• 한국습지학회지
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• 제23권4호
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• pp.307-316
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• 2021

도시개발의 지나친 진행에 따라 불투수면의 증가로 인해 유출이 증가되어 도시 홍수에 대한 우려가 증가되고 있으며, 도시 유역의 물순환을 개발 이전과 같은 상태로 되돌리고자 하는 노력이 지속되고 있다. 이를 위한 노력으로 저영향 개발(Low Impact Development, LID) 기술이 저류, 침투, 증발산과 같은 기작을 통해 도시개발 전후의 수문 현상을 모사하기 위해 주목받기 시작했으며, LID를 실제 유역에 도입할 수 있는 기법에 대한 연구가 국·내외에서 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 도시 소유역에 강우-유출 수문모형인 SWMM의 모의를 통해 LID를 적용하여 목표로 유출량 저감 효과를 시나리오 별로 분석 및 평가하였다. SWMM-LID 모형을 가산1빗물펌프장 유역을 대상으로 구축하였으며 옥상녹화와 투수성 블록 포장 기법을 기법별 정성평가를 통해 유역에 적용할 LID 기법으로 선정하였다. SWMM내에서 저류 및 침투를 통한 총 유출량 감소 효과를 위해 설정되어야 하는 각 인자들을 설계 하였으며, 6가지 시나리오를 선정하여 모의한 결과, 투수성 포장에 의한 저감 효과가 옥상녹화에 의한 저감 효과보다 더 크게 나타났다. 향후 유역의 특성에 맞는 LID 시설의 설계가 필요하며, 특히 서로 영향을 미치는 하천이나 지하수위 등 도시 수자원 요소들은 전체 시스템에서 고려할 수 있도록 고려되어야 한다.

• 한국습지학회지
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• 제22권3호
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• pp.187-193
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• 2020

최근 찾아지는 이상기후와 급격한 도시화에 따른 불투수 면적의 증가는 저류량 감소로 이어져 지표유출량의 증가를 가져오게 되었다. 증가한 지표유출량은 도시하천의 범람으로 인한 침식, 수중 생태계 파괴, 도심지 내 인적 및 재산상의 피해를 유발하는 원인이 되고 있다. 최근 국내에서는 국지성 호우, 태풍, 홍수로 인해 이러한 피해가 증가하고 있다. 이에 대한 대책으로 부산광역시는 2012년부터 2023년까지 미래지향적인 수변도시 조성을 목표로 부산 에코델타시티 친수구역 조성을 진행하게 되었다. 따라서 본 논문에서는 미환경보호국에서 개발한 SWMM(Storm Water Management Model)을 활용하여, 현 도시하천 상태와 강수량 자료를 분석수집하고 홍수 피해를 모의하기 위한 목표 유역을 선정하였다. 모의된 자료를 사용하여 다양한 경우에 대한 수해저감 대책을 제시하였다. 수해저감 대책 방안에 대한 시나리오를 구축하여 각 케이스 별로 재해방지방안을 구축하는 방법이다. 30년 빈도 80분의 강우사상으로 침수모의 해석을 실시하여 구조적 방안과 비구조적 방안을 고려하였을 때, 배수문 증설보다 배수펌프장의 증설 효과가 큰 것으로 판단되며 비구조적 재해방지방안인 사전배제 방법과 결합하여 8개의 시나리오와 그에 대응하는 대안을 계획하였다. 각 대안에 대한 평가를 실시한 결과, 6안의 펌프장 증설 100㎥/s와 사전배제 EL.(-)1.5m가 최적대안이라고 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.257-266
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• 2021

최근 전 세계적으로 기후변화로 인해 설계빈도를 초과하는 강우가 발생함에 따라 도시 지역의 침수피해가 종종 발생한다. 도시 침수방어 대책으로는 구조적 대책과 비구조적 대책이 있다. 본 연구에서는 비구조적 대책 중에서 내배수 시스템의 운영에 초점을 두었다. 제안 방법인 내외수 연계 운영 방법은 상류 지점에 모니터링 지점을 선정하여 빗물펌프장에 유입되는 유입량을 예측하고, 이를 바탕으로 펌프를 운영하는 방법이다. 본 연구에서는 내외수 연계 운영 기술을 목감천 유역에 적용하였으며, 서울특별시에 큰 침수피해가 발생했던 기왕 강우인 2010년, 2011년 사상을 바탕으로 내외수 연계 운영 방법을 검증하였다. 2010년, 2011년 강우 사상을 적용 결과, 기존 운영 방법대비 침수 저감 효과는 각각 34.9 %, 54.4 % 만큼 감소한 것으로 확인되었다. 즉, 본 연구에서 제안한 내외수 연계 운영 방법은 유수지의 추가 저류공간을 확보함으로써 도시 유역 내에서 침수피해를 최소화했음을 확인하였다. 또한, 집중호우가 많이 발생하는 도시지역에서 침수를 예방하고, 시민의 생명과 재산을 지킬 수 있을 것으로 기대한다.

