NbS 기반 도시환경 개선 효과 분석 = Analysis of Urban Environment Improvement Effects based on NbS facility

국문 초록 (Abstract)

기후변화와 도시화로 인하여 도시 침수, 하천 범란, 물순환 왜곡 등의 도시 문제가 발생하고 있다. 이러한 피해를 지속가능한 방법으로 생태계적 시스템을 활용하여 문제를 해결하고자 하는 NbS 기법에 관한 연구가 이루어지게 되었다. 본 연구에서는 NbS 기법 중 하나인 벽면녹화를 활용하여 도시환경 개선에 미치는 영향을 정량화하고자 하였다. 벽면녹화의 도시환경 개선 효과는 물순환, 수환경, 대기질 개선 효과로 이루어지며 각 성능을 검증하는 실험을 실시하였다. 벽면녹화의 물순환 개선 효과는 우수유출량 저감, 평형유출량 저감, 평형유출량 발생시간 지연, 총 유출시간 증가의 4가지 지표로, 수환경 개선 효과는 탁도와 농도의 저감의 2가지 지표, 대기질 개선 효과는 온도와 이산화탄소 저감의 2가지 지표로 분석하였다. 물순환 개선 효과 분석을 위해 강우강도 30, 50 70 mm/hr에 해당하는 유량을 1시간 동안 유입한 결과 우수유출 저감율 3.89 ~ 6.16%, 평형유출량 저감율은 2~6%, 평형유출량 발생 지연은 14~17분, 총 유출시간 지연 44~77분 증가하였다. 수환경 개선 효과 분석을 위해 250 ppm의 오염수를 120분에 걸쳐 유입시킨 결과, 평균 농도 저감률은 82.8%, 평균 탁도 저감률은 40.23%로 나타났다. 대기질 개선 효과 분석을 위해 온도와 이산화탄소 저감 실험을 실시하였으며, 실혐결과 온도는 6 ~ 9 ℃, 이산화탄소는 평균 14 ppm, 최대 44 ppm 저감되었다. 수행된 벽면녹화의 도시환경 개선 효과를 동시에 고려하는 3E 모델에 적용하여 분석한 결과 실험 시설은 강우강도 50 mm/hr, 오염물질 유입시간 60분, 평균 기온 23 ℃인 지역에 설치되었을때 가장 효과적인 시설로 분석된다. 시나리오 별 개선 효과를 분석하여 A, B, C등급을 부여하고 등급과 시나리오 간의 상관관계를 분석하였다. 대기질 개선 효과는 조건에 따른 변동성이 가장 작게 나타났으며, 수환경 개선 효과는 변동성이 크게 나타나, 벽면녹화 설치 시에 설치 대상지의 강우지속시간의 고려가 중요할 것으로 분석된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Due to climate change and urbanization, the urban issues of flooding, river overflow, and distorted water cycles have occurred. This have led to research focusing on Nature-based Solutions (NbS) as sustainable approaches to mitigate these problems. In this study, the aim is to quantify the impact of green wall ,which is one of NbS method, in terms of improving the urban environment. The effects are calculated based on water circulation, water environments, and air quality by conducting experiments. Water cycle effect is measured by four indicators: runoff reduction, equilibrium runoff reduction, dequilibrium runoff occurrence delay, total runoff time increase. Water environments effect is measured by two indicators: reduction of ss concentration, turvidity. Air qualitys is measured by two indicators: reduction of temperature and CO2 concentration.
The analysis of water cycle effect showed a reduction in stormwater runoff by 3.89% to 6.16%, a decrease in equilibrium runoff by 2% to 6%, a delay in the occurrence of equilibrium runoff by 14 to 17 minutes, and an overall extension of runoff time by 44 to 77 minutes under 30, 50, and 70 mm/hr. The analysis of water environments effect showed an average concentration reduction rate of 82.8% and an average turbidity reduction rate of 40.23%. The analysis of air quality effect showed a temperature decreases between 6 ℃ to 9°C and an average reduction of 14 ppm, with a maximum reduction of 44 ppm in carbon dioxide.
Applying the 3E model, which considers water circulation, water environments, and air quality simultaneously to assess the urban environmental improvement effects of green wall, the study identified the most effective scenario is an area with a rainfall intensity of 50 mm/hr, 60 minutes of pollutant injection, and an average temperature of 23°C. Scenario-based analysis categorized improvement effects into grades A, B, C and examined the correlation between grades and scenarios. It was noted that air quality improvement exhibited the least variability based on conditions, while the improvement in the aquatic environment showed significant variability. The analysis suggested that considering the duration of rainfall is crucial when installing green wall.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구 배경 1
• 2. 연구 방법 2
• II. 이론적 배경 4
• 1. 벽면녹화 4
• 가. 벽면녹화 정의 4
• 나. 벽면녹화 정책 6
• 다. 벽면녹화 적용현황 9
• 2. 연구동향 12
• 가. 물순환 개선 효과 12
• 나. 수환경 개선 효과 13
• 다. 공기질 개선 효과 14
• III. 벽면녹화 개선 효과 분석 16
• 1. 물순환 개선 효과 분석 16
• 가. 물순환 분석 방법 16
• 나. 물순환 개선 효과 실험 18
• 다. 물순환 개선 효과 분석 결과 23
• 2. 수환경 개선 효과 분석 29
• 가. 수환경 분석 방법 29
• 나. 수환경 개선 효과 실험 30
• 다. 수환경 개선 효과 분석 31
• 3. 대기질 개선 효과 분석 36
• 가. 대기질 분석 방법 36
• 나. 대기질 개선 효과 실험 36
• 다. 대기질 개선 효과 분석 결과 38
• IV. 3E 모델을 이용한 개선 효과 분석 46
• 1. 3E 모델 46
• 2. 3E 모델을 이용한 개선 효과 분석 47
• 가. 시나리오 설정 47
• 나. 데이터 정규화 48
• 다. 3E 모델 적용 51
• V. 결론 55
• 참고 문헌 57