환경과조경

물순환 관리형 도시설계(WSUD, Water Sensitive Urban Design)개발 이전의 수문학적 특성을 유지·회복하기 위해 단지조성에서 소규모 빗물관리 시설의 적용에 이르기까지, 유출수가 발생하는 지점에서 빗물이 관리되도록 하는 토지 개발 방식을 저영향개발(LID, Low Impact Development)이라고 한다(City of LA, 2009). 이러한 목적을 위해 설치된 빗물정원, 옥상녹화, 잔디도랑, 잔디블록포장 등의 시설은 대부분 자연의 소재인 토양과 식생 위주로 구성되는데, 기존의 콘크리트 중심(Gray Infrastructure)의 도시 물관리 시설과 대비하여 협의의 그린인프라(Green Infrastructure)로 통용되기에 이르렀다(New York City, 2010). 또한, 빗물을 일률적으로 관거로 모아서 방류하거나 하수처리장에서 정화하여 하천으로 내보내는 중앙집중형(End of Pipe)에서, 소규모로 발생원에서 분산하여 관리하는 방식으로 전환 또는 병행한다는 측면에서 분산형 빗물관리(Decentral Rainwater Management)로 불리게 되었다(Sieker, F., Kaiser, M., Sieker, H., 2006).이러한 분산형 빗물관리에는 증발산/침투와 같은 ‘자연 물순환 기능’과 서비스용수의 빗물이용, 첨두유출 저감 그리고 비점오염 저감과 같은 ‘도시 물관리 기능’이 있다. 증발산과 침투를 통해 도시 미기후를 개선시키고, 지하수가 함양되어 동식물의 서식처가 보호될 뿐만 아니라, 수자원이 보전되어 자연과 후세대를 위한 방법이 된다. 또한, 첨두유출을 저감하는 기능은 도시 침수로부터 스스로 뿐만 아니라, 저지대 이웃의 생명과 재산을 보호하는 역할도 한다.이러한 정량적이고 생태적인 기능의 목표량에 도달하기 위해서는 수문학적 분석과 모의(simulation) 결과를 통해 필요한 시설 설계용량을 산출해야 한다. 또, 해당 시설들이 목표하는 기능을 잘 발휘할 수 있도록, 오픈 스페이스와 기존 도시 배수체계에 효율적으로 연계되어야 한다. 이때, 연계되는 빗물관리 시설이 물순환 관리 기능의 정량적 목표 달성에만 국한될 것이 아니라, 도시 오픈 스페이스 구성요소로서 사회 공동체 형성, 도시 어메니티 등과 같은 사회적, 미적 가치를 제고할 수 있어야 한다. 이러한 정성적 가치들이 정량적 목표와 함께 달성되도록 하는, 분산형 빗물관리의 조경설계적 접근이 ‘물순환 관리형 도시설계(WSUD)’이다.

