환경정책기반공공기술개발사업 최종보고서[ 416-111-017 ]

자연보전정책 대응기술(Technologies for the Natural Environment Conservation Policy)

수자원부 도시생태계 적응, 관리 기술개발

Development of urban hydrologic ecosystem adaptation and management technique

2016. 05

(주)에코탑 최경영

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사업명 환경정책기반공공기술개발사업 과제번호 416-111-017

단위사업명자연보전정책

대응기술대분야

자연보전정책대응기술

중분야자연보전정책

대응기술과제명 수자원부 도시생태계 적응 • 관리 기술개발 기술단계 응용

최종성과 기술도시물순환체계와 연계된 투수성 포장의 개발,[에코매직투수블록]

참여기업(주)에코탑,

에코텍엔지니어링(주)

연구책임자 최경영

최종연도참여

연구원수 26명

최종연도연구개발비

정부:420,000,000원민간:151,600,000원계:571,600,000원

총 연구기간 참여

연구원수 40명

총 연구개발비

정부:2,120,000,000원민간:864,250,000원계:2,984,250,000원

연락처 010-9011-9227 이메일 bioblock@nate.com 총 연구기간2011/05/01~2016/05/31

연구기관명 및 소속부서명

(주)에코탑 연구기관

유형중소기업

위탁기관명 - 위탁책임자

개발 목적

및 필요성

○ 연구의 필요성- 기후변화로 인해 도시열섬현상 심화, 홍수 등 도시 및 도시생태계의 생태적

안정성에 문제가 나타나고 있고, 인구증가와 인간을 위한 토지이용 요구의 증가에 따라 도시생태계가 제공하는 생태계 서비스가 취약해짐 따라서 본 연구에서는 도시생태계를 개선 할 수 있는 도시생태계 적응관리 기술의 일환으로 수환경복원 실용화기술을 개발하고자 함.

○ 연구의 목적 - 본 연구개발의 최종목표는 도시생태계의 생물다양성 확보, 기후변화 적응

및 CO2 저감을 위해서 습지, 실개천, 소하천 등의 수자원 복원 실용화기술개발을 통하여 도시생태계 적응관리 기술을 개발하는데 있음. 이러한 연구개발의 최종목표를 달성하기 위해서 특히, 도시지역의 수생태계 복원을 통한 수생태계 비오톱 조성을 위해서 물확보방안 및 수질정화기법, 실개천 및 소하천 복원기법에 대한 실용화기술을 개발 및 검토

연구개발

결과

○ 도시물순환체계와 연계된 투수성 포장의 개발- 기존의 투수성 포장의 한계 (시공후 6개월 이내에 불투수성으로 변하며, 투

수능력을 상실함)를 극복 한 신개념의 투수블록 개발 완료- 국내특허 및 해외특허를 출원 등록하였으며 해외 기술 수출의 기회를 확대

해 나가고 있음 (브라질 생산 및 시험생산 시작)- 신기술 인증, 녹색기술 인증, 조달 우수자재 등 실제 현장 점검을 통하여 기

존의 투수블록과 차별화된 특성을 검증 받아 다양한 인증을 확보함- 수상: KEITI 로부터 올해의 환경기술 최우수상(2014) 서울시 환경기술 최우수상 (2013)

요 약 서

- iv -

LH공사 도시설계 기술 대상 (2015)

○ 도시환경에 적합한 습지 및 하천의 복원 및 조성기법 - 국내 도시의 습지 및 하천에 적합한 식물 및 동물의 깃대종을 선정하기

위하여 문헌 및 현장 조사를 통해 적합한 생물종을 선택하였음 - 각 식물 및 동물 종들의 도입 및 유지관리를 위한 방안을 수립함 - 도시 하천 및 습지의 적합한 적용 공법 및 자재를 선정하여 적용할 수 있

는 기본 단면을 제시함 - 습지의 경우 녹조의 발생 및 수질 악화의 우려가 있으므로 태양광을 이용

한 생태정화 식물섬에 물순환 기능을 첨부하여 자연의 에너지로 수질을 정화 하는 공법과 기술을 개발함

○ pre test-bed 조성지 모니터링 - 남양주 생태정화식물섬 모니터링 및 분석 - 노원구 자연마당 식생 및 동물상 모니터링 및 분석 - 안양시 학의천 식생 및 동물상 모니터링 및 분석 - 생태옹벽블록, PLA식생매트 적용지 식생 및 호안 모니터링 및 분석 - 성남시 서현동, 노원구 공릉동, 성북구 석관초교, 전남 광양시청에 적용

한 투수블록 빗물 저류량 및 온도측정 모니터링 및 분석 - 투수량 확대를 위한 침투 보조구 설치 및 효과 분석

○ 종합 test-bed 조성 및 모니터링 - 나사렛대학교 경건관 주변에 종합 test-bed 설치 - 연구과제를 통하여 개발된 모든 공법 및 기술을 하나의 현장에 종합적으

로 적용하여 상호작용 및 종합적인 효과를 검증함

공정·제품

사진 및 도면

○ 공정/제품 사진 및 도면 (최종 개발 완료 제품) - 투수능력이 장기간 유지 가능한 투수

- v -

○ 도심 실개천 복원용 제품

○ 습지 수질정화용 태양광 물순환 인공 식물섬

성능사양 및

기술개발 수준

○ 투수능력이 장기간 유지되는 투수블록 * 사양 - 20cm x 20cm x 8cm - 결합틈새 투수방식 * 투수성능 지속능력

- 기존 투수성 포장: 6개월 이내 투수능력 상실 (0.1mm 이하로 하락함) - 개발 기술 및 제품: 최소한 5년 이상 투수능력 유지

- vi -

* 잡초발생 억제

- 기존 투수블록과 비교현장 시공 1년후 기존 투수블록은 모든 블록의 틈새로 잡초가 발생하였으나

개발기술로 시공된 현장에는 전혀 잡초의 발생이 없음 (유지관리에 매우 중요한 요소임)

○ 기타 제품 및 기술 -녹색기술인증 및 특허등록(식물섬, 생태블록, 식생매트 각 녹색기술 인증)

활용계획

○ 물순환 도시의 적용 - 환경부가 추진중인 그린빗물 인프라 사업이나 물순환 도시에 과제로 개발된

모든 기술을 적용할 수 있으며, 상품화를 마치고 이미 시공한 사례를 충분히 확보하여 현장에서의 기술 검증이 이루어진 상태로 확대 적용이 가능하며 매출이 확대될 것으로 기대됨

- 해외 진출: 현재 브라질에서 생산 및 시공이 이루어 지고 있으며, 2016년부터 기술료의

수입이 발생할 것으로 확실시 됨. 중국이 해면도시 건설을 국가적 프로젝트로 발표하고 2030년 까지 중국 모

든 도시를 빗물의 70% 이상을 흡수 이용하는 도시로 건설하는 사업을 시작함 (중국의 여러 도시 및 기업과 기술 수출 상담을 진행중이며, MOU를 체결함)

주요성과

특허출원(국내) 19건 등록(국내) 13건출원(국외) 33건 등록(국외) 7건

논문 SCI급 건 일반 5건인증 신기술인증 건 신기술검증 4건매출 국내매출 원 해외수출 원

정책활용 제안 2건 채택 2건

기타지침반영 및 제안: 3건, 저작권: 1건, 보도실적:28건, 기술협

약:5건, 수상실적:4건

색인어

(각 5개 이상)

(한글)기후변화 적응, 식생복원 모델, 생태계 기능, 적응관리시스템, 생

물다양성

(영문)Climate change adaptation, Vegetation restoration model,

Ecological functions, Adaptive management system, Biodiversity

- vii -

요 약 문

□ 연구개발결과의 보안등급

보안등급 분류 □ 보안과제 ■ 일반과제

결정 사유

□ 평가의 착안점 및 기준구분 세부 내용 평가의 착안점 및 기준

1차년도

습지형생물서식공간조성기법 검토 검토된 선행연구 및 사례조사가 본 연구의 목표달성을 위해 적합한 내용검토가 되었는가?

