• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.457-457
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• 2015

최근, 우리나라에서는 효과적인 수자원 관리와 추가적인 수원 확보 차원에서 빗물 재이용에 관한 관심이 크게 증대되고 있다. 하지만 국내의 관련된 제도와 기술 지침은 단지 규제 측면에서 빗물이용시설을 설치하도록 제시하고 있어 빗물이용시설의 실제 사용을 고려한 계획이 배제되어 있다. 본 연구의 목적은 실용적인 빗물이용시설의 계획을 위해 SWMM을 이용하여 빗물 재이용의 수요(빗물 재이용 목표량)와 공급(연간 강우량과 패턴)을 반영한 설계 방법을 제시하는 것이다. 이를 위해 SWMM 내에 구현되어 있는 빗물통 모의에 관한 수식을 이용하되, 수식을 목적에 맞도록 일부 변형하여 활용하였다. 그리고 빗물이용시설의 규모는 설정한 목표량을 만족할 수 있는 최소의 크기로 결정하는 것이 적절하고, 장기간의 강우자료를 이용한 물수지 석이 요구되므로 이를 고려하였다. 본 연구에서 제시한 빗물이용시설의 설계 방법은 송산 그린시티 동측지구에 계획된 빗물이용시설의 규모 결정에 활용되었다. 빗물 재이용의 목표량이 일정한 경우, 빗물이용시설의 크기가 커질수록 빗물 재이용 가능량은 로그함수의 형태로 증가하여, 빗물이용시설이 특정 규모 이상으로 커지더라도 빗물 재이용 가능량은 더 이상 증가하지 않는 임계점이 나타난다(그림 1). 따라서 빗물이용시설은 이러한 임계점이 나타나는 규모 정도로 설계하는 것이 합리적이다. 본 연구에서 제시한 빗물 재이용을 고려한 빗물이용시설의 계획은 빗물이용시설을 보다 합리적으로 계획하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.418-418
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• 2022

본 연구에서는 수문학적 물수지 분석을 통한 물수요-공급 시계열 분석을 수행하여 빗물이용률을 산정하였다. 물수지 분석 도구를 개발하였으며, 이를 통해 빗물이용시설 공급충족률(필요수량 대비 빗물이용량), 빗물보장률(전체일수 대비 빗물이용일수), 빗물이용률(빗물이용시서용량 대비 빗물이용가능량)에 대해 분석을 수행하였다. 업무시설, 학교, 체육시설(공원), 공동주택에 대해 수요처별 수요 시나리오를 작성하였으며, 고수요 75%, 중수요 50%, 저수요 25%를 적용하였다. 시나리오별 실제 용량과 기준용량에 따른 빗물이용률을 비교함으로써 현재 설치된 빗물이용시설이 잘 계획되었는지, 과소 계획되었는지 파악할 수 있다. 빗물이용률 분석을 위해 빗물이용시설 유형별 2개소씩 선정하였으며, 빗물이용시설 실제용량 및 기준용량(집수면적(m²)×0.05 적용)에 따른 수요 시나리오별 빗물이용률을 비교하였다. 이와 같이 물수지 분석 도구를 이용하면 다양한 시나리오 적용에 따른 운영 결과를 향후 설치될 빗물이용시설의 설치 이전에 확인하여 최적 운영방안 도출 및 저류조 용량 계획에 참고할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.191-191
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• 2011

