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문제 정의
- 도로를 규모에 의해 분류하면광로, 대로 중로 소로로 구분할 수 있다. 이 중소로는 주거단위 내부에 해당하는 도로가 많기 때문에 본 연구에서는 이를 제외한 광로 대로 중로의 세 가지 유형에 대해 살펴보고자 한다(표 1).
- 힘들다. 이에 기상상태와 배경농도를 통제하는 시나리오 분석을 통해 가로변 대기질에 영향을 미치는 요소중 가로형태요소만의 영향을 살펴보고자 한다. 이를 위해 중구 .
- 이에 본 연구에서는 서울시를 대상으로 가로 형태에 따른 대기질을 분석하여 가로형태를 구성하는 요소와 대기질과의 관계를 파악하고자 한다. 이 같은 연구결과는 대기질 유지에 바람직한 가로형 대를 제안함으로써 미래 우리나라 도시의 질 을 향상시키는데 기여할 수 있을 것이다.
가설 설정
- 상자모델(Box model)은 오염물질의 질량 보존에 기본을 둔 모델로서 대상지역을 커다란 상자로 간주하여 그 안에서 배출된 오염물질이 모두 잘 혼합되는 것으로 가정한다. 이 모델은 기본원리가 단순하여 배출원과 지형이 고른 지역에 적합하나, 오차의 단점이 있다.
제안 방법
- 가로형태에 따른 대기질 분석을 위해 기상, 가로 형태, 교통관련 자료를 구축하였다. 기상자료 및 배경농도 교통량은 2008년 11월 자료를 사용했으며, 가로형태 관련 공간자료는 구득가능한가장 최근 시점인 2007년 자료를 사용하였다.
- 중 . 고충으로 분류하였다. 건물의 높이를 저 .
- 유형별 대표가로를 선정하였다. 다음으로 공간자료, 기상자료, 교통자료를 바탕으로 대기 확산모형을 이용하여 각 유형별 대기질을 분석하였다. 본 연구에서는 도시가로변에서 가장 많이 배출되고 있는 일산화탄소(CO) 와 이산화질소(NO?) 를 분석대상으로 하였다.
- 될 수도 있다. 따라서 이러한 점을 고려하기 위해 높이의 표준편차를 이용하여 가로를 유형화한다. 사례연구 대상지내 가로변 건물들의 높이편차를 분석한 결과 그 값이 0~30의 범위 내로 나타났으며, 이에 본 연구에서는 편차 값을 10 이하, 10-20 이하, 20초과의 3단계로 유형화 하였다I).
- 먼저 도시가로를 형성하는 물리적 요인들이 만들어내는 조합을 통해 도시가로를 유형화하고 각 유형별 대표가로를 선정하였다. 다음으로 공간자료, 기상자료, 교통자료를 바탕으로 대기 확산모형을 이용하여 각 유형별 대기질을 분석하였다.
- 본 연구는 크게 1)도시가로의 유형화, 각 유형별 대기질 추정, 가로형태요소들과 대기 질과의 관련성 분석 단계로 구분할 수 있다
- 구조및설치기준에관한규칙에서는 도로를 사용 및 형태, 규모, 기능에 따라 구분하고 있다. 본 연구에서는 가로형태와 대기 질과의 관계를 다루기 때문에 도로를 규모에 의해 구분하였다. 도로를 규모에 의해 분류하면광로, 대로 중로 소로로 구분할 수 있다.
- 본 연구에서는 대기오염 모델 중 OSPM을 이용하여 가로변의 대기질을 추정하였다. 이는 가로에서의 교통으로부터 발생되는 오염을 시뮬레이션 하는 모델로서, 교통에 의해 방출되는 배기가스의 직접적인 영향을 측정하는 플룸 모델(Plume model)과 오염물질이 재순환 되는 부분을 다루는 상자모델(Box model)을 결합하여 오염물질의 농도를 계산한다.
- 본 연구에서는 시나리오 조건 하에서 추정된 이산화질소(NO, 농도를 가로폭, 평균높이, 높이 편차 등 상관관계가 큰 요소별로 유형화 기준에 따라 구분하여 분석을 실시하였다(표 10)2).
