I. 서 론
1. 연구의 배경 및 목적
도시의 무분별한 개발로 인한 자연물순환의 파괴와 주거단지의 불투수층의 증가는 빗물 유출량과 비점오염원부하량의 증가 그리고 빗물의 지하침투량 감소로 홍수, 수질오염, 지반약화 등, 주거 및 도시생태계 환경의 질은 크게 저하되고 있다. 이러한 문제의 심각성을 해결하기 위해 1992년 UNCED(유엔환경개발위원회)의 ‘리우선언’과 이의 실천을 위한 ‘의제 21’ 채택으로 환경적으로 지속가능한 주거를 도시개발의 기본방향으로 설정하였고, 생태환경과 수자원 보존 실현방안의 하나로 자연 물순환에 따른 우수유출관리가 강조되어왔다.
유사한 맥락으로 빗물을 발생지에서 최대한 처리하기 위해 1970년대 미국에서 시작된 최적관리기법(BMPs, Best Management Programs)은 그린인프라(GI, Green Infrastructure)와 환경의 저영향개발(LID, Low Impact Development)로 발전되어 왔으며, 빗물관리를 위해 비구조적 방법을 이용하는 세부 기술들이 신도시나 생태주거단지 조성 시 실제적용이 되고 있다. 1990년 초반부터 개발된 친환경건축인증시스템은 그 범위를 확대하여 건축물 친환경인증과는 별도로 영국의 BREEAM-Communities, 일본의 CASBEE-UD, 미국의 LEED-ND와 조경차원의 SITES(Sustainable Sites Initiatives) 등에서 근린차원의 물보전과 생태환경의 지속가능성에 대한 여러 항목을 제시하고 있다. 그러나 주거단지 외부공간에서의 수자원 확보를 위한 습지와 수체(Water body)의 보존과 복원, 빗물관리는 제안되고 있지만 주거단지의 물을 보존하고 정화하는 다단계 수질정화기능을 향상시킬 수 있는 수공간 간의 연결(Byeon, 2013)이나 기존 녹지축과의 네트워크를 위한 지침은 인증기준에서 간과되고 있다. 국내에서의 주거단지 외부공간에서의 친환경인증기준은 아직 마련되지 않았고 신축주거용 건축물에 적용되는 녹색건축인증기준해설서(G-SEED)에 그 내용이 일부 포함되어 있다.
이에 본 연구에서는 이상의 한계를 극복하는 방안으로 GI의 선형(線形) 기술요소인 식생수로(Bioswale)의 가치를 고찰하여 향후 주거단지 내 식생수로 도입을 위한 근거를 마련하고자 하며, 주거단지의 식생수로 조성을 통한 자연친화적인 배수체계 회복으로 물보전, 수질정화, 홍수예방, 생물다양성과 경관성을 높이는데 기여하고자한다.
2. 연구내용 및 방법
1) 연구내용과 범위
구체적으로 본 연구는 연구목적의 GI의 선형기술요소인식생수로의 관리범위에 해당하는 도시 내 주거단지의 집수구역1)을 공간적 범위로 정하였고, 다음의 내용으로 연구를 수행하고자 한다.
2) 연구방법
연구내용 (1)을 수행하기 위하여 주거단지의 식생수로 관련 선행연구와 친환경인증제도 및 관련법규 등의 문헌자료를 수집하고 분석하였다.
연구내용 (2)를 수행하기 위해서는 식생수로의 구조관련 측면인 LID, 기능적 측면에서 경관생태학의 이동통로(corridor) 5가지 기능, 사회·경제적 효과 측면에서 4분야의 생태계서비스(Ecosystem Services) 등의 이론 및 선행연구를 고찰하고, 관련 국가 공인기록(record)이나 이론에 근거하여 평가항목을 제시하였다. 환경적 지속가능성은 일본의 외부공간 친환경인증인 CASBEE-UD의 내용과 환경부(Ministry of Environment, 2018)에서 제시하는 비점오염2)저감시설의 설치 및 관리운영 매뉴얼을 준거하였으며, 생태적 지속가능성은 Forman(1995)의 경관생태학이론에서 제시된 이동통로의 5기능을, 사회적·경제적 지속가능성은 관련 분야의 국립생태원(National Institute Ecology, 2016) 공인기록을 준거하였다.
연구내용 (3)을 수행하기 위하여 인공형과 자연형 수로가 우수하게 적용된 국내·외 주거단지 사례를 문헌고찰과 현장답사를 하였고, 빗물의 침투(Infiltration)와 식생(Vegetation)이 조성된 곳을 자연형으로 그렇지 않은 곳을 인공형으로 구분하여 심층분석 후, 연구내용 (2)에서 도출한 평가항목의 적용유무를 체크하는 방법으로 식생수로의 가치를 검증하였다.
국내·외 사례는 비교·분석을 통제하기 위해 유역3)규모가 비슷한 주거단지를 선정하였다. 그러나 우수관거에 대한 실증적 연구를 하기에는 조경과 주거 분야만의 연구로는 한계가 있어 비개방성, 불투수성, 비식생 등의 우수관거 특성을 잘 드러내 관거배출의 부정적인 측면을 시사할 수 있는 아산 외암마을의 수로를 인공형으로 정하였다. 자연형으로는 건물의 옥상에서부터 저류지까지의 빗물흐름을 식생수로로 연결하여 주거단지의 빗물을 통합적으로 포괄하는 싱가폴 주거단지의 사례룰 대비시켜 선정하였다. 국내에서는 본 연구에서 지향하는 유역단위의 통합차원에서 식생수로가 설치된 사례가 전무하여 같은 규모에서 시사점을 도출할 수 있다고 판단되는 싱가폴 생태주거단지의 사례를 비교·분석하였다.
