2.4.2.1. 빗물통

대상지 내 우수 저류조 및 저류지는 “친환경건축물 인 증기준(Ministry of Land, Transportation Maritime Affairs (MLTMA), 2011)”의 평가항목 ‘우수이용’ 1급 기준인 건축 면적(m²) × 0.05 m 용량을 만족하도록 고시하고 있으나, ^{MLTMA (2011)}의 경우 공동주택 등 다세대주택에 적합한 반면 단독주택의 경우에는 현실적인 어려움이 있다. 1급 기준을 만족하는 용량을 적용한다면 대상지와 같이 세대당 면적 469.14 m²에 건폐율이 50%인 단독 주택의 경우 각 세대당 12 m³ 규모의 빗물통을 분담해야 하는 경우가 발 생한다. 이에 본 연구에서는 ^{MLTMA (2011)} 최소기준과 세대당 부담을 고려하여 3급 기준인 건축면적(m²) × 0.01 m를 적용하여 세대당 2.35 m³, 전체 570 m³ 규모의 빗물 통 용량을 결정하였다.

빗물통에서의 빗물 이용량은 빗물통의 편익 분석에서 고려할 내용을 바탕으로 화성시의 세대당 일평균 빗물이 용량(R_g) 0.201 m³/day을 SWMM모형 LID tool의 빗물통 시간당 배수 유량 값인 Flow coefficient 값으로 환산 입 력하여 빗물통 용량에 부합하는 세대당 일평균 빗물통의 이용량 0.0351 mm/hr를 반영하도록 설정하였다.

2.4.2.2. 투수성포장

송산그린시티 동측지구 시행지침에서는 단지 내 총 포장 면적의 30 % 이상을 투수성 포장으로 설치할 것을 고시하 였다. 이는 친환경시범마을의 전체면적 120,000 m² 중 건 축면적 57,000 m², 녹지면적 48,000 m²을 제외한 도로와 불투수면적 15,000 m²를 포장면적으로 설정하였고, 이 중 30 %인 4,500 m² 이상에 투수성 포장을 적용하도록 설정 하였다. 불투수면적 9,000 m²에는 침투트렌치를 적용하였 으므로, 나머지 도로 6,000 m²에 투수성 포장을 적용하여 시행지침 기준을 만족하고자 하였다. 도로는 폭 20 m 내외 로 보도를 제외한다면 왕복 2 ~ 4차선 도로이고, 단독주택 특성상 대형차량의 통행이 없는 교통량이 적은 지역이기 때문에 투수성 포장으로도 도로의 충분한 내구성을 가질 수 있을 것으로 판단하였다.

2.4.2.3. 침투트렌치

단지내 우수유출 저감시설은 ^{MLTMA (2011)}의 평가항목 ‘우수부하 절감대책’ 1급 기준에 해당하는 저감시설로 인한 집수면적이 대지 전체면적의 30 % 이상 설치할 것을 권장 하고 있다. 앞서 적용한 빗물통 집수면적 57,000 m²과 투 수성포장 6,000 m² 만으로도 대지면적의 52.5 %에 우수유 출 저감시설을 설치한 것으로 1급 기준을 만족하였으나, 빗물통 산정시 세대당 부담하는 빗물통 용량의 비현실성으 로 인해 규모를 대폭 축소하였고, 도로에 적용한 투수성포 장을 제외하고 단지 내에 적용 가능한 침투능 향상 기술이 전무하여 불투수면적을 대상으로 침투트렌치를 적용하였다. 침투트렌치는 도로를 제외한 전체 주거면적 114,000 m²의 불투수면적 7.5%인 9,000 m²의 강우를 집수하도록 설계하 였고, 세대당 37 m²의 면적을 설치하도록 설정하였다. 이 상의 적용 방안은 Fig. 4와 같이 모형을 구축하였다.

Fig. 4. LID design for SWMM model.

2.5.1.1. 빗물통

빗물통 지원사업이 진행 중인 서울시의 경우 설치비용의 90 %를 시에서 자체적으로 지원해주고 있으나, 송산그린시 티가 포함되는 화성시의 경우 빗물통의 경제적 지원 사업이 진행되지 않기 때문에 설계 견적서 금액을 그대로 반영하였 다. 설치비용을 비교한 업체로는 실제 서울시 빗물저금통 설 치 업체 2곳과 저류조 전문시공 업체 1곳의 견적을 비교하 여 C업체의 설치비용으로 결정하였고, 결정한 C업체의 가 격은 서울시 빗물 저금통 1 m³당 설치비용 기준 2,188,000 won의 63 % 규모로 합리적인 가격이라 판단하였다. 자재 비는 앞서 설정한 세대당 2.35 m³ 규모의 빗물통을 기준으 로 집수 물통, 배관 및 펌프 등의 비용을 계산하여 Table 9 에 정리하였다. 최근의 단독주택 빗물통 시공은 저류시설의 현장 타설이 아닌 주문 제작 후 운송하여 조립하는 방식을 사용하므로 추가적인 공사비는 고려하지 않았다.