실개천 및 소하천복원기법 검토 검토된 선행연구 및 사례조사가 본 연구의 목표달성을 위해 적합한 내용검토가 되었는가?

수환경복원을 위한 고유 식물종의 선정 선정된 고유식물종이 도시생태계 개선을 위한 목표종으로서 타당한가?

수환경복원을 위한 깃대생물종의 선정 선정된 깃대종이 도시생태계개선을 위한 목표종으로서 타당한가?

2차년도

습지 및 하천 비오톱의 생태적 특성분석 습지 및 하천비오톱의 생태적 특성분석이 과학적으로 수행되었는가?

빗물을 이용한 생태연못 및 습지조성 기법 빗물의 유출량이 잘 계산되었는가?

기후변화에 대비한 지속가능한 생태호안공 설치 및 유지관리기법개발

생태호안공 설치 및 유지관리기법이 변화된 기후환경에 적합한가?

3차년도

도시환경에 적합한 습지 및 생태하천 조성기법개발 개발된 조성기법이 도시환경에 적합한가?

빗물침투 및 저류를 통한 도시물관리기법개발 빗물침투기능이 개선되었는가?저류된 물은 생태용수로 이용 가능한가?

온실가스 저감을 위한 습지식물 발굴 및 생태습지 조성기법

발굴된 습지식물이 온실가스 저감에 얼마나 효과가 있는가?

4차년도

도시환경에 적합한 습지 및 하천변 고유종 식생복원기법 복원된 고유종이 도시환경에 잘 적응하는가?

도시환경에 적합한 습지비오톱의 조성기법 습지비오톱 조성을 통해서 생물다양성이 증진되었는가?

도시물순환체계와 연계된 습지 및 생태하천의 복원시스템 구축

습지 및 생태하천의 복원이 물순환체계와 잘 연계되었는가?

5차년도

Test-bed 습지 및 생태하천의 생물서식기능 평가 및 관리기법 Testbed 평가가 과학적으로 수행되었는가?

Test-bed 습지 및 생태하천의 물순환체계 개선효과 및 수질정화능력 평가 Testbed 평가가 과학적으로 수행되었는가?

도시지역의 수환경개선을 위한 복원기술 적용을 위한 설계안 작성

수환경개선 설계안이 기후변화대응에 적절한가?

도시생태계 개선을 위한 수환경 복원 및 관리기술의 개발

수환경복원 및 관리 기술이 도시생태계 개선에 기여하고 있는가?

최종평가

도심 물확보방안 개발 빗물의 저류 및 재이용을 통한 도시물순환체계의 개선이 이루어졌는가?

습지형 생물서식공간조성기법개발도시환경에 적합한 습지형 생물서식공간 조성

을 통한 도시지역의 생물다양성 증진이 이루어졌는가?

실개천 및 소하천의 복원기법개발도시지역의 훼손된 실개천 및 소하천복원을 통

한 도시생태네트워크 구축기법이 개발되었는가?

- viii -

Ⅰ. 연구과제명◦ 총괄 과 제 명 : 수자원부 도시생태계 적응 • 관리 기술개발

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성

○ 연구의 목적 : 도시생태계의 생물다양성 확보, 기후변화 적응 및 CO2 저감을 위해서 습지, 실개천, 소하천 등의 수자원 복원 실용화기술개발을 통하여

도시생태계 적응관리 기술을 개발.

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 ○ 연구개발의 최종목표를 달성하기 위해서 세가지 방향에서 기법개발을 모색

하고자함. 특히, 도시지역의 수생태계 복원을 통한 수생태계 비오톱 조성을

위해서 물확보방안 및 수질정화기법, 실개천 및 소하천 복원기법에 대한 실용화

기술을 개발할 계획임.

- ix -

∙ 본 연구개발은 아래 그림과 같이 연차별, 단계별 연구내용과 방법에 의해서 추진됨.

연구 내용 주요 방법

1단계

(2011년)

도시생태계개선을 위한

수환경복원관련 기술분석

및 개선방향

- 수환경복원관련기술 사례 및 선행연구

- 실용화기술 적용대상지역에 대한 생태현황조사

- 수환경복원용 식물소재 및 깃대생물종 발굴

2단계

(2012-

2013년)

도시생태계 개선 효과를

높일 수 있는 개별

수환경 복원기술 및

제품의 개발

- 물 확보방안 및 수질정화기술의 pre-test 적용

및 모니터링

- 습지형 생물서식공간 조성기술 pre-test 적용

및 모니터링

- 실개천 및 소하천 복원기법기술 pre-test 적용

및 모니터링

3단계

(2014-

2015년)

도시지역의 생물다양성

증진 및 물순환체계를

개선할 수 있는

수환경복원기술

시스템의 현장적용과

검증을 통한 실용화

- 도시형 습지 생물서식공간 조성 모델 개발

- 비점오염 저감 및 빗물의 저류 및 재이용 순환

시스템 개발

- 도시 소하천 블루 네트워크 기법개발

Ⅳ. 연구개발 결과 (최종 결과물) ○ 도시물순환체계와 연계된 투수성 포장의 개발

- 기존의 투수성 포장의 한계 (시공후 6개월 이내에 불투수성으로 변하며, 투수능력을

상실함)를 극복 한 신개념의 투수블록 개발 완료

- 국내특허 및 해외특허를 출원 등록하였으며 해외 기술 수출의 기회를 확대해 나가고

있음 (브라질 생산 및 시험생산 시작)

- 신기술 인증, 녹색기술 인증, 조달 우수자재 등 실제 현장 점검을 통하여 기존의

투수블록과 차별화된 특성을 검증 받아 다양한 인증을 확보함

- 수상: KEITI 로부터 올해의 환경기술 최우수상(2014)

서울시 환경기술 최우수상 (2013)

LH공사 도시설계 기술 대상 (2015)

