2024 도시 공학(토목 학과)과 전공 관련 세특 보고서 주제
– 지속 가능한 배수 시스템(SuDS)에 대해서
– 강남 지역 장마철 침수에 대한 SuDS를 기본으로 한 대비 방법
지속 가능한 배수 시스템(SuDS)에 대해
지속 가능한 배수 시스템(SUDS, Sustainable Drainage Systems)은 자연환경과 물 관리 체제가 유기적으로 결합된 시스템입니다.
비옥한 토양과 식물, 건물과 도로에서의 바닥재, 저장 시설 및 정화 시설 등을 활용하여 비가 내리거나 폭우가 발생할 때 발생하는 물을 적극적으로 수집, 지하로 유출하거나 정화하여 지하 수질 보호 및 반송지역의 홍수 관리, 지역 환경 개선 등의 효과를 기대할 수 있습니다.
따라서 국내외 배수 시스템 및 도시 환경 계획에서 기본 토대가 되는 이론입니다.
SUDS는 자연 환경 보호와 물 관리에 매우 효과적인 시스템입니다.
도시 계획에서 SUDS의 필요성
SUDS는 지표수 유출을 신속하게 운반하기보다 원천에서 관리하는 것을 목표로 합니다.
기본 원칙에는 감쇠, 침투, 증발산 및 수질 처리가 포함됩니다.
홍수 위험 감소: SUDS는 빗물의 흐름을 늦추고 양과 최대 유속을 줄임으로써 하류의 홍수 위험을 완화합니다.
수질 개선: SUDS는 빗물의 자연 여과 및 처리를 가능하게 하여 오염 물질을 제거하고 강, 호수 및 지하수로 배출되는 물의 수질을 개선합니다.
생물 다양성 향상: SUDS는 다양한 동식물의 서식지를 제공하여 도시 생물 다양성 보전에 기여합니다.
대기 질 개선: SUDS의 초목은 대기 오염 물질을 포집하고 여과하여 도시 지역의 대기 질을 개선하는 데 도움이 됩니다.
도시 열섬 완화: SUDS의 초목과 수역은 온도 조절을 도와 도시 열섬 효과를 줄입니다.
SUDS를 바탕으로 한 실 사례
SUDS 시스템은 많은 분야에서 활용됩니다.
비상용 주차장 및 배수: SUDS 시스템은 비상용 주차장 및 앞마당에 이상적입니다. 비상용 주차장은 대개 비열대 지역에서 더 많은 물을 매장할 수 있기 때문입니다.
그리고 SUDS 시스템은 마치 물감지기 처럼 물이 경로 상에서 상승할 때마다 물이 적절한 위치로 이동할 수 있도록 지시합니다.
도로 포장관련 블록등: 투과성 콘크리트, 아스팔트 또는 포장 블록과 같은 다공성 물질은 물이 땅속으로 스며들게 하여 빗물의 유속을 조절
*설계팀은 포장 재료, 공극률, 두께 등을 고려하여 포장의 투수성을 추정한다. 그런 다음 표면적과 강우 강도를 계산하여 예상 유출량을 처리하고 침투하는 포장 도로의 능력을 결정
녹색 지붕: 도심의 추가 녹지 공간을 제공하고 빗물 유출을 줄이며 단열을 개선하고 생물 다양성을 강화
*지붕 면적을 계산하고 초목 유형, 토양 깊이 및 강우 특성을 기반으로 잠재적인 빗물 보유 용량을 추정
레인 가든(Rain Gardens): 빗물을 모으고 저장하여 땅 속으로 흡수, 빗물의 집중화 통제
*집수 면적을 평가하고, 예상 강우량을 추정하고, 예상 유출량을 수용할 정원의 저장 용량을 계산
지속 가능한 도시 배수 연못: 연못은 과도한 물을 일시적으로 유지하여 침투를 촉진하고 야생 동물 서식지를 제공
*집수 지역을 평가하고 예상되는 유출량을 추정하며 이에 따라 연못의 저장 용량을 설계
이를 통해, 지하에서 물의 유입을 관리하고, 고무적인 재질을 사용하여 빌딩 주변에 적용하고, 물의 유출을 신속하게 진행하는 것이 가능합니다.
도배면의 경사도 형성 및 Korea Water Resources Corporation(K-water)의 수력 발전사업 지원 등에도 SUDS 시스템이 활용됩니다.
