• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.248-248
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• 2011

본 연구에서는 도시유역 우수관거 시스템의 근본적인 목적인 내수침수 방재 효과를 최대화하기 위하여 첨두 유출량 최소화를 목적으로 하여 개발된 우수관망 최적설계 모형(이정호, 2010)을 이용하여 실제 도시유역에 대하여 다양한 인공적인 강우 사상들을 적용하여 실제 강우 발생 시 첨두유출량 저감의 효과가 발생할 수 있을 것인가에 대하여 분석하였다. 본 연구에서 이용한 최적 우수관망 노선 결정 모형은 이정호(2010)가 개발한 모형으로 도시유역에서의 우수관망의 노선 결정을 유출구에서의 첨두유출량을 최소화하는 것을 목적으로 이루어지도록 최적화기법을 이용하여 개발한 모형이다. 이정호(2010)는 개발된 모형을 통하여 도시유역에서 유출구 첨두유출량을 최소화하여 관망 노선을 결정한 결과 설계빈도를 초과하는 강우에 대해서 내수침수 발생이 저감되는 효과를 가져올 수 있음을 분석하였다. 본 연구에서는 이러한 이정호(2010)의 우수관망 최적 설계 모형의 적용성을 검증하기 위하여 각기 다른 인공적인 강우를 적용하여 최적화된 우수관망에서의 유출구 첨두유출량의 저감 양상을 분석하였다. 분석에 적용된 강우사상은 설계빈도에 해당하는 강우사상에 대하여 강우의 첨두치가 일정한 시간 간격을 두고 연속되어 발생하는 강우사상들에 대하여 모의하였다. 분석 결과 강우의 첨두치가 연속되는 경우에도 최적화된 관망에서의 첨두 유출량은 현재의 관망에 비하여 감소치가 두드러지게 나타남을 알 수 있었다. 또한 강우의 첨두유출량 발생 시각은 각 우수관망별로 1분 및 2분 정도의 차이를 나타내고 있으며, 따라서 최적화된 우수관망이 시스템 내의 지체 현상에 따른 첨두유출량 감소를 유발하는 것이 아닌 관망 전체에서의 유입량의 적정 분배에 따른 것임을 나타낸다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.107-107
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• 2023

자연재해대책법은 각 지방자치단체의 장이 매 5년마다 우수유출저감대책을 수립하도록 정하고 있다. 이에, 행정안전부는 2018년 '지방자치단체 우수유출저감대책 세부수립기준'을 고시하여 우수유출저감대책 수립에 필요한 세부사항을 정하고 있다. 최근에는 자연재해대책법의 개정, 제도 변화, 수립기준 고시 이후의 여건 변화 등으로 인하여 새로운 수립지침의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 우수유출저감시설 세부 수립기준의 항목을 검토하고 최근의 상황을 반영하여 우수유출저감대책의 효율적 운영을 위한 개정안을 제시하였다. 주요 개정 내용으로는 우수유출저감대책의 목표를 목표홍수량의 안전한 통수로 변경하고, 자연재해대책법 개정사항을 반영하여 유하시설을 우수유출저감대책의 범위에 포함하였다. 우수유출저감대책 수립 제도의 목적 변화를 반영하여 침투시설의 의무 배분량을 삭제하고, 목표연도 홍수량 개념을 삭제하였다. 또한, 대상 강우량을 50년 빈도 강우량, 방재성능목표강우량, 기왕최대강우량을 고려하여 설정하도록 하였다. 본 연구의 결과가 지자체의 우수유출저감대책 수립 및 효율적 운영에 도움이 되기를 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.480-480
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• 2017

급격한 도시화 및 산업화는 주차장, 건물 및 도로 등 유역의 불투수 면적을 증가시켜 강우에 의한 침수피해 및 비점오염원에 따른 하천의 수질오염을 유발하고 있다. 최근 국내에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 유출저감 시설인 저영향개발 (Low Impact Development, LID)을 도입하여 연구를 진행하고 있다. LID 기술은 우수의 침투 및 저류를 통해 도시화에 따른 영향을 최소화하여 개발 이전의 토지 상태에 최대한 가깝게 만들기 위한 도시개발 기법이다. 대표적인 LID 요소기술로는 옥상녹화, 투수성포장 및 생태저류장치 등이 있으며 도로변, 건물주변, 건물옥상 등에 설치되어 강우유출량과 비점오염물질의 오염부하량을 저감시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 안양천에 위치한 가산 1 빗물펌프장 유역에 LID 기법을 적용하였으며, LID 요소기술은 옥상녹화 및 투수성포장으로 선정하였다. LID의 설치위치를 변경하여 적용시키면서 유출지점에서의 우수유출량 및 오염부하량을 산정하고 이를 최대로 저감시킬 수 있는 최적위치를 결정하였다. 최적위치에 LID를 설치하였을 때 우수유출량은 옥상녹화의 경우 약 2.20 %, 투수성포장의 경우 약 2.28 %의 저감효과를 나타내었다. 또한, 오염부하량은 두 가지 경우에서 약 4.74 %의 저감효과를 나타내었다. 최적위치를 결정하는 과정에서 우수유출량과 오염부하량의 저감효과가 서로 독립적으로 거동한다는 것을 확인할 수 있었다. 추후 연구에서는 LID 요소기술을 복합적으로 설치한 경우의 저감효과에 대한 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1200-1204
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• 2007

