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(개발 과제의 배경)
(구성원 소개)
 
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===구성원 소개===
 
===구성원 소개===
서울시립대학교 환경공학부·과 2017890005 김민구(팀장)
+
서울시립대학교 환경공학부·과 20178900** 김*구(팀장)
  
서울시립대학교 환경공학부·과 2017890024 김진호
+
서울시립대학교 환경공학부·과 20178900** 김*호
  
서울시립대학교 환경공학부·과 2017890068 정봉석
+
서울시립대학교 환경공학부·과 20178900** 정*석
  
서울시립대학교 환경공학부·과 2017890085 유진석
+
서울시립대학교 환경공학부·과 20178900** 유*석
  
 
==서론==
 
==서론==
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====개발 과제의 목표 및 내용====
 
====개발 과제의 목표 및 내용====
 
내용
 
내용
 +
◇ 본 과제는 LID 기술을 서울시립대학교 캠퍼스에 적용하는 것을 목표로 하고 이를 위해 다음의 내용을 수행할 것임
 +
◇ 서울시립대학교의 토지 피복, 우수 관거 위치 및 지형도 등을 확보하여 서울시립대학교 현황 파악
 +
◇ 서울시립대학교에서 LID 기술 우선적으로 적용될 지점과 해당 지점에 적용될 기술 선정
 +
◇ 선정된 기술을 서울시립대학교의 특성에 적합하게 개선
  
 
===관련 기술의 현황===
 
===관련 기술의 현황===
 
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====
 
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====
*전 세계적인 기술현황
 
내용
 
 
*특허조사 및 특허 전략 분석
 
*특허조사 및 특허 전략 분석
 
내용
 
내용
 +
-특허조사
 +
◇ 침투도랑을 갖는 비점오염 저감 시설물 및 그 저감 시설물을 이용한 비점오염 저감 방법(공개특허 10-2-13-0091900)
 +
◇ 옥상정원을 LID로 설계하는 방법(공개특허 10-2022-0109735)
 +
◇ 다기능 비점오염 저감 구조물(공개특허 10-2089235)
 +
-특허전략
 +
◇ 캠퍼스 내 LID 설계 방법 제공
 +
◇ 흙언덕에서 발생하는 토사를 방지하도록 설계
 +
◇ 캠퍼스 내 우수 유출저감 효과 제공
 +
◇ LID 성능평가 체계화
 +
 
*기술 로드맵
 
*기술 로드맵
 
내용
 
내용
 +
◇ LID의 비전- 인간, 도시, 환경이 공존하는 지속가능한 물순환 도시 구현
 +
◇ 최종목표- 재해에 안전하고 친환경적인 LID기술기반 물순환 도시 조성
 +
◇ 전략목표- 홍수, 오염물질, 이산화탄소의 감소 / 수자원, 에너지 보존
 +
◇ 세부목표- LID 요소기술 선진화, LID기반 설계적용기술 산업화
  
 
====시장상황에 대한 분석====
 
====시장상황에 대한 분석====
 
*경쟁제품 조사 비교
 
*경쟁제품 조사 비교
 
내용
 
내용
 +
◇ 빈텍코리아-도로형 비점오염저감시설(http://bintechkorea.com)
 +
◇ 어스그린코리아-저관리형 옥상녹화(http://www.earthgreen.co.kr)
 +
◇ 한국그린인프라연구소-G road 생태투수포장(http://www.greeninfra.co.kr/)
 
*마케팅 전략 제시
 
*마케팅 전략 제시
 
내용
 
내용
 +
◇ 여느 대학, 공공기관에 적용이 가능한 프로토타입을 제시해 범용성 추구
 +
◇ 유지관리 매뉴얼 제공
 +
◇ 사용기간 장기화로 인한 비용 절감
  
 
===개발과제의 기대효과===
 
===개발과제의 기대효과===
 
====기술적 기대효과====
 
====기술적 기대효과====
 
내용
 
내용
 +
◇ 우수의 토양 침투로 인해 지하수 수위, 물순환 체계 복구
 +
◇ 우수가 토양, 여과층을 통과하도록 하여 비점오염물질 저감
 +
◇ 홍수 피해 저감
 +
 
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====
 
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====
 
내용
 
내용
 +
◇ LID를 적용한 캠퍼스 프로토타입 개발, 타 대학에 참고자료로 이용 가능
 +
◇ 캠퍼스는 도심 내에 LID를 적용할 수 있는 시설 중 교육ㆍ공공청사 용지,보도ㆍ차도ㆍ주차장 용지, 공원ㆍ녹지 용지 등을 포함하고 있다. 이는 캠퍼스 대부분을 차지하기에 LID 적용에 최적화된 장소라 할 수 있다.
  
