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빗물 집수

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목차

1. 개요

빗물 집수는 빗물을 모아 다양한 용도로 활용하는 기술로, 인류 역사와 함께 발전해왔다. 고대 레반트 지역에서 시작되어 로마, 베네치아 등 다양한 문명에서 저수조를 활용한 빗물 집수 시스템이 사용되었다. 현대에는 중국, 브라질, 태국, 미국 등 여러 국가에서 농업, 가정, 산업, 지하수 충전 등 다양한 목적으로 빗물 집수가 활용되고 있다. 빗물 집수는 물 부족 문제를 해결하고, 물 절약, 지하수 고갈 방지, 환경 보호 등 다양한 이점을 제공한다. 빗물 집수 시스템은 단순한 빗물받이부터 복잡한 자동화 시스템까지 다양하게 구성될 수 있으며, 최근에는 태양광 발전과 연계한 기술 등 새로운 접근 방식이 개발되고 있다.

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    투수성 포장은 빗물을 투과시켜 지하로 스며들게 하는 포장 방식으로, 물 튀김 방지, 열섬 현상 완화 등에 기여하지만, 시공 및 유지 관리 비용이 높고 내구성이 낮다는 특징을 갖는다.
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빗물 집수
개요
정의빗물 집수(RWH)는 빗물을 모아 나중에 사용할 수 있도록 보관하는 과정이다.
용도정원, 가축을 위한 물 공급
관개
가정용
실내 사용
식수 (적절히 처리된 경우)
관련 기술지붕 빗물 집수 시스템
지표 유출수 집수
장점 및 단점
장점수자원 확보
상수도 공급량 감소
에너지 절약
홍수 위험 감소
단점초기 투자 비용
유지 관리 필요
물 저장 공간 필요
수질 오염 가능성
시스템 구성 요소
집수면빗물을 모으는 표면 (예: 지붕)
거터 및 파이프집수면에서 물을 운반하는 시스템
저장 탱크모은 빗물을 저장하는 용기
여과 시스템물을 정화하는 장치 (선택 사항)
펌프물을 필요한 곳으로 이동시키는 장치 (선택 사항)
응용 분야
농업관개
가축 물 공급
가정정원 물주기
세탁
화장실 물 내리기
식수 (처리 후)
산업냉각수
공정 용수
고려 사항
강우량지역의 평균 강우량을 고려해야 함
집수면 재료집수면에 사용되는 재료는 물의 품질에 영향을 미칠 수 있음
저장 탱크 크기필요한 물의 양에 따라 탱크 크기를 결정해야 함
수질물을 식수로 사용하는 경우 적절한 수질 관리가 필요함
추가 정보
관련 연구NSW 환경 보호국 - 도시 폭풍우 관리: 수확 및 재사용
관련 웹사이트농촌 물 공급 네트워크 자가 공급 사이트

2. 역사

빗물을 저장하기 위한 저수조 건설과 사용은 신석기 시대까지 거슬러 올라간다. 당시 레반트(서남아시아의 광대한 지역으로, 토로스 산맥 남쪽, 서쪽으로는 지중해, 남쪽으로는 아라비아 사막, 동쪽으로는 메소포타미아에 접해 있다) 마을에는 방수 석회 플라스터 저수조가 집 바닥에 건설되었다. 기원전 4000년경 저수조는 건조 농업에 사용되는 새로운 물 관리 기술의 필수 요소가 되었다.[42]

로마 제국에서도 빗물 채집은 흔했다.[46] 로마 수도교와 더불어 로마 저수조도 일반적으로 사용되었으며, 저수조 건설은 제국 확장과 함께 늘어났다.[42] 이러한 빗물 채집 역사는 비잔틴 제국까지 이어져 이스탄불의 바실리카 시스턴과 같은 시설이 건설되었다.

베네치아는 수세기 동안 빗물 채집에 의존한 것으로 잘 알려져 있지 않다. 베네치아를 둘러싼 석호는 식수로는 부적합한 기수였다. 베네치아의 고대 주민들은 인공 절연 수집 우물을 기반으로 한 빗물 수집 시스템을 구축했다.[48] 물은 특수하게 설계된 석재 바닥을 따라 스며들고 모래층에 의해 여과된 다음 우물 바닥에 모였다. 이후 베네치아가 본토 영토를 얻으면서 지역 강에서 배로 물을 수입하기 시작했지만, 우물은 여전히 사용되었으며, 특히 적이 본토 물 접근을 차단할 수 있는 전쟁 시기에 중요했다.

저수조, 샌프란시스코 미션 지구, 캘리포니아


빗물 집수, 지브롤터 이스트 사이드, 1992




케냐의 변기용 빗물 집수 및 손 씻기 시스템


부르키나파소의 빗물 집수




키리바시의 빗물 집수 시스템

2. 1. 고대

고대에는 빗물을 저장하기 위해 다양한 방법이 사용되었다. 신석기 시대에는 레반트 지역에서 석회 반죽 수조가 주택 지붕에 건설되어 빗물을 모았다. 기원전 4000년대 후반에는 건지 농업에 필요한 물 관리 기술의 핵심 요소로 저수조가 활용되었다.[50]

예루살렘과 이스라엘 지역에서는 많은 고대 저수조가 발견되었다. 성서에 등장하는 도시 아이로 추정되는 곳에서는 기원전 2500년에 만들어진 약 1700㎥ 용량의 큰 저수조가 발견되었다. 이 저수조는 바위를 깎아 만들고, 큰 돌로 경계를 만들었으며, 누수를 막기 위해 진흙으로 봉해졌다.[50]

크레타 섬에서는 미노스 문명 시대(기원전 2600년~1100년)에 빗물 수집과 저장을 위해 큰 저수조들이 사용되었다. 미르토스 피르고스, 알카네즈, 자크로에스에서 발견된 저수조 중 미르토스 피르고스의 것은 80㎥ 이상의 물을 저장할 수 있었다.[50]

기원전 300년경, 인도의 발루치스탄과 쿠치 지역 농업 공동체는 빗물 수집을 농업 등에 활용했다. 타밀 나두에서는 촐라 왕조 때 빗물 수집이 이루어졌다. 브리하디스와라 사원의 빗물은 시바강가 저수지에 모아졌고, 후기 촐라 시대에는 Vīrānam 수조(1011년~1037년 건설)가 음용과 관개용으로 사용되었다. Vīrānam 수조는 415억m3의 물을 저장할 수 있었다.

