A Study on the Analysis of Reduction Effects and Comparison of Economic Feasibility by Applying the LID Technique

종창 김; 관수 정

doi:10.9798/KOSHAM.2024.24.5.39

Abstract

This study conducted a comparative review of the effects and project costs of four different flood runoff reduction measures applied in the Dongnam District 1 watershed. Using the XP-SWMM model, the effects of three LID (low-impact development) technologies— infiltration trenches, permeable pavement, and green roofs—were analyzed. The results showed reductions in both peak flood discharge (32.65 m^³/s → 27.85 m^³/s) and total runoff volume (99,725 m^³ → 86,814 m^³). However, the application of LID technologies alone is insufficient for mitigating flood risks. Therefore, flood reduction measures were categorized into four CASEs, combining LID technologies with conventional stormwater management facilities. The cost comparison for each CASE was as follows: CASE 1 (LID + pump) at 22.3 billion KRW, CASE 2 (LID + stormwater storage facility) at 20.3 billion KRW, CASE 3 (pump) at 20.6 billion KRW, and CASE 4 (stormwater storage facility) at 21.0 billion KRW. Despite the use of LID technologies, the project costs for CASEs 3 and 4, which utilized existing reduction methods, were higher. This indicates that integrating LID technologies with conventional reduction measures is likely the most effective approach.

Keywords: Urban Flooding, XP-SWMM, LID

요지

본 연구에서는 동남1지구 유역을 대상으로 우수유출저감대책을 4가지로 구분하여 CASE별 저감효과 및 사업비를 비교 검토하였다. XP-SWMM모형을 이용하여 침투트렌치, 투수성포장, 옥상녹화 3가지의 LID 기술 적용시 첨두홍수량(32.65 m^³/s → 27.85 m^³/s) 및 총유출량(99,725 m^³ → 86,814 m^³)은 저감되었다. LID 기술 적용만으로는 침수에 대한 저감효과가 부족하여 기존 우수유출저감시설과 접목하여 4가지 CASE로 구분하여 저감대책을 적용하였다. CASE별 사업비 비교 결과 CASE1 (LID + 펌프) 223억원, CASE2 (LID + 우수저류시설) 203억원, CASE3 (펌프) 206억원, CASE4 (우수저류시설) 210억원으로 산출되었다. LID 기술을 적용하더라도 현재 설치된 저감시설 사업비 CASE3, 4의 사업비 보다 적게 산출됨으로 기존 저감방식에 LID 기술이 적용된 저감대책이 효과적일 것으로 분석되었다.

핵심용어: 도심침수, XP-SWMM, LID

1. 서 론

현재 전 세계적으로 기후변화에 따른 이상기후가 일상화 되어 태풍 및 집중호우의 발생빈도가 증가하고 있다. 도시화 및 산업화로 불투수면적이 증가함에 따라 우수 저류 및 침투기능 저하로 인한 도심지 침수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 도심지 침수피해 저감을 위해서는 지속가능한 불투수면적의 저감대책이 필요하다.

LID 기술은 강우유출 발생지에서부터 침투, 저류를 통해 도시화에 따른 피해를 최소화하여 개발 이전의 상태에 최대한 가깝게 만들기 위한 도시개발 기법으로, 도시지역의 불투수면적 감소를 통하여 빗물 유출을 저감 할 수 있다.

국내 여러 대규모 도시조성사업(행복도시, 아산탕정신도시, 에코델타시티 등)에는 LID 기술을 적용하는 사례가 증가하고 있으나, 구도심의 경우 도심지역 대부분이 불투수면적으로 이상기후에 의한 집중호우 발생 시 침수피해위험이 상존하는 실정이다.

LID 기술 도입에 관한 연구가 국외에서는 다양한 목적으로 선행되어왔다. Qin et al. (2013)은 도시지역에서의 습지, 투수성포장, 옥상녹화 등 LID 기술을 검토하여 단기간 많은 양의 강우에 LID 기술 적용지역이 기존 배수시스템 적용 지역보다 유출량 감소에 더 효과적이라고 정의하고 있으며, New York의 Brooklyn 일부지역(면적 700 ha, 불투수면적비율 55%)을 대상으로 LID 시설도입에 대한 비용 효율성 검토를 수행한 사례(Montalto et al., 2007)가 있다.

