본 연구에서는 특별관리해역인 시화호 유역의 산업단지 하천에 강우 시 비점오염의 형태로 유입되는 중금속의 유출 특성 파악 및 오염원 파악을 하천 토구를 통해 배출되는 강우유출수 내 용존 및 입자성 중금속 (Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Pb)을 조사하였다. 용존성 Co와 Ni은 강우 초반에 고농도로 유출된 후 시간에 따라 감소하는 결과를 보였으나, 대부분의 원소는 조사시기별 강우량 및 유량 변화에 따라 각각 다른 특징을 보였다. 입자성 중금속의 경우, 시간에 따른 부유물질의 농도 변화와 유사한 경향을 보였다. 강우유출수 내 존재하는 중금속 중 Co, Ni, Zn는 용존 상태로 유출되는 비율이 높았고, Cr, Cu, Pb은 입자상 유출 비율이 상대적으로 높았다. 입자 상태로 유출되는 중금속의 인위적 오염도를 평가하기 위해 농집지수를 계산한 결과, Cu, Zn, Cd은 very highly polluted에 해당하는 심각한 오염수준으로 나타났다. 연구지역인 3간선수로 유역 인근의 도로먼지 중 125 μm 이하에서의 중금속 농도와 비교한 결과, 강우유출수 내 Cu, Zn, Cd의 중금속이 금속제조관련 시설에서 절삭 혹은 가공 중에 발생하여 산업시설 표면에 축적되어 있는 금속물질이 강우유출수와 함께 수환경으로 유출된 것을 알 수 있었다. 강우유출수 내 총중금속 평균 유출부하량은 1회 강우 시 Cr 128g, Co 12.35 g, Ni 98.5 g, Cu 607.5 g, Zn 8,429.5 g, As 6.95 g, Cd 3.7 g, Pb 251.75 g으로 금속제조와 관련된 산업시설이 주로 존재하는 유역의 특성을 잘 반영한 것으로 판단된다

Management of stormwater runoff is considered a nationwide challenge. To deal with this challenge, many researches have been conducted to study initial stage of stormwater fee imposition. The objective of this study was to recommend a framework for stormwater fee imposition not only for funding the stormwater management programs but also for encouraging people to decrease impervious area. This study focused on, regulations, financial resources and international cases related to stormwater runoff management. Polluter pays principle, which is generally recognized environmental policy principle is regarded the basis of stormwater fee imposition. Three components suggested for the stormwater rate structure are 1) stormwater utility revenue requirement, 2) billable equivalent stormwater unit, 3) system unit cost. The key point of stormwater rate structure is the “Equivalent Residential Unit(ERU)”. The concept of an ERU is one residential area with a runoff coefficient. The runoff coefficient is that portion of rainfall that becomes runoff rather than infiltrating into the ground. In addition to this, this study took into account the observed data simulation for the separation of stormwater treatment expenditure from the comprehensive wastewater treatment cost.

It is not cost effective to raise the density of catch basins in preparation for heavy rainfall in terms of construction and maintenance. Our researchers have developed the new catch basin for increasing interception capacity of runoff with internal filtration structure. To compare interception capacity of an existing catch basin with the invented catch basin, a hydraulic experiment device with 4% of road gradients and 0.2% of road gradients was constructed. For runoff conditions of 4.4 l/s, 6.7 l/s and 10.4 l/s, capability of runoff and separation capability of debris (sand and leaves) were evaluated. As the main experimental results, the effectiveness of the developed catch basin has been verified with an increase in interception rate of approximately 22% for the runoff of 6.7 l/s as heavy rainfall. However, the results of invented catch basin showed only 4.5% of settlement rate of debris regarding sand. Therefore, the authors proposed an improved tilted screen structure additionally. After reviewing the performance of improved catch basin, application of the invented catch basin is expected to drain runoff effectively when it is applied to the faulty road drainage section.

-최근 들어 도심 내 강우 시 발생하는 빗물은 다양한 유형의 오염원인 비점오염원을 포함하고 있어 도심 내 건전한 물순환 및 하천과 호수의 수질악화의 주요한 원인으로 인식되고 있다. 본 디자인 논문의 목적은 과거 장치시설 중심에서 벗어나 공원이나 토지이용 등의 비구조적 관점으로의 빗물관리 패러다임 전환의 의미를 담고 있는 커뮤니티 빗물공원의 디자인 원칙을 제시하는 것이다. 디자인개념 수준으로 전개된 커뮤니티 빗물공원의 디자인 원칙은 8가지로 정리할 수 있다: (1) 도시빗물에서 처리해야할 오염원 선별, (2) 초기강우현상에 집중, (3) 빗물 처리과정에서의 부유물 회수, (4) 효과적 초기강우 처리를 위한 초기강우 외 빗물의 월류 유도, (5) 강우유출수와 저류용량 산정, (6) 침전물의 효과적 제거를 위한 침전물 저류지 디자인, (7) 비점오염원 처리를 위한 습지 조성, (8) 처리된 빗물에 대한 산소공급. 본고에서 제시한 빗물공원 디자인 원칙은 최근 대안적 빗물관리시스템으로 논의되는 빗물공원 디자인 시 참고자료가 될 것으로 사료되며 빗물공원에 대한 관심증대는 비구조적 관점으로의 빗물관리체계로의 패러다임 전환을 유도할 것으로 전망된다.