로마 제국에서도 빗물 수집이 흔했다. 로마 수도교와 함께 수조도 널리 사용되었고, 제국 확장과 함께 수조 건설도 늘어났다.[50] 폼페이에서는 기원전 1세기에 수도교가 건설되기 전까지 지붕 빗물 수집이 일반적이었다.[51] 이러한 빗물 집수 기술은 비잔틴 제국까지 이어져 바실리카 시스턴과 같은 시설이 건설되었다.

2. 2. 현재

현대에는 기술 발전과 함께 다양한 빗물 집수 시스템이 개발되어 활용되고 있다.

  • 중국과 브라질에서는 옥상 빗물 집수를 통해 식수, 가정용수, 가축용수, 소규모 관개용수, 지하수 보충 등의 용도로 빗물을 활용하고 있다. 특히 간쑤와 브라질 북동부의 반건조 지대에서는 대규모 옥상 빗물 집수 프로젝트가 진행 중이다.
  • 태국은 시골 인구의 약 40%가 빗물 집수에 의존하고 있을 정도로 빗물 활용이 활발하다.[52] 1980년대에는 정부 주도로 빗물 집수가 장려되었으며, 1990년대 이후에는 민간 부문이 주도하여 수백만 개의 빗물 저장 시설을 보급하였다.[53]
  • 버뮤다와 버진 제도에서는 신축 건물에 빗물 집수 시설 설치를 의무화하는 법규를 시행하고 있다.[54]
  • 세네갈과 기니비사우에서는 디올라족의 주택에 지역 유기 물질로 만든 빗물 수집기가 설치되어 있다.
  • 미얀마 이라와디삼각주 지역에서는 지하수가 염분을 함유하고 있어, 지역 주민들은 건기에 빗물 웅덩이에 의존하여 식수를 해결한다.
  • 미국 콜로라도에서는 2009년까지 빗물 집수가 엄격하게 제한되었으나, 현재는 특정 기준을 만족하는 주거용 우물 소유자에 한해 빗물 집수 시스템 설치가 허용된다.[55] 뉴 멕시코 산타페에서는 신규 주택에 빗물 집수 시설 설치가 의무화되어 있다.[57] 텍사스는 빗물 집수 장비 구매 시 세금 공제 혜택을 제공하며,[58] 오하이오는 음용 목적의 빗물 집수도 허용한다. 오클라호마는 2012년 Water for 2060 Act를 통해 빗물 및 잡배수 활용 시범 프로젝트를 추진하고 있다.[59]
  • 베이징의 일부 주택 조합들은 빗물을 정수 처리하여 주요 물 공급원으로 활용하고 있다.
  • 아일랜드에서는 유니버시티 칼리지 더블린에서 빗물 집수 시스템 프로토타입 설계 프로젝트가 진행되었다.

3. 빗물 집수의 이점

빗물 집수는 다양한 이점을 제공한다. 물 부족 문제를 해결하고, 물 자립도를 높이며, 환경 보호에 기여한다.

빗물 집수는 지역적으로 물이 모자랄 때 독립적인 공급을 제공하며, 선진국에서는 보조 수단으로 흔히 사용된다. 가뭄 발생 시 물을 제공하고, 저지대 홍수를 완화하며, 우물 필요성을 줄여 지하수면 유지에 도움을 준다. 빗물은 염분이 없어 음용수로도 쓸 수 있다.[7] 도시 물 관리 체계에 빗물 집수를 적용하면 급수 및 폐수 체계 양쪽에 상당한 이점을 제공한다.

농업에서 빗물 집수가 가져올 수 있는 이익을 이해하기 위해서는 더 많은 개발과 지식이 필요하다.

멕시코시티 캠퍼스, 몬테레이 공과대학교의 빗물 집수 및 저장 시스템


지붕 빗물 집수는 식수, 생활 용수, 가축용 물, 소규모 관개 용수 공급, 지하수 수위 보충 등에 사용된다.

케냐는 화장실, 세탁, 관개용 빗물 집수에 성공적으로 활용하고 있다. 2016년 물 법 제정 이후, 케냐는 농업 산업 규제를 우선시해 왔다.[9] 호주 일부 지역에서는 조리 및 식수를 위해 수집된 빗물을 사용한다.[10] 인도에서 빗물 집수(RWH) 타당성 연구에 따르면, 농산물 판매로 수입을 창출하는 소규모 관개 및 지하수 재충전에 가장 유용하다.[10]

5개 카리브해 국가 조사 결과, 빗물 유출수를 포집하고 저장하면 토양 또는 물 부족으로 인한 수확량 손실 위험을 크게 줄일 수 있다. 또한, 강우량이 많은 계절에 홍수 및 토양 침식 관련 위험이 감소한다. 소규모 농부, 특히 산비탈에서 농사짓는 농부들은 유출수를 포집하고 토양 침식 영향을 줄일 수 있어 빗물 집수로부터 가장 많은 혜택을 받는다.

건조한 환경을 가진 국가에서는 빗물 집수를 저렴하고 신뢰할 수 있는 깨끗한 물 공급원으로 사용한다.

프랑크푸르트 공항은 독일에서 가장 큰 빗물 집수 시스템을 갖추고 있으며, 연간 약 100만m3의 물을 절약한다. 1993년에 이 시스템 비용은 63,000 USD였다. 이 시스템은 26800m2 면적의 신규 터미널 지붕에서 물을 모은다. 물은 공항 지하 6개 탱크에 저장되며 저장 용량은 100m3이다. 이 물은 주로 변기 물 내림, 식물 관수, 에어컨 시스템 청소에 사용된다.[14]

런던 올림픽 공원 벨로드롬은 시설 지속 가능성을 높이기 위해 빗물 집수를 채택했다. 공원 식수 수요가 73% 감소할 것으로 추정되었다. 그럼에도 빗물 집수는 공원 블랙워터(폐수) 재활용 프로그램보다 지속 가능성을 높이는 데 재정적 자원을 덜 효율적으로 사용하는 것으로 간주되었다.[15]

3. 1. 독립적인 물 공급

빗물 집수는 물 부족 시기에 독립적인 물 공급을 제공하며, 특히 한국과 같이 물 공급이 불안정한 지역에서는 더욱 중요하다. 선진국에서는 빗물을 보조 수단으로 활용하지만, 빗물 집수는 가뭄 시 물 공급, 저지대 홍수 완화, 지하수면 유지에 기여할 수 있다. 또한 빗물은 염분이 없어 음용수로도 활용 가능하다.[7]

도시 물 관리 체계에 빗물 집수를 적용하면 생수 수요를 줄이고, 하수 처리 체계로 유입되는 폭풍수 양을 줄이며, 지면을 흐르는 폭풍수로 인한 오염을 줄이는 등 다양한 이점을 제공한다.

