해외리포트 재해저감을 위한 미국의 녹색도시 구축현황 및 시사점 한우석 국토연구원 책임연구원 머리말 기후변화에 따른 물순환 변화는 전 세계적으로 홍 수, 가뭄, 폭염 등과 같은 많은 자연재해를 유발시 키고 있다. 특히 도시지역은 물이 스며들지 못하 는 불투수 면적 증가로 강우 발생 시 홍수피해가 빈번히 발생한다. 물은 높은 잠열(latent heat)을 가지고 온도변화를 완충해주는 기능을 한다. 하지 만 도시지역은 수분을 머금을 수 있는 녹지가 부 족하고, 도시 건천화 등으로 인해 상대적으로 습 도가 낮아 온도변화에 쉽게 반응하게 되고, 결과적 으로 도시열섬 현상의 가중에 의한 폭염피해도 속 출하고 있다. 기후변화에 따른 물순환 변화와 오염 물질을 대량 포함하고 있는 도시의 초기유출(first flush)은 수질을 악화시켜 자연생태에 상당히 많은 악영향을 미치고 있다. 최근 미국을 중심으로 기 후변화 및 도시화와 같은 여건변화에 대응하기 위 해 저영향개발(Low Impact Development: LID) 을 활용한 녹색도시의 구현이 활발하게 진행되고 있다. 녹색도시는 강우 발생 시 저영향개발 기법 의 침투, 저류, 증발산의 기능을 활용하여 물을 분 산하여 머금고 있기 때문에 기후변화에 따른 대형 홍수발생 시 위험을 분산시켜 피해를 저감시킬 수 있다. 또한 저영향개발은 도시열섬현상 완화와 초 기유출의 비점오염을 저감시키는 역할도 수행한 다. 이 글에서는 미국 주요 도시의 저영향개발을 활용한 녹색도시 구축 및 정책방안 등에 대해서 살펴보고자 한다. 미국의 저영향개발 기법 미국에서는 저영향개발을 활용한 녹색도시 구 축이 한창이다. 저영향개발은 소규모 분산형 자연친화적인 기법을 활용해 우수 유출의 발생 원부터 우수 유출량 및 비점오염을 저감시키고, 유출속도를 지연시켜 도시지역의 물순환 상태 108
를 개발 이전과 가깝게 유지하기 위한 기법이다. 저영향개발 개념은 1990년대 미국 메릴랜드주 의 PGDER(Prince George s County, Maryland Department of Environmental Resources)에서 우수 유출량 조절 및 비점오염 저감기능을 할 수 있는 생태저류지(bio-retention) 개발을 추진하면 서 소개되었다. PGDER에서는 투수율이 높은 토 양과 오염에 영향을 덜 받는 식물을 식재한 소규 모 생태저류지를 도시 곳곳에 설치하면, 도시화에 따라 발생하는 물순환의 부정적인 영향(홍수피해, 비점오염물 등)을 감소시킬 수 있다고 제안했다. 저영향개발은 기후변화, 도시화 등에 따라 발 생할 수 있는 많은 문제를 친환경적으로 해결할 수 있고 녹색도시를 구축할 수 있다는 장점을 인 정받아, 다양한 전략 및 기법 개발이 활발히 이루어 지고 있다. 소규모 분산형 저영향개발 시설물의 전략적 배치, 연결된 불투수지역(Direct Connected Impervious Area: DCIA) 1) 최소화, 개발계획과 의 병행 시행, 주민교육 및 지원제도 등을 통한 주 민 참여 유도 등이 저영향개발 기법을 도시 내에 서 효율적으로 설치할 수 있는 전략기법으로 인 식되고 있다. 첫째, 저영향개발 기법의 중요한 핵심전략은 소규모 분산형 저영향개발 시설물의 전략적 배 치다. 공간적인 한계로 도시지역에서 대규모 저영 향개발 시설물을 설치하기는 어렵다. 공원 등과 같은 도시지역의 대표적인 녹지에서는 저영향개 발 시설물을 대규모로 설치할 수 있지만, 거의 대 부분의 저영향개발 시설물은 화단, 가로수, 옥상 등에 소규모 분산형으로 설치된다. 효과를 극대 화하기 위해서는 강우 발생 시 우수의 유출경로를 따라 전략적으로 설치해야 한다. 둘째, 연결된 불투수지역의 최소화가 저영향개 발 설치의 핵심전략 중에 하나다. 불투수 면적만 을 따라 하천, 하수도 등 수원으로 흘러가는 유출 수의 유속은 상당히 빨라 홍수 발생 가능성을 증 가시키며, 비점오염물질을 다량 포함하고 있어 수 질오염의 주범이 된다. 