최근 빗물이 우리가 앞으로 이용할 수 있는 수자원이라는 사회적인 인식의 변화와 함께 빗물이용이 더욱 요구되어졌다. 특히 빗물의 이용 저류 침투를 목적으로 하는 우수 관리에 대한 관심이 증가하면서 빗물이용시설의 설치, 운용의 필요성이 대두되고 있다. 이에 반해 화재발생은 해마다 증가하고 있으며, 화재 증가는 소방력 활동의 증가로 귀결되는데 현장활동 인력과 장비 그리고 화재를 진압하는데 사용되는 소방용수 증가를 의미한다. 따라서 본 연구는 빗물을 소방용수로 즉, 화재진압시 활용 가능성과 수자원 절약, 화재 사각지역 해소 측면을 살펴보기 위해서 통계분석, 현장조사, 기존 빗물이용시설 및 향후 완공 예정인 우수유출저감시설 활용과 소방용수 미설치 지역과 소방관서 옥상에 빗물이용시설 설치 방안을 제시하였으며, 그에 따른 공공서비스 확대와 경제성 분석을 통하여 다음과 같은 연구결과를 도출하였다. 첫째, 기존 빗물이용시설을 소방용수로 적극적으로 활용해야 한다. 빗물이용시설의 주 용도로 조경용수, 청소용수, 소방용수로 나눌 수 있는데 이수 측면에서 화재가 발생하지 않으면 소방용수로서 이용이 거의 없는 실정이다. 이는 해당 건물관계자나 소방대원들이 빗물이용시설을 인식을 못하고, 사용과 접근성 불편으로 상수도와 연결된 소화전에 의존하는 경우가 많다고 본다. 둘째, 상수도시설이 없는 지역은 빗물이용으로 소방용수를 확보해야 한다. 섬, 산간, 고지대, 농촌지역 등 상수도 서비스를 공급받지 못하는 지역은 화재발생시 수원확보곤란으로 인명과 재산피해의 증가요인으로 작용할 수 있다. 공공서비스 확대차원에서 화재 사각지역을 해소하기 위해 지붕면을 이용한 각 가정마다 또는 공동 빗물저장소와 지형의 비탈면을 이용한 빗물이용시설 설치로 소방용수 확보의 필요성을 확인했다. 셋째, 소방관서 신설시 빗물이용시설을 도입하여 설치한다. 화재통계와 현장조사를 통하여 소방차 출동대기부터 화재진압까지 많은 양의 물이 사용되는 것으로 파악되었다. 대부분 먹는 물 즉, 상수도를 이용한다는 점에서 수자원 절약과 화재진압에 사용된 물은 재생 불가능이라는 환경보전 측면에서 빗물이용으로 해답을 찾아본다. 따라서 빗물을 많이 저장할 수 있도록 옥상, 부지 등 집수면적을 확대하고 이에 적합한 저류시설을 갖춘 빗물이용시설을 설치한다. 끝으로 신속하고 효율적인 화재진압이 중요한 만큼 빗물을 소방용수로 활용하고자 할 때는 언제 어디에서나 현장 접근성, 사용 편리성, 충분한 수량을 고려해야한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.380-380
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• 2022

빗물이용시설은 2014년 「물재이용법」 개정에 따라 시설 확충에 맞춘 획일적인 운영으로 시설수는 증가하고 있으나 대상 시설의 이용량 증가에 대한 부분은 한계를 나타내고 있다. 따라서 설치 의무대상시설에 대한 적정한 시설의 이용현황을 조사 및 분석을 통해 이용시설의 효율적인 운영 및 관리 방안 마련이 필요한 실정이다. 빗물이용시설의 효율적 관리방안 설정을 위해서는 의무 대상시설별 설치 및 운영관리 실태조사, 빗물이용시설관련 기준 검토 및 분석, 빗물이용시설 개선방안 마련의 단계로 방안을 수립하여야 한다. 본 연구에서는 빗물이용시설 기준 검토 및 분석에서 지역별, 수요처별, 용도별 일정 빗물이용 활용률을 확보할 수 있는 빗물이용시설의 평가를 위해 수문학적 물수지 분석을 통한 물수요-공급시계열 분석을 수행하였다. 물수지 분석 툴이 없기 때문에 본 연구를 통해 빗물이용시설 물수지 분석 excel 도구를 개발하였으며, 이를 통해 빗물이용시설 공급충족률(필요수량 대비 빗물이용량), 빗물보장률(전체일수 대비 빗물이용일수), 빗물이용시설 이용률(빗물이용시설용량 대비 빗물이용가능량)에 대해 분석을 수행하였다. 개발한 물수지 분석 excel 도구를 이용하여 현재 설치되고 운영하고 있는 의무대상시설의 운영현황과 도구에서 계산된 활용성 평가 결과의 비교를 통해 현재 운영 현황을 개선할 수 있으며, 다양한 시나리오 적용에 따른 운영 결과를 시설 설치 이전에 확인하여 최적 운영방안 도출에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.501-501
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• 2022