빗물 집수의 환경적 영향과 비용 절감 효과를 평가하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.[21]

3. 2. 가뭄 시 보충

가뭄이 발생하면, 지난 기간에 모아둔 빗물을 농업, 생활 용수 등으로 사용할 수 있다.[9] 강우 예측이 불가능할 때 빗물 집수 체계는 내리는 비를 붙잡는 데 중요한 역할을 할 수 있다.[10] 특히 기후가 건조한 국가에서 빗물 집수는 값싸고 의지할 만한 깨끗한 물의 원천이다. 건조한 환경에서 관개를 촉진하기 위해, 토양의 이랑으로 빗물을 붙잡아 언덕과 경사를 따라 흘러가는 것을 막는다. 강우량이 낮은 기간에도 작물이 자라기에 충분한 물을 수집할 수 있다. 물은 지붕에서 수집할 수 있고, 댐과 연못을 건설하여 많은 양의 빗물을 모아둘 수 있어 비가 거의, 또는 전혀 없는 날에도 곡물에 관개하기에 충분한 물을 공급할 수 있다.[8]

3. 3. 전 과정 평가

빗물 집수 시스템은 환경적 영향을 최소화하고, 비용 효율성을 높이는 방향으로 발전하고 있다.

전 과정 평가는 시스템의 작동 시작부터 끝까지 환경적인 영향을 평가하는 방법론이다. 위생 시설 기술의 경제적이고 환경적인 분석(EEAST) 모델은 다양한 건물 종류에 따른 온실가스 배출량과 시스템 비용을 평가한다.[24][25]

빗물 집수 시스템의 기능적인 척도를 다루기 위해, 새로운 척도인 지원에 대한 요구의 비율(D/S)이 개발되었다. 이 척도는 화장실 변기에 사용할 빗물 집수의 환경적인 영향의 관점에서 이상적인 건물의 설계(공급)와 기능(수요)을 식별한다. 빗물 공급은 식수를 절약할 뿐만 아니라 결합된 하수도 체계로 들어가는 빗물도 절약하여 정화 처리가 필요한 빗물의 양을 줄인다. 따라서 환경적인 방출 절약 효과는 건물이 분리된 하수도 체계보다 결합된 하수도 체계에 연결되어 있을 때 더 크다.[25]

표준적인 빗물 집수 시스템은 빈곤에 직면한 개발도상 지역에 물을 공급할 수 있지만, 사용되는 기술 유형에 따라 평균적인 빗물 집수 시설 설치 비용이 많이 들 수 있다. 정부 지원과 NGO는 빗물 집수 시설을 개발하고 유지하는 데 필요한 자재와 교육을 제공하여 빈곤에 직면한 지역 사회를 지원할 수 있다.[26]

일부 연구에 따르면 빗물 집수는 비용 효율성과 친환경성으로 인해 물 부족 및 기타 여러 용도에 널리 적용 가능한 해결책이다.[26][27] 댐과 같은 새로운 대규모 중앙 집중식 급수 시스템을 건설하는 것은 지역 생태계를 손상시키고, 외부 사회적 비용을 발생시키며, 특히 개발도상국이나 빈곤층 지역 사회에서 사용이 제한될 수 있다. 반면, 빗물 집수 시스템 설치는 빈곤 지역에서도 홍수로부터의 보호 및 물 유출 통제를 포함한 다양한 이점과 함께 지역 사회에 지속 가능한 물 공급원을 제공하는 것으로 여러 연구를 통해 확인되었다.[26][28] 대규모 건설이나 지역 사회 외부 전문가의 정기적인 유지 관리가 필요하지 않은 빗물 집수 시스템은 환경 친화적이며 지역 주민에게 더 오랫동안 혜택을 줄 가능성이 크다.[26]

현장 기술을 사용하면 빗물 집수 시설의 투자 비용을 줄일 수 있다. 빗물 집수를 위한 현장 기술은 건설에 더 적은 재료가 필요하기 때문에 농촌 지역에 실행 가능한 옵션이 될 수 있다. 이러한 기술은 농업 생산량을 늘리는 데 활용할 수 있는 안정적인 물 공급원을 제공할 수 있다. 지상 탱크는 가정용 물을 모을 수 있지만, 이러한 장치는 빈곤층에게는 비쌀 수 있다.[29]

4. 체계 구성

빗물 집수 체계는 복잡성에 따라 최소한의 기술로 설치할 수 있는 체계에서부터 진보된 구성과 설치를 요구하는 자동화 체계까지 다양하다. 기본적인 빗물 집수 체계는 기술적인 작업보다는 배관 작업의 비중이 높은데, 이는 건물 테라스의 모든 입구가 빗물을 저장하는 지하 수조를 통해 연결되기 때문이다.

빗물 집수 체계는 건조한 시기에 물 필요를 충족시키기 위한 크기가 이상적이며, 매일의 물 소비를 충족시킬 수 있을 정도로 커야 한다. 특히 건물 지붕과 같은 빗물 수집 영역은 적절한 물 흐름을 가지기에 충분히 커야 한다. 물탱크의 크기는 수집된 물을 보유할 수 있을 정도로 커야 한다.

저차원적 기술 체계에서는 옥상 체계, 표면 수분 수집, 이미 지면을 적신 빗물을 빨아들이거나 저수지에서 물을 모아 수조에 저장하는 방식 등 다양한 저차원 기술을 사용한 방식이 빗물 수집을 위해 사용된다.

