환경정책기반공공기술개발사업 최종보고서[ 413-111-006 ]

물환경정책 대응기술(Technologies for the Water Environmental Policy)

비점저감시설 설계기법 및 최적기법 선정 의사결정지원시스템 개발

Development of Design Manual and DSS for NPS Control

2016. 03

LH공사 토지주택연구원 최 종 수

- i -

- ii -

사업명 환경정책기반공공기술개발사업 과제번호 413-111-006

단위사업명물환경정책

대응기술대분야 - 중분야

물환경정책 대응기술

과제명비점저감시설 설계기법 및 최적기법 선정

의사결정지원시스템 개발기술단계 개발

최종성과 기술비점오염저감시설 설계/시공/유지관리매뉴얼,

비점오염저감시설 정보관리시스템참여기업

㈜대일/(주)헥코리아/(주)이도

연구책임자 최 종 수

최종연도참여

연구원수9명

최종연도연구개발비

정부: 160,000,000원

민간: 53,000,000원계: 213,000,000원

총 연구기간 참여

연구원수66명

총 연구개발비

정부: 880,000,000원민간: 293,000,000원계: 1,173,000,000원

연락처 042-866-8651 이메일jongsoo@lh.or.kr

총 연구기간

‘11.05~’16.03(59개월)

연구기관명 및 소속부서명

한국토지주택공사 토지주택연구원연구기관

유형대기업

위탁기관명 ㈜헥코리아 위탁책임자 이 경 도

개발 목적

및 필요성

◦ (필요성) 비점오염물질 저감 및 도시 물순환체계 개선을 위해 LID 기법이 확대 적용되고 있으나, 관련 지침이 미비하고 유역특성에 적합한 기법을 선정하는데 어려움이 있어 이에 대한 대안마련이 필요함

◦ (목적) LID 기법 적용을 위한 설계·시공·유지관리 지침 개발과 유역특성에 적합한 LID 기법 선정을 위한 의사결정지원시스템(DSS;Decision Support System) 개발을 최종목표로 함

연구개발

결과

① 비점오염저감시설 설치신고 제도 개선 방안 도출

- 비점오염원 설치신고 제도의 합리적인 운영을 위해 국민신문고를 통해 설치신고 시기조정 등을 제안하여 환경부 입법예고까지 반영함

② LID 기법 설계·시공·유지관리 지침을 개발

- 국내외 비점오염저감시설 관련 지침을 토대로 저류시설, 인공습지, 침투시설, 식생형 시설로 분류하여 지침을 작성함

- 각 시설별 시설개요, 상위규정상 요구기준, 기존 관련 지침의 고려항목을 분석하여 설계·시공·유지관리 지침을 제시함

- 관련 지침은 LH 사업지구 LID 기법 적용시 반영함으로써 연구성과의 현장 적용성을 검증하였음

요 약 서

- iii -

③ 비점오염저감시설 정보관리시스템

- 웹기반의 정보관리시스템을 구축하여, 기술개발업체가 자사의 기술에 대한 정보를 업로드 하도록 함으로써 시설의 처리효율, 비용, 설계지침 등의 상세한 정보를 게시함

- 양질의 비점오염저감시설 정보를 일반인, 공무원, 전문가에게 체계적으로 제공하여 비점오염저감시설의 합리적인 적용을 도모함

④ LID 기법 선정을 위한 최적의사결정지원시스템 개발

- 비점오염저감시설 정보관리시스템과 연동하여 비점오염저감시설(LID 시설 포함)을 설치하고자 하는 자가 유역특성에 적합한 기법을 선정할 수 있도록 비점저감 시설선정, 제품선정을 지원해주는 의사결정지원시스템을 개발함

공정·제품

사진 및

도면

- iv -

성능사양 및

기술개발 수준

◦ (지침) 국내 관련 지침을 종합적으로 분석하여 각 지침의 장단점을 보완한 것이며, 실무자가 직접 활용할 수 있도록 체크리스트 방식을 취하였음

◦ (정보관리시스템) 비점오염저감시설에 대한 국내 최초 웹기반의 정보시스템으로 기술개발업체와 기술수요자간 사이버 장터의 역할을 수행함

◦ (의사결정지원시스템) 전문가가 아니더라도 유역특성에 적합한 저감시설을 선정하기에 유용한 시스템임

활용계획

◦ (지침) 현장 활용성을 제고하기 위해 LH 사업지구 LID 기법 설계시 반영하였으며 향후 세종행복도시 등 활용범위를 확대할 계획임

◦ (정보관리시스템) 비점오염저감시설 및 LID 기법에 대한 신공법, 신자재를 발굴하는 창구로 활용할 계획임

◦ (의사결정지원시스템) 사업시행자 및 지자체의 비전문가가 LID 도입을 위해 개략적인 계획 및 예산수립시 활용 가능함

주요성과

특허출원(국내) 건 등록(국내) 건

출원(국외) 건 등록(국외) 건

논문 SCI급 3 건 일반 1 건

인증 신기술인증 건 신기술검증 건

매출 국내매출 원 해외수출 원

정책활용 제안 4 건 채택 건

기타 프로그램 등록 2건

색인어

(각 5개 이상)

(한글) 저영향개발기법, 설계지침, 의사결정지원시스템, 오염부하

(영문)LID(Low Impact Development), Design Manual, DSS(Decision

Support System), Pollutant Loading

- v -

구분 세부 내용 평가의 착안점 및 기준

1차년도

조사대상지역 선정LID 기법 운영실태 분석에 필요한

조사대상 지역 선정 여부

기법별 기존 설계적용 사례 분석 및

기법별 설계시 고려요소 도출LID 기법별 설계시 고려요소 도출 여부

기존 LID 기법에 대한 모니터링을 통해

오염부하 저감효과 등을 분석

모니터링 여부 및 이를 통한 오염부하

저감효과 도출 여부

LID 기법별 특징을 검토하고

기법선정시의 의사결정인자 결정

LID 기법별 특징 도출 여부와 최적

기법선정에 필요한 의사결정인자 결정

여부

2차년도

운영실태 및 문제점 분석을 토대로 LID

적용 기법의 개선방안 도출

기존 LID 기법에 대한 모니터링을

토대로 적용과정의 개선방안 도출 여부

LID 기법의 설계지침 수립 및 기법별

유지관리 고려요소 도출LID 기법별 설계지침 수립 여부

오염부하해석시스템 개발을 위한 시설별

처리효율 분석

기존 적용된 LID 시설별 처리효율 분석

여부

최적대안 선정에 지배적인 의사결정지원

인자 도출

최적대안 선정에 필요한 의사결정지원

인자 도출 여부

3차년도

LID 기법별 유지관리지침 수립현장 관리자가 직접 활용가능한 LID

기법별 유지관리지침 수립 여부

최적의사결정지원시스템 베타버전 개발최적의사결정지원시스템 베타버전 개발

여부

요 약 문

□ 연구개발결과의 보안등급

보안등급 분류 □ 보안과제 ■ 일반과제

결정 사유 본 과제는 실증화 과제로 일반과제로 분류

□ 평가의 착안점 및 기준

- vi -

4차년도

수립된 설계유지관리 지침의 Test Bed

적용 및 보완

수립된 설계유지관리 지침의 Test Bed

적용 여부

Test Bed 모니터링Test Bed를 대상으로 한 모니터링 수행

여부

개발된 의사결정지원시스템의 Test Bed

적용 및 보완개발된 시스템 Test Bed 적용 여부

5차년도

연구성과의 현장 적용성 검증을 위한

Test Bed 운영

연구성과의 Test Bed 적용을 통한 현장

적용성 검증 여부

Test Bed 적용 및 보완절차를 거쳐

시스템 최종버전 개발

최적의사결정지원시스템 최종버전 개발

여부

최종평가

LID 기법별 설계 및 유지관리 지침

개발

LID 기법의 설계 및 유지관리에 적용할

수 있는 설계 및 유지관리 지침 개발

여부

LID 기법 선정을 위한

최적의사결정지원시스템 개발

유역특성에 적합한 LID 기법 선정에

필요한 최적의사결정지원시스템 개발

여부

- vii -

Ⅰ. 연구과제명◦ 주관과제명 : 비점저감시설 설계기법 및 최적기법 선정 의사결정지원시스템 개발

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성

◦ (필요성) 비점오염물질 저감 및 도시 물순환체계 개선을 위해 LID 기법이

확대 적용되고 있으나, 관련 지침이 미비하고 유역특성에 적합한 기법을

선정하는데 어려움이 있어 이에 대한 대안마련이 필요함

◦ (목적) LID 기법 적용을 위한 설계·시공·유지관리 지침 개발과 유역특성에

적합한 LID 기법 선정을 위한 의사결정지원시스템(DSS;Decision Support

System) 개발을 최종목표로 함

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위◦ (주요 연구내용) LID 기법 도입에 필요한 설계·시공·유지관리 지침을 개발