들어가며인간은 태초에 삶을 위한 가장 중요한 자연자원 중에 ‘물’을 최우선으로 생각했다. 이것은 인류 문명의 발상지가 모두 강 주변에 위치해 있는 것만으로도 충분히 설명이 되고도 남는다. 이후 문명적 발전을 멈추지 않았던 인류는 기존의 부락형태를 벗어나 점차 ‘도시’를 형성하기 시작했다. 물은 당시의 도시 건설에 있어 도시규모를 결정짓는 중요한 역할이 되었다. 즉, 물을 길어다 나르는 것이 아닌 이동을 시키기 위해서는 수로의 도입이 필요했고, 이것은 인간의 삶이 부락에서 도시로 옮겨지는 결정적 역할을 했다고 할 수 있다. 결국 도시의 건설은 인간이 더 이상 물을 수동적으로 얻으려하지 않고 능동적으로 ‘운영’하기 시작했음을 의미한다. 도시 내 물 관리에 있어 가장 극적인 사례로 들 수 있는 곳이 기원전 4세기경에 건설된 요르단의 도시 페트라(Petra)이다. 이곳은 유목민으로 추정되는 나바테아인(Nabataean)에 의해 건설된 곳으로 연강수량이 100㎜도 채 안 되는 아주 메마른 땅이다. 나바테아인은 이곳에서 살아남기 위해 저류조를 설치하였고, 조금이나마 내린 빗물이 저류조까지 흘러갈 수 있도록 암벽사이를 깎아 수로를 건설했다. 여기서 중요한 점은 저류조의 위치가 항상 도시 내 가장 낮은 지역에 있었고, 암벽을 깎기 위해 나무를 사용했다는 점이다. 즉, 이들은 주어진 자연환경을 잘 활용해서 물을 얻어낸 것이다. 문제는 산업혁명 이후 시작된다. 기술의 발전, 특히 교통문화의 발달은 도로건설과 맞물리면서 도시의 확장에 기여하게 된다. 여기에서 기존의 자연적 물순환체계에 의지했던 물관리체계가 바뀌기 시작한다. 포장면의 증가와 하수체계의 발달로 물은 위에서 아래로 흐른다는 단순한 생태적 물순환고리가 깨지게 된 것이다. 이러한 문제를 자각하기 시작한 1980년대부터 독일 등 유럽 국가에서는 빗물의 이용 및 운영계획을 통해 이를 극복하고자 하였고, (빗)물순환계획을 표방한 다양한 생태도시가 독일, 영국, 스웨덴, 미국, 일본 등 선진국을 중심으로 양산되기 시작했다. 이에 발맞추어 우리나라도 기존 도시 및 신도시건설에 있어 물순환계획을 적극 도입하여 개발하고 있다. 그런데 궁금하다. 과연 우리는 나바테아인처럼 우리나라 자연환경에 맞는 물순환전략을 갖고 있는 것일까?선조들의 지혜, 전통배수체계우리 선조들은 언제나 어려운 역경 속에서도 뛰어난 기지를 발휘해 극복하고 발전시켜 왔으며, 주어진 환경에 순응하면서도 삶의 질을 높이는데 있어 최선의 노력을 다해왔다. 특히 아름다운 선이 매력인 한옥이나 추운 겨울에도 오랜 시간 절절 끓는 온돌이 그렇다. 그런데 수자원관리에 있어서도 선조들의 지혜는 빛이 났다. 우리나라는 언제나 홍수피해에 노출되어 왔다. 그래서 신라시대부터 하천에 제방을 축조해 범람을 막았고, 저수지를 축조하여 홍수 시 저류시키고 가뭄 시 농업용수로 사용하여 왔다. 농업중심의 사회에서 농경에 대한 관심은 바로 벼농사와 수리에 치중되어 백재시대에는 유명한 김제의 벽골제 축조를 시작으로 하여 저수지에 의한 이수방법이 연구되어 왔다. 이후 간척사업, 제언절목 등의 다양한 시책을 통해 수자원관리에 많은 관심을 기울여 왔다(안재찬 2000). 그 중 특히 전통마을에서의 배수체계는 현재 수자원관리 및 물순환계획을 하는데 있어 많은 시사점을 부여해주고 있다. 우리나라 전통마을의 경우 비가 내리면 지붕 추녀에서 낙수되어 극히 일부는 땅속으로 침투되고, 대부분은 마당의 가장자리 담장 밑을 따라 흐른다. 마당 가장자리를 따라 한 곳으로 모이게 되는 빗물은 기와나 벽돌, 장대성 등으로 만들어진 수구를 통해 안채 담장 밖의 바깥마당으로 흐르고, 다시 바깥마당의 담장에 만들어진 수구를 통해 집 밖의 동네 골목길로 배수되는 구조를 갖는다. 담장 밖의 마을 길로 배출된 빗물은 마을 길이 좁은 경우에는 대부분 마을 길의 경사를 따라 낮은 곳으로 유출되어 빗물이 마을의 큰 길로 모이고, 모인 빗물은 다시 마을의 저지대에 만들어진 큰 연못에 정체 된 후 마을의 도랑이나 수로를 따라 인접한 하천으로 배수되는 체계를 갖는다. 마을 길은 길을 이용하는 권역에 있는 주택수가 많을수록 넓다. 마을 길의 빗물 집수권역과 집수량은 마을 길이 클수록 커지게 되므로, 마을의 큰 길에는 많은 빗물을 배출시키기 위하여 보통 도랑이나 돌을 쌓아 만든 수로가 길을 따라 만들어져 있으며, 도랑이나 수로가 길을 횡단하는 부분이나 가옥의 출입로 부분에는 지하 배수관 또는 돌판을 덮은 수로나 작은 다리를 놓아 통행이 가능하도록 처리하고 있다(최일홍 외 2003). 이러한 전통마을의 배수체계를 잘 보여주고 있는 곳으로 낙안읍성을 들 수 있다.

