1. Introduction

이상기후에 의한 강우패턴의 변화와 도심지 불투수면적의 증가로 인해 도시의 침수가 빈번히 발생하고 있다. 이를 해결 하고자 전 세계적으로 논의되는 ‘지속가능한 개발’을 목표로 수자원 시스템에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID)을 그 대안으로 선정하여 연구를 진행하고 있다. 저영 향개발은 중앙 정부 및 지자체에서 법령을 제정하여 권장 하고 있는 친환경적 수자원 관리 시스템으로 토양의 침투 능력을 향상시키고 저류 용량을 확대하여 홍수 피해 및 수 질 오염원을 줄이는 역할을 한다. 강우에 의해 각 소유역 에서 발생한 유출량은 그 소유역에서 처리하는 것이 저영 향개발의 주요 개념으로 이를 위해 분산식 우수관리 방법 에 대한 연구도 활발히 진행중이다. 분산식 우수관리 방법 은 침투 및 저류시설을 활용하여 소유역별 각개 유출 처리 를 통해 그 지역 내의 총 유출량을 줄이고 도달시간을 지 연시키는 것으로 우수관거의 배치, 경사의 조정 등 도시설 계 기본계획과의 종합적인 연계가 필요하다.

분산식 빗물관리에 관한 국내 연구로는 대상유역인 생태 마을 소유역의 분산식 빗물 관리를 위하여 빗물 이용이나 침투, 저류를 이용한 접근 방안과 방향 설정을 제시하였고 (^{Han et al., 2004}), 생태환경 보존을 위해 분산식 빗물관리 의 개념을 도입하여 마을단위 조성사업에서 지속가능한 물 순환 시스템으로서의 유출량 저감 및 저류량 이용 등에 대 한 연구를 수행하였다(^{Han and Lee, 2007}). 그리고 1980년 대 이후 국내외의 빗물관리 제도 및 시설현황에 대한 설명 을 통해 이·치수 목적으로서의 분산식 빗물관리에 대한 제 도적 지원 및 기술개발의 필요성에 대해 제안하였으며(^{Lee and Kim, 2008}), 현장에 적용된 옥상녹화 및 빗물 이용, 침투, 저류시설 등의 복합적인 분산식 빗물관리시설을 통하 여 예상되는 해당유역의 물수지 변화를 분석 하였다(^{Lee and Han, 2011}). 이후 상습침수지역에 분산식 우수관리체 계를 적용하는 것을 목적으로, 대상지의 조건에 적합한 다 양한 우수유출 저감기법을 활용한 우수관리통로를 제안하 였다(^{Lee and Lee, 2015}).

우수관거 설계를 위해 수행되고 있는 설계홍수량 및 홍 수위 산정은 홍수량을 빈도분석 하는 방법과 설계강우-설 계홍수 관계를 분석 방법이 있으며, 우리나라에서는 강우량 분석으로부터 확률강우량을 산정하고 유출 모형을 적용하 여 확률홍수량 및 설계홍수량을 산정하는 설계강우-설계홍 수 관계분석 방법을 사용하고 있다. 국내에서는 한강 인도 교 및 고안 지점에서 과거 연최대 홍수위자료를 바탕으로 홍수위를 환산하고 홍수 빈도해석을 통하여 확률홍수량을 산정하여 확률가중 모멘트법에 의해 매개변수를 추정하였 고(^{Seo et al., 1995}), 모의실험을 통하여 매개변수적 방법 과 Kernel smoothing 기법을 비교하여 확률홍수량 산정 방 법으로서의 신뢰성을 해석하였다(^{Heo and Kim, 2000}). 그 리고 소양강댐유역을 대상으로 실측 단일사상 강우-유출 모형의 매개변수 검정을 통한 불확실성 분석 및 홍수빈도 곡선을 유도하였으며(^{Kwon et al., 2004}), 설계홍수량 산정 에 필요한 수문학적 인자에 따른 임계지속시간의 변화를 파악하여 적용성에 따른 회귀식을 산출하여 수문인자에 따 른 편차를 정량화 하였다(^{Jang et al., 2004}). 또한 유역규모 와 강우지속시간에 따라 보편적으로 적용할 수 있는 Creager 공식의 매개변수를 산정하여 국내 유역의 가능최 대홍수량 산정법을 제시하였다(^{Kang and Ryu, 2011}).