국내의 경우 Joo et al. (2011)은 도시유역에 LID 기술을 적용하여 XP-SWMM모형 분석을 통해 옥상녹화 적용, 보행자도로 및 주차장 투수성 포장 적용 등 각 case별 우수유출저감 효과분석을 수행하였으며, Kim et al. (2017)은 2016년 발생한 강우 자료를 활용하여 식생체류지, 식물재배화분, 나무여과상자, 투수블럭, 침투도랑, 침투통, 침투형 빗물받이 등 총 7개 LID 시설에 대하여 각 시설별 저감효과를 검토하였다.

본 연구에서는 동남1지구에 도시형 강우유출 모형(XP- SWMM)을 구축하고 검·보정을 실시하여 연구의 적정성을 검토하였다.

또한, LID 기술 적용에 따른 우수유출 저감효과를 바탕으로 최적의 우수유출저감대책을 제시하고자 CASE별 사업비를 산정하여 비교 검토하였다.

2. 연구방법 및 분석

2.1 연구 대상지역

본 연구의 대상지역인 동남1지구는 총 유역면적이 약 138.0 ha으로, 토지피복 구성 현황을 분석한 결과 Fig. 1에서 시가화 54.3 ha (39.3%), 초지 33.2 ha (24.1%), 나지 17.3 ha (12.5%), 농업지역 16.8 ha (12.2%), 산림지역 16.4 ha (11.9%)로 구성되어 있다.

Fig. 1

Land Cover Map

정밀토양도는 아래 Fig. 2에서 나타내었다. 토양의 불투수성이 높아 배수가 불량한 Type C 14.8 ha (10.7%), Type D 114.2 ha (82.8%)가 전체면적의 129.0 ha (93.5%)이며, 배수가 양호한 Type A는 9.0 ha (6.5%) 분포하는 것으로 나타났다.

Fig. 2

Hydrological Soil Type

유역의 상류부는 부소산이 위치하고 있어 급한 경사를 이루고 있는 산지이며, 중상류부터 하류부까지 도시화가 진행된 유역형태를 보이고 있다. 또한 유역의 서쪽에 금강이 위치하고 있으며, 도시지역 대부분은 저지대 평야에 집중되어 있어 건물 및 기반 시설이 장마철 집중호우시 내수배제 불량으로 인한 침수위험에 취약한 구조이다.

동남1지구는 최근 2년 동안 집중호우가 발생하여 유출량이 저지대 도시지역으로 집중된 침수피해가 발생한 사례가 있다. 본 연구에서는 이미 도시화가 진행된 구도심 특성상 개발이 어려운 지역에 LID 기술 적용에 따라 저감되는 효과 및 경제성을 비교하는데 적합하다고 판단하여 동남1지구를 대상 유역으로 선정하였으며, Fig. 3에 동남지구 위치도 및 유역계를 나타내었다.

Fig. 3

Dongnam 1 Drainage Basin Location Map

2.2 강우분석

강우특성을 대표할 수 있는 하나의 관측소를 선정한 경우에는 해당 관측소의 지점 확률강우량을 직접 이용할 수 있으나, 부여군은 부여(88%), 보령(10%), 군산(2%) 관측소의 산술평균 방법과 Thiessen 가중평균 방법을 이용하여 Table 1과 같이 30년, 50년의 지점평균 확률강우량을 산정하였다.

Table 1

Average Probability Rainfall by Duration

Return period	Probability rainfall (mm)
Return period	60 (mins)	120 (mins)	180 (mins)
30yr	86.7	120.4	140.4
50yr	93.9	130.5	152.1

동남1지구는 우수시설 관리기준 상 50년 설계빈도 기준을 충족해야 하므로 확률강우량은 50년 빈도로 결정하였다.