 
===기술개발 일정 및 추진체계===
 
===기술개발 일정 및 추진체계===
====개발 일정====
 
내용
 
 
====구성원 및 추진체계====
 
====구성원 및 추진체계====
 
내용
 
내용
 +
◇ 김민구- 국내외 LID 적용 사례 조사, LID 적용 주차장 모형 제작, 과제제안서 발표, 캐드 모형 제작
 +
◇ 김진호- LID 공법 및 설치과정 조사, LID 공법 상세설계 정량계산, 최종보고서 발표
 +
◇ 정봉석- 설계 방향 구체화, LID 적용 주차장 모형 제작, 개념설계보고서 발표, SWMM
 +
◇ 유진석- LID 설치 배경 조사, 건설공학관 정량설계, 상세설계보고서 발표, 캐드 모형 제작
  
 
==설계==
 
==설계==
 
===설계사양===
 
===설계사양===
====제품의 요구사항====
 
내용
 
====설계 사양====
 
 
내용
 
내용
 +
[[파일:설계사양 ECO-BACK.png]]
  
 
===개념설계안===
 
===개념설계안===
 
내용
 
내용
 +
◇자연과학관: 주차장의 경계면에 가로수와 화단이 설치되어 있어 식생을 활용한 물 정화 후 지하로의 침투에 적합, 주위 토양지대로 인해 토사가 발생할 가능성이 높아 토사방지 시설 필수
 +
◇건설공학관: 주차장 규모가 교내에서 큰 편에 속해 투수성 포장 적용시 침투면적 많음, 주차장 면적이 넓기 때문에 폭 50cm의 콘크리트면이 길게 있음 – 침투도랑
 +
◇선정한 9개 주차장 모두 투수성 포장 적용 – 유출저감량 산정
  
