SWMM 모형 입력자료와 LID 시나리오 제안에 대한 사용자 친화적 소프트웨어 패키지 개발

이한용 ( Hanyong Lee ),우원희 ( Wonhee Woo ),박윤식 ( Youn Shik Park ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

도시화 및 산업화가 유역에 미치는 수문학적 영향을 줄이기 위해서 저영향개발기법이 적용될 필요가 있다. 저영향개발기법은 불투수면에서의 침투나 저류를 유도하여 지표로의 강유유출수를 감소시키는데, 현재까지 다양한 기법들이 개발되어 적용되고 동시에 강우유출수 및 비점오염원 저감에 대한 평가가 이루어지고 있다. Environmental Protection Agency(EPA)의 Storm Water Management Model(SWMM)은 강우유출수 및 비점오염원에 대한 예측뿐만 아니라 다양한 저영향개발기법 모의가 가능하지만, 다양한 저영향개발기법의 비용을 고려하여 대상지역에 적합한 기법의 선정 및 배치에는 많은 시간과 노력을 요구한다. 이에 본 연구에서는 저영향개발기법의 비용을 고려하여 최적 설계가 가능한 소프트웨어(Storm Water Management Model - low Impact development design proGram; SWMM-ING)를 개발하였다. SWMM-ING은 저영향개발기법을 설계하고자 하는 대상지역에 대해서 각 저영향개발기법의 설치비용, 유지관리비용, 이자율, 기대수명, 대상지역 내 공간적인 위치를 반영하여 강우유출수 및 비점오염원 저감을 위한 저영향개발기법 시나리오 제시가 가능하다. SWMM-ING을 불투수면적 85%를 포함하는 6.7ha 면적을 가지는 지역에 강우유출수 10% 저감, 총 부유물질 15% 저감, 총인 15% 저감할 수 있는 저영향개발기법 최적화 과정을 수행하였는데, Permeable paving, Bioretention cell, Infiltration trench, Green roof의 공간적 배치 및 규모가 결정되여 연간 $399,681의 비용이 소요되는 시나리오가 제시되었다. 본 연구에서 개발된 SWMM-ING은 graphical user-friendly interface를 가지고 있고, 저영향개발기법의 최적화 과정은 간단하고 직관적이기 때문에, 전문적 지식을 요구하지 않는다는 장점을 가지고 있다.

저영향개발기법을 고려한 교육 및 산업단지의 환경적 영향 분석

강상준 한국지역학회 2013 지역연구 Vol.29 No.3

It is important to understand the concept of low impact development from the perspective of not only green but also land use in the context of regional and urban settings. So far, low impact development related researches are limited to the frame of water management. However, for the academic and practical perspectives, we need to investigate the contribution that low impact development can provide from a broad perspective. The purpose of this study is to analyze the environmental impacts from educational and industrial facilities incorporating low impact development techniques by using CommunityViz as one of sketch planning tools. The result is summarized that educational and industrial facilities incorporating low impact development techniques can reduce commercial energy usage by up to 68% in a regional scale compared to the conventional development practices. This paper shows the possibility that using a certain level of low impact development technique can reduce negative environmental impacts associated with educational and industrial facility development practices. 저영향개발기법은 녹지라는 측면도 중요하지만 도시 및 지역의 토지이용이라는 관점에서 보다 큰 틀에서의 이해가 필요하다. 기존의 저영향개발기법과 관련한 연구들은 주로 수량 및 수질 등 물관리 차원에서 이루어져왔다는 한계를 보인다. 저영향개발기법의 개념발전과 적용 확대를 위해서는 보다 포괄적 측면에서의 저영향개발기법 기여도에 대한 검토가 필요하다. 본 연구의 목적은 저영향개발기법을 고려한 교육 및 산업단지의 환경적 영향을 스케치 플레닝 기법 중 하나인 CommunityViz를 이용하여 분석하는 것이다. 저영향개발기법의 간접지표로 건폐율을 사용하여 지역경제 활성화를 위한 교육 및 산업단지 등의 입지 시 변화되는 해당 용도지역에 저영향개발기법을 적용하여 그에 따르는 환경적 변화를 검토하였다. 연구결과는 다음과 같다. 저영향개발기법을 적용한 교육 및 산업단지는 기존방식으로의 교육 및 산업단지가 유발하게 될 지역의 연간 상업지 에너지 소비량을 최대 68% 가량 감소시키는 것으로 나타났다. 본 연구는 적정수준의 저영향개발기법의 적용은 교육 및 산업단지 조성 시 발생 가능한 환경부하를 감소시킬 수 있는 잠재력을 보여주고 있다.