하고 유역특성에 적합한 LID 기법을 선정하는데 필요한 의사결정지원시스

템(DSS:Decision Support System)을 개발함

◦ (세부 연구내용) 관련 지침 개발과 DSS 개발을 주요 연구내용으로 하고

세부 연구내용은 다음과 같음

① 비점오염저감시설 설치신고 제도 개선 방안 도출

- 개발사업 및 사업장에 적용된 비점오염저감시설을 대상으로 운영실태

및 문제점을 분석하고 이를 토대로 향후 비점오염저감시설 적용에 있어

설치신고 제도에 대한 개선방안을 제시함

② LID 기법 설계·시공·유지관리 지침 개발

- 비점오염저감시설 및 우수유출저감시설 등 관련 시설에 대한 국내외 지

침을 분석하여 설계·시공·유지관리에 대한 지침을 개발함

③ 비점오염저감시설 정보관리시스템

- 새로이 개발되는 비점오염저감시설을 발굴하고자 웹기반의 정보관리시

스템을 구축함

- viii -

- 해당 시스템은 기술을 개발하는 업체에게는 사이버장터의 역할을 수행

하고, 기술을 도입하는 사업시행자 및 지자체에게는 신공법, 신자재를

발굴하는 기능을 수행함

④ LID 기법 선정을 위한 최적의사결정지원시스템 개발

- 설계 담당자가 유역의 특성에 적합한 LID 기법을 선정할 때 필요한 최

적기법 선정 의사결정지원시스템을 개발함

- 평택고덕신도시 등 LH 사업지구에 적용하여 현장 적용성을 검증함

Ⅳ. 연구개발 결과

① 비점오염저감시설 설치신고 제도 개선 방안 도출

- 비점오염원 설치신고 제도의 합리적인 운영을 위해 국민신문고를 통해

설치신고 시기조정 등을 제안하여 환경부 입법예고까지 반영함

② LID 기법 설계·시공·유지관리 지침을 개발

- 국내외 비점오염저감시설 관련 지침을 토대로 저류시설, 인공습지, 침투

시설, 식생형 시설로 분류하여 지침을 작성함

- 각 시설별 시설개요, 상위규정상 요구기준, 기존 관련 지침의 고려항목

을 분석하여 설계·시공·유지관리 지침을 제시함

- 관련 지침은 LH 사업지구 LID 기법 적용시 반영함으로써 연구성과의 현

장 적용성을 검증하였음

③ 비점오염저감시설 정보관리시스템

- 웹기반의 정보관리시스템을 구축하여, 기술개발업체가 자사의 기술에

대한 정보를 업로드하도록 함으로써 시설의 처리효율, 비용, 설계지침

등의 상세한 정보를 게시함

- 양질의 비점오염저감시설 정보를 일반인, 공무원, 전문가에게 체계적으

로 제공하여 비점오염저감시설의 합리적인 적용을 도모함

④ LID 기법 선정을 위한 최적의사결정지원시스템 개발

- 비점오염저감시설 정보관리시스템과 연동하여 비점오염저감시설(LID 시

- ix -

설 포함)을 설치하고자 하는 자가 유역특성에 적합한 기법을 선정할 수

있도록 비점저감 시설선정, 제품선정을 지원해주는 의사결정지원시스템

을 개발함

Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획(기대효과) ◦ 그간 LID 기법 적용의 제약요인으로 작용했던 설계·시공·유지관리 지침

의 부재와 LID 기법 선정의 어려움이 해결됨으로써 LID 기법의 확대 적

용에 기여

◦ LID 기법에 대한 정보관리시스템이 구축됨으로써 기술개발업체는 기술

을 홍보할 수 있고 지자체 및 사업시행자는 신공법을 검토할 수 있는

사이버장터의 역할 수행이 가능함

- x -

SUMMARY

Ⅰ. Title

◦ Total Project Name : Development of Design Manual and Decision Support

System for Non-Point Pollution Source Control

Ⅱ. The Objective & Necessity of the Research

◦ (Necessity) Although the LID technique is being applied more broadly

for non-point pollutant reduction and urban water cycle improvement,

related guidelines are lacking and there are difficulties in selecting

the appropriate technique which suits the basin characteristics, and as

such, measures addressing these issues are needed

◦ (Purpose) The ultimate goal is to develop a decision support system

(DSS) for the development of design/construction/maintenance

management guidelines for applying the LID technique and selection

of LID technique suitable for basin characteristics

Ⅲ. Contents and Scope

◦ (Main research content) Develop design/construction/maintenance

management guidelines needed for implementation of LID technique;

develop DSS needed for selection of LID technique suitable for basin

characteristics

◦ (Detailed research content) The main research content will be

development of related guidelines and DSS, while the detailed

research content will be as follows:

- xi -

① Derive at improvement measures for non-point pollution reduction

facility installation reporting system

- Use the development project and non-point pollution reduction facility

applied as project site for analysis of operation status and problems;

based on which to present improvement measures for installation

reporting system for application of future non-point pollution

reduction facilities

② Development of LID technique design/construction/maintenance

management guidelines

- Analyze domestic and international guidelines on relevant facilities,

such as non-point pollution reduction and rainfall-runoff reduction

facilities, for the purpose of developing design/construction/

maintenance management guidelines

③ Non-point pollution reduction facility information management system

(IMS)

- Establish a web-based IMS for discovery of newly developing

non-point pollution reduction facilities

- This system performs the role of a cyber marketplace for the

company which develops the technology and the function to discover

new engineering method and materials for construction contractors

and local municipalities which implement the technology

④ Development of optimal DSS for LID technique selection

- Develop optimal technique selection DSS needed when the person in

charge of design is selecting LID technique suitable for basin

characteristics

- Test on-site applicability by applying it to Pyeongtaek Godeok New

City and LH Corporation project sites

- xii -

Ⅳ. Results ◦ Develop DSS that is linked to non-point pollution reduction facility

IMS and can support non-point pollution reduction facility and

product selections, so that anyone who wishes to install a non-point

pollution reduction facility (LID facility included) can select the

technique which is suitable for the basin characteristics

① Derive at improvement measures for non-point pollution reduction

facility installation reporting system

- For more reasonable operation of non-point pollution source

installation reporting system, propose adjustment of installation

reporting period through Korea’s e-People portal and even reflect

preliminary announcement on legislation by the Ministry of

Environment

② Development of LID technique design/construction/maintenance

management guidelines

- Based on domestic and international guidelines related to non-point

pollution reduction facilities, draft guidelines classified as impound

facilities, artificial wetlands, infiltration facilities, and vegetation system

- Present design/construction/maintenance management guidelines by

analyzing facility outlines for each facility, higher regulatory

requirement criteria, and consideration points in existing relevant

guidelines

- On-site applicability of study results on relevant guidelines were

tested by reflected them when applying LID technique to LH

Corporation project sites

③ Non-point pollution reduction facility IMS

- Establish web-based IMS to allow technology developers to upload

information on their technology, thereby publishing detailed information

on treatment efficiency, cost, and design guidelines of the facility

- xiii -

- By systematically providing high quality non-point pollution reduction

facility information to the general public, government employees, and

experts to promote reasonable application of non-point pollution

reduction facilities

④ Development of optimal DSS for LID technique selection

Ⅴ. Business Application Based the Outcomes ◦ Will contribute to expanded applicability of the LID technique by

addressing the difficulty in selecting LID technique and lack of

design/construction/maintenance management guidelines which had

been constraints up to now on application of the LID technique

◦ By establishing an IMS for the LID technique, it makes it possible to

play a role of cyber marketplace where technology developers can

promote their technologies, while local municipalities and construction

contractors can review new engineering methods

- xv -

목 차

1. 연구개발과제의 개요 ········································································· 1

1-1. 연구개발 목적 ································································································· 1

1-2. 연구개발의 필요성 ························································································· 1

1-3. 연구개발 범위 ································································································· 4

2. 국내외 기술개발 현황 ······································································· 5

2-1. 국내 기술개발 현황 ························································································ 5

2-2. 국외 기술개발 현황 ························································································ 9

3. 연구수행내용 및 결과 ····································································· 16

3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 ·························································· 16

3-2. 연구개발 결과 및 토의 ················································································ 18

3-3. 연구개발 결과 요약 ····················································································· 97

4. 목표달성도 및 관련분야 기여도(환경적 성과 포함) ··················· 99

4-1. 목표달성도 ····································································································· 99

4-2. 관련분야 기여도 ························································································· 100

5. 연구결과의 활용계획 등 ······························································· 101

6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ···································· 102

7. 연구개발결과의 보안등급 ····························································· 103

8. NTIS에 등록한 연구시설·장비현황 ·············································· 104

9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ·· 105

10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ··············································· 106

11. 기타사항 ························································································· 107

12. 참고문헌 ························································································· 108

부 록(기타 부록, 지침서, 매뉴얼, 안내서, 핸드북 등)

- xvi -

표 목 차

개발사업에 적용 가능한 비점오염 저감시설 ······································· 2

저영향개발 접근방법의 이점 ·································································· 3

저영향개발(LID) 기술요소 가이드라인 개요 ········································· 6

비점오염저감시설의 설치 및 관리․운영 매뉴얼 개요 ························· 6 기존 유사기술에서 도출 할 수 있는 요소 ··········································· 7