 
===이론적 계산 및 시뮬레이션===
 
===이론적 계산 및 시뮬레이션===
 
내용
 
내용
 +
◇고탄소 기후변화 시나리오에서 100년 빈도 강우강도의 발생이 향후 20년간 29% 증가, 평균적으로30년 빈도 강우강도 처리량으로 설계된 서울시립대학교는 이를 처리하는데 어려움을 겪을 것임. 따라서100년 빈도 강우강도 설계강우량 - 30년 빈도 강우강도 하수관 설계(98.297mm/hr-85.110mm/hr)만큼의 유량을 LID가 처리할 수 있다면 충분한 설계 정당성을 가질 것임.
 +
*건설공학관 – 투수성포장
 +
1) 초기 조건: -투수율 39% -배수면적: 1616㎡ -설계강우량: 98.29742mm/day
 +
2) 침투용량 결정: -초기 10분: 유출량 없음, 전량 침투 -이후: 39% 만큼만 침투 가능
 +
3) 최소 수질처리용량: 100년빈도 강우 – 하수관거 처리량 = (98.297-85.110)mm/hr * 1616㎡=21.31m<sup>3</sup>/hr
 +
4) 투수성포장의 실제 유출 저감량: =1616 ㎡ * (5/6) * 98.29742mm/hr * 0.39 + 1616 ㎡ * (1/6) * 98.29742mm/hr = 78.10m<sup>3</sup>/hr 따라서 투수성포장면의 유출 저감량이 최소 수질처리용량보다 큼
 +
*건설공학관 – 침투도랑
 +
1) 초기 조건: -투수율 39% -배수면적: 41.02 ㎡(실측) -설계강우량: 98.29742mm/day
 +
2) 침투도랑 수질처리용량 식: WQv = Rv * A * P/1000
 +
3) 최소 수질처리용량: 100년빈도 강우 – 하수관거 처리량 = (98.297-85.110)mm/hr * 41.02㎡ =0.54m<sup>3</sup>/hr
 +
4) 침투도랑의 실제 유출 저감량: WQv = (0.05 + 0.009*39) * 41.02 ㎡ * 98.2947/1000 =1.62m<sup>3</sup>/hr 따라서 침투도랑의 유출 저감량이 최소 수질처리용량보다 큼
 +
*자연과학관 – 투수성 포장
 +
1) 초기 조건: -투수율 39% -배수면적: 634㎡ -설계강우량: 98.29742mm/day
 +
2) 침투용량 결정: -초기 10분: 유출량 없음, 전량 침투 -이후: 39% 만큼만 침투 가능
 +
3) 최소 수질처리용량: 100년빈도 강우 – 하수관거 처리량 = (98.297-85.110)mm/hr * 634㎡=8.36m<sup>3</sup>/hr
 +
4) 투수성포장의 실제 유출 저감량: =634㎡ * (5/6) * 98.29742mm/hr * 0.39+ 634㎡ * (1/6) * 98.29742mm/hr = 30.64m<sup>3</sup>/hr 따라서 투수성포장면의 유출 저감량이 최소 수질처리용량보다 큼
 +
*자연과학관 – 식물재배화분
 +
1) 식물재배화분수질처리용량 관계식 A<sub>f</sub> = (WQv)/(d<sub>1</sub>+n<sub>1</sub>×d<sub>2</sub>+T<sub>f</sub>×k<sub>1</sub>×10<sup>-3</sup>)
 +
2) 조건
 +
d<sub>1</sub> : 담수심 깊이(m<sup>3</sup>)            k<sub>1</sub> : 식재층의 투수속도(mm/hr)
 +
k<sub>2</sub> : 하부토양의 침수속도(mm/hr)  n<sub>1</sub> : 식재토양층의 공극률
 +
d<sub>2</sub> : 식재토양층의 깊이(m)        T<sub>f</sub> : 배수시간(hr)
 +
3) 관계식 대입값
 +
A<sub>f</sub> = 15.82m * 1.53m = 24.2㎡, d<sub>1</sub> = 0.3m,  k<sub>1</sub>= 13mm/hr, n<sub>1</sub> = 0.32, T<sub>f</sub> = 2hr
 +
4) 식물재배화분 실제 유출 저감량:
 +
변수 d<sub>2</sub>의 최소값은 0.3m이 때 최소수질처리용량 충족, 따라서 d<sub>2</sub> = 0.5m로 설계
 +
24.2m<sup>2</sup> = WQv / (0.3m + 0.32 * 0.5m + 2 * 13 * 10^<sup>-3</sup>) , WQv = 11.761m<sup>3</sup>/day = 0.49 ㎥ /hr
 +
*자연과학관 – 나무여과상자
 +
1) 나무여과상자 수질처리용량 관계식 A<sub>f</sub> =(WQv)/(d<sub>1</sub>+n<sub>1</sub>×d<sub>2</sub>+T<sub>f</sub>(k<sub>1</sub>+k<sub>2</sub>)×10<sup>-3</sup> )
 +
2) 조건
 +
d<sub>1</sub> : 담수심 깊이(m<sup>3</sup>)            k<sub>1</sub> : 식재층의 투수속도(mm/hr)
 +
k<sub>2</sub> : 하부토양의 침수속도(mm/hr)  n<sub>1</sub> : 식재토양층의 공극률
 +
d<sub>2</sub> : 식재토양층의 깊이(m)        T<sub>f</sub> : 배수시간(hr)
 +
3) 관계식 대입값
 +
A<sub>f</sub> = (4+8+4)m*2m=㎡, d<sub>1</sub> = 0.3m,  k<sub>1</sub>= 13mm/hr, n<sub>1</sub> = 0.32, T<sub>f</sub> = 2hr
 +
4) 나무여과상자 실제 유출 저감량:
 +
변수 d<sub>2</sub>의 최소값은 0.5m이 때 최소수질처리용량 충족, 따라서 d<sub>2</sub> = 0.75m로 설계
 +
32m<sup>2</sup> = WQv / (0.3m + 0.32 * 0.5m + 2 * 13 * 10^<sup>-3</sup>) , WQv = 18.112m<sup>3</sup>/day = 0.775 ㎥ /hr
 +
*자연과학관 – 침투통
 +
1) 침투통수질처리용량 관계식 A<sub>f</sub> =(WQv)/(d<sub>1</sub>+n<sub>1</sub>+T<sub>f</sub>×k<sub>1</sub>×10<sup>-3</sup> )
 +
2) 조건
 +
d<sub>1</sub> : 담수심 깊이(m<sup>3</sup>)            k<sub>1</sub> : 식재층의 투수속도(mm/hr)
 +
n<sub>1</sub> : 식재토양층의 공극률        T<sub>f</sub> : 배수시간(hr)
 +
3) 관계식 대입값
 +
A<sub>f</sub> = (9.285+17.111) = 26.396 ㎡, d<sub>1</sub> = 0.3m,  k<sub>1</sub>= 13mm/hr, n<sub>1</sub> = 0.32, T<sub>f</sub> = 2hr
 +
4) 침투통 실제 유출 저감량:
 +
26.396 = WQv / (0.3 + 0.32 + 1 * 13 * 10^(-3)), WQv = 16.7m3/day = 0.696㎥ /hr
 +
따라서 침투통 1개 수질처리용량 = 0.348 ㎥ /hr
 +
 +
===조립도===
 +
내용
 +
*건설공학관
 +
투수성포장
 +
[[파일:조립도 건설공학관 투수성포장.png]]
 +
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[[파일:조립도 건설공학관 투수성포장2.png]]
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-건설공학관 전 면적에 투수성 포장 적용. 유출수를 침투시켜 물순환 회복에 기여
 +
 +
침투도랑
 +
[[파일:조립도 건설공학관 침투도랑.png ]]
 +
-건설공학관 주차장 가장자리에 위치한 자투리땅에 침투도랑을 적용
 +
*자연과학관
 +
나무여과상자
 +
[[파일:조립도 자연과학관 나무여과상자.png]]
 +
-주차장의 경계면에 가로수가 설치되어 있어 식생을 활용한 물 정화 후 지하로의 침투에 적합
 +
 +
식물재배화분
 +
[[파일:조립도 자연과학관 식물재배화분.png]]
 +
-주차장 가장자리에 식물재배화분을 적용. 식물의 오염물질 저감효과를 활용
  