○ 도시환경에 적합한 습지 및 하천의 복원 및 조성기법

- x -

- 국내 도시의 습지 및 하천에 적합한 식물 및 동물의 깃대종을 선정하기 위하여

문헌 및 현장 조사를 통해 적합한 생물종을 선택하였음

- 각 식물 및 동물 종들의 도입 및 유지관리를 위한 방안을 수립함

- 도시 하천 및 습지의 적합한 적용 공법 및 자재를 선정하여 적용할 수 있는 기본

단면을 제시함

- 습지의 경우 녹조의 발생 및 수질 악화의 우려가 있으므로 태양광을 이용한

생태정화 식물섬에 물순환 기능을 첨부하여 자연의 에너지로 수질을 정화 하는

공법과 기술을 개발함

○ pre test-bed 조성지 모니터링

- 남양주 생태정화식물섬 모니터링 및 분석

- 노원구 자연마당 식생 및 동물상 모니터링 및 분석

- 안양시 학의천 식생 및 동물상 모니터링 및 분석

- 생태옹벽블록, PLA식생매트 적용지 식생 및 호안 모니터링 및 분석

- 성남시 서현동, 노원구 공릉동, 성북구 석관초교, 전남 광양시청에 적용한

투수블록 빗물 저류량 및 온도측정 모니터링 및 분석

- 투수량 확대를 위한 침투 보조구 설치 및 효과 분석

○ 종합 test-bed 조성 및 모니터링

- 나사렛대학교 경건관 주변에 종합 test-bed 설치

- 연구과제를 통하여 개발된 모든 공법 및 기술을 하나의 현장에 종합적으로

적용하여 상호작용 및 종합적인 효과를 검증함

Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획(기대효과)

○ 물순환 도시의 적용

- 환경부가 추진중인 그린빗물 인프라 사업이나 물순환 도시에 과제로 개발된

모든 기술을 적용할 수 있으며, 상품화를 마치고 이미 시공한 사례를 충분히

확보하여 현장에서의 기술 검증이 이루어진 상태로 확대 적용이 가능하며

매출이 확대될 것으로 기대됨

- 해외 진출:

- xi -

현재 브라질에서 생산 및 시공이 이루어 지고 있으며, 2016년부터 기술료의

수입이 발생할 것으로 확실시 됨.

중국이 해면도시 건설을 국가적 프로젝트로 발표하고 2030년 까지 중국 모든

도시를 빗물의 70% 이상을 흡수 이용하는 도시로 건설하는 사업을 시작함

(중국의 여러 도시 및 기업과 기술 수출 상담을 진행중이며, MOU를 체결함)

- xii -

- xiii -

SUMMARY

(영문요약문)

Ⅰ. Title◦ General Project Name: Development of the Adaptive Management

Technology for the Urban Ecosystem, Water Resource Division

Ⅱ. The Objective & Necessity of the Research

○ Research Objective: Developing the adaptive management technology for the urban ecosystem through the development of the technology for recovering

and commercializing the water resource such as wetlands, brooks, small

rivers, etc. to secure the biodiversity of the urban ecosystem, adapt to

climate change, and reduce CO2.

- xiv -

Ⅲ. Contents and Scope ○ The development of the methodology in the three directions is pursued to

achieve the final goal of research and development. Especially, it is planned

to develop the commercial technology for the plan on securing water, the

methodology on purifying water quality, and the methodology on recovering

brooks and small rivers.

∙ The R&D is done with the research details and methodology for each year and

each stage as shown in the following figure.

- xv -

Research Details Major Methodology

Stage 1

(2011)

Direction of the

analysis and

improvement relating

to the recovery of the

water environment for

improving the urban

ecosystem

- Technical cases and precedent researches

on the recovery of the water environment

- Surveying the ecological status on the

commercialization technology application

target region

- Finding the plant material and the flagpole

species for recovering the water

environment

Stage 2

(2012-

2013)

Development of the

technology and

product for recovering

the individual water

environment to

heighten the effect of

improving the urban

ecosystem

- Applying and monitoring the pre-test on

the water securing plan and the water

quality purifying technology

- Applying and monitoring the pre-test on

the technology for creating the wetland type

living space

- Applying and testing the pre-test on the

methodology and technology for recovering

brooks and small rivers

Stage 3

(2014-

2015)

Commercialization

through the site

application and

verification of the

water environment

recovering technology

system for improving

the biodiversity and the

water circulation

system in the urban

area

- Developing the model for creating the

urban type wetland living space

- Developing the system for reducing the

nonpoint pollution and reserving and

reusing the rainwater

- Developing the urban small river blue

network methodology

Ⅳ. Results ○ Development of the water permeable packing relating to the urban water

circulation system

- Developed the new water permeable block overcoming the limitation (changing

to the water impermeable state within six months of construction and losing

the permeability) of the current water permeable packing

- Applied for and registered local and overseas patents and expanded the

opportunity for overseas technology export (started the production and the

- xvi -

test production in Brazil)

- Secured the various certifications by getting the characteristics differentiated from

the current permeable block through the actual site check including the

New Excellent Technology, Certificate of Green Technology, and good

procurement materials

- Award: The environment technology grand prize of the year, KEITI (2014)

The environment technology grand prize, Seoul (2013)

The city design technology grand prize, Land & Housing Corporation

(2015)

○ Methodology for recovering and creating the wetland and river suitable to the

city environment

- Selected suitable species through the literature and site surveys to select the

flagpoles of the plants and animals suitable to the wetlands and rivers of

local cities

- Established the plan on introducing, maintaining, and managing each of plant

and animal species

- Presented the basic section applied with the selection of the application

construction method and material suitable to the urban rivers and wetlands

- Developed the construction method and technology purifying the water quality

with natural energy by attaching the water circulation function to the

ecosystem purifying plant island using the sunlight due to the possible

occurrence of algal bloom and the deterioration of water quality in the

wetland

○ Monitoring of the pre test-bed land

- Monitored and analyzed the ecological purification plant island in Namyangju

- Monitored and analyzed the flora and fauna in Jayeonmadang, Nowon-gu

- Monitored and analyzed the flora and fauna in Haguicheon, Anyang

- Monitored and analyzed the flora and the lakefront of the ecological

retaining wall block and the PLA vegetation mat application land

- Measured, monitored, and analyzed the rainwater detention quantity and

temperature of the permeable blocks applied to Seohyeon-dong Seongnam,

- xvii -

Gongneung-dong Nowon-gu, Seokgwan Elementary School, and Gwangyang

Jeonnam

- Installed and analyzed the effect of the permeable aid to expand the water

permeability

○ Creating and monitoring the comprehensive test-bed

- Installed the comprehensive test-bed around the Holiness Hall of Korea

Nazarene University

- Verified the interaction and the comprehensive effect by comprehensively

applying in one site all the construction methods and technologies

developed through the research project

Ⅴ. Business Application Based the Outcomes

○ Application of the water circulation city

- All the technologies developed as the project in the green rainwater infra

project or water circulation city promoted by the Ministry of Environment

can be applied. The expanded application is possible with the technical

verification done in the site by sufficiently securing the construction cases

after merchandising with the expectation of expanded sales.

- Overseas Expansion:

Production and construction are being performed in Brazil. It is certain that

the income of engineering fee will be generated from 2016.