- 따라서 이러한 점을 고려하기 위해 높이의 표준편차를 이용하여 가로를 유형화한다. 사례연구 대상지내 가로변 건물들의 높이편차를 분석한 결과 그 값이 0~30의 범위 내로 나타났으며, 이에 본 연구에서는 편차 값을 10 이하, 10-20 이하, 20초과의 3단계로 유형화 하였다I).
- 고층으로 분류하기 위해서는 기준이 필요하나 현재 이와 관련된 특별한 기준은 없다. 이에 본 연구에서는 '서울시 아파트 지구개발 기본계획수립에 관한 조례'를 기준으로 평균높이를 유형화하였다(표 2). 조례에 의하면 7층 이하는 저층, 8~12층은 중층, 13층 이상은 고층으로 분류하고 있다.
- 오염물질의 확산이 원활히 이루어지지 않는 가로는 이를 이용하는 도시민들의 건강을 위협하게 된다. 이에 본 연구에서는 1)가로폭, 평균 높이, 높이편차, 밀집도를 통해 가로형태를 유형화하고, 2)0SPM 모형을 이용하여 이산화질소(NO2)와 일산화탄소(CO)에 대해 대상가로의 대기 질을 추정했으며, 3)상관분석과 분산 분석을 통해 대기질과 가로형태요소와의 관련성을 분석하였다.
대상 데이터
- 한편 가로의 형태를 규정짓는 가로폭과 가로주변 건물의 높이, 건물의 전면폭 등 공간자료는 서울시 수치지 형도와 건축물대 장을 이용하여 구축하였으며, 건물의 높이는 층수 당 3m로 적용하였다. 교통량은 서 울지 방경 찰청 종합교통정 보센터 에서 제공하는 데이터를 사용하였고, 측정치가 없는 지점은 샘플 조사(15~30분)를 통해 시간대별 교통량을 산정하여 적용하였다.
- 기상자료 및 배경농도 교통량은 2008년 11월 자료를 사용했으며, 가로형태 관련 공간자료는 구득가능한가장 최근 시점인 2007년 자료를 사용하였다. 우선 OSPM 모델을 실행하기 위해 중구와 강남구에 위치한 자동기상관측시스템(AWS)에서 측정된 기상자료를 사용하였다.
- 이는 시간대별 자료로 각 시간대의 풍향, 풍속 및 온도, 복사량을 포함한다. 대기오염물질 배경농도는 도시를 대표할 수 있는 일반적인 오염물질의 기초농도로 대상지가 속한 중구와 강남구에 위치한 대기오염 자동측정 망에서 측정된 자료를 사용하였다. 한편 가로의 형태를 규정짓는 가로폭과 가로주변 건물의 높이, 건물의 전면폭 등 공간자료는 서울시 수치지 형도와 건축물대 장을 이용하여 구축하였으며, 건물의 높이는 층수 당 3m로 적용하였다.
- 이는 가로에서의 교통으로부터 발생되는 오염을 시뮬레이션 하는 모델로서, 교통에 의해 방출되는 배기가스의 직접적인 영향을 측정하는 플룸 모델(Plume model)과 오염물질이 재순환 되는 부분을 다루는 상자모델(Box model)을 결합하여 오염물질의 농도를 계산한다. 모델의 입력자료는 크게 가로환경에 관련된 자료와 기상자료, 대기오염물질 배경농도, 교통자료 등이다(표 5).
- 다음으로 공간자료, 기상자료, 교통자료를 바탕으로 대기 확산모형을 이용하여 각 유형별 대기질을 분석하였다. 본 연구에서는 도시가로변에서 가장 많이 배출되고 있는 일산화탄소(CO) 와 이산화질소(NO?) 를 분석대상으로 하였다. 대기확산모형은 OSPM(Operational Street Pollution Model)을 이용하였으며, 결과해석 및 도면화는 ESRI의 ArcGIS 9.
- 분류 결과 대상지내 가로의 형태는 일반적으로 대로 또는 중로 변에 높이 차이가 많이 나지 않는 저층의 건물들로 이루어져 있는 특성을 보인다. 본연구에서는 대상지내 총 188개의 가로 중 각 유형별로 하나 이상의 대표가로를 선정하였고, 이에 따라 총 51개 가로에 대해 분석을 수행하였다(그림 2).
- 그림 2. 분석대상 가로(좌 : 중구 . 종로구, 우 : 강남구).