Low Impact Development(LID) Guidance Manual 개요 ···················· 9

The Practice of Low Impact Development 개요 ······························ 10

　비점오염원 설치신고 대상 개발사업 및 사업장 ······························ 18

전통적 빗물관리와 새로운 빗물관리(LID)의 특성 비교 ···················· 25

토지이용계획별 적용 가능한 저영향개발(LID)기법 ··························· 27

토지이용계획별 적용 가능한 저영향개발(LID)기법 ··························· 28

사후환경영향조사 대상사업 및 조사기간(단지 개발사업 등) ····················· 29

기존 유사기술에서 도출 할 수 있는 요소 ········································· 33

비점저감시설별 가이드라인 작성 목차 ··············································· 37

비점저감시설 정보 PDF 매뉴얼의 시설별 영문 명칭 수정 ············· 39

비점저감시설 제품등록 항목 ································································ 40

가입 형태별 정보관리시스템 개선사항 ············································· 42

컨텐츠 통합 및 개선 내용 ·································································· 44

참고문헌 항목 분류 ············································································· 47

비점저감시설 관련업체 현황 ······························································ 47

비점오염저감제품 제품소개 등록 ······················································ 52

비점오염저감제품 설계/시공 등록 ····················································· 53

비점오염저감제품 유지/관리 등록 ····················································· 55

비점오염저감제품 기본정보 등록 ······················································ 55

정보관리시스템 및 의사결정지원시스템 시설항목 연계 ·················· 59

등록제품에 대한 시설구분 분류 개선 ··············································· 60

시설선정 로직의 항목분류 ·································································· 63

- xvii -

기존 시스템 토지이용구분 및 토지이용별 적용가능 시설···················· 64

개선 시스템 토지이용구분 및 토지이용별 적용가능 시설···················· 64

의사결정 항목 부연설명 내용 ···························································· 65

시설물 선정 결과 표출 개선 ······························································ 67

AHP의 선호구조 ··················································································· 69

설치면적 및 규모의 제약 ··································································· 77

TOPSIS 계산로직 ·················································································· 77

비점제품 의사결정을 위한 항목별 표준점수 적용표 ······················ 78

비점오염저감시설 시설별 저감효율, 기타항목에 대한 기본값···················· 78

비점오염저감시설 저감 효율 ······························································ 80

지목별 발생부하원단위(kg/㎢･일) ···················································· 81 테스트베드 지점별 LID 선정을 위한 입력자료 상세 ······················ 84

의사결정지원시스템에 의한 LID 선정결과 ······································· 85

- xviii -

그 림 목 차

저영향개발기법(LID)의 개념도 ···························································· 3

데이터 중심의 하천유역물관리 의사결정지원시스템 ···················· 11

CDSS Map Server 시스템 ································································· 12

WaterView의 시스템 구성도 ····························································· 13

IQQM의 주요 구성요소 ····································································· 14

Waterware의 시스템 구조 ································································ 15

택지개발사업지구의 비점오염원 설치신고서 예시 ························ 20

김포신도시의 식생수로 적용 위치도 ··············································· 21

김포신도시의 식생수로 적용 사례 ··················································· 21

비점오염원 설치신고 제도개선 제안 ··············································· 24

비점오염저감시설 설계 및 시공 지침 ········································· 30

비점오염저감시설 유지관리 지침 ················································· 31

비점저감시설 정보관리시스템의 활용목적 ····································· 32

비점오염 저감시설의 시설별 분류 ··················································· 36

비점저감시설 매뉴얼(예시 : 인공습지) ············································ 38

정보시스템 회원가입 메뉴 ······························································ 41

가입회원 관리 시스템 화면 ···························································· 42

관리자 접속시 제품 승인 관리 기능 ············································· 43

비점정보관리 시스템 메인화면 ······················································ 44

개선된 제품정보 (예시 : 침투통(LID-PB)) ····································· 45

등록제품 PDF 다운로드 예시 (고효율 인공습지) ························ 46

비점오염저감시설 정보관리시스템 ················································ 50

비점오염저감시설 정보관리시스템 제품등록 및 회원가입··················· 51

비점오염저감제품 정보 입력 단계 ················································ 52

비점오염저감제품 정보 입력 단계(계속) ······································· 53

비점오염저감제품 설계 및 시공 입력 단계 ································· 54

비점오염저감제품 유지/관리 입력 단계 ······································· 56

- xix -

비점오염저감제품 기본정보 입력 단계 ········································· 57

의사결정지원시스템 시설 체크박스 ··············································· 61

의사결정지원시스템 로그인 화면 ·················································· 62

시설선정 의사결정시스템 UI 개선 ················································· 66

시설물 선정 결과 표출 화면 ·························································· 67

최적기법 선정 모식도 ····································································· 68

불투수면적비 기준 이원비교 Matrix ············································· 71

토양형 기준 이원비교 Matrix ························································· 72

강우유출수관리 기준 이원비교 Matrix ········································· 73

수질관리 인자 기준 이원비교 Matrix ··········································· 74

유지관리 기준 이원비교 Matrix> ·················································· 75

기타인자 기준 이원비교 Matrix ····················································· 76

제품 의사결정지원시스템에서 선정된 제품 순위 ························ 79

제품 의사결정지원시스템에서 선정된 제품 비교평가··················· 80

저감효율시스템의 입력, 결과 표출 화면 ······································ 81

평택고덕신도시 지형특성 분석 ······················································ 83

LID 시설 선정을 위한 의사결정지원시스템 적용 위치도····················· 84

평택고덕신도시 LID 도입계획 (안) ················································ 85

의사결정지원시스템 구동결과: A 지역 ········································· 86

의사결정지원시스템 구동결과: B 지역 ·········································· 87

의사결정지원시스템 구동결과: C 지역 ········································· 88

의사결정지원시스템 구동결과: D 지역 ········································· 89

비점저감시설 선정을 위한 의사결정지원시스템 로그인······················ 90

기초자료 입력(토지이용입력 포함) ················································ 90

의사결정항목의 선택(AHP 로직 적용) ·········································· 91

의사결정항목의 선택(AHP 로직 적용) ·········································· 92

의사결정지원시스템 시설선정 ························································ 92

선정시설 및 제품선정을 위한 가중치 ········································· 93

의사결정지원시스템 제품선정 결과 ··············································· 94

선정제품에 대한 비교분석 ······························································ 94

선정제품에 대한 비교분석 ······························································ 95

- xx -

비점오염 발생부하량 및 저감효율 산정결과 표출 ······················ 96

LID 기법 설계 및 시공, 유지관리 지침 수립 ····························· 97

비점오염저감시설 정보관리시스템 구축 ······································· 98

LID 기법 선정을 위한 최적의사결정지원시스템 개발 ····················· 98

- 1 -

1. 연구개발과제의 개요

1-1. 연구개발 목적

◦ LID 기법 적용을 위한 설계 및 유지관리 지침 개발과 최적의 LID 기법 선정을 위한 의사결정지원시스템(DSS; Decision Support System) 개발을 목적으로 하였다. 이를 위해

기존 LID 기법의 운영실태 분석, 오염부하해석시스템 개발, 설계 및 유지관리 지침 개

발, 최적 의사결정지원시스템 개발을 수행하고자 하였다.

1-2. 연구개발의 필요성

◦ 도시지역에서 발생하는 비점오염원은 강우시 지표면의 오염물질이 빗물에 씻겨 유출되는 오염원으로 강우시 유출량이 집중되는 특성 때문에 처리가 대단히 곤란한 오염원이

다. 비점오염원은 오염물질의 유출이 강우시에만 집중되고, 오염원이 넓은 지역에 분산

되어 있기 때문에 오염원으로서의 중요성이 인식되지 못하였다. 하지만 강우유출수에

의한 오염부하가 매우 크고, 특히 도시지역의 경우는 중금속 등의 독성물질 함유 가능

성이 높아 이에 대한 적절한 제어방안이 요구되고 있다.

◦ 정부의 4대강 물관리 종합대책에 의하면 수계 전체 오염원 중 비점오염원이 차지하고 있는 비율을 22∼37%로 추정하고 있고, 팔당상수원 비점오염원에 대한 연구(2000)에서

는 1999년말 기준 총배출부하량(BOD 기준)의 44.5%가 비점오염원에 의한 것으로 조사

되었다(환경백서, 2001). 도시하천을 오염시키는 주요 원인은 비점오염원이므로 이에 대

한 대책이 없는 한 도시하천의 수질개선을 기대하기란 어렵다. 따라서, 도시지역의 비

점오염원이 적정 관리되어 오염물질의 일정량을 제거할 수 있다면 도시유역 하천의 수

질개선에 크게 기여할 것으로 기대된다.

◦ 이러한 취지에서 ' 06.04 ‘수질 및 수생태계 보전에 관한 법률’이 개정됨으로써 비점오염원 설치신고 제도가 도입되었으며 이는 우리나라 비점오염원 관리에 있어 큰 전환점이

되었다. 비점오염원 설치신고 제도는 비점오염물질 배출량이 많은 개발사업 및 사업장

의 경우 비점오염원 설치를 신고하고 적절한 저감시설을 설치하도록 하는 제도이다. 대

상사업은 환경영향평가 대상이 되는 대규모 개발사업 중 12개 유형의 사업, 부지면적이

1만m2 이상인 제철시설, 섬유염색시설 등 9개 유형의 사업장이 그 대상이 된다.

