Simulation of Various Baffle to Improve Settling Efficiency in Constructed Wetland using CFD

1. 서 론¹⁾

최근 토지이용형태의 변화에 따른 불투수면의 증가는 강우 시 발생되는 비점오염물질 농도를 증가시켜 하천에 막대한 오염을 초래하고 있다(Son et al., 2008; Kim et al., 2008).

이에 정부에서는 제1·2차 비점오염원관리 종합대책(MOE, 2015)과 같은 비점오염원을 제어하기 위한 정책과 제도를 마

†To whom correspondence should be addressed.

Department of Civil Engineering, Kongju university, Korea E-mail: [email protected]

련하여 추진하고 있으며, 관련 산업계와 학계에서는 비점오 염원에 대한 다양한 연구와 제어기술들을 개발하고 있다. 비 점오염원을 처리하기 위한 시설로는 장치형과 자연형으로 크 게 분류되며, 이 중 자연친화적이고 물순환 효과에 크게 도움 이 되는 자연형 시설이 최근들어 특히 주목받고 있다. 자연형 시설에는 식생수로, 침투도랑, 나무여과상자, 인공습지, 침투 화분, 식생체류지 등의 시설이 있다(Moon et al., 2015). 이 중 인공습지는 침전, 여과, 흡착, 미생물 분해에 의한 정화 등 습지가 보유하고 있는 자연적인 처리능력을 인위적으로 향상시켜 오염물질을 저감하고 지역의 경관적 가치 및 야생

인공습지의 비용 효율적 초기 침강지 설계를 위한 최적 도류벽 구조 모의

노태균･전제찬^*

･

어반엘아이디 주식회사

*국립환경과학원

**공주대학교 건설환경공학과

Simulation of Various Baffle to Improve Settling Efficiency in Constructed Wetland using CFD

Tae gyun Noh･Jechan Jeon

･Lee Hyung Kim

Urban LID co., Ltd, Korea

*

National Institute of Environmental Research, Korea

**

Department of Civil and Environmental Engineering, Kongju National University

요 약

본 연구에서는 비용효율적인 인공습지의 설계를 위하여 초기 침강지 내 다양한 도류벽형태에 따른 인공습지의 사수역 및 입자상 물질의 제거효율을 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)을 통해 연구하였다. 그 결과, 초기 침강지에서 도류벽의 형태는 유입 유속에 영향을 미치며, 침전률에도 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 2 ㎛ 와 5 ㎛ 와 같은 미세한 입자에서는 수평으로 설치한 도류벽에서 침전률이 높았으며, 10 ㎛ 와 20 ㎛ 크기의 큰 입자는 수직형 도류벽에서도 높은 침전률을 나타내었다.

또한, 수직형 도류벽의 경우 좁은 면적에 침전이 집중적으로 이루어지기에 다른 형태에 비해 유지관리가 효율적일 것으로 판단되었다.

이에 인공습지의 설계 목적에 따라 가장 적절한 도류벽의 형태를 선정하여 설계해야 할 것으로 보여진다.

핵심용어 : 인공습지, 입자상물질, 도류벽, 전산유체역학(CFD), 초기 침강지

Abstract

In this study, the removal efficiency of the wetland in terms of particulate matter and dead water zone through the application of baffles in the sedimentation were simulated with the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) to determine the design of a cost-effective constructed wetland. As a result, it was analyzed that the application of the baffle in the sedimentation tank affect the flow and sedimentation rate. Fine particles such as 2 ㎛ and 5 ㎛ showed high sedimentation rate when the baffles are installed horizontally. large particles such as 10 ㎛ and 20 ㎛ showed also high deposition rate when the baffles are installed vertically. In addition, the vertical baffles is considered to be more efficient than other baffle types in terms of maintenance since the particulate matter are concentrated in narrow areas.

Therefore, it is considered that the selection of the most applicable type of baffle depends on the design purpose of the wetland to be constructed.

Key words : Baffle, Computational Fluid Dynamics, Constructed wetlands, Particles, Sedimentation

동식물의 서식지로서의 역할을 수행하는 비점오염처리시설 이다(MOE, 2016; Vymazal, 2005). 동시에 인공습지는 호 우시에 발생할 수 있는 홍수 등과 같은 자연재해를 방지하는 저류기능을 가지고 있으므로 물리적인 실현가능성이 가장 높 은 저감시설 중 하나이다(William, 2000).

