우리는 도시화와 기후변화로 인해 기하급수적으로 증가하는 수변재해에 대 응한 물관리 격변의 시대에 살고 있다. 현대 도시에서 빗물은 더 이상 배제해 야 하는 기피의 대상이 아니며 누구나 사용할 수 있는 공공재로써 거듭나고 있 다. 도시화와 함께 확장되어가는 그레이인프라를 물순환의 관점에서 비판적인 시각으로 바라보고, 기존 도시체계를 통해 가까운 미래에서 실현할 수 있는 물 순환 도시를 구축하고자 하였다.
이에 본 연구는 물순환 도시의 개별적이고 형식적 계획의 한계를 지적하며, 이를 보완할 수 있는 계획 체계 및 개념에 주목하였다. 지오디자인 프레임워크 라는 새로운 계획의 구조적 틀을 제안하고, 체계를 바탕으로 ‘녹지네트워크 중심 물순환 도시’의 공간적 해법을 제시하는 것이 연구의 목적이다. 도시 및 유역 차원에서 녹지네트워크 자체가 도시의 배수체계가 되는 물순환 계획 개 념을 구현하기 위해 기존 물순환 도시 조성 기준 및 계획 요소와 녹지네트워크 의 물순환 특성을 도출하고 실제 도시 공간에 적용하여 계획·설계와 평가과 정이 일체화되어 맞물리는 계획을 수립하였다. 계획 대상지는 그린뉴딜 종합 계획과 물순환 체계 구축 협력을 체결하여 물순환 도시 조성에 박차를 가하고 있는 송산그린시티 서측지구로 선정하였다.
프레임워크의 첫 번째 과정인 과정모형에서는 분석 및 평가와 계획의 이론 적 근거가 되는 녹지네트워크 중심의 물순환 도시에 대해 고찰하여 물순환과 녹지네트워크가 자연 수리 시스템에 있어서 실제로 밀접한 관련이 있음을 도 출하였다. 자연 물순환 왜곡으로 인해 나타나는 강우유출 증가, 비점오염 발생 등의 문제의 개선을 계획·설계의 목표로 설정하고 물순환 도시의 정의 및 기 본 원칙, 관련 법·제도 검토를 통해 계획의 방향을 수립하였다.
재현·평가모형에서는 과정모형을 기반으로 물수지 중심의 대상지 현황 분 석을 통해 현재까지 수립된 도시 계획안이 물순환 관점에서 원활하게 작동하고 있는지 진단하였다. 현안은 저영향개발을 통해 도시의 물을 시화호로 유출 한다는 개괄적인 개념 위주로 제시하고 있으며, 물순환과 녹지네트워크 계획 이 유기적으로 긴밀하게 연계되지 않았다. 또한 계획의 타당성을 위해 수행되 는 효과검증이 개발이 선행된 동측지구 위주로 진행되어 연구 대상지인 서측 지구도 검증 과정이 필요하다고 보았다. 이에 더해 녹지네트워크 중심의 물순 환 도시 사례 3개 도시를 분석한 결과, 도시 특성과 직면한 문제에 따라 물순 환 목표를 설정하고 구조적 녹지네트워크 개념을 제시하여 물 문제를 해결하 고자 하였다. 또한 기존 도시의 녹지네트워크와 수문흐름을 연계한 효과적인 물순환을 꾀하여 연구 대상지에 적용할 수 있는 시사점을 도출하였다. 변화모형에서는 재현·평가모형의 이론적 기반을 바탕으로 네 가지 계획 방 향을 설정하였고, 이에 따라 녹지네트워크 자원별·수원별·주요 공간별 물순 환 계획안을 수립하였다. 토지피복 차원의 녹지네트워크 자원별 계획에서는 녹지네트워크를 호소, 습지, 산림, 도시공원, 경관연결지로 구분하고 기존 계획 안에 대응하여 일대일 비교하는 방식으로 새로운 대안을 제시하였다. 계획에 따라 불투수면의 비율은 감소하고, 습지와 호소, 산림 등의 투수면 비율은 증 가하면서 빗물 침투에 유리한 구조가 되었다. 시스템적 차원의 수원별 계획에 서는 송산그린시티 서측지구의 특성을 반영하여 계곡수, 우수, 하수처리수, 지 하철유출수, 자연유수, 해수로 나누어 녹지네트워크 중심으로 원칙에 부합하는 물순환 흐름도를 작성하였다. 마지막 주요 공간별 계획에서는 자원별 계획과 수원별 계획을 조합하여 전체 녹지네트워크를 여섯 가지 유형으로 구분하였 다. 각 유형별로 복합적으로 기능할 수 있는 설계안을 제시하였다.