• 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.

• 한국습지학회지
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• 제18권3호
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• pp.324-329
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• 2016

인공습지는 오염물질 저감기능을 포함하는 여러 가지 생태서비스 기능 때문에 다양하게 적용되고 있다. 그러나 인공습지에 많은 입자상 물질이 유입하게 되면 유지관리의 어려움과 기능의 저하를 초래한다. 따라서 본 연구는 인공습지 내입자상 물질의 제거효율 향상을 위한 침강지내 최적 baffle 설치방안을 도출하고자 수행되었다. 최적 저류판 설치방안은 침강지내 유체와 입자의 흐름을 해석함으로써 도출가능하며, 이를 위해 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 이론을 활용하였다. 연구결과는 baffle이 유속을 저하시키고 입자상 물질의 침강효율을 증가시키는 것으로 나타났으며, 경사각을 가진 저류판보다는 수직 저류판이 효과적인 것으로 나타났다. 이러한 연구결과를 활용하여 공공지역 비점오염저감시설로 설치된 소규모 하이브리드 인공습지의 침강지 효율개선 방안을 도출하였다. 수직각을 이용한 저류판을 설치할 경우 침강효율이 1.2~1.3배 정도 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 침강지 내 저류판의 설치에 따른 결과는 인공습지의 전반적인 저감 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 유지관리 빈도를 줄임으로써 비용효율적 인공습지 설계에 기여할 것으로 평가된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제18권5호
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• pp.535-543
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• 2019

Building on/with expansive soils with no treatment brings complications. Compacted expansive soils specifically fall short in satisfying the minimum requirements for transport embankment infrastructures, requiring the adoption of hauled virgin mineral aggregates or a sustainable alternative. Use of hauled aggregates comes at a high carbon and economical cost. On average, every 9m high embankment built with quarried/hauled soils cost $12600MJ.m^{-2}$ Embodied Energy (EE). A prospect of using mixed cutting-arising expansive soils with industrial/domestic wastes can reduce the carbon cost and ease the pressure on landfills. The widespread use of recycled materials has been extensively limited due to concerns over their long-term performance, generally low shear strength and stiffness. In this contribution, hydromechanical properties of a waste tyre sand-sized rubber (a mixture of polybutadiene, polyisoprene, elastomers, and styrene-butadiene) and expansive silt is studied, allowing the short- and long-term behaviour of optimum compacted composites to be better established. The inclusion of tyre shred substantially decreased the swelling potential/pressure and modestly lowered the compression index. Silt-Tyre powder replacement lowered the bulk density, allowing construction of lighter reinforced earth structures. The shear strength and stiffness decreased on addition of tyre powder, yet the contribution of matric suction to the shear strength remained constant for tyre shred contents up to 20%. Reinforced soils adopted a ductile post-peak plastic behaviour with enhanced failure strain, offering the opportunity to build more flexible subgrades as recommended for expansive soils. Residual water content and tyre shred content are directly correlated; tyre-reinforced silt showed a greater capacity of water storage (than natural silts) and hence a sustainable solution to waterlogging and surficial flooding particularly in urban settings. Crushed fine tyre shred mixed with expansive silts/sands at 15 to 20 wt% appear to offer the maximum reduction in swelling-shrinking properties at minimum cracking, strength loss and enhanced compressibility expenses.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.104-109
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• 2017

도시화와 기후변화로 인해 홍수피해의 증가, 수질의 악화 등의 피해가 커지고 있다. 이에 대응하기 위해 전세계적으로 도시유역의 수문학적 체계를 가능한 자연 상태로 복원하고자 하는 기술인 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 정부에서 발표한 저탄소녹색성장기본법, 친수구역 특별법 등에서는 LID 기법과 같은 기술의 중요성을 명시하고 있다. 현재 저영향개발 요소기술은 다양하게 개발되고 있으나 요소기술의 효율성 검증에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 본 연구에서는 초보 단계에 있는 저영향개발(LID)기법의 효율성 검증을 위해 K-LIDM 모형을 사용하여 주차장의 투수 불투수 포장 최적 공간 분포를 분석하였다. 8가지의 포장 시나리오와 3가지 강우강도 시나리오를 활용하였으며, 하부 40%의 투수포장이 전체 투수포장과 유사한 약 90%의 유출 저감 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 이러한 분석과 실제 투수포장에 대한 실험의 연계를 통하여 향후 도시 계획, 단지 조성 등에 LID 시설을 배치하기 위한 근거 자료로 활용 될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권8호
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• pp.627-636
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• 2020

