지역개발, 이제는 LID 시대

지역개발, 이제는 LID 시대

대학생신재생에너지기자단 20기 강주혁

 

[세계는 지금 물난리에 빠져 있다]

 여름철만 되면 찾아오는 그것, 바로 “장마”이다. 장마의 기간은 더욱 길어지고,  강우량도 역대 최고치를 경신하고 있다. 따라서 이로 인한 홍수와 태풍의 발생도 늘어나고 있다. 많은 원인이 있겠으나, 여름철 이러한 피해가 늘어난 근본적인 원인은 지구온난화로 떠오르고 있다.

 안타깝게도 앞으로 이들은 더욱 자주 발생할 것이다. 왜냐하면 지구온난화의 심화로 적도 지방 기온이 더욱 상승했고, 이로 인한 에너지 불균형을 해소시키기 위한 태풍의 발생 빈도가 증가할 것이기 때문이다. 또한 해수면 온도가 상승하면서 발생한 다량의 수증기로 인해 강우로 이어질 수 있다. 따라서 이로 인한 홍수 피해도 더욱 많아질 전망이다.

[자료 1. 21세기 말 홍수피해 예측]

출처: 동아사이언스

 프란체스코 도토리 유럽합동연구센터 연구원팀은 2018년에 ‘기후변화에 따른 지구의 평균기온이 미치는 영향’에 대해 분석하였다. 이 자료를 통해 지구의 기온 상승과 홍수 발생으로 인한 악영향이 비례 관계에 있음을 파악할 수 있다. 여기서 1.5도 상승한 상태는 2015년 파리협약에서 합의된 온실가스 감축 목표 중 가장 높은 단계를 달성했을 경우로, 1.5도 상승하는 선에서 기후변화를 막아도 태풍, 홍수 발생이 늘면서 사망자 수는 현재보다 1.8배, 재산적 피해는 3.4배 늘어나게 된다.

 이러한 상황에서 국내에서는 강우로 인한 피해를 줄이기 위해 많은 노력을 진행하고 있다. 그중 주목받고 있는 기술 중 하나인 “LID 공정”에 대해 살펴보고자 한다.

 

[저영향개발(LID)이란 무엇인가?]

 저영향개발(Low Impact Development), 줄여서 LID라고 불리는 이 기술은 지역개발을 계획할 때, 물순환 관점에서 강우 또는 강우 유출수를 지역 내에서 관리하는 기술이다. 이 기술의 목적은 도시지역에서의 물순환 기능을 개선함과 동시에 비점오염물질을 줄이는 것에 있다.

 이를 달성하기 위해서는 불투수면 감소를 통해 표면 유출을 줄여서, 빗물의 토양침투를 증가시켜야 한다. 즉, 물을 토양에 안전하게 흡수시키고, 필요한 순간에 다시 사용할 수 있도록 저장해야 한다는 것이다. 하지만 현재 많은 지역에서 재개발을 진행하면서, 불투수면적이 점점 증가하고 있다. 아래 그래프는 서울시의 불투수면적을 나타낸 것이다.

[자료 2. 서울시 불투수면적 변화]

출처: EDC

 이러한 불투수면적은 빗물의 표면 유출량을 증가시키면서 도시에 홍수 발생을 야기한다. 실제로 도시화를 겪으면서, 표면 유출되는 양은 1962년 10.6%에서 2010년 51.9%로 크게 증가하였다. 또한 증발량 감소로 인해 열섬화 현상이 생기며, 침투량 감소로 인해 지하수위 저하 및 하천 가뭄의 발생을 촉진하였다.

[자료 3. 불투수면적 영향]

출처:  EDC

 결국 최우선적으로 고려되어야 하는 점은, 자연의 물순환에 미치는 영향을 최소화하는 개발방식이다. 그리고 이를 달성하기 위해, 토지를 이용하는 과정에서 빗물의 저류, 여과, 침투, 증발산 등 개별적인 기능을 모두 구현하면서, 지역을 개발하는 것이 LID 기술의 핵심이다.

