방침 201612_저영향개발기법(LID)_p05614_data06_2020_04_LID기술요소설계기준
2022.12.01 11:20
저영향개발(LID) 기법 설계 가이드라인
제4장
LID 기술요소 설계기준
1. 기본사항 및 개요
2. 식생형시설 설계기준
3. 침투시설 설계기준
4. 빗물이용시설 설계기준
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1. 기본사항 및 개요
제4장 LID 기술요소 설계기준
저영향개발(LID) 기법 설계가이드라인
1 기본사항 및 개요
LID 기법은 국내에 도입 초기이기 때문에 LID 기술요소에 대한 설계기준이 체계적으로 마련되어 있지는 않다. 비점오염저감시설 설치의 근거법인「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 시행규칙」별표 17에 설치기준이 제시되어 있으나, 저감시설의 규모산정 방법 등 기본적인 사항만 언급되어 있다.
LID 기법에 대한 세부적인 매뉴얼 및 지침은 환경부를 중심으로 국토부, 국민안전처 등에서 제시하고 있으나6), LID 기법에 대한 체계적인 정리가 다소 부족하고 각 매뉴얼마다 일부 기술요소가 산발적으로 기술되어 있는 수준이다.
「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 시행규칙」별표 17에서 제시하고 있는 비점오염저감시설 설치기준 중 주요 내용은 다음과 같다.
1) 시설을 설치한 후 처리효과를 확인하기 위한 시료채취나 유량측정이 가능한 구조로 설치하여야 한다.
2) 강우가 설계유량 이상으로 유입되는 것에 대비하여 우회시설을 설치하여야 한다.
6) 도시 ·군 계획시설의 결정 ·구조 및 설치기준에 관한 규칙(국토교통부, 2017)
저영향개발 기술요소 가이드라인(환경부, 2013)
비점오염저감시설의 설치 및 관리 ·운영 매뉴얼(환경부, 2016)
개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립 기준(국민안전처, 2016)
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저영향개발(LID) 기법 설계 가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
3) 비점오염저감 시설의 설계규모 및 용량은 초기우수를 충분히 처리할 수 있도록 설계하여야 한다. 해당 지역의 강우량을 누적유출고로 환산하여 최소 5mm 이상의 강우량을 처리할 수 있도록 하여야 한다.
4) 식생형 시설은 길이 방향의 경사를 5% 이하로 한다.
5) 침투시설은 하층 토양의 침투율이 시간당 13mm 이상이어야 하며, 지하수 오염을 방지하기 위하여 최고 지하수위 또는 기반암으로부터 수직으로 최소 1.2m 이상의 거리를 두도록 한다
2 식생형시설 설계기준
가. 식생수로(Vegetated swale)
1) 개요
식생을 갖춘 개수로이며 배수구역으로부터 발생되는 우수유출수를 포착하여 비점오염물질을 저감함과 동시에 운송하는 역할을 한다. 식생수로의 경사를 완만하게 하여 강우유출 수의 유출속도를 감소시키고 토양 및 식생의 침투, 퇴적, 여과 등의 기능을 통해 수질을 개선한다.
가) 건식 식생수로(Dry Swale) : 식생을 갖춘 수로로 배수시스템 상부에 여과상(filterbed)을 두고 있다. 이러한 형태의 수로에서는 우수유출수 전량이 여과상을 통과하고 수로 바닥을 통하여 침투가 일어나도록 설계된다. 대부분의 시간 동안 건조한 상태로 있게 되며 주거지역에서 선호되고 있는 저감시설이다. 건식 식생수로는 하부 배수시스템 상부에 위치한 투수성 여과상과 유출수를 운송하는 개수로로 구성된다.
오염물질은 수로 주요부에 위치한 토양 여과층을 통과하면서 처리된다. 우수유출수는 여과상 하부에 위치한 자갈배수계통과 다공성 관로를 통하여 집수된 후 유출수로 운송된다<그림 4-1>.
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2. 식생형시설 설계기준
<그림 4-1> 건식 식생수로 구조
나) 습식 식생수로(Wet Swale) : 수분의 보유와 습지의 조건을 갖추도록 설계되므로 수로를 따라 습지식생을 유지할 수 있다. 수분을 보유하기 위해서 낮은 지하수위와 투수성이 낮은 토양이 필요하다. 이와 같은 형태의 수로는 기본적으로 수로형태 습지(wetland channel)와 동일한 기능을 수행한다. 습식 식생수로는 수로 내 피복된 식생에 의해 우수유출수 유출속도를 감소시키고 침전 및 흡착에 의해 오염물질을 저감하는 반면, 건식 식생수로는 우수유출수가 여과상을 통과하도록 설계한다는 점에 차이가 있다<그림 4-2>.
<그림 4-2> 습식 식생수로 구조
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가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
2) 적용 시 고려사항
가) 하천 주변이나 침수가 잦은 지역은 가급적 피해야 한다. 농경지 또는 건설현장으로부터 주변의 토사유입이 많은 경우 공극폐색 등 유지관리에 어려움이 있으므로 설치 장소 선정에 유의하여야 한다.
나) 시설로 유입되는 우수유출수에는 여러 오염물질 및 토사 등 퇴적물이 같이 흘러 들어오므로 전처리 시설(침강지 : 수질처리용량 WQv의 10% 정도)이 필수적이다. 가급적 유입 전 침강지를 설치하여 유지 관리성을 확보하고 시설 기능을 보호하여야 한다. 또한 집중호우 시 강우유출수에 의한 토사침식을 방지하기 위하여 유입부 주변을 쇄석골재 등으로 조성하여 보호하여야 하며 유입부의 경사가 심할 경우에는 사석이나 돌망태 등으로 유속을 감속시킬 수 있도록 자갈격벽을 설치하여 현장의 다양한 조건에 적합하도록 설치한다.