◦ 개발사업에 따른 비점오염 저감을 위해 적용 가능한 시설은 에 나타낸 바와 같다.

- 2 -

구분 시설종류 특 성

자연형시설

저류시설강우유출수를 저류(貯留)하여 침전 등에 의하여 비점오염물질을

줄이는 시설로 저류지ㆍ연못 등을 포함

인공습지

침전, 여과, 흡착, 미생물 분해, 식생 식물에 의한 정화 등 자연상

태의 습지가 보유하고 있는 정화능력을 인위적으로 향상시켜 비

점오염물질을 줄이는 시설

침투시설

강우유출수를 지하로 침투시켜 토양의 여과ㆍ흡착 작용에 따라

비점오염물질을 줄이는 시설로서 유공(有孔)포장, 침투조, 침투저

류지, 침투도랑 등을 포함

식생형시설

토양의 여과ㆍ흡착 및 식물의 흡착(吸着)작용으로 비점오염물질을

줄임과 동시에, 동ㆍ식물 서식공간을 제공하면서 녹지경관으로

기능하는 시설로서 식생여과대와 식생수로 등을 포함

장치형시설

여과형시설강우유출수를 집수조 등에서 모은 후 모래ㆍ토양 등의 여과재(濾

過材)를 통하여 걸러 비점오염물질을 줄이는 시설

와류(渦流)형

시설

중앙회전로의 움직임으로 와류가 형성되어 기름ㆍ그리스(grease)

등 부유성(浮游性) 물질은 상부로 부상시키고, 침전가능한 토사,

협잡물(挾雜物)은 하부로 침전ㆍ분리시켜 비점오염물질을 줄이는

시설

스크린형 시설망의 여과ㆍ분리 작용으로 비교적 큰 부유물이나 쓰레기 등을 제

거하는 시설로서 주로 전(前) 처리에 사용하는 시설

응집ㆍ침전

처리형 시설

응집제(應集劑)를 사용하여 비점오염물질을 응집한 후, 침강시설

에서 고형물질을 침전ㆍ분리시키는 방법으로 부유물질을 제거하

는 시설

생물학적 처리형

시설

전처리시설에서 토사 및 협잡물 등을 제거한 후 미생물에 의하여

콜로이드(colloid)성, 용존성(溶存性) 유기물질을 제거하는 시설

개발사업에 적용 가능한 비점오염 저감시설(수질및수생태계보전에관한법률시행규칙 별표

6)

◦ 상기의 저감시설 중 개발사업 및 사업장에 적용되는 시설은 처리효율 및 설치의 용이성을 고려하여 대부분 장치형 시설이다. 하지만, 적용된 시설에 대한 조사 결과 지하화에

따른 적정한 유지관리가 곤란한 점 등 장치형 시설의 문제점이 제기되어 최근에는 자

연형 시설 또는 저영향개발기법(LID:Low Impact Development)으로 전환되는 추세이

다.

◦ 개발사업에 대한 LID 기법은 유역의 수질에 가장 큰 영향을 미치는 토지이용에 대해 다양한 친환경적 토지이용기법을 도입함으로써 사전예방적 차원에서 유역관리를 가능

하게 하는 기법이다. 즉, 도시지역에서 기존의 물관리 정책을 개선하고 정책효과를 극

대화시키기 위해 수질, 수량, 물순환 등을 종합적으로 고려한 통합적인 물관리 대책이

라 할 수 있다.

- 3 -

저영향개발기법(LID)의 개념도

(출처: 한강수계관리위원회(2009))

환경적 이점 개발자의 이점지방자치단체나

지역사회의 이점

-건전한 물순환 시스템 조성

-홍수방지 및 생물의 서식처 제공

-강우유출수에 포함된 오염물질

정화

-수목 등의 식생보전 및 회복 등

-부지배치계획, 강우조절장치의 설

치나 개조에 대한 새로운 대안

제시

-매력적인 근린지구를 조성하는데

기여하여 시장가치 향상

-우수관리 및 비점오염 저감시설

의 건설비 및 관리운영비 삭감

-대규모 저류지 확보를 위해 소요

되는 부지를 다른 다양한 가치

생산에 이용 가능

-홍수방지

-생물의 서식지 보호

-식수공급 유지

-우수관리시설 및 비점오염 저감

시설의 유지비 축소

-도로, 연석 등 다른 기초 설비의

저비용화

-지역사회의 외관과 미적가치 향상

-부지의 자산가치 증대

-비용효율이 높은 도시 건설

-하수처리시설의 비용 삭감

저영향개발 접근방법의 이점

자료: 수질오염총량관리를 위한 개발사업 비점오염원 최적관리지침(환경부, 2010)

◦ 이와 같이 LID 기법은 유역의 종합적인 물관리대책으로 장치형 시설에 대한 대안으로 제시되고 있으나, LID 기법에 대한 설계기준이 부족하고 현장 적용성에 대한 검증이

부족해 설계 담당자가 실제 현장에 적용하기를 꺼리고 있는 실정이다.

◦ LID 기법은 특정 공법을 선정하는 장치형 시설과는 달리 단지의 설계 및 계획과정에서 토지이용도, 유역특성 등을 고려하여 다양한 설계기법이 도입되어야 하기 때문에 현재

의 국내 여건을 감안할 때 LID 기법이 대규모 개발사업 지구에 적용되기에는 어려움이

있는 상황이다.

- 4 -

1-3. 연구개발 범위

◦ 본 연구과제가 도출하고자 하는 연구성과물은 LID 기법 적용 확대에 대비하여 기법별 설계 및 시공, 유지관리 지침을 수립하고 현장의 실무자가 최적의 LID 기법을 선정하

는데 필요한 의사결정지원시스템(DSS:Decision Support System)을 개발하고자 하며,

이를 위한 연구주제는 다음 4가지로 구분할 수 있다.

- 비점오염저감시설 설치신고 제도 개선 방안 도출

- LID 기법 설계 및 시공, 유지관리 지침 수립

- 비점오염저감시설 정보관리시스템 구축

- LID 기법 선정을 위한 최적의사결정지원시스템 개발

◦ 각 연구주제별 연구성과물 도출을 위한 세부 연구내용은 다음과 같다. ① 비점오염저감시설 설치신고 제도 개선 방안 도출

- 개발사업 및 사업장에 적용된 비점오염저감시설을 대상으로 운영실태 및 문제점을

분석하고 이를 토대로 향후 비점오염저감시설 적용에 있어 설치신고 제도에 대한

개선방안을 제시하였다.

② LID 기법 설계 및 시공, 유지관리 지침 수립

- 정부는 개발사업의 비점오염 저감시설로 LID 기법 적용 확대를 추진하고 있어 LID

기법별 설계기준 수립이 시급히 필요하다. 본 연구에서는 설계 실무자가 LID 기법

을 개발사업에 반영하기 위해 필요한 설계 및 시공기준을 수립하고 해당 시설의 적

정 유지관리를 위한 유지관리 지침을 제시하였다.

- 개발된 지침은 주관연구기관인 LH공사 사업지구에 적용하여 보완과정을 거침으로

써 지침의 현장 적용성을 검증하였다.

③ 비점오염저감시설 정보관리시스템

- 비점오염 저감시설로 적용된 LID 기법에 대한 오염부하 저감효과를 분석하고자 하

며 이에 필요한 저감시설 모니터링은 4대강 수계 설치된 43개 시범 설치 시설의 모

니터링 결과를 활용하였다.

④ LID 기법 선정을 위한 최적의사결정지원시스템 개발

- LID 기법선정은 토지이용도 등 유역의 특성과 각 기법별 적용조건을 종합적으로

고려하여 이루어져야 한다. 이를 위해 본 과업은 현장의 설계 실무자가 개발사업에

적합한 LID 기법 선정 시 필요한 의사결정지원시스템을 개발하였다.

- 5 -

2. 국내외 기술개발 현황

2-1. 국내 기술개발 현황

가. 국내 LID 기법 관련 지침 현황

◦ 최근 저영향개발(LID)의 중요성이 부각되면서 국토부는 친수구역 조성지침(2012), 지속가능한 신도시 계획기준 개정(2012) 및 도시‧ 군 계획시설의 결정·구조 및 설치기준에 관한 규칙 개정(2013) 등을 통해 LID 기법을 확대 도입하고 있다.

◦ 환경부는 2013년부터 저영향개발(LID) 방안을 도입하여 사전예방, 강우유출 저감을 유도하는 방향으로 비점오염원관리방향을 전환하고 있다. 관계부처 합동으로 수립한‘제2

차 비점오염원 관리 종합대책(' 12∼' 20)’에 따르면 물순환구조 개선을 통한 강우유출량

저감을 위해 저영향개발 적용확대, 비점오염저감형 그린빗물인프라 조성 등을 포함하

도록 하고 있다. 이를 위해 환경부에서는 ‘건강한 물순환 체계 구축을 위한 저영향개발

기술요소 가이드라인(2013)’을 마련하고 국내 저영향개발에 대한 인식 확산 및 현장 적

용을 촉진하기 위해 기술요소의 선정, 설치 및 유지관리 방법 등을 제시하였다. 이러한

내용은 환경부 ‘비점오염저감시설의 설치 및 관리‧ 운영 매뉴얼(2014)’에 저영향개발(LID) 기법에 관한 내용이 반영되었다.