마지막 효과모형에서는 자연계 물순환을 모의하는 SWAT 모형을 사용하여 계획·설계안의 효과를 정량적으로 검증하였다. 기존 계획안과 새롭게 제안한 계획안의 공간 데이터와 2011년부터 2020년까지의 기상 데이터를 바탕으로 강우유출과 비점오염의 저감효과를 분석하였다. 원안보다 총 유출량은 13.2% 감소하였고, 토양에 저장되는 물의 양은 2.19%, 증발산량은 26.55%, 잠재증 발산량은 37.05% 증가하였다. 질소와 인의 작용을 중심으로 비점오염 변화를 분석한 결과, 식물을 통한 흡수율에서 질소는 11.4%, 인은 9.5% 증가하였다. 또한 유역 내 질소는 13%, 인은 19% 감소하였고, 강우 및 토사유출과 관련된 영양물질의 스트레스 일수는 질소는 2.07일, 인은 0.21일 감소하였다. 결론적으로 본 연구는 지오디자인 프레임워크에 따라 물순환 관점에서 녹지 네트워크의 기능적·시스템적 전환을 유도한 것이다. 개발 이전 물수지를 고 려한 녹지네트워크의 보존과 추가적인 확보, 수문과 토양을 고려한 전략적 배 치, 형태적 변환 등을 통해 왜곡된 물순환을 회복하였음을 알 수 있었다. 인공 적 체계를 배제하여도 녹지네트워크를 활용한 물순환 도시 조성이 물수지 왜 곡 문제 해결에 긍정적인 영향을 끼친 것으로 볼 수 있다.
본 연구의 의의는 다음과 같다. 첫째, 단위 공간이나 세부 기술요소의 적용 에 국한하여 물순환 체계를 구축하는 것이 아니라 도시의 거시적 관점에서 물 수지의 환원구조를 바라보고, 기존 계획과 대비되는 녹지네트워크 자원별 계 획을 통해 통합적인 공간적 해법을 제시했다는 점에서 의의가 있다. 둘째, 계 획·설계에 그치는 것이 아닌 대안에 대한 정량적인 효과분석을 수행하여 계 획의 타당성을 검증하고, 유의미한 결과를 통해 개발 이전의 물수지를 회복하 는데 효과적인 대안이 될 수 있음을 밝혔다는 점에서 의미가 크다. 지오디자인 프레임워크를 적용하여 연구를 통해 도출한 공간적 해법은 향후 진행될 기존 도시 정비 및 신도시 계획에 반영하여 물순환 계획의 구조적 체계와 기초 자료 로 활용할 수 있으며, 개발계획 단계에서 토지이용계획 수립 시 본 계획 체계 를 적극적으로 반영할 수 있을 것이다.

We live in an era of upheaval in water management in response to waterside disasters that are increasing exponentially due to urbanization and climate change. In modern cities, rainwater is no longer an object to be avoided and is being reborn as a public good that anyone can use. Gray infrastructure, which is expanding along with urbanization, is viewed from a critical point of view from the perspective of water circulation, and it is intended to build a water circulation city that can be realized in the near future through the existing urban system.
Therefore, this study pointed out the limitations of individual and formal planning of the water cycle city, and paid attention to the planning system and concept that can supplement it. The purpose of this study is to propose a structural framework for a new plan called a geodesign framework, and to present a spatial solution of a ‘green network-centered water circulation city’ based on the system. In order to realize the concept of a water cycle plan in which the green network itself becomes the urban drainage system at the city and watershed level, the existing water cycle city creation standards and planning elements and the water cycle characteristics of the green network are derived and applied to the actual urban space. A plan was established in which the design and evaluation process were integrated and interlocked. The planning target site was selected as the western part of Songsan Green City, which is accelerating the creation of a water circulation city by signing a cooperation agreement with the Green New Deal comprehensive plan to establish a water circulation system.