 

[LID 기술 종류 및 적용 사례]

 현재 사용되고 있는 LID 기술은 매우 다양하지만, 각각의 기술 원리를 기준으로 크게 4가지로 구분할 수 있다. 이는 저류형 시설, 인공습지, 침투형 시설, 식생형 시설로 나뉜다.

 우선 저류지는 강우 유출수의 집수, 저류 및 배수를 조절하는 시설이다. 강우 유출수를 저류 시킨 후 중력 침전 및 생물학적 과정으로 오염물질을 저감하는 원리이다.

[자료 4. 저류형 시설 설계도]

출처: 환경부 

 저류형 시설은 고밀도 도심지를 제외한 다방면의 입지에 적용이 가능하다. 이는 비교적 넓은 부지면적이 필요하기 때문에 기존 도시지역에 적용하기에는 한계가 있기 때문이다. 이를 고려한 이상적인 입지를 선택했다면, 그다음으로는 고도를 고려해야 한다. 자연유하를 통한 빗물 유입이 가능하도록 주변보다 고도가 낮은 공간을 선정해야 한다. 하지만 지하수위와 기반암의 인접 여부에 따라 설치가 제한적이므로 기초공사가 매우 중요하며, 경사도가 15% 미만인 지역으로 설치해야 한다는 많은 지형학적인 조건이 따르는 단점이 있다.

 두 번째로 인공습지이다. 이는 침전, 여과, 흡착, 미생물 분해 등 자연상태의 습지가 내재하고 있는 정화능력을 인위적으로 향상시켜 비점오염물질을 저감하는 시설이다.

[자료 5. 인공습지 개념도]

출처: 부산일보

 인공습지는 농경지, 도로, 공원 및 도시 지역 등 다양한 곳에 설치가 용이하다는 장점이 있다. 하지만 토사유입이 많은 지역이나 기존 습지 내에 설치하는 것은 지양하고 있다. 또한 습지로의 유입수로 경사는 15% 이하, 유로 경사는 0.5~1% 내로 해야 한다는 설치 기준이 명확하다.

 세 번째는 침투형 시설이다. 우리가 일상에서 가장 쉽게 찾아볼 수 있는 시설로 투수성포장, 투수블록, 침투도랑 등이 대표적이다.

[자료 6. 투수성 포장(사진 오른쪽)]

출처: 네이버 블로그

 투수성포장과 투수블록은 빗물이 포장 표면을 통과할 수 있도록 포장면을 투수성 재료로 구성한 것을 의미한다. 주로 주차장이나 차도와 보행자 도로에서 사용된다. 투수성포장의 경우, 투수 포장체 하부는 빗물 유출을 줄이기 위해, 자갈층과 토양층으로 구성되며 빗물을 지하로 침투시키는 역할을 수행한다. 한편 투수블록은 블록 자체의 공극을 활용하여 투수 기능을 확보한다.

[자료 7. 침투도랑]

출처: 한국환경공단

 침투도랑은 강우 유출수를 처리하기 위해 1~2.5m 깊이로 굵직한 도랑에 자갈이나 돌을 충전하여 조성한 지하 저류조이다. 빗물이 이 저류조를 흐르면서, 하부의 토층을 통과하면서 오염물질이 걸러져 지하수면에 도달하게 된다. 침투도랑은 자연 조경을 헤치지 않으면서, 지하수의 재생과 비점오염 저감을 수행할 수 있다는 장점이 있다. 또한 폭이 좁고 긴 도랑 형태를 가지고 있기에, 공간적인 제약에 얽매이지 않고 자유로운 설치가 가능하다.

 마지막으로 식생형 시설이다. 이는 우리 주변에서 크게 두 가지 방식을 찾을 수 있다. 바로 침투화분과 식생수로이다. 침투화분은 식물이 심어진 토양층의 하부를 자갈로 충전한 구조를 가지고 있다. 주로 강우 유출수를 토양층과 지하로 침투시키는 역할을 수행한다.