최근 도시화가 진행됨에 따라 경작지, 녹지대 등의 우수저류기능이 건물이나 포장에 의해 감소하게 되어 하수관거나 하천으로 유입되는 홍수유출량이 증가하고, 홍수도달시간은 단축됨에 따라 첨두유출량도 빠르게 증가되고 있다. 일반적으로 도시유역의 홍수배제를 위한 시설중의 하나인 우수배제펌프장 설계시 우수유출량 산정에 있어서 $\ulcorner$하수도 시설기준$\lrcorner$에 제시되어 있는 합리식에 근거하여 산정하고 있다. 펌프장 설계시 합리식에 근거한 유입량 산정결과 일반적으로 과대한 결과가 도출되어 이에 대한 개선이 요구되고 있으나 아직 진부한 실정이다. 이러한 문제점을 조금이나 개선하고자 기존의 방법을 개선 유출계수(C) 대신 GIS를 이용한 유출곡선지수(CN)를 이용 유효강우량을 산정한 후, 이를 유역에 적용하여 유출에 기여하는 홍수량을 산정 기존 방법과의 비교 검토를 수행한 결과 CN을 이용한 유효강우량에 의한 유출이 C를 이용한 유출보다 첨두유출량이 작게 산정되었다. 유역의 특성을 현실적으로 반영한 결과 기존 합리식에 의거 도시지역펌프장의 설계시 보다 합리적이며 경제적인 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.285-285
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• 2021

급격한 기후변화의 영향으로 강수량은 증가하는 반면 강수일수는 점차 감소하며, 지속적인 도시화로 인해 불투수 면적이 증가하여 침투량은 감소하고 우수 유출량은 증가하고 있다. 이러한 우수 유출량의 증가로 인한 홍수피해에 대한 대책으로 분산형 유출저감 시설인 저영향개발(LID)이 해결방안으로 제시되고 있다. 기존연구에서는 대부분 LID 시설별 우수 유출 저감 효과를 분석하거나, LID 시설의 설치 비율과 강우빈도를 다양하게 적용하여 유출량과 침투량 등을 분석하였다. 그러나 기후변화로 인하여 미래 호우 패턴은 과거와는 다를 것으로 예상되므로 장기적인 측면에서 기후변화 시나리오에 따른 분석을 수행할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 대표농도경로(RCP)에 따른 기후변화를 반영한 미래 호우사상에 대하여 LID 적용 면적 대비 최고의 효율을 나타낼 수 있는 LID 적용 비율을 산정하였다. 이를 위해 빈번하게 침수피해가 발생하는 동대문구에 위치한 용두빗물펌프장 유역을 선정하였으며, 다양한 LID 기법 중 설치가 용이한 투수성 포장과 옥상녹화, 그리고 도로와 단지에 적용성이 높고 저류기능과 여과기능 등이 있는 식생 체류지를 대상 LID 기법으로 선정하였다. 과거와 미래의 대표 호우사상에 대한 유출량을 SWMM으로 산정한 결과, 강수량은 110.5 mm에서 319.42 mm로 증가하였고, 지표 유출량은 87.346 mm에서 294.63 mm로 증가하였다. 그리고 LID 기법 중 세 가지를 모두 적용한 경우 지표면 유출량이 294.63 mm에서 100.3 mm로 가장 큰 폭으로 감소하였다. 또한 저감 효율이 가장 좋은 설치 면적 비율을 도출하기 위하여 다양한 LID 설치면적 비율에 대한 분석을 하였으며, 유역전체면적대비 적용면적비에 따른 우수유출 저감율을 저감효율로 정의한 결과, LID 설치비율이 60%인 경우가 지표 유출량은 1.37, 저류량은 0.50으로 가장 큰 효율이 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.379-379
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• 2018

