• 대한토목학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.113-119
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• 2018

현재 국내에서는 도심지 및 주거지에 원활한 물순환 구조를 이루기 위해 저영향개발에 근거한 투수성 포장 시스템 구축에 대한 시도를 하고 있다. 본 연구는 투수성 아스팔트 포장 구조 설계를 위한 포장인자 구축 및 설계법을 제안하고자 한다. 선행 연구 분석 결과, 1993년 AASHTO 설계법이 적합한 것으로 확인 되었다. 본 연구에서는 투수성 아스팔트 포장 재료의 상대구조계수 같은 주요 설계인자를 선행연구 분석을 통해 정량적으로 산정하였으며, 1993년 AASHTO 설계법 및 국내국도설계기준을 적용한 투수성 포장 구조 설계 프로그램을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램 및 한국형 도로 설계법 프로그램을 비교한 결과 다양한 교통량 및 노반 지지력 조건에서 합리적인 포장 설계 두께를 산정하는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.383-383
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• 2018

최근 기후변화와 도시화로 인해 국지성 집중호우 및 불투수면적이 증가하고 있는 실정이며, 도시 지역 내의 첨두유량, 도달시간, 지체시간 등과 같은 수문학적 인자가 변화함에 따라 재산피해, 인명피해가 발생하고 있다. 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법은 수리수문학적 및 환경생태학적 문제를 저감하는 방안 중 하나로써 도시지역에서 수환경을 자연상태로 복원하는 대안으로 제시되고 있다. LID 기법 중 하나인 옥상녹화는 도시 내의 불투수면 증가로 인한 초과 지표면유출을 저감시켜 물관리를 하는 기술이다. 본 연구는 경남 양산시 부산대학교 제 2 캠퍼스에 조성된 옥상녹화 장치를 이용하여 정량적으로 유출량을 분석하였다. 비식생구와 식생구를 설치하고 실험의 시나리오는 강우강도를 25, 50, 75, 100 mm/hr로 설정하여 측정된 데이터 값을 바탕으로 SWMM(Storm Water Management Model) 모델링을 수행하였다. 유출량 값은 SWMM 5의 매개변수 추정지원 시스템인 SWMM-SCE를 이용하여 모형을 자동보정하였다. 보정된 모의유량은 실측유량과 0.28~3.81% 만큼의 오차를 보였고 각 시나리오에 따라 검증한 결과 상관계수가 0.82 이상으로서 실측값과 높은 상관성을 나타내었다. 옥상녹화 실험의 경우, 강우강도 75mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 15.45% 감소, 15초 지연으로 최적의 효율이 나타났으며 강우강도 25mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 1.36% 감소, 4초 지연으로 최저의 효율이 나타났다. SWMM 모의 결과는 강우강도 75mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 15.45% 감소, 16초 지연으로 최적의 효율이 나타났으며 강우강도 25mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 2.73% 감소, 4초 지연으로 최저의 효율이 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.437-437
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• 2023

최근 기후변화로 발생되는 폭우, 강풍 등의 기상현상으로 인해 하천범람, 내수침수, 해수범람 등 특히 해안도시지역에서의 물 문제는 날로 심화되고 있다. 이에 정부에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 사업 및 친환경그린인프라(Green Infrastructure, GI) 기술요소의 적용확대를 추진하고 있다. 이에 환경부에서는 환경기술개발사업의 일환으로 '그린인프라 제도/정책 및 재원관리의 선진화(2021)' 연구용역을 통해 관련 추진체계 구축, 제도 개선방안 등을 모색하였다. 해당 연구에서는 기존의 LID 및 GI 관련 정책·제도 개선, 강우유출수 관리목표 설정방안, 투수/불투수도 제작 지침 마련, 시민인식조사 등을 통해 그린인프라 확대를 위한 과학적 근거 및 통합관리제도를 마련하였다. 이와 더불어 2013년부터 도시지역의 우수유출 저감, 물순환 구조 개선, 비점오염원 관리를 위해 '그린빗물인프라(Green Stormwater Infrastructure, GSI) 조성 사업'을 추진하여 국비지원을 지속하고 있다. 'GSI 조성사업'은 2014년 공공청사 중심에서 학교, 도서관, 체육시설, 공원 등 적용 범위를 확대 하고 있는 추세이나, 수도권지역과 물순환선도도시 조성사업이 진행중인 5개 지역(김해시, 광주시, 안동시, 울산시, 대전시)을 제외한 각 지자체에서는 실효성 있는 추진체계 및 가이드라인 부존 등의 문제로 적용에 어려움을 겪고 있다. 이에 경상남도는 지역적 특성을 반영한 GSI 조성 추진체계 마련을 목표로 본 연구용역을 추진하였으며, GSI 관련 국내외 현황조사, GSI 조성을 위한 공공청사의 우선순위 선정, 지형적(토지피복, 토양형 등), 기상학적 현황을 토대로 한 우선순위 선정, 이를 통합한 경남형 GSI 조성 추진체계를 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.210-210
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• 2020