China announced the construction of the sea cities as the national project

and started the project of constructing all the cities in China as the cities

absorbing and using 70% or more of rainwater by 2030. (The business talks

with several cities and companies of China on technology export are

ongoing. MOUs were concluded.)

목 차

1. 연구수행내용 및 결과 ··········································································· 1

1-1 기술개발의 필요성 ······························································································· 1

1-2 연구의 목표 ··········································································································· 2

1-3 연구의 내용 및 범위 ··························································································· 2

2. 국내외 기술개발 현황 ··········································································· 5

2-1 국외 기술개발 현황 ····························································································· 5

3. 연구수행 내용 및 결과 ········································································· 9

3-1 실개천 및 소하천 복원을 위한 기술 및 기법 개발 ······································ 9

3-2 도심 내 수생태계 모니터링 및 생태적 관리방안 수립 ································ 47

3-3 수환경 복원을 위한 목표종 및 깃대종 선정 ··············································· 103

3-4 도시생태계 조성 및 관리기법 개발을 위한 Test-Bed 조성 ······················· 148

3-5 Pre-test bed의 기술 적용 ··············································································· 161

4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ······················································ 201

4-1 연구성과 자체평가 의견 ·················································································· 201

5. 연구결과의 활용계획 ········································································· 205

5-1 연구결과 성과활용 계획 ·················································································· 205

6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ········································· 209 6-1 수생태계 복원을 위한 기술 ············································································ 209

7. 연구개발결과의 보안등급 ································································· 213

8. NTIS에 등록한 연구시설·장비현황 ··················································· 215

9. 연구개발과제 수행이 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ······· 217

10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ·················································· 219

11. 기타사항 ···························································································· 221

12. 참고문헌 ···························································································· 223

별 첨 : 서울시 보고서 (친환경 투수블록 포장 시험시공 및 개선방안도출)

표 목 차

호안공 내부의 식물 활착 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 30

사주의 개소수 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 36

수면폭/하천폭 비(수량) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 37

하상 재료 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 38

횡방향 인공구조물 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 39

하도 정비 및 하도 특성의 자연성 정도 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 39

저수로 호안공 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 40

제방호안 재료 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 41

제내지의 토지 이용 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 41

제외지의 토지 이용 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 42

제방 이용 상태 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 43

하천별 가중치 결정 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 43

하천 수변환경 건강성 평가 척도 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 44

부소천 수변환경 조사표 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 44

4차년도 조사내용 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 49

연구의 흐름도 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 53

하천수질기준(출처: 물환경정보시스템) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 54

습지의 생태적 성능평가 방법(구본학 등, 2011) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 58

표준습지의 생태환경 조사 결과(기준표) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 59

모니터링 대상지 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6 0

수로연결형 습지 식물상 목록 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 62

주요군락 단면도 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 64

토양분석 결과수연결형 습지 생태성능평가 결과 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 66

독립형 습지 식물상 목록 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 68

포천시 생태옹벽블럭 생태성능평가 결과 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 70

순환독립형 습지 식물상 목록 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 72

포천시 생태옹벽블럭 생태성능평가 결과 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 74

수질정화식물 질소 및 인 흡수량 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 77

천안 모니터링 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 79

1차모니터링 식생 현황도 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 81

2차 모니터링 식생 현황도 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 84

2차 모니터링 식생 현황도 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 86

Test - bed 모니터링 비교표 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 88

대 체 습 지 성 능 평 가 항 목 및 평 가 기 준 (구 본 학 등 , 2011에 서 준 용 ) · · · 93

표준생태계 습지 생태성능평가 결과 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 93

표준생태계 습지 생태성능평가 결과 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 94

외래식물 및 생태계 교란종 특징 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 97

외래식물 및 생태계 교란종 관리방안 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 98

6단계 순응형 관리 프로세스 및 각 단계별 구성 요소 ·· · · · · · · · · · · · · · · · 100

2011 도심·자연습지의 목별 군집 구성 비교(개체수/m) · · · · · · · · · · · · · · · · 115

습지 및 하천의 우점종 및 우점도 지수 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 116

하천과 습지의 군집지수 비교 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 117

2012 도심·자연습지의 목별 군집 구성 비교(개체수/m) · · · · · · · · · · · · · · · · 118

도심형 및 자연형습지의 우점종 및 우점도 지수 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 120

도심형 습지와 자연형 습지의 군집분석 비교 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 121

도심형 습지 및 하천의 목별 종수 비교 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 123

도심형 하천 및 습지의 우점종 및 우점도 지수 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 126

도심형 습지와 자연형 습지의 군집분석 비교 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 127

test bed의 목별 종수 및 개체수 비교 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 131

도심형 하천의 지표 후보종 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 135

도심형 습지의 지표 후보종 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 136

2011 하천 및 습지 유형별 어류 종 조성 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 138

2012 하천 및 습지 유형별 어류 종 조성 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 139

도심형 하천 및 습지의 어류 군집 구성 비교 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 140

도심형 하천과 습지의 지표 후보종 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 142

2011년 하 천 및 습 지 일 대 에 서 관 찰 된 양 서 류 종 목 록 과 개 체 수 현 황 · · · · 143

2012년 하 천 및 습 지 일 대 에 서 관 찰 된 양 서 류 종 목 록 과 개 체 수 현 황 · · · · 144

도심형 하천 및 습지의 양서류 출현 현황 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 145

도심형 하천의 지표 후보종 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 146

도심형 습지의 지표 후보종 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 147

나비목의 주요 먹이식물과 관찰나비 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 155

다기능 생태정화 식물섬 기능 비교표 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 184

물순환 장치 기능 비교표1 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 185

물순환 장치 성능 비교표 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 186

수질분석 항목 및 방법 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 189

덕소저수지 수질조사 결과 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 190

동명저수지 수질조사 결과 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 194

항목별 수질개선 효과 ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 198

그 림 목 차

연구의 단계별 연구내용 및 방법 ······················································· 2

식생용 사면블록 ···················································································· 9

세라콘 생태블록 ·················································································· 10

지오그린 소일셀 ·················································································· 10

다공성 식생호안 블록 ········································································ 10

식생공 환경블록 ·················································································· 11

에코식생 호안블록 ·············································································· 11

스톤매트리스 ························································································ 12

전망데크의 과다 설치 및 수생식물의 훼손 ···································· 12

식생호안블록 ························································································ 13

호안생태블록 ····················································································· 13

1종 식생블록 ····················································································· 14

SEED 블록 ·························································································· 14

환경식생블록 ····················································································· 14

콘크리트 호안블록 ············································································ 15

연결식 식생호안 법면블록 ······························································· 15

스톤매트리스 ····················································································· 16

생태블록 ····························································································· 16

황토 환경블록 ···················································································· 17

호안공에 설치된 부직포 ·································································· 17

PLA식생매트 ······················································································· 18

코이어매트 ························································································· 18

갈대매트 호안 ···················································································· 19

갈대매트 ····························································································· 19

접속부위의 부실 처리로 인한 호안공 훼손 ·································· 20

에코매트 ····························································································· 20