3) 세부 설계기준
가) 기본사항
(1) 식생수로는 식생 및 토양층과 강우유출수 유속과 접촉시간을 최대화 할 수 있도록 종방향 경사(5% 이내) 설치계획이 중요하다.
나) 구조형식 기준
(1) 수로 종단경사 : 1~4% 이내(가장 이상적인 경사는 1~2%)를 원칙으로 하나, 부득이한 경우 2% 초과 시 낙차공(15~30㎝)을 설치
(2) 최대유속 : 0.8m/sec 이하
(3) 체류시간 : 9분 이상
(4) 최대 바닥폭 : 2.5m 이하
(5) 사면경사 : 1:2 이상(가급적 1:3 이상)
(6) 길이 : 최소 30m 이상
(7) 수심 : 수로내 잔디가 식재된 경우에는 7.5㎝ 이하, 그 외 식종이 식재된 경우에는 식물의 평균높이 보다 5㎜ 이하
(8) 수로제방 여유고 : 최대수심으로부터 15~30㎝ 부여
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2. 식생형시설 설계기준
(9) 건식 식생수로는 바닥 밑에 30~60㎝ 정도의 투수성 토양설치(쇄석층 30㎝, 토양층(흙+자갈) 30㎝ 이상 설치하고 토양층 아래 유공관을 설치할 수 있다)
다) 용량설계 기준
(1) 식생수로 바닥폭
W =D × S
n× WQF n : 조도계수
W : 식생수로 바닥 폭(m, 최대 2.5m)
WQF : 수질처리유량(Water Quality Flow, ㎥/s)
D : 통수가능 깊이(m, 최대 0.1m)
S : 식생수로 종단경사
(2) 식생수로 유속 : 식생수로 유속은 수질처리유량(WQF)을 이용하여 결정하며 그 값이
0.8m/s 이하가 되어야 한다.
V = A
Q =W× D
WQf < 0.8 m/sec
Q : 유량(㎥/s)
0.8m/s : 식생수로 최대 허용 유속 당 폭 산정
(3) 식생수로 길이
L = V× Tr
L : 식생수로 길이(m)
Tr : 유하시간(수리학적 체류시간)(sec)
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가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
<그림 4-3> 식생수로 상세도
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2. 식생형시설 설계기준
<그림 4-4> 식생수로 적용사례(A) 상세도 (행복도시 6-4생활권)
※ 행복도시 식생수로 적용사례는 보도 식수대 폭원의 협소로 인한 일부 구간에만 적용
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제4장 LID 기술요소 설계기준
<그림 4-5> 식생수로 적용사례(B) 상세도 (행복도시 6-4생활권)
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2. 식생형시설 설계기준
나. 식생여과대(Vegetated filter strips)
1) 개요
식생여과대는 식물체를 통한 여과와 토양침투에 의해 비점오염물질을 제거하는 기능을 하며 균일하게 경사진 지면에 조밀한 식생을 갖춘 넓은 풀밭으로 조성된다. 식생여과대는 작은 지역으로부터 발생하는 우수유출수의 수질을 향상시키거나 다른 비점오염 저감시설의 전처리 공정으로 사용될 수 있다. 조밀한 식생과 토양은 오염물질의 포착, 식생을 통한 여과작용, 토사의 침적작용, 토양에 의한 흡착작용을 가능하게 한다. 식생여과대가 다른저감시설의 전처리 공정으로 사용될 경우 토사제거와 주 처리시설로 부하량을 감소시켜 유지관리 비용을 줄이고 효율을 향상시켜 주는 기능을 수행한다<그림 4-6>.
<그림 4-6> 식생여과대 구조
2) 적용 시 고려사항
가) 수변완충구역 외곽이 최적지역이며 서로 상반되는 토지이용 사이의 완충지대를 활용하여 경관을 향상시킬 수 있으며 투수성 토양에서는 지하수 재충진 기능도 기대할 수 있다.
나) 불투수면 지역 인근에 입지하거나 주택 및 상업지역 또는 고속도로나 일반도로 인근에 설치한다. 다만 여과대 표면에 면상류(sheet flow)를 유지하여야 하므로 처리대상 집수구역의 면적과 처리대상 우수유출수량에 한계가 있다.
다) 처리대상 유량을 식생여과대로 균일하게 유입시킬 수만 있다면 주차장, 도로, 빌딩으로부터 우수유출수를 직접 유입시켜 처리할 수 있다.
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가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
3) 세부 설계기준
가) 기본사항
(1) 식생형 시설에는 처리시설 유입부에 침강지를 설치하는 것이 좋다.
(2) 식생형 시설(침강지 : 수질처리용량 WQv의 10% 정도)은 유속을 줄여주는 역할을 하므로 식생여과대의 유입 유속 감소로 유입부 파손 방지, 저류를 통한 협잡물 침전 효과 및 유량조절조 역할을 한다.
(3) 식생여과대는 식생 및 토양층과 강우유출수의 유속과 접촉시간을 최대화 할 수 있도록 설치한다. 다만 경사면에 설치되기 때문에 유속에 대한 충분한 고려가 되어야 한다. 너무 경사를 급하게 하면 우수유속에 의한 세굴로 시설이 침식되고 훼손되는 경우가 발생될 수 있다.
