스크랩 우리나라에서 사용하는 빗물 수집 시스템

[서울농부]

우리나라에서 사용하는 빗물수집 시스템

1. 서울대학교 기숙사 빗물이용시스템

우리나라의 물부족 사태의 예방과 효율적인 물관리 방안을 제시하기 위해서 서울대학교에서는 2001년 8월 600ℓ의 소규모 빗물저장소 2개를 시작으로 빗물이용시스템 구축에 앞장을 서왔다. 집수된 빗물은 계단동과 타워동의 화장실 용수로 공급된다. 총 176세대로 화장실에는 절수형 양변기(개당 6ℓ)가 설치되었다. 빗물이용시스템은 집수시설, 운반시설, 처리시설, 저류시설, 펌프시설, 모니터링시설과 수세변기로 구성되어 있다.[1]

2.초등학교의 물수집 시스템

 2001년 경기도교육청은 빗물이용교육을 추진하고자 경기도 10개 지역의 16개 학교(초등학교 8교, 중학교 7교, 고등학교 1교)를 빗물교육시범학교로 지정하였고, 이들 학교에 교당 1500만원을 지원하여 빗물이용교육사업을 추진하게 되었다.[2]빗물 저수조의 기본구조는 크게 집수운반장치, 저장장치, 송수 급수장치로 구분하여 설계하였으며, 빗물수집 시스템을 주제로 하여 물 절약 교육의 차원에서 교육과정을 연계하여 교수학습방법을 추진하였다. 또한 인근이나 많은 사람들이 다니는 곳에 빗물에 대한 올바른 이해와 물 절약의 중요성을 인식시키는 계기를 만들었다.

3. 월드컵 경기장

 2002년 Korea-Japan 월드컵이 한국과 일본의 각 10개 도시에서 개최되었다. 우리나라는 도시형 홍수를 예방하고 부족한 수자원을 해결하기 위해 빗물을 새로운 수자원으로 인식하고 친환경적 월드컵 경기장을 건설하였다[3]. 국내 10개의 월드컵 경기장 중 빗물 이용시설을 갖춘 곳은 인천, 대전, 전주, 서귀포 등의 경기장을 지붕면이나 운동장 바다, 부지면에서 유통되는 빗물을 이용하여 경기장 내 외부에서 이용하고 있다.[4]

 수원경기장의 경우는 홍수방어를 목적으로 저류조를 설치 하였고, 인천 전주, 서귀포 경기장의 경우 경기장 지붕면의 빗물을 밧물받이를 통해 저류조에 저장하여 활용목적에 따라 잔디살수용수, 화장실용수, 조경용수 및 소방용수 등으로 사용하고 있다.

 전주 월드컵의 경기장과 서귀포 월드컵 경지장의  우수 배수처리 계통도로써 전주구장은 지붕면에서 모인 빗물이 우수 원수조에 저장된  strainer와 모래여과, 할성탄 여과와 염소속독 고정을 거치는 일일 처리 용량이 288㎥인 수처리 시설을 거치도록 설계하였다. 서귀포 경기장은 여과와 소독공정으로 구성된 빗물처리시설을 갖추고 있으며 수처리 공정을 거친 빗물은 조경/잔디살수용수와 화장실 세정용수로 사용한다.

월드컵 경기장 빗물 수처리 시설 계통도

경기장명	빗물처리 흐름도
전주	지붕면 → 우수원수조 → strainer → 모래여과 → 활성탄여과 → 염소소독
서귀포	지붕면 → 침사조 → 드럼스크린 → 저류조 → 모래여과 → 소독정치 → 처리수조

 빗물을 수집하는데 있어 빗물이 수집되는 곳이 청결해야 한다. 나뭇가지나 나뭇잎, 금속물질, 중금속, 기타 부유 물질들이 섞여 있으면 파이프를 막게 될 수도 있다.  그래서 recharge well에 유기물이 보다 많이 쌓일 수 있는 운동장보다 포장이 잘 된 공간이 더 좋다. 그리고 빗물이 파이프를 타고 흐를 때 경사도를 잘 고려해서  빗물이 Recharge well에 잘 모이도록 해야 한다.