본 연구는 고속도로 강우 유출수에서 입도 크기 분포 특성(PSD)을 이해하기 위하여 수행하였다. 경기도내 4곳의 포장도로 지역에서 2번의 강우사상동안 강우유출수 샘플 모니터링을 수행하였고, 시료내 입자의 크기분포를 분석하였다. 또한, 강우량, 유량 및 각 오염물질들을 분석하였다. 시료내 입자의 시간별 변화농도는 강우유출수의 시작 시 높은 값을 보였다가 급속히 감소하였으며 탁도, 총부유물질, BOD, 총질소 및 총인과 같은 오염물질과 유사한 유출경향을 보여주었다. 특히 총부유물질과 탁도와의 높은 상관성을 보여주었다. 강우유출수와 퇴적물내에 포함된 중금속에 있어서 구리, 납, 아연은 높은 농도를 보였으며 대부분의 중금속은 넓이에 대한 부피의 비율이 큰 세립입자에 강하게 결합된 형태로 존재한다.

본 연구에서는 대전 관평천의 도시유역에서 2017~2018년에 발생한 강우 20건의 유출수를 연속적으로 채취하여 As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb 및 Zn 의 중금속 및 총고형물질(TSS) 농도와 유량을 분석하고, 강우특성과 수질 변화의 강우사상별 및 시간별 상관관계를 조사하였다. 일정 강우강도에서 오염물질의 최대농도는 강우 초기에 발생하는 경향을 나타냈으나, 강우량 및 강우강도가 작은 경우에는 일정 시간 경과 후 발생하는 것이 관찰 되었다. 강우지속시간은 중금속 농도 및 부하량과 큰 상관성을 보이지 않았다. Cu와 Zn을 제외한 중금속 질량은 강우강도(0.60~0.88) 및 총강우 유출량(0.74~0.89)과 상대적으로 높은 상관관계를 나타냈다. 강우 시 유량가중평균농도와 선행무강우일수 또한 양의 상관성(0.54~0.73)을 보 이는 반면, 30분 강우강도로 표현된 시간별 유출량과 TSS 및 중금속 농도는 전혀 상관성을 나타내지 않았다. 무강우 기간 동안 지표면에 축적된 오 염물질이 최소한의 강우 에너지에도 세척효과가 발생하여 강우특성과는 무관하기 때문인 것으로 추정된다. 중금속과 TSS 농도의 시간에 따른 변화특성은 상관계수가 0.68~0.87로 양호한 수준을 나타냈다. 이는 고형물질의 이동과 중금속 물질의 이동이 함께 발생한다는 것을 시사하며 동시에 중금속이 고형물질에 흡착되어 이동한다는 것을 의미한다. 따라서 비강우 시에 유역 표면의 고형물질을 청소 등으로 사전에 제거할 경우 하천으로 유입되는 중금속오염물질의 양을 현격하게 저감할 수 있을 것으로 판단된다.

Environmental policy implementation has been strengthened to protect the source waters in Korea and to improve their water quality. Increasing of non-point source caused water quality problem continuously. Research on runoff from forests, which occupy over 65% of the land in korea, is insufficient, and studies on the characteristics and influences of storm runoff are necessary. In this study, we chose to compare the effects of land use in the form of two types of forest distribution and then gathered data on storm characteristics and runoff properties during rainfall events in these areas. Furthermore, the significance and influences of the discharges were analyzed through correlation analysis, and multilateral runoff characteristics were examined by deducing a formula through CODMn and TOC regression analysis. At two forest points, for which the basin areas differed from each other, flow changed according to storm quantity and intensity. The peak discharge at point A, where the basin area was big, was high, whereas water-quality fundamental items (BOD, CODMn, and SS) and TOC density were high at point B where the slope and storm intensity were high. Effects of dissolved organic matter were determined through correlation analysis, and the regression formulas for CODMn and TOC were deduced by regression analysis. It is expected that the data from this study could be useful as basic information in establishing forest management measures.