SUDS의 장점 단점
- 장점:
비용 효율적: 기존의 토목 시설과는 달리 비용 대비 높은 수행력을 보여줍니다.
지하수 보호: 녹지 및 토양 정화를 통해 내부 수질을 크게 개선하며, 지하수 보호에 기여합니다.
도시 생태계 복원: 주변 생태계 복원에 큰 영향을 미쳐 지속 가능한 도시 성장을 돕습니다.
홍수 및 구조 가능성 감소: SUDS 시스템이 발전함으로써 도시에서는 홍수와 보존 가능성을 줄일 수 있습니다.
- 단점:
공간적 제한: 어떠한 방식으로든 하천 유심교환 이슈는 시스템에 고정됩니다.
유지 보수: 기계장치와 거시적 해결 방법이 필요해 매우 높은 유지 보수 비용이 예상됩니다.
자연으로부터의 분리: 자연으로부터 거리가 멀어졌기 때문에 생태학적 측면 상 지속적인 관리가 필요합니다.
부적용성: 부동산 목적으로 사용하는 곳에는 적용할 수 없습니다.
SUDS를 넘어선 추가적인 기술의 현황
SUDS 시스템은 이미 많은 연구 및 기술 발전이 이루어져 왔지만, 더욱 발전시키기 위한 새로운 기술과 연구도 계속 진행 중입니다.
1. 높은 효율성을 가진 SUDS 시스템 설계: 최신 기술을 사용하여 효율적인 데이터 수집 및 관리 시스템을 개발하여 구체적인 설계를 확장할 계획입니다.
2. 친환경적인 SUDS 시스템 설계: Solar Powered Rain Garden, Filtering Rain Garden와 같은 새로운 친환경 SUDS 시스템 설계가 개발될 예정입니다.
3. 생물 다양성을 고려한 SUDS 시스템 설계: 생물 다양성은 SUDS 시스템 설계에서 굉장히 중요한 역할을 합니다. 이에 따라, 생물 다양성 유지를 위한 새로운 설계 방식과 제품이 개발될 예정입니다.
4. 인공지능 기술을 활용한 SUDS 시스템 모니터링 기술: 지능형 AI 기술을 적용하여 SUDS 시스템의 상태 및 성능을 실시간으로 모니터링하고, 개선점과 문제점을 발견할 수 있는 새로운 기술이 개발될 예정입니다.
다양한 분야에서 SUDS 시스템의 발전을 위한 연구와 기술 개발이 진행되고 있습니다. 그리고 앞으로도 더욱 많은 연구와 기술 개발이 필요할 것으로 예상됩니다.
실제 적용한 도시 사례
SUDS 시스템은 전 세계적으로 다양한 도시 및 지역에서 적용되어 많은 성과를 이루어냈습니다.
1. 런던, 영국: 런던 중심부의 King’s Cross 지역에서는 SUDS 시스템이 적용되어 포장 된 지표의 넓은 영역이 삭제되었으며, 10만 리터의 스토리지 탱크로 홍수 위험성이 줄었습니다.
2. 뉴욕시, 미국: NYC (New York City)는 SUDS 시스템을 사용하여 지우개 공간을 활용합니다. 이것은 지하수 탱크 중 한 가지입니다.
3. 미시간주, 미국: 미시간주 Ann Arbor City에서는 최소화 된 필터 비용과 같은 다양한 경제적 이점을 볼 수 있습니다. 또한 약 30%의 경제적 비용도 절감되었습니다.
4. 둘랄, 영국: 예전에는 폭우가 발생할 때마다 가뭄의 위험이 있었지만, 지금은 지표면을 통한 오염물질 흐름감소, 홍수 위험 완화 및 지하 수질 개선 등 많은 성과를 얻었습니다.
SUDS 시스템 설계와 관련하여, 많은 경제적으로 유망한 프로젝트들이 진행되고 있습니다. 이를 통해 서 배열된 SUDS 시스템은 지속 가능한 개발과 국제적 우수성을 보고합니다.
매년 장마철에 강남 지역을 중심으로한 침수, 그리고 반복되는 도심 홍수피해를 예방하기 위해서는 실제 사례를 바탕으로한 지속적인 노력이 필요하고, 도시 공학과, 토목공학과, 건축 학과를 전공하는 수험생들의 과제이기도 합니다.
자소서가 없어진 지금 세특 보고서가 유일한 대안입니다. 학종을 생각하는 수험생은 꼭 점검 받고 부족한 부분을 채우시기 바랍니다.