===상세설계 내용===
+
침투통
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[[파일:조립도 자연과학관 침투통.png]]
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-주위 토양지대로 인해 발생한 토사를 방지하기 위해 침투통 적용
 +
 
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===부품도===
 
내용
 
내용
 +
◇ 투수성 포장 시연- 30 x 30 x 30 cm3 수조 사용
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    •수조에 모래, 진흙, 자갈, 쇄석 순으로 토양층과 충전층을 쌓은 뒤 투수블럭을 덮어 완성
 +
    •진흙과 자갈 사이에 토목 섬유를 덮어 자갈의 공극이 진흙으로 막히지 않게 하며, 우수의 투수율을 높임
 +
[[파일:투수성포장시연 1.png]]
 +
 +
◇ 내부 구조
 +
[[파일:투수성포장시연 2.png]]
 +
  •1번: 투수성 포장 공간
 +
  •2번: 토목 섬유로 미세 토양입자가 걸러진 우수가 모이는 공간
 +
  •3번: 관측정 설치로 지하수질 관측 및 투수성 포장 효율(공극) 관측
 +
  •4번: 저류조 설치
 +
 +
◇ 여과층
 +
[[파일:투수성포장시연 3.png]]
  
 
==결과 및 평가==
 
==결과 및 평가==
 
===완료 작품의 소개===
 
===완료 작품의 소개===
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====
+
====프로토타입(시연물) 사진====
 
내용
 
내용
 +
[[파일:프로토타입1 ECO-BACK.png]]
 +
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[[파일:프로토타입2 ECO-BACK.png]]
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 +
◇ 견본 시연물은 현실성을 고려해 어항인 Cube300에 시연물을 구성
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◇ 투수성 포장이 설치된 지역에는 아래 순서부터 모래, 진흙, 자갈 쇄석이 설치되었음
 +
◇ 투수성 포장과 불투수면 포장간의 유출수 침투율 차이를 구현하기 위해 불투수면 지역 조성
 +
◇ 불투수면 지역에는 불투수성 블록을 설치. 블록 밑은 흙으로 구성.
 +
◇ 주차장 및 주변 공원을 구현하기 위해 자동차 모형 및 잔디
 +
◇ 시연 결과 투수성 포장은 불투수면 포장에 비해 유출수 침투효과가 뛰어남을 확인
 +
 +
[[파일:조감도 건설공학관.png]]
 +
LID 설치 후 건축공학관 조감도
 +
 +
[[파일:조감도 자연과학관.png]]
 +
LID 설치 후 자연과학관 조감도
 +
 