2.3 LID 기술 선정

LID 기술은 개발로 인한 불투수층 증가로 도시침수와 같은 문제가 심화되어 자연상태와 유사한 물순환 체계를 갖출 수 있는 시설을 말한다. 환경부에서는 대표적으로 식생체류지, 옥상녹화, 식생수로, 침투도랑, 투수성포장, 모래여과장치, 빗물통 등 11가지로 분류하였다. LID 기술은 단일 기능이 아닌 복합적인 기능을 통해 효율적인 도심 물순환 관리가 가능하다(Yoon, 2019). 또한 CWPCSN (2008)에서 개별 기술요소별 강우유출량 저감효과는 식생체류지 25~50%, 옥상녹화 45~60%, 투수성 포장 45~75%, 식생수로 10~20%, 침투시설 50~90%로 보고되고 있다.

침투트렌치는 모래나 자갈 등으로 채워진 도랑형태로 강우시 우수유출수를 서서히 도랑의 측면이나 바닥으로 침투하여 지하수면에 도달시키는 기술이다.

옥상녹화는 도시화로 인해 세워진 건물옥상에 토양층과 자갈층을 이용하여 식물이 자랄 수 있는 환경을 조성하고 유출수를 차집하여 여과, 증발, 저류함과 동시에 유출속도를 줄여주는 기술이다.

투수성포장은 LID 기술 중 도보, 주차장, 자전거도로 등 가장 광범위하게 사용되는 기술로 표면에 빗물이 통과할 수 있는 다공성 아스팔트, 콘크리트 및 블록 등의 종류가 있다. 이와같은 포장체를 통하여 유출수를 노상이 위치하고 있는 지하토층까지 침투⋅저류 시키는 기술이다.

본 연구에서는 동남1지구의 유역에 작합하다고 판단되는 11가지 LID 기술 중 가장 널리 사용되어 비교적 단위공사비가 확립되고, 저감효과가 높은 침투트렌치, 옥상녹화 및 투수성포장을 적용하여 강우분석에 따른 유출량 저감과 그로 인한 사업비 산정에 대하여 분석하였다.

2.4 XP-SWMM을 이용한 유출분석

본 연구에는 2차원 모형인 XP-SWMM 모델링 프로그램을 사용하였다.

XP-SWMM 모델의 기본구조는 5개의 실행블록(EXECUTIVE, RUNOFF, TRANSPORT, EXTRAN, STORAGE)과 5개의 보조블록(STATSTIC, GRAPH, COMBINE, RAIN, TEMP), 126개의 부프로그램들로 연산하며, Fig. 4에 기본구조를 도식화하여 나타내었다(Lee, 2021).

Fig. 4

SWMM BLOCK Structural Model

2.5 모형 구축 및 매개변수 설정

XP-SWMM 모형의 유출수문곡선 생성방법은 비선형 저류방법(Runoff), 운동파 방법(Kinematic Wave), Laurenson 비선형 방법, 단위수문곡선 방법, 합리식 등이 있으며, 금회 대상 소유역은 관거의 위치 및 방향이 다양하고 유역의 폭과 넓이 등이 다양하여 소유역 별 유입시간이 가변적이고 대상유역이 대부분 유사한 유입시간을 갖는 소규모 유역인 특성을 고려하여 비선형 저류방법(Runoff)을 적용하였다.

본 연구의 강우자료는 부여관측소 1973~2022년, 보령관측소 1973~2022년, 군산관측소 1968~2022년 시자료를 활용하였다. 우수관망자료는 부여군 상하수도사업소에서 수령한 cad자료를 사용하였다(Buyeo Sewage Maintenance Plan, 2016).

동남1지구 소유역을 대상으로 지표면 유출은 비선형 저류방정식, 침투량 산정을 Horton식 적용하였다. 관로의 조도계수는 0.014, 강우시간간격은 5분, 설계강우 시간분포는 Huff 3분위를 적용하였으며 그 제원은 Table 2에 정리하여 나타내었다.