◦ 「비점오염저감시설의 설치 및 관리‧ 운영 매뉴얼(2014, 환경부)」에서는 시행규칙의 비점오염저감시설의 설치 및 관리운영기준에 대한 기술적인 세부사항의 해설을 포함하고

있다. 비점오염저감시설의 선정을 위한 고려사항을 제시하고, 시설의 설치와 운영관리

를 적절히 수행하도록 각 시설별 설계방법 및 설계 시 주의사항, 유지관리 등의 주요

사항들을 제시하고 있다.

◦ 「저영향개발(LID) 기술요소 가이드라인(2013, 환경부)」은 관련제도 미비와 개발사업자의 저영향개발 이해 부족으로 현장 적용이 미흡한 점을 보완하기 위해 기술요소에

대한 자세한 해석을 포함하고 있다. 식생체류지, 옥상녹화, 나무여과상자, 식물재배화

분, 식생수로, 식생여과대, 침투도랑, 침투통, 투수성 포장, 모래여과장치, 빗물통 등에

대해 장단점 및 기법을 소개하고 있다. 또한 개발사업자와 설계‧ 시공업체, 지자체 관계자 등이 도시개발, 산업단지 개발, 도로개발 사업에 저영향개발 기법을 도입할 때 검토

사항을 제시하였다. 개발사업 추진단계별 저영향개발 검토사항을 제안하고 있으나 실

제 적용시 의사결정은 어려울 것으로 사료된다. 또한 기본적으로 사업자들이나 지자체

관계자들의 자발적인 저영향개발 도입을 전제로 하고 있는 만큼 인센티브나 의무규정

없이 실제적용으로 이어질지에 대한 우려도 있다(강정은 외, 2014).

◦ 국내 유사지침 현황 - LID 기법을 활용한 자연형 비점오염원 관리방안 마련(환경부, 2009)

- 6 -

- 우수유출저감시설의 종류‧ 구조‧ 설치 및 유지관리 기준(소방방재청, 2010) - 수질오염총량관리를 위한 비점오염원 최적관리지침(국립환경과학원, 2012)

- 지속가능한 신도시계획기준(국토해양부, 2012)

- 환경영향평가시 저영향개발(LID) 기법 적용 매뉴얼(환경부, 2013)

- 저영향개발(LID) 기술요소 가이드라인(환경부, 2013)

- 비점오염저감시설의 설치 및 관리‧ 운영 매뉴얼(환경부, 2014) - 개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립 기준(국민안전처, 2016)

저영향개발(LID) 기술요소 가이드라인(환경부, 2013)

목적 저영향개발 기술요소를 소개하고 이를 적용하는 경우 검토해야하는 제도적, 기술적 사항을 제공하

는데 목적이 있음

적용범위

∘ 다양한 개발사업에 적용 가능한 기술요소를 소개함

∘ 대규모 개발사업장에만 국한되는 것이 아니라 개인사업장, 소규모 공동주택, 공공청사‧ 학교, 도심 재 개발 사업 등 다양한 토지이용 사업에 적용할 수 있음

∘ 신규개발과 재개발 사업 뿐 아니라 이미 개발된 지역에 대해서도 도시 인프라 개량을 통해 저영

향개발 기술요소를 적용할 수 있음

구성

∘ 개발사업 추진단계별 저영향개발 기술요소 적용 방안 제시

∘ 저영향개발 기술요소별 설치 및 유지관리 가이드라인 제시

- 공통사항, 식생체류지, 옥상녹화, 나무여과상자, 식물재배화분, 식생수로, 식생여과대, 침투도랑, 침

투통, 투수성포장, 모래여과장치, 빗물통

∘ 저영향개발 기술요소 선정 및 적용방안 제시

저영향개발(LID) 기술요소 가이드라인 개요

비점오염저감시설의 설치 및 관리 •운영 매뉴얼(환경부, 2014)

목적

‘수질및수생태계보전에관한법률’제2조제13호의 비점오염저감시설의 설치 및 관리 •운영기준에 대

한 세부적인 기준을 제시함으로써 비점오염저감시설의 설계 및 유지관리의 적절한 수행을 유도하

고 이를 통해 효과적인 비점오염원의 관리가 이루어지도록 하는데 그 목적이 있음

적용범위

∘ ‘수질및수생태계보전에관한법률’ 제2조제13호에서 규정한 비점오염저감시설을 법 제53조 내지 제

57조에 의해 설치 및 관리 시에 적용할 수 있음

∘ 또한 소규모 환경영향평가 대상사업 붕 비점오염을 저감하기 위한 시설 설치 시에도 적용가능함

구성

∘ 비점오염저감시설의 선정 방법 제시

- 비점오염저감시설의 규모 및 용량 결정/ 비점오염저감시설의 선정시 고려사항

∘ 자연형 시설, 저영향개발ILID)기법 시설, 장치형 시설의 종류별 설치 및 관리 •운영매뉴얼 제시

-자연형 시설 : 저류시설, 인공습지, 침투시설, 식생형시설

-저영향개발(LID) 시설 : 식생체류지, 나무여과상자, 식물재배화분

-장치형 시설의 종류 : 여과형시설, 와류형시설, 스크린형시설, 응집 •침전처리형시설, 생물학적

처리형시설

∘ 모니터링 계획수립 및 평가방법 제시

비점오염저감시설의 설치 및 관리 •운영 매뉴얼 개요

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나. 정보관리시스템 구축 사례

기존 유사기술 요소 특허 No.

∘ 시설물 유지관리 시스템 및 시설물

유지관리 방법

∘ 정보수집∘ 정보의 체계화∘ 의사결정지원 인자 도출

∘ 10-0606861-000 (2006. 07. 18)

∘ 전자 카탈로그 서비스 제공 방법 및

그 시스템

∘ 공급자/수요자 간의 원활한 거래지원∘ 웹기반 시스템

∘ 10-1032474-000 (2011. 01. 27)

∘ 네트워크 기반의 사업자 분석 시스템

및 제공방법∘ 의사결정 지원 수단

∘ 10-0688446-000 (2007. 01. 18)

기존 유사기술에서 도출 할 수 있는 요소

(1) 시설물 유지관리시스템 및 유지관리 방법

◦ 개요 - 도로, 교량, 하천 등 시설물유지관리의 효율성 증진을 위한 시스템

- 현장업무의 전자화

- 시설물 유지관리에 필요한 정보의 체계화

- 합리적인 시설물유지관리 의사결정지원

- 시설물유지관리시스템 및 방법에 관한 기술

◦ 이루고자 하는 기술적 과제 - 시설물에 대한 체계적인 관리

- 사용자의 편의를 위한 현장업무의 전자화

- 시설물 유지관리를 위한 관리자의 의사결정 지원

◦ 유사점 - 시설물에 대한 정보를 DB화하여 체계화

- 정보들을 수집하여 데이터베이스에 저장하고 시설물에 대한 보고서를 생성하여 제공

- 수집된 정보들을 통해 사용자의 의사결정을 지원

◦ 차별성(기존기술) - 별도의 시스템 및 사용자(정부기관)의 독자적인 네트워크로 구축

◦ 차별성(개발시술) - 웹기반에서 불특정다수의 공급자를 이용한 정보DB 구축

- 수요자/공급자의 상호정보교류를 위한 사이버 공간제공

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(2) 전자 카탈로그 서비스 제공 방법 및 그 시스템

◦ 개요 - 온라인 상에서 전자 카탈로그 서비스를 제공하는 방법 및 그 시스템에 관한 것

- 단말기로부터 전자 카탈로그에 등록할 제품 정보를 수신하고, 데이터 베이스에 저장

- 온라인 상에서 용이하게 전자 카탈로그를 생성할 수 있으며, 생성된 카탈로그를 용이

하게 수정/편집하여 소비자들에게 쉽게 정보를 제공

◦ 이루고자 하는 기술적 과제 - 온라인 상에서 전자 카탈로그를 용이하게 생성·수정.

- 제품 홍보 및 온라인 거래를 활성화

◦ 유사점 - 수요자/공급자 간의 원활한 거래 지원

- 제품 생산자의 직접적인 제품 등록 및 홍보

- 제품설명서 개념의 전자 브로셔를 생성 및 제공

다. 의사결정지원시스템 개발 사례

◦ 인하대학교 김계현 교수는 ‘GIS를 이용한 수질오염부하산정 의사결정지원시스템 및 그 운영방법’을 통해 GIS를 이용한 수질오염부하산정 의사결정지원시스템 및 그 운영방법

을 제안하였다. 이는 오염가능지역 특히, 농촌지역의 다양한 오염원 데이터베이스를 구

축함으로서 지역 오염원의 특성 분석이 가능하고, 오염원의 발생위치 및 오염이 심각

한 지역, 하천으로의 집적과정을 파악할 수 있는 정보를 제공하고 있다. 이를 통해 오

염물질의 배출경로에 대한 효율적인 관리와 수질모델링을 통한 수질예측이 가능하도록

하여 농촌지역 환경관리를 위한 정책 수립시 정확한 의사결정을 지원하는 GIS 활용

시스템이다.