환경부에서는 인공습지 시설을 비롯한 비점오염처리시설 을 설계할 때 설계자들이 참고할 수 있도록 비점오염저감 시설 설치 및 운영·관리 매뉴얼(MOE, 2014)을 작성하였 다. 이 매뉴얼에서는 다양한 오염물질 제거 및 처리능력을 향상시키기 위해 습지 전체면적 중 50%는 얕은습지 (0~0.3m), 30%는 깊은 습지(0.3~1.0m), 20%는 깊은 연 못(1.0~2.0m)으로 구성하며, 고농도의 유입오수 및 유입폐 수를 처리할 침강지의 조성을 명시하고 있다. 그리고 침강 지의 기능이 향상될 수 있도록 침강지에 퇴적된 토사와 식 생 관리를 주요 유지관리 항목으로 포함하고 있으며, 준설 주기는 침강지 용량(부피)기준으로 50%이상이 매몰될 경 우 토사를 제거하도록 권장하고 있다. 또한, 퇴적물이 습지 총 체적기준(WQv)으로 10%를 초과하지 않도록 규정하고 있다. 따라서 초기 침강지의 유량 및 유속 등에 대한 예측 이 가능하다면 토사 제거 주기 및 지점 등의 파악이 쉬워져 경제적인 유지관리가 가능할 것이다.

한편, 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)은 연구에 시간과 비용이 절감이 되며, 적은 인원으로도 연구가 가능하여 최근 많은 연구자들에 의해 연구되어지고 있는데, 인공습지의 전처리 시설로 이용되는 침강지 내 유속분 포, 유체 및 입자상물질의 이동 경로와 침전 효율 등에 대한 모의를 가능하다(Hwang et al., 2014). CFD를 이용한 침전지 의 연구 중 육면체의 침전지에 대하여 유체의 흐름해석을 수행 한 적이 있으며(Schamber 와(and) Larock, 1981), Koskiaho, J(2003)는 2-D 형태의 수치모의를 통해 인공습지에 baffle을 설치할 경우, 수리학적으로 인공습지의 성능이 상당히 개선될 수 있음을 확인하였다. Persson(2000)은 2-D형태의 CFD를 이용하여 다른 형태의 인공습지에 대한 수리학적 효율을 평가 하였다. 인공습지의 길이 대 너비의 비율, 유입구와 유출구의 위치, 수면아래의 둔턱은 인공습지 내 수리학적인 효율에 큰 영향을 줄 수 있음을 제시하였으며, 인공습지의 유입구 앞에 섬이 설치될 경우 수리학적인 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 보였다. Stovin과 Saul(1998)은 CFD 범용프로그램인 Fluent 를 이용하여 하수처리장 유량조정조를 침전모사하였는데 임 계전단항력을 통해 속도장을 계산함으로써 침전물의 위치를 예측할 수 있다는 것을 분석하였다. 국내에서도 Yang(2003) 은 수치해석 모델링을 이용하여 육면체의 일반침전지, 경사판 침전지, 저류판부착 경사판 침전지의 침전효율을 비교하여 경사판이 있는 경우 수리학적으로 성능이 상당히 개선될 수 있다는 것을 확인하였다. Lee and Kim(2004)는 CFD 범용프 로그램인 Fluent를 이용하여 침전지에서의 흐름특성을 파악하 고 분석하였으며, 입자추적기법(particle tracking)을 활용하 여 침전효율을 평가하였다. 또한 Li et al.(2007)은 lab scale 실험과 CFD 해석을 통해 지하흐름형 인공습지에서 입자상

물질의 크기와 농도에 따라 침전률이 다르게 나타나는 것을 확인하였다. Kim(2010)의 경우에도 범용 CFD 코드 FLOW-3D의 입자추적기법(particle tracking)을 이용하여 침사지내에서의 유체 및 입자의 흐름과 퇴적 분포를 모의하는 등 CFD를 이용한 침전지의 침강 효율에 대한 많은 연구가 수행되었지만, CFD의 3-D 형태를 이용하여 인공습지의 전처 리시설에 해당하는 침강지의 도류벽 형상에 따른 유체의 흐름과 침전률에 대한 모의를 수행한 연구는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 초기 침강지 침강 효율을 높이기 위해 초기 침강지 내 다양한 도류벽 형상에 따른 침강 효율을 평가하고자 한다.

이를 위해 CFD를 이용하여 초기 침강지 내 총 7가지 도류벽 형상을 모의하고, 각각의 형상에 따른 유속과 입자의 크기에 따른 침전률을 평가하였다. 이러한 연구 결과는 비용 효율적인 인공습지의 설계에 기초자료로 이용될 것으로 사료된다.