전통적으로, 저류지를 사용한 우수 관리는 단일 목적을 수행했다. 그러나 최적화된 실시간 제어는 이 인프라가 기존 저류 용량을 훼손하지 않으면서 빗물 집수원으로도 기능하도록 한다.[16] 이는 미국 환경 보호청(EPA) 본사에서 폭풍우 발생 전에 저장된 물을 배수하여 우천 시 유출량을 줄이는 동시에 나중에 재사용할 물의 가용성을 보장하는 데 사용되었다. 이는 방류되는 물의 수질을 개선하고 합류식 하수관거 월류(CSO) 발생 시 방류되는 물의 양을 줄이는 이점이 있다.[17][18]

일반적으로, 사방댐은 표면수의 토양층 침투를 증가시키기 위해 하천을 가로질러 건설된다. 사방댐의 저류 구역에서 물의 침투는 노천 채굴에 사용되는 ANFO 폭발물과 토양층을 느슨하게 함으로써 인위적으로 여러 배로 향상시킬 수 있다. 따라서, 가뭄 기간에 사용할 수 있도록 사용 가능한 표면수를 최대한 활용하여 지역 대수층을 빠르게 재충전할 수 있다.

5. 빗물 집수의 적용



빗물 집수는 식수, 생활 용수, 가축용 물, 소규모 관개 용수, 지하수 수위 보충 등 다양한 목적으로 활용된다.

빗물 집수는 유엔 지속 가능한 개발 목표 중 물 안보를 달성하고, 도시 농업을 활성화하여 더 깨끗하고 지속 가능한 도시를 만드는 데 기여할 수 있다. 빗물 집수 기술은 이미 존재하지만, 특히 도시 환경에서 물을 보다 효율적으로 사용하기 위해서는 재설계가 필요하다.

빗물 집수는 물 사용 제한 기간 동안 독립적인 물 공급을 제공하며, 가뭄 발생 시 물을 공급하고, 저지대 지역의 홍수를 완화하며, 지하수위를 유지할 수 있도록 우물의 수요를 줄이는 데 도움이 된다. 또한, 건조한 계절에 말라가는 관정 및 우물의 수위를 높여 물의 가용성을 증가시키고, 염도를 희석하여 토양의 질을 향상시킨다. 빗물은 오염을 유발하지 않으며 환경 친화적이고 비용 효율적이며 쉽게 사용할 수 있다. 빗물에는 염분 및 기타 염분이 거의 없어 식수 확보에도 도움이 된다. 도시 물 시스템에서 빗물 집수를 적용하면 수도 공급 및 폐수 하위 시스템 모두에 실질적인 이점을 제공한다.[22]

깨끗한 물을 구하기 어렵거나 가격이 비싼 지역에서 빗물 집수는 중요한 깨끗한 물 공급원이다. 선진국에서는 빗물을 보충적인 수원으로 사용하지만, 가구의 물 사용 비용이나 전반적인 사용량을 줄일 수도 있다. 빗물은 소비자가 마시기 전에 추가적인 처리를 한다면 안전하며, 물을 끓이면 세균을 죽이는 데 도움이 된다. 초회 강우 유출 우회 장치와 같은 보충제를 시스템에 추가하여 물의 오염 물질을 피할 수 있다.[23]

표준적인 빗물 집수 시스템은 빈곤에 직면한 개발도상 지역에 물을 공급할 수 있지만, 기술 유형에 따라 설치 비용이 많이 들 수 있다. 정부 지원과 NGO는 빗물 집수 시설 개발 및 유지에 필요한 자재와 교육을 제공하여 빈곤 지역 사회를 지원할 수 있다.[26]

일부 연구에 따르면 빗물 집수는 비용 효율성과 친환경성으로 인해 물 부족 및 기타 여러 용도에 널리 적용 가능하다.[26][27] 댐과 같은 대규모 중앙 집중식 급수 시스템 건설은 지역 생태계를 손상시키고 외부 사회적 비용을 발생시킬 수 있다. 반면, 빗물 집수 시스템 설치는 빈곤 지역에서도 홍수로부터의 보호 및 물 유출 통제를 포함한 다양한 이점과 함께 지역 사회에 지속 가능한 물 공급원을 제공한다.[26][28] 빗물 집수 시스템은 대규모 건설이나 외부 전문가의 정기적인 유지 관리가 필요하지 않아 환경 친화적이며 지역 주민에게 더 오랫동안 혜택을 줄 가능성이 크다.[26]

5. 1. 농업

빗물은 농업용수로 활용되어 식량 생산 증대에 기여할 수 있다. 특히, 한국의 전통적인 논농사 방식은 빗물 집수와 밀접하게 관련되어 있다.

케냐는 화장실, 세탁, 관개용 빗물 집수에 성공적으로 활용하고 있다. 2016년 물 법 제정 이후, 케냐는 자국 농업 산업 규제를 우선시해 왔다.[9] 인도에서 빗물 집수(RWH)의 타당성에 대한 연구에 따르면, 농산물 판매로 수입을 창출하는 소규모 관개 및 지하수 재충전에 가장 유용하다는 사실이 밝혀졌다.[10]

5개 카리브해 국가에 대한 조사 결과, 빗물 유출수를 포집하고 저장하는 것은 토양 또는 물 부족으로 인해 그해 수확량의 일부 또는 전부를 잃을 위험을 크게 줄일 수 있다는 것을 보여주었다. 또한, 강우량이 많은 계절에 홍수 및 토양 침식과 관련된 위험이 감소할 것이다. 소규모 농부, 특히 산비탈에서 농사를 짓는 농부들은 유출수를 포집하고 토양 침식의 영향을 줄일 수 있기 때문에 빗물 집수로부터 가장 많은 혜택을 받을 수 있다.

많은 국가, 특히 건조한 환경을 가진 국가에서는 빗물 집수를 저렴하고 신뢰할 수 있는 깨끗한 물 공급원으로 사용한다. 건조한 환경에서 관개를 강화하기 위해, 토양 둑을 건설하여 빗물이 언덕과 경사면을 따라 흘러내리는 것을 막는다. 강우량이 적은 시기에도 작물이 자랄 수 있을 만큼 충분한 물이 모인다. 지붕에서 물을 모으고, 댐과 연못을 건설하여 많은 양의 빗물을 저장할 수 있으므로, 비가 거의 오지 않거나 전혀 오지 않는 날에도 작물을 관개할 수 있을 만큼 충분한 물을 확보할 수 있다.

