환경과조경

빗물침투시설의 설계용량

개별 빗물침투시설의 설계용량을 나타내는 방법은 일정량 차감 방식, 저류-침투 연계 방식, 목표 강우 깊이-집수면 연계 방식, 유출곡선지수(CN) 방식 등 다양하다. 이 중에서 보편적으로 잘 알려진 간편한 방법은 목표 강우 깊이(mm)와 집수면(m2)의 곱으로 나타내는 것이다. 예를 들면, 녹색건축물 인증기준 등에서 빗물이용시설의 용량을 건축 면적(m2)×5mm 또는 대지 면적(m2)×2mm 이상으로 나타내거나, LH에서 침투 시설의 용량을 대지 면적(m2)×5mm 이상으로 표현한 것이 그러하다. 이 방식은 다른 방식에 비해 시설 규모를 집수면에 기반을 둔 목표 강우 깊이로 간단명료하게 제시할 수 있는 장점이 있다.

그리고 이 목표 강우 깊이에 부합하도록 설계된 빗물침투시설이 감당할 수 있는 강우사상을 전체 강우사상의 비율로 표현한 것이 백분위수percentile 강우사상 관리율이다. 연간 총강수량 중에서 소규모 강우사상이 차지하는 비율이 매우 크다는 점에 착안해, 소강우 관리를 통해 많은 유출수를 현지에서 일시 저류 후 침투, 증발산하는 침투 시설의 기능을 집수 면적에 연동해 나타낼 수 있는 장점이 있다.

반면, 서울시 저영향개발 사전협의 제도상의 ‘빗물분담량’은 개별 침투 시설의 설계용량을 mm/h 또는 m3/h 단위로 나타내고 있다. 침투 시설에 유입되는 유량 수문곡선의 기저 부분을 침투 능력에 상당하는 양만큼 차감하는 일정량 차감 방식을 적용한다. 일본 우수저류침투기술협회와 도쿄도東京都에서 사용하는 방식인데, 우리나라 소방방재청(현 국민안전처)에서 우수유출 저감시설의 계획단위로 받아들였으며, 서울시에서 이를 용량 산정 기준으로 채택하고 있다(서울특별시, 2013 東京都, 2009). 침투 시설의 침투능이 연속적인 강우사상에 대해 나타남에 따라, 첨두유량 저감에 기여하는 것을 잘 나타낼 수 있다.

서울특별시의 『저영향개발 사전협의제도 안내』에 제시된 빗물침투시설의 규격과 단위 설계침투량으로 표현된 설계용량을 집수 면적 강우 깊이와 강우사상 백분위수로 나타내는 미국 환경보호청EPA: Environmental Protection Agency의 방법으로 환산하는 방법(권경호·송혜진, 2015)은 아래와 같다. 이를 바탕으로 침투 시설에 의해 관리될 수 있는 연간 강우사상을 기존 방법보다 더 직접적으로 추정하고 제시할 수 있다.

강우사상 분포

서울 지역의 최근 10년 동안의 일강수량(그림1) 중에서 손실을 고려한 유효강우량 2.5mm 미만은 배제하고(USEPA, 2009) 오름차순으로 정렬하면 <그림2>와 같다. 이 기간 동안 유효강우 2.5mm 이상 강수일수는 총 642일이며, 최대 강수일은 2011년 7월 27일 301.5mm였다. 이 강우사상 분포를 백분위수로 나타내면 <그림3>과 같다.

강우 깊이 수질처리용량과 강우사상 백분위수

일정 불투수 집수면 위에 내린 강우의 누적 깊이와 집수 면적의 곱으로 형성시킨 유출량이 일시에 해당 침투 시설로 유입되며, 이 침투 시설은 집수면에 균등하게 분포해 있다는 전제 조건 하에 침투 시설의 설계용량을 강우 깊이와 집수면으로 나타낸다.

권경호는 서울대학교에서 조경학을 배우고, 독일 베를린 공과대학교에서 응용수문학·도시물관리 분야 공학 박사 학위를 취득했다. 주요관심 분야는 저영향개발(LID)과 그린인프라(GI), 저개발국 기초식수공급, 독일 통일 전·후의 도시 인프라 계획 등이다. (재)한국먹는물안전연구원 내의 도시물순환연구센터에서 분산형 빗물관리의 도시홍수 방재, 물순환, 비점오염 저감 효과 측정 및 수문모델링 등의 업무를 하고 있다.