그린식생 잔디매트 ············································································ 21

농업용 수로 정비매트 + SEED SPRAY ·········································· 21

그린황마 식생매트+복토 ·································································· 22

매트리스 개비온 ················································································ 22

거적덮기+종자씨트 ··········································································· 23

생태 옹벽블록 ···················································································· 23

생태옹벽(대형) ··················································································· 24

식생매트 종류 ···················································································· 25

돌자루공/돌바구니공(원통형) ··························································· 26

돌자루공 제원 ···················································································· 27

돌바구니공의 이음 제작 및 설치 형태 ·········································· 27

어스와이어 앵커 및 결속 방법 ······················································· 27

하도 전경 ··························································································· 28

옹벽블록 호안공 ················································································ 29

생태블록 호안공 ················································································ 30

5차년도 연구 내용 ·············································································· 50

수변부 모양의 가이드 라인(정진용, 2008) ······································ 57

대체습지 생태성능 평가항목 (구본학 등, 2011) ····························· 59

수로연결형 습지 현황사진 ································································· 61

천안시 병천면 현존식생도 ································································· 63

주요군락 단면도 ·················································································· 63

독립형 습지 현황사진 ········································································ 67

순환독립형 습지 현황사진 ································································· 71

상명대학교 식생현황도 ······································································ 72

주요군락 단면도 ················································································ 73

Test-bed 모니터링 대상지 위치(나사렛대학교-베데스다 연못) ·· 76

Test-bed 현황 ···················································································· 78

Test-bed 물순환체계도 ···································································· 78

Test-bed 습지모니터링 ···································································· 79

식재완료후 현황 ················································································ 80

1차모니터링 현황 ·············································································· 82

식생관리후 현황 ················································································ 83

2차모니터링 현황 ·············································································· 85

3차모니터링 현황 ·············································································· 87

식물현황 ····························································································· 31

순응형관리 6단계 프로세스 ····························································· 99

2011 자연형 하천의 지점위치 및 전경 ········································· 105

2011 도심형 하천의 지점위치 및 전경 ········································· 105

2011 자연형 습지의 지점위치 및 전경 ········································· 105

2011 도심형 습지의 지점위치 및 전경 ········································· 106

2012 자연형 하천의 지점위치 및 전경 ········································· 106

2012 도심형 하천의 지점위치 및 전경 ········································· 106

2012 도심형 하천의 지점위치 및 전경 ········································· 106

2012 도심형 습지의 지점위치 및 전경 ········································· 107

도심형 하천의 지점위치 및 전경 ··················································· 107

도심형 습지의 지점위치 및 전경 ················································· 107

도심형 습지 및 하천의 지점위치 및 전경 ·································· 108

도심형 습지 test bed의 지점위치 및 전경 ································ 109

저서성대형무척추동물의 습지 및 하천 조사방법 ······················· 109

2011 자연형 및 도심형 하천의 지점위치 및 전경 ···················· 111

2011 자연형 및 도심형 습지의 지점위치 및 전경 ···················· 111

어류 조사장면 ················································································· 112

2011 자연형 하천 및 습지의 지점 전경 ····································· 113

도심형 하천의 분류군별 출현 종수(좌) 및 개체수(우) 비율 ····· 124

도심형 습지의 분류군별 출현 종수(좌) 및 개체수(우) 비율 ····· 124

도심형 하천과 도심형 습지의 군집분석 비교 ···························· 128

도 심 형 하 천 의 섭 식 기 능 군 별 출 현 종 수 (좌 ) 및 개 체 수 (우 ) 비 율 ··· 129

도 심 형 습 지 의 섭 식 기 능 군 별 출 현 종 수 (좌 ) 및 개 체 수 (우 ) 비 율 ··· 129

도심형 하천과 습지의 군집안정성 분석 ······································ 130

test bed의 분류군별 출현 종수(좌) 및 개체수(우) 비율 ··········· 131

도 심 형 하 천 의 섭 식 기 능 군 별 출 현 종 수 (좌 ) 및 개 체 수 (우 ) 비 율 ··· 132

도심형 하천과 습지의 군집안정성 분석 ······································ 132

하천과 습지의 유형별 종수 ··························································· 134

하천과 습지의 유형별 종수 ··························································· 141

하천과 습지의 유형별 종수 ··························································· 146

Test-bed 위치도 ················································································ 150

위치도 ································································································· 150

양서류 서식과 산란을 위한 습지 구조 ·········································· 152

생물․생태공학적인 저습지조성 기법 ·············································· 154 양서류 대체서식지의 식재평면도 예시 ·········································· 156

기본구상안 ························································································· 157

종합계회도 ························································································· 157

공사계획 평면도 ················································································ 158

시설물, 포장계획도 ··········································································· 158

식재계획도 ······················································································· 159

수경설비계획도 ················································································ 159

A, B 단면상세도 ·············································································· 160

C, D 단면상세도 ············································································· 160

결합틈새투수블록의 샘플모형 ························································· 161

기존 보도블록 및 투수블록의 문제점 ············································ 162

기술의 포장구조 및 시스템 ····························································· 163

현장별 전경사진 ················································································ 164

분당구 서현동 강우 후 시간별 온도측정 결과 ···························· 166

분당구 서현동 강우 후 일차별 온도측정(오후 3시) ···················· 166

노원구 공릉동 강우 후 시간별 온도측정 결과 ···························· 167

노원구 공릉동 강우 후 일차별 온도측정(오후 3시) ···················· 167

성북구 석관초교 앞 강우 후 시간별 온도측정 결과 ··················· 168

성북구 석관초교 앞 강우 후 일차별 온도측정(오후 3시) ········· 168

광양시청 주차장 강우 후 시간별 온도측정 결과 ······················· 169

광양시청 주차장 강우 후 일차별 온도측정(오후 3시) ·············· 169

분당시 서현동 강수량(2014년 3~10월) ······································· 170

노원구 공릉동 강수량(2014년 3~10월) ······································· 171

성북구 석관초교 강수량(2014년 3~10월) ··································· 171

전남 광양시청 주차장 강수량(2014년 3~10월) ·························· 172

투수블럭의 Pre-test bed 단면 ······················································ 173

투수블럭의 Pre-test bed 설치지역 도면과 설치 현장 모습 ··· · 173

투수블록의 실험결과 ······································································ 174

물순환형 생태정화 식물섬 개념도 ··············································· 176

물순환장치 도면 ·············································································· 177

수질개선형 생태정화 식물섬 개념도 ··········································· 178

물순환형 생태정화 식물섬 유지관리 모습 ···································· 179

형태 및 제원 ··················································································· 180

물리적 수처리 장치의 구성도 ······················································· 180

틴달현상으로 침강 ·········································································· 181

전자유도 ··························································································· 182

덕소, 동명저수지 수질개선장치 및 수질조사 지점도 ················ 188

전년대비 월별 COD변화 ································································ 191

전년대비 월별 SS변화 ···································································· 191

전년대비 월별 T-N변화 ································································· 192

전년대비 월별 T-P변화 ·································································· 192

전년대비 월별 Chl-a변화 ······························································· 193

전년대비 월별 COD변화 ································································ 195

전년대비 월별 SS변화 ···································································· 195

전년대비 월별 T-N변화 ································································· 196

전년대비 월별 T-P변화 ·································································· 197

- 27 -

- 1 -

1 연구수행내용 및 결과

1-1 기술개발의 필요성

∙ 기후변화로 인해 도시열섬현상 심화, 홍수 등 도시 및 도시생태계의 생태적 안정성에 문

제가 나타나고 있고, 인구증가와 인간을 위한 토지이용 요구의 증가에 따라 도시생태계가

제공하는 생태계 서비스가 취약해짐.