현장 기술을 사용하면 빗물 집수 시설의 투자 비용을 줄일 수 있다. 빗물 집수를 위한 현장 기술은 건설에 더 적은 재료가 필요하기 때문에 농촌 지역에 실행 가능한 옵션이 될 수 있다. 이러한 기술은 농업 생산량을 늘리는 데 활용할 수 있는 안정적인 물 공급원을 제공할 수 있다.

5. 2. 가정용

가정에서 빗물은 식수, 생활 용수, 조경 용수 등으로 다양하게 활용될 수 있다. 빗물 활용은 물 절약 및 수도 요금 절감에 기여할 수 있다.

  • 중국의 간쑤성과 브라질 북동부 지방에서는 옥상 빗물 집수를 통해 음용, 가정용, 가축용 등으로 활용하고 있으며, 이는 현재 진행 중인 가장 큰 규모의 옥상 빗물 집수 계획에 해당한다.
  • 태국에서는 1980년대 정부 주도로 빗물 집수가 크게 추진되었으며, 1990년대 이후 민간 부문이 참여하여 수백만 개의 저수조를 개인 가정에 제공하였다. 이는 세계적으로 가장 큰 규모의 물의 자체 공급 사례 중 하나로 손꼽힌다.
  • 미국 뉴멕시코 산타페에서는 신축 주택에 빗물 집수를 의무적으로 실시해야 한다.
  • 미국 텍사스에서는 빗물 집수 장치 구매에 세금 공제를 제공하며, 텍사스와 오하이오에서는 빗물 집수를 음용수로 사용하는 것까지 허용한다.
  • 영국에서는 가정의 정원과 주말농장에서 빗물을 모아 정원에 물을 주는 데 활용하는 빗물받이통이 흔히 사용된다.
  • 오클라호마는 2012년에 Water for 2060 법령을 통과시켜 빗물과 잡배수를 사용하기 위한 시범 계획을 다른 물 절약 기술과 함께 홍보하였다.
  • 케냐는 화장실, 세탁, 관개용 빗물 집수에 성공하였으며, 2016년 물 법 제정 이후 농업 산업 규제를 우선시하고 있다.[9]
  • 호주의 일부 지역에서는 조리 및 식수를 위해 수집된 빗물을 사용한다.[10]
  • 인도에서 빗물 집수는 소규모 관개 및 지하수 재충전에 유용하다.[10]


도시 농업과 관련하여, 도시 지역의 빗물 집수는 유출수와 홍수의 영향을 줄여준다. 도시의 '녹색' 지붕과 빗물 집수 시설을 결합하면 건물 온도를 1.3°C 이상 낮출 수 있다는 연구 결과가 있다.

5개 카리브해 국가에 대한 조사 결과, 빗물 유출수를 포집하고 저장하는 것은 토양 또는 물 부족으로 인해 수확량의 일부 또는 전부를 잃을 위험을 크게 줄일 수 있다는 것을 보여주었다. 또한, 강우량이 많은 계절에 홍수 및 토양 침식과 관련된 위험이 감소할 것이다.

많은 국가, 특히 건조한 환경을 가진 국가에서는 빗물 집수를 저렴하고 신뢰할 수 있는 깨끗한 물 공급원으로 사용한다.

빗물 집수 시스템은 최소한의 기술로 설치할 수 있는 시스템부터 고급 설정 및 설치가 필요한 자동화 시스템까지 다양하다. 기본적인 빗물 집수 시스템은 건물 옥상의 모든 배출구가 파이프를 통해 물을 저장하는 지하 탱크에 연결되며, 전처리 필터, 배수구/홈통, 저장 용기, 펌프, 자외선 램프, 염소 처리 장치 및 후처리 장비와 같은 처리 장치가 설치된다.

로우테크 시스템의 경우 옥상 시스템, 표면수 포집, 이미 땅에 스며들거나 저수지에 포집된 빗물을 펌핑하여 탱크(시스턴)에 저장하는 등 많은 로우테크 방법이 사용된다.

빗물 집수는 지역의 물 사용 제한 기간 동안 독립적인 물 공급을 제공하며, 선진국에서는 주요 공급원을 보충하는 데 자주 사용된다. 가뭄 발생 시 물을 공급하고, 저지대 지역의 홍수를 완화하며, 지하수위를 유지할 수 있도록 우물의 수요를 줄이는 데 도움이 된다.

5. 3. 산업

프랑크푸르트 공항은 독일에서 가장 큰 빗물 집수 시스템을 갖추고 있으며, 연간 약 1000억m3의 물을 절약한다. 1993년 당시 이 시스템 구축 비용은 150만 DM(미화 63,000달러)이었다. 이 시스템은 26800m2 면적의 신규 터미널 지붕에서 빗물을 모은다. 빗물은 공항 지하에 있는 6개의 탱크(총 100m3 용량)에 저장되어 변기 물 내림, 식물 관수, 에어컨 시스템 청소 등에 사용된다.[14]

런던 올림픽 공원의 벨로드롬에서는 시설의 지속 가능성을 높이기 위해 빗물 집수를 채택했다. 공원의 식수 수요가 73% 감소할 것으로 추정되었으나, 빗물 집수는 공원의 블랙워터(폐수) 재활용 프로그램보다 지속 가능성 측면에서 재정적 자원을 덜 효율적으로 사용하는 것으로 평가되었다.[15]

산업 현장에서 빗물 집수 시스템은 다양한 형태로 설치될 수 있다. 간단한 배관 작업만으로 설치 가능한 시스템부터 고급 자동화 시스템까지 다양하다. 일반적인 시스템 구성 요소로는 전처리 필터(예: 와류 필터), 배수구/홈통, 저장 용기, 펌프, 자외선 램프, 염소 처리 장치, 후처리 장비 등이 있다. 시스템 규모는 건조 기간 동안의 물 수요를 충족할 수 있도록 설계되며, 강우 포집 면적(예: 건물 지붕)은 충분한 물 흐름을 확보할 수 있어야 한다.

빗물 집수는 기업의 물 사용 비용 절감, 환경 부하 감소, 친환경 이미지 제고 등에 기여할 수 있다.