나) 구조 형식 기준
(1) 수로 종단경사 : 2~5% 이내
(2) 최대유속 : 0.4m/sec 이하
(3) 우수유출수 유하시간 : 최소 9분(수리학적 체류시간) 이상
(4) 최대 바닥폭 : 6m 이상
(5) 길이 : 최소 7.5m 이상
(6) 수심 : 식생여과대 내 최대수심 25㎜(소단이 없는 경우 식생수로 길이와 동일, 소단이 있는 경우 소단의 높이를 선정한 후 수질처리용량의 50%가 소단에 의해 차집되도록 설계한다. 소단의 최대 높이는 0.3m 이하)
다) 용량설계 기준
(1) 식생여과대 단위 폭 당 유량 : 단위 폭 당 유량 산정은 Manning의 공식을 이용
q = n y S
q : 식생여과대 단위 폭 당 유량(m3/sec/m)
y : 최대 허용수심(0.0254m)
n : 조도계수
S : 식생여과대의 흐름방향 경사
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2. 식생형시설 설계기준
(2) 식생여과대의 바닥 폭 : 단위 폭 당 유량과 수질처리유량(WQF)을 이용하여 산정
q = W
Q → W = q
WQF WQF : 수질처리유량(Water Quality Flow, ㎥/s)
W : 식생여과대 바닥 폭(m)
q : 식생여과대 단위 폭 당 유량(㎥/s/m)
(3) 식생여과대의 유속 : 식생여과대 단위 폭당 유량과 최대 허용수심을 이용하여 산정하며 0.4m/s 이하가 되도록 설계
V = y
q < 0.4 m/sec
V : 식생여과대 유속(m/sec)
q : 식생여과대 단위 폭 당 유량(㎥/sec/m)
y : 최대 허용수심(0.0254m)
(4) 식생여과대의 길이
(가) 소단이 없는 경우 : 여과대 표면박류흐름의 체류시간이 최소 9분 이상이 되도록 설계
Tr = V
L , L = V× Tr
V : 식생여과대 유속(m/s)
Tr : 유하시간(sec)
L : 식생여과대 길이(m)
(나) 소단이 있는 경우 : 소단의 높이를 산정한 후, 수질처리용량의 50%가 소단에의해 차집되도록 설계
WQV =
W× h× L WQv : 수질처리용량(㎥)
L : 식생여과대 길이(m)
W : 식생여과대 폭(m)
h : 소단의 높이(m)
WQV = W× h× L
L =W× h
WQV
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가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
<그림 4-7> 식생여과대 상세도
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2. 식생형시설 설계기준
다. 식생체류지(빗물정원)(Bio-retention, rain garden)
1) 개요
잔디, 초본식물, 나무 등 다양한 식생들을 식재하여 우수유출수를 침투 및 여과시켜 비점오염물질을 저감시키는 시설로 다양한 기능을 가지고 있다. 식물이 식재된 토양층과 모래층 및 자갈층 등으로 구성되며, 강우유출수가 식재토양층 및 지하침투 과정에서 비점오염물질을 저감시키는 기술요소이다<그림 4-8>.
<그림 4-8> 식생체류지 구조
2) 적용 시 고려사항
가) 식생체류지는 신규 또는 기존 도심의 녹지공간을 활용하여 적용할 수 있는 시설로 저비용으로 고효율의 빗물관리가 가능하다.
나) 경관성과 심미적 효과가 높고, 산업단지, 각종 공원, 도로, 주차장 등 다방면의 입지에 적용 가능하지만 주택단지는 강우유출수의 체류시간을 최대한 짧게 하여야 한다.
3) 세부 설계기준
가) 기본사항
(1) 식생체류지는 유입부, 침강지, 저류 및 침투부 등으로 구분되며 토양층, 모래층, 자갈층 등으로 구성한다. 식생은 다년초 및 관목 등을 적절히 구성하여 식재하고
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제4장 LID 기술요소 설계기준
시설이 도로 또는 시내에 설치될 때는 시야확보와 경관을 위하여 관목의 경우 1.2m 이하로 조성함이 바람직하다.
(2) 처리용량 산정 시 주변의 배수시설을 확인하여 적용하고 집중 강우시를 대비한 우수배제 시스템을 설치하여야 한다.
(3) 식생체류지(빗물정원)의 설계를 위해서는 담수심(d1)의 용량 V1, 토양층에 저류되는 용량 V2, 차집시간 동안 유공관으로 나가는 용량 V3, 하부 원지반으로 침투되는 용량 V4, 모든 용량의 합이 수질처리용량(WQF)보다 크도록 설계한다<그림 4-9>.
<그림 4-9> 식생체류지의 용량산정 개념도
나) 구조 형식 기준
(1) 기반암 및 지하수위 이격거리 : 1.2m 이상
(2) 최소폭 : 50cm 이상
(3) 최소깊이 : 0.8m 이상
(4) 상부 담수심 : 15~30cm 정도
(5) 토양층 : 30~60cm
(6) 내부공극 : 최소 0.35 이상
(7) 강우 후 최대 3일(72시간) 이내 배제
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2. 식생형시설 설계기준
다) 용량설계 기준
(1) 수질처리용량 : 다음 각각의 용량의 합으로부터 계산된다.
V = A× d , V = n × A× d, V = k × A× T, V = k × A× T
시설의 용량 ΣV ≧ WQv
= V1 + V2 + V3 + V4
= (A × d1) + (n1 × A × d2) + (k1 × A × T) + (k2 × A × T)
= A(d1 + n1 × d2 + k1 × T + k2 × T)
(2) 식생체류지의 표면적(Af)7)
Af =d n × d Tfk k ×
WQV Af : 식생체류지의 표면적(㎡)
WQv : 수질처리용량(㎥)
d1 : 담수심 깊이(m)
n1 : 식재토양층의 공극률
d2 : 식재토양층의 깊이(m)
k1 : 식재토양층의 투수속도(mm/h)
k2 : 하부토양의 침투속도(mm/h)
Tf : 유입시간(2h 적용)
7) 이 식은 식생체류지, 나무여과상자, 식물재배화분, 유공포장(하부유공관 있는 경우) 등에 공통으로 적용될 수 있다.
