• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.3 no.4
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• pp.247-255
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• 2016

Non-point pollutants from surface runoff during rainfall exert adverse effects on urban river water quality management. In particular, the first flush effect during the initial phase of rainfall can deliver significant amounts of pollutant loads to surface waters with extremely high concentrations. In this study, a sustainable first flush effect management system was developed by using settling and filtration that require no additional power or chemicals. A pilot scale experiment has shown that the removal of total suspended solid (TSS), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) are in ranges of 84 - 95%, 31 - 46%, and 42 - 86%, respectively. An Integrated Stormwater Runoff Management System (ISTORMS) was also developed to efficiently manage the developed system by linking weather forecast, flow rate and water quality modeling of surface runoff and automatic monitoring systems in fields and in the system. This study can provide effective solutions for the management of urban river in terms of both quantity and quality.

• KIEAE Journal
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• v.12 no.5
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• pp.3-10
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• 2012

In this study, the influence of decentralized rainwater management over the changes in evapotranspiration was analyzed. The analysis method was obtained by establishing the decentralized rainwater management plan according to different scenarios, and subsequently examined evapotranspiration in the plan. Scenario 1 refers to the analysis of the existing situation, in which was 100% of a parking lot is asphalt pavement. In Scenario 2, the pavement of the parking surface in the parking lot is replaced with lawn blocks. In Scenario 3, some asphalt pavement was removed to establish a flower-bed type infiltration system to allow rainwater to permeate. In Scenario 4, infiltration and storage of rain water would be achieved by transforming the parking surface into lawn blocks, keeping the asphalt for the parking road while establishing a vegetation strip. The amount of evapotranspiration of the target site was analyzed with a water budget analysis program (CAT) using the 2001 meteorological data for each scenario According to the analysis values of S2 and S3, it was found that evapotranspiration is critically affected by the amount of area replaced with pervious area in the total target site. An energy equivalent to 680kWh is required for 1 ton of water to evaporate. Hence, it can be seen that the active inducement of evapotranspiration in urban area makes a positive contribution not only to heat island mitigation, but also to the small-scale water circulation process in a city.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.17 no.4
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• pp.129-143
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• 2014

The purpose of this study is to evaluate flooding vulnerability considering spatial characteristics focused on Changwon-si, Gyeongsangnam-do. Assessment Factors are water cycle area ratio, surface runoff, and precipitation. And construction of assessment factors and vulnerability was analyzed by GIS program. Water cycle ratio and surface runoff were vulnerable in urban area. Precipitation was often distributed in agriculture of the northern region. Results of flooding vulnerability were low in agriculture and forest of the northern region. In contrast, urban area was high because there has covered impervious land cover. Analytical results of flooding vulnerability density using hotspot spatial cluster analysis were high in urban area. And these areas were situated in down stream so flooding were generated. Therefore, flooding vulnerability assessment of this study can help for selecting construction sites of pervious land cover and rainwater management facilities in urban and environmental planning.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1360-1364
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• 2010

도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. 여기서, 물순환 개선시설이란 빗물을 흡수하고 저류할 수 있는 도시녹지시설 혹은 구조물로서 도심 내의 불투수면을 저감시키고 유출수를 줄이면서 동시에 녹지를 확보하여 효과적인 물순환 기능에 영향을 미치는 시설들이다. 이러한 물순환 개선시설은 신도시 및 지역 혁신도시 개발 등의 대규모 토지이용변화가 예상되는 개발지역에 대한 평가 및 개선 기술을 제공하여 물순환 건전화를 위한 설계에 직접적으로 활용될 수 있는 큰 장점을 지니고 있다. 먼저 침투 시설은 계획침투량을 반영하며 토양으로의 침투량과 지하수로의 이동을 모의한다. 저류시설은 하도 내에 위치한 online 저류지와 하도 외에 위치한 offline 저류지로 구분하고 저류지 수면의 증발량과 취수량을 고려하며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. offline 저류지의 경우는 하도 내의 흐름의 규모에 따라서 일정량을 넘는 경우만 offline 저류지로 유입될 수 있는 양을 산정하도록 하였으며 하류 하천으로의 방류를 반영하여 홍수 후에 저류지가 비워지도록 하였다. 유역 내의 습지는 식생과 수면에서의 증발산을 반영하였다. 습지의 저류능력을 넘는 양은 월류되어 하류로 유출되며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. 빗물저장시설의 경우는 초기우수와 같은 일정량 이하의 유입량과 시설용량을 초과하는 양은 방류하도록 하였고, 물 사용량을 반영하였다. 또한, 본 모형에서는 하천 내에서 취수하여 유역으로 공급할 수 있도록 리사이클 처리노드를 계획하였다. 리사이클은 용수 이용 목적에 따라 필요지역으로 공급되는 것으로 하였으며, 하천유지용수의 목적으로 취수되어 상류 혹은 하류의 임의 지역으로 공급되는 것을 포함하였다. 또한, 유역외부에 광역으로 급수되는 공급량도 반영하도록 하였다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.24 no.3
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• pp.204-212
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• 2022