5. 4. 지하수 충전

빗물 집수는 지하수 고갈을 방지하고 지하수 수위를 유지하는 데 도움을 준다. 인도 안드라프라데시 주에서는 빗물 집수를 통해 지하수면을 4미터까지 올릴 수 있었으며, 이는 농작물이 물 부족에 직면하지 않고 연중 지하수를 사용할 수 있게 해준다.[10] 인도 타밀 나두는 모든 건물에 빗물 집수를 강제한 첫 번째 주이며, 이 정책은 5년 만에 좋은 결과를 보여 다른 주들의 모범이 되고 있다.

빗물 집수는 가뭄 발생 시 물을 공급하고, 저지대 지역의 홍수를 완화하며, 지하수위를 유지할 수 있도록 우물의 수요를 줄이는 데 도움이 된다. 또한, 건조한 계절에 말라가는 관정 및 우물의 수위를 높여 물의 가용성을 증가시킨다. 표면수는 다양한 목적으로 쉽게 이용 가능하여 지하수에 대한 의존도를 줄여주며, 염도를 희석하여 토양의 질을 향상시킨다.

6. 새로운 접근

최근에는 빗물받침, 그로아시스 워터박스, 최적화된 실시간 조정 등 새로운 빗물 집수 기술이 개발되고 있다. 태양광 발전 패널을 이용한 빗물 집수 기술도 주목받고 있는데, 이는 빗물을 여과 및 살균하여 생수와 같이 부가가치가 높은 상품으로 만들어 추가적인 소득을 창출할 수 있기 때문이다.[78][79][80]


  • 빗물받침: 뒤집어진 우산 모양으로 빗물을 모아 오염 가능성을 줄이고, 개발도상국에서 음용수 생산에 적합하다. 지속 가능한 원예와 소규모 농업에 적용할 수 있다.[72]
  • 그로아시스 워터박스: 네덜란드에서 발명된 기술로, 이슬과 빗물을 수집하고 저장하여 나무 성장에 도움을 준다.
  • 최적화된 실시간 조정(최적화된 실시간 제어): 유수지를 이용한 기존의 폭풍수 관리 방식을 개선하여, 저장 용량을 훼손하지 않으면서 빗물 집수 성능을 두 배로 향상시킨다.[73] 미국 환경 보호청(EPA) 본부에서 사용되어 폭풍 발생 전 물을 배출하고 재사용할 수 있게 하여, 비가 올 때 물 흐름을 줄이고 배출되는 물의 질을 높이며 합류식 하수도 역류 시 방출되는 물의 양을 줄인다.[74][75]
  • 태양광 발전 패널: 패널 위에 떨어지는 빗물을 수집하여 활용한다. 빗물은 염분이 거의 없고 박테리아 문제가 적어 간단한 여과 및 살균을 통해 식수로 사용 가능하다.[19][20]
  • 사방댐: 노천 채굴에 사용되는 폭발물(ANFO)을 사용하여 심토 지층과 상부 퇴적물의 구조를 흐트려 인위적으로 물이 찬 영역의 수분 침투를 촉진시킨다. 이를 통해 지역의 대수층은 건조한 시기에 이용 가능한 지표수를 빠르게 충전될 수 있다.

7. 비전통적 방식

마이클 존스 매킨은 1992년에 베미스현대예술센터에서 빗물을 모아 하늘에 무지개를 만드는 예술작품을 선보였다. 이 프로젝트는 수천 갤론의 빗물을 모아 12,000 갤론 용량의 탱크에 저장했다.[76]

방글라데시의 습지림을 활용하여 빗물을 집수하는 방식은 토지 활용도를 유지하면서 물을 확보하는 방법이다.[77] 이는 자본 지출 없이 연중 물 사용을 가능하게 하고, 가정, 산업, 관개에 깨끗한 물을 공급하는 데 기여한다.

8. 빗물 집수의 질

빗물은 일반적으로 깨끗한 수원이며, 지하수나 강, 호수의 물보다 더 나은 경우가 많다.[33] 그러나 빗물은 대기 오염, 집수 시설의 위생 상태 등에 따라 수질이 달라질 수 있다.


  • 대기 오염: 빗물에는 바람에 날리는 먼지, 도시 오염 물질, 살충제, 바다에서 유래한 무기 이온(Ca, Mg, Na, K, Cl, SO4) 및 용존 가스(CO2, NOx, SOx) 등이 포함될 수 있다. 유럽에서는 빗물에서 높은 수준의 살충제가 발견되기도 한다.[34]
  • 집수 시설 위생: 지붕에서 수집한 빗물에는 사람, 동물, 조류의 분변, 이끼, 지의류 등이 포함될 수 있다.


이러한 오염 물질의 농도를 줄이기 위해 유거수의 초기우수를 폐기하는 방법을 사용할 수 있다.[81] 부유하는 배수 장치를 설치하거나, 여러 개의 탱크를 연결하여 마지막 탱크에서 물을 빼내는 방식으로 수질을 개선할 수도 있다. 또한, 사전 여과를 통해 큰 침전물을 제거하는 것도 중요하다.

님브카 농업 연구소에서는 농촌 가구의 식수 목적을 위해 태양 에너지를 이용하여 빗물을 수집하고 정화하는 방법을 개발했다.[35] 간쑤성에서는 수확한 빗물을 태양열 소독을 통해 포물선형 태양열 조리기로 끓여 식수로 사용하기도 한다.[32]

빗물을 음용수로 사용하기 위해서는 적절한 여과와 소독 과정이 필요하다.[31] 빗물 저수조는 병원체를 옮기는 모기의 서식지가 될 수 있으므로, 모기가 접근하지 못하도록 주의해야 한다.