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제4장 LID 기술요소 설계기준
<그림 4-10> 식생체류지 상세도
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2. 식생형시설 설계기준
라. 나무여과상자(Tree box filter)
1) 개요
나무여과상자는 교목 또는 큰 관목이 식재된 박스를 매립해 식재 토양층의 여과 및 나무의 생화학적 반응을 통해 우수유출수에 포함된 오염물질을 저감시키는 기술요소이다<그림 4-11>.
<그림 4-11> 나무여과상자의 구조
2) 적용 시 고려사항
가) 나무여과상자는 도로변 및 주차장 주변 지역에 적용하며 주로 불투수층 주변에 비점오염저감시설로 많이 적용되고 있다. 우수유출수 유입부는 도로면 및 주차장면 보다 낮게 설치하여 우수 유입이 원활하여야 하며 퇴적물 제거 등 유지관리가 용이하도록 설치하여야 한다.
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제4장 LID 기술요소 설계기준
3) 세부 설계기준
가) 구조 형식 기준
(1) 나무여과상자 형상은 원형, 각형 등 현장의 토지이용에 따라 적용
(2) 식재선정은 가뭄, 침수, 염분에 내성이 강한 수목
(3) 수목 뿌리가 지나치게 빨리 성장하는 수목 지양
(4) 심미성과 경관성을 고려
(5) 최소폭 : 1.0m 이상 바람직
(6) 월류관은 필요 시 설치(강우량이 많아 설계유입량을 초과할 경우)
(7) 내부 공극 : 최소 0.35 이상 확보
(8) 유입부의 낙차가 있을 경우 세굴을 방지하기 위해 상부에 자갈층을 두거나 유입부
에 에너지 감쇄공 설치 (표면에는 약 5cm의 두께의 멀칭과 자갈패드가 필요)
나) 용량설계 기준 : 식생체류지 용량설계 기준과 동일
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2. 식생형시설 설계기준
<그림 4-12> 나무여과상자 상세도
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제4장 LID 기술요소 설계기준
마. 식물재배화분(Planter box)
1) 개요
식물재배화분은 식물이 식재된 토양층과 그 하부를 자갈로 채워 우수유출수를 식재 토양층 및 지하로 침투시켜 빗물침투를 유도하여 오염물질을 저감시키는 기술요소이다
<그림 4-13, 4-14>.
<그림 4-13> 식물재배화분 평면도
<그림 4-14> 식물재배화분 단면도
2) 적용 시 고려사항
가) 주거 및 상업지역의 보도, 주차장, 수변공간의 도로와 보도 인근에 적용이 가능하며, 도심지 경관을 향상시키고 친환경적인 개선을 도모할 수 있으며 현장여건에 따라 식물재배화분을 둘러싼 벽체가 있는 시설과 벽체가 없는 시설 또는 좁은 저류지와 같은 시설 등 그 형태와 구성에 따라 다양하게 적용할 수 있다.
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2. 식생형시설 설계기준
3) 세부 설계기준
가) 구조 형식 기준
(1) 식재선정 : 가뭄, 침수, 염분에 내성이 강한 수목
(2) 수종선정 : 초본과 관목으로 적절히 조합하여 식재
(3) 수목의 뿌리가 지나치게 빨리 성장하는 수목은 지양
(4) 심미성과 경관성을 고려
(5) 식물재배화분은 상부로부터 저류층, 식재토양층, 하부 자갈층 등으로 구성
(6) 적정 최소폭 : 최소 50cm 이상, 가급적 1.0m 이상(내부 폭 기준)
(7) 바닥경사는 모든 방향에서 0.5% 이하
(8) 내부 공극 : 최소 0.35 이상 확보
(9) 월류관은 필요 시 설치(강우량이 많아 설계유입량을 초과할 경우)
(10) 일반적으로 최대 3일(72시간) 이내 배수
나) 용량설계 기준
(1) 식물재배화분은 처리된 우수유출수가 전량 유공관으로 유출되는 경우와 유공관과 하부 토양으로 침투되는 경우로 구분할 수 있다. 후자의 경우에는 식생체류시설의 산정식을 이용할 수 있으며, 전자의 경우에는 다음의 식으로 식물재배화분의 규모를 산정한다.
(2) 식물재배화분의 표면적(Af)
Af =d n × d Tf × k×
WQV Af : 식물재배화분의 표면적(㎡)
WQv : 수질처리용량(㎥)
d1 : 담수심 깊이(m)
n1 : 식재토양층의 공극률
d2 : 식재토양층의 깊이(m)
k1 : 식재토양층의 투수속도(mm/h)
k2 : 하부토양의 침투속도(mm/h)
Tf : 유입시간(2h 적용, 단 유입시간에 대한
자료가 있는 경우 해당 자료를 활용)
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제4장 LID 기술요소 설계기준
<그림 4-15> 식물재배화분 상세도
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2. 식생형시설 설계기준
바. 옥상녹화(Green roof)
1) 개요
식생지붕으로 알려진 옥상녹화는 우수유출수를 옥상에서 차집하여 빗물 유출량 및 유출속도를 줄이고 도심 생태환경 조성 및 주변 환경을 개선하고, 건물의 에너지를 저감할 수 있다. 또한 휴식공간을 제공하여 도심 열섬현상을 완화하고, 공원 또는 정원과 같은 녹색공간을 제공하여 쾌적한 도심환경을 제공한다<그림 4-16, 4-17>.