저영향개발 모델링 기법 비교연구: 사례중심으로

백상수,최한나,박종관 대한환경공학회 2019 대한환경공학회지 Vol.41 No.5

Addressing water-associated challenges is critical for urban watershed management. Low Impact Development (LID) practices have been proposed as a promising urban management methodology based on water storage and infiltration. Previous studies considered LID practices as a promising strategy that can control urban stormwater runoff and pollution in the urban ecosystem. With limited stormwater management funding, mathematical models became vital tools to better understand and control hydrological processes in LID; thus, encouraging a wider application of LID practices. As well, they can be useful for implementation of LID in more efficient approaches. Several research groups have developed LID modeling tools such as Storm Water Management Model (SWMM), System for Urban Stormwater Treatment and Analysis IntegratioN (SUSTAIN), and Western Washington Hydrologic Model (WWHM). EPA SWMM have used widely to simulate LID practices and SUSTAIN can analyze the cost-effectiveness regarding to LID. WWHM is developed for the long-term simulation of LID. These models can simulate the effect of LID applications on the hydrological cycle and water quality and have been widely used to evaluate the performance of LID in urban areas. In addition to analyzing the reduction effect by LID, these models can also generate optimal LID designs. However, these models still have limitation in terms of the soil water flow and water quality simulation by LID because they used simple equation for soil water flow and water quality simulation. Therefore, these model need to modify the model mechanism for enhancing the model. 도시화가 진행됨에 따라, 도시 수문학적 변화가 대두되고 있다. 최근 이러한 문제점을 해결하기 위해 침투와 저류기반을 바탕으로 한 저영향개발 기법이 하나의 해결책으로 나타나고 있다. 이러한 저영향개발 기법은 설치와 관리 비용이 상당하기 때문에 수치모델을 이용하여 저영향개발 기법의 효과 분석은 필수적이다. 이에, 많은 연구자들은 EPA Storm Water Management Model (SWMM), System for Urban Stormwater Treatment and Analysis IntegratioN (SUSTAIN)와 Western Washington Hydrologic Model (WWHM) 모델을 이용하여 저영향개발 기법으로 인한 유출 및 오염물질 저감을 모의하고 있다. 이러한 모델은 단순히 저영향개발 기법으로 인한 유출 및 오염물질 저감 효과뿐만 아니라, 비용 및 저영향개발 기법의 특성을 고려한, 최적 설계도 또한 산출이 가능하다. EPA SWMM 모델은 가장 폭넓게 저영향개발 요소 모의 시 가장 널리 사용되고 있으며, SUSTAIN 모델은 비용-효율분석이 가능하다. WWHM 모델은 저영향개발 요소의 장기모의 분석을 위해 개발이 되었다. 이러한 수치 모델을 이용한 저영향개발 기법 모의는 이러한 효율적인 저영향개발 기법 설치 및 관리에 많은 정보를 제공이 가능하다. 각각의 모델의 장점을 이용하여, 저영향개발 요소를 모의하고 있지만, 여전히 수질 기작과 토양 내 물흐름 모의 경우 한계점을 보여주고 있다. 향후, 모델의 정확도 향상을 위하여, 이러한 모델의 한계점의 개선이 필요하다.

우수저류시설 설치를 통한 도시지역 침수저감 효과 분석

장영수,주재승,박재록,남칠호,김창희,신현석 한국방재학회 2014 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.-

도시화로 인하여 불투수지역이 넓어짐에 따라 유역이 가지고 있던 자연적인 저류 및 침투능력의 감소로 인하여 하천에서의 첨두유출량 및 총유출량이 증가하고 있으며, 홍수도달시간도 짧아지고 있다. 최근의 기후변화로 인하여 기존의 계획빈도를 초과하는 강우발생으로 홍수량이 급증하고 있다. 이에 기존에는 하도정비나 펌프장 및 유수지 설치, 관거정비 등을 위주로 한 치수방재대책을 수립하였으나 이는 이미 한계를 도달한 실정이다. 따라서 유역 내 저류기능을 향상하고 지체시간을 늘리고 우수유출 저감효과 및 강우시 침수저감 효과를 극대화 하는 대안으로 저영향개발기법(Low Impact Development, LID) 중 하나인 우수저류시설을 설치가 늘어나고 있는 추세이다. 본 연구에서는 SWMM을 이용하여 부산시 온천천 유역의 부산대학교 대운동장 내에 설치되어 있는 우수저류시설에 대해 설치전·후 도시지역 홍수량 저감 효과와 침수저감 효과를 분석하였다. 온천천(부산대학교일원)에 대한 SWMM모형 침수영향 분석결과, 지속시간 160분의 경우 부산대학교를 통과하여 온천천으로 유입하는 간선에서 2,280톤의 침수량이 발생하였으나, 우수저류시설 설치로 인하여 침수량이 100%로 해소되는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 향후 도시지역 우수유출 저감 및 수해예방을 위해 유역 내 분산식 우수관리를 위한 저영향개발 기법에 대한 연구가 활발하게 진행되어야 할 것이다.