2. 연구방법

2.1 초기 침강지의 형상 및 습지 운영조건 설정 인공습지의 유동흐름과 입자성 제거효율을 예측하기 위한 인공습지는 환경부에서 비점오염저감시범시설로 설치한 논산 시 양지리에 위치한 인공습지를 대상으로 연구를 수행하였다.

이 인공습지의 경우 총 6개의 Pond로 구성되어 있는데, 본 연구에서는 초기 침강지에 해당하는 Pond 1을 대상으로 여러 가지 형태의 도류벽을 설치하여 CFD 연구하였다. Cell 1의 규모는 50 ✕ 15 ✕ 1.6 (L ✕ W ✕ H, m)와 같다(Fig. 1).

Fig. 1. Dimension of Sedimentation basin in Constructed Wetland

CFD에서 모의한 초기 침강지 도류벽 형상은 Table 1에 나타내었다. Sedimentation Design(SD)는 도류벽이 없는 초기 침강지이며, BD1.2와 BD0.8는 1.2m와 0.8m 높이의 수평형 도류벽이 설치된 것을 의미한다. 또한, EBD1.2와 EBD0.8는 1.2m와 0.8m의 수직형 도류벽을 의미하며, WBD1.6은 1.6m의 수로형 도류벽이 설치된 것을 의미한 다. DWBD1.6는 WBD1.6와 유사하지만 입자상 물질의 흐 름을 방해하여 침전량을 높이기 위해 각 도류벽의 끝부분 에 유량 흐름의 반대 방향으로 약 45o 각도로 도류벽이 연 장되어 있다. Table 1에 나타난 각각의 형상에 대해 Mesh 기능을 이용하여 격자를 생성하였으며, 격자의 개수는 각 형상에 대하여 598,570, 518,605, 543,814, 664,713, 775,564, 671,247, 1,335,574개로 구성하였다. 입자 침전 률을 예측하기 위하여 Eulerian-Eulerian 접근법 중 하나인

Algebraic Slip model을 사용하여 유체 내 다양한 크기의 입자상 물질을 표현하였다. 인공습지의 벽면과 Pipe의 부분 은 wall(no deposition)의 조건을 부여하였으며 바닥면은 wall(deposition)의 조건을 부여하여 입자들이 침전되도록 설정하였다. Outlet은 0 Pa(1 atm 기준)로 두어 유체가 자 연유하 될 수 있도록 설정하였다. 유입조건으로 평균유속과 입자의 크기는 양지리 인공습지를 대상으로 2008 ~ 2012 년에 수행된 36회의 모니터링 결과 값을 참고(이소영, 2012)하여, 평균유입유속인 0.3 m/s와 입자크기 2 ㎛(0.68 %),

5 ㎛(2.3 %), 10 ㎛(5.21 %) 및 20 ㎛(3.39 %)로 설정하였 다(Table 2).

2.2 수치해석

본 연구에서는 초기 침강지에서의 오염물질 제거효율을 수치해석하기 위해 초기 침강지 및 깊은 습지만을 고려한 기본형상 및 도류벽이 설치된 형상을 인공습지 단면도 (CAD)를 바탕으로 CATIA프로그램을 이용하여 7개의 3-D 모형의 인공습지를 설계하였다.

Table 1. Initial condition and boundary condition of constructed wetland

Case Shape Description Mesh

SD Current Design Elements of mesh : 598570

Nodes of mesh : 118498

BD1.2 1.2m set of Horizontal Baffle Elements of mesh : 518605

Nodes of mesh : 100329

BD0.8 0.8m set of Horizontal Baffle Elements of mesh : 543814

Nodes of mesh : 104235

EBD1.2 1.2m set of Enclosing Baffle Elements of mesh : 664713

Nodes of mesh : 125308

EBD0.8 0.8m set of Enclosing Baffle Elements of mesh : 775564

Nodes of mesh : 145565

WBD1.6 1.6 m set of Alternating Baffles Elements of mesh : 671247

Nodes of mesh : 139029

DWBD1.6 1.6 m set of Alternating Baffles with

Diagonal-edge

Elements of mesh : 1335574 Nodes of mesh : 251436

Table 2. Initial condition and boundary condition of constructed wetland

Sections Turbulence Model Fluid List Inlet Outlet Pipe & wall Surface Bottom Boundary

Conditions

Shear Stress Transport (SST)

Water,

particle 0.3 m/s 0Pa No Slip (No Deposition)

Free Slip (No Deposition)

No Slip (Deposition)

CFD의 유체유동 지배방정식은 연속방정식과 Navier- Stokes 방정식을 사용하고 정상 상태(steady-state)에서 연속방정식은 식 (1)과 같으며 Navier-Stokes 방정식은 식(2)와 같다.

