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문제 정의
- 따라서 본 연구는 독일지역연구학회의 기후 생태적 기능에 대한 평가지침을 활용하여 차고 신선한 공기의 생성 및 이동성에 대한 정량적인 평가를 실시하고자 하였으며, 이를 바탕으로 도시지역으로 유입되는 차고 신선한 공기의 생성지역을 파악하여 도시의 바람길 조성을 위한 기초자료의 구축에 그 목적이 있다.
- 마지막으로, 본 연구는 도시의 공간적인 특징을 바탕으로 교외지역에서 유입되는 찬공기 생성지역을 파악하여 바람길 조성을 위한 기초자료를 구축하고자 하였다. 향후에는 찬공기 생성 및 유입지역을 중심으로 자동기상측정망(Automated Weather System)을 설치하여 분석결과에 대한 현지측정 및 검증과정이 필요할 것으로 판단된다.
- 본 연구는 바람길 조성을 위한 기초자료로 활용하기 위해 도시지역으로 유입되는 찬공기 생성지역을 파악하고자 하였으며 이를 위해, 독일지역연구학회의 기후생태적 기능 평가지침을 활용하였다. 평가요인은 찬공기 생성 및 유입가능지역의 면적크기, 농지 및 초지비율, 평균경사도, 횡단면유형, 평균경사길이, 계곡기저부의 거칠기로 공간자료를 이용하여 각각 평가를 실시하였다.
제안 방법
- , 2006)의 TINLATTICE 명령어를 이용하여 10m×10m 해상도의 DEM(Digital Elevation Model) 자료를 구축하였다. DEM 자료를 이용하여 경사도와 경사길이 계산, 그리고 횡단면도 형태분석과 계곡기저부 추출을 수행하였다. 경사길이는 Remortel et al.
- 도시지역으로 유입되는 찬공기 생성지역은 그림 2와 같은 과정을 통하여 분석하였다. 기후생태적 기능 평가를 위한 공간자료는 지역 유형분류(areal types classification)와 지형분석 결과를 토대로 구축하였다. 지역유형(areal types)는 1:1,000 수치지형도와 10cm×10cm급 칼라항공사진 기반으로 제작된 토지이용현황도와 토지피복도를 활용하여 지표면의 물리적 특징과 토지이용패턴을 반영하여 분류하였다(Scherer 등, 1999; Ute, 2001).
- 지형적 특성은 10m×10m 해상도로 제작된 DEM(Digital Elevation Model)을 이용하여 경사도, 횡단면도, 경사길이, 계곡기저부 등을 분석하였다. 기후생태적 기능의 평가요인별 주제도는 래스터(raster) 자료구조로 구축한 후, 각각의 주제도를 중첩 분석하여 합산한 후 이를 등급화하여 도시지역으로 유입되는 찬공기 생성지역을 최종적으로 파악하였다.
- 본 연구에서는 TPI 분석을 위한 적정 공간스케일을 설정하기 위해 SN과 LN의 공간분석단위를 50m에서 700m까지 경우의 수를 두었으며, SN 50m, LN 700m 일 때 가장 적합한 공간단위인 것으로 판단하였다. 또한 Cannoy과 U-shaped valley를 계곡기저부 지역으로 추출하였고, Arc/Info 9.x의 Zonal Statistic 기능을 이용하여 각각의 계곡기저부 지역에서 가장 많은 면적을 차지하는 areal types로 거칠기를 분석하였다.
- 평가요인은 찬공기 생성 및 유입가능지역의 면적크기, 농지 및 초지비율, 평균경사도, 횡단면유형, 평균경사길이, 계곡기저부의 거칠기로 공간자료를 이용하여 각각 평가를 실시하였다. 또한 평가요인별 분석결과를 바탕으로 5개 등급으로 구분한 후, 열섬현상 등의 도시기후문제가 야기되고 있는 창원시 도시지역으로의 찬공기 유입이 가능한 생성지역을 규명하였다. 도시지역으로 유입될 것으로 판단되는 찬공기 생성지역은 창원대, 창원터널, 안민터널 일대의 산계곡부 지역으로 나타났다.
- 먼저, 찬공기의 생성 및 유입 기능을 가지는 패취의 크기 평가는 찬 공기가 생성되는 areal types인 WA, TR, unS를 추출하여 각각의 독립된 패치(patch)의 면적을 산출한 후, 표 3에 제시된 면적별 가중치 점수를 부여하였다.