강원도 지역의 가뭄피해 최소화를 위한 우수저류조 저장기법의 적용성 검토

정승권,전계원,전병희,장창덕 위기관리 이론과 실천 2013 Crisisonomy Vol.9 No.2

최근 기후변화로 인한 가뭄의 발생은 사회경제적으로 많은 피해를 주고 있으며, 그 피해액은 매년 증가하고 있다. 기후변화로 인한 가뭄은 발생빈도나 심도가 증가하는 대표적인 자연재해로서 우리가 그 문제점을 인식하여 해결하려 하는 시점에는 이미 시기를 놓쳐버릴 수 있다. 이렇듯 가뭄으로 인한 국가 사회기반과 경제, 개인재산 등의 손실은 쉽게 지각하기 어려운 재해로 나타난다. 태백산맥을 중심으로 영동과 영서로 구분되어 지역의 강수변동성이 두드러지게 나타나는 강원도 지역은 특히 가뭄재해에 대해 안전하지 않다. 이렇듯 기후변화와 같은 기상학적인 문제점과 산악효과와 같은 지형학적인 문제점 등 다차원적인 문제점을 동시에 해결하기 위해서는 강원도 지역의 가뭄취약특성을 평가하고, 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기반의 빗물이용시설 활용방안에 대한 대응전략이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 LID 기반의 빗물관리사례를 중심으로 강원도 지역의 가뭄피해를 최소화하고, 가뭄시 대체용수 활용방안을 제안하였다.

2차원 모델을 이용한 도시침수지역에서의 LID기법 적용효과 분석

정민진(Minjin Jung),김주호(Juho Kim),장창덕(Changdeok Jang),전계원(Kyewon Jun) 한국방재안전학회 2023 한국방재안전학회 논문집 Vol.16 No.1

2022년 8월 수도권에 기록적인 폭우로 기후변화 대비의 중요성이 증대됨에 따라 선제적 홍수대비의 중요성이 커지고 있다. 저류지나 침사지 등으로 홍수조절에 대응하고 있으나 대형화하고 있는 재난에 대비하기 위하여 정부는 저영향개발 사전협의제도 등을 통해 우수유출저감대책을 마련하고 있다. 본 연구에서는 도심지 하천인 도림천유역의 신림2배수구역에 대해 이차원 모형인 XP-SWMM을 활용하여 Low Impact Development(LID) 기법인 투수성 포장을 적용하였을 때의 침수심을 모의하였다. 또한 기왕 일최대강우에 대한 강우유출 저감효과 분석 및 적용성을 검토하였으며, 도시지역 침수저감 방법으로 효과가 있는 것으로 판단하였다. 저감효과가 과대평가된 한계가 있으나, 구조적 침수대책이 수립된 후에 일부 침수가 발생하는 작은 규모의 침수지역에 대한 대책으로 저영향개발기법이 유의미한 대책이 될 수 있을 것으로 생각된다. The importance of preemptive flood preparation is growing as the importance of preparing for climate change increases due to record heavy rains in the Seoul metropolitan area in August 2022. Although it is responding to flood control through reservoirs and sediment sites, the government is preparing excellent spill reduction measures through a preliminary consultation system for Low Impact Development (LID). In this study, the depth of flooding was simulated when LID technologies were applied to the Sillim 2-drain region in Dorimcheon Stream basin, an urban stream, using XP-SWMM, a two-dimensional model. In addition, the analysis and applicability of the effect of reducing rainfall runoff for the largest rainfall in a day were reviewed, and it was judged to be effective as a method of reducing flooding in urban areas. Although there is a limitation in which the reduction effect is overestimated, it is thought that the LID technologies can be a significant countermeasure as a countermeasure for small-scale flooded areas where some flooding occurs after structural flooding measures are established.