이상의 과정으로 신도시 조성이나 생태주거단지 계획시 식생수로의 도입 필요성에 대한 논리를 정립하였다<Figure 1>.
II. 문헌 고찰
1. 식생수로(Bioswale)의 정의
식생수로는 자연지형에서 볼 수 있는 실개천이나 도랑과 유사하지만, 이들 수로에 비해 규모나 수량이 비교적 적은 자연상태의 낮은 선형 지형이다. 평상시에는 건조한 상태(Semi-arid)로 있다가 강우 시 포장면과 녹지에서 발생하는 빗물을 수로의 토양과 식생을 기반으로 증발산, 저류, 여과, 침투시키며(Kim & Zoh, 2015) <Figure 2-a, b>, 빗물을 생태연못이나 저류지, 유수지, 하천 또는 강으로 이동시키는 역할을 한다.
Ko(2015)는 빗물을 관리하는 방법으로 저류형, 침투형, 이용형으로 구분하고 저류형 기술요소로 식생수로를 제시하였지만, 식생수로는 그 구조와 기능, 효과를 엄밀히 살피면 도시홍수를 줄이기 위한 저류형이나 자연물순환 회복을 위한 침투형, 빗물을 이용하는 이용형 기능까지 가능할 뿐 아니라 수공간 간의 연결, 녹지간의 네트워크까지 수행할 수 있는 다기능의 기술요소이다.
국내에서는 Bioswale을 ‘식생수로’로 명명하고, 간단한 잔디류로 조성되는 잔디수로(Glassy swale) <Figure 2-c>, 초화류로 조성되는 식생수로(Vegetated swale) 등의 개념을 포괄한다. 유사한 인공형 기술요소로 빗물이동 기능은 없지만, 수로에 자갈을 채워 자갈 공극에 의한 흡착·침전·침투를 유도하여 오염물질을 제거하는 침투도랑(Infiltration trench)이 있다<Figure 2-e>.
수질확보를 위해서는 다층식재4)가 조성될 때 효과가 극대화되지만(Kim & Sung, 2011), 수목식재는 통수단면5)을 고려해야 하는 어려움이 있어 식생수로에는 일반적으로 초화류만 조성되고 있다<Figure 2-d>. 이러한 초화류의 식생구성은 토양과 식물의 뿌리를 통한 수질정화가 가능하고, 빗물을 잡아두는 효과가 있어 홍수 시 첨두유량6)을 조절할 뿐 아니라, 지상과 지하에 다양한 소생물이 서식할 수 있는 비오톱(Biotope)7)이 조성된다. 특히 반건조 토양의 특성과 선형의 식생통로는 주변 여건이 갖추어진다면 양서파충류의 이동통로의 역할을 하게 되어 생물다양성8)에 기여할 뿐 아니라 인간과 생물의 공생(Symbiosis)까지 고려하게 된다.
2. 주거단지의 친환경인증제도와 식생수로
각국에서는 근린 또는 주거단위 개발 시 건강하고 쾌적한 주거환경을 위해 LEED-ND (미국), BREEAM-communities (영국), CASBEE-UD (일본)와 G-SEED (국내, 녹색건축인증기준해설서) 등의 친환경인증지표를 개발하였다. 각국의 친환경인증지표 내용 중 식생수로와 관련된 물관리와 생태분야 항목을 함께 추출하여 검토하였다. 이를 표로 정리하면 <Table 1>과 같다.
Table 1.
Comparison of Open Space Eco-friendly Certification Systems related to Bioswales
LEED-ND에서는 물보전과 빗물관리를 위해 필수항목과 선택항목을 제시하며 습지와 수공간 등의 수체(Water body)의 보존과 빗물관리와 수체를 통한 서식지 보존과 복원, 장기 계획관리를 제시하고 있다. BREEM Communities에서는 기후변화에 대응하는 물전략과 건축물에서의 물소비효율성을 항목으로 정하였고 생태분야에서는 생물다양성, 생태계서비스, 사회적 편익, 경제적 가치 등을 제고하는 사회경제적 지속가능성을 고려하였다. CASBEE-UD는 앞서 두 친환경 인증보다 진전되고 구체적인 도시개발에 관한 환경품질 평가항목들을 제시하였다. 관련항목을 검토해 보면 식생에 따른 미기후9)조절, 바람길과 관련된 열환경 완화, 기존지형의 보존, 유역보존, 수질에 관한 항목 등의 관련 항목을 정하고 있다. 생태관련으로는 생태계네트워크 형성과 동식물의 서식처, 기타 환경에서의 공기의 질 등을 제시하고 있다(Yoon, 2009).
G-SEED는 국내 친환경 녹색건축 평가시스템으로 생태환경 분야의 외부환경 및 조경 관련 친환경 평가항목에서 식생수로와 관련한 물순환 관리나 생태환경이 평가내용에 포함되어 있다(Lee, Park & Jo, 2010; Kim & Jeong, 2011). 건축 외부공간에서의 빗물관리를 위해 LID의 기술요소인 침투도랑을 제시하였고, 생태환경에서 녹지축이나 비오톱조성 등을 인증항목으로 제시하고 있지만 계획공간이 공동주택단지로 한정되어 자연물순환을 위한 통합적인 유역관리나 생물다양성을 실현하기에는 매우 제한적이다.