<그림 4-16> 저관리형 옥상녹화 단면도
<그림 4-17> 중관리형 옥상녹화 단면도
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제4장 LID 기술요소 설계기준
2) 적용 시 고려사항
가) 해당 지역의 강우량, 설계홍수량, 통수량 등을 산정하여 적정 규모 및 다양한 종류의 배수시설을 계획하여야 한다. 신규 건물에는 적용성이 양호하지만 기존 건물 경우에는 건축물 안전진단이 필요하며 방수. 방근을 고려한 검토가 필수적이다. 또한 차집유량을 계산하고 집중호우시를 감안하여 배수계통을 검토하여 월류로 인한 건물의 피해가 없도록 하여야 한다.
3) 세부 설계기준
가) 구조형식 기준
(1) 설치기준 : 지표면에서 높이가 2m 이상인 곳에 설치한 시설(단, 발코니에 설치하는 시설은 제외) (출처 : 국토교통부 “조경기준” 제3조제10항)
(2) 구성요소 : 식생층, 토양층, 배수층, 방근층, 방수층 등
(3) 중관리형 : 순수 육성 토양층 두께 20㎝ 이상
(4) 저관리형 : 순수 육성 토양층 두께 20㎝ 미만(자생초화류, 세덤류 등의 뿌리가 깊지 않고 높게 성장하지 않는 식생)
(5) 옥상 표면처리 : 방수, 방근 처리
(6) 토양이 포화될 때 초과 유량이 배수관에 유입되도록 배수시설 설치
(7) 식생기반은 유기질 5% 및 무기질 95%로 구성
나) 용량설계 기준
(1) 수질처리용량(WQv) 산정
WQV = A× P×
WQv : 처리시설 용량(㎥)
A : 배수면적(㎡)
P : 설계강우량 (mm)
(2) 옥상녹화의 저류량 산정
WQV = Af× df × n
WQv : 저류용량(㎥)
Af : 옥상녹화 면적(㎡)
df : 토양깊이(m)
n1 : 토양의 공극률
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2. 식생형시설 설계기준
<그림 4-18> 옥상녹화 상세도
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제4장 LID 기술요소 설계기준
3 침투시설 설계기준
가. 침투트렌치(Infiltration trench)
1) 개요
침투트렌치는 일정 간격 침투집수정 사이에 쇄석으로 둘러쌓인 유공관을 매설하고 침투 집수정에서 유공관으로 유입된 빗물이 쇄석층을 통과하여 측면 및 저면으로 침투시키는 기술요소이다<그림 4-19>.
<그림 4-19> 침투트렌치 개념도
2) 적용 시 고려사항
가) 단독택지, 공원, 녹지지역 등 주로 차량의 통행이 적고 토사 발생 가능성이 없는 지역에 적용되며 집수정과 집수정(빗물집수시설) 사이에 연결하여 빗물이 천천히 흐르도록 하는 기술요소로서 설치 후 원활한 기능유지를 위해 반드시 전처리시설과 연계하여 설치하여야 한다.
3) 세부 설계기준
가) 구조형식 기준
(1) 침투율 : 최소13 ~ 210㎜/hr 이상
(2) 지하수위 이격거리 : 최고 지하수위 또는 기반암으로부터 수직으로 최소 1.2m 이상
(3) 유공경 : 충진재 입도를 고려하여 20mm 이하
95
3. 침투시설 설계기준
(4) 유공관 : 최소 150㎜ 이상, 개공율 0.5% 이상
(5) 다공관의 경우 투수계수 : 3×10⁻1cm/sec 이상
(6) 토피 : 도로부 경우 (관 상단으로부터 1.2m 이상), 보도부 경우 (1.0m 이상)
(7) 종단경사 : 1~2%
(8) 트렌치 설치를 위한 집수정 최소간격 : 20m 이하
(9) 전처리시설(침강지) : 수질처리용량 25% 이내
나) 용량설계 기준 : 침투도랑 용량설계 기준 적용
<그림 4-20> 침투트렌치(침투관) 상세도
96
저영향개발(LID) 기법 설계 가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
나. 침투도랑(Infiltration ditch)
1) 개요
침투도랑은 자갈 등으로 채워진 도랑형태 처리시설로 우수유출수가 도랑을 통해 흐르는 동안 자갈 공극에 의한 흡착 ․ 침전, 침투에 의해 오염물질을 처리하는 시설로서 강우유 출수를 처리하는 기술요소이다<그림 4-21, 4-22>.
<그림 4-21> 침투도랑 평면도
<그림 4-22> 침투도랑 단면도
2) 적용 시 고려사항
가) 침투도랑은 주거지역(공동주택 등), 공원, 녹지지역, 도로 인근 녹지지역 등에 적합하며, 폭이 좁은 긴 도랑형태이므로 배수구역 가장자리 및 자투리땅에 쉽게 설치할 수 있다. 특히 집수면적에 따른 다양한 모양과 규모로 설치할 수 있는 시설로서 경제적이며 대체로 유지관리가 용이한 기술요소이다.