실무에서는 주로 합리식을 이용하여 도시지역의 배수계 획, 하수관거, 도로배수 등을 설계한다. 합리식은 강우자료 의 패턴 분석을 이용하여 첨두유출량을 산정하기 위한 방 법 중 사용의 간편성과 구조적 단순성으로 실무에서 상당 한 빈도로 사용되고 있다. 합리식은 ^{Mulvany (1851)}에 의 해 개념이 제시된 이후, 유출량, 강우강도, 유역의 크기, 도 달시간 등의 매개변수 연구를 통해 개선되어 왔고 미국내 미계측유역의 첨두유출량 산정을 위한 방법으로 알려지며 국내의 미계측 유역에서도 적용되기 시작하였다. 국내 수많 은 연구자들에 의해 합리식의 국내 적용을 위한 노력이 수 행되었고, 2000년대 이전에 이미 여러 수자원 관련 연구자 들에 의해 정립되었다. 2000년대 이후에는 관련 유출계수 등의 검·보정에 대한 연구가 진행되고 있다.

관거의 통수능에 대한 분석과 해법을 제시한 국내연구로 는 실제 하수관거의 위치 및 제원을 반영하여 하수량을 추 적 계산한 후 통수능에 대한 분석을 수행하였으며(^{Noh et al., 2007}), 국지적 집중호우에 대한 도시유출특성을 고려하 여 우수관거의 설계빈도에 따른 통수능력을 검토하였다 (^{Lee et al., 2007}). 그리고 도시물순환을 개선하고 홍수저 감 기능을 효과적으로 활용할 수 있는 그린인프라 계획에 대한 프레임워크를 개발하고 시범지역에의 적용을 수행하 였으며(^{Kang et al., 2014}), 토지이용계획을 고려하여 토지 이용 및 설계과정에 그린인프라의 적용에 관한 연구를 수 행하였다(^{Kim et al., 2014}).

본 연구에서는 선행 연구들을 바탕으로 합리식에 의해 계획된 도시유역의 우수관망이 단기간에 집중된 강우와 지형학적 요인으로 통수가 원활하지 않을 경우, 기존에 수행하던 관망의 확대 이외에 저류지, 옥상녹화, 투수성 포장 등과 같은 LID 기술 도입의 효과로 안전한 우수관 망 시스템 설계가 가능한지 그 적정성에 대한 연구를 수 행하였다.

2. Materials and Methods

2.1. 대상지역

본 연구에서는 경기도 화성시에 위치한 송산그린시티 조 성사업지의 남측지구 일대 중 불투수면적이 집중된 1단지 를 대상지역으로 선정하였다. 송산그린시티 남측지구 총면 적 419.25 ha 중 대상지인 1단지는 72.99 ha의 면적을 포 함한다. 1단지의 토지이용은 대부분의 산업용지와 일부 상 업지역 및 녹지로 계획되어 대상지의 93%가 불투수면적으 로 구성되어있다. 대상지역의 하류에는 시화호가 위치하고 있어 홍수기에 시화방조제를 운영하여 수위를 조절하기 때 문에 홍수기 외수의 범람으로 인한 위험성이 적어 내수의 배제에 대한 분석만이 필요한 지역이다. 연구대상지역의 위 치도는 Fig. 1과 같고, 상세한 토지이용계획도와 1단지의 위치는 Fig. 2와 같다. 대상지역인 1단지 주변에는 소하천 인 봉가천과 문산천이 위치하고 있다.

Fig. 1. Spatial location of the southern district in the Songsan green city.

Fig. 2. Spatial location of the complex 1 in the southern district.

2.2. 연구방법

선정된 대상지역의 강우분석을 수행하여 우수관거 설계에 필요한 확률강우량을 산정하고, 합리식을 이용하여 홍수량을 산정한 후 안정성과 경제성을 고려한 우수관망을 설계하였 다. 합리식을 적용하여 안전한 것으로 분석된 우수관망의 통 수 안정성 확인을 위해, 유역 유출 모형으로 추가적인 모의 분석을 수행하였다. 모의 결과 확인된 통수불능 지점의 개선 방안으로는 기존의 설계변경에서 수행하는 관망의 확대 이외 에 저류지, 옥상녹화, 투수성포장 등과 같은 LID 기술을 도 입하여 안전한 우수관망 시스템 설계가 가능한지를 분석하고 그 결과를 고찰하는 방향으로 연구를 진행하였다.