Table 2

Mock Conditions (Free Flow) - 50year Frequency

Division	Condition
Observatory	Bu-yeo, Boryeong, Gunsan
Scenario	Sewer network, hydrologic soil group 50year frequency of rainfall in sub-basins
Target watershed	Dong-nam 1 area
Boundary conditions for the model	Surface runoff	Nonlinear retention equation
	Calculation of penetration	Horton
	Pipe	RUNOFF
	Applicable rainfall	Critical duration rainfall
	Rainfall duration	Critical duration
	Roughness coefficient	0.013~0.015
	Rainfall time interval	5 min
	Rainfall distribution	Huff 3

동남1지구의 강우분석 결과는 Table 3의 첨두홍수량은 32.65 m³/s, 총유출량은 88,717 m³으로 나타났다.

Table 3

Peak Flow and Runoff Results

Devision	Peak flow (m³/s)	Runoff (m³)
Dongnam 1	32.65	88,717

2.6 모형의 검⋅보정

모형의 검⋅보정을 위하여 Table 4와 같이 23년 7월 15일에 관측된 강우 및 유출량 자료를 적용하였다. Fig. 5에 강우량과 관측값, 모의값의 결과를 비교하여 도시하였다.

Table 4

Precipitation Event

Division	Date	Total precipitation (mm)	Precipitation duration (hr)
A	2023.07.15. 00:00~ 2023.07.15. 24:00	138.0	24

Fig. 5

Runoff Analysis for Calibration and Verfication of SWMM Model

모형의 적합성을 평가하기 위해 각 관측값에 두가지 적합성 검정식을 적용하였다. 검정식 Eq. (1)은 결정계수(R², coefficient of determination)로, 회귀분석 시, 선형관계에서 0~1의 범위로 나타나며, 1에 가까울수록 선형관계가 있다고 볼 수 있는 설명을 해주는 식을 적용하였고, 검정식 Eq. (2)는 유출량, 유사량, 영양물질의 보정 등 수문 모델링 분야에서 널리 사용되는 편차의 제곱근 비율(Nash-Sutcliffe Efficiency, NSE)을 적용하였다.

(1)

R2=(∑t=1N(qtobs−qmeanobs)(qtsim−qmeansim)∑t=1N(qtobs−qmeanobs)2∑t=1N(qtsim−qmeansim)2)2

Optimal Value : 1,Range : 0 ~ 1

(2)

NSE=1−∑t=1N(qtobs −qtsim)2∑t=1N(qtobs −qmeanobs)2Optimal Value : 1, Range : −∞~1

여기서q_t^obs는 관측유량 시계열, q_t^sim는 simulation 유량 평균값, N은 시계열 값의 개수이다.

검⋅보정 값을 평가하기 위해 SWMM 모의에서 도출된 값을 Table5의 R²와 NSE의 평가기준에 적용하였다(Moriasi et al., 2015).

Table 5

Statistical Verification Standards for Hydrological Model (Moriasi et al., 2015)

Performance rating	Very good	Good	Satisfactory	Un satisfactory
R²	R²＞ 0.85	0.75 ＜ R²≤ 0.55	0.7 ＜ R²≤ 0.75	R²≤ 0.7
NSE	NES ＞ 0.8	0.7 ＜ NSE ≤ 0.8	0.5 ＜ NSE ≤ 0.7	NSE ≤ 0.5

Table 6의 R² 값은 0.999, NSE값은 0.992로 “Very Good”에 해당하는 것으로 분석되었다.

Table 6

Conformity Assessment Result by Precipitation Event

Division	Date	R²	NES
A	2023.07.15. 00:00~ 2023.07.15. 24:00	0.999	0.992

3. 결과 및 고찰

3.1 XP-SWMM 분석

3.1.1 1차원 유출분석

XP-SWMM 모형을 구축하기 위하여 동남1지구의 수치지형도, 우수관망도, 위성사진을 통해 관망도를 작성하였다.

본 연구대상지 유역은 161개의 노드와 833개의 링크로 구축하여 최종 구교배수장을 통해 금강 하류로 방류된다. 기점수위는 금강하류 하천기본계획의 No.52 + 160 계획홍수위 11.92 EL.m을 적용하여 침수해석을 진행하였다(ME, 2022).