- 본 연구는 지역유형은 분류하기 위해 1:1,000 축척의 토지이용현황도와 토지피복도를 활용하였다. 토지이용현황도와 토지피복도는 원자료인 수치지형도 2.
- 본 연구는 지형분석을 위해 1:1,000 수치지형도의 등고선과 표고점을 사용하여 불규칙삼각망(Triangulated Irregular Network, TIN)으로 생성한 후, Arc/Info 9,2(ESRI Inc., 2006)의 TINLATTICE 명령어를 이용하여 10m×10m 해상도의 DEM(Digital Elevation Model) 자료를 구축하였다.
- TPI 분석은 그림 3과 같이 지형을 10가지 형태로 분류하는 것으로서 SN(Small Neighborhood)과 LN(Large Neighborhood), 경사도의 중첩분석에 의해 이루어진다(박경훈 등, 2007; Sermin, 2008). 본 연구에서는 TPI 분석을 위한 적정 공간스케일을 설정하기 위해 SN과 LN의 공간분석단위를 50m에서 700m까지 경우의 수를 두었으며, SN 50m, LN 700m 일 때 가장 적합한 공간단위인 것으로 판단하였다. 또한 Cannoy과 U-shaped valley를 계곡기저부 지역으로 추출하였고, Arc/Info 9.
- 지형적 특성은 10m×10m 해상도로 제작된 DEM(Digital Elevation Model)을 이용하여 경사도, 횡단면도, 경사길이, 계곡기저부 등을 분석하였다.
- 본 연구는 지역유형은 분류하기 위해 1:1,000 축척의 토지이용현황도와 토지피복도를 활용하였다. 토지이용현황도와 토지피복도는 원자료인 수치지형도 2.0을 구조화 편집하고, 공간해상도 10cm의 항공사진 정사영상과 연속지적도, 도시 관리계획도 등을 참조하여 분류체계에 따라 속성자료를 입력하였으며, 현장조사를 통해 결과 검증을 실시하여 구축하였다. 토지이용유형은 2개의 대분류군과 15개의 중분류, 59개의 소분류로 유형화하였으며, 토지피복은 인공성 및 자연성, 불투수 및 투수성 포장면, 녹지 등을 고려하여 38개의 토지피복항목으로 유형화하였다(창원시, 2009).
- 평가요인별 분석결과는 GRID 중첩분석에 의해 전체 평가요인들의 합산점수를 산출한후, 최종적으로 5개 등급으로 구분하였다. 등급 분류는 데이터를 분류할 때 임의의 분류군 평균값과 해당 분류군에 포함되는 실제 데이터들 간의 차이를 가장 작게 함으로서 분류군 안의 데이터 변이를 가장 작게 하는 Jenk's Natural Break Method(정성은 등, 2008; Murray, 2000)를 적용하였다.
- 본 연구는 바람길 조성을 위한 기초자료로 활용하기 위해 도시지역으로 유입되는 찬공기 생성지역을 파악하고자 하였으며 이를 위해, 독일지역연구학회의 기후생태적 기능 평가지침을 활용하였다. 평가요인은 찬공기 생성 및 유입가능지역의 면적크기, 농지 및 초지비율, 평균경사도, 횡단면유형, 평균경사길이, 계곡기저부의 거칠기로 공간자료를 이용하여 각각 평가를 실시하였다. 또한 평가요인별 분석결과를 바탕으로 5개 등급으로 구분한 후, 열섬현상 등의 도시기후문제가 야기되고 있는 창원시 도시지역으로의 찬공기 유입이 가능한 생성지역을 규명하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 대상지는 그림 1과 같이 우리나라의 남동쪽에 위치한 경상남도 창원시로서, 인구 약 50만 명이 거주하는 중규모 도시이다. 북으로는 낙동강이 흐르고 대규모 시설농경지가 있으며, 남으로는 산업단지, 주거지, 여러 관공서 등이 위치해 있다.
이론/모형
- 경사길이는 Remortel et al.(2001)이 개발한 Arc/Info의 AML(Arc Macro Language) 코드로 자동 계산하였다. 횡단면 유형은 볼록지형면(convex)과 오목지형면(concave), 평지면(plan)으로 구분되며, ArcView 3.