====포스터====
 
====포스터====
 
내용
 
내용
 +
[[파일:포스터사진 ECOBACK.png]]
  
===관련사업비 내역서===
+
===자재소요서===
 
내용
 
내용
 +
[[파일:자재소요서1.PNG]]
 +
[[파일:자재소요서2.png]]
  
 
===완료작품의 평가===
 
===완료작품의 평가===
 
내용
 
내용
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[[파일:설계평가.png]]
  
 
===향후계획===
 
===향후계획===
 
내용
 
내용
 +
◇ LID가 지속적으로 유출수량을 처리할 수 있는가?
 +
◇ LID를 다른 학교 및 공공기관에도 적용할 수 있는가?
 +
◇ LID의 주기적인 관리는 이루어지고 있는가?
 +
◇학내 구성원의 설치된 LID 시설에 대한 만족도가 유지되고 있는가?
 +
◇캠퍼스 내 불투수율이 높은 가운데, 지속적으로 투수성 포장이 설치되고 있는가?
  
 
===특허 출원 내용===
 
===특허 출원 내용===
 
내용
 
내용

2022년 12월 13일 (화) 00:15 기준 최신판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : LID in UOS(캠퍼스 내 저영향개발 적용)

영문 : LID in UOS(Application of Low Impact Development on Campus)

과제 팀명

ECO-BACK

지도교수

오희경 교수님

개발기간

2022년 9월 ~ 2022년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부·과 20178900** 김*구(팀장)

서울시립대학교 환경공학부·과 20178900** 김*호

서울시립대학교 환경공학부·과 20178900** 정*석

서울시립대학교 환경공학부·과 20178900** 유*석

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

내용

◇ 지면을 아스팔트 및 시멘트로 포장하고, 침수 방지를 위해 강우 유출이 빠르게 이루어지도록 설계하는 등 도시는 인간의 편의성을 증가시키는 방향으로 발전함
◇ 하지만 포장면은 토양으로 강우가 침투되는 것을 막아 지하수와 증발산량을 저하시키며 토양의 여과를 거치지 못하고 빠르게 유출된 물은 비점오염원으로서 수질을 오염시킴
◇ 앞서 언급한 환경에 대한 영향을 최소화하는 LID (저영향개발) 기술이 적용되는 추세임
◇ 서울시립대학교 캠퍼스 내 상황을 파악, 이후 LID (저영향개발) 기술을 적용
◇ 서울시립대학교의 토지, 우수 관거 위치 및 지형도 등을 확보하여 현황 파악
◇ 서울시립대학교에 LID 기술이 적용될 지점과 해당 지점에 적용될 기술 선정
◇ 선정된 기술을 캠퍼스 내 특성(지질, 지형 등)에 적합하게 개선

개발 과제의 배경

내용

◇ 현재 한국의 도시화율은 약 90.9%(국토해양부, 2010)이며, 도시는 지면을 아스팔트 및 시멘트로 포장하고, 침수 방지를 위해 강우 유출이 빠르게 이루어지도록 설계하는 등 편의성을 위해 불투수면적을 늘리는 방향으로 발전
◇ 이에 도시 내 우수가 빠르게 오우수 관거 등으로 배제됨에 따라, 첨두유량 증가에 따른 도시홍수, 지하침투 감소에 따른 지하수 고갈 및 하천 유지용수 부족, 비점오염물질 증가에 따른 수질오염, 도시열섬현상 등의 물순환 왜곡현상이 일어나고 있다.
◇ 이러한 문제에 대한 대책으로 환경에 대한 영향을 최소화하는 LID(저영향개발) 기술이 국내외에서 적용되는 추세이다. 
◇ LID 기술은 우수의 침투를 유도해 지하수 고갈을 예방하고 도시 홍수 피해 및 비점오염물질을 농도 역시 저감할 수 있다.