9. 국가별 사례

타밀나두의 시바강가 탱크


빗물 저장을 위한 저수조

  • 신석기 시대부터 레반트, 토로스산맥 남쪽, 지중해 연안, 아라비아 사막, 메소포타미아에 이르는 지역에서 빗물 저장을 위한 수조 건설과 사용이 이루어졌다. 기원전 4000년대 후반까지 저수조는 건지 농업에 사용될 물 관리 기술의 핵심적인 요소였다.[50]
  • 예루살렘과 이스라엘 지역에서 많은 고대 저수조가 발견되었다. 성서에 등장하는 도시 아이에서 기원전 2500년에 만들어진 큰 저수조는 약 1700m³의 물을 담을 수 있었다.[50]
  • 그리스 크레타 섬은 기원전 2600년부터 기원전 1100년까지의 미노스 문명 기간 동안 빗물 수집과 저장을 위해 큰 저수조를 사용했다. 미르토스 피르고스, 알카네즈, 자크로에스에서 네 개의 큰 저수조가 발견되었다. 미르토스 피르고스에서 발견된 수조는 80m³ 이상의 물을 저장할 수 있었다.[50]
  • 기원전 300년경, 인도의 발루치스탄과 쿠치의 농업 공동체는 빗물 수집을 농업과 다른 용도로 사용했다. 촐라 왕조 시기 타밀나두에서는 빗물 수집이 이루어졌다. 탄자부르 발라간파티 나가에 있는 브리하디스와라 사원의 빗물은 시바강가 저수지에 수집되었다.[50]
  • 로마 제국에서도 빗물 수집이 흔했다. 로마 수도교 건설과 함께 수조 건설도 늘어났다.[50] 이 역사는 비잔틴 제국까지 이어졌으며, 이스탄불의 바실리카 시스턴이 그 예이다.
  • 중국, 아르헨티나, 브라질에서는 옥상 빗물 수집이 식수, 가정용수, 가축용수, 소규모 관개용수, 지하수 보충을 위한 방법을 제공한다. 중국 간쑤성과 브라질 북동부의 반건조 지대에서는 대규모 옥상 빗물 수집 계획이 진행 중이다.
  • 태국은 빗물 수집에 의존하는 시골 인구의 비율이 가장 높다(약 40%).[52] 1980년대에 정부의 빗물 수집 장려 정책과 1990년대 민간 부문의 참여로 수백만 개의 수조가 민간 가정에 보급되었다.[53]
  • 버뮤다와 버진 제도에서는 모든 신축 건물에 빗물 수집 시설을 포함해야 한다는 법규가 있다.[54]
  • 세네갈과 기니비사우에서는 디올라족의 주택에 지역적, 유기적 물질로 만든 빗물 수집기가 설치되어 있다.
  • 미얀마 이라와디삼각주 지역공동체는 건기에 식수 수요를 충족시키기 위해 진흙으로 뒤덮인 빗물 웅덩이에 의존한다.
  • 미국 콜로라도 주에서는 2009년까지 빗물 수집이 거의 완전히 제한되었으나, 현재는 특정 기준을 만족하는 주거용 우물 소유자는 빗물 집수 체계 설치를 허가받을 수 있다.[55] 뉴 멕시코 산타페의 새로운 거주지에는 빗물 집수가 의무적으로 설치되어야 한다.[57] 텍사스 주는 빗물 집수 장비 구매에 세금 공제를 제공하며,[58] 텍사스와 오하이오 주는 음용수를 위한 집수도 허락한다.
  • 베이징의 어떤 주택 조합들은 빗물을 적절한 처리 후 주요 물 공급 수단으로 사용한다.
  • 아일랜드에서는 유니버시티 칼리지 더블린에서 빗물 수집 체계 원형 설계 프로젝트가 창설되었다.
  • 뉴질랜드는 서부와 남부에 강수량이 풍부하며, 많은 농촌 지역에서 빗물 집수가 일반적인 관행이다. 대부분의 지방 의회에서 빗물 집수를 장려하고 있다.[39]
  • 스리랑카에서 빗물 집수는 농업 및 농촌 가정의 식수 확보를 위한 인기 있는 방법이었다. 빗물 집수를 장려하기 위한 법률이 제정되었으며,[40] 란카 빗물 집수 포럼이 이니셔티브를 주도하고 있다.[41]

9. 1. 대한민국

한국은 전통적으로 빗물을 농업용수, 생활용수 등으로 활용해 왔다. 1990년대부터 빗물 이용 시설 설치를 지원하고 있으며, 최근에는 관련 법규를 강화하고 있다. 서울특별시는 빗물 마을 조성 사업, 빗물 저금통 설치 지원 사업 등을 추진하고 있다.

9. 2. 캐나다

많은 캐나다인들은 폭풍수를 저장, 관개, 세탁, 화장실 용수 등으로 사용하기 위해 빗물 집수 체계를 갖추기 시작했다. 2000년대 중반부터 캐나다 법이 상당히 개정되어 농업, 산업, 가정에서 이 기술의 사용이 늘었지만, 많은 주 법에는 여전히 모호함이 남아있다.[7] 빗물 집수는 내규와 지방자치단체의 규범에 의해 규정되는 경우가 많다.

9. 3. 인도

인도에서는 빗물 집수가 지하수 고갈을 막고, 농업용수를 확보하기 위해 활용되고 있다. 특히 타밀나두 주에서는 모든 건물에 빗물 집수를 의무화하고 있다.[60]

주내용
안드라프라데시지하수면이 대개 지표면에서 7m 이하에 위치해 있다. 빗물 집수를 통해 몬순 시기에 지하수면을 4m까지 높이면, 농작물은 물 부족 없이 연중 지하수를 사용할 수 있다.
타밀나두지하수 고갈을 방지하기 위해 모든 건물에 빗물 집수를 강제한 최초의 주다. 2001년에 시작된 이 정책은 타밀나두의 모든 시골 지역에 적용되었다. 타밀나두 전역에 빗물 집수 [http://www.tn.gov.in/dtp/rainwater.htm 홍보 포스터]가 부착되었다. 이 계획은 5년 만에 좋은 결과를 보여주었고, 첸나이의 수면은 50% 상승했으며 수질이 크게 개선되었다.[60] 다른 인도 주들도 타밀나두의 사례를 따르고 있다.
카르나타카벵갈루루에서는 약 18.29m X 약 12.19m 이상의 부동산이나 약 9.14m X 약 12.19m 이상의 신축 건물에 빗물 집수가 의무화되어 있다. 뱅갈로르 물 공급 및 하수도 위원회는 자야나가에 1.2acre 규모의 모크샤군담 비스베스바라야 경의 이름을 딴 "빗물 집수 테마 파크"를 건설하였다. 이 공원에는 26가지 빗물 집수 모델이 전시되어 있으며, 물 보존 방법에 대한 조언도 제공한다. 1층 강당에는 "녹색" 냉방 체계가 설치되어 있으며, 회의를 열거나 학생과 일반인에게 빗물 집수에 대한 비디오 영상을 보여주는 데 사용된다.[61] 인도 과학원의 화학공학부는 태양 증류기 표면을 이용한 빗물 집수를 시도하고 있다.[62] 카르나타카의 시골 지역에서는 사방댐, 농장 연못, 제방, 몬순 기간에 착정의 관에 뚫은 가는 구멍을 통해 빗물을 재충전하는 등 다양한 빗물 집수 계획이 [https://srdsindia.org/ 산칼파 시골 개발회(Sankalpa Rural Development Society)]라는 비정부기구에 의해 진행되고 있다.
라자스탄타르 사막 주민들이 전통적으로 빗물 집수를 해왔다. 현재 많은 고대 빗물 집수 시스템이 복구되고 있다.[63] 라젠드라 싱 박사는 사리스카 호랑이 보호구역 지역에서 5개의 강을 복구하는 등 광범위한 작업을 완료했다. 빗물 집수 체계는 자이푸르 구역의 차우카 체계와 같이 라자스탄의 다른 지역에서도 사용된다.[64]
케랄라
마하라시트라푸네에서는 새로 등록하는 모든 주택 모임에 빗물 수집이 의무화되어 있다. 뭄바이에서는 물 부족 해결을 위해 빗물 집수가 고려되고 있으며, 시의회는 대규모 단체에 빗물 수집을 의무화할 계획이다.[65]