∙ 도시의 생태적 문제는 환경오염의 축적, 도시생태계의 균형파괴, 도시기후 변화로 요약

할 수 있으며, 도시기후 변화의 대표적인 사례로는 열섬현상과 도시홍수 및 지하수 고갈,

생물다양성 위협 등이 있음.

∙ 도시생태계의 파괴란, 기후변화의 적응성 취약, 도시 내 동식물 서식공간의 감소 및 오

염, 그리고 생물종의 감소를 말하며, 더 나아가 생태계의 안정과 균형이 파괴되어 복원력

과 자생력이 상실됨.

∙ 지금까지의 공원, 하천, 인공지반녹화 등을 조성하여 도시생태계 복원을 위해 많은 지자

체의 노력이 있었음.

∙ 도시생태계의 개선을 통한 생물다양성의 증진과 쾌적한 환경을 조성하기 위한 노력들이

빠르게 확산되고 있는 가운데 습지 및 하천의 복원은 대표적인 생태계 복원의 주요 관심

사라고 할 수 있음.

∙ 습지 및 하천의 생태적 기능회복에 있어 가장 중요한 분야는 식생분야이며, 건강한 하천

환경 조성을 위해서는 습지 및 하천 식생을 이용한 생태적 복원 기회를 극대화 시켜야 할

필요가 있음.

∙ 도시하천의 생태복원은 식물의 활착, 발달이 생태계 회복의 가장 큰 관건이라고 할 수

있음.

∙ 하천복원시 적절한 수종의 선택을 위해서는 복원 대상지 주변 하천의 현존 식생을 조사

하여 수환경 유형별(실개천, 습지, 하천 등) 잠재자연식생에 적합한 수종을 발굴할 수 있음.

∙ 그러나 아직 이러한 복원의 성패를 좌우하는 식물종의 선정, 식생복원방법, 구조적인 안

정성, 관리기법에 대한 연구 등이 부족한 실정임.

∙ 특히, 현재 친환경 재료를 이용한 콘크리트블록이 시공된 하천 호안에는 많은 문제점들이

나타나고 있으며, 식물의 식생이 어렵고, 물고기나 수서곤충 등의 서식이 어려워 하천의 수

질이 자연 정화되지 못하는 등 하천의 수질을 개선하는데 큰 도움이 되지 못하고 있음.

∙ 세계의 기후변화와 도시화 및 산업화로 인한 불투수층의 증가는 수자원의 부족과 생태

계의 변화, 하천수질의 심각한 오염을 초래하고 있음.

∙ 이를 위해서는 기후변화에 대응하고 생물다양성증진에 기여하고 탄소저감을 할 수 있는

습지, 실개천, 소하천 등의 실제적인 수환경복원 기술의 개발이 요구됨.

∙ 따라서 본 연구에서는 도시생태계를 개선 할 수 있는 도시생태계 적응관리 기술의 일환

으로 수환경복원 실용화기술을 개발하고자 함.

- 2 -

1-2 연구의 목표

∙ 본 연구개발의 최종목표는 도시생태계의 생물다양성 확보, 기후변화 적응 및 CO2 저감

을 위해서 습지, 실개천, 소하천 등의 수자원 복원 실용화기술개발을 통하여 도시생태계

적응관리 기술을 개발하는데 있음.

∙ 이러한 연구개발의 최종목표를 달성하기 위해서 세가지 방향에서 기법개발을 모색하고

자함. 특히, 도시지역의 수생태계 복원을 통한 수생태계 비오톱 조성을 위해서 물확보방안

및 수질정화기법, 실개천 및 소하천 복원기법에 대한 실용화기술을 개발할 계획임.

- 물확보방안 및 수질정화기법개발: 수질정화기법을 이용한 비점오염 저감과 빗물의

저류 및 재이용을 통한 도시물순환체계의 개선

- 습지형 생물서식공간조성기법개발: 도시환경에 적합한 습지형 생물서식공간 조성을

통한 도시지역의 생물다양성 증진

- 실개천 및 소하천의 복원기법개발: 도시지역의 훼손된 실개천 및 소하천복원을 통한

도시생태네트워크 구축기법개발

1-3 연구의 내용 및 범위

∙ 본 연구개발은 아래 그림과 같이 연차별, 단계별 연구내용과 방법에 의해서 추진됨.

연구 내용 주요 방법

1단계

(2011년)

도시생태계개선을 위한

수환경복원관련 기술분석

및 개선방향

- 수환경복원관련기술 사례 및 선행연구

- 실용화기술 적용대상지역에 대한 생태현황조사

- 수환경복원용 식물소재 및 깃대생물종 발굴

2단계

(2012-

2013년)

도시생태계 개선 효과를

높일 수 있는 개별 수환경

복원기술 및 제품의 개발

- 물 확보방안 및 수질정화기술의 pre-test 적용

및 모니터링

- 습지형 생물서식공간 조성기술 pre-test 적용

및 모니터링

- 실개천 및 소하천 복원기법기술 pre-test 적용

및 모니터링

3단계

(2014-

2015년)