기후변화와 지구온난화로 인하여 전 세계적으로 폭우발생 빈도 및 강도가 증가하고 있다. 특히 유역 차원에서 도시화와 산업 개발로 인한 불투수면적 증가는 내수침수 증가로 이어지고 있다. 불투수면적이 높고 인구와 건물이 밀집되어있는 도시유역에서의 내수침수는 막대한 재산피해와 인명피해를 야기한다. 도시유역의 불투수층에 내린 강우는 지표면을 따라 흐르다가 대부분 우수관으로 유입되어 유역에서 배출된다. 그러므로 도시 우수관의 설계빈도를 결정하고 설계홍수량을 결정하는 일은 도시 홍수 저감을 위한 구조적인 대책 중 가장 우선적으로 고려되어야 하고, 또 가장 중요한 대책이기도 하다. 본 연구에서는 과거 홍수피해가 빈번히 발생했던 도시유역들 중 유역면적과 우수관망의 구조가 다른 7개의 도시를 선정하여 다양한 강우사상에 따른 유출해석을 실시하였다. 서울과 부산 기상관측소에서 관측된 1975년부터 2015년까지의 강우자료에 대한 EPA-SWMM 모형에서의 유출해석 결과 첨두강우량의 변화에 따른 첨두유출량의 변화를 선형회귀모형으로 분석하였다. 회귀모형의 결정계수와 95% 신뢰구간, 변동계수를 비교하였고, 수계밀도개념을 적용하여 첨두유출량의 변화를 해석한 결과, 우수관망이 조밀하게 건설되어 배수밀도가 높을수록 증가된 첨두강우량에 따라 함께 증가하는 첨두유출량의 예측이 상대적으로 정확하게 가능함을 확인하였다. 우수관의 구조적인 특성에 따른 유출 응답 속도를 고려하여 우수관을 설계한다면, 보다 효율적인 우수관 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.121-129
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• 2018

도시 지역의 불투수층에 내린 강우는 지표면을 따라 흐르다가 대부분 우수관으로 유입되어 유역에서 배출된다. 그러므로 도시 우수관의 설계빈도를 결정하고 설계홍수량을 결정하는 일은 도시 홍수 저감을 위한 구조적인 대책 중 가장 우선적으로 고려되어야 하고, 또 가장 중요한 대책이기도 하다. 그러나 최근 들어 기후변화 등으로 인해 짧은 시간에 큰 강우강도의 호우가 발생하는 일이 잦아지고 있다. 이런 형태의 호우는 불투수면이 많은 도시 지역에서 갑작스럽게 유출량을 증가시켜 증가된 유출량이 일시에 우수관으로 유입되지 못하고 일시적이고 국부적인 홍수를 야기하기도 한다. 그러므로 도심지의 홍수 저감을 위해 우수관망의 적절한 설계가 매우 중요하다. 그러나 무한정 큰 관경의 우수관을 건설하는 것은 경제적으로 타당한 방법이 될 수 없으므로, 적절한 크기의 우수관을 설계하고 유출해석의 신뢰도를 높이기 위한 노력이 필요하다. 그러므로 본 연구에서는 과거 홍수피해가 빈번히 발생했던 도시유역들 중 유역면적과 우수관망의 구조가 다른 4개의 도시를 서울과 부산지역에 선정하여 다양한 강우에 따른 유출해석을 실시하였다. 서울과 부산 기상관측소의 과거 호우 자료에 대한 EPA-SWMM 모형에서의 유출해석 결과, 첨두강우량의 변화에 따른 첨두유출량의 변화를 선형회귀모형으로 분석하였다. 회귀모형의 결정계수와 95% 신뢰구간 및 변동계수를 비교하고, 수계밀도 개념을 적용하여 첨두유출량의 변화를 해석한 결과, 우수관망이 조밀하게 건설되어 수계밀도가 높을수록 증가된 첨두강우량에 따라 함께 증가하는 첨두유출량의 예측이 상대적으로 정확하게 가능함을 확인하였다. 이는 수계밀도가 높을수록 유출응답이 빨라지고 국부적인 우수관의 통수능 부족으로 발생하는 침수의 발생 가능성이 낮아지기 때문인 것으로 보이며, 갑작스러운 강우에 대한 대응이 수월함을 의미한다. 이러한 우수관의 구조적인 특성에 따른 유출 응답 속도를 고려하여 우수관을 설계한다면, 보다 효율적인 우수관 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국조경학회지
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• 제38권5호
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• pp.80-92
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• 2010