LID (Low Impact Development, 저영향개발)는 산업화 및 도시화 진행 지역에서 비점오염원으로부터 배출되는 오염물질을 제어해 개발지역 내 자연순화 기능을 최대한 유지하고, 물순환 기능증대를 통해 강우 유출수를 지역 내에서 관리하는 것을 목표로 한다. 비점오염원 저감 LID 시설에는 자연형과 장치형 시설이 있다. 자연형 시설에는 저류형, 침투, 식생형 시설 등이 있다. 특히, 침투시설에는 대표적으로 투수블럭이 있으며, 이는 투수성 포장재를 통해 강우 유출수를 지하로 침투시켜 여과나 흡착 등으로 비점오염물질을 제어하는 시설이다. 장치형 시설로는 여과재나 망을 이용해 비점오염물질을 분리하는 여과형 및 스크린형 시설, 응집과 침전을 통해 비점오염물질을 분리하는 응집·침전 시설 등이 있다. 이에 본 연구는 2016년부터 2018년 3년간 전주 서곡지구 지역 내 설치된 필터형 투수블럭, 틈새형 투수블럭에서 진행했다. 각각의 투수블럭에서 총 19회, 20회의 강우 모니터링을 실시했고, 오염물질 유입 및 유출 EMC 등의 분석을 통해 유출 및 오염물질 저감효과를 분석했다. 연구 대상 각 투수블럭의 주요 제원은 시설 용량 14.4㎥, 시설 면적은 14.4㎡이다. 모니터링 결과값을 분석한 결과 필터형 투수블럭의 경우 유출 저감율은 17.4 ~ 100%, 틈새형 투수블럭은 29.6 ~ 100%이었다. 필터형 투수블럭과 틈새형 투수블럭의 단위면적당 유량 저감량은 각각 0.014 ~ 0.583㎥/㎡, 0.035 ~ 0.588㎥/㎡이었다. 오염물질 저감효율을 분석한 결과 유기물 항목(BOD, TOC)의 경우 틈새형 투수블럭에서의 저감효율(BOD 93.59%, TOC 90.39%)이 필터형 투수블럭에서의 저감효율(BOD 89.99%, TOC 86.94%) 보다 다소 높게 나타났다. 영양염류 항목(T-N, T-P)의 경우 필터형, 틈새형 모두 비슷한 저감효율(필터형 T-N 89.02%, 필터형 T-P 98.12%, 틈새형 T-N 90.41%, 틈새형 T-P 98.04%)을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.339-339
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• 2020