또한 화학물질이 빗물 수집지역에 깔려서는 안 된다. 여기서 소개되는 시스템들은 화학물질에 대해서 아무런 여과를 해 줄 수 없다. 단지 유기물들에 한 해서 정화를 시켜준다

9. 적용가능성에 대한 제언

1. 인도 빗물 수집시스템에 대한 변형과 응용

미조람 시스템은 빗물을 각이 진 지붕으로 물이 떨어지는 것을 모아서 빗물을 저장용기에 모으는 방법이다.

기본 구조는 지붕의 빗물을 받는 수집지역으로 이용하여 처마끝에 물이 한 군데로 모이도록 경사를 주어 빗물이 모이도록 하여 집수통에 모이도록 하는 방법이다. 그리고 콘크리트로 지지대를 만들어 하중을 견디게 만들고 밑 부분에 수도꼭지를 만든 것이다.

 이 수집시스템은 저장 용기인 양철통에 빗물이 넘칠 경우에 넘치는 물에 의해서 흙이 파일 수 있다. 또한 저장 용기인 곳에 수도꼭지를 연결시켜야만 사용할 수 있다.

이 빗물 수집시스템를 가지고 모을 수 있는 빗물의 양을 계산해 보았습니다.

 일반 가정집을 평균 25평으로 가정하여 생각하면 7.5625m²의 면적이 나오게 된다. 강수량을 1100mm으로 생각하면 8.32m³ 의 빗물을 모을 수 있다.

우리나라는 대부분 지붕이 기울어진 곳과 지붕이 평평한 집으로 구분될 수 있다. 여러 채로 연결된 집도 있다. 이런 몇 가지 상황들에 맞추어 가능성에 대해서 제언을 할 것이다.

먼저 제언하는 빗물수집시스템을 설명하는 것보다 인도의 시스템의 유사성이나 차이점을 구분 짓도록 하고 설명하는 것이 이해가 잘 될 것이라고 생각이 되서 먼저 설명을 하겠습니다.

가. 미조람 빗물 수집시스템과의 유사성과 차이점

구 분	유 사 성		차 이 점
지붕이 평평하거나 중앙으로 기울어진 경우	저장용기에 빗물 이 모이도록 만들 고 수도꼭지에 의 해서 빗물을 이용 할 수 있도록 만 들었다.	평평한 지붕에 이용하기 위해 경사를 주어 빗물이 한 쪽으로 모이도록 만 들었다. 한 쪽으로 모인 곳에 파이프를 대어 직접 빗물이 저장용기로 모이도록 했다.
빗물이 넘치는 경우	거의 모든 부분이 동일	저장용기에 모이는 빗물의 양을 조절하기 위해서 파이프의 한 쪽에 플러그를 설치하여 빗물의 양을 조절
두 개의 지붕을  이용하는 경우	지붕을 이용해서빗물을 수집지역으로 수집한다.	저장용기를 지붕 위로 올려 수압으로 가정에서 쉽게 이용할 수 있게 했으며 저장되는 부분을 지하로 수집되게 하고 모터를 이용하여 물을 저장용기로 끌어 올린다. 집 사이에 떨어진 공간도 경사를 주어 빗물을 수집하게 만들었다.
여러 개의 지붕 을 연결 시켜 빗물을 수집하는 경우	지붕을 이용해서 빗물을 수집	여러 개의 지붕과 집이 떨어진 공간을 이용하여 빗물을 모으다 보니 중간 중간에 침전조나 여과장치를 만들고 여과된 물을 임시저장소를 저장하였다가 집과 집사이의 공간은 유기물질이 많으므로 인도의 Collection Tench을 만들어 설치를 한다.