본 연구는 서울시에 있는 산지형 도시근린공원을 대상으로 하여 배수시설의 특성을 밝히는 것이다. 구체적으로는 배수현황, 우수유출량, 배수유출량,그리고 배수시설용량을 산출하고, 우수유출량과 배수유출량을 비교분석을 위해 배수유출량계수를 산출하고 배수시설의 설치규모를 분석하고자 배수시설용량계수를 도출하여 배수구역 및 공원별로 비교분석 하였다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다. 1. 배봉산공원의 전체배수면적은 34.13ha로서 배수유형별로는 표면배수구역 15.05ha(44.09%), 개수로배수구역 14.60ha(42.78%), 자연수로배수구역 4.48ha(13.13%)를 차지하고 있어, 상대적으로 표면배수구역이 넓어 자연상태의 표면유출이 많았다. 한편, 오금공원의 전체배수면적은 20.39ha로서 표면배수구역 2.52ha(12.36%), 자연수로배수구역 0.56ha(2.75%), 개수로배수구역 10.14ha(49.73%), 산마루측구배수구역 7.17ha(35.16%)를 차지하고 있어 상대적으로 인공적인 배수시설구역이 높게 나타났다. 2. 배봉산공원의 총우수유출량은 $7.28m^3/s$로서 배수구역별 우수유출량 평균은 $0.23m^3/s$이며, 각 배수구역은 규모가 크고 길어서 우수유출거리가 크게 나타났다. 한편, 오금공원의 총우수유출량은 $4.37m^3/s$로서 배수구역별 우수유출량 평균은 $0.12m^3/s$으로 배봉산공원에 비해 절반 정도로 나타났으며, 지형의 기복이 뚜렷하지 않고 배수시설이 많아 배수구역이 작게 세분되었다. 3. 배봉산공원에 개수로가 설치된 배수구역의 전체 배수유출량은 $11.58m^3/s$이고, 배수구역별 평균배수유출량은 $0.77m^3/s$, 평균배수유출량계수는 5.26이었다. 한편, 오금공원은 전체 배수유출량은 $15.40m^3/s$이고, 배수구역별 평균배수유출량은 $0.34m^3/s$, 평균 배수유출량계수는 8.87로 나타났다. 배봉산공원은 배수구역별로 개수로의 규모와 경사 등이 커서 상대적으로 평균 배수유출량이 높게 나타났지만, 배수유출량계수는 배수구역별 우수유출량이 적은 오금공원 보다 상대적으로 낮게 나타났다. 4. 배봉산공원의 전체 배수시설용량은 $554.54m^3$로서, 배수시설용량계수는 평균 179.83으로 나타났다. 한편, 오금공원은 전체 배수시설용량은 $717.74m^3$로서, 배수시설용량계수는 평균 339.69로 나타났다. 오금공원이 배수시설용량계수가 훨씬 높게 나타나 상대적으로 오금공원에서 배수유역별로 설치된 배수시설의 총량이 많으며, 집약적으로 설치된 것임을 의미한다. 본 연구에서는 자연적이고 조방적인 배수체계로 조성된 배봉산공원과 인공적이고 집약적인 배수체계로 조성된 오금공원을 대상으로 하여 배수유출량계수와 배수시설용량계수를 산정하여 비교분석함으로써 산지형 도시공원의 배수시설의 특성을 규명하였으며, 향후 공원의 배수유출량과 배수시설용량을 비교분석하기 위한 방법론을 제시하였다. 본 결과는 도시공원의 배수시설 계획 및 설계와 우수의 저류 및 생태적 가치를 증진시키는 친환경적인 배수체계를 구축하는 자료로 활용할 수 있다. 도시공원의 배수시설 특성은 지형 및 경사, 식생, 배수유형 등에 영향을 받게 되어 공원에 따라 그 결과가 달라질 수 있으므로 향후 더욱 많은 공원을 대상으로 한 연구와 공원에서 우수를 저류하고, 생태적 가치를 증진시키는 친환경적인 배수체계 및 방법에 관한 연구가 필요하다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.157-161
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• 2011