2.2.1. 강우분석

송산그린시티 남측지구에 위치한 연구대상 지역은 시화 호 일대의 간척지로 유역내에 우량관측소가 설치되어 있지 않다. 단지개발에 필요한 확률강우량을 산정하기 위해서는 기록년수에 따른 표본의 수가 충분히 확보된 강수량 자료 가 필요하여 AWS 관측자료가 아닌 장기간 관측자료를 보 유하고 있는 연구대상지역 주변의 서울, 인천 및 수원기상 대를 선정하여 Fig. 3과 같이 분석하였다. 분석결과 수원관 측소가 최종관측소로 선정되었으며, 남측지구 1단지 실시설 계에서 적용되었던 수원관측소의 1964년부터 2008년까지 총 45개년의 강수량을 분석하였다. 수원관측소의 주요 지 속시간별 고정시간 연최대강우량은 확률강우량도 개선 및 보완 연구(^{MLTMA, 2011})에서 제시한 환산계수를 적용하 여 임의시간 연최대강우량 자료로 환산하여 지속시간별 확 률강우량을 Table 1과 같이 산정하였다.

Fig. 3. Locations of the site and the rainfall station.

Table 1. Probability Precipitation of the Duration Times at Suwon Rainfall Station

Duration (min)	Probability Precipitation (mm)
	10yr	20yr	30yr	50yr	100yr	200yr
10	22.1	24.4	25.7	27.3	29.5	31.7
60	64.7	72.9	77.6	83.5	91.4	99.3
120	96.5	110.3	118.3	128.3	141.7	155.1
180	118.9	136.6	146.8	159.5	176.7	193.8
240	134.9	154.9	166.3	180.7	200.0	219.3
300	147.9	169.8	182.5	198.2	219.5	240.6
360	160.1	184.0	197.7	214.9	238.1	261.3
720	213.6	246.3	265.2	288.7	320.5	352.1
1,080	242.8	280.9	302.8	330.1	367.1	403.8
1,440	272.4	316.3	341.6	373.2	412.8	458.2

산정된 확률강우량을 바탕으로 남측지구 전체 유역 4,379 ha의 도시하천 설계 확률년도인 50년 빈도 기준에 대한 첨 두홍수량을 산정하였다. 연구대상지역의 최종유출구인 문산 천과 봉가천이 합류하는 지점에서의 임계지속시간을 분석 한 결과 4시간으로 분석되었으며, 이를 바탕으로 본 연구 에서도 4시간의 임계지속시간을 적용하였다. 화성시 하수도 정비 기본계획(^{Hwaseong-si, 2006})에서 제시한 지선 및 간 선의 10년 또는 20년 빈도 관거 설계 기준을 바탕으로 지 속시간 240분, 재현기간 10년인 135 mm의 강우량을 Huff 4분위법 중 3분위를 채택하여 적용하였다.

2.2.2. 우수관거 설계

우수관거의 설계는 Fig. 4와 같이 우수 방류구에 따라 총 6개의 간선으로 구분하였으며, 블록별로 소유역을 지정하여 유출량을 분산 관리하도록 계획하였다. 우수의 발생부터 집 수, 유하, 유출에 이르기까지 안정성과 경제성을 고려하여 지선과 간선을 설계하였고, A부터 F까지 총 6개의 간선으 로 구분하여 분석하였다.

Fig. 4. Pipeline and outlet locations of the complex 1 in the southern district.

우수관거의 설계 흐름도를 Fig. 5와 같이 작성하여 관망 의 설계를 수행하였다. 남측지구의 계획우수유출량은 수원 관측소 강우 관측자료를 기준으로 재해영향평가에서 제시 한 공식보다 안정성을 더 크게 산정한 화성시 하수도정비 기본계획에서 제시된 합리식을 적용하였다. 산정된 계획우 수유출량을 바탕으로 유역에 사용될 관거의 관경을 선정한 후 유속을 산정하기 위한 면적, 연장, 지표고, 유달시간 등 의 관로 기본 자료를 입력하였다. 각 관거 및 암거는 하수 도시설기준(^{ME, 2011})에서 제시한 확률년수 10~30년과 지 역적 특성을 고려한 화성시 하수도정비 기본계획을 참고하 여 지선 10년, 간선 20년 빈도로 설계하였다. 위와 같은 기 준으로 유출계수는 도로 및 주차장 0.80, 상업 및 산업용지 0.80, 녹지 0.35 등의 토지이용별 표준 유출계수를 근거로 0.75에서 0.82까지 소유역별 평균 유출계수를 적용하였고, 그 결과 1단지는 산업용지로서 불투수면적이 대부분을 차 지하여 유출계수가 높고 유입시간 및 유하시간이 상대적으 로 짧게 나타났다.