이러한 불투수지역을 최소 화하는 것은 홍수피해 저감과 비점오염원 저감을 위해 꼭 필요한 전략이다. 셋째, 저영향개발 기법은 개발계획과 병행하여 시행하는 것이 중요하다. 별도로 저영향개발 설치 시에는 많은 비용과 시간이 소요되기 때문에, 재 개발 또는 신규 개발할 때 우수 유출 경로를 고려 하여 불투수지역을 최소화하는 소규모 분산형 시설물 설치가 필요하다. 마지막으로 주민교육과 지원제도를 통한 주민 들의 자발적인 참여를 유도하는 것이 중요한 핵심 전략이다. 도시의 많은 부분이 민간 소유물로 구 성되어 있기 때문에, 성공적인 녹색도시를 구축하 기 위해서는 민간의 참여가 꼭 필요하다. 이를 위 해 지속적인 교육과 다양한 인센티브 제도를 활용 한 민간참여 유도가 필수요소다. 최근 들어 다양한 저영향개발 기법들이 개발 되고 있다. 대표적인 저영향개발 기법들은 빗물정 원(rain garden) 생태저류지(bio-retention), 옥상 1) 강우 발생 시 빗물이 투수지역을 거치지 않고 불투수지역만을 따라 하천 및 하수관거 등 수원으로 유입될 때, 이 우수 유출 경로상에 있는 연결된 불 투수지역. 109
해외리포트 <그림 1> 빗물정원(좌)과 생태저류지(우) 출처: www.sws-sssd.org/. <그림 2> 옥상녹화 모식도(좌)와 사례(우) ECOROOF diagram (figure 1) section view-not to scale Fvegetation (succulents, such as sedum: herbs; grasses Parapet (edge of building) Flashing Mulch or materials to prevent wind and rain erosion G-Gravel Ballast(optional) Separation structure (optional) A-Structural roof support 출처: Hinman. 2005. B-Waterproof membrane C-Root barrier(if needed) D-Drainage E-Growth medium(soil) 2-6inches H-Drain 녹화(rooftop garden), 가로수 저류박스(treebox), 지붕홈통 분리(downspout disconnection), 투수 성 포장(permeable pavers) 등이다. 빗물정원과 생태저류지는 1990년대에 PGDER에서 전형적인 빗물최적관리기법(Best Management Practices: BMPs)을 활용하여 친환경적인 방법으로 고안해 낸 기법이다. 빗물정원과 생태저류지는 물리적인 정화기능과 생태적 기능을 결합하여 고안된 기법 으로, 주로 불투수지역의 하류 배수로에 식물을 이용한 소규모 화단 및 저류지를 만들어서 우수 유출 저감 및 비점오염원 저감 등에 활용한다. 빗 물정원은 단독주택 정원에, 생태저류지는 주차장, 도로중앙 등 불투수 면적이 크고 비점오염물이 많 이 발생하는 곳에 주로 설치한다. 옥상녹화는 고대 도시에서부터 조경을 목적으 로 설치되어온 친환경적인 도시시설물 설치 방식 이다. 옥상녹화를 통해 우수 유출량을 감소하고 유출속도를 지연시켜 홍수피해 저감에 기여할 수 있다. 또한 옥상녹화는 도시의 열섬효과 감소에 따른 건물의 에너지 소비 절약, 공기정화 및 온 110