자연유역에서의 유역 분할에 관한 많은 연구가 진행되어왔음에도 불구하고, 도시유역에서의 유역 분할에 관한 연구는 이루어져있지 않다. 도시유역간의 경계 구분에 있어서 두 개의 유역 사이에 어떤 자연적 경계 또는 행정적 경계가 존재하지 않아 그 구분이 모호한 경우, 각기 다른 유출구를 갖는 우수관망에 의한 도시유역간의 경계는 오직 우수관거시스템의 설계자에 의하여 결정된다. 본 연구에서 제안된 UWDM(Urban Watershed Division Model)은 각 유역의 유출구에서의 첨두유출량을 동시에 감소시키기 위한 유역경계를 결정하게 된다. 이때, UWDM은 복수의 관거 연결 방향을 갖는 맨홀간 연결 방향을 결정함으로써 우수관거 유출구에서의 첨두 유출량을 저감시키기 위한 우수관망을 결정한다. UWDM을 통한 우수관망의 변경은 관거 내 유출 수문곡선의 중첩효과를 변화시키기 때문에, 최적화된 우수관망에서의 수문곡선은 그 중첩효과가 감소된 만큼 유출구에서의 첨두 유출량을 감소시킬 수 있다. 따라서 UWDM은 유역 경계상에서의 맨홀간 관거의 연결 방향을 유전자알고리즘을 이용하여 결정함으로써 인접한 도시유역간의 경계를 최적화할 수 있다. 본 연구에서 제안된 모형은 서울의 50.3 ha의 각기 다른 유출구를 갖는 인접한 두 개의 도시유역에 적용되었으며, 이 모형의 유역 구분에 의하여 두 개의 우수관망 유출구에서의 첨두유출량은 약 22% 감소하는 결과를 나타냈다. 자연유역에서의 유역 분할에 관한 많은 연구가 진행되어왔음에도 불구하고, 도시유역에서의 유역 분할에 관한 연구는 이루어져있지 않다. 도시유역간의 경계 구분에 있어서 두 개의 유역 사이에 어떤 자연적 경계 또는 행정적 경계가 존재하지 않아 그 구분이 모호한 경우, 각기 다른 유출구를 갖는 우수관망에 의한 도시유역간의 경계는 오직 우수관거시스템의 설계자에 의하여 결정된다. 본 연구에서 제안된 UWDM(Urban Watershed Division Model)은 각 유역의 유출구에서의 첨두유출량을 동시에 감소시키기 위한 유역경계를 결정하게 된다. 이때, UWDM은 복수의 관거 연결 방향을 갖는 맨홀간 연결 방향을 결정함으로써 우수관거 유출구에서의 첨두 유출량을 저감시키기 위한 우수관망을 결정한다. UWDM을 통한 우수관망의 변경은 관거 내 유출 수문곡선의 중첩효과를 변화시키기 때문에, 최적화된 우수관망에서의 수문곡선은 그 중첩효과가 감소된 만큼 유출구에서의 첨두 유출량을 감소시킬 수 있다. 따라서 UWDM은 유역 경계상에서의 맨홀간 관거의 연결 방향을 유전자알고리즘을 이용하여 결정함으로써 인접한 도시유역간의 경계를 최적화할 수 있다. 본 연구에서 제안된 모형은 서울의 50.3 ha의 각기 다른 유출구를 갖는 인접한 두 개의 도시유역에 적용되었으며, 이 모형의 유역 구분에 의하여 두 개의 우수관망 유출구에서의 첨두유출량은 약 22% 감소하는 결과를 나타냈다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.905-918
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• 2023

본 연구에서는 목감천 유역에서 투수성포장(PP)과 빗물저류조(RB)의 설치에 의한 유출량 저감 성능 분석 및 유역 내 설치 우선순위를 결정했다. PP와 RB의 설치를 통한 최대 유출 저감 성능 도출을 위해 최적 설계인자를 결정했고, 최적 설계인자를 반영한 PP와 RB의 우수 유출 저감 성능을 비교했다. 유출량의 시계열 변화로부터 첨두유출량 발생 전에는 PP가, 첨두유출량 발생 후에는 RB가 유출량 저감에 더 우수한 성능을 나타냈다. PP와 RB의 설치에 따른 소유역 별 총 유출량, 첨두유출량 저감 성능을 비교한 결과, PP의 경우 유역면적이 큰 소유역에서 RB보다 더 높은 우수 유출저감 성능을 나타냈고 RB는 불투수면적 비율이 높은 지역에서 더 높은 성능을 나타냈다. PP와 RB의 우수 유출 저감 성능 평가 결과를 통해 목감천유역 내 두 시설의 설치 우선 순위를 결정했다. 그 결과, PP와 RB 모두 유역면적, 불투수면적 비율이 높은 소유역에서 높은 우선 순위가 나타났다. 또한 우수 유출 저감 성능 평가 순위와 유역특성 간 상관관계를 비교한 결과, 상위 25%의 우수 유출 저감 성능을 나타낸 소유역에서는 불투수면적외에도 유역의 형상 인자와 높은 상관관계를 보였다. 이를 통해 기존 도심 지역에 우수유출저감시설 설치 우선 순위 결정 시 불투수면적 비율과 함께 유역의 형상 인자를 함께 고려해야 함을 알 수 있다.