2014년 개정된 물의 재이용 촉진 및 지원에 관한법률(이하, 물재이용법)에 따라서 빗물이용시설의 수는 꾸준히 증가하고 있는 추세이나 실제 연간사용량의 경우 연별 증가량은 미미하다. 또한 2016년도 환경부 하수도 통계에 따른 2,043개의 빗물이용시설 중 집수면적 미파악시설의 749개, 여과시설 유무 미파악시설 564개, 연간 운영비 산출 불가능 시설 1,843개, 연강 사용량 미집계 시설 905개로 관리실태가 부실함을 확인할 수 있다. 이에 빗물이용시설의 설치·운영 실태조사 및 문제점을 분석하고 빗물이용이 비교적 활성화 된 시설을 대상은 현장조사를 수행을 통해 빗물이용시설의 현황을 분석하고 현실적인 여건을 반영하여 빗물이용을 활성화할 수 있는 방안을 마련하고자 하였다. 물재이용법에 따른 빗물이용시설 법정의무대상시설의 빗물활용처는 전체의 약 92%가 조경요수로 활용하고 있으며, 다음으로 청소화장실용수(약 3%)로 활용하고 있다. 건축물 용도에 따라서 골프장, 공공기관청사/공공업무시설, 대규모점포, 실내체육관/종합운동장, 학교의 경우 건축물 용도별로 각 30% 정도가, 공동주택의 경우 약 60%가 빗물이용시설을 활용하고 있음에도 빗물을 사용하지 았는 것으로 파악되었다. 이는 빗물을 사용해야하는 시기에 저류조에 저류된 빗물의 양이 부족한 것과 운영비 부담 순으로 조사되었다. 따라서 빗물이용시설의 빗물이용활성화를 위해서는 물수요-공급에 대한 개념을 도입한 물수지 분석이 필요하며, 운영비 부담을 줄일 수 있는 다양한 방안을 탐색하는 것이 적절할 것이다. 현장조사 결과에서도 기술 등의 발달로 빗물이용시설은 잘 구축되고 있으나 활용처에서 필요한 필요수량에 따라 활용률이 상이한 것으로 조사되었다. 이러한 실태조사 및 현장조사를 바탕으로 빗물이용시설의 빗물이용 활성화를 위한 방안에 대하여 기술적 및 제도적 방안에 대해서 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.329-329
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• 2020

일정규모 이상의 공공건축물에 대하여 빗물이용시설의 설치는 의무화 되어있으나, 빗물이용시설의 용량결정의 관한 기준은 부처별, 기관별로 상이하고, 동일한 기관의 기준내에서도 적용방법에 따라 용량 결정의 기준 범위는 광범위 하다. 본 연구에서는 대전광역시에 위치한 토지주택연구원을 대상으로 빗물이용시설의 물수지 분석을 수행하고, 그에 따른 편익을 용량 및 집수면적별로 산정하여 최적용량 결정을 위한 가이드를 제시하였다. 빗물이용시설의 편익은 우수유출 저감, 폭염 저감, 미세먼지 저감, 조경용수 사용으로 설정하였으며, 대전광역시의 2019년 실제 강우사상을 대상으로 물수지 분석을 수행하였다. 빗물이용시설은 일반적으로 B/C가 낮게 산정되어 경제성 측면에서는 부정적인 평가를 받아왔다. 빗물이용시설의 경제성은 빗물이용시설의 용량에 따른 빗물의 활용정도를 계산하여 산정하였으나, 실제 빗물이용시설의 경제성에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 강우패턴과 빗물의 용도에 따른 사용량이다. 강우에 의한 공급량과 빗물의 소비량이 1차적인 요소이고, 2차적으로는 공급량을 수용할 수 있는 정도인 빗물이용시설의 집수면적과 용량, 소비되는 빗물의 용도별 편익에 따라 빗물이용시설의 경제성이 결정된다.빗물이용시설의 설치를 위한 선행단계로 빗물의 사용용도와 그에 따른 사용량을 설정하고, 각 용도에 따라 편익을 설정한 후 용량별 집수면적별 B/C를 산정한다. 이렇게 작성된 B/C 테이블을 현장에 제공하고, 현장여건에 맞추어 공사감독자가 용량을 결정한다면, 기존의 광범위한 용량기준의 문제점을 해결하고, 효율적인 빗물이용시설 용량 결정에 도움이 될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1251-1255
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• 2006

도로 조건에 따른 빗물받이 유입구의 설치간격, 적정크기 및 관리 방안을 마련하여야 하며, 빗물받이 설계 시, 빗물받이 유입구의 통수능력을 저하시키는 빗물받이 유입구의 막힘 현상을 고려한 빗물받이 유입구의 합리적인 설계와 관리 방안을 마련하여 빗물 배제 능력을 향상시킴으로써 도시 홍수피해의 경감대책을 수립하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리식을 이용하여 우수유출량을 계산하고, 빗물받이 차집효율 실험을 통하여 산정된 빗물받이 규격별 차집유입량 경험식을 이용하여 빗물받이의 차집유입량을 산정하였다. 막힘 현상을 고려한 빗물받이 유입구의 찻집효율 분석 실험을 실시하여 제시되어진 막힘 계수를 이용하여 빗물받이 유입구의 막힘 현상을 고려한 도로의 격자형 빗물받이 유입구의 설계 방법을 제시하였으며, Excel을 이용하여 간략하게 프로그램화 하였다. 제시된 설계방법은 실무에서 도로 조건의 변화와 빗물받이의 막힘 현상을 고려한 빗물받이 유입부의 설계에 사용 가능하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.386-386
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• 2022

