition to that, there was no significant correlation of ADD to the mean concentrations of pollutants. Generally, stormwater runoff contains significant amount of pollutants that can cause harmful effects to the environment if not treated. Also, the component of this LID facility such as pre-treatment zone, media filters and vegetation contributed to the effectivity of the LID facilities in reducing the amounts of pollutants present in stormwater runof.

• 한국습지학회지
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• 제19권3호
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• pp.259-270
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• 2017

본 연구는 실증규모의 반포화 순환식 인공습지에서 도로 강우유출수를 처리하여 습지의 성능분석, LID 기능 및 다른 LID-BMP 시설과의 처리효율을 비교하였다. 강우시 모니터링을 바탕으로 연구대상 습지의 저감효율을 산정한 결과 TSS 저감효율은 평균 92%, COD, TN, TP는 각각 평균 63%, 36%, 75%로 분석되었으며 다른 시설과 직접적인 비교는 불가능하지만 SA/CA 비율에 따른 오염물질 저감효율을 분석한 결과 연구대상 시설의 SA/CA 비율이 낮았음에도 불구하고 유사한 수준의 효율을 보였다. 또한, 전체 강우유출수의 18%만을 처리하여 약 70%의 오염물질을 저감할 수 있는 시설의 성능을 보였다. 연구대상 습지(합성섬유 충진)와 동일한 형태로 제작되어 직접적인 비교가 가능했던 유기성 여재를 충진한 습지와의 비교 결과 TSS, TP는 유사한 처리성능을 보였으며, COD는 유기성 여재에서 용출되는 유기물질의 영향으로 연구대상 습지에서 높은 효율을 보였으나 TN은 유기성 여재에서 자체 공급되는 유기탄소의 영향으로 유기성 여재를 충진한 습지에서 높은 효율을 나타내었다. 한편 초기 강우유출수 포착장치를 갖춘 본 연구대상 습지에서 그렇지 않은 침투도랑 습지의 성능을 비교분석한 결과 훨씬 안정적인 처리성능을 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.29-29
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• 2022

기후변화로 인한 전지구 미래는 호우 및 가뭄 등 자연재해의 발생이 증가할 것으로 전망되고 있으며, 불투수율이 높은 도시의 경우 극한강우에 따른 유출량 증가할 것으로 전망된다. 환경부에서는 물순환 선도도시에서 유출량, 불투수면, 비점오염 등을 저감하기 위해 LID(Low Impact Development)를 도입하고 있다. 본 연구에서는 도심지 내 LID 기법 중 인공습지를 이용하여 용량변화에 따른 빗물 가용 수량을 정량적으로 분석하고자 하였다. 연구대상지의 면적은 444,081.5m²이며, 유출계수는 토지이용별 면적 및 토지이용별 기초 유출계수를 이용하여 평균유출계수 0.72를 적용하였다. 인공습지의 총 용량은 2,244.8m³이며, 강우 시 월류웨어로 유입되는 지표수를 집수매거로 빗물을 취수하는 방식으로 구축될 예정이다. 대상지의 계획취수량은 150m³/day이며, 70m³/day를 빗물로 취수하는 경우와 150m³/day를 빗물로 취수하는 경우 2가지 시나리오를 대상으로 최종 취수가능여부를 분석하였다. 연간 빗물 취수 가능한 인공습지 용량을 분석하고자 부산관측소 강우자료를 이용하였으며, 강수량이 많은 6월을 시작으로 취수 가능량을 산정하기 위해서 18.06.05 ~ 19.12.31(약 1년 6개월) 강우자료를 이용하였다. 또한, 장기분석을 위해 부산관측소의 2011년 ~ 2020년 자료를 활용하였으며, 총 강수일수는 979일로 총 강수량은 16,139.8 mm로 나타났다. 연간 빗물을 항시 취수하기 위해서는 70m³/day를 빗물로 취수하는 경우 2,357.0m³의 인공습지 용량이 요구되었으며, 150m³/day를 빗물로 취수하는 경우 5,567.8m³의 인공습지 용량이 요구되었다. 또한, 10년 강우에 의한 빗물 취수 특성 분석은 70m³/day를 빗물로 취수하는 경우만 고려하였다. 분석 결과 강우 시작일을 기준으로 58일 동안 빗물 취수가 불가능한 것으로 나타났으며, 2012년도 1일, 2017년도 32일, 2018년도 8일, 2019년도 13일 동안 취수가 불가능한 것으로 나타났다. 70 m³/day의 빗물을 취수하기 위해 인공습지는 4,356.5m³의 용량이 필요한 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제21권2호
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• pp.173-180
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• 2019