나 제안하는 빗물 수집시스템

(1) 지붕이 평평한 경우

옥상의 한 쪽으로 물이 몰리도록 경사도를 약간 주어 빗물을 건물의 한 방향으로 내려오게 한다. 그리고 파이프를 통해 저장용기에 빗물을 저장시킨다. 대신 큰 저장용기를 사용하고 저장용기의 바닥은 물의 무게에 견딜 수 있도록 지반 침하를 막기 위해서 용기바닥을 일정 두께이상 콘크리트로 지반을 만들어 둔다. 그리고 수도꼭지를 달아서 물을 언제든지 사용할 수 있게 만든다.

(2) 지붕이 경사가 진 경우

지붕이 진 경우는 파이프를 반 쪼개거나 지붕을 타고 흘러내리는  빗물을 수집하는 방법이다.

(3) 빗물이 넘치는 경우

우리나라의 가옥들 중 물을 처마에서 내려오는 물을 그대로 흘려 내보내지 않고 물을 이동시킬 수 있는 철판을 처마 밑에 대어서 물을 한 쪽으로 모아주는 가옥들이 있다. 이런 가옥들에다가 물수집통과 물을 받을 수 있는 파이프를 연결시키고 비가 많이 와서 물통이 넘칠 경우를 대비해서 파이프의 끝에 열어둘 수 있는 장치를 연결해 두면 물 수집통이 넘칠 경우 물을 직접 땅으로 내 보낼 수 있다.

(4) 두 집의 지붕을 이용하는 경우

이렇게 가까이 있는 두 집을 이어서 만들면 두 집의 지붕에 대한 면적 외에 두 집 사이에 있는 면적까지도 빗물을 수집할 수 있고 모아진 물을 지하의 만들어진 지하탱크로 저장을 시킨다. 또한 양수기로 지하탱크에서 물을 끌어오려 지붕의 저장용기로 물을 끌어 올려 생활용수로 물을 사용할 수 있다. 

(5) 여러 개의 지붕을 이은 빗물 수집시스템

여러 개의 지붕을 이어서 사용하는 경우는 밑의 그림을 보면서 이해하시길 바란다.

이 그림은 CSE에서 2001년도에 출간한 Making Water Everybody’s Bussuness의 164p  그림을 수정하여 나타낸 그림이다. 원본은 세 채의 집 만 있었으며 침전조와 여과시설이 없었다.

여러 개의 집을 연결할 경우에는 이렇게 임시저장 장치를 만들고  집과 집 사이의 길을 통하여 빗물을 수집할 수 있도록  Collection Tench를 설치하여 임시저장 시설장치에 빗물이 모이도록 하고 지붕을 통해서 빗물이 파이프라인을 통하여 여과 침전서 지하탱크 저장조로 저장을 하게 하여 양질의 물을 모을 수 있을 것이다.

2. 빗물을 여과시켜 저장시키는 방법

대표적으로 타르사막의 물 수집시스템의 경우 수집지역이 유기물질이 많이 함유가 되어 있을 경우 미생물에 의한 부패가 빨리 시작되고 오랜 기간동안 저장을 하지 못한다.

빗물을 땅에 내려오면서 수많은 먼지, 이 물질이 많이 용해되어 있는 경우가 많다. 물을 그냥 사용할 경우 여과를 하지 않으면 물이 썩기가 쉽다. 단기간에 물을 사용하는 것은 별로 무리가 없겠지만 몇 달씩 물을 저장하여 사용하는 경우는 물의 부패현상이 일어나기 때문에 맛, 색깔이 변할 수 있다. 이런 경우 물을 정화시켜 저장하면 물이 변하는 것을 늦추거나 방지할 수 있다.

식수로 사용하는 빗물 수집 시스템이다. 유기물을 걸러주는 필터의 자갈 모래 미사로 되어 있다. 물이 이 층을 통과하여 여과된다. 이 장치는 역세척을 할 수 있어 여과 물질을 세척할 수 있고 필터의 수명이 다했을 경우 갈아치울 수 있다는 장점이 있으나 물을 안전하게 걸러 식수로 사용을 할려면 활성탄을 유기물질에 걸러주는 필터로 집어 넣으면 좋을 것 이다.

