본 연구에서는 안전한 수질의 밭 관개용수를 확보하기 위한 다기능 저류조 용수공급시스템을 현장에 적용하여, 효과를 검증하여 현장 적용성을 분석하였다. 용수의 수질 특성을 고려하여 적정 모듈 프로세스로 AOP (Advanced Oxidation Process), SF (Soil Filter)를 적용하였으며, 저류조의 효과 검증은 앞서 다기능 저류조 수처리 저감효율, 미생물 위해성 평가 등을 통해 수행하였다. 시범시설의 조사는 유입수(지표수, 지하수) 2개, 유출수 1개 지점을 2022년 5월부터 9월까지 월 1회(총 5회), 수온, TOC, COD 등 13개 수질항목을 측정하였다. 유출수에서 전항목 수질기준을 만족하였다. 다기능 저류조의 저감효율은 지표수에서 TOC 평균 19.2%, SS 평균 43.8%, T-N 평균 28.1%, T-P 평균 46.9%, Chl-a 평균 70.1%, 지하수에서 수온 평균 7.5% 상승, EC 평균 54.3%의 저감효율을 보여, 다기능 저류조의 수질정화 개선효과를 검증하였다. 미생물 위해성 평가 결과, 평균 위해도 값은 유입수(지하수) –3.02 × 10-6, 유입수(지표수) 2.79 × 10-5로 나타났으며, 다기능 저류저 처리 후 E.coli가 전량 사멸함에 따라 영농작업자의 위해성은 없을 것으로 나타났다.

국내 기후변화와 급격한 도시화가 진행함으로써 도심지 불투수 면적 증가로 인하여 자연적인 물순환이 원활히 이루어 지지 않고 있다. 이로 인해 국지성 폭우로 인한 지표수의 증가로 도심지 홍수 피해가 빈번하게 발생하고 있는 실정이다. 이에 본연구에서는 주차장 매립 빗물저류조를 통하여 지표 유출량을 감소시켜 원활한 물순환에 기여하고 그에 따른 해 당 구조물의 상부 하중과 배열 방식에 따른 거동 특성을 분석하고자 한다. 해당 구조물의 분석은 유한요소 해석을 이용 하였으며, 분석 결과 매립 깊이 3m 이상 시 상부 하중이 저류조에 적용되는 하중이 급격하게 저감되는 결과를 나타냈다.

본 연구에서는 도시침수 저감을 위한 비구조적인 대책 중 빗물저류조 최적운영에 관해 연구하였다. 기존의 빗물저류조는 크게 온라인 빗물저류조와 오프라인 빗물저류조로 구분할 수 있다. 온라인 빗물저류조는 일반적으로 대규모로 설치되어 자연유하에 의한 방류를 하며 오프라인 빗물저류조는 중소규모로 경제적이나 월류턱 높이 결정의 운영관리가 어렵고 펌프 압송에 의해 방류한다. 우수관망 내 설치된 오프라인 빗물저류조의 경우 도심지에서 부지확보가 곤란하기 때문에 규모에 한계성이 있고 일반적으로 강우 종료 후 방류를 시작하므로 연속강우에 대한 대처가 취약하다. 오프라인 빗물저류조의 경우 구조적 대책만으로는 연속 강우에 대해 완벽하게 대응하기는 곤란하며 방재성능을 향상시킬 수 있는 비구조적 대책이 필요하다. 오프라인 빗물저류조의 효율을 극대화하여 도시침수를 저감시키기 위해서는 빗물저류조 최적운영은 필수적이다.

우수저류시설은 강수 시 빗물을 저류시켜 홍수량을 줄이고 유역의 물 함유기능을 적정하게 유지시켜 유출량을 저감하여 도시 물 순환을 개선하는 시설을 의미한다. 이 시설은 우수배제를 위한 배수관망 용량을 상향조절하기 어려운 지역에 설치되어 기존 우수배수시설을 그대로 유지하는 상태에서 우수유출을 저감할 수 있는 장점이 있다. 따라서 지역 내 저류시설은 토지 이용 계획상 우수저류가 가능한 경우에 저류시설로 배치해 유출량을 조절하여 도시지역의 불투수역 증대로 인한 도시형 홍수를 방지하는 역할을 하며 최근 자연 환경 복원을 통한 환경 친화적 기술로 발전하고 있다 본 연구에서는 서울대학교 관악캠퍼스 댐 하류 공대폭포 유역과 노천강당 유역에 지속시간 1시간, 50년 빈도 강우에 관한 저수지 홍수추적을 실시하고 치수 목적으로 지하저류조가 설치되는 경우 저류조의 저류량, 우수유출량의 저감정도, 첨두 수위 감소 및 지체시간 확보 등의 효과를 분석하고, 신설 지하저류조의 유출입부 암거를 설계하였다. 공대폭포 유역에 10,500 m3 규모의 지하저류조가 설치되는 경우 폭포저수지와 저류조에 의한 저류효과를 현 상태의 폭포저수지만의 저류효과와 비교하여 시간에 따른 저류량, 유출량 및 수위 변동 양상을 분석하였다. 저류조가 설치되는 경우 폭포저수지의 저류량은 약 10,500 m3 감소하게 되며 첨두 유출량은 9.48 m3/s, 첨두 수위는 0.76 m 낮아지는 것으로 나타났다. 또한 노천강당 유역에 25,000 m3 저류조가 설치되는 경우 총 유입량 대비 49.43 %의 저류효과가 발생하고 49.64 %의 첨두 유량 감소효과와 28 분의 지체시간을 확보할 수 있었으며, 첨두 수위는 15,000 m3 저류조에 비해 35 cm 낮게 나타났다. 따라서 기존 저류시설과 신설 지하저류조의 공동 운영을 통해, 홍수 발생 시 댐 유역에서 초과되는 유출량을 탄력적으로 관리할 수 있는 것으로 사료된다.