개발 과제의 목표 및 내용

내용

◇ 본 과제는 LID 기술을 서울시립대학교 캠퍼스에 적용하는 것을 목표로 하고 이를 위해 다음의 내용을 수행할 것임
◇ 서울시립대학교의 토지 피복, 우수 관거 위치 및 지형도 등을 확보하여 서울시립대학교 현황 파악
◇ 서울시립대학교에서 LID 기술 우선적으로 적용될 지점과 해당 지점에 적용될 기술 선정
◇ 선정된 기술을 서울시립대학교의 특성에 적합하게 개선

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

  • 특허조사 및 특허 전략 분석

내용

-특허조사
◇ 침투도랑을 갖는 비점오염 저감 시설물 및 그 저감 시설물을 이용한 비점오염 저감 방법(공개특허 10-2-13-0091900)
◇ 옥상정원을 LID로 설계하는 방법(공개특허 10-2022-0109735)
◇ 다기능 비점오염 저감 구조물(공개특허 10-2089235)
-특허전략
◇ 캠퍼스 내 LID 설계 방법 제공
◇ 흙언덕에서 발생하는 토사를 방지하도록 설계
◇ 캠퍼스 내 우수 유출저감 효과 제공
◇ LID 성능평가 체계화
  • 기술 로드맵

내용

◇ LID의 비전- 인간, 도시, 환경이 공존하는 지속가능한 물순환 도시 구현
◇ 최종목표- 재해에 안전하고 친환경적인 LID기술기반 물순환 도시 조성
◇ 전략목표- 홍수, 오염물질, 이산화탄소의 감소 / 수자원, 에너지 보존
◇ 세부목표- LID 요소기술 선진화, LID기반 설계적용기술 산업화

시장상황에 대한 분석

  • 경쟁제품 조사 비교

내용

◇ 빈텍코리아-도로형 비점오염저감시설(http://bintechkorea.com)
◇ 어스그린코리아-저관리형 옥상녹화(http://www.earthgreen.co.kr)
◇ 한국그린인프라연구소-G road 생태투수포장(http://www.greeninfra.co.kr/)
  • 마케팅 전략 제시

내용

◇ 여느 대학, 공공기관에 적용이 가능한 프로토타입을 제시해 범용성 추구
◇ 유지관리 매뉴얼 제공
◇ 사용기간 장기화로 인한 비용 절감

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

◇ 우수의 토양 침투로 인해 지하수 수위, 물순환 체계 복구
◇ 우수가 토양, 여과층을 통과하도록 하여 비점오염물질 저감
◇ 홍수 피해 저감

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

내용

◇ LID를 적용한 캠퍼스 프로토타입 개발, 타 대학에 참고자료로 이용 가능
◇ 캠퍼스는 도심 내에 LID를 적용할 수 있는 시설 중 교육ㆍ공공청사 용지,보도ㆍ차도ㆍ주차장 용지, 공원ㆍ녹지 용지 등을 포함하고 있다. 이는 캠퍼스 대부분을 차지하기에 LID 적용에 최적화된 장소라 할 수 있다.

기술개발 일정 및 추진체계

구성원 및 추진체계

내용

◇ 김민구- 국내외 LID 적용 사례 조사, LID 적용 주차장 모형 제작, 과제제안서 발표, 캐드 모형 제작
◇ 김진호- LID 공법 및 설치과정 조사, LID 공법 상세설계 정량계산, 최종보고서 발표
◇ 정봉석- 설계 방향 구체화, LID 적용 주차장 모형 제작, 개념설계보고서 발표, SWMM
◇ 유진석- LID 설치 배경 조사, 건설공학관 정량설계, 상세설계보고서 발표, 캐드 모형 제작

설계

설계사양

내용

설계사양 ECO-BACK.png

개념설계안

내용

◇자연과학관: 주차장의 경계면에 가로수와 화단이 설치되어 있어 식생을 활용한 물 정화 후 지하로의 침투에 적합, 주위 토양지대로 인해 토사가 발생할 가능성이 높아 토사방지 시설 필수
◇건설공학관: 주차장 규모가 교내에서 큰 편에 속해 투수성 포장 적용시 침투면적 많음, 주차장 면적이 넓기 때문에 폭 50cm의 콘크리트면이 길게 있음 – 침투도랑
◇선정한 9개 주차장 모두 투수성 포장 적용 – 유출저감량 산정