Fig. 5. Flow chart for a pipe-network design.

설계유량의 산정을 위해 Manning 공식을 이용하여 각 소 유역별 평균유속을 결정하였고, 허용유속(0.8~3m/s)을 초과 하지 않는 범위 내에서 관경사 및 규격을 증감하여 조정하 였다. 조도계수 n은 하수도 시설기준에서 제시한 철근콘크 리트관 및 부관의 0.013을 적용하였다. 최종적으로 산정된 결과 중 간선 D와 E의 일부 지선관거에 대한 정보를 Table 2에 표시하였다. 같은 방법으로 1단지 전체의 우수 관거에 합리식을 적용하여 산정한 결과 모든 관경이 안전 한 것으로 분석되었다.

Table 2. Designs of the Pipelines D and E

Conduit name	Cumulative area (m2)	Pipe length (m)	Travel time (min)	Runoff coefficient	Intensity (mm/hr)	Diameter (mm)	Flow (m3/s)	Velocity (m/s)	Slope (%)	Note
D1-24	0.83	73.07	13.024	0.77	128.852	450	0.252	2.99	16.45	O.K
D1-23	1.19	15.91	13.160	0.77	128.505	500	0.360	1.95	6.06	O.K
D1-22	1.25	35.58	13.475	0.77	127.710	600	0.376	1.88	4.43	O.K
D1-20	1.58	44.90	14.173	0.77	125.994	600	0.468	2.03	5.19	O.K
D1-18	2.46	55.15	14.974	0.77	124.098	700	0.718	2.18	4.83	O.K
D1-17	6.12	15.91	15.098	0.77	123.811	1,100	1.783	2.14	2.56	O.K
D1-16	6.36	41.41	15.437	0.77	123.036	1,100	1.841	2.03	2.31	O.K
D1-9	7.63	45.86	15.756	0.77	122.318	1,200	2.196	2.40	2.86	O.K
E120	1.43	100.0	8.975	0.80	140.456	700	0.491	1.39	1.99	O.K
E1-118	3.07	56.61	10.258	0.80	136.489	900	1.024	1.66	2.02	O.K
E1-1	44.18	17.01	28.188	0.80	113.286	2@2000x2000	12.234	1.75	1.24	O.K

2.2.3. 모형구축

모형은 미환경보호국(Environmental Protection Agency, EPA)에 의해 개발된 SWMM(Storm Water Management Model) 모형을 이용하였다. EPA SWMM 모형은 도시지역 의 우수관망을 포함한 유역 유출 모의에 적합한 모형으로 도시 유역의 하천유량을 단일 및 연속 강우사상으로 모의 할 수 있도록 개발되었으며, 강우에 의해 발생하는 유출량, 침투량, 저류량 등의 산정이 가능하여 본 연구에 적용하였 다. 1단지에 대한 우수관거 설계를 바탕으로 SWMM 모형 의 우수관망도를 Fig. 6과 같이 구축하였다.

Fig. 6. Storm network of the complex 1 in the southern district.

3. Results and Discussion

3.1. 기존 우수관거 통수능 분석

대상지역 내 우수관거의 통수능 검토를 위해 Fig. 4와 같 이 4개의 유출구로 흐르는 A~F까지 6개 우수관거 종단에 대하여 각각 분석하였다. 모형을 통한 분석결과 관거 A, B, C, F에 대해서는 강우 유출수의 관거 통수가 원활한 반면 관거 D, E에서는 통수 불능으로 인한 월류가 발생하였다. Fig. 4의 유출구 1과 4는 상대적으로 유량을 차집하는 면 적이 작고 합류되는 관망이 적은 직선 설계로 인해 강우의 배수에 어려움이 없으나, 관망 D와 E가 방류되는 유출구 2 와 3은 상대적으로 지형학적 고도차가 크고, 블록별로 집 수한 강우가 합류하는 지점이 많아 관망 통수에 문제가 발 생하였다. 기존 우수관거의 종단면도를 통한 통수능 분석결 과는 Fig. 7과 같다.