SITES (미국)10)는 토양, 식재, 물보전, 조경재료 등 조경분야에서의 다양하고 실질적인 친환경 전략과 방법들이 10개 분야로 구분되어 통합적으로 제시되고 있다. 식생수로 관련항목은 대부분 LID와 관련된 사항으로 기존지형보존을 기본으로 수문11)과 연계된 수자원 보호와 복원, 토양과 식생을 연계시키는 보호, 복원이며, 생태교육과 지속적인 유지관리 등의 항목을 담고 있다(Lee, 2016).
이와 같이 친환경인증제도의 항목은 평가항목으로 도출하고자 검토된 LID의 기본방향을 지향하고 있고, BREEM Communities는 LID에 더하여 생태계서비스 항목을 추가하고 있으며, CASBEE-UD는 LID, 생태계서비스, 경관생태학의 생물서식처로서의 기능까지 명시하고 있다. 국내의 G-SEED는 빗물관련 구체적 기술요소를 제시하고 있지만, 가장 기본이 되는 통합적인 유역관리를 간과하고 있고, SITES는 LID의 기본방향에 충실하지만 실현을 위한 구체적인 항목들은 제시되어 있지 않다.
결과적으로 본 연구와 관련한 식생수로의 평가항목 핵심내용을 거의 포함하고 있는 친환경인증제도는 일본의 CASBEE-UD임을 알 수 있다<Table 1>.
3. 식생수로 관련법규
빗물관련으로는 2019년 6월부터 통합시행되는 환경부 관할「물관리기본법」제1조에 의거 물순환이나 재해예방을 위한 물관리의 필요성을 제시하였고,「물환경보전법」에서는 국민건강과 환경, 수질오염관리 위한 물환경, 비점오염원, 강우유출수, 불투수면 등의 명시로 LID도입의 기초가 되었으며(제1, 2조), 비점오염원의 관리를 위해서 5년마다 종합대책을 수립할 것을 명시하고 있다(제53조 5). 동법 시행규칙 <별표 6>에서는 비점오염 저감시설로 저류시설과 침투시설을 구분하고 침투시설로 침투도랑을 제시하고 있으며, 비점오염물질 저감과 동식물 서식공간을 제공하는 식생형 시설로 식생수로와 식생여과대를 포함하고 있다.
이외에도 행정안전부의「자연재해대책법」과 동법 시행령, 국토교통부의「녹색건축물 조성 지원법」, 「도시군계획시설의 결정구조 및 설치기준에 관한 규칙」,「지구단위계획 수립지침」등에서 주거단지 계획 시 물순환과 빗물유출 관련 저감시설에 관한 내용을 명시하고 있다.
「도시공원 및 녹지 등에 관한 법률」에서는 녹지를 기능에 따라 완충, 경관, 연결녹지로 구분하였다. 이중 연결녹지는 동선과 연결하여 녹지의 네트워크를 형성하고 주요 공공시설을 연결하는 녹도로서의 기능과 선형의 녹지로 생태통로의 기능(소생물 이동통로, 서식지), 녹지의 연결을 명시하고 있다(제35조). 동법 시행규칙 <별표 6>에서는 물순환과 빗물관리를 위한 저류지 설치 및 관리기준을 제시하고 있다. 이상을 표로 정리하면 <Table 2>와 같다.
Table 2.
Rules Related to Bioswales
| Rules | Contents |
|---|---|
| FRAMEWORK ACT ON WATER MANAGEMENT (2018) | Proposes the basic direction of water management and the conservation and management of the water environment for the establishment of a sustainable water circulation system; and prevention of disasters caused by droughts, floods (Article 1), Management by Basin (Article 11), Integrated Water Management (Article 12) |
| WATER ENVIRONMENT CONSERVATION ACT (2018) | Specifies water pollution manage and conserve the water environments for citizens’ health (Article 1), Concept definition of “water environment”, “non-point pollution source”, “stormwater runoff”, “impervious surface” for the basis of LID introduction (Article 2), Formulation of comprehensive plan to manage Non-Point Pollution Sources (Article 53-5) |
| ENFORCEMENT RULE OF THE WATER ENVIRONMENT CONSERVATION ACT (2018) | Specifies reduction of non-point source of pollution through adsorption of plants, provision of animal and plant habitation space, and vegetation waterway* and vegetation filter, which are vegetation-type facilities as facilities for green landscape scenery <Attached Table 6> |
| COUNTERMEASURES AGAINST NATURAL DISASTERS ACT (2018) | Prescribes the establishment of runoff reduction facility as comprehensive plan to mitigate natural disasters (Article 2) |
| ENFORCEMENT DECREE OF THE COUNTERMEASURES AGAINST NATURAL DISASTERS ACT (2019) | Establish measures to reduce rainwater runoff (Article 16-2) and specify the types of runoff reduction facilities (Article 16-2) |
| GREEN BUILDINGS CONSTRUCTION SUPPORT ACT (2019) | Suggestion the use of rainwater in Developing green buildings for low carbon, green growth (Article 1), Development of eco-friendly and sustainable green buildings, Development of green buildings that utilize new and renewable energy, and save resources (Article 3) |
| RULES FOR DECISION, STRUCTURE AND INSTALLATION STANDARDS OF URBAN OR GUN(RURAL) PLANNING FACILITIES (2017) | Rainwater storage and use facilities such as reservoirs, reservoirs, and storage facilities are specified to minimize rainwater run-off from impervious surfaces (Article 158) |
| DISTRICT-UNIT PLAN ESTABLISHMENT GUIDELINES (2018) | Proposed to actively utilize and review LID techniques such as penetration and filtration facilities according to the land-characteristics. |
| ACT ON URBAN PARKS, GREEN AREAS, ETC. (2017) | Greenbelts** be subdivided as follows according to their functions: Buffer greenbelts, Scenic greenbelts, Connecting greenbelts. Connecting greenbelts is what linear greenbelts created to organically connect any park, river, mountain area, etc. in urban areas and furnish space for urban citizens to enjoy strolling, leisure, relaxation, etc. (Article 35) |
| ENFORCEMENT RULE OF ACT ON URBAN PARKS, GREEN AREAS, ETC. (2019) | It is suggested standards of installation and management of storage facilities for water circulation and rainwater management <Attached Table 6> |
이렇듯 국내에서는 법률적 고려를 기반으로 신도시 또는 생태주거단지 계획 시 빗물관리시설로 자연형 식생수로나 인공형의 침투도랑의 도입이 고려되고 있지만(Land and Housing Institute, 2008), 통합적인 차원에서 유역을 고려하는 식생수로의 설치는 찾아보기 어렵다.