도시화로 인한 불투수면적의 증가와 기후 변화로 인한 강우패턴의 변화 자연적 물순환 체계에 악영향을 미치며. 이를 해결하기 위하여 국내에서는 도시 내 빗물관리 및 비점오염원 저감이 가능한 저영향개발(Low Impact Development, LID)를 적용하고 있다. 건기시 도로, 주차장등 차량통행 및 유동인구가 많은 지역에서는 입자상 물질들이 많이 발생되어 노면에 축적되어 있다가 강우시 강우유출수를 통해 시설로 유입된다. 이로 인해 시설 내 오염물질 및 퇴적물이 축적되어 여재 공극막힘현상 및 침투율저하의 문제가 발생되어 시설 내 효율이 감소된다. 따라서, 레인가든의 장기 모니터링을 통해 시설 내 유입되는 오염물질의 성상 분석 및 시설 내부의 퇴적물 분석을 통해 LID시설 운영의 효율성 평가를 수행하였다. 모니터링은 강우시 모니터링과 건기시 집수구역, 침강지, 시설 상부, 중부, 하부 등 총 5곳에서 채취하여 분석을 수행하였다. 모니터링은 평균 선행건기 일수는 5.46±4.7 days, 평균 강우량은 14.31±11.4 mm, 평균 강우강도는 5.33±6.7 mm/hr의 강우사상에서 모니터링을 수행하였다. 시설 내 평균 유입수농도는 TSS 98.0 ± 32.7 mg / L, COD 133.6 ± 6.3 mg / L, TN 5.77 ± 4.05 mg, TP 0.54 ± 0.03 mg / L으로 분석되었다. 유입부 내 퇴적물 종류는 Sandy Clay Loam으로 나타났으며, Cr 0.36mg / kg, Cu 5.17 mg / kg and Pb 6.04 mg / kg으로 중금속의 함유량이 높은것으로 분석되었다. 퇴적물은 침강지 및 시설 유입부에서의 입자크기는 49-113㎛ 약 60%의 퇴적물이 축적되어 제거되는 것으로 나타났다. 시설 내 침강지에서 50㎛ 이상의 입자들이 여과, 흡착 및 침전으로 인하여 40% 이상의 입자들이 제거되는 것으로 분석되었으며, 50㎛ 미만의 입자들은 시설 내 중간부, 유출부에서 제거되는 것으로 분석되었다. 침강지에서 유입수 대부분의 입자상물질들이 흡착 및 여과로 인한 제거가 이루어지기에 침강지 여재부는 넓은 표면적, 우수한 흡착능 및 여과율을 고려하여 선정하영 하며, 잦은 교체를 위하여 중량성이 낮은 우드칩 등이 적당한 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.495-495
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• 2017

도시화는 불투수면의 증가를 야기 시켜 물순환 왜곡, 다양한 오염 물질의 유입으로 인한 비점오염물질 유출, 인공 배출열의 증가로 인한 도시열섬효과 등 다양한 문제를 유발한다. 이러한 수리수문학적 및 환경생태학적 문제를 저감하기 위하여 도시지역과 같은 개발 사업에서는 수환경을 가능한 자연 상태로 복원하는 저영향개발(Low Impact Development, LID)기법이 중요한 대안으로 제시되고 있다. LID기법 중 하나인 옥상녹화는 에너지 이용을 최소한으로 한 자연 녹음의 효과적인 이용을 도모하여 환경공생도시 조성과 식물을 매개로한 자연 순환 과정을 도시구조에 도입하여 순환 시스템 재생이 가능 하도록한다. 노지녹화는 두꺼운 자연 토양을 이용하는 반면 옥상녹화는 적재하중의 제약(옥상의 적재하중 조건은 $150{\sim}180kgf/m^2$이다. 비중이 1.6~1.8인 토양을 20cm 객토한 경우, 약 $320kgf/m^2 $이상의 적재하중이 되기에 식재기반의 경량화는 중요한 사안이다.)으로 인해 용적밀도가 작은 인공경량토양 또는 개량토양을 이용하며, 토양 두께도 얇게 설정된다. 또한 토양의 두께는 식물의 크기와 종류 및 토양의 조성에 따라 다르기에 적재하중 조건을 고려한 적절한 토양과 식재 식물의 크기와 종류 결정은 중요하다. 이에 본 연구에서는 옥상녹화식생에 대한 평가와 이에 대한 시험 프로세스가 가능한 실험 장치를 개발하였다. 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 1m*1m*0.6m 아크릴 재질의 녹화셀로 경사조절이 가능하도록 설계하여 경사변화에 따른 유출, 침투, 증발산량의 탄성도 모의 평가를 할 수 있다. 또한 4점식 형태의 로드셀을 이용하여 녹화셀에서 발생하는 증발산량을 측정하고 관측된 증발산량은 RS-232c 이상의 통신프로토콜을 사용하여 주기적인 관측치의 송수신이 가능하며 주기적 자료송수신 외에도 옥상 녹화셀의 측면에 하중 표시기를 설치하여 관측이 가능하다. 또한 저면에 바퀴설치를 통하여 이동 실험이 용이하며 현재 부산대학교 양산캠퍼스 한국 GI&LID 실증단지 연구센터 내 옥상녹화 실험장에 옥상녹화 효율성 검증 실험 장비를 설치하여 자연 혹은 인공강우를 통한 유출, 침투, 증발산량의 시험계측을 실시중이다. 이러한 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 최대 하중 2,000kg, 측정해상도 0.02kg 이상을 허용하는 로드셀과 녹화셀을 이용하여 하중을 고려한 식생의 종류에 따른 평가가 가능하므로 최적 식재기반 단면구조 개발에 이용될 수 있을 것이다. 또한 토양 함수량 변화 측정으로 옥상녹화에 이용되는 다양한 종류의 식물의 염분에 대한 저항성과 식물의 성장능력을 평가하여 녹화공간에 따른 옥상녹화에 사용할 식생을 결정할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.749-759
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• 2022