도시지역의 생물다양성

증진 및 물순환체계를

개선할 수 있는

수환경복원기술 시스템의

현장적용과 검증을 통한

실용화

- 도시형 습지 생물서식공간 조성 모델 개발

- 비점오염 저감 및 빗물의 저류 및 재이용 순환

시스템 개발

- 도시 소하천 블루 네트워크 기법개발

연구의 단계별 연구내용 및 방법

- 3 -

구분 연구개발의 목표 연구개발의 내용 비고

1차년도

-습지형생물서식공간조성기법 검토- 관련 문헌 검토 및 적용사례 현장조사를 통하여

문제점 및 개선방향 제시

-실개천 및 소하천복원기법 검토- 관련 문헌 검토 및 적용사례 현장조사를 통하여

문제점 및 개선방향 제시

-수환경복원을 위한 고유 식물종의

선정

- 문헌자료 분석 및 현장조사의 실시

- 기후변화에 대비한 습지 및 하천변 고유식물종의

특성 파악

- 수환경복원을 위한 예비 고유식물종의 선정

-수환경복원을 위한 깃대생물종의 선

정

- 문헌자료 분석 및 현장조사의 실시

- 수환경복원을 위한 예비 깃대생물종의

선정

2차년도

-습지 및 하천 비오톱의 생태적 특성

분석-습지 및 하천변 비오톱의 생태적 특성분석

-빗물을 이용한 생태연못 및 습지조성

기법-빗물 순환체계를 고려한 인공습지조성기법

-기후변화에 대비한 지속가능한 생태

호안공 설치 및 유지관리기법개발

-기후변화에 대비한 지속가능한 생태호안공 설치

및 유지관리기법개발

3차년도

-도시환경에 적합한 습지 및 생태하천

조성기법개발

-도시환경에 적합한 습지 및 생태연못 조성기법

-기후변화에 대비한 습지 및 하천변 수생식물식재

기법 수립

-빗물침투 및 저류를 통한 도시물관리

기법개발

- 빗물침투기능이 개선된 투수블럭의 개발

- 빗물을 이용한 생태연못의 조성기법

-온실가스 저감을 위한 습지식물 발굴

및 생태습지 조성기법

- 온실가스 저감을 위한 습지식물의 발굴 및 생태

습지 조성기법

4차년도

-도시환경에 적합한 습지 및 하천변

고유종 식생복원기법

-도시환경에 적합한 습지 및 하천변 고유종 식생

복원기법

-도시환경에 적합한 습지비오톱의 조

성기법

- 도시지역의 생물다양성을 증진시키는 습지비오

톱 조성기법

-도시물순환체계와 연계된 습지 및 생

태하천의 복원시스템 구축

- 빗물의 저류 및 저장, 순환체계를 고려한 수환경

기반의 시스템의 개발

- 물순환체계를 고려한 습지 및 생태하천의 복원

시스템 구축

5차년도

-Test-bed 습지 및 생태하천의 생물

서식기능 평가 및 관리기법

-Test-bed 습지 및 생태하천의 생물서식기능 평

가 및 관리기법

-Test-bed 습지 및 생태하천의 생태성능평가 및

관리방안

-Test-bed 습지 및 생태하천의 물순

환체계 개선효과 및 수질정화능력

평가

-Test-bed 습지의 수질정화능력 및 물순환체계

개선효과 평가

-Test-bed 습지 및 생태하천의 빗물침투 및 저류

능력 평가와 물순환체계 개선효과 평가 및 관리

기법

-도시지역의 수환경개선을 위한 복원기

술 적용을 위한 설계안 작성

-도시지역의 수환경개선을 위한 복원기술 적용을

위한 설계안 작성

-도시생태계 개선을 위한 수환경 복원

및 관리기술의 개발

-수자원 복원 및 관리기술을 통한 도시생태계 적응

관리기술 지침서 개발

- 4 -

- 5 -

2 국내외 기술개발 현황

2-1 국외 기술개발 현황

가. 국내 기술개발 동향

◦최근 친환경 정비 사업과 4대강 살리기 사업, 새만금사업 등 하천사업이 자연형하천복원사업으로 진행됨에 따라 식생블럭의 시장이 점점 증가되고 있으며, 특히 식물의 생육과

제방의 안정성을 고려한 다공성 식생블럭과 식생매트 제조기술의 시장이 친환경 복원사업

으로 바뀜에 따라 더욱 커지고 있음.

◦전체 친환경 정비 사업에서 자사기술을 적용할 수 있는 시장규모는 국내 시장규모의 15%이상으로 해외시장규모는 더 크다고 볼 수 있다. 따라서 보다 환경친화적이고 생태계가

풍부한 신기술 제품의 개발이 요구되어지고 있음.

◦또한, 재활용할 수 있는 고령토와 맥반석, 재생골재, 폐유리 등 산업폐기물 사용을 통하여 석산의 무분별한 개발방지와 친환경 자연재료를 이용하여 친환경성 제품을 이용한 경제적

효과를 볼 수 있을 것임.

◦현재 정부에서 추진하고 있는 환경생태관련 사업예산은 다음과 같음.

- 새만금 개발 사업(2020년까지 총 18조 9천억 투입 예정, 하천생태복원 5조원)

(1) 기술개발의 차별성

◦본 연구를 통해서 개발될 기술의 차별성은 다음과 같음. 특히, 본 연구에서는 도시지역의 수생태계를 복원을 통한 수생태계 비오톱조성을 위해 아래와 같은 차별된 기술을 개발하

고자 함.

- 빗물의 침투를 통한 지하수 확보 및 저류를 통한 수자원 확보기술의 개발

- 도시생태계를 고려한 물순환체계의 회복, 분산형 비점오염관리 및 빗물저류기능 향상을

위한 입체형 물관리기술 개발

- 생태정화기능의 식물섬과 물순환을 이용한 연못의 수질정화기술개발

- 자연지역의 습지비오톱의 특성을 분석하여 도시환경에 적합한 습지형 생물서식공간조성

기법의 개발

- 실개천 및 소하천(도심형 하천)복원에 필요한 특화된 제품개발과 이를 통한 생태적 블루

네트워크를 형성할 수 있는 제품개발

- 6 -

◦이를 위해 본 연구기관에서 보유하고 있는 제품 및 기술을 제시하면 다음과 같으며, 본 연구를 통하여 이러한 기술의 실용화 및 개선방향을 모색하고자 함.

① 식생호안블럭 및 식생매트◦종래 콘크리트 소재의 호안블록을 설치하는 보강토 옹벽공법, 합성수지매트, 철망으로 격자

형 틀을 만들어 그 내부에 돌을 채우는 게비온 공법등이 많이 사용되어 왔다. 그러나 이와 같은 방법은 콘크리트나 합성수지 등이 최근 환경에 대한 관심 증대에 따라 친환경적이지 못하다는 문제점이 있었음.

◦따라서, 이러한 사회적 요구에 의해 친환경적인 환경에 무해한 소재의 개발이 많이 이루어지고 있으며, 구체적으로 이러한 친환경 소재로는 코이어(야자섬유), 황마, 볏짚 등이 있다. 또한, 이런 천연소재를 이용한 식생매트, 식생네트, 식생롤, 및 주머니 등 여러 가지 식생자재 제품이 생산되고 있음.

◦그러나, 이와 같은 천연 소재로 만들어진 식생자재는 그 자체가 내구성이 강하지 못할 뿐 아니라, 이러한 천연 소재로 만들어진 식생 자재 및 로프를 이용하여 식생대를 형성할 경우 물, 공기 등의 외부 환경에 의해 빨리 부식되어 내구성이 약화되는 문제점이 있었음.

◦호안 블록 등으로 사용되는 식생 매트의 경우 종자가 뿌리내리고 싹을 틔워 안정화하기까지 식생 매트의 형태가 유지되면서 적절한 수분 공급이 필요하나, 현재 천연 소재로 만든 식생 매트의 경우 설치 후 안정화할때까지 형태가 유지되지 못하여 식물이 고사하거나, 때로는 지나친 수분으로 인하여 종자가 부패하는 문제도 발생하였음

◦이러한 문제를 해결하기 위해서 자연소재의 생분해성 PLA의 옥수수전분으로 친환경적인 자연재료를 이용하여 저수호안이나 고수호안에 이용될수 있는 식생매트를 보완하여 기존에 사용되는 로프 및 식생 자재의 표면을 고무 성분 함유 조성물로 코팅하여 로프 및 식생 자재의 내구성 및 형태 안정성을 높이는 제품임.