4. 식생수로의 선행연구 경향
국회도서관의 자료 검색에서 식생수로 키워드로 검색한 결과 2000-2019년에 연구된 국내학술자료는 42개가 검색되었다. 식생수로+LID관련 학술자료는 7편, 물길+경관은 8편이 검색되었으며, 식생수로+주거단지, 공동주택 등은 관련 학술자료는 전무 하였다. ‘Bioswales’ 관련 해외자료는 주로 근린단위의 강우유출수12) 저감을 위한 그린인프라 기술요소로 연구되고 있고(Vega, 2019), 식생수로에 대한 단일연구는 대부분이 수질관련이나 침투효과, 거리 녹색통로(Street green corridor) 등 물리적 효과 측면에서의 연구로 나타났다. 검색된 자료 중 본 연구와 밀접한 관련이 있는 국내·외 자료 18개를 분석한 내용은 <Table 3>으로 수질, 수로복원, 그린인프라, 생태계서비스, 친환경인증으로 연구경향을 파악할 수 있다.
Table 3.
Precedent Study Related Bioswales
| Division | Author (Year) | Contents |
|---|---|---|
| Water Quality | Ku et al. (2017) | The longer the bioswale, the better the water quality is. |
| Paek & & Gil (2013) | The longer the length of the bioswales, the better the adsorption function of pollutants is. | |
| Paek & & Gil (2014) | The longer the rainwater retention time in the bioswales, the better the effect of reducing pollution. | |
| Paek & & Gil (2015) | Investigate rainfall events, vegetation cover, and dwell time, conduct correlation analysis studies, It is revealed that the longer the dwell time in the bioswales, the higher the pollution reduction efficiency, and the higher the vegetation fatigue, the longer the dwell time. | |
| Anderson et al. (2016) | Research on the excellence of the bioswales to reduce pollution of urban rainfall runoff | |
| Li et al. (2016) | After a comparative study of the pollutant reduction effect of rainfall runoff between vegetation-type and non-vegetation-type technology elements, the excellent water purification effect of vegetation-type technology elements is derived. | |
| Waterway restoration | Kang & Kim (2017) | As a method of urban regeneration, the restoration of the water stream of Okryu-dong in the upper stream of Cheonggyecheon was presented. |
| Shin et al. (2011) | Analysis of landscape ecology (5 corridor functions) on human use of Oeam village waterway | |
| Jeong (2010) | A study on the waterway of Oeam village as a linear corridor. | |
| Green Infrastructure & LID | USGBC (2018) | LEED-ND proposes bioswales as a plan for sustainable development of communities. |
| Vega (2019) | The study of reducing rainfall flows and improving water quality in urban watersheds in Vancouver's bioswales as an example | |
| Kim & Zoh (2015) | Presented bioswales to connect water spaces with Green Infrastructure's unstructured rainwater management technique. | |
| Ecosystem Services | Kim & Song (2017) | Research on the improvement of the water quality of bioswales and the improvement of the benefits of communities such as property value increase, research and education activities, and ecological value conservation through excellent management. |
| Kim (2018) | As an example of Illinois in the United States, it was studied that the technological factors of GI, including bioswales, suppressed the outflow of rainfall, resulting in greater biodiversity, increased outdoor activities of humans, and great social benefits through social interaction. | |
| Eco-friendly certification | Lee (2016) | In SITES, an eco-friendly certification in the landscape architecture aspect, proposes a bioswale as a technical element for conserving soil, vegetation and water resources. |
| Yoon (2009) | The study about the environmental performance assessment for the urban development project developed CASBEE-UD, Japan, and introduce the practical case of analytical use of CASBEE-UD applied to domestic project ‘Urban Regeneration Project in Gyungin Expressway Arterialization Area’ in Incheon, Using CASBEE-UD, environmental guidelines related to landscape axis, coexistence with nature, and urban climate change are prepared. | |
| Kang (2009) | Comparative study of LEED-ND, BREEAM-communities, CASBEE-UD and GBCC eco-friendly certification using indicators according to environmental, social and economic sustainability of ‘Habitat II’. |
수질관련 식생수로의 연구를 살펴보면 자연형 식생수로는 길이와 빗물 체류시간이 길수록 정화효과가 향상되며, 빗물체류시간을 길게 하기 위해서는 수로 내에 식생조성이 필수적임을 제시하였다(Paek & Kil, 2013, 2014, 2015). 또한 국내·외 연구에서 수로 내의 식생은 오염물질의 여과와 흡착기능을 향상시킴을 밝히고 있다(Anderson et al., 2016; Li et al., 2016; Ku, et al., 2017).