_

_

  (1)



_

 __

_

 _ 



_

  __

^_

(2)

여기서,  : 속도

 : 단위 체적당 걸리는 외력

 : 동점성계수

 : 밀도

 : 압력

수치해석은 격자내부에서 발생하는 난류유동의 지배방정식 만으로 계산하기에 복잡하여 유동해석에서 널리 적용되고 있 는 난류모델은 k-ε과 k-ω 모델과 같은 two equation 모델이 다. 하지만 이 두 개의 방정식 모델은 고유의 단점을 가지고 있는 것으로 알려져 있으며, k-ε 모델은 강한 역압력 구배에 대해 민감도가 낮고 k-ω 모델의 경우에는 자유흐름 의존성이 있다는 것이다. 이에 Menter(1994)는 두 개의 방정식의 단점 을 서로 보완하기 위해 k-ω 전단응력전달(Sheart Stress Transport, SST) 모델을 개발하였다. SST model은 k-ω model를 사용하여 벽함수 필요 없이 경계조건만으로 정확한 계산이 가능하며 k-ε model을 사용하여 원방 경계 값이 계산 에 영향이 미치지 않도록 한다. 또한 많은 연구에서 SST model 을 사용한 수치결과와 실험이 잘 일치하는 것으로 알려져 있다.

본 연구에서 사용된 SST model의 지배방정식은 다음 식(3)와 식(4)과 같이 표현된다. 식(3)과 식(4)에서 와 는 난류 운동 에너지와 소산율의 함수이다.





 _

_

 



 



 _



 









 _

_ 

 _





 



 _



 





 



^







_

 (4)

위의 식 (4)에서 블렌딩 함수 F1 값이 1일 경우 k-ω model, F1 값이 0일 경우 k-ε model이 자동적으로 적용 되어 계산하게 된다. 그리고 상수 값은 다음 식(5)에 의해 결정되며 이 식에 ϕ1은 k-ω 모델에서의 상수 값을 의미하 며 ϕ2는 k-ε모델에서의 상수 값을 의미한다.

 





^



3. 결과 및 고찰

3.1 평균유속에 따른 침전률 평가

일반적으로 입자상물질의 침전은 인공습지의 침강지에서 중력에 의해 이루어지며, 유체 자체의 점성과 유속에 따라 침전률이 다르다. 본 연구에서는 인공습지 내 유속 분포를 파악하기 위해 인공습지의 바닥면으로부터 0.5m와 1.0m 높이 의 단면에서 유속벡터분포를 추출하였다. CFX 내 Solver에서 산출되어진 평균유속 및 침전률은 도류벽의 형태에 따라 다르 게 나타났다(Table 3, Table 4, Fig. 2). BD1.2의 형태에서 유속은 0.024 m/s으로 가장 낮았으며, 침전률은 337kg/m²･ day으로 가장 높게 나타났다. 반면, 가장 높은 유속은 WBD1.6 의 형태였으나, 이 형태의 침전률은 중간정도인 295kg/m²･ day의 값을 나타내었다. WBD1.6과 유사한 형태인 DWBD1.6 의 경우 유속은 WBD1.6보다 조금 낮았지만, 두 형태는 유사한

Table 3. Summary of mean velocity per depth in sedimentation basin

sedimentation bed, m

Mean inflow velocity, m/s

SD BD1.2 BD0.8 EBD1.2 EBD0.8 WBD1.6 DWBD1.6

0.5 0.064 0.024 0.045 0.047 0.055 0.073 0.066

1.0 0.017 0.011 0.013 0.014 0.015 0.038 0.042

Table 4. Summary of particle deposition rate per case in sedimentation basin

Constructed wetland name Deposition rate per particle size, kg/m2·day

2 ㎛ 5 ㎛ 10 ㎛ 20 ㎛

SD 203 1,215 2,934 1,905

BD1.2 337 1,310 3,283 1,927

BD0.8 278 1,281 3,142 1,912

EBD1.2 291 1,300 3,128 1,918

EBD0.8 227 1,270 3,056 1,909

WBD1.6 295 1,301 3,132 1,925

DWBD1.6 293 1,302 3,128 1,925

Fig. 2. Summary of particle deposition rate and velocity in sedimentation basin at varying depth