97
3. 침투시설 설계기준
3) 세부 설계기준
가) 구조형식 기준
(1) 침투시설에 적합한 토성 : 양토(loam), 사질양토(sandy loam), 양질양토(loamy sand)
(2) 침투율 : 13∼210 mm/hr
(3) 지하수위 이격거리 : 최고 지하수위 또는 기반암으로부터 수직으로 최소 1.2m 이상
(4) 일반적으로 최대 3일(72시간) 이내 배수
(5) 부지경사 : 6 % 이하(도랑 측면에서 유입되는 물은 경사도 5% 이하)
(6) 집수면적 : 최대 2ha(적정면적 0.1ha)
(7) 설치깊이 : 1 ~ 2.5m(현장여건에 따라 0.3 ~ 3.0m)
(8) 설치폭 : 7.5m 이내, 하부에는 0.15m의 모래층 설치
(9) 쇄석골재 공극률 : 32% 이상
(10) 관측정 : 유공관(직경 10 ~ 15㎝), 간격 15m(바닥에 닿을 수 있도록 설치)
(11) 전처리시설(침강지) : 수질처리용량 25% 이내
나) 용량설계 기준
(1) 수질처리용량(WQv) : 저류가능 용량과 유입시간 중에 침투되는 양의 합으로 아래
식으로 산정하며, 그 계산결과가 수질처리용량 이상이 되도록 계획한다.
V = V × n × k× Tf × Ai ≥ WQV
V : 처리용량(㎥)
Vf : 침투시설 체적(㎥)
n : 시설내 충진재 공극률 (충진재 정보 불충분시 0.32 적용)
k : 하부토양 침투속도(㎜/hr, 13~210㎜/hr 범위 내)
Tf : 유입시간(hr, 2시간 적용)(단, 유입시간에 대한 자료가 있는 경우 해당자료를 활용)
Ai : 침투면적(㎡, 하부토양과 접하여 침투를 유도하는 면적)
Af =d n Tf × k×
WQV
98
저영향개발(LID) 기법 설계가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
(2) 침투시설의 배제용량은 아래 식으로 산정하며, 그 계산결과가 수질처리용량 이상이 되도록 계획한다.
Vi = Ai × × k× Td ≥ WQV
Vi : 침투시설 배제용량
Ai : 침투면적(m2, 하부토양과 접하여 침투를 유도하는 면적)
k : 하부토양 침투속도(mm/hr, 13~210㎜/hr)
Td : 배제시간(최대 72시간)
<그림 4-23> 침투도랑 상세도
99
3. 침투시설 설계기준
다. 침투측구(Infiltration channel)
1) 개요
침투측구는 일반 측구(U형 측구)와 비슷한 구조이며 재질은 투수성 콘크리트 또는 투수 구조(다공성, 유공 등)로 설치하고, 침투측구 주변을 쇄석으로 충진하여 빗물을 측면 및 바닥을 통해 땅 속으로 침투시키는 기술요소이다<그림 4-24>.
<그림 4-24> 침투측구 구조
2) 적용 시 고려사항
가) 침투측구는 일반 측구 대체용으로 활용하며 다양한 토지이용에 적용할 수 있다. 지속적인 기능유지를 위해 토사, 협잡물 등의 유출이 없는 지역에 적용하며 주거지역 및 공원지역 등의 경계부에 설치하여 적용할 수 있는 기술요소이다.
3) 세부 설계기준
가) 구조형식 기준
(1) 침투시설에 적합한 토성 : 양토(loam), 사질양토(sandy loam), 양질양토(loamy sand)
100
저영향개발(LID) 기법 설계 가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
(2) 하부토양 침투율 : 13∼210 mm/hr
(3) 지하수위 이격거리 : 최고 지하수위 또는 기반암으로부터 수직으로 최소 1.2m 이상
(4) 일반적으로 3일 이내(72시간 이내) 도랑의 벽면이나 바닥을 통해 하부토층
(5) 다공성일 경우 : 투수계수 3×10-1cm/s 이상
(6) 종단경사 : 1~2%(도로 주변에 설치할 경우에는 도로경사 기준)
(7) 쇄석골재 공극률 : 32% 이상
(8) 침투측구 설치를 위한 집수정 최소간격 : 20m 이하
나) 용량설계 기준 : 침투도랑 용량설계 기준 적용
(1) 침투측구 설계침투량은 단위 설계침투량에 그 설치길이를 곱한 것을 합산하여 산정
(2) 설계침투량(㎥/hr) = 단위 설계침투량(㎥/hr/m) × 침투측구의 길이(m)
(3) 단위 설계침투량 산정 방법 : 침투통과 동일
(4) 다른 침투시설을 조합하여 설치하는 경우 : 설계침투량은 각 침투시설의 설계침투량을 합산하여 산정
101
3. 침투시설 설계기준
<그림 4-25> 침투측구 상세도
102
저영향개발(LID) 기법 설계 가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
라. 침투통(Infiltration chamber), 침투빗물받이(Infiltration ditch culvert)
1) 개요
불투수층의 우수유출 저감 및 비점오염 저감을 위하여 설치하는 시설로서 각형, 원형 등의 형상으로 투수성을 가지는 통 본체와 주변을 쇄석으로 충진하여 집수한 빗물을 측면 및 바닥에서 땅속으로 침투시키는 기술요소이다. 침투통은 주로 건물 옥상에서 유출되는 빗물을 지중으로 침투시키는 형태로 설치된다. 침투빗물받이는 도로 L형 측구에 설치된 빗물받이 대체용으로 활용되고 있으며 도로 배수시설과 연계하여 적용한다<그림 4-26, 4-27>.
<그림 4-26> 침투통(원형) 구조
<그림 4-27> 침투빗물받이 구조
2) 적용 시 고려사항
가) 침투통은 단독주택이나 공동주택 등 주거지역의 지붕 유출수를 처리하기 위하여 집수정 대체용으로 설치된다.