수로복원 및 생태계서비스 연구를 통해 식생수로의 편익(Benefits)을 분석한 결과, 식생수로는 수질 및 우수관리, 재산가치 상승, 연구 및 교육적 활동, 생태적 가치 보전 등의 커뮤니티 편익이 높게 나타난다(Kim & Song, 2017). Kim(2018)은 미국 Illinois를 사례지로 검토하여 LID의 원칙들을 지원하기 위한 그린인프라의 기술요소 적용은 강우유출수 저감과 생물다양성을 제고하고, 외부활동과 사회적 상호작용을 밀접하게 하며, 경제적으로 크게 이익을 제공하는 긍정적 효과가 있음을 제시하였다.
그 외 역사문화 경관차원에서 수로를 복원한 사례로 물길의 선형 이동통로를 이용한 외암마을의 수공간 이용에 관한 연구(Jeong, 2010)가 있었고, 외암마을 물길에 대한 경관생태학적 해석으로 인간 이용중심의 이동통로(corridor)의 5가지 기능 분석(Shin et al., 2011)이 있었으며, 최근연구에서는 GIS 분석을 통해 최소비용으로 청계천 원류인 옥류동천 물길복원을 도시재생의 한 방법으로 제시하였다(Kang & Kim, 2017). 또한 Kim and Zoh(2015)는 신도시 조성이나 생태주거단지 계획 시, 도로, 가로, 주차장 등 선형의 녹지를 따라 식생수로의 설치 가능성을 제시하였다.
미국의 외부공간 친환경인증제도인 LEED-ND (USGBC, 2018)에서는 지속가능성의 한 전략으로 빗물관리를 제안하지만 빗물을 발생지에 ‘잡아두기(Retain)’ 위한 수체의 보존에 중점을 두고 있는(Kang & Park, 2009) 반면, SITES에서는 좀 더 구체적인 방법으로 빗물흐름을 위한 수경시설 이용이나 식생수로와 같은 토양, 식생을 이용하는 빗물관리 기술을 제안하였고, 이는 유출저감, 수질정화, 경관개선에 효과가 있음을 밝히고 있다(Lee, 2016).
이상의 선행연구는 생태적 측면보다는 수질향상이나 생활환경 개선, 경관성 제고, 역사 문화적 가치 찾기 등, 인간의 이용에 국한된 연구라는 한계가 있다. 이 연구들은 식생수로 조성의 효과를 연구하는 자료로는 유용하지만, 본 연구 목적에서 제시하는 식생수로의 연결성과 생물다양성을 위한 생물서식공간 제공 등의 문제를 해결하지 못한 한계가 있다.
III. 주거단지 식생수로의 가치평가
1. 평가항목 설정
1) 저영향개발(LID)과 식생수로
LID 기법은 기후변화에 대응하고 개발사업 과정에서 개발 이전의 자연 상태와 유사한 물순환체계를 구축하기 위해 도입하는 방법이다(Ministry of Environment, 2018). 자연 물순환을 위해서는 광역차원의 유역단위(Watershed)로 접근해야 하며, 기존의 지형시스템을 이용하는 저기술, 저비용의 비구조적(No structure)인 기술이용을 추구한다(CASBEE-UD).
LID의 식생형 기술요소의 하나인 식생수로는 식생이 조성된 개수로(Opened channel)를 통해 강우유출수를 이송시키는 시설로 식생(Vegetation)에 의한 여과, 토양으로의 침투(Infiltlation) 등의 원리로 강우유출수 내 오염물질을 제거하는 시설이다(Ministry of Environment, 2013).
LID에서는 CASBEE-UD에서 제시하는 지형의 비구조와 유역단위 접근을 항목으로 채택하였고, 환경부(Ministry of Environment, 2018) 자료에 의거 식생수로의 개요 및 기능이 되는 침투성, 수로의 개방성, 식생의 항목을 더하여 5개 평가항목을 도출하였다.
2) 경관생태학과 이동통로(Corridor)
경관생태학(Landscape Ecology)은 1968년 독일의 생물지리학자 Carl Troll에 의해 처음 사용된 용어로, 생물서식처와 그들을 둘러싸고 있는 환경조건 사이에 어떤 전체적 제한적 특성들로 구분되는 단위 경관 속에 지배하고 있는 복합적 작용체계를 연구하는 분야로 정의되고 있다(Jo & Cho, 2008). 이후 여러 연구를 거쳐 Forman(1995)은 생물생태적 측면에서 경관을 Patch-Corridor-Matrix-Mosaic 요소구성으로 개념화하였다. 조각(Patch)은 비교적 동질의 환경조건을 가지는 면적요소이며, 이동통로(Corridor)는 patch를 연결하는 선형요소이고, 기질, 바탕(Matrix)는 patch와 corridor를 포함하는 경관의 배경이 되는 요소로, 이렇게 나타나는 경관의 패턴을 모자이크(Mosaic)이라고 정하였다<Figure 3-a>. 경관생태학은 이러한 패턴의 구조와 기능, 그리고 두 요소의 시간에 따른 변화를 연구하는 것이다.
면적요소인 조각을 적극적으로 연결하는 이동통로는 <Figure 3-b> 생물의 서식처(Habitat)를 제공하고, 생물과 물질을 이동시키는 통로(Conduit)기능을 하며, 에너지, 미네랄, 영양소 및 종의 흐름을 가로막거나(Barrior) 오염물질을 차별적으로 여과(Filter)시킨다. 또한 종과 에너지, 미네랄 영양소 등을 공급(Source)하며, 종을 수용하기도 하고 소멸시키기도 한다(Sink). 이동통로는 그 폭이 넓고, 연결(Connectivity)이 끊기지 않을 때<Figure 3-c>와, 연결이 순환(Circuitry)될 때 그 기능이 더욱 향상된다<Figure 3-d>(Dramstad, Olson, & Forman, 2013).