◦ 개발된 의사결정지원시스템을 적용하면, 농촌지형정보 기본도 및 주제도 구축, 농촌지역의 다양한 오염원 데이터베이스 구축으로 지역 오염원의 특성 분석이 가능하고, 오

염원의 발생위치 및 오염이 심각한 지역, 하천으로의 집적과정을 파악할 수 있으므로

오염물질의 배출경로에 대한 효율적인 관리가 가능하다.

- 9 -

2-2. 국외 기술개발 현황

가. 국외 LID 기법 관련 지침 현황

◦ LID 기법은 1990년대 미국 Maryland의 Prince George' s County에서 본격적으로 시작되어 이미 사업화가 활발하게 진전되고 있다. 유럽과 미국은 기존 도시의 확장 내지

재생을 위해서와 도시 수역 수질과 수량관리를 위한 유용한 도구와 방법으로 확대 적

용되는 추세이다(현경학 외, 2014).

◦ 미국에서는 해당 지역의 토지이용과 개발에 대한 결정권한을 가지고 있는 지자체를 중심으로 조례 마련 등 제도화 및 적용이 이루어지면서 각 지자체에서 그 지역에 적합한

형태로의 지침 등이 발간되었다.

◦ 일본의 경우 자치단체를 중심으로 빗물관리와 관련하여 유출억제나 물순환체계의 개선 등에 관련된 조례를 설치‧ 운용하고 있으며, 재해예방에 대해 많은 관심을 기울이고 있어 자치단체의 방재조례와 빗물관련 조례를 연동하여 운용하는 사례가 많다. 자치단체

별로 자치법령에 근거하여 지침을 제정하였다.

◦ 「Low Impact Development(2005, Washington State University)」는 보도, 도로 및 주차장, 교차로, 가로수 등의 사업대상지 계획 및 배치, 식생보호, 재조림 및 유지관리,

청소 등의 내용과 LID 기술요소(옥상녹화, 빗물차집, 식생사면, 유역최소화, 식생체류)

등의 설계 및 모델링 가이드 등을 포함하고 있다.

◦ 「Low Impact Development(LID) Guidance Manual(2009, Kitsap Home Builders Foundation)은 미국 워싱턴주 키트샵 카운티지역의 LID 기법 적용 위주로 구성되어

있다. LID 기술요소로 투수성포장, 옥상녹화, 빗물저류, 생태저류, 나무화분여과장치,

생태저류시설, 식생저류시설, 식생체류시설 등의 설계기준을 포함하고 있다.

◦ 「도로배수 및 물보호 계획 가이드(2011, 독일)」은 독일의 도로 노면수 처리를 위하여 빗물저류시설, 빗물처리시설(경유체 분리설비, 침전수조, 침윤설비, 저류토양필터, 빗물

정화조 등의 설계 내용을 포함하고 있다.

◦ 일본 치바현에서 수환경시스템을 도입한 택지개발을 권고하기 위해「침투시설의 계획을 위한 해설서」를 배포하였다. 침투시설의 계획은 지반의 침투능력 조사에서부터 침

투시설에 의한 유출억제효과와 그 효과를 반영한 조정지 등의 홍수조절용량 산정에 이

르기까지 많은 단계에 거쳐 기술적인 검토와 계산이 요구된다. 개발업자들이 이와 같

은 작업을 원활하게 수행할 수 있도록 각 단계별로 필요한 자료와 진행 방식 등을 상

세하게 수록한 해설서를 작성하여 배포하였다(전북발전연구원, 2012).

◦ 국외 유사지침 현황 - The Practice of Low Impact Development(2003, HUD's Office of Policy

Development and Research)

- 10 -

- Low Impact Development(Technical Guidance Manual for Puget Sound)(2005,

Washington State University)

- Low Impact Development(LID) Guidance Manual(2009, Kitsap Home Builders

Foundation)

- “긴급호우대책”에 기초한 “공공시설의 일시저류시설 등의 설치에 관한 기술 지

침”(2012, 도쿄도 도시정비국)

Low Impact Development(LID) Guidance Manual(Kitsap Home Builders Foundation, 2009)

목적 미국 워싱턴주 키트삽 카운티 지역에서 LID 기법 적용을 목적으로 함

구성

키트삽 지역의 LID 기법

LID 적용을 위한 평가 및 계획

설계 및 유출수 모델링 가이드

각 LID 시설별 설계표준을 제시

- 투수성도로, 토양개량, 옥상녹화, 빗물통, 생태저류, 나무화분여과장치 등

도로 가장자리, 사업용지 부분, 차도관리 등을 대상으로 설계 가이드를 제시

Low Impact Development(LID) Guidance Manual 개요

The Practice of Low Impact Development(HUD's Office of Policy Development and Research, 2003)

목적 LID 기법을 설계하고 적용하는 방법과 강우유출수와 오염수 관리방안 제시를 목적으로 함

구성

LID 기법의 적용, 계획, 대상지 선정 등을 포함하는 개요

LID 기법의 강우유출수 관리 시스템 제시

- LID 기법 적용시 개략적인 효율과 적용 시 단위비용 견적을 제시

LID 기법의 오염수 처리방법 제시

LID 기법의 설계 접근방법 제시

The Practice of Low Impact Development 개요

Low Impact Development(Technical Guidance Manual for Puget Sound)(Washington State Univ. 2005)

목적 지역별로 LID 기법을 평가하고 배치, 계획하기 위한 가이드라인 제시를 목적으로 함

구성

Puget Sound 지역 현황

사업대상지 계획 및 배치 - 보도, 도로 및 주차장, 교차로, 가로수, 사업부지 배치, 건물 설계 등

유지관리, 청소 및 개량

통합관리

- 식생저류지역, 토양개량지역, 투수성포장, 옥상녹화, 저영향시스템 등

워싱턴지역의 LID 기법 설계 및 유출수 모델링 가이드 제시

Low Impact Development(Technical Guidance Manual for Puget Sound) 개요

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나. 국외 의사결정지원시스템 관련 기술개발 동향

(1) 미국

① WARSMP

◦ WARSMP(Watershed and River Systems Management Program)는 이해당사자들간의 합리적인 물 배분과 실시간적인 유역 수자원 보존량과 이용 가능량의 파악 및 평가

를 위해 미 개척국(USBR)과 지질조사국(USGS)에서 공동으로 개발하였다.

◦ 이 프로그램은 유역 단위의 물과 환경자원 관리 지원 목적의 분석도구로서 수문학적인 거동을 모의하는 수계모형과 하류의 물 사용량을 고려한 저수지 운영 모형, 하천수리

및 상류 흐름 조건에 따른 구간 단위의 생화학적 모의 모형들이 하나의 시스템으로 결

합되어 있다. 또한 개척국이 운영하는 댐군을 중심으로 한 유역단위 수자원 계획 및

관리(물 배분 의사결정)에 활용하고 있으며, 다른 모형과의 연계 및 사용을 위해 필요

한 소프트웨어와 모형의 개발을 지원하기도 한다(Frevert 등, 2000, 고익환 등, 2002).

◦ WARSMP의 핵심은 시스템 안에 결합된 MMS나 RiverWare와 같은 주요 분석도구들이 공통의 데이터베이스인 HDB(Hydrologic DataBase)와 연계되어 있다는데 있다.

HDB는 주로 시계열 수문자료, GIS 속성자료, 통계정보 및 수자원관리에 필요한 자료

들을 저장하게 되며 관계형 DB로 설계되었다. 이러한 데이터 중심의 연계는 에 도시된 바와 같이 데이터 중심의 하천 유역 물관리 의사결정지원시스템의 기

반이 되며, 한 모형의 출력결과가 데이터베이스에 저장되어 다른 모형의 입력자료로

사용될 수 있고, 개별 모형 수행에 필요한 GIS나 통계분석과 같은 보조적인 도구들에

도 연결되어 있다.

데이터 중심의 하천유역물관리 의사결정지원시스템

◦ 개발된 WARSMP는 San Juan과 콜로라도 하천유역에 적용되었다. San Juan 유역에서는 수질문제, 멸종 동식물 보호, 콜로라도와 뉴 멕시코주간의 물배분 협약관련 문제

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의 조정해결에 이 프로그램을 사용하였고, 콜로라도강 유역의 경우 기존의

CRSS(Colorado River Simulation System)의 운영률들을 RiverWare의 운영률 기반 모

의운영 모형으로 대체함으로써 장기 수자원계획 수립 및 정책 입안업무와 중기 운영계

획 설정에 활용하였다. 는 콜로라도강 유역의 의사결정지원시스템인

CDSS(Colorado Decision Support System)의 GIS 정보를 제공하는 Map Server 시스

템을 나타낸 것으로써 기본적인 지형정보를 비롯하여 강우, 증발산 등의 기상정보와

토지이용 현황, 각종 수자원 시설물에 대한 정보를 맵 상에서 확인할 수 있다.