Fig. 7. Analysis of the discharge capacity.

3.2. 개선된 우수관거 통수능 분석

기존 우수관거의 통수능을 분석한 결과 합리식으로 산 정한 구간 중 관거 D와 E 구간에 월류가 발생하였다. 이 후 통수 불능으로 판단되는 지점의 노드를 선정하여 월류 가 발생하지 않는 시점까지 다음에 제시된 방법을 사용하 여 모의하였다. 먼저 유출수의 배수를 돕기 위해 수행되는 설계 방법으로는 경사의 조절, 관경의 확대 등 여러 방법 이 있으나 기 계획된 도시 우수관망 변경시 경사의 조절 은 피토고의 성·절토가 사업비 및 공기에 많은 영향을 줄 수 있어 본 연구에서는 관경 조정으로 인한 원할한 통수 능을 고려하였다. 추가적으로 저류지를 월류 노드에 설치 하여 유출수를 저류하는 방법과 LID 기술을 적용하여 유 출수의 침투 및 저류를 통한 통수능 개선 방법을 모의 수 행하였다.

3.2.1. 관경 변화에 따른 통수능 분석

월류의 발생으로 통수가 불가능하다고 판단되는 관거 D 와 E를 기존과 같은 조건에서 월류되는 노드와 연결된 관 거의 관경만 점차적으로 증가시켜 분석하였다. 기존의 관 거와 변경된 관거의 그래프를 비교했을 때 기존에 월류되 었던 각 노드들에서의 유출수가 관경을 확장하였을 때는 안정적으로 유출구로 배수되는 것으로 나타났다. Fig. 8과 Fig. 9에서 관경을 확대하였을 때의 우수관거 통수능을 가 시적으로 확인할 수 있다. Table 3과 Table 4에서는 각각 관거 D와 E에서 월류가 발생한 노드를 대상으로 통수가 원활해질 때까지 관경을 조정하여 모의한 결과를 나타내 었다.

Fig. 8. Discharge capacity in the pipeline D.

Fig. 9. Discharge capacity in the pipeline E.

Table 3. Change of the Design of the Pipeline D

Node	Conduit	Shape	Pipe diameter (m)	Modified pipe diameter (m)	Node flooding
M2-7 (2nd in Line D)	D1-24	Circular	0.45	0.45	Flooding
				0.5	O.K
M2-6 (3rd in Line D)	D1-23	Circular	0.5	0.5	Flooding
				0.6	O.K
M2-58 (4th in Line D)	D1-22	Circular	0.6	0.6	Flooding
				0.7	O.K
SM2-45 (5th in Line D)	D1-20	Circular	0.6	0.6	Flooding
				0.7	O.K
SM2-47 (7th in Line D)	D1-18	Circular	0.7	0.7	Flooding
				0.8	O.K
Boring3 (9th in Line D)	D1-17	Circular	1.1	1.1	Flooding
				1.2	O.K
SM4-12 (10th in Line D)	D1-16	Circular	1.1	1.1	Flooding
				1.2	O.K
SM3-7 (11th in Line D)	D1-9	Circular	1.1	1.1	Flooding
				1.2	Flooding
				1.3	O.K

Table 4. Change of the Design of the Pipeline E

Node	Conduit	Shape	Pipe diameter (m)	Modified pipe diameter (m)	Node flooding
SM2-51 (2nd in Line E)	E120	Circular	0.7	0.7	Flooding
				0.8	O.K
SM3-5 (4th in Line E)	E1-118	Circular	0.9	0.9	Flooding
				1.0	O.K
BM63 (16th in Line E)	E1-1	Closed Rectangular	2.0×2.0	2.0×2.0	Flooding
				2.1×2.1	Flooding
				2.2×2.2	Flooding
				2.3×2.3	O.K