경관생태학에서는 식생수로를 Corridor로 간주하고, Forman의 이론에서 제시한 5가지 기능(서식처, 이동통로에서 물과 생명체의 2항목, 여과-장벽, 공급처, 수용처)과 Dramstad가 제시하는 Corridor 기능의 효율성을 높이는 연결과 순환을 추가하여 8개 항목을 도출하였다.
3) 생물다양성과 생태계서비스(Ecosystem Services)
생태계서비스란 1959년 Odum에 의해 처음 사용되어진용어로 생물다양성이 우리의 삶의 질에 직간접적으로 기여하는 혜택 또는 편익으로 정의되며, 인간사회가 생태계의 다양한 기능에 의존하는 상대적 기여도(가치) 혹은 인간 효용에 영향을 주는 유무형의 모든 생태계 생산물(Goods)과 서비스를 의미한다고 할 수 있다(National Institute Ecology, 2016).
국제표준생태계서비스분류체계(CICE, Common International Classification of Ecosystem Services)에 따르면 생태계서비스는 크게 공급, 조절, 문화서비스와 지지서비스로 분류된다. 공급(Provisioning)서비스는 식량, 담수, 목재 등의 원자재를 통해 받을 수 있는 서비스를 의미하고, 조절(Regulating)서비스는 미세먼지 또는 대기오염 물질의 정화조절 등을 통해 받는 서비스이며, 문화(Cultural)서비스는 생물다양성을 통해 누릴 수 있는 교육, 여가, 경관, 사회적 관계이다. 마지막으로 지지(Supporting)서비스는 생태계가 유지되도록 상기 공급조절문화서비스를 유지하게하는 토양과 생물다양성 등이다. 이러한 생태계서비스는 새로운 환경계획이나 개발 이전에 경제적 가치로 환산되어 의사결정 시 근거자료가 되기도 한다.
따라서 본 연구는 이러한 생태계서비스 가치에 대한 국내평가지표인 국립생태원(National Institute Ecology, 2016)에서 제시한 서비스지표 총 21개 항목 38개 지표(공급서비스의 9개 항목 9개 지표, 조절서비스의 7개 항목 9개지표, 문화서비스의 5개 항목 20개 지표)를 기준으로 본 연구의 평가항목을 추출하였다. 제시된 평가항목과 지표에서 주거단지 식생수로 평가에 적용가능한 항목과 지표를 차용하여 <Table 4>의 13개 항목을 도출하였다.
Table 4.
National Ecological Service Assessment Items and Adopted
| Division | Provisioning | Regulating | Cultural |
|---|---|---|---|
| Items | Crops | Air pollution, ④ Cool temperature*, ⑤ Clean air* | ⑩ Leisure*, Health, ⑪ Eco- tourism* |
| Livestock | ⑥ Carbon flux* | ⑫ Aesthetics*, Inspiration | |
| Fishery | ⑦ Water quality* | ⑬ Education* | |
| Aquaculture | Natural disaster (Wind speed, ⑧ Flood)* | Religious and spiritual values | |
| ① Wild animals and plants* | Erosion control (Terrestrial, coast) | Legacy | |
| ② Forest products* | Biological regulation | ||
| ③ Fresh water* | ⑨ Pollination* | ||
| Natural resources | |||
| Biochemicals (Medical resources) |
이상에서 도출된 식생수로 평가항목을 종합하면 환경적 지속가능성의 LID 5항목, 생태적 지속가능성의 경관생태학 이동통로의 8항목, 사회경제적 지속가능성을 위한 생태서비스의 4분야 중 지지서비스를 제외한13) 3개의 공급, 조절, 문화서비스를 정리한 13항목 등, 총 26항목을 추출하였고, 정리한 표는 <Table 5>와 같다.
Table 5.
Adoped Check List of Evaluation
2. 사례 주거단지의 식생수로 가치평가
1) 아산 외암마을 수로
충청남도 아산시 송악면 외암 1리에 위치하는 외암리14)의 수로는 조선 후기 1750년대 경, 천문지리에 능한 외암선생의 둘째 아들인 신병(炳)이 마을 서측의 설화산(雪華山)과 온양온천의 화기(火氣)를 누르기 위한 풍수지리적 방편과 식수와 방화수(防火水), 정원요소(연못, 습지) 등의 실용적 이용을 위해 축조하였다(Nam & Kim, 2000)<Figure 4-c> <Figure 4-d>. 수로는 마을 동측의 설화산에서 발원하는 동네 앞 하천의 물을 소규모 보를 이용해 마을의 동선체계를 따라, 일부는 정원요소로 주택 마당을 관통하며 마을과 유기적으로 연계된다. 자연표고차(유입부표고 47 m, 하류표고 28 m)를 이용해 물길은 두 줄기로 나뉘어 마을의 중심부를 흐르다가 마을 어귀에서 다시 만나 유역의 지천인 외암천과 합수한다<Figure 4-b>.
이상의 외암마을의 배수체계는 “강우→설화산→마을 앞 하천→외암마을 수로→외암천→온양천→곡교천→삽교호→서해”로 정리된다<Figure 4-a>.