침전률을 나타내었다. WBD와 DWBD 형태의 경우 침강지가 수로 형태로 이루어져 상대적으로 좁은 면적을 지나가기에 다른 형태보다 속도가 빠르지만, 침전 가능 거리가 길고, 많은 굴곡으로 인한 입자의 충돌로 Floc화되어 침전되기 때문에 빠른 유속에도 불구하고 침전률이 높아지는 것으로 판단된다 (Table 5). 수직형태의 도류벽인 EBD 형태는 BD와 WBD의 중간정도의 유속을 나타내었으나, 침전률은 가장 낮은 227~291kg/m²･day의 범위로 나타났다(Table 4). 이는 초기

침강지의 좁은 면적으로 중력에 의한 침전 시간이 충분히 주어 지지 않았기 때문으로 판단된다. 도류벽이 설치되지 않은 SD 의 경우 가장 빠른 유속과 가장 낮은 침전률을 나타내는 것으로 분석되어 도류벽은 입자상 물질의 침전에 큰 효과가 있는 것으 로 보여진다. 또한, 도류벽의 형태와 높이도 유속과 침전률에 큰 영향을 미치는 것으로 보여진다. 1m 높이의 유속에서는 전반적으로 0.5m의 유속보다 느렸으며, 0.5m의 결과와 유사 하였다.

3.2 거리에 따른 침전변화

Fig. 3~6은 각 형상별 거리에 따른 침전형태를 나타낸 그 림이다. 분석 결과에 따르면 2 ㎛ 입자의 경우, 도류벽의 형태와 높이별로 침전률에 큰 차이가 있는 것으로 분석되 었다. BD1.2의 경우 많은 양의 입자가 도류벽 내에 침전되 어 높은 제거율을 보였다. 그러나 BD1.2와 같은 형태이지 만 높이가 다른 BD0.8의 경우 BD1.2의 침전률보다 확연히 낮은 침전률을 확인할 수 있었다. 수직 도류벽인 EBD1.2의 경우 좁은 면적으로 2 ㎛ 입자를 포획하였으나 같은 높이인 BD1.2보다는 도류벽 내 입자성 물질의 침전률이 낮았으며,

Table 5. Velocity distribution of various formations in the constructed wetland

SD

0.5m 1.0m

BD1.2 BD0.8

0.5m 1.0m 0.5m 1.0m

EBD1.2 EBD0.8

0.5m 1.0m 0.5m 1.0m

WBD1.6 DWBD1.6

0.5m 1.0m 0.5m 1.0m

BD0.8의 결과와 유사하였다. 수로형태인 WBD1.6와 DWBD1.6에서는 유입후 각각 25m 지점과 30m 지점까지 입자성 물질이 대부분 제거되는 것으로 조사되어 2 ㎛ 입 자와 같이 미세한 입자를 중점적으로 제거하기 위해 초기 침강지를 설계할 경우 침강지의 길이는 유입후 최소 30m 이상 확보하여야 할 것으로 보여진다.

5 ㎛ 입자를 대상으로 모의한 결과를 Fig. 4에 나타내었 다. 도류벽이 설치되지 않은 SD의 경우 초기 침강지에 전 반적으로 입자가 퍼져 있는 것을 확인할 수 있었으나, 도류 벽이 설치된 형태에서는 대부분 도류벽 내에 침전되는 것 으로 나타났다. 5 ㎛ 에서의 침전률 또한 2 ㎛ 에서의 결과

처럼 도류벽의 높이가 높을수록 침전률이 높아졌으며, 같은 형태의 도류벽에서 2 ㎛ 보다 그 차이가 더욱 뚜렷하였다.

전체 형태 중 가장 효율이 좋은 BD1.2에서는 약 25m전후 에서 대부분의 입자가 제거되는 것으로 나타나 다른 형태 에 비해 초기 침강지의 길이를 짧게 할 수 있는 장점이 있 었다. 한편, EBD1.2의 경우 BD1.2보다는 효율이 낮았지만, 상대적으로 좁은 면적에 많은 입자성 물질을 침전시키는 것으로 조사되었으며, 약 40m 지난 시점에서 5 ㎛ 의 입자 가 대부분 제거되는 것으로 보여졌다. 반면, EBD0.8에서는 도류벽 내에 입자를 거의 침전시키지 못하는 것으로 분석 되었는데, 이는 도류벽의 높이가 낮아 유속을 거의 정체시 SD