In the process model, the first process of the framework, the water circulation city centered on the green network, which is the theoretical basis for analysis, evaluation, and planning, was considered, and the water cycle and the green network were actually closely related in the natural hydrological system. Improvement of problems such as increased rainfall runoff and non-point pollution caused by distortion of the natural water cycle was set as the goal of planning and design, and the direction of the plan was established by reviewing the definition and basic principles of a water cycle city and related laws and systems.
In the representation/evaluation model, based on the process model, it was diagnosed whether the urban planning plan established so far was operating smoothly from the water cycle point of view through the analysis of the current state of the target site centered on the water balance. The current issue is presented mainly with the general concept of draining city water to Sihwa Lake through low-impact development, and the water cycle and green network plan are not closely linked organically. In addition, the effectiveness verification carried out for the validity of the plan was conducted mainly in the eastern district, which was developed in advance, so it was considered that the verification process was necessary for the western district as the research target. In addition, as a result of analyzing three cities of water cycle cities centered on green networks, water cycle goals were set according to city characteristics and a structural green network concept was presented to solve the water problem. Plus, by linking the existing city''s green network and hydrological flow, effective water circulation was sought, and implications that could be applied to the study site were derived.
In the change model, four planning directions were established based on the theoretical basis of the representation/evaluation model, and accordingly, a water cycle plan for each green network resource, water source, and major space was established. In the plan for each resource of the green network at the land cover level, a new alternative was suggested by classifying lakes, wetlands, forests, urban parks, and landscape-connected areas and comparing them one-to-one in response to the existing plans. According to the plan, the percentage of impervious surface decreased and the percentage of permeable surface of wetlands, lakes, and forests increased, making it a structure favorable to rainwater infiltration. In the system-level water source plan, the water circulation flow chart was drawn up in accordance with the principle by dividing the valley water, rainwater, treated wastewater, subway runoff, natural runoff, and seawater by reflecting the characteristics of the western district of Songsan Green City. In the last major spatial plan, the total green network was divided into six types by combining the plan by resource and plan by water source. A design proposal that can function in a complex manner for each type is presented.
In the last impact model, the effect of the plan and design was quantitatively verified using the SWAT model simulating the natural water cycle. The effect of reducing rainfall runoff and nonpoint pollution was analyzed based on the spatial data of the existing plan and the newly proposed plan and the meteorological data from 2011 to 2020. Total runoff decreased by 13.2% compared to the original plan, and the amount of water stored in the soil increased by 2.19%, evapotranspiration by 26.55%, and potential evapotranspiration by 37.05%. As a result of analyzing the change of nonpoint pollution focusing on the action of nitrogen and phosphorus, nitrogen and phosphorus were increased by 11.4% and 9.5% in the absorption rate through plants. In addition, nitrogen in the watershed decreased by 13% and phosphorus by 19%, and the number of stress days for nutrients related to rainfall and soil runoff decreased by 2.07 days for nitrogen and 0.21 days for phosphorus.
In conclusion, this study induced a functional and systemic transformation of the green network from the perspective of water circulation according to the geodesign framework. It was found that the distorted water circulation was restored through preservation and additional securing of green networks considering the water balance before development, strategic arrangement considering hydrology and soil, and morphological transformation. Even if the artificial system is excluded, it can be seen that the creation of a water circulation city using the green network has had a positive effect on resolving the water circulation distortion problem.
The significance of this study is as follows. First, rather than establishing a water cycle system by limiting the application of unit space or detailed technical elements, look at the reduction structure of the water balance from a macroscopic perspective of the city, and integrate spatial and It is meaningful in that it suggests a solution. Second, it is meaningful in that it does not stop at planning and design, but performs quantitative effect analysis on alternatives to verify the feasibility of the plan, and reveals that it can be an effective alternative to restore the water balance before development through meaningful results. The spatial solution derived through research by applying the geodesign framework can be reflected in the existing urban renewal and new town planning to be carried out in the future, and can be used as a structural system and basic data for the water cycle plan. In addition, this planning system can be actively reflected when establishing a land use plan in the development planning step.