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

◇고탄소 기후변화 시나리오에서 100년 빈도 강우강도의 발생이 향후 20년간 29% 증가, 평균적으로30년 빈도 강우강도 처리량으로 설계된 서울시립대학교는 이를 처리하는데 어려움을 겪을 것임. 따라서100년 빈도 강우강도 설계강우량 - 30년 빈도 강우강도 하수관 설계(98.297mm/hr-85.110mm/hr)만큼의 유량을 LID가 처리할 수 있다면 충분한 설계 정당성을 가질 것임.
  • 건설공학관 – 투수성포장
1) 초기 조건: -투수율 39% -배수면적: 1616㎡ -설계강우량: 98.29742mm/day
2) 침투용량 결정: -초기 10분: 유출량 없음, 전량 침투 -이후: 39% 만큼만 침투 가능
3) 최소 수질처리용량: 100년빈도 강우 – 하수관거 처리량 = (98.297-85.110)mm/hr * 1616㎡=21.31m3/hr
4) 투수성포장의 실제 유출 저감량: =1616 ㎡ * (5/6) * 98.29742mm/hr * 0.39 + 1616 ㎡ * (1/6) * 98.29742mm/hr = 78.10m3/hr 따라서 투수성포장면의 유출 저감량이 최소 수질처리용량보다 큼
  • 건설공학관 – 침투도랑
1) 초기 조건: -투수율 39% -배수면적: 41.02 ㎡(실측) -설계강우량: 98.29742mm/day
2) 침투도랑 수질처리용량 식: WQv = Rv * A * P/1000
3) 최소 수질처리용량: 100년빈도 강우 – 하수관거 처리량 = (98.297-85.110)mm/hr * 41.02㎡ =0.54m3/hr
4) 침투도랑의 실제 유출 저감량: WQv = (0.05 + 0.009*39) * 41.02 ㎡ * 98.2947/1000 =1.62m3/hr 따라서 침투도랑의 유출 저감량이 최소 수질처리용량보다 큼
  • 자연과학관 – 투수성 포장
1) 초기 조건: -투수율 39% -배수면적: 634㎡ -설계강우량: 98.29742mm/day
2) 침투용량 결정: -초기 10분: 유출량 없음, 전량 침투 -이후: 39% 만큼만 침투 가능
3) 최소 수질처리용량: 100년빈도 강우 – 하수관거 처리량 = (98.297-85.110)mm/hr * 634㎡=8.36m3/hr
4) 투수성포장의 실제 유출 저감량: =634㎡ * (5/6) * 98.29742mm/hr * 0.39+ 634㎡ * (1/6) * 98.29742mm/hr = 30.64m3/hr 따라서 투수성포장면의 유출 저감량이 최소 수질처리용량보다 큼
  • 자연과학관 – 식물재배화분
1) 식물재배화분수질처리용량 관계식 Af = (WQv)/(d1+n1×d2+Tf×k1×10-3)
2) 조건
d1 : 담수심 깊이(m3)             k1 : 식재층의 투수속도(mm/hr)
k2 : 하부토양의 침수속도(mm/hr)  n1 : 식재토양층의 공극률
d2 : 식재토양층의 깊이(m)        Tf : 배수시간(hr)
3) 관계식 대입값
Af = 15.82m * 1.53m = 24.2㎡, d1 = 0.3m,  k1= 13mm/hr, n1 = 0.32, Tf = 2hr
4) 식물재배화분 실제 유출 저감량: 
변수 d2의 최소값은 0.3m이 때 최소수질처리용량 충족, 따라서 d2 = 0.5m로 설계
24.2m2 = WQv / (0.3m + 0.32 * 0.5m + 2 * 13 * 10^-3) , WQv = 11.761m3/day = 0.49 ㎥ /hr
  • 자연과학관 – 나무여과상자
1) 나무여과상자 수질처리용량 관계식 Af =(WQv)/(d1+n1×d2+Tf(k1+k2)×10-3 )
2) 조건
d1 : 담수심 깊이(m3)             k1 : 식재층의 투수속도(mm/hr)
k2 : 하부토양의 침수속도(mm/hr)  n1 : 식재토양층의 공극률
d2 : 식재토양층의 깊이(m)        Tf : 배수시간(hr)
3) 관계식 대입값
Af = (4+8+4)m*2m=㎡, d1 = 0.3m,  k1= 13mm/hr, n1 = 0.32, Tf = 2hr
4) 나무여과상자 실제 유출 저감량: 
변수 d2의 최소값은 0.5m이 때 최소수질처리용량 충족, 따라서 d2 = 0.75m로 설계
32m2 = WQv / (0.3m + 0.32 * 0.5m + 2 * 13 * 10^-3) , WQv = 18.112m3/day = 0.775 ㎥ /hr
  • 자연과학관 – 침투통
1) 침투통수질처리용량 관계식 Af =(WQv)/(d1+n1+Tf×k1×10-3 )
2) 조건
d1 : 담수심 깊이(m3)             k1 : 식재층의 투수속도(mm/hr)
n1 : 식재토양층의 공극률         Tf : 배수시간(hr)
3) 관계식 대입값
Af = (9.285+17.111) = 26.396 ㎡, d1 = 0.3m,  k1= 13mm/hr, n1 = 0.32, Tf = 2hr
4) 침투통 실제 유출 저감량: 
26.396 = WQv / (0.3 + 0.32 + 1 * 13 * 10^(-3)), WQv = 16.7m3/day = 0.696㎥ /hr 
따라서 침투통 1개 수질처리용량 = 0.348 ㎥ /hr