유지관리비용으로는 ^{Lee et al. (2012)}이 빗물이용시설 운 영비로 제시한 기준에 따라 전기요금은 설치비의 0.3 %/yr, 모니터링은 설치비의 0.7 %/yr, 보수/기타/인건비의 경우 1.0 %/yr로 설정하였고, 청소비는 20세대 기준 1,000,000 won/yr 을 환산하여 243세대에 12,150,000 won/yr으로 적용하였다.

2.5.1.2. 투수성포장

투수성포장은 단지내 도로포장별 생애주기비용 분석을 수 행한 ^{Jung et al. (2014)}의 연구를 참고하였다. LH의 설계· 견적 팀에서 제시한 재료비 및 시공비를 바탕으로 투수아스 콘 포장에 대한 초기 설치비용을 제시하였으며, 10년 교체 주기로 덧씌우기 비용과 유지관리비를 산정하였다. 대상지 는 투수아스콘 포장을 기준으로 Table 10과 같이 설정하였 다. 단지내 도로면적 6,000 m²에 적용하여 425,000,000 won 의 초기비용과 37,602,000 won/yr의 덧씌우기비, 1,603,000 won/yr의 유지관리비를 산정하였다.

2.5.1.3. 침투트렌치

침투트렌치 전문 제작업체 3곳을 대상으로 유선 및 이메 일 조사를 수행하였고, 응답 결과 최근의 침투트렌치 시공 방식은 현장 타설이 아닌 주문 제작 후 운송하여 조립하는 방식이라는 점과 시설은 2 m 단위로 단가를 산정하며 시 공 후 추가적인 유지관리 비용은 없다는 점을 확인하였다. 지구단위계획에 따른 단지 시공 시 추가 설치 가능한 공사 이기에 공사비와 노무비는 제외하고 자재비에 대한 설치비 용만을 비교하여 최소 견적을 선정하였다. 침투트렌치는 앞 서 결정한 변수들에 따라 전체 9,000 m², 세대당 37 m²의 집수면적을 가지고, Fig. 2와 같이 10 m 정도의 길이로 설 치하도록 설정하여 전체 초기 설치비용으로 249,000,000 won을 산정하였다.

2.5.2.1. 상하수도 요금 절감

상하수도 요금 절감에 대한 편익으로는 가정용 상수도 사용액 절감에 대한 사적 편익과, 상수도 생산원가와 하수 처리비용 단가에 대한 사회적 편익을 고려하였다. 상수도 요금에 대한 편익으로는 빗물통에 저장되어 있는 저장수의 빗물 재이용을 고려하여 주택단지 생활용 상수도 요금 절 감에 대한 사적편익과 상수도 생산원가 절감에 대한 사회 적 편익을 고려하였다. 빗물 이용으로 인한 상수도 비용 절감 계산을 위해 ^{Lee et al. (2012)}이 제시한 세대당 평균 빗물 이용량을 Eq. (2)를 적용해 계산하였다.

여기서, R_g : 세대당 일평균 빗물 이용량

R_ϕ : 생활용수 중 빗물이용 비율

R_ω : 인당 일평균 생활용수 사용량

R_p : 세대당 평균 가구원 수

생활용수 중 빗물이용 비율(R_ϕ)은 ^{Kim et al. (2007)}이 Table 12에서 제시한 단독주택의 전체 생활용수 중 빗물통 의 저장수로 사용가능한 화장실용수와 기타용수(베란다 및 정원 용수)를 합한 33%을 적용하였다. 1인당 일평균 생활 용수 사용량(R_ω)은 2015년 상수도통계에서 제시된 화성시 1인 1일 급수량 361 L 중 가정용 64%인 231.04 L/day를 사 용하였고, 1세대당 평균 가구원 수(R_p)는 2005년에서 2015 년 수록기간을 대상으로 통계청에서 제시하고 있는 화성시 인구수 597,000명에서 세대수 226,000을 나눈 세대당 인구 수 2.64인을 적용하였다. 이상의 값들을 Eq. (2)로 계산한 결과, 화성시의 세대당 일평균 빗물이용량(R_g)은 201 L/day = 0.201 m³/day를 산정하였다.

