급격한 도시화로 인한 도심지 내 불투수율의 증가는 도시 유역의 급격한 물순화 체계의 변화를 가져왔다. 이와 같은 도시 유역 내 물 순환 체개의 개선을 위해 저영향 개발(Low Impact Development, 이하 LID)의 개발 및 적용이 시행되고 있다. LID는 대상지역의 자연을 이용하여 우수유출수 및 비점오염원을 발생원에서 관리하는 토지이용 계획기법을 의미한다. 이러한 LID에는 다양한 요소기술이 존재하며, 본 연구에서는 도시화 및 산업화로 인한 별도의 부지확보가 어려운 도심지에서 적용이 용의한 침투트렌치에 대한 우수유출수 저감효과를 분석하였다. 침투트렌치는 대표적인 침투형 LID 요소기술로서 대상지역에서 발생된 우수유출수를 저류 및 침투시켜 지하수자원 확보와 원활한 통수능으로 우수관거의 대체시설로 활용이 가능하다. 본 연구에서 침투트렌치의 성능 분석은 SWMM 모형을 이용하였으며, 대상유역은 서울시의 대표적인 공업도시인 가산 1 빗물펌프장 유역을 대상으로 수행하였다. 대상유역 내 침투트렌치 적용면적은 전체면적의 5, 10, 15%를 적용하여 분석을 수행하였다. SWMM 모의 결과 침투트렌치를 미적용 시 총유출량은 4.03m³, 첨두유출량은 0.39m³/sec로 산정 되었으며, 전체면적의 5%면적에 침투트렌치를 적용 시 총유출량은 2.13m³으로 미적용 시보다 47.2%의 저감효율을 보이며, 첨두유출량은 0.21m³/sec으로 46.2%의 저감효율로 분석되었다. 전체면적의 10%면적에 적용 시 총유출량은 1.71m³으로 미적용 시보다 56.4%의 저감효율을 보이며, 첨두유출량은 0.17m³/sec으로 57.6%의 저감효율로 분석되었다. 마지막으로 전체면적의 15%면적에 적용 시 총유출량은 1.52m³으로 미적용 시보다 61.9%의 저감효율을 보이며, 첨두유출량은 0.15m³/sec으로 62.3%의 저감효율로 분석되었다.

최근 이상기후 및 급속한 도시화로 이한 불투수 면적비율이 증가되면서 내수침수 피해가 급증하고 있다. 내수침수는 주로 내수배제의 불량으로 발생하며, 막대한 인명 및 재산피해를 야기하고 있다. 이러한 피해를 막고 효율적인 도시홍수방어시스템을 설계하기 위해서는 정확한 강우-유출 모형의 해석이 필요하지만 실제 자연 현상을 해석하는데 많은 불확실성이 존재한다. 본 연구에서는 모형의 매개변수들이 가지는 불확실성 분석을 수행하고, 불확실성 정량화 지수를 제안하였다. 도시유역의 유출해석에 사용되는 SWMM 모형의 매개변수 중 6개(유역폭, 불투수면적비율(%), 투수 및 불투수유역 조도계수, CN, 관조도계수)를 대상으로 불확실성 분석을 수행하였으며, 베타분포를 적용하여 Monte Carlo Sampling 기법으로 총 100개의 시나리오로 계산하였다. 계산결과 투수 및 불투수유역의 조도계수와 관조도계수의 총불확실성이 다른 매개변수들에 비해 크게 계산되어 조도계수값의 결정이 어려운 것을 알 수 있었으며, 불확실성 정량화 지수를 계산한 결과 관조도계수가 가장 크고 CN값이 가장 작은 것으로 계산되었다. 유역폭, 불투수면적비율, CN값은 매개변수값이 증가할수록 총유출량도 증가하였으며, 이 중 CN값의 변화에 따른 총유출량 증가량은 매개변수 증가량을 알면 거의 정확히 결정이 가능한 것으로 불확실성 정량화 지수가 계산되어 불확실성이 매우 낮은 것으로 나타났다. 관조도계수의 변화에 따라 총유출량의 변화를 결정하는 것이 가장 불확실한 것으로 계산되었으며, 총불확실성도 관조도게수가 가장 컸으므로, 도시유역의 유출 계산에 가장 큰 불확실성을 야기하는 매개변수는 관조도계수인 것으로 나타났다.

급격한 산업화 및 도시화로인한 도시유역의 불투수면적의 증가는 도시의 물순환 체계를 변화시켜 우수유출수에 의한 지속적인 피해를 가져왔다. 이러한 우수유출수에 의한 피해를 저감하기 위해 기존의 집중형 유출저감 시설물을 이용하으나, 집중형 유출저감 시설물들의 문제점이 들어남에 따라 미국 PGDER(Prince George’s County, Maryland Department of Environmental Resources)에서 처음 시행된 분산형 유출저감 시설물을 이용한 저영향개발(Low Impact Development, LID)의 계획 및 적용이 활발하게 진행되어지고 있다. 현제 국내에서는 LID요소기술의 적용에 따른 대상유역의 유출특성(첨두유출량, 총유출량)의 저감효과 및 비점오염원 저감효과에 대한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 대상유역내의 LID요소기술의 적용 위치에 따른 유출특성 저감효과를 분석한 연구는 현제 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 도심지 유역에 LID를 적용하여 모의할 수 있는 SWMM모형을 이용, LID요소기술의 적용 위치에 따른 유출특성을 분석하였다. 연구의 대상유역은 상습침수지역을 바탕으로 동일한 특성의 소유역과 관거를 이용한 관망도를 구축하였다. 적용 LID요소기술 선정은 대상지역이 새롭게 건설되는 유역이 아닌 기존의 도심지이기 때문에 별도의 부지가 필요하지 않고 기존의 기반시설들과 연계하여 설비 가능한 옥상녹화와 투수성 포장을 선정하였다. 선정된 LID요소기술을 가상유역의 소유역 위치에 따른 시나리오를 작성하여 소유역 위치에 따른 옥상녹화와 투수성포장의 유출특성 저감효과를 분석하였다. 분석결과 SWMM-LID모듈을 이용하여 옥상녹화와 투수성포장의 적용 위치에 따른 유출특성 저감효과는 적용 위치에 상관없이 동일한 것을 알 수 있었다. 따라서 향후 연구에서는 SWMM모형의 옥상녹화와 투수성포장의 적용 위치에 따른 불확실성을 배제하여, 실제 유역의 적용 가능 면적 및 가격 등을 고려한 최적의 LID요소기술적용 조합에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.