서울시의 물환경 여건도시화로 인한 자연 물순환 악화서울시는 1960년대 이후 도시개발이 본격적으로 진행됨에 따라 불투수면적이 증가하였다. 도시화 이전에는 빗물이 땅속으로 많이 스며들 수 있었지만, 포장면의 불투수화로 표면과 배수시설을 통하여 일시에 하천으로 유입되게 되었다. 특히 집중호우 시에는 하천변이나 저지대에서 침수피해가 상습적으로 발생되어 2010년 약 429억 원, 2011년에는 약 308억 원의 재산피해가 발생하기도 하였다. 또한 인구의 고밀화로 물수요 및 오염물질 배출 부하량이 증가하여 하천 및 지하수 수질이 위협받고 있으며, 에너지 소비 증가와 증발산량 감소로 열섬현상과 같은 도시 미기후 변화가 심화되었다. 또한, 중간유출량의 감소로 지하수위도 저하되는 추세로, 하천도 건천화되고 있다. 기후변화에 따른 물환경 여건의 악화서울시의 최근 50년간 연강수량 추세를 보면, 매년 약 4㎜씩 증가하고 있으며, 최대 연속강우의 추세도 매년 약 2㎜씩 증가하였다. 또한, 월별 강수량을 10년 단위인 1971~1980년, 1981~1990년, 1991~2000년, 2001년~2010년 별로 갈수기12, 1, 2, 3월, 평수기4, 5, 10, 11월, 홍수기6, 7, 8, 9월의 강우량 추세를 보면, 평·갈수기의 강수량은 하향 추세인 반면, 홍수기의 강수량은 상향 추세인 것으로 나타나 빗물관리의 중요성은 증가하였으나 빗물이용의 어려움은 가중되고 있는 실정이다. 법령·제도 정비 및 연구의 주요 추진경과서울시는 2004년부터 시작한 물순환 회복을 위한 법령·제도 정비와 연구성과를 바탕으로, 본격적인 ‘물순환도시’로의 전환을 준비하였다. 관련 연구와 법령·제도 정비사항은 다음과 같다. 물순환 관련 연구- 2004.12｜물순환 기본계획 연구 _ 물순환 목표설정- 2007.12｜빗물관리 기본계획 _ 빗물관리 정책목표- 2009.04｜물환경 종합관리계획 _ 물환경도시 구축 기본방안- 2010.05~2013.01｜친환경 투수블록 포장 시험시공 및 개선방안 도출- 2011.03~2012.04｜용산 물순환 환경도시 조성계획- 2012.04~2012.10｜주택사업 빗물관리 의무화 타당성 연구- 2011.03~2013.07 예정｜빗물관리시설설치 기본계획 _ 시설별 대책량- 2012.03~2013.07 예정｜물 재이용관리계획 _ 빗물 중수도 등 재이용- 2012.09~2013.08 예정｜청계천유역 환경치수 도시관리방안법령·제도 정비- 2005.12｜「빗물관리에 관한 조례」 제정- 2007.12｜「빗물관리 설치 및 관리매뉴얼」 마련- 2009.04｜「빗물 가두고 머금기 가이드라인」 마련- 2012.05｜「물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 조례」 제정- 2012.06｜「소규모 빗물이용시설 개선대책」 마련- 2012.07｜「개발사업 시 물환경 영향 사전협의제도 시행」 마련- 2013.03｜「빗물관리시설의 설치 및 지원에 관한 지침」 개정- 2013.04｜「물순환 회복을 위한 주택정비사업 빗물관리방안 시행」 마련