- 기상자료 및 배경농도 교통량은 2008년 11월 자료를 사용했으며, 가로형태 관련 공간자료는 구득가능한가장 최근 시점인 2007년 자료를 사용하였다. 우선 OSPM 모델을 실행하기 위해 중구와 강남구에 위치한 자동기상관측시스템(AWS)에서 측정된 기상자료를 사용하였다. 이는 시간대별 자료로 각 시간대의 풍향, 풍속 및 온도, 복사량을 포함한다.
- 보이는 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 대기오염이 심각한 서울시 중구 . 종로구와 강남구 일대를 대상으로 분석을 실시하였다.
- 이에 본 연구에서는 대기오염이 심각한 서울시 중구 . 종로구와 강남구 일대를 대상으로 분석을 실시하였다. 특히 대상지는 각각 서울의 구도심과 신도심을 대표하는 지역으로 두 곳 모두 상업 .
- 대기오염물질 배경농도는 도시를 대표할 수 있는 일반적인 오염물질의 기초농도로 대상지가 속한 중구와 강남구에 위치한 대기오염 자동측정 망에서 측정된 자료를 사용하였다. 한편 가로의 형태를 규정짓는 가로폭과 가로주변 건물의 높이, 건물의 전면폭 등 공간자료는 서울시 수치지 형도와 건축물대 장을 이용하여 구축하였으며, 건물의 높이는 층수 당 3m로 적용하였다. 교통량은 서 울지 방경 찰청 종합교통정 보센터 에서 제공하는 데이터를 사용하였고, 측정치가 없는 지점은 샘플 조사(15~30분)를 통해 시간대별 교통량을 산정하여 적용하였다.
데이터처리
- 가로 유형별로 추정된 대기오염농도의 차이가 유의미한지 파악하기 위해 분산분석을 실시하였다. 본 연구에서는 시나리오 조건 하에서 추정된 이산화질소(NO, 농도를 가로폭, 평균높이, 높이 편차 등 상관관계가 큰 요소별로 유형화 기준에 따라 구분하여 분석을 실시하였다(표 10)2).
- 대기오염농도와 이에 영향을 끼치는 가로 형태 요소와의 관계를 파악하기 위해 상관분석을 실시하였다(표 9).
- 2 프로그램을 이용하였다. 마지막으로 상관분석 및 분산분석을 통해 대기질과 가로헝태요소와의 관련성 을 분석하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 도시가로변에서 가장 많이 배출되고 있는 일산화탄소(CO) 와 이산화질소(NO?) 를 분석대상으로 하였다. 대기확산모형은 OSPM(Operational Street Pollution Model)을 이용하였으며, 결과해석 및 도면화는 ESRI의 ArcGIS 9.2 프로그램을 이용하였다. 마지막으로 상관분석 및 분산분석을 통해 대기질과 가로헝태요소와의 관련성 을 분석하였다.
성능/효과
- 구체적으로 이산화질소(NO, 농도는 주로 가로변 건물의 평균높이과 높이편차에 의해 영향을 받으며, 일산화탄소(CO) 농도는 가로폭에 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 추정된 이산화질소(NO) 농도의 상 .
- 3 이로 각 집단(광대로 중로)간의 차이가 있다고 볼 수 없었다. 다음으로 광로변에 위치한 건물을 평균 높이에 의해 저층, 중층, 고층으로 구분하여 분석한 결과, 유의확률이 0으로 각 집단 간의 차이가 유의하게 나타났다. 또한 광로변에 위치한 건물을 높이편차에 의해 구분하여 분석한 결과도 유의확률이 0으로 각 집단 간의 차이가 유의하게 나타났다.
- 다음으로 광로변에 위치한 건물을 평균 높이에 의해 저층, 중층, 고층으로 구분하여 분석한 결과, 유의확률이 0으로 각 집단 간의 차이가 유의하게 나타났다. 또한 광로변에 위치한 건물을 높이편차에 의해 구분하여 분석한 결과도 유의확률이 0으로 각 집단 간의 차이가 유의하게 나타났다. 사후 집단간 비교를 위한 Scheffe, Bonferroni 등 두 가지 방법에 의한 검증결과, 가로 폭의 경우는 가로폭 내 집단간의 비교에서 유의적인 차이를 나타내는 집단이 존재하지 않았다.