신도시 LID 기법 적용방안 및 효과분석 모니터링에 관한 연구 (I) LID 기법 선정 및 적정규모 산정

이정민,이윤상,최종수,강신욱 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.5

With an increase in the impermeable areas being used for the construction of new town cities and urbanization, evapotranspiration and infiltration have decreased, while surface flow and non-point pollution loads have increased. As a solution to the adverse effects of development resulting from rapid urbanization, Low Impact Development(LID) techniques are being applied recently. In this study, the most suitable LID techniques were selected and an optimum area for their application was estimated in a new town city basin. The techniques such as the Infiltration Trench, Bio-retention, Tree box Filter, Artificial Wetland, and Porous Pavement were selected after reviewing the rainfall runoff management, LID techniques ability is to eliminate pollutants, and the condition of the soil in the study area. The optimum size was calculated using formulas(WQV, WQF) from various techniques, and the total LID area was calculated to be 80,300 m2. The methodologies used in this study for selecting the optimum LID techniques and calculating the optimum size are expected to present effective solutions in response to the recent natural disasters and climate changes, and contribute toward establishing future land use and rainfall management plans. 신도시 건설로 인한 도시화로 불투수 면적이 크게 증가하면서, 증발산량과 지하침투는 감소하고 지표유출 및 비점오염부하는 증가하고 있는 실정이다. 이러한 도시화로 인한 개발의 악영향에 대한 대안으로 최근 저영향개발(Low Impact Development; LID) 기법이 적용되고 있다. 본 연구에서는 연구대상 신도시 유역에 대한 최적 LID 기법의 선정과 적정규모를 산정하였다. 강우유출관리, 오염물질 제거 능력, 토양조건 등을 검토하여 침투도랑, 식생체류지, 나무여과상자, 인공습지 및 투수성 포장 등의 기법을 선정하였다. 본 연구에서 검토한 적정규모는 각각의 기법에 맞는 산정식(WQV, WQF)을 이용하였으며, 총 LID 면적은 80,300 m2으로 산정되었다. 본 연구에서 제시하는 LID 기법의 선정과 규모산정의 방법론은 최근 자연재해와 기후변화에 대응하여 효율적으로 미래의 토지이용 및 빗물관리계획을 수립하는데 일조할 것이다.

지역 기후변화를 고려한 도시 개발에 따른 수문 및 오염부하 변화 연구

최동혁,전지홍,김태동 한국도시환경학회 2017 한국도시환경학회지 Vol.17 No.4

This study proposed Low Impact Development (LID) ways responsive to climate change until 2100 to mitigate the adverse effect of urban development on hydrology and pollutant load. We revealed that the increase of retention would be most preferable both on representative concentration pathway 4.5 (RCP4.5) scenario, supposing mitigating efforts for green house gases, and RCP 8.5 scenario, supposing none for those, by analysing the changes in precipitation and reference evapotranspiration. The Site Evaluation Tool (SET V3.3, 2005.12) showed less impact of development in retention increase, applied with RCP 8.5, from the comparative analysis of alternatives promoting infiltration or retention as best management practices(BMPs). Thse results suggested that retention facilities like bioretention, with making the best use of green area, would be the effective ways to attenuate changes in hydrology and pollutant load by new town construction, coping with climate change. 본 연구는 도시 개발이 수문 및 오염부하에 미치는 영향을 분석하기 위하여 경상북도 도청 신도시를 대상으로 기후변화 시나리오에 따른 2100년까지 변화에 대응할 수 있는 저영향개발(Low Impact Development; LID) 방향을 제시하였다. 온실가스 저감정책이 상당히 실현되는 기후변화 시나리오(Representative Concentration Pathway 4.5; RCP4.5)와 온실가스 저감 없이 현재 추세로 배출되는 기후변화 시나리오(RCP8.5) 에서 강수량과 기준증발산량의 변화를 토대로 강수 저류 효과를 극대화시키는 것이 유리함을 알 수 있었다. 비점오염원 최적관리기법(Best Management Practices; BMPs)으로서 침투증대와 저류증대 대안을 Site Evaluation Tool(SET V3.3, 2005.12)로 모의하여 저류증대를 도모할 경우 RCP 8.5 에서도 큰 저감효과가 있음을 밝혔다. 식생체류지와 같은 저류형 시설이 침투형 시설보다 저감효과가 크고 기후변화를고려할 때에도 유리하므로 녹지를 활용하고 적극적인 식생체류지를 조성하는 등 저류시설을 확보하면 수문과 오염부하저감율을 높이고 기후변화에도 효율적인 대응 방안이 됨을 보였다.

도시개발사업에 있어서 비점오염원저감시설의 유형별 효율 비교연구

하경준(Gyoung Jun Ha),정주철(Ju Chul Jung),이달별(Dal Byul Lee) 한국환경정책학회 2014 環境政策 Vol.22 No.2

저영향개발기법의 신뢰도 지수 개발

전상훈(Jun, Sang Hoon),이의훈(Lee, Eui Hoon),Sajjad Eghdamirad,김중훈(Kim, Joong Hoon) 대한토목학회 2017 대한토목학회 학술대회 Vol.2017 No.10