가. 여과시키는 빗물수집 시스템과 제안하는 시스템의 유사성과 차이점

구 분	유 사 성	차 이 점
집 밖에 여과시키는 필터를 설치	유기물을 걸러주는 여과장치를 설치	여과장치를 크게 하여 수명의 연한을 크게 하고 숯을 집어넣어 물의 여과능력을 더 크게 하여 지하탱크로 여과된 빗물을 보냄
지하에 빗물 여과를 시키는 장치를 설치	지붕에 빗물을 수집하여 여과장치를 거쳐 여과	저장탱크를 지붕위로 올려 빗물을 이용하는 데 편리하도록 하고 빗물을 지하에 여과장치를 만들어 지하에 빗물을 적용할 수 있다.
위의 장치 에 여과장 치를 더 추 가 시킨 방 법	여과장치를 만들어 물을 여과시킴	물을 3번 정도 여과를 시킴으로서 지붕 위에 있는 저장장치로 올려 식수로 사용하게 만들었다.

나. 제안하는 시스템

(1)  집 밖에  여과시키는 필터를 설치하는 방법

이 둥근 통에 여과물질을 집어 넣은 방법은 맨 위층에 자갈- 굵은 모래-숯-굵은 모래-자갈 순 등으로 집어 넣어 빗물에 녹아 있는 유기물질들을 거를 수 있을 것이다.

땅을 파서 빗물을 모은 뒤 땅에다가 자갈, 모래, 숯 등으로 층을 만들어 물의 유기물들을 걸러내는 방법과 반대로 지붕에서 물을 내려 올 때 벽면에 설치한 여과층을 거쳐서 지하탱크로 처리하는 방법을 사용하면 될 것이다.

(2) 지하에 빗물 여과를 시키는 장치를 설치

이 수집시스템을 가지고 학교에 설치할 경우 간단하게 적용을 할 수 있고 여과된 물을 연못과 연결시켜 물고기를 기르거나 나무에 물을 주거나 청소하는 허드렛물로 사용할 경우 빗물 수집의 효과를 체험할 수 있을 것이다.

(3)지하에 여과를 시키는 장치에 식수로 사용하기 위해 장치를 더  추가시킨 방법

3. 다른 물 수집시스템의 적용 및 응용방안

인도의 전통적인 물 수집시스템의 경우 그 지역의 지형과 날씨에 맞게 만들어 졌다. 따라서 우리나라의 경우 그 조건이 맞는 곳이 있다면 그대로 적용하긴 힘들지만 인도인들의 아이디어를 가지고 변형시켜 나갈 수 있을 것이다.

아래 그림은 현재 우리나라에서 사용하고 있는 보의 형태이다. 주로 용수의 양이 적고 강을 끼고 있지 않은 산골지역에 위치한다. 강을 끼고 있으면 요즘에 양수기로 물을 끌어 올리거나 물길을 돌려 논으로 용수를 공급할 수 있기 때문이다.

가. 제안하는 시스템

위의 그림은 기존의 산에 위치한 논을 보로 만든 방식에서 물길과 연결시켜 수문을 만들어 적정한 물의 양이 공급되도록 만든 방식이다. 빗물을 수집량을 늘리기 위해 산의 계곡에서 내려오는 물길과 방죽을 연결시키는 방법을 사용하거나 계곡을 막아서 물을 저장시키는 방법을 사용하는 것이 좋을 것이다.

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[1] 황지현외 (2002) “서울대학교 기숙사 빗물이용시스템”, 서울대학교 시설관리국,

[2] 전근배(2003) “빗물이용교육 확산을 기대하면서”, 경기도교육청

[3] 상암동 주 경기장은 기본설계보고서에 수립되었으나, 빗물수집의 어려움이 있어 적용하지 않음

[4] 김이호(2002), Korea-Japan 월드컵과 빗물이용, 한국건설연구소