저영향개발(Low Impact Development, LID)이란 개발로 인해 변화하는 물순환 상태를 자연친화적인 기법을 활용하여 최대한 개발 이전과 유사한 상태를 유지하도록 하는 개념을 의미한다. 최근에는 이러한 LID를 고려한 계획･설계에 대해 주목하고 있으며 여러 신도시를 중심으로 적용이 이루어지고 있지만 기 존도시에 LID를 적용하기 위한 계획･설계는 전무한 실정이다. 이에 본 연구는 기존도시에 전체강우의 약 85%이상을 저감을 목표로 LID 시범단지를 계획･설계 하였다. 현재 Retrofit 차원의 LID 설계프로세스는 정립되어 있지 않기 때문에 기존의 유사연구 내용을 종합분석하여 도출한 설계프로세스를 적용하였다. 하 지만, 시범단지규모가 협소하여 현장조사 외의 자료는 사용이 어려웠고, 1:5,000 도면을 활용한 우배수 현황 분석은 실제와 다른 결과를 도출하였다. 또한, 도입된 LID 시설별 소유역 선정이 매우 어려웠고, LID 시설의 표준 형태만으로는 경관개선 및 생태기능 향상에 다소 어려움이 발생하는 등 여러 가지 문제 점들이 도출되었다. 이에 본 연구에서는 이러한 문제점들을 보완하여 시범단지 설계를 개선하였고, Retrofit 차원의 LID 설계프로세스를 제시하였다. 설계된 LID 시범단지의 대상지 총면적은 42,170m2로 투수가 가능한 면적은 17,868m2이고, 불투수면적은 24,302m2로 전체 면적 중 불투수면이 약 57.6% 로 나타났다. LID 기법을 적용하였을 경우, 투수면적은 29,645m2이고, 불투수면적은 12,526m2로 약 29.7% 로 나타나 LID 기법적용 시 약 48.5%의 불투수면적이 감소하였다. 특히 차도(주차장) 및 보도에 적용된 투수블럭의 경우 불투수면적 감소면적의 약 80%를 차지하여 적용된 LID 요소기술 중 가장 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다.

Soil is the most important factor in natural environment for bio-diversity. Urbanization and development of city devastate urban soil by the fraternization of green network and run off pollution. In these facts, preservation of soil is the main issue in maintain of quality urban environment. In order to handle this issue, the gold network that link fragment soil patches is considered in maintain quality soil. This study researched the infiltration Treebox design technique based on the Low Impact Development. This technique suggest reduction of impervious area of the soil due to urbanization. The main concept of this study is encourage more permeable surfaces in urban area by using a infiltration planter. The function of the planter is hold run off as much as possible from intensive rainfall, and utilizes it in drought season. Also, this planter provides fertile soil for organism habitat by keeping appropriate moisture supplying.