빗물이 식수와 대비해 더 큰 이점을 가질 때 빗물의 이용은 더욱 유용하다. 다소 미심쩍은 말일지 몰라도 도시의 물을 연수로 만드는데 필요한 모든 과정에서 빗물의 이용은 관리 및 투자비용 절감 측면에서 상당한 이점을 갖고 있다. 관련 프로젝트 초기에 베를린공대 건축학연구소는 사용가능한 빗물 전부를 건물 내에서 관리하고 건물 냉방을 위해서 이용하고자 하는 계획을 수립했다. 안뜰에 위치한 저수탱크에서 강수가 새어나가는 것을 방지하고자 그 위에 빗물 배관을 설치한 것이다. 증발과 냉방을 목적으로 빗물을 이용하는 것은 약간의 차이가 있을 뿐이다. 일반적으로 지구평면 평방미터를 지구 에너지 수지로 놓고 봤을 때, 물의 증발은 태양열 방사 전환의 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 반대로 도시 지역에서는 많은 비중이 현열(sensible heat, 바닷물이 차가운 대기와 접촉할 때 잃는 열)로 전환되고 열섬 현상이 나타나게 된다. 이에 대한 근본적인 원인은 빗물이 하수장치에 흘러 들어감에 따라 자연적인 증발과정이 줄어들었기 때문이다. 따라서 기후에 적합한 물의 개발과 지속적인 물 관리를 위해서는 빗물을 자연적인 물의 순환과정에서 증발과정으로 유도해야 한다는 결론을 내릴 수 있다. 이 과정에서 증발냉각현상이 발생하는데 증발된 수증기가 구름으로 응축되어 다시 비를 내리게 되기 때문이다. 미할 크라브칙(Michal Kravcik)을 중심으로 한 슬로바키아(Slovakia)의 연구집단에 따르면, 무엇보다도 삼림벌채 등의 도시화를 포함한 멈출 줄 모르는 잘못된 토지 이용이 기후변화의 핵심적인 원인이라고 한다. 냉방을 위한 빗물의 이용은 더할 나위 없이 우수한 지역 냉방의 형태를 보여준다. 기존의 건물 냉방시설들은 주로 열펌프 원리를 이용해 작동되며, 이에 따라 전력이 소요된다. 이에 따라 이용되는 모든 kWh당 ‘전력’이 kWh당 ‘열’로 전환되기 때문에 냉기보다 더 많은 열이 발생하게 된다. 결국 이로 인해 지열이 상승하고 도시열섬현상 문제가 심각해지게 된다.독일의 건물 에너지 이용에 대한 평가는 약 1000페이지에 달하는 최대 규격지침서인 ‘독일공업규격(DIN) 18599’를 따른다. 2012년부로 유효한 개정규격에는 최초로 단열배기 냉방을 건물에너지 이용의 평가에 포함시켰다. 이는 해당 시스템 확산을 위한 결정적인 단계로 평가된다. 해당 방식의 환경친화적인 건물 냉방의 도입을 위해 법률적인 차원에서 도움을 제공하는 또 다른 하나는 재생에너지 난방법(EEWärmeG)이다. 독일 연방정부는 2020년까지 건물 난방 및 냉방 에너지수요 중 최소 14%를 재생에너지로 충족시키려는 목표를 세웠다. 여기서 빗물의 증발·냉각의 이용은 재생에너지 이용의 한 방편이 될 것이다. 신설 건물에는 재생에너지 이용 비율이 규정되어 있으며, 이는 건물 설계 신청 시 필수적으로 기입되어야 한다. 독일의 신설 건물 에너지 효율성에 대한 법률적 요구가 증대됨에 따라 배기장치 설치가 거의 필수화되었기 때문에 근본적으로 증발·냉방의 결합은 더운 여름철 건물의 쾌적함을 더해줄 것으로 기대된다.