본 연구에서는 장치형 시설의 하나인 상향류식 여과시스템을 활용하여 도시유역에서 발생하는 초기강우유출수의 처리성능을 평가하였다. 해당유역은 면적이 80ha인 구시가지로서 합류식과 분류식이 혼재하는 관망형태를 가지고 있다. 유역의 포장율이 높고 거의 전량 하수관거를 통해 유출되어 유출시간이 매우 짧아 강우개시 후 단시간내에 초기강우수의 유출이 종료되는 특징이 있다. 설치된 시설은 4000m3/hr규모이고 상향류식 여과시설이며 제외지의 지하에 설치되어 있다. 여과부는 펠렛형 섬모상여재가 충진되어 오염물질 중 미세한 오염물질의 제거효율을 높이도록 하였고, 매 강우 종료 후 역세척을 수행하여 여재층에 억류된 오염물질이 세척되어 다음 강우를 대비할 수 있도록 운전되었다. 시설로 유입되는 강우유출수의 유출특성과 여과시설을 통한 처리효율을 검증하기 위해서 강우개시직후부터 초기우수유출이 종료되는 시점까지 일정 간격으로 유입수와 처리수를 채수하여 수질을 분석하였다. 강우유출수의 유량이나 농도는 강우강도와 선행미강우일수에 따라 매우 다양하게 나타났으나, 초기강우유출은 대체로 1시간이내에 종료되는 것으로 나타났다. 여과형 시설을 통한 오염물질의 제거효율은 원수의 농도에 따라 다양하게 나타났으나 SS의 경우 40mg/L까지 처리 가능한 것으로 나타났다. 초기강우유출이 종료된 후에는 강우유출수의 농도가 낮아져서 별도의 처리없이 활용가능한 수준인 것으로 나타났다. 시설의 효율적인 운전을 위해서는 향후 꾸준한 유출특성분석과 처리성능분석을 통하여 적정 역세척방법과 적정 운전시간 등을 도출할 필요가 있다.

비점오염원은 강우 유출수와 함께 유출되는 특성을 지니고 있어, 유역에서의 강우-유출 현상 및 이에 영향을 미치는 토지이용, 지형 및 지질, 유역의 형상, 강우특성 등을 고려한 관리 전략 수립이 필수적이다. 현재 수영강 유역에는 도시-주거지역에서 발생되는 비점오염원(거주민, 차량이동 등)과 강우시 하수의 차집관로 월류수로 인한 오염물질이 온천천 및 수영강 하천으로 유입되어 하천오염의 주원인으로 나타나고 있다. 이에 온천천의 비점오염물질에 의한 수질오염 예방의 효율적인 추진을 위하여 현재 우리나라에서 실무적으로 가장 많이 적용되고 있는 비점 해석 모형인 SWMM을 이용하여 각 배수분구 별 배출부하량 및 하수관거 월류에 대한 영향을 분석해 보았다.부산시 하수정비기본계획 상의 배수분구는 시가지와 산림이 혼합되어 있으며 면적 또한 대단히 크기 때문에 관리 유역선별 및 저감시설의 상세한 효과를 분석하기에는 어려움이 따른다. 따라서 배수분구를 세분화하여 소배수분구로 분할한 뒤 관망도와 인구조사 등을 통하여 SWMM 모형을 구축하였다. 또한 하수관거 월류수의 모의를 위해 Flow Divider 기능을 이용하여 하천으로 유입되는 합류식 관거와 하수처리장으로 유입되는 차집관거를 분류하여 모형에 반영하였다. 구축된 SWMM을 이용하여 소배수분구별 단위면적당 배출부하량 산정하고 Flow Divider 기능을 이용하여 차집관거에 대한 모의를 통해 하수관거 월류에 대한 분석을 진행하였다. 분석 결과 비점오염 배출 부하량의 경우 재송 1 소배수분구와 연산 1 소배수분구가 높은 부하량을 나타내었으며, 하수관거 월류수의 경우는 연산 1 소배수분구와 사직 5 소배수분구가 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 수영강 유역의 비점오염저감을 위해서는 비점오염 배출 부하량과 하수관거 월류수에 모두 많은 영향을 미치는 연산 1 소배수분구가 우선 관리가 필요할 것으로 판단된다.연산 1 소배수분구의 경우 현장 여건상 대규모 저류지나 비점오염저감 설비를 설치할 부지가 부족하기 때문에 LID 시설을 설치하는 것이 타당하다고 판단되어 LID 시설이 설치된다고 가정하여 그 영향을 분석해보았다. 추가적으로 수영강 본류의 경우 수영강의 지류인 석대천의 중상류 구간에 위치한 반송지역의 하수 유입에 의하여 수질이 악화되고 있으며 하류부에 위치한 반여도매시장에서 발생하는 비점오염물질들이 유입되고 있기 때문에 석대천-수영강 합류부에 비점오염저감저류지를 설치한다고 가정하여 그에 대한 영향 또한 분석해보았다. 이러한 분석결과들은 수영강 유역의 비점오염원의 계획 및 관리에 유용하게 이용할 수 있을 것으로 기대된다.