3.2.2. 영구저류지 설치에 따른 통수능 분석

해당 관거의 월류를 막기 위해서는 하류부의 저류지 설 치가 아닌 월류되는 지점이나 지점의 상류에 저류지가 설 치되어야 한다. 관거 D와 E의 월류되는 노드를 파악하고 D 관거의 8개 월류지점과 E 관거의 3개 월류지점에 각 월류 노드별 소규모 저류지를 설치하여 모의하였다. 소규 모 저류지의 용량은 각 노드에서 수용하는 유출량을 제외 한 월류량을 기준으로 크기를 산정하였고, 시점에 가까운 노드부터 저류지 용량을 고정한 후 종점까지 연결하였다. Table 5와 Table 6에서 영구저류지를 설치하였을 때의 월 류 감소량을 확인할 수 있다. 저류 용량이 일정하게 증가 하는 것에 비해 월류량 감소량은 점진적으로 감소하는 것 으로 나타났다. 월류량에 비해 저류지 용량이 작아도 통수 가 가능한 것은 각 소유역 면적에서 차집한 강우들이 저 류지를 설치한 노드로의 도달시간이 각기 달라 적정규모 의 저류지 설치만으로도 노드 하단의 관거 통수에 문제가 없는 것으로 판단된다. 각 노드가 포함하는 소유역의 면적 이 달라 정확한 기준을 제시하기 어렵지만, 월류량이 20 m³하일 때는 월류량 대비 저류지 용량의 규모가 상대적으 로 크게 나타났고, 월류량이 20 m³상일 때는 월류량 대비 8 ~ 15 %정도 규모의 저류지 용량이 필요한 것으로 분석 되었다.

Table 5. Storage Installation of the Pipeline D

Node	Conduit	Original flood volume (m3)	Storage size (m3)	Total flood volume (m3)
M2-7 (2nd in Line D)	D1-24	6	1	1
			2	0
M2-6 (3rd in Line D)	D1-23	17	1	12
			2	7
			3	3
			4	0
M2-58 (4th in Line D)	D1-22	2	1	0
SM2-45 (5th in Line D)	D1-20	47	1	24
			2	18
			3	12
			4	8
			5	4
			6	2
			7	0
SM2-47 (7th in Line D)	D1-18	43	1	17
			2	9
			3	4
			4	0
Boring3 (9th in Line D)	D1-17	9	0	0
SM4-12 (10th in Line D)	D1-16	5	0	0
SM3-7 (11th in Line D)	D1-9	666	30	69
			35	40
			40	23
			45	6
			50	0

Table 6. Storage Installation of the Pipeline E

Node	Conduit	Original flood volume (m3)	Storage size (m3)	Total flood volume (m3)
SM2-51 (2nd in Line E)	D1-24	3	1	0
SM3-5 (4th in Line E)	D1-23	19	1	10
			2	3
			3	0
BM63 (16th in Line E)	D1-22	1,430	80	238
			90	154
			100	89
			110	24
			120	0

3.2.3. LID 설치에 따른 통수능 분석

각 소유역의 급격한 유출수의 지체 및 저류를 통해 총 유출량 저감 및 우수관거 통수능 향상에 기여할 수 있는 친환경적 방안인 LID 시설을 적용 후 모의하였다. 각 소유 역의 총 면적 중 일부 지역을 옥상녹화 및 투수성포장으로 그린인프라화 하였을 때의 월류량 조절 능력을 확인하였다. 시점부에서 LID 설치를 적용하였고, 종점으로 내려가면서 LID 설치 비율을 조정하여 더 이상의 월류가 발생하지 않 도록 하였다. Table 7과 Table 8에서 LID를 설치하였을 때 의 월류량 조정 능력 확인을 통해 우수관거 통수능 향상 기능을 확인할 수 있다.

Table 7. Low-Impact Development (LID) Installation of the Pipeline D

Node	Conduit	Original flood volume (m3)	Installation area ratio (%)	Total flood volume (m3)
M2-7 (2nd in Line D)	D1-24	6	1	3
			2	1
			3	0
M2-6 (3rd in Line D)	D1-23	17	3	5
			4	2
			5	0
M2-58 (4th in Line D)	D1-22	2	0	0
SM2-45 (5th in Line D)	D1-20	47	5	7
			6	4
			7	1
			8	0
SM2-47 (7th in Line D)	D1-18	43	0	0
Boring3 (9th in Line D)	D1-17	9	0	0
SM4-12 (10th in Line D)	D1-16	5	0	0
SM3-7 (11th in Line D)	D1-9	666	5	351
			10	251
			15	149
			20	70
			25	0