2015년 상수도통계에서 제시한 수돗물 요금 784 won/m³ 과 현실화율 86.9 %를 기준으로 상수도 생산원가 902 won/m³을 계산하였다. 앞서 계산한 변수를 Table 11의 상 수도 요금 절감 공식에 대입한 결과, 친환경시범마을 전체 의 연간 상수도 절감액은 13,448,000 won/yr, 상수도 생산 원가 절감액은 15,482,000 won/yr으로 분석되었다.

하수처리비용은 하수도 요금 절감에 대한 사적편익을 고 려할 필요가 없어 하수처리비용 절감에 대한 사회적 편익 만을 고려하였다. ^{Lee and Kim (2016)}의 제안에 따라 연간 하수처리비용 절감액은 Table 11의 하수처리비용 절감 공 식과 같이 LID 시설 적용으로 인한 연간 유출량 저감량에 단위부피당 하수처리비용을 계산하여 나타낼 수 있다. 결과 에서 정리한 내용을 바탕으로 연간 417.54 mm 감소한 유 출량을 전체면적 120,000 m²에 적용하여 화성시 하수도통 계에서 제시하는 하수도 요금 305 won/m³에 현실화율 31 %을 반영한 결과 연간 하수처리비용 절감액은 49,297,000 won/yr으로 분석되었다.

2.5.2.2. 정기적 옥상 관리 비용 절감

주택단지의 빗물통 시공 시 집수통으로 차집이 용이하도 록 영구적인 방수공사를 수행하기 때문에 주기적인 옥상 방수공사 비용을 절감할 수 있다. 옥상 방수공사는 시행하 는 업체와 페인트의 종류에 따라 가격의 편차가 크다. 옥 상 방수공사 전문 시공업체 3곳의 견적을 비교한 결과, 평 수에 따른 노무비의 차이가 크므로 정량적으로 산정할 수 있는 재료비를 기준으로 최저가로 선정하였다. 선정한 업체 의 14 L 방수페인트 1통을 기준으로 친환경시범마을 전체 57,000 m²의 옥상에 도포하였을 때 소요되는 예산은 총 63,000,000 won으로 시공업체에서 제공받은 권장 페인트 교체주기 3년의 정보에 따라 연간 21,000,000 won이 소요 되는 것으로 산정하였다.

2.5.2.3. 냉·난방용 전기요금 절감

빗물통의 저장수를 이용하여 냉·난방용 전기요금 절감에 대한 편익을 고려하였다. 빗물통 저류시설 자재비 산정 시 펌프의 설치를 포함하여 비용을 산정하였기에 비녹화 옥상 저류시설과 같은 효과를 나타낼 수 있을 것으로 판단하였 다. 비녹화 옥상 저류시설과 같은 효과를 보이기 위해서 빗물통에 우수가 저장되어 있는 날에 대해서만 고려하였다.

에너지 저감량은 수원시 10년 평균 냉·난방도일 449.61 °C·day, 3,776.21 °C·day와 ^{Lee and Kim (2016)}이 제시한 옥상시설의 열전달계수 0.0056 kWh/m²·°C·day를 고려하여 계산하였다. 에너지 단가는 2015년 한국전력공사와 한국가 스공사 표준단가인 108.0 won/kWh와 15.6 won/MJ를 적용 하였다.

빗물통에 우수가 항시 저장되어 있지 않기 때문에, 우수가 저장되어 있어 연간 옥상에 냉·난방이 가능한 일수의 산정 이 필요하다. 물수지 개선 효과 분석에서 명시한 연간 빗 물 저장량 237.87 mm에 세대당 건물면적 235 m²을 곱하 여 연간 세대당 저장량 55.90 m³을 계산하였고, 세대당 저 장량에 빗물통의 세대당 일평균 빗물이용량 0.201 m³/day 을 나누어 연간 세대당 빗물통에 우수가 저장되어 있는 날 278 day을 산정하여 빗물의 사용이 가능한 옥상저류 가능 비율 0.76을 결정하였다.

연간 냉·난방 에너지 저감 편익은 Table 11에 제시한 연 간 에너지 저감량과 단가, 그리고 옥상녹화 저류가능 비율 의 곱으로 계산한 결과 각각 연간 12,000,000 won과 51,000,000 won이 소요되는 것으로 산정하였다.