도입BMP 및 SUDS를 비롯한 WSUD는 지난 10년에서 15년 동안 일부 지역에서 많이 도입되고 있다. 이 기간 내에 분산형 빗물 관리는 도시 배수 체계의 새로운 구성요소가 되었다. 특히 새로 개발된 도시 지역에서, 침투 및 저류가 초기 단계에서부터 고려되었다(Sieker, 2006).이러한 시스템 설계 초기에, 수리학적 홍수 배제능력을 평가하는 과업이 진행되었고, 비점오염원 제어에 대한 연구도 이루어졌다. 이러한 프로젝트 및 연구에서 다양한 결과가 도출되었다. 침투 시설은 유출량의 감소나 지하수 함양 및 오염 감소 부분에서 높은 효율성을 나타내는 것으로 확인되었다. 일부 연구는 초기 단계에서의 결과를 평가하기 위해 최대 5년간 진행되기도 하였다. 하나의 프로젝트에서만, 장기 모니터링 데이터가 이용가능하였으며, 장기간 실제 평가와 모니터링은 최근에 진행되지 않았다. 사례이번 원고에서는 달비츠 호프가르텐의 상업 지역에서 지속 가능한 빗물 관리사례와 베를린 룸멜스부르그(Berlin Rummelsburg), 포츠담 광장(Potsdamer Platz) 및 Solon 회사 지역에서의 빗물 관리 사례를 보여주고자 한다. 달비츠 호프가르텐의 상업 지역호프가르텐에 있는 지방 자치제 당국의 상업 지역의 크기는 160㏊이며 베를린 동부에 위치해있다. 이 중 40㏊는 이미 1990년 이전에 존재하고 있었으며 나머지는 통일 후 새로 개발되었다.이러한 지역의 토양은 5×10-6㎧정도의 낮은 침투율을 가진 퇴적된 토양이다. 3~5m 깊이의 낮은 층의 투수성은 비가 많이 내렸던 해에 일시적으로 지하수 레벨을 이끌어낸다. 이는 낮은 부분의 지반에서 물이 올라오게 하는 결과를 가져올 수 있다.

최근 서울에서는 과거에 경험하지 못했던 다양한 빗물과 관련된 문제점들이 발생하고 있다. 과거 서울에 발생하는 비 피해는 주로 저지대 침수에 의한 피해가 일반적이었다. 그러나 최근에 보이는 비 피해 양상은 다소 다르다. 지난 몇 년간 추석 때마다 광화문 광장이 침수되고 호우에 의해 강남역이 침수되는 등 과거와는 다른 비 피해들이 발생하고 있다. 이와 같은 비 피해에 대해서는 기후변화에 의해 강우 패턴이 바뀌어 피해가 발생했다는 의견과 서울이 지나친 도시개발에 의해 녹지가 부족해지고, 토양 포장의 투수가 불량해졌기 때문이라는 의견 등이 우세하게 부각되고 있다. 실제 서울의 도시화 과정을 살펴보면 최근 기후변화에 의한 불가항력적인 요인 외에도 도시개발에 의한 다양한 환경의 변화가 도시홍수의 원인이 될 수도 있다는 사실에 수긍하게 된다. 서울은 6.25 이후 1980년대까지 10년 주기로 인구가 두 배로 증가하는 현상을 겪어왔다. 또한 1970년대 이후 고속성장을 거치면서 도시인구의 증가에 비례하여 불투수 포장공간도 같이 비례하여 증가하였다. 불투수 포장면의 증가는 도시홍수 발생, 도시열섬현상, 대기오염 심화와 같은 다양한 도시문제를 유발하였다. 이런 문제에 대한 문제해결 노력의 일환으로 2000년대에 들어서면서 한강과 청계천 등 다양한 도시하천의 자연성 회복 사업 시행, 도시생태현황도 제작 및 이를 활용한 생태지향적 도시관리, 생태면적률 제도 도입, 공원녹지 확충, 옥상녹화 지원, 투수포장 확대와 같은 다양한 사업들이 진행되고 있다. 하지만 도시개발에 대한 관성은 이와 같은 노력에도 불구하고 더 넓은 불투수 포장면을 지속적으로 양산하고 있는 것이 현실이다. 