기후변화로 인한 이상기후 현상 증가와 도시화로 인한 불투수면의 증가로 인해 유역 물순환 관리 패러다임이 변화하고 있는 실정이다. 국내외에서는 물순환 왜곡현상을 억제해 줄 수 있는 저영향개발기술을 기반으로 연구가 지속적으로 진행중이다. 본 연구에서는 저영향개발 적용을 하기에 앞서 물순환 왜곡현상을 반영할 수 있는 요소 P, S, R값을 산정하여, 낙동강 유역을 대상으로 148 소유역별 PSR 지수를 산정하였다. PSR지수는 토지피복도 1975년을 기준으로 2019년 현재까지의 불투수면 변화율을 나타내는 압력지수 P, 기준에서 현재까지 각 소유역별 물순환 변화율을 나타내는 현상지수 S, 현시점에서 저영향개발 적용가능 면적 대책지수 R을 산정하여, 표준거리 d값 산정을 통해 PSR지수를 산정한다. PSR 지수값이 낮을수록 우선 관리 유역에 해당하며, 물순환 회복 우선 관리 유역으로는 1(서낙동강A), 2(낙동강하구언), 87(신천하류), 90(금호강하류), 91(진천천), 147(서낙동강B) 등 순으로 산정되었다. 대권역내 소유역별 물순환 우선관리 순서에 따라 효율적으로 저영향개발요소를 적용하면 물순환 왜곡현상 회복에 기여할 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.444-447
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• 2012

주차장에서 발생하는 비점오염을 저감하기 위한 대책이 필요할 것으로 전망됨에 따라 최적관리기법(Best Management Practices, BMP) 또는 저영향개발(Low Impact Development, LID)과 같은 관리방안을 적용하여 강우에 의해 발생되는 강우유출수와 비점오염물질을 동시에 저감하는 연구가 수행되고 있다. 기존 연구사례들에서는 대상유역에서 발생된 강우유출수에 대한 모니터링을 수행을 통해 얻은 자료를 이용하여 비점오염물질 배출량을 산정하였지만, 이러한 방법은 다양한 강우사상에 따른 유출량을 직접 산정할 수 없으며, 미계측 유역에 활용하는데 있어서는 제약이 따르는 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 강우유출수 개선모형으로 국내 외에서 강우유출수의 모의와 저감시설의 성능평가에 많이 사용되고 있는 MUSIC(Model for Urban Stormwater Improvement Conceptualization) 모형과 SWMM(Storm Water Management Model) 모형을 이용하여 주차장 BMP 설치에 따른 저감효과를 산정하기 위해 주차장에 적합한 대상 BMP(식생수로, 통로화분, 투수성 포장)을 선정하고, 이를 강우유출수 개선모형의 BMP 모듈을 통해 모의하여 저감효과를 산정하는 방법론을 제시하고자 한다. BMP별 저감효과는 통로화분, 투수성 포장, 식생수로 순으로 나타났으며, 모형의 초기우수현상 재현성이 BMP설치에 따른 저감효과에 큰 영향을 미치는 것으로 파악되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.463-463
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• 2016