본 연구는 도로, 주차장 및 지붕에서 발생된 TSS와 중금속의 거동을 분석하기 위해 수행되었다. 강우시 도로, 주차장, 지붕에서 발생되는 중금속은 입자상 물질(TSS)에 부착되어 이동된다. 이는 TSS 부하량과 Cr, Fe, Cu 및 Pb의 입자상 중금속 및 용존성 중금속의 부하량의 상관관계로 판단 가능하다(r =0.52~0.73, p <0.01). 일반적으로 도로 및 주차장에서 발생된 TSS 및 중금속은 지붕에 비해 더 높은 것으로 분석되었는데, 이는 차량에 의해 중금속이 많이 발생하며, 집수면적 또한 도로 및 주차장이 넓기 때문으로 보여진다. 첨두유출발생시까지 TSS 부하량의 65~75%가 유출되는 것으로 나타났으며, 이는 인근 수계로 유출되는 TSS를 제거하기 위해서는 첨두유출을 제어하는 것이 가장 효과적인 것을 의미한다. 또한 비용경제적인 LID 시설의 규모를 산정하기 위해 시설의 적정 크기(시설의 표면적/배수구역 면적)에 따른 TSS와 중금속 제거율을 평가하였다. 본 연구는 LID 시설의 설계시 참고 가능한 기초데이타로 중요한 의미가 있는 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제17권4호
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• pp.325-331
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• 2015

불투수면의 증가와 도시화 현상은 지하수량의 감소, 지표수의 고갈, 홍수의 증가 등과 같은 자연적인 물순환 시스템에 변화를 가져왔다. 또한, 인간이 사용할 수 있는 수량의 감소 또한 초래하게 되었다. 이에 빗물의 적절한 처리와 재활용은 최근 발생되는 수문학적 문제의 해결에 도움이 될 수 있을 것으로 예상되어왔다. 따라서 본 연구는 지붕빗물유출수를 침투 및 저류 기작으로 처리하여 자연적인 물순환의 회복을 이루고자 침투화분 기술을 개발하였다. 연구결과, 침투화분 기술은 평균 79% 정도의 강우유출유량 저감효과가 있는 것으로 분석되었다. 또한 유출유량 지연효과 및 첨두유량 지연효과도 발생하였는데, 약 3시간의 유출지연효과와 38%의 유량 저감효과가 발생하는 것으로 나타났다. 한편, 침투화분의 오염물질 처리효율은 TSS 97%, BOD 및 CODcr 94%, TN 86%, TP 96%, Total Cu, Total Zn, Total Pb의 중금속은 약 93% 처리되었으며, 처리수의 오염물질 농도는 TSS 13.3mg/L, BOD 3.6mg/L, TN 4.7mg/L 및 TP 0.1mg/L로 분석되어 도시재이용수, 조경용수, 공업용수로서 사용이 가능할 것으로 분석되었다.

• 환경정책연구
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• 제12권1호
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• pp.37-58
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• 2013

최근 도시계획분야에서 관심의 대상이 되고 있는 저영향개발기법은 강우관리 및 비점오염원 저감 뿐만 아니라 사회적, 경제적, 심미적으로 다양한 가치를 지니는 지속가능한 성장을 유도하는 통합적인 개발의 틀로서 이해되고 있다. 수변지역 개발에 대한 관심이 증대되면서 저영향개발기법에 대한 관심 역시 증대되고 있지만 계획과정 및 요소에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 두 가지의 목적을 지닌다. 하나는 저영향개발기법에 대한 선행연구검토를 통하여 계획과정 및 요소를 도출하는 것이고 다른 하나는 도출된 계획과정 및 요소를 모의적용과정을 통하여 효과를 파악하는 것이다. 저영향개발기법의 적용은 토지이용계획의 변화를 기초로 하였다. 이는 보전지역 및 공공시설 구역의 기능설정, 투수면적 확대를 위한 공간배치계획, 분산형 빗물관리체계 구축을 위한 공간배치계획 등으로 구분된다. 본 연구는 LIDMOD2를 이용하여 사례지역에서의 저영향개발기법 모의적용 효과를 추정하였다. 그 결과 연간표면 유출량, 연간 침투량, T-N, T-P, BOD, 첨두유량 등에서 7~10% 정도의 효과가 있는 것으로 나타났다.