기원전 300년경, 인도의 발루치스탄과 쿠치의 농업 공동체는 빗물 수집을 농업과 다른 용도로 사용했다. 촐라 왕조 시기 타밀나두에서는 빗물 수집이 이루어졌다. 탄자부르 발라간파티 나가에 있는 브리하디스와라 사원의 빗물은 시바강가 저수지에 수집되었다.[50] 촐라 왕조 후기, 타밀나두 쿠달로르 지역의 Vīrānam 수조는 음용과 관개용 물을 저장하기 위해 1011년부터 1037년까지 건설되었다. Vīrānam은 415억m3의 물을 저장할 수 있는 16km 길이의 수조다.

도시 환경에서 빗물 집수가 최근 몇 년 동안 주목을 받고 있지만, 고대부터 인도 시골 지역에서 빗물 집수가 이루어졌음을 알 수 있다.

9. 4. 영국

영국에서는 흔히 정원이나 주말농장에 빗물탱크를 설치하여 빗물을 모아 사용한다.[7] 영국의 지속가능한 주택 규정은 신축 주택에 화장실, 급수, 세척용 빗물을 모으는 대형 지하 수조 설치를 권장했으나, 2015년에 이 법규는 폐지되었다.[7] 이상적인 설계를 통해 외부 물 공급을 절반까지 줄일 수 있다.[7]

9. 5. 미국

미국에서는 2009년까지 콜로라도 주에서 빗물 집수가 수자원법에 의해 거의 완전히 제한되었다. 빗물을 수집하는 부동산 소유자는 흐르는 물을 가져갈 권리가 있는 사람들에게서 물을 훔치는 것으로 간주되었다. 현재는 특정 기준을 만족하는 주거용 우물 소유자는 빗물 집수 체계를 설치하는 것을 허락받을 수 있다(SB 09-080).[55] 10배 이상의 규모의 시범 연구도 허용될 수 있다(HB 09-1129).[56] 콜로라도 입법부가 법을 바꾸도록 한 주요 요인은 덴버 남쪽 교외에 위치한 더글러스 카운티의 강수량 연평균 97%가 물줄기에 닿지 못하며, 식물에 흡수되거나 땅 위에서 증발한다는 2007년의 연구였다. 콜로라도에서는 14ha 미만의 부동산에서는 우물을 뚫을 수조차 없다. 뉴 멕시코 주 산타페의 새로운 거주지에는 빗물 집수가 의무적으로 설치되어야 한다.[57] 텍사스 주는 빗물 집수 장비 구매에 세금 공제를 제공한다. 텍사스[58]와 오하이오 주는 음용수를 위한 집수마저 허락한다. 오클라호마 주는 다른 물 절약 기술들과 함께 빗물과 잡배수를 사용하기 위한 시범 프로젝트를 시행하기 위해 2012년에 Water for 2060 Act를 통과시켰다.[59]

9. 6. 기타 국가

우간다에서는 빗물 집수가 가정 및 지역 사회 규모의 물 안보를 증진하기 위해 오랫동안 사용되어 왔다. 기존 설비의 정기적인 유지 관리가 지속적인 과제이며, 유지 관리가 제대로 이루어지지 않아 실패한 설비의 사례가 많다. 연구에 따르면 빗물 집수에 대한 인식과 빗물 집수를 구현하는 데 필요한 자원에 대한 접근 방법이 우간다 사회 전반에 걸쳐 다양하다는 사실이 밝혀졌다.[1]

태국은 빗물 집수에 의존하는 인구의 비율이 가장 높으며(현재 약 40% 정도) 1980년대에 정부에 의해 적극적으로 장려되었다.[52] 1990년대에 수집 탱크에 대한 정부 자금이 고갈된 후, 민간 부문이 개입하여 수백만 개의 탱크를 개인 가구에 제공했으며, 이 중 다수가 계속 사용되고 있다.[53] 이것은 세계에서 가장 큰 물 자가 공급 사례 중 하나이다.

버뮤다에서는 법에 따라 모든 신규 건축물에 거주자에게 적합한 빗물 집수 시설을 갖추도록 요구하고 있다.[38]

뉴질랜드는 서부와 남부에 강수량이 풍부하며, 빗물 집수는 많은 농촌 지역에서 일반적인 관행이다. 지붕 물을 홈통을 통해 덮개가 있는 1000L 저장 탱크로 유도하며, 대부분의 지방 의회에서 이를 장려하고 있다.[39]

스리랑카에서 빗물 집수는 농업 및 농촌 가정의 식수 확보를 위한 인기 있는 방법이었다. 빗물 집수를 장려하기 위한 법률은 도시 개발 당국(수정)법, 2007년 제36호에 의해 제정되었다.[40] 란카 빗물 집수 포럼이 스리랑카의 이니셔티브를 주도하고 있다.[41] 탱크 캐스케이드 시스템은 스리랑카 섬 전체에 걸쳐 있는 고대 관개 시스템이다.

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