연구대상지의 산정지점으로 성왕로터리에서 구교배수장으로 유입되는 DN1 (소유역 95.6 ha) 관거와 부여군청에서 구교배수장으로 유입되는 계백로 일원 DN2 (소유역 42.4 ha) 관거, 구교배수장에서 금강하류 최종방류지점까지 DN0 (소유역 138.0 ha)으로 구분하여 Fig. 6과 같이 관망도를 구성하여 첨두홍수량과 총유출량을 분석하였다.

Fig. 6

Pipeline Status and Calculation Point

분석결과 Table 7과 같이 DN1 관거의 첨두홍수량은 29.15 m³/s, 유출총량은 87,437 m³, DN2 관거의 첨두홍수량은 2.70 m³/s, 유출총량은 10,454 m³, DN0의 첨두홍수량은 32.64 m³/s, 유출총량은 99,725 m³으로 분석되었다.

Table 7

Analysis Results of Peak Flood Volume and Total Runoff Volume

Division	Peak discharge (m³/sec)	Total run-off (m³)
DN0	32.64	99,725
DN1	29.15	87,437
DN2	2.70	10,454

3.1.2 2차원 유출분석

2차원 침수분석을 위해 수치지형도의 등고선을 활용하여 격자망(10 × 10) TIN을 구성 후 지표면 조도계수는 0.3을 적용하였다. 산정지점의 2차원 분석결과 DN0의 침수심 임계값은 3.12 m, DN1는 0.30 m, DN2는 0.91 m로 나타났으며, 전체 침수면적은 17.59 ha로 분석되었다.

Fig. 7은 XP-SWMM의 2차원 침수분석을 통한 범람도를 표시하였으며, Table 8에 각 산정지점의 침수심 임계값과 침수심, 침수면적을 정리하여 나타내었다.

Fig. 7

XP-SWMM 2D Flood Modeling

Table 8

Watershed Peak Time and Flood Depth

Point	Watershed peak time (hr)	Flood depth (m)	Flood area (ha)
DN0	0.667	3.118	17.59
DN1	0.833	0.298
DN2	1.000	0.913

3.2 LID 기술 분석

3.2.1 LID 기술 적용규모

본 연구에서 위성사진과 수치지형도(1:5,000)으로 선정된 LID 기술 면적은 옥상녹화 6.08 ha, 투수성포장 4.83 ha, 침투트렌치 1.02 ha이 적용 가능한 면적으로 산출되었으며 Fig. 8에 LID 기술이 적용 가능한 위치도를 나타내었다.

Fig. 8

LID Facility Application Area

Table 9에서 LID 기술의 특징을 고려하여 매개변수를 적용하였고, 매개변수 입력값의 범위는 XP-SWMM Manual (Hydrosoft, 2010)를 참고하였다.

Table 9

Selected Value of Parameters

Layers	Paramketers	Green roof	Pemeanle pavement	Infiltration trench
Surface layer	Storage depth (mm)	6 (0~25)*	0 (0)*	400 (0~408)*
	Surface roughnesss	0.30 (0.1~0.8)*	0.05 (0.011~0.1)*	0.24 (0.1~0.41)*
	Surface slope (%)	1 (0~5)*	1 (0~5)*	1 (0~5)*
Pavement layer	permeability (mm)	-	150 (100~250)*	-

^* XP-SWMM manual (Hydrosoft, 2010)

3.2.2 유출량 분석

Table 10의 LID 시설별 유출량은 옥상녹화는 2.87 m³/sec 투수성포장은 2.95 m³/sec, 침투트렌치는 1.06 m³/sec으로 산출되었다. 각 LID 시설별 대표 NODE로 옥상녹화 MH1041, 투수성포장 MH1091, 침투트렌치 MH1314의 LID 시설 적용 전⋅후의 유출량을 시간별 그래프로 나타내어 비교하였고, Fig. 9에 도시하였다.