② 다기능 생태정화 식물섬◦기존의 인공식물섬의 수질정화효율이 10∼20% 내외의 결과를 보이고 있으나 본 생태정화

식물섬은 수생 식물에 의한 오염물질저감과 미생물접촉여재에 의한 고농도의 처리효율이 가능함.

◦기존 디스크타입의 분배방식과는 달리 4개의 분배관의 지름을 200mm이하로 조성되어 토출되는 직접흐름의 유속 증가시켜 유도흐름량을 증가시키는 방법으로 개발되어 기존 외국제품의 흐름보다 약 1.5배 향상 시켜 기존 낮은 순환량을 증가시키고 다양한 경관조성 및 생태환경 복원기능을 포함한 물순환면적을 증가시켜 정체수역의 수질개선방안에 타 경쟁 제품대비 우수하다할 수 있음.

③ 비점오염원 유출수 정화처리시스템◦특정 지역에 한정되지 않고 광범위하게 산재되는 비점오염원을 초기에서부터 자연생태적으

로 정화하여 환경오염을 근원적으로 방지할 수 있도록 한 처리시스템.

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◦정화여재와 다공성관에 의해 구성된 1차 저감시설(침투형 저류지)와 수생식물이 식재된 2차 저감시설(인공습지)가 결합된 형태로 1차침전조에 의한 물리적 수처리와 2차침전조에 의한 생물학적 수처리를 통해 정화효율을 극대화시킨 비점오염원 처리시설.

◦물리적 형태와 생태형의 결합으로 적은 부지면적 소요, 단일 장치형 또는 생태형 보다 물리적인 수처리와 생물적인 수처리로 정화효율이 높음.

◦갈대, 줄, 세모랭이, 창포, 부들 등 수생식물의 식재를 통한 경관성을 향상시킴.◦기존의 장치형과 차별화된 중력만을 사용함으로써 자연스러운 정화효과를 볼 수 있으며, 다

공성 재질을 사용함으로서 횡적인 오염수의 정화뿐만 아니라 종적으로의 정화도 같이 할 수 있어 틀로써의 단순한 기능이 아닌 정화장치로서의 또 하나의 기능을 가져 시설 내 남은 잔류유량이 장기간 체류 시 부패로 인한 2차오염 또는 해충발생 등 문제점을 예방함. 매트의 교환을 통한 유지관리의 편리성을 부여함.

④ 자연형 인공습지 조성을 통한 점오염원 수질정화◦도시 내 설치된 하수처리장이나 고농도의 비점오염 물질을 상하흐름형 고효율 인공습지를

우선 통과한 후 생태연못에 유입토록 하고, 생태연못에 유입된 수체는 첨전 및 여과 생물학적인 처리와 함께 생태정화식물섬을 이용하여 추가적인 정화가 이루어짐.

◦정화된 수체는 생태 계류를 통하여 생태습지로 유입되고 생태습지 내 수질정화효율이 높은 식물 및 미생물에 의해 수질정화 후 하천유지용수로 사용되거나 수변환경조성용수로 이용하게 되도록 하는 순환시스템을 도입함.

◦상하흐름형 고효율 인공습지를 조성하기 위한 구조물의 바닥을 평탄하게 시공하여 구조물의 공사기간을 줄임과 동시에 오수에 함유되어 있는 부유물이 침전되어 발생되는 슬러지를 퇴적시킬 수 있는 공극률이 큰 별도의 배양토층을 형성하여 배양토층의 공극폐쇄 현상을 지연시켜 오수의 처리용량을 증가시키고 정화효과를 향상시킬 수 있고 굴토된 측면에는 돌들이 적층된 돌망태가 구비되어 처리효율을 향상시킬 수 있는 특성이 있으며, 구조물의 바닥에 퇴적되는 슬러지를 제거할 수 있도록 구조물의 하단에 슬러지 재거용 밸브를 설치하여 오수 정화효과를 현저하게 향상시킬 수 있음.

◦침전조 및 저류조를 거치면서 유입수는 비점오염물질을 포함한 토사와 큰 협잡물이 제거되고, 접촉여재는 무수히 많은 공극과 적절한 양이온 치환능력(CEC)을 보유하여 식물생육을 더욱 촉진시켜 미생물의 생육을 활발하게 하여 영향물질을 흡착시키고, 서서히 수질정화식물이 이용할 수 있게 함으로서 생태연못의 수질이 정화될 수 있도록 하였고, 생태연못에서 자연분해기간을 거치는 동안 인공습지에 계속적인 순환을 통해 분해효율을 증대시킬 수 있음.

◦특히 고효율 인공습지의 설치는 유지관리비용이 낮고, 운영이 단순하여 수질개선에 큰 도움이 될 것으로 판단되며 동물들의 휴식처 및 섭식처의 역할과 우수한 경관형성으로 친수공간이 창출될 수 있도록 할 계획함.

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3 연구수행 내용 및 결과

3-1 실개천 및 소하천 복원을 위한 기술 및 기법 개발

가. 형태별 호안공의 특성 및 적정 형태 선정

(1) 다공성블록(소형) 호안공

(가) 식생형 사면블록

∙ 19~25mm의 골재를 사용하므로 블록에 연속공극이 형성되어 식물의 뿌리가 블록을 통과

하여 지반에 자리를 잡아 토사유출을 방지하며, 블록과 지반을 일체화시키고 공기 소통이

원활하여 지중생태계를 보전한다. 또 블록끼리 서로 맞물려 시공하므로 이탈현상을 막아

전체적으로 일체화되어 안정적이다.

∙ 기존의 공극블록보다 큰 친환경 골재를 사용해서 식물 뿌리의 활착이 쉽고, 다양한 식생

의 도입이 가능하다. 또한 미생물, 곤충, 동물 등의 생명체의 서식 공간을 충족시키며 전

면녹화하여 자연 상태로 복원해 주변경관과 조화를 이룬다.

∙ 혼화재(고로슬래그)를 첨가하여 휨 강도 및 압축강도가 우수하고 겨울철 동결/융해에 대

한 파손을 방지한다.

∙ 초기에 식생관리가 필요하다.

∙ 제품크기는 550×450×100이다.

식생용 사면블록

(나) 세라콘 생태블록

∙ 친환경 무기소재를 사용하여 자연환경 친화적으로 생물의 다양성을 보존할 수 있으며

순환(재생)골재를 50%이상 사용하여 자원재활용 효과가 크다.

∙ 휨 강도 및 압축 강도가 비교적 크고 겨울철 동결/융해에 대한 파손을 방지한다.

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∙ 초기에 식생이 발아시기에 관리가 필요하다.

∙ 제품크기는 500×500×100이다.

세라콘 생태블록

(다) 지오그린 소일셀

∙ PH가 8정도로 중성이고, 황토색이어서 표면이 노출되어도 주위 환경과 조화를 이

뤄 친환경적이다.

∙ 지속적인 식생유지관리가 필요하다.

∙ 제품크기는 500×500×100이다.