<그림 3> 가로수 저류박스 모식도(좌)와 적용 사례(우) Freeboard sized for chamber capacity Sidewalk Curb High rate biofilter Street Weepholes on bottom and side away from street subgrade Bottom and sides could be open to compacted subgrade to allow i nfiltration and elimination of commection to strom drain Curb inlet Possible storm drain connection if in tight urban situation 출처: www.ladstudios.com/ladsites. 실가스의 배출 감소 <그림 4> 지붕홈통 분리 등에도 효과적이다. 건물옥상은 도로와 더불어 도시의 대 표적인 불투수지역 이고, 개인이 소유 한 건물이 많다. 옥 상녹화는 주민들의 참여가 중요한 요소 출처: www.u-s-c.org/html/documents/rainwaterisgood.ppt. 이기 때문에, 인센 티브 및 다양한 조 례 등을 활용하여 주민들의 자발적인 참여를 유 량확장을 계획했지만, 예산 및 시간적 한계로 계 도하고 있다. 획이 지연되자, 상대적으로 비용이 저렴한 가로수 가로수 저류박스 개념은 1999년 Carr et al.에 저류박스를 도로에 설치하였다. 가로수 저류박스 의해서 소개되었고, 일리노이주에 있는 Skokie와 를 설치하여 다년간 강우에 따른 유출수를 모니터 Wilmette 지역에서 시범사업으로 설치되었다. 이 링한 결과 유출수 저감 및 비점오염 저감에 상당 지역들에서는 기후변화에 따른 강우량 증가와 도 한 효과가 있는 것으로 증명되고 있다. 시화에 따른 불투수 면적 증가 등으로 침수피해가 지붕홈통 분리는 개인주택이나 소규모 건물 등 빈번히 발생했다. 피해저감을 위해 하수관거의 용 에서 손쉽게 할 수 있고, DCIA를 저감시키는 데 111
해외리포트 <그림 5> 높은 공극의 투수성 포장(좌)과 블록방식의 투수성 포장(우) 출처: SCA Consulting Group, Lacey, WA. 효과적인 방법으로 인식되고 있다. 건물의 지붕홈 통은 직접 우수배수관으로 연결되어 있는 경우가 많다. 지붕홈통을 분리하여 투수지역을 한 번 거 쳐 배수관으로 물이 유출되면, 효과적으로 DCIA 를 감소시킬 수 있다. 투수면적이 적거나 지붕홈 통 주변이 불투수 면적일 경우에는 표면이 거친 인공수로를 설치하면 유출속도를 지연시키는 효 과를 높일 수 있다. 투수성 포장은 공극(pore space)이 큰 포장 재 료를 사용하는 방식과 블록을 사용하는 방식 등 이 있다. 투수성 포장은 일부 도로, 주차장 등에 서 주로 사용되고 있다. 투수성 포장은 높은 설치 비용 및 유지 관리 비용 등으로 제한적으로 사 용되고 있다. 미국의 녹색도시 구축정책 및 사례 미국 도시들은 기후변화 및 도시화에 의해 발생하 는 다양한 문제들을 해결하기 위해 다양한 저영 향개발 기법을 활용하여 녹색도시를 구축하고 있 는 추세다. 또한 이를 원활하게 지원하기 위해 공 공부문과 민간부문에서 다양한 정책을 수행하고 있다. 녹색도시 구축을 위해 공공부문에 적용하는 정책에는 시범단지 조성, 도로 개보수, 재원조달 방식 조정, 건축물 코드 변경, 교육 및 지원활동 등 이 있으며, 민간부문에 적용하는 관련 정책으로는 빗물 관련 규정 수정, 빗물세, 인센티브 제공 등이 있다. <표 1>은 미국에서 녹색도시 구축이 활발히 이루어지고 있는 12개 주요 도시들의 녹색도시 관 련 정책 현황이다. 도로주변 중심의 저영향개발 시범단지 조 성사업의 대표적인 사례는 워싱턴주 시애틀의 SEA(2nd Avenue Street Edge Alternative) 프 로젝트다. SEA 프로젝트는 220m에 달하는 2nd Avenue Street를 대상으로 다양한 저영향개발 기 법을 적용하여 우수 유출을 감소시켜 자연친화적 인 도시를 구현한 사례다. 100그루 이상의 상록수 와 1,100그루 이상의 관목을 식재하였고, 기존 불 투수성인 배수로를 생태수로로 바꾸었다. 또한 도 로의 폭을 25피트(약 7.6미터)에서 14피트(약 4.2 미터)로 줄여 녹지를 조성하였다. 시범사업 이후 지속적인 모니터링을 실시한 결과, 우수 저감 효 112