수로의 바닥과 측면의 재질은 잘 다듬어진 자연석으로 축조되어<Figure 4-e> 식생의 조성이 불가하고, 돌담에서 20-30cm 이격 설치되어 공간을 가로지르며 마을영역 구분의 중심요소가 되고 있다. 그러나 근대화와 함께 수로의 대부분은 차량통행을 위해 복개(覆蓋)되어 암거15)형으로 변하였고, 마을의 일부 구간에서만 명거형 배수로를 찾아볼 수 있다. 수로의 복개 이후, 외기와 차단된 수로는 수질오염을 야기시켰으며, 현재 수로는 수질향상과 관광개발을 위해 전 구간을 명거형으로 복원하는 계획 중에 있다.
외암마을 수로의 배수체계는 홍수조절, 수경창출, 미기후조절과 수질정화 기능이 있음을 제시하고 있지만(Jeong, 2010), 실제 답사 결과(2020년 6월), 수질정화의 기능은 수량부족과 일부 암거배수로 인해 매우 미약함으로 파악되었다. 계획대로 마을수로의 전구간이 명거형으로 복원된다면 수질향상 뿐 아니라 경관성도 더욱 향상되리라고 기대한다.
2) Waterway Ridges 주거단지의 식생수로
싱가폴은 식민지 독립 이후, 주택을 인권으로 간주하고 효과적인 주택공급을 위해 중앙 집중식 계획을 주도하였다. HDB(Housing Development Board)의 공공주택사업성공으로 대부분의 시민은 주거안정을 이루었지만, 초고층 밀집도시는 자연과 너무 고립되었다는 우려를 낳았다. 그러나 블록형 도시는 몬순의 영향으로 대부분의 강우가 호우인 지역에서 강우의 빠른 배출과 수질오염으로 인한 문제를 야기하였고, 식음수의 40%를 말레이시아에서 수입하고 그 계약 또한 2061년에 만기 예정되어 싱가폴에서는 효과적인 우수관리가 절실하였다. 일환으로 ‘ABC (Active, Beautiful, Clean) Waters Design’의 개념을 구현하는 “Waterway Ridges”라는 최초의 광역적(Large scale) 통합(Integration) 물관리 디자인을 시도하였다.
Waterway Ridges의 배수체계는 지붕에 설치된 커뮤니티가든이나 옥상정원<Figure 5-c>, 그린월 등에서 빗물을 모으고, 차집된 빗물은 식생수로<Figure 5-d>의 토양과 식생을 통해 침투여과의 과정을 거치며 이동한다. 그리고 지상의 오픈공간의 빗물까지 함께 저장관리하기 위한 저류마당(bio-retention lawns)이나 빗물정원(Rain Gardens) 등의 수체로 연결된다. 빗물이 흘러넘치게 되면 다시 식생수로를 통해 대형 인공수로인 Punggol Waterway<Figure 5-e>로 흘러 목적지인 Punggol, Serangoon 저수지에 저류된 후, 정화과정을 거쳐 도시민의 식음수로 이용된다(ASLA, 2018).
지붕에서 인공수로까지 길게 연결된 Waterway Ridges의 식생수로는 빗물을 발생지에 잡아두고 이동시키는 역할을 동시에 수행하여 폭우 시 빗물의 첨두유량을 감소시키는 효과가 있다. 또한 다양하게 조성된 초화류의 식생은 생물의 서식처 역할과 빗물의 흐름을 더욱 느리게 하며, 오픈 스페이스의 도로나 통로, 주차장 등에서 발생하는 비점오염원을 토양과 식생으로 침투정화시키고, 우수한 경관을 창출하여 지역주민의 여가장소로 활용한다.
이상의 Waterway Ridges의 유역 배수체계를 정리하면 강우→옥상 커뮤니티가든, 녹화벽면→빗물저류 마당, 레인가든→식생수로→Punggol waterway (대형 인공수로)→Serangoon 저류지→식음수(월류시 Johor해협)이다<Figure 5-a><Figure 5-b>.
ABC Waters 디자인은 유역단위의 주거공간에서 건축물의 지붕에서 저류지까지 전체적으로 통합연결하면서 주거단지 내 외부공간을 다기능 공간으로 만들어 공간 간의 연계성을 높이고 더불어 경관성과 생물다양성을 제고한다는 점에서 큰 의의가 있다.
3) 주거단지의 식생수로 가치를 평가하기 위한 <Table 5>의 항목을 인공형과 자연형 사례지에 적용한 내용을 <Table 6>으로 정리하였고, 그 결과는 다음과 같다.
Table 6.
Apply Check List to the Case Study
(1) LID의 5항목에서 두 사례지는 유역을 기반으로 하고 있지만, 외암리 수로는 상부가 일부 복개되어 있고, 돌이나 콘트리트 재질의 인공구조로 식생을 조성할 수 없고 빗물침투도 불가하다. 반면 Water Ridges의 식생수로는 LID의 5항목을 모두 만족시키고 있다.
(2) 이동통로의 기능 항목에서 두 수로는 물의 이동통로가 되지만 식생이 없는 외암리는 소생물의 이동통로로서 기능이 미약하고, 따라서 생물서식처로 적당치 않다. 외암리 수로는 수질정화를 위한 여과기능이 없고 장벽의 기능 또한 부족하기 때문에 자원을 공급하거나 생물의 수용처가 되지 못한다. 반면 식생이 조성된 Waterway Ridges의 식생수로는 이동통로의 5가지 기능을 모두 충족하여 소생물의 이동이 가능하고, 여과와 장벽기능을 수행하며 자원의 공급과 수용이 가능하여 생태성을 제고한다.