◦ 최근에는 뉴 멕시코주의 Rio Grande 유역과 네바다주와 캘리포니아주의 Truckee 하천 유역의 물관리에도 적용되었으며, 이 지역의 용수 사용을 둘러싼 물 배분을 조정하기

위하여 단기 유역 수자원 부존량과 이용 가능량의 파악 및 평가, 물배분 의사결정지원

에 이 프로그램을 활용한 바 있다.

CDSS Map Server 시스템

② TVA 물관리 시스템

◦ TVA의 물관리 시스템은 WaterView, RiverWare, Terra로 구성된다. WaterView는 TVA가 Voith Siemens Hydro Power Generation사와 공동으로 개발한 모듈기반의 시

스템으로서 에서와 같이 Core 모듈, Optimizaiton 모듈, Environmental 모

듈, Maintenance-Cost 모듈 등으로 구성되며, 다양한 SCADA 시스템과 연계되어 운영

된다. 특히, 저수지 운영을 위한 도구로써 USBR의 WARSMP와 동일하게 RiverWare

시스템을 이용하고 있는 것이 특징이고, 물관리와 관련된 정보를 인트라넷 기반으로 공

유하기 위한 물관리 포털 사이트의 역할을 담당하는 Terra가 상호 연계되어 사용된다.

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WaterView의 시스템 구성도

(2) 호주

◦ IQQM(Integrated Quantity and Quality Model)은 호주 NSW(New South Wales)주의 DIPNR(Department of Infrastructure Planning and Natural Resources)에서 수자원관

리정책에 대한 계획 및 평가를 위해 개발한 수문학적 모의모형으로써 유량 뿐만 아니

라 수질 및 각종 환경이슈를 고려할 수 있으며, 조절하천(Regulated Stream) 및 비조

절하천(Unregulated Stream)에 대해 모두 적용할 수 있다. 또한 행정구역의 이해관계

에 따른 경계와 환경적 문제가 포함된 물수지 문제의 해결시 적용할 수 있으며, 연속

형(Continuous) 모형으로써 모의기간은 수백 년으로도 설정이 가능하고, 모의 단위시

간은 일단위로 운영되나 경우에 따라서 시단위까지 가능하다(고익환, 2004).

◦ IQQM은 와 같이 In-Stream Water Quantity & Quality Model과 Ground Water Quantity&Quality Model로 구성된 River System Model과 Sacramento 모형을

기반으로 한 Rainfall-Runoff Model, Gate Operation Model, Climate Model로 구성되

며, 그 외에 통계 분석 및 데이터 검색, 그래프 출력 등을 위한 도구들을 포함하고 있

다.

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IQQM의 주요 구성요소

◦ In-stream Water Quantity Modeling 모듈은 하천시스템에서의 흐름을 모의하는 역할을 한다. 하천시스템은 일련의 Node와 Link로 연결된 Schematic Diagram으로 구성된

다. Node는 유입(Inflows), 저류(Storage), 유출(Outflow) 및 그 외에 다른 시설물로 구

성되고, 흐름추적은 Link에서 이루어진다. 하도추적방법(Flow Routing)에는

Muskingum Routing방법과 지체시간을 이용한 비선형추적방법(Non-linear Routing

with Lag)이 적용된다. 또한 이 모형에는 다양한 형태의 저수지 뿐만 아니라 저수지의

조합을 모델링할 수 있는 기능을 가지고 있다. 또한 저수지 운영에 있어서 IQQM은

저수지와 하천에서의 취수가능한 수자원양에 대한 평가와 관리를 모의하는 데 유용하

며, 수자원 평가모듈을 포함한다.

◦ In-stream Water Quality Modeling 모듈은 US EPA에서 개발된 QUAL2E 프로그램에 기반하여 개발되었으며, Rainfall-Runoff Model은 캘리포니아 수자원국과 미국기상청

(NWS)에서 공동 개발된 Sacramento 모형에 기반을 두고 개발되었다. Sacramento 모

형을 IQQM의 모듈로 변형하여 구성하였고, IQQM의 표준 입출력자료의 포맷을 따르

게 하였다. 또한 매개변수 보정의 속도를 개선하기 위해 Pattern Search Optimization

Routine을 포함하였다.

◦ 이러한 IQQM은 NSW와 Queensland를 통과하는 Border River와 같은 대하천에서부터 Cox River의 지류와 같은 소하천에 이르기까지 다양하게 적용되었으며, 그 밖에 베트

남의 메콩강에도 적용된 바 있다.

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(3) 유럽연합

◦ 유럽연합(EU)의 Waterware는 1992년부터 5년간 영국을 비롯한 이탈리아, 아일랜드, 오스트리아의 연구진이 공동으로 수행했던 EUREKA EU 487 프로젝트의 산출물로써

하천 유역 관리자가 수량과 수질, 수환경을 고려한 효율적인 수자원 관리를 할 수 있

도록 지원하기 위한 분석도구로 개발되었다. 또한 Waterware는 수자원계획 입안시 개

발의 한계를 결정하고 새로운 환경입법과 수자원 개발에 따른 환경적 영향을 평가하는

데 활용이 가능하며, 신규자원의 개발전략과 하천 및 지하수의 오염제어 전략을 수립

하는데도 적용 가능하다.

◦ 제5세대 hydroinformatics 시스템인 Waterware에서는 의 시스템 구조도와 같이 GIS와 데이터베이스 기술, 모델링 기법, 최적화 기법, 전문가 시스템을 복합적으

로 활용할 수 있도록 설계되었다. 이를 바탕으로 모의운영 모형 등의 모델링 기법을

이용하여 여러 대안의 결과를 예측함과 동시에 최적화 기법과 전문가 시스템을 합성시

킨 인공지능 기법을 이용하여 최적의 대안을 선정할 수 있도록 지원한다. 이 시스템은

GIS 지리정보 기반의 데이터베이스와 포괄적인 하천 네트워크 편집기능 등으로 구성

되어 있으며, 지하수와 지표수 오염제어, 수요예측, 수자원 계획 및 수문학적 모의해석

등의 기능을 포함한 다수의 분석도구들과 연계되어 있다. 새로운 구성요소들이 기존에

사용되는 인터페이스와 부합한다면 필요시 현재 사용중인 모형을 대체하거나 더 많은

모형을 추가하는 데에도 제약을 받지 않으며, 궁극적으로는 각 구성요소에서 자료의

이용 가능성과 요구되는 정도 수준에 맞추어 여러 개의 모형에서 한 가지를 선택하여

사용하게 된다.

Waterware의 시스템 구조

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3. 연구수행 내용 및 결과

3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표

가. 연구개발의 최종목표

◦ LID 기법 적용을 위한 설계 및 유지관리 지침 개발과 LID 기법 선정의 최적의사결정지원시스템 개발을 최종목표로 하였다.

◦ 해당 목표 달성을 위해 기존 LID 기법의 운영실태를 분석하여 기존 비점오염저감시설의 설치신고 제도 개선, LID 기법의 설계 및 시공, 유지관리 지침 개발, 비점오염저감

시설 정보관리시스템 구축, 최적의사결정지원시스템 개발을 주요 과업내용으로 수행하

였다.

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구분 연구개발의 목표 연구개발의 내용 비고

1차년도

기존 LID 기법의 운영실태 분석 조사대상 지역 선정 주관

LID 기법별 설계유지관리지침 수립기법별 기존 설계적용 사례 분석 및

기법별 설계시 고려요소 도출주관

최적의사결정지원시스템 개발LID 기법별 특징을 검토하고

기법선정시의 의사결정인자 도출위탁

2차년도

기존 적용된 LID 기법에 대한 개선방안 도출운영실태 및 문제점 분석을 토대로 LID

적용기법의 개선방안 도출주관

LID 기법별 설계지침 수립LID 기법의 설계지침 수립 및 기법별

유지관리 고려요소 도출주관

최적의사결정지원시스템 개발 기법별 특성인자 도출 위탁

3차년도

LID 기법별 설계유지관리지침 수립 LID 기법별 유지관리지침 수립 주관

최적의사결정지원시스템 개발최적저감시설 선정을 위한

의사결정지원시스템 베타버전 개발위탁

4차년도

개발된 지침의 Test Bed 적용 및 보완수립된 설계유지관리 지침의 Test Bed

적용 및 보완주관

최적의사결정지원시스템 개발개발된 시스템의 Test Bed에 적용 및

보완위탁

5차년도

설계 및 유지관리 표준 지침서 작성기존 지침의 Test Bed 적용결과를

토대로 지침을 보완하여 최종본 수립주관

최적의사결정지원시스템 개발Test Bed 적용 및 보완절차를 거쳐

시스템 최종버전 개발위탁

나. 연도별 연구개발의 목표 및 내용

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3-2. 연구개발 결과 및 토의

가. 비점오염저감시설 설치신고 제도 개선 방안 도출

(1) 비점오염원 설치신고 제도의 개요

◦ 국내의 경우 일정 규모 이상의 개발사업을 할 경우와 폐수배출시설을 설치하고자 할 경우 『수질 및 수생태계 보전에 관한 법률』에 의거하여 환경부장관에게 비점오염원

설치신고를 하도록 하고 있는데, 이 제도를 비점오염원 설치신고 제도라 한다.