<표 1> 미국 주요 도시의 녹색도시 구축을 위한 정책현황 도시 공공부문 민간부문 시범단지 도로개보수 재정지원 교육 및 지원 빗물규정 빗물세 인센티브 플로리다주 알라추아 펜실베이니아주 필라델피아 오리건주 포틀랜드 워싱턴주 시애틀 캘리포니아주 새너제이 캘리포니아주 산타모니카 버니지아주 스태퍼드 오리건주 윌슨빌 워싱턴주 올림피아 일리노이주 시카고 캘리포니아주 에머이빌 캔자스주 레넥사 <그림 6> 워싱턴주 시애틀의 SEA 프로젝트: 생태수로(좌), 도로 폭 축소(우) 자료: www.seattle.gov. 과 및 비점오염 저감 효과가 탁월한 것으로 증명 되었다. 미국의 저영향개발 시설 설치를 위한 대표적 인 재정지원 프로그램은 주정부 프로그램의 하나 인 CWSRF(Clean Water State Revolving Fund) 다. CWSRF는 비점오염 관리, 하구만 보호, 하수 처리장 사업의 재정을 지원하기 위한 프로그램으 로 연방정부(환경청), 주정부, 채권판매 등으로 기 금을 조성하여 사업비를 장기 저이율로 주(State) 에 대출해주는 프로그램이다. 연방정부의 매칭자 본 상환기간은 평균 20년 이상이며, 사업의 특성 에 따라 이자율은 낮게는 0%이고, 전체 사업비의 100%까지 자본을 지원해준다. 주 및 지방정부는 주민의 직 간접세 등을 통해 CWSRF 상환금을 마련하고 있다. 포틀랜드는 저영향개발 기법을 적용하기 위 113
해외리포트 <그림 7> State CWSRF Program 펀드 조성 흐름도 States Match Federal Capitallization Grants(20 percent of federal capltalization) 자료: EPA. 2008. Bond Proceeds Bond Holders Provide Additional Funding Federal Capitallzation Provides Initial Funding Bond Repayments State CWSRF Program 한 빗물규정이 잘 설정되어 있는 도시다. 포틀랜 드시는 배수 및 수질규칙(Title 17.38: Drainage and Water Quality) 아래 배수관리 정책 및 기준 Loan Repayments Low- Interest Loans Wastewater Treatment Nonpoint Sources Estuary Protection (Title 17.38.035: Drainage Management Policies and Standards), 우수관리 시설규 정(Title 17.38.040: Stormwater Management Facilities Required) 을 두고, 기준을 준 수하기 위해 저영향개발 기법 의 활용을 적극적으로 유도하 고 있다. 배수 및 수질규칙은 <표 2>에 정리되어 있다. 기후변화, 도시화 등 여건 변화에 대응한 녹색도시 구축 을 위해서 다양한 재원정책도 수립되고 있다. 필라델피아주에서는 하수관거 정 비사업 및 저영향개발 사업의 기금조성을 위해 빗 물세를 산정하고 부과하고 있다. 모든 주거 및 상 <표 2> 포틀랜드의 배수 및 수질규칙 세부 내용 규정 코드 내용 세부 지침 배수관리 정책 및 기준 우수관리 시설규칙 17.38.035 B 17.38.035 C 17.38.040 A 유출 우수는 개발 이전 이상의 수질 상태 유지 유출 우수의 수질과 수량은 개발 이전 이상의 상태를 유지 모든 개발지나 재개발지는 우수 관리 매뉴얼에 의거하여 우수 수 질과 유출량을 관리 유출 우수에 포함되어 있는 총 부유물질의 70% 이상을 우수배수관에 들어가기 전에 친환경적 시 설로 제거 불투수율을 최대한 줄여서 우수 유출을 저감시 키고, 우수 유출 저감이 어려운 지역에 대해서는 하수관거로 유출시키지만, 우수관리 비용을 별 도로 책정하여 부과 신규 건축물 중 불투수 면적이 46.5m 2 이상이면 수질 및 유출량 조절 시설 설치를 의무화 <표 3> 필라델피아의 연도별 GA 및 IA (단위: 달러) 기간 2010년 7월~2011년 6월 2011년 7월~2012년 6월 2012년 7월~2013년 6월 2013년 7월~2014년 6월 구분 GA IA GA IA GA IA GA IA 비용 (500ft 2 당) 0.526 4.145 0.528 4.169 0.528 4.169 0.528 4.169 114