경제성장을 위한 도시화 및 불투수면의 증가는 자연적인 물순환 체계를 변화시켰으며, 강우시 첨두유량 증가, 발생 시간 단축, 지하 침투량 감소 및 지표수 유출량 증가 등의 수문학적 문제 발생의 원인이 되고 있다. 이에 환경부에서는 기존의 한정된 수자원을 더욱 효율적으로 관리하고 이용하고자 LID/GSI 기법을 통한 강우유출수 관리 방법을 도입하였다. 지붕유출수의 경우, 오염물질 농도가 도로 및 주차장에 비하여 낮게 나타나기 때문에 LID 시설을 통한 처리 후 저류 및 지하 침투를 통한 자연적인 물순환 체계의 재현 혹은 조경, 청소 용수 등으로 이용이 가능할 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 지붕유출수 관리를 위한 LID 시설의 운영 및 처리효율 평가를 통하여 도시내 물순환 체계 구축과 물의 재이용을 도모하고자 수행하였다. 본 연구를 수행하기 위한 LID시설은 침투화분으로서 공주대학교 천안캠퍼스내 조경공간에 설치하였다. 침투화분의 규모는 1.6×1.5(A×D, m2×m)이며, 시설은 강우시 지붕유출수가 직접 유입되는 자갈부와 식생이 식재된 토양층(상부)으로 나뉘어져있으며, 하부에는 모래와 자갈이 충진 되어있다. 시설 하단에는 시설로 유입된 강우유출수를 지하로 침투시키기 위한 지름 10 cm의 침투구멍이 존재한다. 모니터링은 포장지역의 강우유출수 특성을 고려한 수질모니터링 방법으로 수행되었으며 채취된 시료는 입자상물질, 유기물질, 영양염류 및 중금속(Total Pb, Total Cu, Total Zn) 항목에 대하여 수질오염공정시험법에 의해 분석을 실시하였다. 모니터링 및 수질 분석 결과를 토대로 시설 적용 전과 후의 수문학적, 환경적 분석을 수행하였다. 시설의 효율 평가를 위한 강우시 모니터링은 2013년 11월부터 2014년 9월까지 총 12회가 수행되었다. 모니터링이 수행된 대부분의 강우사상은 10 mm 이하의 소규모 강우로 평균 강우량은 8.8±6.7 mm로 나타났다. 침투화분 설치 후의 수문학적 분석 결과, 침투화분을 통하여 지붕유출수의 유출을 약 3시간 정도 지체 시키는 것으로 나타났으며 시설로 유입된 양의 최소 17%에서 최대 100%, 평균적으로 79% 정도 시설 내 저류 및 침투를 통한 유출시간 지체와 유출량 저감 효과를 보였다. 수질시료 분석결과를 토대로 모니터링 기간 동안 집수구역에서 발생된 오염물질의 처리효율을 분석한 결과, 입자상 물질의 경우 평균적으로 76%, 유기물질의 경우 94%, 영양염류는 86~96% 및 중금속의 경우 93% 처리되는 것으로 나타났다.

최근 도시화 및 기후변화에 의한 홍수피해의 증가로 인하여 이에 대응하는 방안으로 저영향개발(LID) 요소기술에 관하여 다양하게 개발이 되고 있다. 하지만 이러한 요소기술에 대한 효율을 검증할 수 있는 표준화된 검증방법 및 기기는 부재한 실정이다. 본 연구에서는 LID 기법에 대한 물순환의 효율성 검증이 가능한 강우-유출 모의장치를 개발하였다. 소유역 내 강우가 균등하게 분사될 수 있도록 강우공간분포실험 및 유입유량-유효우량 관계 실험을 통하여 강우를 검증하고 유입되는 강우와 이로 인해 발생되는 침투 및 지표유출 관계 실험을 실시하였다. 그 결과 노즐의 종류에 따른 적정유량범위와 RPM의 관계를 정리하였으며 강우-유출 모의장치를 이용한 실험을 통해 투수면과 불투수면에서의 강우 시의 수문학적 물순환(지표유출, 중간유출, 침투량)의 관계를 정량적으로 검증하였다.

본 연구는 도로의 Low Impact Development(LID) 시설에서 노면유출수의 저류와 토양내의 중금속 축적을 모니터링하였다. 경기도 A시에 위치한 시설로 기존가로수 하향식재와 나무화분 여과상자의 가로수 형태가 있으며, 식생 저류조 형태의 식생플랜트와 식생체류장치로 총 4개의 시설에 대하여 모니터링을 실시하였다. 강우에 실시된 4회의 모니터링에서 시설로 유입된 누적 강우유출수는 0.07~0.77 m3의 범위로 나타났으며, 가로수 형태 시설의 강우 유출수에 대한 시설 유입율은 평균 14.9%였다. 식생 저류조 형태의 경우 평균 4.6%의 유입율로 강우 유출수에 대한 저류능력을 나타내었다. 토양 의 중금속은 표층으로부터 10 cm의 토사를 채취하여 농도변화를 계절(여름, 가을, 겨울)에 따라 모니터링하였다. 타이어의 마모에 의해 발생하는 카드뮴(Cd)의 경우 식생플랜트 시설의 초기 기저농도 0.0014 mg/kg에서 겨울에는 0.0304 mg/kg으로 증가하였다. 나무화분 여과상자에서는 납(Pb)이 0.0263 mg/kg에서 0.0606 mg/kg으로 축적된 것을 확인하였다. 이러한 LID시설의 유량 저류는 도심의 불투수층에서 발생하는 강우 유출수가 하천으로 유입되어 유발되는 홍수 및 수해에 대한 방재 효과와 시설 내 중금속 저감을 기대 할 수 있는 것으로 나타났다.