실제로 공원녹지 확충 및 도시생태계 복원사업 면적보다 보금자리주택 건설을 위한 개발제한구역의 개발, 마곡신도시와 같은 기존 미개발지역에 대한 뉴타운 건설 면적이 더 넓기 때문이다. 그럼에도 불구하고 이제는 과거에 비해 성장이 둔화됨에 따라 지속적인 도시개발사업보다는 기존 도시의 재생, 마을가꾸기 사업 등과 같은 시민참여형 도시관리 제도들이 활성화됨에 따라 이에 적합한 도시생태계 복원사업이 필요한 시점이 되었다. 도시생태계 복원에 있어 가장 중심이 되는 사업은 빗물순환 환경을 회복시키는 사업이다. 이 글에서는 현재 국내외에서 도시재생 및 도시생태계 회복 방안으로 추진되고 있는 다양한 빗물 순환환경 개선사업들을 살펴보고 그 발전 방향에 대해 검토해보고자 한다. 빗물관리 패러다임의 변화미국, 독일, 영국, 일본 등 선진국을 중심으로 국토의 자연자원을 보전하고 생물다양성 및 하천의 건강성을 위해 물순환 시대를 열어가고 있다. 과거 도시의 물관리는 도시의 확장을 위해 물 공급과 위생 그리고 홍수조절을 위해 이수(Water supply), 하수(Sewerage), 배수(Drainage) 중심의 정책으로 발전해 왔다. 현대에도 세 가지 개념은 여전히 지배적이지만 과도한 물 소비와 수질오염 등과 문제로 어려움을 겪고 있다. 이에 환경에 대한 중요성을 인식하면서 물길 도시(Waterways City), 물순환 도시(Water Cycle City), 기후변화에 적응하기 위한 일환으로 물 분야의 유연한 제도와 다양한 인프라를 활용한 물에 민감한 도시(Water Sensitive City) 등의 개념이 등장하고 있다. 이와 같이 도시지역의 빗물 관리 패러다임의 변화로 전 세계적으로 빗물 관리를 위한 다양한 사업들이 진행되고 있다. 국가별로 접근하는 방식은 일부 다르지만 공통적으로 그 지역에서 발생한 빗물을 그 지역 내에서 관리하는 분산형 빗물관리 기술이 부각되고 있다. 이를 위해 미국의 영향최소화 개발(LID: Low Impact Development), 독일의 분산식 도시계획(DUD; Decentralized Urban Design), 호주의 물에 민감한 지속가능 도시계획(WSUD; Water Sensitive Urban Design), 일본의 자연순응형 개발(SWCNP; Sound Water Cycle on National Planning) 등과 같은 다양한 기법들이 적용되고 있다. 국내에서도 LID 물순환 도시 관련 기법에 대해 관심이 높아지고 있으며, 빗물의 이용과 관련된 기술들이 개발되고 있다. 국토교통부는 빗물관리의 새로운 패러다임으로 빗물은 모든 수자원의 근원, 선의 관리에서 면의 관리로, 집중화에서 분산화로, 발생원에서 수량 및 오염 조절, 지역적 단위의 참여활동으로 관리하자는 목표를 2008년 제안하였다. 특히 아산신도시는 국내 최초 도시 전체를 대상으로 분산형 빗물관리시스템을 추진하였다. 국내의 빗물관리를 위한 제도로는 「수도법」, 「도시및주거환경정비법」, 「자연재해대책법」, 도시계획의결정·구조및설치기준에관한규칙 등이 있다. 이들 법규에 근거하여 각 지자체에서는 조례와 지침을 마련하고 있다. 또한 지자체의 조례에 따라 빗물관리기본계획을 마련하고 있다. 특히 서울시는 2013년 6월 버려지는 빗물을 재이용할 수 있도록 도와주는 ‘빗물이용 주치의’ 제도를 마련하여 7월부터 활동에 들어간다고 발표하였다.