수질오염총량제는 수계의 목표수질을 설정하여 이를 달성하고 유지할 수 있도록 해당 유역 내 오염물질 허용총량을 설정 및 관리하는 제도다(환경부, 2013). 오염물질을 총량측면에서 관리함으로써 효과적인 수질개선을 도모하고 지자체는 배출량을 저감시킨 만큼 개발에 필요한 부하량을 확보할 수 있어 보전과 개발이 공존할 수 있는 방안이라 할 수 있다. 하지만 기준유량 산정 시 발생되는 문제점 역시 존재한다. 다양한 수문모형을 이용하여 기준유량을 산정할 수 있지만 해당 소유역 혹은 지점 내 비교·검증할 수 있는 신뢰성 높은 관측자료가 부재한 실정이다. 본 연구에서는 수문모형 중 폭 넓게 사용되고 있는 SWAT 모형을 이용하여 낙동강 유역 내 34개 수문단위유역의 소유역별로 2002년부터 2011년까지의 일 단위 유량을 연도별로 산정하였다. 낙동강 유역 내 상, 중, 하류에 위치한 구미, 왜관, 진동의 세 지점을 대상지점으로 선정하여 resampling 기법 중 하나인 k-Nearest Neighbors 기법을 이용하여 해당 지점별 연도별 일 단위 유량을 100 개씩 생성하였다. 해당 지점 마다 생성된 자료의 통계분석 및 quantile plot을 관측값과 비교하여 산정된 기준유량에 대한 신뢰성 분석을 실시하고 이를 통하여 수질오염총량제를 위한 개선 방안을 모색하였다.

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.

도시화로 인한 불투수층의 증가로 침수 및 범람의 피해가 매년 증가 하고 있는 실정이며, 서울시에서는 그 대안으로 새롭게 시공되는 도로의 경우 투수성 포장을 시공하도록 시행하였다. 이러한 투수성 포장재는 많은 연구로 다양하게 개발되어 왔지만 그 효율에 대한 정량적인 효율성 검증 및 평가 방법이 미비하다. 그리하여 본 연구는 강우모의 장치를 이용하여 투수성 블록의 강우 유출수 저감 효율을 일반 보도블록과 비교하여 평가 하였으며, 관측된 data를 이용하여 Holton의 침투모형에 의해 투수성 블록 시설의 침투모형을 산정하였다. 또한 SWMM모형의 LID Tool을 이용하여 관측값과 SWMM모형 계산 값을 시행착오법으로 보정 하여 투수성 블록의 매개변수를 산정하였다. 산정된 매개변수는 소규모 공업지역에 적용하여 문헌에서 제시한 자료와 비교하였다. 향후 LID 요소별 검증실험을 통한 매개변수를 산정한다면 모형을 통하여 간단하게 대상유역에 대하여 LID 요소기술 적용을 통한 강우유출수의 저감 효율을 산정할 수 있을 것으로 기대된다

지구 환경의 변화로 홍수 빈도 및 강도가 증가하고 있다. 이에 자연현상으로 생각하던 소극적인 자세에서 탈피하여 과학적이고 체계적인 접근 방법으로 적극적 홍수방어체계를 구축하고자 노력하고 있다. 본 연구에서는 자연환경의 변화로 특히 피해가 큰 도시하천으로 대상으로 실시간 강우 및 수위를 모니터링할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이를 기반으로 통계적 resampling method 중 하나인 k-nearest neighbors와 bootstrapping 기법을 적용하다. 이러한 모의발생기법 적용을 통하여 수위-유량 관계곡선식 생성 시 발생할 수 있는 불확실성을 저감시키는 기법을 연구하였다. 부산시 온천천 유역 내 설치된 10분 간격의 강우와 수위에 대한 실시간 자료를 기반으로 작성된 수위-유량 관계곡선식은 유량 측정 및 국지성 호우에 의하여 발생할 수 있는 다양한 문제점을 극복하고자 하였다. 이러한 resampling 기법에 의한 모의발생으로 수위에 대한 불확실성을 감소시키며 이로써 신뢰성 있는 자료 생성을 가능할 수 있도록 하였다. 향후 본 연구의 결과는 도시하천의 실시간 모니터링 시스템에 활용이 가능할 것으로 사료된다.

현재 개발되어있는 저영향개발(LID) 요소 기술들은 산재되어 있으나, 실제 시공에 적용하기 위한 효율성 검증기술 개발은 세계적으로도 미비한 실정이다. LID 효율성 검증기술은 실제로 LID 기술의 실용성, 상업성 및 파급성에 막대한 영향을 줄 수 있다. 이러한 필요성에 따라 선제적인 효율성 실험동 구축을 통한 검증 기술 획득과 시공평가 기술의 선정 전략이 필요하다. 본 연구에서는 저영향개발(LID)기법을 검증할 수 있도록 설계된 Smart LID/NPS Simulator를 이용하여 시료에 따른 수문학적 물수지분석이 가능한지 판단여부를 평가하였다. 실험 방법으로는 2×5(m) 크기의 Runoff Plot 중앙을 구분하였다. Runoff Plot의 한 면에 스펀지를 이용하여 불투수면과 투수면을 구분하였으며, 두 CASE의 강우(10mm/h, 30mm/h)에 각각 1×1×0.1(m) 규격의 스펀지 1단과 2단으로 구분하여 30분간 강우를 모사하였다. 그리고 강우 종료 후 30분간 대기하여 지표유출 및 지하수 유출이 모두 종료 할 때 까지 대기하였다. 각각의 CASE별 결과로 먼저 10mm/h 강우강도에서는 스펀지를 이용한 투수면의 지표유출량이 불투수면보다 지표유출이 59%가량 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 강우강도가 4.5배 증가한 45mm/h에서는 불투수면과 투수면에서의 지표 유출은 큰 차이가 나타나지 않았다. 또한 스펀지 2단에서의 지하수 유출량은 1단을 사용한 Case 보다 감소하는 것으로 나타났으며, 스펀지 내 함수량은 증가하는 것으로 나타났다. 향우 본 검증기기를 이용하여 효율성이 높은 LID 기술요소를 개발 할 수 있을 것이라 사료된다.