조립도

내용

  • 건설공학관
투수성포장
조립도 건설공학관 투수성포장.png
조립도 건설공학관 투수성포장2.png
-건설공학관 전 면적에 투수성 포장 적용. 유출수를 침투시켜 물순환 회복에 기여
침투도랑
조립도 건설공학관 침투도랑.png
-건설공학관 주차장 가장자리에 위치한 자투리땅에 침투도랑을 적용
  • 자연과학관
나무여과상자
조립도 자연과학관 나무여과상자.png
-주차장의 경계면에 가로수가 설치되어 있어 식생을 활용한 물 정화 후 지하로의 침투에 적합
식물재배화분
조립도 자연과학관 식물재배화분.png
-주차장 가장자리에 식물재배화분을 적용. 식물의 오염물질 저감효과를 활용
침투통
조립도 자연과학관 침투통.png
-주위 토양지대로 인해 발생한 토사를 방지하기 위해 침투통 적용

부품도

내용

◇ 투수성 포장 시연- 30 x 30 x 30 cm3 수조 사용
   •수조에 모래, 진흙, 자갈, 쇄석 순으로 토양층과 충전층을 쌓은 뒤 투수블럭을 덮어 완성
   •진흙과 자갈 사이에 토목 섬유를 덮어 자갈의 공극이 진흙으로 막히지 않게 하며, 우수의 투수율을 높임
투수성포장시연 1.png
◇ 내부 구조
투수성포장시연 2.png
  •1번: 투수성 포장 공간
  •2번: 토목 섬유로 미세 토양입자가 걸러진 우수가 모이는 공간
  •3번: 관측정 설치로 지하수질 관측 및 투수성 포장 효율(공극) 관측
  •4번: 저류조 설치 
◇ 여과층
투수성포장시연 3.png

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입(시연물) 사진

내용

프로토타입1 ECO-BACK.png
프로토타입2 ECO-BACK.png
◇ 견본 시연물은 현실성을 고려해 어항인 Cube300에 시연물을 구성 
◇ 투수성 포장이 설치된 지역에는 아래 순서부터 모래, 진흙, 자갈 쇄석이 설치되었음
◇ 투수성 포장과 불투수면 포장간의 유출수 침투율 차이를 구현하기 위해 불투수면 지역 조성
◇ 불투수면 지역에는 불투수성 블록을 설치. 블록 밑은 흙으로 구성.
◇ 주차장 및 주변 공원을 구현하기 위해 자동차 모형 및 잔디
◇ 시연 결과 투수성 포장은 불투수면 포장에 비해 유출수 침투효과가 뛰어남을 확인

조감도 건설공학관.png LID 설치 후 건축공학관 조감도

조감도 자연과학관.png LID 설치 후 자연과학관 조감도

포스터

내용

포스터사진 ECOBACK.png

자재소요서

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자재소요서1.PNG
자재소요서2.png

완료작품의 평가

내용

설계평가.png

향후계획

내용

◇ LID가 지속적으로 유출수량을 처리할 수 있는가?
◇ LID를 다른 학교 및 공공기관에도 적용할 수 있는가?
◇ LID의 주기적인 관리는 이루어지고 있는가?
◇학내 구성원의 설치된 LID 시설에 대한 만족도가 유지되고 있는가?
◇캠퍼스 내 불투수율이 높은 가운데, 지속적으로 투수성 포장이 설치되고 있는가?

특허 출원 내용

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