<특별 기고>권경호 한국그린인프라 연구소 소장, 공학박사
“하늘이 준 빗물을 사람이 만든 연못에…
국내 공동주택과 공공청사 등에 계류나 실개천, 저류 연못, 수질정화용 매질과 식생, 그리고 물순환을 위한 펌프시설 등으로 구성된 생태연못을 조성하는 사례가 크게 늘고 있다. 이러한 생태연못은 도심 주거지 안의 소생물 서식공간이라는 점에서, 벽천이나 분수와 같은 일반 수경시설과는 차별성을 갖는다.
공동주택 단지 내부의 인공지반 위에 주로 조성되는 생태연못은, 물의 순환 측면에서 자연연못과는 근본적으로 다르다. 자연연못은 산이나 계곡의 지표수나 지하수가 연못 본체로 흘러 들어와 일정기간 정체했다가 인근 유수지나 하천으로 빠져 나가는 일방향 흐름이 주가 된다.
그러나, 인위적으로 조성되는 생태연못은 펌프시설에 의해 물을 내부적으로 순환시키면서 수질을 유지하고, 시스템 운영 손실과 증발산 손실을 보충해 주는 방식을 취한다. 물론, 수질 유지를 위해 연못의 물을 주기적으로 교환하기도 한다.
이러한 생태연못 유지용수 공급을 위해 고려할 수 있는 수원(水原)에는 상수, 지하수나 지하철 용출수, 계곡수, 빗물, 하천수, 중수, 하수 처리수 등이 있다.
상수를 유지용수로 공급하는 방식이 보편적으로 많이 사용된다. 그러나, 용수 확보를 둘러싼 지자체들 간의 갈등이 표면화 되고, 물을 아껴야 한다는 국민들의 인식이 널리 퍼짐에 따라 상수를 대체하는 방안이 지속적으로 논의되고 있다. 또한, 상수 이용은 수자원으로서의 가치뿐만 아니라, 수처리 및 원거리 공급을 위한 펌핑과 운송 에너지가 소요된다는 측면에서 많은 문제점을 안고 있다. 지하수나 지하철 용출수 그리고 계곡수를 활용하는 방안은, 주어진 여건이 허락할 경우에만 가능하다.
수질 유지를 위한 정화 시설을 적정 규모로 설치하는 것이 필요하지만, 경제적인 여건이나 공사상의 관행 등으로 인해, 설계 시 또는 설계 후 시공할 때 축소되고 변경되는 경우가 많아서, 녹조류 발생 등의 부영양화로 인한 민원이 계속 발생하고 있다.
최근에는 해당 지역에 내리는 빗물을 모아서 생태연못 등의 유지용수로 공급하는 방안이 많이 시도되고 있다. 이 방법은 수자원 절약 및 상수도 비용 절감의 측면뿐만 아니라, 도시 물순환, 물관리 차원에서 중요한 의미를 갖는다. 첨두 유출에 의한 하수도 관망 부하, 도시 홍수 발생, 합류식 관거 월류(CSO)에 의한 하천 오염을 저감시키는 역할을 하기 때문이다. 그러나 빗물 집수면으로 사용되는 옥상이나 보도, 녹지 등의 각종 분진, 협잡물, 새똥, 비료 성분 등을 제거하기 위한 초기우수 배제가 잘 이루어지지 않고, 또한 모아진 빗물의 수질이 생태연못을 유지시키기에는 부적합 한 경우가 많다.
따라서, 생태 연못의 유지용수 공급을 위해 연못 수표면 상부에 내린 빗물만을 따로 모아서 활용하는 방안을 제시하고자 한다.
인공지반 혹은 자연 지반 위에 방수 처리를 하고, 그 위에 조성하는 인위적인 생태연못은 일종의 불투수면이다. 여름철 집중 강우 시 연못은 만수위 상태에서 월류하는 빗물은 배수구를 통해 하수관거로 배출된다.
이때, 흘러 넘치는 빗물을 월류구(②)를 통해 지하 저장조(①)에 모아서 펌핑 시설(④)을 통해 연못(⑤)의 유지용수로 활용하며, 일정 규모의 저장조 용량을 넘치는 빗물은 침투 블록(③)을 통해 지하로 침투시킬 수 있다. <그림1 참조>
이 시스템은 생태연못 유지용수 공급 기능과 분산형 도시 빗물관리의 기능을 목표로 한다.
생태연못 유지용수 공급 기능을 달성하기 위해서는 일정 면적의 수표면에서 발생하는 손실량과 이를 보충해 주기 위한 빗물 집수량 간의 Mass Balance에 근거한 최적 저류조 용량의 타당성 확보가 우선 전제가 돼야 한다.
분산형 도시 빗물관리의 기능을 위해서는 저류조의 저류 공간과 침투블럭에 의한 첨두유출 저감 및 지하수 함양을 최적화 하는 설계가 필요하다.
생태연못 유지용수 공급 기능의 수량적 적합성을 확인하기 위해, RainCity Exell v. 1.0 프로그램으로 시뮬레이션을 수행했다. 일정 면적의 생태연못 수표면 위에 내리는 빗물의 양과 증발하는 양 간의 매스밸런스를 시계열적으로 모의해, 연못의 유지를 위해 필요한 빗물 확보가 가능한 저류조의 상대적 크기를 산정했다.
연못의 저수 용량 범위 내에서 완충수위를 설정한 후 최고수위를 초과하는 저수량은 유입관을 통해 지하 저장조에 저장하며 최저수위 이하로 생태연못의 저수량이 낮아지면 펌프를 이용해 지하 저장조의 빗물을 펌핑해 급수관을 통해 생태연못에 공급하는 것을 시뮬레이션 시나리오에 반영했다. 이러한 매스밸런스에서 증가량은 강수량이며, 손실량은 기상청의 대형증발접시 증발량에 증발계수 값 0.7을 곱한값으로 했으며, 운영상의 손실량은 제로로 가정했다.
시뮬레이션을 위한 입력 데이터는, 세종시 정부청사 2-2공구 내에 생태연못이 조성되는 충남 연기군의 강수량과 증발량을 사용했다. <그림2 참조>
완충수위 10cm, 연못 수표면적 532㎡, 저류조 용량 66톤(2×3×11)으로 할 경우, 연못 수표면 위에 내린 빗물의 양은 10년 동안 약 6,916.1톤이며, 이 중에서 집중호우 등으로 수표면 위의 완충수위와 저류조를 모두 채우고 시스템 밖으로 월류한 량은 약 3,613.3톤이다. 연못상부에서 증발하는 물의 양은 총 3,563.2톤이며 이 중에서 빗물은 3,302.8톤이 사용됐다. 갈수기에 지하저류조 내부의 빗물이 모두 사용된 시기, 예를 들면, 2001년 5월, 추가적으로 사용된 상수의 총합은 약 260.4 톤가량이 됨을 이 시뮬레이션을 통해 알 수 있다. 이 시뮬레이션에 따르면, 세종시 정부청사 대상지에서 연못 수면을 집수면으로 하는 빗물이용 시설을 통해 생태연못의 유지용수를 공급할 경우 수면적의 12.4%의 저류조 용량을 확보하면, 유지용수 총 소요량의 92.7%를 빗물로 대체할 수 있다.
오늘날 생태연못과 빗물 저장조 내의 수질을 깨끗하게 유지하는 기술이 상당히 발전된 점을 감안한다면, 이러한 빗물 수면집수 방법을 연계한 생태연못은 수자원 보전의 효과뿐만 아니라, 분산형 도시 빗물관리의 차원에서 큰 의미가 있다.
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