나) 침투빗물받이는 도로 L형측구 빗물받이를 대체하여 침투빗물받이로 사용되고 있으며 공원, 기타 공공시설에 주로 많이 적용되고 있다. 도로의 빗물받이 대체용으로 활용할 경우에는 기존 빗물받이 간격과 동일하게 설치하되 집수면적을 고려한 설치용량을 검토하여 적용하여야 한다.
103
3. 침투시설 설계기준
3) 세부 설계기준
가) 구조형식 기준
(1) 침투시설에 적합한 토성 : 양토(loam), 사질양토(sandy loam), 양질양토(loamy sand)
(2) 하부토양 침투율 : 13∼210 mm/hr
(3) 지하수위 이격거리 : 최고 지하수위 또는 기반암으로부터 수직으로 최소 1.2m 이상
(4) 유지관리 용이성을 위하여 전처리 시설을 설치(토사유입이 없는 경우 제외가능)
(5) 침투통 및 침투빗물받이 규격 : 설계 강우량을 충분히 처리할 수 있는 규격을 선정하여 설치하며, 침투빗물받이의 전처리조는 전체 용량의 50% 이상으로 하며, 퇴적물 제거가 용이한 구조로 설치하여야 한다.
(6) 유공일 경우 : 개공율 0.5% 이상
(7) 다공성일 경우 : 투수계수 3×10-1cm/s 이상
나) 용량설계 기준 : 침투도랑 용량설계 기준 적용
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저영향개발(LID) 기법 설계가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
<그림 4-28> 원형침투통 상세도
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3. 침투시설 설계기준
<그림 4-29> 침투빗물받이 상세도
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저영향개발(LID) 기법 설계 가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
마. 투수성 포장(Porous pavement)
1) 개요
투수성 포장은 전면 투수포장과 부분 투수포장으로 구분되며, 전면 투수포장은 마사토, 모래, 자갈 등 자연골재를 물 다짐하여 조성한 자연골재 투수포장이나 투수소재를 이용해 포장면 전체를 투수가 가능하게 조성한 공간을 말한다. 부분 투수포장은 투수아스팔트, 투수콘크리트, 투수블록, 잔디블록, 틈새블록 등으로 구분되며 우수유출수의 유출저감 및 불투수층 비점오염저감 기능을 갖고 있으며 투수 포장체 하부에 자갈층과 토양층으로 구성되며 빗물을 지하토층으로 침투·저류 시키는 기술요소이다<그림 4-30>.
<그림 4-30> 투수성 포장재 단면도
2) 적용 시 고려사항
가) LID 기술요소 중 가장 많이 이용되고 있으나 시공 후 공극폐쇄 현상에 따른 기능저하로 인하여 많은 문제를 야기하고 있는 실정이다.
나) 차도에 적용할 경우 내구성에 대한 문제가 발생되고 있어 주로 보도에 적용되고 있다.
다) 투수 아스팔트 및 투수 콘크리트 포장은 품질시공이 어렵고 하자발생 등으로 투수성포장에 대한 많은 연구와 개발이 절실한 상황이다. 주로 도로면에 적용성이 높으며 보도에 많은 적용을 하고 있는 기술요소이다.
(1) 전면 투수포장 : 공원. 녹지 지역, 수변구역, 기타 문화시설 공간 등에 적용
(2) 부분 투수포장 : 주차장, 도로의 보도, 기타 시설용지의 소규모 불투수층에 적용
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3. 침투시설 설계기준
3) 세부 설계기준
가) 일반적인 구조형식 기준
(1) 침투시설에 적합한 토성 : 양토(loam), 사질양토(sandy loam), 양질양토(loamy sand)
(2) 하부토양 침투율 : 13~210mm/hr 이상
(3) 최소 자갈층 두께 : 가급적 30㎝ 이상
(4) 쇄석골재 : 25~40㎜
(5) 일반적으로 3일 이내(72시간 이내) 배수되도록 설계
나) 투수 콘크리트 포장(보도적용)의 구조형식 기준
(1) 표층 : 투수 콘크리트층 6~10㎝
(2) 기층 : 쇄석골재 7~10㎝, 투수계수(1×10⁻2㎝/sec 이상)
(3) 모래층 : 3~5㎝
(4) 횡단경사 : 2%
(5) 종단경사 : 12% 미만
(6) 팽창줄눈 : 30m, 줄눈폭 20㎜
(7) 수축줄눈 : 5m마다 설치
(8) 주차장, 광장 등 폭이 5m 이상 되는 넓은 장소는 유공관 부설
<표 4-1> 투수 콘크리트 규격 및 품질
| 항목 | 설계기준강도(재령28일압축강도) | 굵은 골재 최대 치수 | 슬럼프 | 공극율 | 투수계수 |
| 규정 | 180kg/cm2 | 19mm | 0~5cm | 8% 이상 | 1.0×10-2cm/sec 이상 |
〈출처 : 우수유출저감시설의 종류.구조설치및유지관리기준, 소방방재청, 2010〉
다) 투수아스팔트 콘크리트 포장(보도적용)의 구조형식 기준
(1) 표층 : 투수아스콘층 5㎝
(2) 기층 : 쇄석골재 10㎝, 투수계수(1×10-2㎝/sec 이상)
108
저영향개발(LID) 기법 설계 가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
(3) 횡단경사 : 2%