(3) 외암리 수로는 공급서비스는 전혀 없고, 홍수조절서비스만 가능하다. Waterway Ridges의 식생수로는 대부분의 공급서비스와 탄소저장,16) 공기질 조절, 수분(受粉)작용 조절까지 가능하지만 초화류만으로 조성되기 때문에 목재공급은 불가하다. 문화서비스 측면에서 외암리 수로는 여가와 교육 측면에서 서비스가 제공되지만 경관성은 부족하고, 식생수로는 관광서비스를 제외한 여가, 경관성, 교육 측면의 서비스가 가능하다.
3. 종합고찰 및 논의
식생수로의 가치를 평가하기 위해 LID에서는 저구조, 유역, 침투성, 개방성, 식생의 5항목을, 이동통로 기능에서는 물과 생물의 통로 2항목, 여과(장벽), 공급처, 수용처, 연결성, 네트워크의 8항목을, 생태계서비스에서는 공급(야생동식물, 임산물, 담수), 조절(기온, 공기질, 탄소저장, 수질, 홍수, 수분), 문화서비스(여가, 생태관광, 경관성, 교육)를 세분하여 26항목을 도출하였다. 인공형 외암마을 수로와 자연형 ‘Waterway Ridges’의 식생수로를 사례분석하고, 도출된 항목을 두 사례지에 적용하였다.
사례지의 수원(水源)은 모두 자연유역 내에서 시작되었고, 기존지형을 이용하고 있으며 비구조형이다. 다만 외암마을 수로는 도시의 빗물 배수체계와 유사한 불투수성의 구조재를 사용하고 있어 빗물의 침투가 불가하고, 이에 따른 식생조성의 어려움, 일부 구간의 복개로 인하여 LID, 5 corridor 기능, 조절과 공급의 생태서비스 등의 대부분의 항목이 구현되지 못하고 있다.
반면 자연형 Waterway Ridges의 식생수로는 자연토양으로 조성이 되기 때문에 빗물침투가 용이하고 식생조성이 가능하여 5가지 corridor 기능이 우수하며, 따라서 대부분의 생태서비스 결과까지 우수하다. 두 수로는 모두홍수조절에 탁월하며, 대부분의 문화서비스에서 좋은 결과를 보이고, 특히 ‘Waterway Ridges’ 식생수로 사례는 여건상 관광서비스는 불가하지만, 인근 주민들에게 개방되어 질 좋은 여가 서비스가 제공되고 있다.
연구결과에 의하면 수로는 개방되어야 하며 자연지반을 통해 빗물 침투가 가능해야 하고, 유량확보와 수질정화를 위해 유역(광역)차원의 연결된 긴 수로가 유리하며, 홍수조절이나 비점오염원의 저감, 생물서식처, 경관성을 위해서는 적절한 식생조성이 필수적임을 알 수 있었다. 따라서 도시의 주거단지에서는 인공형의 수로보다 자연형 식생수로가 도시의 환경적, 생태적, 사회경제적 지속가능성을 위해 적합하다고 할 수 있다. 그러나 국내에서는 물보전 정책에 따르는 주거단지내 식생수로 도입은 일부 시행되고 있지만, 건물과 외부공간, 그리고 하천이나 강과 연결되는 통합적인 유역차원의 적용은 이루어지지 않고 있다.
주거단지의 식생수로 도입에 의한 지속가능성 개념은 <Figure 6>으로 LID 원칙에 의거한 식생수로의 환경적으로 지속가능성이 선행되면 생태적 지속가능성이 수반되며, 생태적 지속가능성에 의한 생물다양성은 인간에게 사회경제적 편익이 제공됨을 고찰하였다.
IV. 결 론
본 연구는 도시의 주거단지의 지속가능성을 회복하기 위한 일환으로 식생수로의 가치평가를 통해 주거단지 내도입을 제안하기 위한 것이다.
식생수로의 가치평가를 위해 LID, 경관생태학, 생태계서비스 등의 이론을 통해 평가항목을 설정하고, 수로가 설치되어있는 국내·외 주거단지에 평가항목을 적용하는 연구를 통해 식생수로 도입 필요성을 논증하였다.
연구결과에 의하면 연구목적인 물보전과 수질정화, 홍수예방, 생물다양성, 경관성을 향상시키기 위해서는 주거단지 조성계획 시, 우수관거를 통한 빗물배출보다는 통합적인 차원에서 유역이 고려되어야 하고, 건축물과 외부공간, 더 나아가 하천이나 강과 연계할 수 있는 긴 자연형식생수로의 도입과 네트워크화가 시급함을 알 수 있다.
따라서 본 연구에서는 주거단지의 오픈스페이스에서 생태수로의 네트워크를 가능하게 하는 제안으로 <도시공원 및 녹지 등에 관한 법률> 제35조에 명시된 도시 내의 선형 시설 녹지공간인 완충, 경관, 연결녹지의 생태적 기능과의 연계를 시사할 수 있겠다. 주거단지 내 건축의 외부공간과 도로, 가로, 주차장 등의 선형경관에 식생수로를 적용하는 다목적 녹지공간 조성은 소생물서식처(Biotope) 제공으로 생물다양성이 제고되고, 단지의 녹지축(Green Way), 수계축(Blue Way)과 연계시킨다면 부가적으로 도시의 바람길(White Way) 역할까지 수행하여 주거환경의 질이 크게 향상되리라고 기대한다.
본 연구는 주거단지에 식생수로의 도입 근거를 제시한 측면에서는 의의가 있으나 식생수로 평가항목의 정량적 기준에 대한 검토가 필요하고, 해외사례지를 답사하지 못한 한계가 있다. 또한 식생수로의 주거단지 내 성공적인 도입을 위해서는 보다 체계적인 평가지표로 발전시키고 실증적으로 검증하는 후속연구가 있어야 할 것이다.