The LID technique began to be applied in Korea after 2009, and LID facilities are installed and operated for rainwater management in business districts such as the Ministry of Environment, the Ministry of Land, Infrastructure and Transport, and LH Corporation, public institutions, commercial land, housing, parks, and schools. However, looking at domestic cases, the application cases and operation periods are insufficient compared to those outside the country, so appropriate design standards and measures for operation and maintenance are insufficient. In particular, LID facilities constructed using LID techniques need to maintain the environment inside LID facilities because hydrological and environmental effects are expressed by material circulation and energy flow. The LID facility is designed with the treatment capacity planned for the water circulation target, and the proper maintenance, vegetation, and soil conditions are periodically identified, and the efficiency is maintained as much as possible. In other words, the soil created in LID is a very important design element because LID facilities are expected to have effects such as water pollution reduction, flood reduction, water resource acquisition, and temperature reduction while increasing water storage and penetration capacity through water circulation construction. In order to maintain and manage the functions of LID facilities accurately, the current state of the facilities and the cycle of replacement and maintenance should be accurately known through various quantitative data such as soil contamination, snow removal effects, and vegetation criteria. This study was conducted to investigate the current status of LID facilities installed in Korea from 2009 to 2020, and analyze soil changes through the continuity and current status of LID facilities applied over the past 10 years after collecting soil samples from the soil layer. Through analysis of Saturn, organic matter, hardness, water contents, pH, electrical conductivity, and salt, some vegetation-type LID facilities more than 5 to 7 years after construction showed results corresponding to the lower grade of landscape design. Facilities below the lower level can be recognized as a point of time when maintenance is necessary in a state that may cause problems in soil permeability and vegetation growth. Accordingly, it was found that LID facilities should be managed through soil replacement and replacement.

• Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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• v.43 no.4
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• pp.98-111
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• 2015

Urban environmental problems such as flooding, depletion of ground water, pollution of urban streams and the heat island effect caused by urban development and climate change can be mitigated by the improvement of the urban water cycle. For the effective planning of water cycle management it is necessary to establish aerial Hydrotope Maps, with which we can estimate the status and change of the water allowance for any site. The structure of the German water balance model BAGLUVA, which is based on soil and vegetation, was analyzed and the input data and boundary condition of the model was compared with Korean data and research results. The BAGLUVA Model consists of 5 Input categories (climate, land use, topography, soil hydrology and irrigation). The structure and interconnection of these categories are analyzed and new concepts and implementation methods of topographic factor, maximum evapotranspiration ratio, effective rooting depth and Bagrov n parameter was compared and analyzed. The relation of real evapotranspiration ($ET_a$)-maximum evapotranspiration ($ET_{max}$) - precipitation (P) was via Bagrov n factor represented. The aerial and land use oriented Hydrotope Map can help us to investigate the water balance of small catchment areas and to set goals for volume of rainwater management and LID facilities effectively in the city. Further, this map is a useful tool for implementing water resource management within landscape and urban planning.

• Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology
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• v.14 no.4
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• pp.81-88
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• 2011

본 연구는 관리조방형 옥상녹화 시스템의 우수유출 저감 및 유출지연 효과를 규명하기 위하여 2007년~2010년의 4년간 연구를 진행하였다. 실험대상지는 서울여자대학교 행정관 옥상에 조성된 관리조방형 옥상녹화지로 2007년에 조성하였으며, 세덤류 및 다년생 초화류를 포함하여 총 18종의 식물을 식재하였다. 우수유출 저감 및 지연효과를 지속적으로 모니터링하기 위해 옥상녹화지를 통과한 우수를 저장할 수 있는 시스템을 설치하여 유출수의 유입량 및 시간을 측정였다. 조사기간 중 총 24번의 강우사례를 분석한 결과 단위면적당 평균 약 90.3%(78.8~99.3%)의 유출량이 저감되었으며, 지연시간은 평균 약 1.6시간으로 나타났다. 본 연구결과를 종합분석해본 바, 빗물이 거의 전량 유출되는 도심의 건축물 옥상을 녹화함으로써 옥상에 유입되는 우수의 유출을 지연 및 저감시켜 도심의 수순환체계 개선에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.315-315
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• 2021

저영향개발은 녹색 기반시설을 이용한 침투, 여과, 저류, 지체 등의 효과를 달성하는 구조적 방식과 집중된 우수 배제 방식을 분산시키는 비구조적 방식이 있다. 국내에서는 저영향개발을 주로 시범사업 수준에서 침투트렌치, 식생수로, 투수성 포장과 같은 일부의 요소기술만 적용하고 있는 실정으로, 비구조적 방법을 이용한 분산식 우수배제 방식을 도입한 사례는 거의 없다. 본 연구에서는 PCSWMM을 이용하여 송산 그린시티 개발 사업에 기존의 집중형 우수 배제 방식과 비구조적 방식을 포함한 저영향개발을 각각 도입하여 홍수 및 침수 저감 효과를 검토하였다. 본 연구에서는 송산 그린시티에 저영향개발 기법을 고려하면서 기존 4개의 주 수로에 2개의 소규모 수로를 추가적으로 고려하였다. 또한, 우수관거는 연장이 길어짐에 따라 관거의 규모가 커지므로 유역 유출부에 인접한 지역은 직접 우수 배제가 되도록 하였고, 우수의 배제 방향을 분산시킴으로써 관거의 규모가 비대해지지 않도록 하였다. 홍수 및 침수 저감 효과는 50년 빈도 확률 강우량과 100년 빈도 확률강우량을 적용하여 검토하였다. 그 결과, 적용된 집중형 우수 배제 방식의 경우에는 50년 빈도 확률강우량 조건에서 48 ha, 100년 빈도 확률강우량에서는 81 ha가 침수되는 것으로 모의가 되었다. 반면, 분산형 우수배제 방식을 포함한 저영향개발을 반영할 경우, 50년 빈도 확률강우량에서 6 ha, 100년 빈도 확률강우량 조건에서는 18 ha가 침수되는 것으로 모의가 되었다. 즉, 분산형 빗물관리를 계획함에 따라 홍수 저감의 효과가 나타나는 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.319-319
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• 2016