기후변화로 인해 무강우 기간이 길어지고, 국제적으로 사막화가 심각해지면서 건조지역 유목의 생존이 위협받고 있다. 이런 문제를 감안하기 위해 본 연구에서는 모의실험으로 건조지역 지하에 소형저류조를 설치하여 나무의 생존 가능성을 검토하고자 한다. 이를 위해 어떤 규모의 저류조를 어느 깊이로 설치하는 것이 최적인지를 파악하는 것이 본 연구의 목적이다. 이러한 목적을 달성하기 위해 본 연구에서는 건조지역 토양에서의 강우, 침투, 침루, 증발, 증산, 지하수위, 모관수대와 같은 인자들의 영향을 고려하였다. 본 연구를 통하여 1. 건조지역의 강우, 침투, 침루, 증발, 증산, 지하수위, 모관수대와 같은 인자들의 값을 결정하는 방법을 검토함으로써 대상지역의 토양수분함량을 산정하고, 2. 토양수분의 변동 가능성을 예측함으로써 건조지역에서 유목의 생존여부를 검토하기 위한 소형 지하저류조의 효과를 분석하였다.

기후변화로 인한 집중호우와 도시화로 인한 불투수면의 증가는 많은 양의 비를 바로 하수관거로 유출시켜 관거 용량초과로 저지대 침수 등의 피해를 일으킨다. 지금까지는 도시의 치수안전도를 높이기 위해 하수관거를 확장하고, 빗물펌프장의 용량을 증대하는 등의 방법을 주로 채택하고 있지만 많은 비용과 시간의 소비를 필요로 하여 현실적으로 불가능에 가깝다. 최근 소방방재청과 수원시는 기존 우수배수 시스템의 한계를 보완하고 대처하기 위한 새로운 대처방안으로 다목적 분산형 빗물관리를 제안하고 있다. 본 연구에서는 수원의 상습침수 지역인 M마을을 연구 대상지로 하여 XP-SWMM을 이용하여 분산형 빗물저류조 적용에 따른 첨두유출 저감 효과를 확인을 위해 설치 개수, 배치유형(설치위치)을 다르게 하여 집중호우 시 치수 안전도에 미치는 영향을 모의하였다. 그 결과 3,000m3 용량의 빗물저류조 한 개를 설치할 경우 첨두유출이 15.5% 저감되었으며, 500m3 용량 저류조를 6개 설치하였을 때는 첨두유출이 28% 저감되었다. 빗물저류조 배치유형의 경우 상류 지역에 가장 비중 있게 설치하고 중류, 하류 순으로 비중을 두어 설치한 형태가 가장 첨두유출 저감효과가 좋았다. 본 연구에서 얻어진 다목적 분산형 빗물관리 시스템의 해석방법은 기후변화에 대비하여 하수관거 용량을 증설하지 않고도 치수 안전도를 증가시킬 수 있는 시스템을 경제적으로 설계하고, 그 효과를 예측하는데 사용될 수 있다.

최근 들어 환경 변화에 따른 이상기후의 영향으로 태풍 및 집중호우로 인한 하천범람 등 홍수재해에 의한 인명과 재산피해가 급증하고 있는 가운데, 특히 강원도는 지형적 특성으로 인한 집중호우, 태풍과 같은 이상강우로 인한 홍수피해의 발생이 매년 나타나고 있다. 홍수피해의 빈도와 강도는 지속적으로 증가하고 있으며, 지역에 따라 가뭄 피해도 잦은 실정이다. 이에 강원도지역에서 발생 가능한 홍수 및 가뭄의 피해원인 분석과 이에 대한 대비로서 우수저류조 활용방안을 제시하고, 여러 형태의 저장기법 등 홍수 및 가뭄피해의 방지책을 마련하는 것이 필요하다. 우수저류조의 설치는 홍수유출의 저감 및 집수된 용수의 이용을 통한 가뭄저감효과를 기대할 수 있고 규모, 형태, 위치 및 운영방법 등의 설계요소의 변화가 용이하다. 따라서 본 연구에서는 “우수저류조 저장기법을 활용한 강원지역 홍수/가뭄피해 최소화 기술개발”에 대한 연구개념, 방법 및 연구절차에 관해 소개하고자 한다. 추후 계속되는 연구결과를 통해 강원도의 지역특성을 반영한 우수저류조 최적 설계법을 제시할 수 있는 의사결정지원체계를 구축하고자 한다.