(4) 종단경사 : 12% 미만
라) 전면 투수성 포장의 구조형식 기준
(1) 마사토, 모래, 자갈 등 자연골재를 물다짐하여 조성한 자연골재 투수포장
(2) 전면 투수성 포장의 두께 : 보도 60㎜, 자전거 도로 70㎜, 주차장 또는 광장100㎜ 이상
(3) 다짐을 고려한 설계 두께는 30% 상향, 투수성능은 초기 포장면의 80% 이하로 저하되지 않도록 유지보수 및 관리
<표 4-2> 투수아스콘 혼합물의 마샬시험 기준치
| 항목 | 안정도(kg) | 흐름치(1/100cm) | 공극율(%) | 포화도(%) | 투수계수(cm/sec) |
| 규정 | 300이상 | 20~40 | 9~12 | 40~55 | 1.0x10-2 이상 |
〈출처 : 우수유출저감시설의 종류.구조설치및유지관리기준, 소방방재청, 2010〉
마) 투수성 보도블록 포장(보 · 차도 적용)의 구조형식 기준
(1) 규격 및 품질은 투수콘크리트 포장을 기준
(2) 두께 : 보도 60㎜, 차도 80㎜
(3) 보조기층 : 보도 10㎝ 이상(가급적 저류층을 확보하기 위하여 20㎝ 이상), 차도20㎝ 이상
(4) 모래층 : 3 ~ 5㎝
(5) 횡단경사 : 2%
(6) 종단경사 : 12% 미만
(7) 틈새블록 포장 : 포장재 사이 틈새는 10㎜ 이상(기타 사고석, 이형블록, 불투수블록 등)
109
3. 침투시설 설계기준
<표 4-3> 투수블록 형태에 따른 설계기준
| 블럭종류 | 휨강도(MPa) | 압축강도(MPa) | 흡수율(%) | 투수계수(cm/sec) | |
| 보통블럭 | 5.0이상 | 32이상 | 7~10 이하 | - | |
| 투수블록 | 보도용 | 4.0이상 | 25이상 | - | 1.0X10-2 이상 |
| 투수블록 | 차도용 | 5.0 이상 | 32이상 | - | 1.0X10-2 이상 |
※ 비고 : 블록의 강도에 대한 성능은 휨강도를 기본으로 하며, 블록의 모양에 따라서 휨강도 시험이 불가능한 경우에는 압축강도로 성능을 판정할 수 있다.
<출처 : 보차도용 콘크리트 블록 KS F 4419 기준, 2010>
<표 4-4> 투수지속성 등급별 투수계수
| 구분 | 1등급 | 2등급 | 3등급 | 4등급 | 5등급 |
| 투수계수(mm/sec) | 1.0이상 | 0.5이상~1.0미만 | 0.1이상~0.5미만 | 0.05이상~0.1미만 | 0.05미만 |
※ 투수지속성 기준: 3등급 이상, 유색층의 두께는 8㎜ 이상, 유색층에 사용할 모래의 조립률은 2.6 이상
<출처 : 투수블록포장 설계, 시공 및 유지관리 기준, 서울특별시 2013>
나) 용량설계 기준
(1) 수질처리용량(WQv) 산정
WQV = × P× A WQv : 수질처리용량(㎥)
A : 유역면적(㎡)
P : 설계강우량(mm)
110
저영향개발(LID) 기법 설계가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
<그림 4-31> 투수성포장 상세도
111
4. 빗물이용시설 설계기준
4 빗물이용시설 설계기준
가. 빗물통(Rain barrel)
1) 개요
빗물통은 단독주택, 근린생활시설 등 소규모 건축물에서 빗물을 모아 이용할 수 있는 시설로서 필요에 따라 다양한 크기로 제작 또는 구입하여 사용할 수 있는 기술요소이다.
개인주택의 경우 지붕의 빗물을 홈통을 이용하여 빗물통으로 모아 가정의 조경용수, 청소용수 등으로 활용할 수 있으며, 공공시설 경우 공원이나 광장 조경시설물과 연계하여 설치하면 빗물에 대한 홍보·교육의 장으로 활용하여 빗물도 자원이란 인식제고에 도움이 될 수 있다.
2) 적용 시 고려사항
가) 여름철의 집중호우를 대비하여 주변 우수관거와 연계한 월류관을 설치를 검토하여야 한다.
나) 빗물통은 여름철 장마 이전 청소를 실시하여 위생적인 환경을 유지하여야 한다.
다) 빗물통 설치 시 건물의 벽면에 고정시켜 태풍이나 장마 시 지반침하 등에 인한 변형 및 파손에 따른 안전에 각별히 유의하여 설치하여야 한다.
3) 세부 설계기준
가) 기본사항
(1) 다양한 재질로 제작이 가능하고 규모는 설치위치, 사용용량 등을 감안하여 설치한다.
(2) 초기우수는 오염물질이 함유되어 있으므로 초기오염물질을 배제한 후 유입되도록 한다.
(3) 집중호우 시를 대비하여 월류관을 설치하여야 한다.
(4) 빗물통은 여름철의 상온과 겨울철의 동파를 예방할 수 있는 재질을 적용하여야 한다.
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저영향개발(LID) 기법 설계 가이드라인
제4장 LID 기술요소 설계기준
나) 용량설계 기준
(1) 빗물통의 설치 규모는 다음과 같이 산정한다.
빗물이용시설 규모(㎥) = 집수면적(㎡) × 0.05m
※「물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률 시행령」제`10조에 따른 빗물이용시설 설치대상 시설과「녹색건축 인증기준」별표 1 내지 별표 7에 따른 녹색건축물 인증심사 대상 건축물인 경우 해당 기준을 따르나, 지자체의 빗물이용시설 설치지원 대상사업인 경우 별도의 규정을 두지 않음
<그림 4-32> 빗물통 상세도