Table 10

LID Runoff Analysis

Division	LID (ha)	Watershed (ha)	Runoff (cms)
Division	LID (ha)	Watershed (ha)	LID	NO-LID	Reduction
Green roof (a)	6.08 (0.15)	56.76 (0.89)	17.70 (0.227)	20.57 (0.322)	2.87 (0.095)
Permeable pavement (b)	4.83 (0.09)	20.03 (0.60)	3.48 (0.213)	6.43 (0.237)	2.95 (0.024)
Infiltration trench (c)	1.02 (0.02)	28.54 (0.37)	8.11 (0.147)	9.17 (0.156)	1.06 (0.009)

*() Refers to Fig. 9. representative LID facility.

Fig. 9

Representative LID Facility

분석된 유출량을 할당소유역으로 구분하여 저감율과 단위면적당 유출량을 검토하였다. LID 시설물별 성능을 분석한 결과를 Table 11에 나타내었다. LID 시설별 소유역면적의 저감율은 투수성 포장이 45.9%로 가장 높았으나, 단위면적당 성능은 침투트렌치가 1.035 m³/sec/ha로 가장 큰 것으로 나타났다.

Table 11

Reduction Effect per Unit Area by LID Facility

Division	Reduction rate (%)	Reduction per unit area (m³/sec/ha)
Green roof	14.0	0.472
Permeable pavement	45.9	0.611
Infiltration trench	11.5	1.035

3.2.3 적정성 검토

Standards for type, structure, installation and maintenance of stormwater runoff reduction facilities (MOIS, 2018)의 산정식을 적용한 투수성포장 및 침투트렌치의 저감량과 본 연구의 XP-SWMM을 활용한 LID 시설의 저감량을 단위면적으로 환산하여 Table 12에 비교하였다. 투수성포장의 경우, XP-SWMM 0.611 m³/sec/ha, 우수유출저감시설의 종류⋅구조⋅설치 및 유지관리 기준 0.610 m³/sec/ha가 산출되어 0.001 m³/sec/ha로 매우 미소한 차이가 나타났고, 침투트렌치는 XP-SWMM 1.035 m³/sec/ha, 우수유출저감시설의 종류⋅구조⋅설치 및 유지관리 기준 1.158 m³/sec/ha로 산출되어 0.123 m³/sec/ha의 차이를 보였다. 우수유출저감시설의 종류⋅구조⋅설치 및 유지관리 기준에 비해 유사하게 산출되어 본 연구의 저감량이 적정한 것으로 판단된다.

Table 12

Comparison of Reduction Effects According to Standards for Stormwater Management Facilities

Division	This study (m³/sec/ha) … ①	Stormwater management facility standards (m³/sec/ha) ②	Comparison (m³/sec/ha) … ① - ②
Permeable pavement	0.611	0.610	0.001
Infiltration trench	1.035	1.158	-0.123

3.2.4 LID 기술 저감분석

LID 기술을 적용한 첨두홍수량은 32.65 m³/s에서 27.85 m³/s로 4.8 m³/s가 저감되었고, 총유출량은 99,725 m³에서 86,814 m³로 12,911 m³이 저감되는 것으로 분석되었으며, Table 13에 해당 내용을 비교하여 나타냈다.

Table 13

Reduction Effect of LID Facilities

Division	Peak flow (m³/s)	Runoff (m³)
NO-LID	32.65	99,725
LID	27.85	86,814

다만, 다음 Fig. 10과 같이 침수에 대한 저감효과가 부족하여 하류부 침수가 발생할 것으로 분석되어, LID 시설과 펌프시설 또는 우수저류지를 접목시켜 침수를 해소할 수 있는 규모를 산정하고자 한다.

Fig. 10

LID Application 2D Flood Modeling

3.3 분석 시나리오별 사업비 비교

3.3.1 분석시나리오 선정 및 규묘

배수펌프장 용량은 동남1지구에서 현재 운영중인 구교배수장 제원을 기준으로 하였으며, 각 케이스별 시나리오는 CASE1 (LID + 펌프), CASE2 (LID + 우수저류지), CASE3 (펌프), CASE4 (우수저류지) 총 4개를 선정하였다.

본 연구에서는 동남1지구에 LID 시설 적용시 경제성이 있는지 판단하기 위해 설치가능한 LID 시설의 저감량을 계산하여, 각 CASE 별로 사업비를 산출하였다.