◦ 해당 제도는 ‘4대강 비점오염원관리 종합대책’을 뒷받침하기 위해 2006년 4월에 도입되었다.

◦ 설치신고 대상사업은 에 제시된 바와 같이 환경영향평가 대상이 되는 대규모 개발사업과 부지면적이 1만㎡ 이상인 제철시설, 섬유염색시설 등의 사업장 중 폐수배

출시설 설치 사업장이다.

◦ 비점오염원 관리제도는 ‘수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 제53조’에 법적근거를 두고 있으며, 이를 통해 비점오염원의 설치를 신고하고 방지시설 설치를 의무화하였다.

◦ 비점오염원 설치신고서 제출시의 구비서류는 개발사업 등에서 발생하는 주요 비점오염원 및 비점오염물질에 관한 자료, 개발사업 등의 평면도 및 비점오염물질의 발생·유출

흐름도, 개발사업 등의 유지관리 및 강우유출수의 저감방안 등에 관한 비점오염저감계

획서, 비점오염저감시설 설치·운영·관리계획 및 비점오염저감시설의 설치명세서 및 도

면 등이다.

개발사업

‘환경/교통/재해 등에 관한 영향평가법’ 시행령 별표1 제1호 가목부터 다목에 해당하는 사업

도시개발

산업입지 및 산업단지

에너지 개발

항만, 도로, 철도, 공항 건설

수자원 개발

하천 이용 및 개발 등

관광단지 개발

산지 개발

특정지역 개발

체육시설 설치

폐기물처리시설, 분뇨처리시설 설치

국방, 군사시설 설치

토석, 모래, 자갈 등의 채취

사업장

폐수배출시설을 설치하는 사업장 중 부지면적 1만㎡ 이상인 사업장

제철시설, 섬유염색시설

석탄, 원류 및 우라늄 광업

비금속광물 광업

음·식료품 제조업

목재 및 나무제품 제조업

펄프, 종이 및 종이제품 제조업

코크스, 석유정제품 및 핵연료 제조업

화합물 및 화학제품 제조업

고무 및 플라스틱제품 제조업

비금속광물제품 제조업

제1차 금속산업, 전기, 가스 및 증기업

도매업 및 상품 중개업

하수처리업, 폐기물처리업 및 청소관련 서비

스업

　비점오염원 설치신고 대상 개발사업 및 사업장

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◦ 해당 제도 운영의 문제점 및 개선방안 도출을 위해 LH 공사 비점오염원 설치신고서를 대상으로 설치시설의 종류, 규모별 설치비용, 제도운영상의 문제점을 검토하였다.

(2) 비점오염원 설치신고 제도의 문제점 분석

◦ LH 사업지구 비점오염원 설치신고서를 대상으로 해당 제도의 문제점 및 개선방안을 도출하였다.

◦ LH 사업지구에 적용된 비점오염저감시설을 대상으로 시설의 규모별 설치단가를 산출하였으며, 분석 대상시설은 8개 업체의 12가지 시설이었으며, 모두 장치형 시설이었

다.

(3) LID 기법 적용확대를 위한 지속가능한 신도시계획기준 개정

◦ 대규모 신도시 개발시 적용기준이 되는 지속가능한 신도시계획기준(국토해양부, 2012)을 검토하여 LID 기법 확대를 위해 필요한 관련 기준 및 지침을 마련하였다.

(4) 비점오염원 설치신고 제도의 문제점 및 개선방안

(가) 설치시의 문제점

◦ 누적유출강우량 기준 5mm를 기준으로 시설규모를 산정하고 있으나, 실제 적용되는 시설은 다소 과다하게 설계되고 있어 사업시행자에게는 원가상승의 원인으로 작용하고

있다.

◦ 비점오염원 설치신고 제도에 대한 사업시행자의 이해 부족으로 환경영향평가 수행기관에서 해당 신고절차를 대행하는 경우가 대부분이기 때문에 비점오염저감시설은 유역의

특성 및 오염물질 유출특성과 무관하게 환경영향평가 업체가 선정하는 경우가 많다.

◦ 이 과정에서 환경영향평가 업체는 비점오염저감시설 관련 업체의 협조를 받아 설계도서를 작성하고 이를 토대로 환경부에 비점오염원 설치신고를 하고 있다.

◦ 유역특성에 대한 충분한 고려없이 저감시설이 선정되었기 때문에 향후 저감시설 시공단계에서 시설의 변경이 요구되는 경우가 있으나, 당초 설치신고서에 설계도면을 반영

한 업체의 민원제기와 담당자의 설계변경에 대한 부담으로 시설변경을 거의 불가한 실

정이다.

◦ 은 LH공사 택지개발사업 지구의 비점오염원 설치신고서의 예시로, 해당 신고서에는 시설명을 비롯한 세부설계도면이 제시되어 있으며, 타 개발사업의 비점오

염설치 신고서 또한 이와 유사한 형태를 취하고 있다.

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택지개발사업지구의 비점오염원 설치신고서 예시

◦ 관련법에 의거 사업계획 확정 후 30일 이내 설치명세서와 도면을 포함하여 설치 신고를 하도록 하고 있으나, 설계 담당자의 해당 분야에 대한 이해 부족으로 충분한 검토

가 불가한 실정이다.

(나) 시설이관 및 운영상의 문제점

◦ ' 06년 비점오염원 설치 신고제도가 마련된 이후 비점오염원 설치신고를 한 개발사업이 최근 들어 준공이 되고 있으며, 이에 따라 비점오염저감시설의 지자체 이관도 본격

화되고 있다.하지만, 비점오염저감시설에 대한 지자체의 이해 부족으로 지자체가 시설

의 이관을 꺼리고 있는 실정이다.

◦ 와 은 김포신도시에 적용된 식생수로 시설로 우수유출 및 비점오염물질 저감을 위해 적용되었으나, 시공 직후 해당 시설에 대한 인근 주민들의 민

원이 제기되고, 유지관리의 어려움을 이유로 김포시가 이관을 꺼리는 문제로 인해 당

초의 목적과는 달리 혐오시설로 전락하는 사례가 있었다.

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김포신도시의 식생수로 적용 위치도

김포신도시의 식생수로 적용 사례

◦ 지자체에서는 유지관리의 어려움을 빌미로 사업시행자에게 별도의 유지관리 비용을 요구하는 경우도 많다.

◦ 해당 시설에 대한 이해도 부족 및 예산부족으로 인해 지속적인 유지관리가 거의 전무한 실정으로 당초 해당 시설이 목표한 처리효율 달성을 위해서는 유지관리를 강제할

수 있는 방안 마련이 시급하다.

◦ 일부 여과재를 이용하는 시설의 경우 특허 여과재인 경우가 대부분으로 교체 시 고가의 비용을 요구하는 경우가 많고, 해당 업체 도산 시 여과재의 교환이 불가능한 경우

가 많다.

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환경부공고 제2014-575호

「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」시행규칙을 개정함에 있어 국민에게 미리 알려

이에 대한 의견을 듣고자 그 제안이유와 주요내용을 행정절차법 제41조에 따라 다음과

같이 공고합니다.

2014년 10월 10일

환 경 부 장 관

수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 시행규칙 일부개정령안 입법예고

1. 제안이유

공공수역으로 유출하거나 버리는 행위가 금지되는 토사(土砂)의 기준을 환경부령으로 정하

도록 하는 「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」이 개정(법률 제12519호, 2014. 3. 24. 공포,

2014. 9. 25. 시행)됨에 따라 법률에서 위임된 사항을 정하는 한편, 개발사업의 비점오염원 설

치신고 시기 조정, 비점오염저감계획에의 저영향개발방안 포함, 기존 부지의 비점오염저감시설

의 설치시점 마련 등의 비점오염원 관리절차를 개선ㆍ보완하려는 것임.

2. 주요내용

가. 공공수역으로 유출하거나 버리는 행위가 금지되는 토사(土砂)의 기준 규정(안 제26

조의2 신설)

육상의 건설공사에 한하여 적용하며 토사 1천 킬로그램 이상 또는 배경농도(탁수가

(다) 비점오염원 설치신고 제도의 개선방안

◦ 설치 신고 시 특정공법의 도면을 포함할 경우 향후 시설변경이 곤란한 점을 감안하여 가급적 상세한 도면 및 자재에 대한 내용은 포함하지 않도록 한다.

◦ 해당 내용을 위주로 하는 ‘초기우수처리시설 설계 개선방안’은 LH 내부방침으로 기 수립하였다.

◦ 전술한 LH 내부방침이 실행력을 갖기 위해서는 비점오염원 설치 신고 시 관련 기관인 유역환경청 등에서 상세도면 첨부없이도 설치 신고가 가능하도록 제도의 탄력적인 운

용이 필요할 것으로 사료된다.

(5) 비점오염원 설치신고제도 개선

◦ 비점오염원 설치신고 제도의 합리적인 운영을 위해 국민신문고를 통해 신고시기 등의 조정을 제안하였다.

◦ 환경부가 해당 제안을 수용하여 관련 법령인 ‘수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 시행규칙’에 대한 개정령안을 마련하였다(2014.10.10.).

◦ 시행규칙 개정 입법예고(안)1)

1) 환경부 공고