최근 급격한 기후변화와 도시화로 인하여 강우량 및 강우강도는 약 20% 증가하고 강우일수는 14% 감소하며 도시 기온이 최대 $3^{\circ}C$까지 증가하는 등의 현실적인 문제가 발생하고 있다. 이로 인한 도시 물순환체계의 파괴는 도시물관리 여건의 악화로 이어지고 특히 불투수면적 증가로 인한 도시 홍수 및 침수의 증가, 잦은 도시 고온 현상, 도시하천의 건천화로 수질 악화를 야기하는 실정이다. 이에 국토의 자연자원을 보전하고 기후변화에 적응하면서 도시의 안전도와 가치를 높이기 위한 물관리 정책은 먼저 물을 순환을 보다 적극적으로 반영하고 통합적인 물관리 체계 확보를 요구한다. 이를 위해서는 발생원 관리를 포함한 소규모 분산관리 체계로 변화하여야 하며 이들 시설에 대한 네트워크화를 통해 기후변화에 강건하고 통합관리쳬계를 구축하는 것이 중요하다. 이를 위해서는 저영향개발(LID, Low Impact Development) 및 그린인프라(GI, Green Infrastructure) 기반의 분산식 빗물관리기법의 도입이 절실하다. 현재 국내에서는 제도적으로 기후변화 대비, 지속가능한 도시환경 구축을 위한 물순환 건전화를 위해 100대 국정화제에 포함시키는 등(2013.2) 도시계획 및 기반시설 설치 LID기법의 법제적 산업적 도입을 추진중에 있으나, LID 기술의 수자원 치수, 이수 및 환경 효율성에 대한 객관적인 정보의 부재, LID 기술에 대한 효율성 검증 및 인증시스템의 부재, LID 기술의 무분별한 국외기술 도입으로 인한 효과 저감, LID 기술의 설계, 시공, 관리를 위한 매뉴얼 및 가이드라인의 부재, LID 기술에 대한 지자체 지원 및 전문가 양성 시스템의 부재 등 복합적인 문제를 안고 있어 GI 및 LID 기술의 적용을 통한 새로운 도시 및 유역차원의 수자원확보와 재해경감기술 패러다임 확보가 용이하지 않다. 이를 위해 본 연구에서는 강우유출수 관리를 위한 LID기술 신뢰도 향상 및 단일화, 표준화된 효율성 검증 기술 개발과 더 나아가서 도시-건축-수자원-도로-조경 등의 종합적인 인프라를 바탕으로 LID기술 통합관리 및 기술 고도화를 위해 부산대학교 GI LID 물순환 실증단지의 계획 및 구축을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.251-251
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• 2018

도로설계기준(2012)에 따르면 노면 배수시설은 측구, 집수정, 배수관, 배수구(빗물받이, 맨홀) 등으로 구성되며 중앙분리대 배수에서 구조가 방호벽일 경우 원칙적으로 집수정과 종배수관, 횡배수관을 설치하여 노면수를 배수한다. 최근 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 교량 배수시설의 배수능력 부족으로 교량의 노후화, 노면의 체수와 수막현상을 야기한다. 교량 설계 시, 교량의 외관은 점배수에 의한 배수불량으로 막힘부에서의 식물생육, 부식, 배수구의 오염 등으로 심미성에 악영향을 미치고 있다. 따라서 국토교통부 도로 배수시설 설계 및 관리지침에서는 기존의 집수정으로 유도하여 배수하는 점배수 형태에서 우수의 지체시간을 저감하기 위해 배수구로 즉시 배수되어 배수 효율을 증가시켜주는 선배수시설을 권장하고 있다. 그러나 선배수 구조의 일반적인 내용만을 기술하고 있으므로 보다 상세한 설계기준이 필요하다. 또한 국내에서는 교면 배수를 위한 횡배수구의 배수능력에 관한 설계 개념은 미국의 빗물받이 설계 개념을 그대로 적용하고 있어서 교량 배수시설의 배수능력 증대를 위한 수치 및 수리실험에 관한 기술적인 자료가 부족한 실정이다. 따라서 도로의 흐름해석 및 선배수를 위한 측구 횡배수관의 흐름개선에 관한 구체적인 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 배수로 전반의 유향 분석 및 횡유입관 유입부에서의 상세한 흐름해석과 통수능력을 분석하기 위해서는 수리실험을 통한 연구가 필요한 실정이다. 그러나 최적 횡배수관의 형상 및 간격 설정에 대한 수리실험의 물리적 및 시간적 한계를 극복하기 위해 Fluent 모형(Ansys Workbench 13.0)을 활용한 수치모의를 수행하여 모형의 적용성을 검토하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 standard ${\kappa}-{\varepsilon}$모형을 적용했다. 도로 형상에 따른 우수유출량을 비교 분석하기 위하여 횡경사는 2%로 고정하고 종경사를 2%로 선정하여 수치모의를 통한 배수능력을 분석하고 설계에 직접적인 적용성을 검토하였다. 횡배수관의 간격변화 및 배수공의 위치 변화 등에 따른 차집량을 분석하였으며, 개략적인 수리실험 결과와 수치모의의 차집율을 비교 및 분석하여 Fluent 모형의 적용성을 확인하였다. 또한, 횡배수관의 유입부에서의 유속 변화 및 유출부에서의 유속이 모의가 가능하므로 배수시설에서 보다 정확한 흐름 해석이 가능하여 보다 적정한 배수능력 분석이 가능할 것으로 판단된다.