CASE1은 LID 시설 적용 후 부족한 저감용량을 배수펌프(600 m³/min)와 유수지(6,000 m³), CASE2는 LID 시설 적용 후 부족한 저감용량을 우수저류지(18,000 m³), CASE3는 배수펌프(600 m³/min)와 유수지(19,990 m³), CASE4는 침수 해소가 가능한 규모 우수저류지(28,000 m³)를 적용하였다.

3.3.2 사업비 비교

본 연구에 적용된 LID 시설의 단위공사비 산출을 위해 옥상녹화 및 침투트렌치의 자재비는 The Information On Commodity Prices (KPRC, 2023)에 등록된 (주)한국도시녹화의 저관리형과 (주)푸름엔지니어링의 침투트렌치, 투수성 포장은 Korea ON-line E-Procurement System (PPS, 2023)에 등록된 (주)대일텍 제품 적용, 노무비는 Labor unit price (CAK, 2024)를 적용한 결과 옥상녹화 79,068 원/m³, 투수성포장 42,049 원/m³, 침투트렌치 211,627 원/m³으로 산출되었다.

또한 LID 시설을 포함하여 배수펌프, 관거, 유수지 및 우수저류시설의 단위공사비는 Table 14와 같으며, 금회 산정된 단위공사비를 기준으로 CASE1~4의 사업비를 비교하는데 적용하였다.

Table 14

Cost per Unit Area (ha) by Facility

Division		COST (a million won)	Note
Green roof		791	GRS-GCF (UL)
Permeable pavement		420
Infiltration trench		2,116
Pump		7,566	(600 m³/min)
Pipeline	Inflow channel	82	2.5 x 2.5@3, 10 m
Pipeline	Outflow channel	26	D1100, 10 m
Reservoir		10,124	(Depth: 2 m)
Stormwater detention pond		11,980	(Depth: 2 m)
Land purchase cost		1,713	Officially announced land price x3

위의 내용을 종합하여 단위면적(ha)당 시설물 공사비를 비교하였다. 배수펌프는 경우 현재 구교배수장의 규모인 600 m³/min, 유입관 BOX (2.5 × 2.5@3), L = 10 m, 방류관로는 D1, 100, L = 10 m, 유수지 및 우수저류지의 깊이는 2 m로 가정하였다.

또한, 펌프시설 부지매입비는 구교배수장에 인접한 부여읍 구교리 333-2의 Officially announced land price (MOIS, 2024) 기준으로 단위면적(m³)당 57,100원이며, 이에 3배를 곱하여 적용하였다.

다음 Table 14를 기준으로 Table 15에 각 CASE별 사업비를 산정한 결과 CASE1 (LID + 펌프) 228억원, CASE2 (LID + 우수저류시설) 321억원, CASE3 (펌프) 295억원, CASE4 (우수저류시설) 359억원으로 산정되었다.

Table 15

Comparison of Project Expenses for Reduced Facilities by Cases

Division	Abatement facility		Quantity	Approximate project cost (a million won)
CASE1	LID	Green roof	6.08 (ha)	4,807
		Permeable pavement	4.83 (ha)	2,031
		Infiltration trench	1.02 (ha)	2,159
		subtotal		8,997
	Pump	Pump facilities	600 (m³/min)	7,566
		Inflow channel	2.5 x 2.5@3, 10 m	82
		Outflow channel	D1100, 10 m	26
		Reservoir	6,000 (m³)	6,074
		Land purchase cost	200 (m²)	34
		subtotal		13,782
	Total			22,779
CASE2	LID	Green roof	6.08 (ha)	4,807
		Permeable pavement	4.83 (ha)	2,031
		Infiltration trench	1.02 (ha)	2,159
		subtotal		8,997
	Stormwater detention pond		18,000 (m³)	21,564
	Land purchase cost		9,000 (m²)	1,542
	Total			16,645
CASE3	Pump	Pump facilities	600 (m³/min)	7,566
		Inflow channel	2.5 x 2.5@3, 10 m	82
		Outflow channel	D1100, 10 m	26
		Reservoir	19,990 (m³)	20,147
	Land purchase cost	9,995 (m²)	1,712
	Total			47,476
CASE4	Stormwater detention pond		28,000 (m³)	33,544
	Land purchase cost		14,000 (m²)	2,398
	Total			11,156