과거의 토석류 재해는 도시로부터 멀리 떨어진 산지지형에서 주로 발생하여 다른 자연재해 보다 비교적 피해가 적은 재해로 저평가 되었다. 하지만 도시화가 진행됨에 따라 도심속 산지지형에 많은 주거지 및 주요 시설물 등이 건설되면서 많은 환경적 변화와 기후변화에 따른 강우량의 증가로 토사재해의 발생 빈도가 꾸준히 증가 하고 있어 토석류에 대한 위험 리스크가 고조되고 있다. 특히 급경사지로 지정된 지역에서 토석류 범람 특성 및 저감대책에 관한 연구는 아직 미비하다. 따라서 우리나라 환경에 적합한 독자적인 방재 기술을 확보하기 위한 연구와 여러 방재 정보의 업데이트 및 개량이 요구되며 우리나라 지형 특성을 고려할 수 있는 독자적인 기술이 필요하다. 본 연구에서는 우리나라 급경사지로 지정된 지역을 대상으로 방재성능목표에 따른 토사 유출량을 산정하고 그에 따른 독자적인 모델을 개발하여 토석류 영향평가와 피해저감에 탁월한 사방댐의 기능 평가를 목적으로 한다. 사방댐 평가를 위해 개발한 2차원 토석류 모델의 신뢰성 확보를 위해 수리모형실험과의 비교 검증 결과 잘 일치하는 것으로 나타났으며 이 결과로부터 모델의 신뢰성을 확인하였다. 또한, 급경사지 주변의 지역적 특징을 고려하기 위해 평면 2차원 토석류 모델을 구축하여 직접 피해지역에 도달하는 토석류의 흐름 특성을 분석하였고, 피해저감을 위해 설치한 사방댐의 제원(높이) 및 설치장소에 따라 토석류가 하류로 전달되는 흐름 특성을 분석하였다. 특히 사방댐 설치장소가 토석류의 흐름이 발생하는 약 20° 이상의 지역에서는 사방댐의 기능이 현저히 떨어지는 것을 확인하였다.

• 환경영향평가
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• 제24권1호
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• pp.16-34
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• 2015

불투수면(IC)이란 빗물 등의 강수가 토양 속으로 침투할 수 없는 포장 지역이라 정의할 수 있으며, 일반적으로 도시화 과정에서 형성되는 불투수면은 주로 도로(Drive way), 인도(Sidewalk), 주차장(Parking lot), 건물의 지붕(Roof) 등의 형태로 나타난다. 불투수면의 증가는 유출계수를 증가시켜 강수의 침투량 및 지하수 수위를 감소시킨다. 이로 인해 홍수기에 직접 유출량과 홍수피해를 증가시키고, 갈수기에는 하천의 건천화를 유발하여 수생태계를 악화시킨다. 미국 환경부에서는 불투수면을 저감하기 위한 주요정책으로 LID(Low Impact Development) 또는 GI(Green Infrastructure)의 도입을 제시하고 있다. 본 연구에서는 도시 유역의 강우-유출 및 수질 해석을 위해 SWMM모형을 구축하고, 도시 유역의 대표적인 토지이용 유형에서 불투수면 영향 저감을 위한 다양한 LID 기법을 적용하고 그 효과를 평가하였다. 모형의 보정기간은 2009년 7월 17일, 검정기간은 2009년 8월 11일이며, 강우유출발생시 측정한 실측 데이터를 사용하여 검 보정을 하였다. 아파트, 학교, 도로, 공원 등으로 구성된 복합용지에 투수성 포장(Pervious cover)과 옥상녹화(Green roof)기법을 단계별로 적용하고 유출량 및 오염부하 저감에 미치는 영향을 모의한 결과, 유역 내 불투수면이 투수면으로 전환되는 비율이 증가함에 따라 강우시 발생하는 유출량과 오염물질 부하량의 저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 특히, 건물 옥상 녹화 및 주차장과 도로에 투수성 포장을 적용한 경우, 총 유출량은 15~61 %의 저감효과를 보였으며, 오염부하량에 대해서는 TSS 22~72 %, BOD 23~71 %, COD 22~71 %, TN 15~79 %, TP 9~64 %의 저감효율을 나타냈다.