우리나라에서는 '물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률 시행규칙' 등 다양한 법률에 따라 특정 규모 이상의 시설에 빗물이용시설을 설치하도록 규정하고 있으며, 지자체에서는 빗물이용시설의 이용을 장려하고자 설치비 및 시설 운영비를 지원하고 있다. 현업에서 빗물이용시설의 설계는 간편식을 이용하여 목표 우수이용률 또는 공급보장률을 만족하는 용량으로 결정하고 있다. 또한, 산정된 빗물이용시설의 용량에 대해서만 경제성 분석을 하고 있으며, 경제성 분석에 포함된 수식에 대한 근거가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기 개발된 빗물이용시설 설계 프로그램인 CARAH(capacity design aid for rainwater harvesting)의 추가 기능으로 경제성 분석을 통한 빗물이용시설의 적정 용량 결정 도구 및 사용자 편의 환경 개발 결과를 제시하고자 한다. 본 연구를 통해 개발된 CARAH의 경제성 분석 도구는 빗물이용시설의 용량, 설치비, 유지보수비용, 지자체의 설치비 지원 및 빗물 이용에 따른 요금 감면액 등을 고려하여 빗물이용시설의 비용편익 비율(benefit cost ratio; BCR) 산정 결과를 제시하는 기능이다. 본 연구에서는 개발된 CARAH의 경제성 분석 도구를 이용하여 기 설치된 광교 신도시의 빗물저류조 5호를 대상으로 경제성 분석을 수행하였으며, 경제성을 고려한 적정 저류 용량을 제시하였다. 경제성 분석 기간은 빗물이용시설의 내용 연수인 30년으로 하였으며, 여러 목표 공급보장률에 따른 최소 저류 용량별 BCR 결과를 비교하여 광교 신도시의 빗물저류조 5호의 적정 저류 용량을 결정하였다. 그 결과, 공급보장률이 60%에 해당하는 저류 용량 341 m3의 BCR이 7.28로 가장 경제적인 빗물이용시설의 저류 용량으로 산정되었다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.158-158
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• 2021

도시에 불투수면적이 증가하고, 기후변화가 극심해져감에 따라 홍수 및 열섬현상과 같은 도시의 물 문제가 발생하고 있다. 이를 해결하기 위한 정책의 일환으로 우리나라의 녹색건축인증제도(Green Standard for Energy and Environmental Design, G-SEED)에서는 물순환 관리를 평가하고 있다. 하지만, 현재 G-SEED의 평가방법을 살펴보면 빗물관리시설의 설치 정도로 평가하고 있고, 강우 특성 또한 고려되고 있지 않다. 그러므로 본 연구에서는 G-SEED의 빗물관리 및 이용 항목에 대해 수문 모델을 통해 효과를 정량화함으로써 성능에 따라 평가할 수 있는 방법을 제안하였다. 빗물관리 항목에서는 유출저감률을, 빗물이용 항목에서는 빗물이용률을 평가지표로 선정하였고, 각 평가인자를 산출하기 위하여 개념모델을 적용하였다. 빗물이용시설의 경우 초기우수배제장치 용량과 필터 효율에 따른 빗물유입량의 변화와 급수인원에 따른 수요량 변화를 고려한 수문모델을 개발하였고, 수요량과 빗물저장조 용량에 따른 유출저감률과 빗물이용률을 알아보기 위해 MATLAB을 이용하여 모의해보았다. 또한, 옥상녹화의 경우에는 강우, 저류, 증발산, 유출을 고려한 수문흐름모델을 적용하였고, 토층의 두께와 배수(저장) 층의 용량에 따라 모의하여 평가기준을 선정하였다. 제안된 수문모델의 검증을 위하여 서울대학교 기숙사와 35동 옥상녹화의 실측데이터를 비교하였고, 적용성 평가를 위해 RMSE(Root Mean Square Error)와 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)를 이용하였다. 본 연구에서 제안된 방법을 통해 빗물관리시설의 수문학적 성능에 따른 평가가 가능해질 것이며 설계자와 건축가들로 하여금 실질적인 효과를 내는 시설을 설치하게끔 유도할 수 있을 것이다.