CASE1, 2는 LID 기술(옥상녹화, 투수성포장, 침투트렌치), 펌프 및 유수지, 우수저류시설을 적용하였으며, CASE3, 4는 LID 기술을 적용하지 않고 강제배제 시설인 배수펌프, 유수지 및 우수저류시설을 적용하여 사업효과 및 사업비를 비교 검토하였다.

펌프시설을 적용한 CASE1, 3의 사업비 비교 결과, LID 기술이 접목된 CASE1이 67억원 더 적게 산출되었고, 우수저류지 시설을 적용한 CASE2, 4의 사업비를 비교한 결과 역시 LID 기술이 접목된 CASE2가 38억원 더 적게 산출된 것으로 나타났다.

사업비 분석결과 배수펌프가 우수저류지보다 적게 산출되며, LID 기술이 접목된 CASE1, 2의 사업비가 CASE3, 4의 사업비 보다 작게 산줄되어, LID 기술이 반영된 CASE1, 2를 반영하여 저감대책을 적용하는 것이 경제적인 측면에서도 더 효율적인 것으로 검토되었다.

단, LID 기술의 경우 사유시설 내 시설설치가 계획된다는 문제점이 발생하고, 환경적 측면과 경제적 측면에서는 유리할 수 있지만, 사회적 측면에서 사회적 공정성, 사회적 통합과 다양성 증진, 주민 참여와 의견 수렴 등을 통해 도심지에 LID 기술 적용을 위한 정책, 법⋅제도적 개선이 우선적으로 이루어져야 가능할 것으로 판단된다.

4. 결 론

본 연구에서는 LID 기술 적용에 따른 우수유출량 저감효과 분석 및 우수유출저감대책 소요 사업비를 비교하였다. 이에 따른 결과를 정리하면 다음과 같다.

동남1지구의 첨두홍수량은 32.65 m³/s가 발생하여, LID 기술로 4.8 m³/s을 저감시켜 27.85 m³/s으로 약 15%의 저감효과를 보였으나 침수피해가 완전히 해소되지 않는 것으로 검토되어, 침수피해 해소를 위한 저감대책으로 LID, 펌프 및 우수저류시설을 적용하여 4가지 시나리오를 선정하여 검토를 수행하였다.

CASE1은 LID 기술과 배수펌프장(600 m³/min), 유수지(6,000 m³), CASE2는 LID 기술과, 저류지(18,000 m³), CASE3는 배수펌프장(600 m³/min), 유수지(19,990 m³), CASE4는 저류지(28,000 m³)로 선정하였다.

LID 기술 효과를 검토하기 위해 CASE1, 3과 CASE2, 4로 구분하여 비교한 결과 LID 기술을 적용하지 않은 CASE3, 4는 CASE1, 2에 비해 저감시설 규모가 약 2배 이상 크게 적용되어야 유사한 효과를 발휘하는 것으로 나타났으며, 각 CASE별 사업비는 다음과 같다.

CASE1 (LID + 펌프)은 228억원, CASE2 (LID + 우수저류시설)는 321억원, CASE3 (펌프)은 295억원, CASE4 (우수저류시설)는 359억원으로 산출되었다.

CASE1~4의 사업비 비교 결과, LID 기술을 적용하더라고 현재 설치된 저감시설(CASE3)의 사업비 보다 적게 산출됨으로 기존 저감방식에 LID 기술이 적용된 저감대책이 효과적일 것으로 분석되었다. 현재 LID 기술에 대한 연구 및 개발이 꾸준하게 이루어지고 있으며, 이번 연구 결과를 통하여 향후 설계 및 시공시 LID 기술 적용에 활용될 것으로 기대된다. 다만, 기조성 도심지에 LID 기술 적용을 위해서는 정책, 법⋅제도적 개선이 필요할 것으로 판단된다.