업지역의 토지를 대상으로 전체 토지개발 면적과 불투수 면적에 비례하여 빗물요금을 산정하고 하 수처리비용에 부과하고 있다. 총 대지면적 500ft 2 (약 46m 2 )당 부과비용(Gross Area Rate: GA)과 불투수 면적 500ft 2 당 부과비용(Impervious Area Rate: IA)을 합하여 빗물세를 산정한다. 이를 위 해 필라델피아주 수도국은 매년 대지면적 500ft 2 당 고정된 GA와 IA 부과율을 설정하여 공지한다. 맺음말 미국에서는 기후변화 및 도시화에 따른 홍수피해 증가, 폭염, 수질악화 등과 같은 부정적인 영향을 최소화하기 위해 저영향개발을 활용한 녹색도시 구축이 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 다양한 저영향개발 기법, 전략, 정책 등이 개발되어 운영 되고 있다. 최근 우리나라에서도 홍수피해 저감, 도시 열섬현상 완화, 비점오염 저감 등을 위해 아 산신도시 지역에 분산형 빗물처리 단지를 조성하 고 있다. 하지만 우리나라 도시 특성 및 지형을 고 려한 저영향개발 시설물 개발 미흡, 설치 및 유 지 관리를 위한 재원조달 체계 미흡 등으로 많은 어려움을 겪고 있다. 전국적으로 녹색도시를 확장 하기 위해서는 기술개발과 더불어 행정적 재정 적으로 지원할 수 있는 체계를 구축해야 한다. 또 한 홍보 및 인센티브제도 등을 통한 주민들의 자 발적인 참여를 유도하는 것도 필요하다. 이를 통해 지속가능한 도시를 구축하는 것이 기후변화 및 도 시화와 같은 여건 변화에 현명하게 대처하는 방법 일 것이다. 참고문헌 EPA. 2007. Reducing Stormwater Costs through Low Impact Development (LID) Strategies and Practices.. 2008. Green Infrastructure Approaches to Managing Wet Weather with Clean Water State Revolving Funds (Fact Sheet).. 2010. Green Infrastructure Case Studies: Municipal Policies for Managing Stormwater with Green Infrastructure. Hinman, C. 2005. Low Impact Development(Technical Guidance Manual for Puget Sound). Unified Facilities Criteria (UFC). 2004. Low Impact Development. Urban Land Institute (ULI). 1980. Village Homes, Project Reference File. The Urban Land Institute vol.10, no.8. U.S. Department of Housing and Urban Development, Office of Policy Development and Research. 2003. The Practice of Low Impact Development. Wisconsin Natural Resources. 2003. Rain Gardens Made on Maryland Community Famous. www.ladstudios.com/ladsites. www.seattle.gov. www.sws-sssd.org/. www.u-s-c.org/html/documents/rainwaterisgood.ppt. 115