BD1.2 BD0.8 EBD1.2

EBD0.8 WBD1.6 DWBD1.6

Fig. 3. Change of 2 ㎛ deposition rate at sedimentation bed

BD1.2 BD0.8 EBD1.2

EBD0.8 WBD1.6 DWBD1.6

Fig. 4. Change of 5 ㎛ deposition rate at sedimentation bed

키지 못하기 때문으로 보여진다. WBD1.6과 DWBD1.6에 서는 WBD1.6이 더 좋은 효율을 보이는 것으로 나타났으 며, WBD1.6은 유입후 약 35m, DWBD1.6는 유입후 약 45m 지점에서 입자의 대부분이 제거되는 것으로 나타났다.

10 ㎛ 와 20 ㎛ 입자의 경우(Fig. 6, Fig. 7), 1.2m의 도 류벽이 설치된 BD1.2와 EBD1.2에서는 대부분의 입자가 도류벽 내에 침전되었으며, 0.8m의 도류벽 높이에서는 일 부 입자가 도류벽 밖으로 유출되는 것으로 나타났다. 그러나 유입부에서 약 20m 떨어진 지점에서는 대부분의 입자가 제 거되는 것으로 모의되었다. 앞선 분석에서 2 ㎛ 와 5 ㎛ 의

입자에서는 중력에 의한 침전을 위해 유입부와 도류벽 사이 에 일정한 거리가 필요한 것으로 분석되었으나, 10 ㎛ 와 20

㎛ 입자에서는 EBD 형태와 같이 유입부와 가까울수록 유지 관리 면적이 줄어들어 유리할 것으로 분석되었다.

4. 결 론

강우 시 발생하는 다량의 입자상 물질은 인공습지의 오염 물질 저감 기능을 저하시키며, 유지관리 비용을 증가시킨 다. 이에 본 연구에서는 전처리 시설인 초기 침강지의 효율 SD

BD1.2 BD0.8 EBD1.2

EBD0.8 WBD1.6 DWBD1.6

Fig. 5. Change of 10 ㎛ deposition rate at sedimentation bed

SD

BD1.2 BD0.8 EBD1.2

EBD0.8 WBD1.6 DWBD1.6

Fig. 6. Change of 20 ㎛ deposition rate at sedimentation bed

을 증가시키기 위한 도류벽 구조를 전산유체역학을 이용하 여 모의하고, 효과적인 침강지 설계방안을 도출하였다. 초기 침강지에서 도류벽의 형태는 유입 유속에 영향을 미치며, 이 에 따라 침전률에도 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다.

유속의 경우 수평으로 설치된 BD1.2에서 가장 낮은 유속을 나타내었으며, 수로형태로 된 WBD1.6과 DWBD1.6에서는 높은 유속을 나타내었다. 같은 형태의 도류벽에서는 높이가 높을수록 유속이 느려지는 것으로 확인되었다. 입자의 크기 에 따른 침전률 분석에서 2 ㎛ 와 5 ㎛ 의 입자는 수평으로 설치한 DB 형태의 도류벽에서 가장 침전률이 높았으며, 유 속은 빠르지만 유하시간이 충분히 확보되는 WBD와 DWBD의 형태에서도 좋은 침전률을 나타내었다. 그러나 침전을 위한 충분한 공간과 거리가 확보되지 않는 수직형 도류벽인 EBD 형태에서는 침전률이 좋지 않은 것으로 분 석되었으며, 2 ㎛ 및 5 ㎛ 크기 입자들을 충분히 침전시키 기 위해서는 약 30m~40m 정도의 침강지 길이가 요구되는 것으로 모의되었다. 10 ㎛ 와 20 ㎛ 크기의 입자에서는 BD1.2와 EBD1.2 모두 제거율이 높았으나, 유입부와 도류 벽과의 거리가 좁은 EBD1.2의 형태가 침전물 제거와 같은 유지관리에 용이하기에 더욱 비용경제적일 것으로 판단된 다. 따라서 초기 침강지 내 도류벽의 형태는 강우 시 발생 하는 입자상 물질의 발생 특성을 면밀히 조사한 후, 제거하 고자 하는 입자의 크기와 같은 인공습지의 설계 목적에 따 라 가장 적절한 도류벽의 형태를 선정하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.

사 사

본 연구는 환경부의 환경정책기반공공기술개발사업에서 지 원받았기에 이에 감사드립니다(과제번호: 2016000200002).

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