Table 8. Low-Impact Development (LID) Installation of the Pipeline E

Node	Conduit	Original flood volume (m3)	Installation area ratio (%)	Total flood volume (m3)
SM2-51 (2nd in Line E)	D1-24	3	2	0
SM3-5 (4th in Line E)	D1-23	19	2	5
			3	2
			4	0
BM63 (16th in Line E)	D1-22	1,430	5	526
			10	100
			15	0

Pipeline E의 종점 노드 월류량은 1,430 m³으로 Pipelin D의 종점 노드 월류량 666 m³에 비해 큰 월류량을 가지지 만 Pipeline D는 Pipeline E에 비하여 더 많은 소유역을 포 함하고 있고, 총 면적도 204,800 m² 및 63,900 m²으로 상 대적으로 크기 때문에 더 작은 LID 설치 비율이지만 실제 적용 면적은 더 크기에 충분히 유역의 유출량을 관리할 수 있는 것으로 확인하였다.

4. Conclusion

도시지역 우수관거 설계는 합리식을 이용하여 강우 빈도 에 따라 유출량을 산정하고, 관거의 종류 및 단면을 설정 한 후 관거의 고도차에 따른 설계 유속을 산정하여 허용유 속 이내이면 설계를 완료하는 과정으로 진행된다. 그러나 이러한 처리 절차는 소유역의 급경사 지역, 합류부 지역 등과 같은 각 지선 관거들에 대한 지형학적 고려가 부족하 여 산정된 관망의 통수능 범위를 벗어날 수 있고 국지적 침수에 취약한 모습을 보인다.

본 연구에서는 기존 합리식을 통한 우수관거 설계로 도 출된 결과를 EPA SWMM 모형을 이용하여 분석한 결과와 비교하였다. 분석결과 합리식을 적용한 기존 설계로는 안전 하게 통수가 가능하다고 산정되었으나, SWMM 모형을 통 한 분석결과, 일부 소유역 노드에서 월류가 발생하였다. 월 류가 발생한 소유역은 유역내에서 경사가 급하고 합류되는 관거가 밀집한 지형으로 각 관거는 강우의 유입시간 및 유 달시간이 각기 달라 유출이 동시에 집중되는 상황에서 월 류가 발생하는 것으로 판단된다.

월류 지점의 국지적 침수 피해를 해결하기 위해 현재 현 장에서 적용되고 있는 관경의 확대와 더불어 영구저류지의 설치 및 LID 시설의 설치 등 3가지의 방안을 고려하였다. 분석결과 관경의 확대를 하지 않고도 상류지역에 영구저류 지 및 LID 시설의 설치를 통하여 홍수량을 저감시켜 월류 가 발생하지 않을 수 있는 저류지 및 LID시설의 용량 및 비율을 산정하였다.

본 연구에서는 경제성을 고려하지 않고 홍수시 월류 방 지에만 초점을 맞추어 연구를 진행하였으므로 각 방안의 비용편익 분석 및 저류지, LID 시설의 설치에 따른 비점오 염 저감효과는 고려하지 못하였다. 또한 본 연구에서 제시 된 통수능 확대 방안의 결과는 연구대상지역별로 편차가 나타날 수 있을 것이라 판단된다. 그러나 기존의 연구 결 과에서 제시하듯이 LID 기술의 적용으로 홍수시 이외의 일상강우에서도 증발량 증가, 직접유출 감소 등 도시유역의 물관리에 긍정적인 효과를 보여주고 있으며, LID 시설의 설치에 따른 도심지역의 건전한 물순환 회복과 더불어 비 점오염저감 등의 이점을 고려한다면 관경 확대만을 통한 통수능의 확보 보다 LID 시설의 적용이 월류량 감소에 충 분히 효과적일 수 있을 것이라 판단된다.

본 연구의 결과를 토대로 도심지역의 홍수량 변경으로 인한 관경 확대지역의 경우 LID 시설의 도입을 고려해 볼 수 있을 것이며, 향후 지속적인 연구를 통하여 안전성 및 경제성을 확보한 친환경적 도시 우수관리 시스템을 구축할 수 있을 것이라 기대한다.