[자료 8. 침투화분]

출처: 환경부

 주로 도로변 및 주차장에 설치가 되며, 빗물이 침투화분 안으로 유입될 수 있도록 경사도가 조절되어야 한다. 하지만 이는 큰 강우를 집중적으로 저류하는 장치로는 부적합하다. 또한 가뭄, 침수, 염분에 내성이 있는 수목을 선정하며, 수목의 뿌리가 지나치게 빨리 성장하는 수목은 피해야 한다는 주의점을 내포하고 있다.

 다음으로 식생수로는 식생으로 덮인 개수로를 통해 강우 유출수를 이동시키는 시설이다. 식생에 의한 여과와 침투 등의 기작을 활용하여 오염물질을 제거하는 친환경적 기술이다.

[자료 9. 식생수로]

출처: EDC

 주로 도로나 고속도로 노면 유출수 처리에 적용된다. 그러나 식생수로는 연석을 설치하고 배수시스템을 재정비해야 하기에 기존의 개발지역에는 설치가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 또한 유입부와 유출부 높이에 차이를 두어 자연유하로 유출될 수 있도록 설계해야 한다.

[LID 공정을 통한 기대효과]

[자료 10. LID 기술이 적용된 미래 모습]

출처: EDC

 앞서 소개한 LID 기술들은 공통적으로 강우 유출수의 양을 조절함과 동시에 비점오염원의 저감을 목표로 하고 있다. 이 과정에서 자연 상태의 물순환 기능을 유지하여 기술 개발로 인한 환경적 악영향을 최소화한다는 뚜렷한 장점을 가진다. 또한 기존 시스템은 중앙 처리 시스템으로 비용적 측면에서 상당량을 요구했으나, LID 기술은 각 유역 내 소규모 기술을 적용하는 분산형 시스템을 추구하기에, 비용을 절감할 수 있다.

 이와 더불어 자연형 시설을 통해 도시공간의 심미적인 가치를 향상하고 생태 서식처를 제공할 수 있다. 기능적인 측면으로는 도시화로 인한 열섬효과를 감소시키고 스모그와 홍수 발생을 억제하는 순기능이 있다. 또한 공간적인 제약을 받지 않는 유연한 적용이 가능한 기술이기에, 신도시 개발과 도시 재개발에도 폭넓게 적용이 용이하다.

 다가올 미래에는 LID 공정을 통한 건강한 개발이 이뤄진 모습을 기대해본다.

 

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참고문헌

[세계는 지금 물난리에 빠져있다]

1) 윤신영,  “한반도 태풍 경제피해 갈수록 커져… 2060년 GDP의 1% 넘는다”, 동아사이언스, 2018.08.24,

https://m.dongascience.com/news.php?idx=23538

[저영향개발(LID)이란 무엇인가?]

1) 대한지질학회, "저영향개발", 지질학백과, 

https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5750561&cid=61234&categoryId=61234

2) 환경부 국토환경평가과, "환경영향평가 시 LID 기법 적용 메뉴얼 개요", 2013.07.17  

3) EDC, "불투수면적 변화", http://www.edcpave.co.kr/169

4) 이노블록, "반복되는 물난리 이제 그만", 네이버 블로그, 2020.08.06

https://blog.naver.com/inoblog/222052732938

[LID 기술 종류 및 적용 사례]

1) 이대진, "[부산 '남강하류 인공습지' 제안] '인공습지 어떻게 만들어지나", 부산일보, 2017.12.13

http://www.busan.com/view/busan/view.php?code=20171213000338

2) 여우비, "[비점탐구생활] 저영향개발 기술요소: 침투도랑", 네이버 블로그, 2020.07.19

https://blog.naver.com/nonpointme1/222014065309

3) 한국환경공단, "비점오염원 저감사업"

https://www.keco.or.kr/group/group04/bussiness03/contentsid/1380/index.do

4) EDC, "식생수로", http://www.edcpave.co.kr/169

[LID 공정을 통한 기대효과]

1) EDC, "LID", http://www.edcpave.co.kr/169