- 분석결과 도시가로변 대기질이 오염물질 배출량뿐만 아니라 가로형태요소들의 배치와 규모에 의해 영향을 받고 있음이 드러났다. 구체적으로 이산화질소(NO, 농도는 주로 가로변 건물의 평균높이과 높이편차에 의해 영향을 받으며, 일산화탄소(CO) 농도는 가로폭에 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 서울시 대기오염농도의 공간적 분포를 분석한 기존의 연구에서 중구와 강남구가 서울의 다른 지역에 비해 대기오염의 정도가 높은 것으로 분석되었으며, 이 지역에서 대기오염과 도시 형태 요소와의 관련성 분석 결과 이산화질소(NO, 와 일산화탄소(CO)의 농도는 교통량과 건축물에 높은 상관성을 보이는 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 대기오염이 심각한 서울시 중구 .
- 우선 실제조건 하에서 가로형태요소와 가로변 대기 질과의 상관관계를 분석한 결과, 이산화질소 (NO2) 는 평균높이 및 높이편차와 양(+)의 상관관계를 보이고, 일산화탄소(CO)는 가로폭과 양(+) 의 상관관계를 보인다. 한편 시나리오 분석에 따라 추정된 대기질과 가로형태요소와의 상관관계를 분석한 결과, 이산화질소(NO?)와 일산화탄소 (CO) 모두 교통량과 가로폭에 양(+)의 상관관계를 보였다(표 8).
- 이상의 상관분석 및 분산분석 결과를 통해 가로변에서의 대기질, 특히 이산화질소(NO, 의 경우 가로변 건물의 평균높이가 높을수록, 건물 간 높이 편차가 클수록 대기오염농도가 높게 나타남을 확인할 수 있었다.
- 이상의 선행연구 검토를 통해 도시가로의 구조와 형태가 대기질에 영향을 미칠 것임을 예상할 수 있다. 하지만 선행연구들은 주로 거시적 관점에서 대기질과 도시를 바라보았으며, 미시적 관점에서 가로형태와 대기질과의 관련성에 대한 연구는 미흡한 실정이다.
- 즉, 폭이 넓은 도로변에 높이차이가 큰 고층건물로 구성된 강남구 보다는 비슷한 높이의 저층 건물로 구성된 중구 . 종로구의 가로변 대기질이 더 양호한 것으로 나타났다.
- 상관관계를 보인다. 한편 시나리오 분석에 따라 추정된 대기질과 가로형태요소와의 상관관계를 분석한 결과, 이산화질소(NO?)와 일산화탄소 (CO) 모두 교통량과 가로폭에 양(+)의 상관관계를 보였다(표 8). 특히 이산화질소(NO2) 는 평균 높이와 높이편차에도 양(+)의 상관관계를 보인다.
- 사후 집단간 비교를 위한 Scheffe, Bonferroni 등 두 가지 방법에 의한 검증결과, 가로 폭의 경우는 가로폭 내 집단간의 비교에서 유의적인 차이를 나타내는 집단이 존재하지 않았다. 한편 평균높이의 경우 저층과 중층, 저층과 고층 간의 차이가 유의적인 것으로 나타났으며, 높이 편차의 경우 10 이하와 20 초과, 10~20 이하와 20 초과의 차이가 유의적이라고 분석되었다.
후속연구
- 특히 가로의 대기질에 영향을 주는 요인들 중 가로의 형태는 대기오염물질의 확산과 관련 되어있기 때문에 중요하다. 따라서 가로폭, 건물높이, 건물의 높이편차, 밀집도 등의 가로형태요소를 고려한 대기질 개선을 위한 연구가 필요하다.
- 이 같은 연구결과는 대기질 유지에 바람직한 가로형 대를 제안함으로써 미래 우리나라 도시의 질 을 향상시키는데 기여할 수 있을 것이다.
- 가로변의 대기질을 적정수준으로 관리하기 위해서는 가로형태요소에 따른 가로별 특성을 파악하여 적절한 대책을 모색하는 것이 보다 효율적이다. 즉, 건축물 증축 또는 재개발 시 평균 높이를 낮추고 건물간 높이편차를 작게 하는 등 가로형태에 대한 고려를 통해 해당 가로의 오염도를 저감시킴으로써 가로를 이용하는 도시민들에게 쾌적한 환경을 제공하도록 해야 할 것이다.
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