최근 도시물순환 복원 및 치 이수효과 증대를 위해 저영향개발기법(Low Impact Development) 연구가 활발하게 진행 중이다. 하지만 대부분이 수치모델을 활용한 설계프로그램 개발에 대한 연구에 집중되어 있는 실정이며, 이러한 프로그램을 활용한 설계 시 최적의 매개변수 결정에 한계가 있다. 이러한 이유로 본 연구에서는 건축형 LID 요소 중 하나인 식생여과장치(Planter Box)의 모형실험을 통해 프로그램 모의에 필요한 매개변수를 추정하고, 모의를 수행한 후 모형실험 결과와 프로그램 모의 결과를 비교하여 최종적으로 식생여과장치의 설계 매개변수를 산정하고자 한다. 식생여과장치의 모형실험을 위하여 가로 1.5m, 세로 1.5m, 높이 1.5m로 실험 장치를 제작하였으며, 강우-유출수 실험 전 시료의 침투율, 함수비 등을 체크한 후 지속시간 1시간의 재현빈도 5년, 10년, 20년, 50년에 해당하는 강우강도에 대해 실험을 수행하였다. 실험결과로 나타난 자료는 SWMM 모형과 비교분석해 모형에 적용된 매개변수의 적합성을 분석하였으며, 재현빈도 5년, 10년, 20년의 경우 $R^2$ 값이 0.88~0.97로 실험 값과 모의 값의 연관성이 높게 나타났으며, 재현 빈도 50년의 경우 0.7835로 비교적 연관성이 낮게 나타났다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.1-13
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• 2019

최근 기후변화로 인해 강우강도 및 빈도의 증가에 따른 국지성 집중호우의 피해가 증가함에 따라 초기 우수에 대응할 수 있는 시설물 설치가 필요한 실정이다. 이를 위해, 빗물을 직접 유출하지 않고 저류 시키는 저영향 개발(Low Impact Development)기법을 적용한 시설물 설계 및 수치모형을 이용한 유출저감효과 검토에 관한 연구가 많이 진행되어 왔다. 그러나 대부분의 연구는 유출저감효과에 대한 검토만 수행된 반면, 시설물에 유입되는 유량에 의한 흐름특성 변화 검토 및 안정성 검토에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 LID 기법이 많이 적용되고 있는 회전교차로를 대상으로 하여, 회전교차로 내의 우수저류조의 관망시스템의 안정성 검토를 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 사용하여 검토하였다. 또한 우수저류조의 최적의 설계방안 도출을 위하여 우수저류조의 수를 증가하여 용량증가에 따른 유속과 동압의 변화를 검토하고 설계기준과 비교하였다. 우수저류조의 제원 및 유입유량은 선행연구에서 제시된 값을 적용하여 수치모의를 수행한 결과, 유속은 저류조 설치개소 수가 증가할수록 빨라지는 것을 확인하였고, 대부분 설계기준 범위 안에 유속이 형성되는 것을 확인하였다. 다만 추가 저류조가 3개 이상일 경우는 추가저류조관에서 유속이 3.44 m/s가 발생하여 설계유속의 허용범위를 초과하였고, 유속의 증가율도 일정해지는 것으로 나타났다. 난류강도 및 바닥전단력 비교의 경우, 저류조 설치 개소수가 증가함에 따라 바닥전단력이 한계소류력보다 크게 나타나 유입토사의 침전은 발생하지 않을 것으로 예상되나 난류강도의 크기가 작아져 플록(Floc)형성으로 인한 토사 침전이 발생할 수 있음을 고려해야한다. 최종적으로 유속을 이용한 동압 산정 결과를 우수관 설계에 일반적으로 사용되는 압력관의 허용내압과 비교하였을 경우, 동압이 허용내압보다 작게 나타났다. 이를 통하여 본 연구에서 제안한 우수저류조 제원으로 설계할 경우 추가 저류조를 2개까지 설치하는 것이 가장 적합한 것으로 나타났다. 이는 저류조를 계속하여 설치하게 되면 배수가 원활해져 관내 유속이 빨라지고, 유속증가로 인하여 관의 마모손상 등의 문제가 일어날 수 있기 때문이다. 그러나 본 연구는 저류조의 제원 및 우수의 유입량을 가정하였고, 단순히 저류조를 추가하여 저류조 설계방안을 도출한 한계점이 있어 향후에는 다양한 저류조 형태 및 우수유입 시나리오를 적용하여 검토한다면 보다 효율적인 설계방안 도출이 가능할 것으로 기대된다.