- 2a의 Map Calculation에서 Curvature 명령을 이용하여 분류하였다. 계곡 기저부의 거칠기는 Jennes(2006)가 개발한 ArcView 3.2a Extension인 TPI(Topographic Position Index)로 분석하였다. TPI 분석은 그림 3과 같이 지형을 10가지 형태로 분류하는 것으로서 SN(Small Neighborhood)과 LN(Large Neighborhood), 경사도의 중첩분석에 의해 이루어진다(박경훈 등, 2007; Sermin, 2008).
- 등급 분류는 데이터를 분류할 때 임의의 분류군 평균값과 해당 분류군에 포함되는 실제 데이터들 간의 차이를 가장 작게 함으로서 분류군 안의 데이터 변이를 가장 작게 하는 Jenk's Natural Break Method(정성은 등, 2008; Murray, 2000)를 적용하였다.
- 본 연구는 기후생태적 기능 평가를 위해 표 3의 평가지침을 활용하였다.
성능/효과
- (c)과 같으며, 찬공기 생성에 가장 유리한 경사인 15∼25°인 지역은 전체 면적의 18.57%를 차지하였고, 25∼35°인 지역은 15.53%로 분석되었다.
- 65%를 차지하는 것으로 분석되었다. 4등급 지역은 27.28%를 차지하고 있으며 주로 도시지역의 산지와 공원, 교외지역의 농지와 초지, 북면 일대의 소규모 산지 등에서 분포하는 것으로 분석되었다. 합산점수가 가장 낮은 5등급 지역은 전체 면적의 24.
- Areal types 중 주로 하천·저수지 지역에 해당하는 WA 유형은 면적이 19.22㎢로 창원시 전체 면적 중에서 약 6.51%를 차지하는 것으로 나타났으며, 산림 및 도시의 녹지지역에 속하는 TR 유형의 면적은 150.93㎢로 전체 면적 중에서 가장 많은 51.05%를 차지하였다.
- Areal types의 면적비율 및 분포현황을 종합한 결과, 교외지역은 TR과 unS 유형 등이 분포함에 따라 야간에 차고 신선한 공기가 활발하게 발생될 것으로 판단되지만, 도시지역은 다량의 인공열이 발생되고 바람의 이동성이 좋지 않은 SwVB와 LD, MD, HD 유형이 분포하고 있어 찬공기의 발생과 이동이 불리한 공간구조를 가지는 것으로 판단된다.
- 93%로 가장 많은 면적을 나타내었다. 그리고 찬공기 유동에 가장 불리한 평가점수 0점인 HD유형은 창원시의 계곡기저부 지역에서 분포하지 않는 것으로 분석되었다.
- 05%를 차지하였다. 대규모 농경지와 일부 교외지역에 해당하는 unS 유형은 면적이 55.22㎢로 18.68%를 차지하였고, 도로 및 주차장 지역인 SwoB 유형은 면적 15.76㎢, 전체 면적 중 5.33%를 차지하는 것으로 나타났다. 또한, 공장지역과 비닐하우스, 관공서 지역 등에 속하는 SwVB 유형은 면적이 37.
- 등급화 결과를 보면, 1등급 지역은 창원시 전체 면적 중 3.50%를 차지하고 있는 것으로 나타났으며, 주로 큰 패취면적을 가지는 산지의 계곡기저부에 분포하고 있는 것으로 나타났다. 평가요인별 합산점수가 28∼27점으로 나타난 2등급 지역은 전체 면적의 13.
- 89%를 차지하였다. 또한, 경사길이가 50m 이하로 찬공기가 유동하는데 가장 불리한 지역은 67.94%로 분석되었다. 평가결과에서 보듯이 창원지역 대부분이 평균경사길이가 50m 이하로 찬공기의 집결에 불리한 경사길이로 나타났지만, 산 정상부를 중심으로 비교적 경사길이가 긴 지역이 부분적으로 분포하고 있어 이러한 지역에서 찬공기가 아래로 하강하여 모일 것으로 판단된다.
- 33%를 차지하는 것으로 나타났다. 또한, 공장지역과 비닐하우스, 관공서 지역 등에 속하는 SwVB 유형은 면적이 37.04㎢로 12.53%를 차지하였으며, 주거지역과 상업지역의 건물의 밀집도에 따라 분류된 LD, MD, HD 유형의 면적은 각각 3.50㎢, 4.30㎢, 9.68㎢로 나타났다.
- 48%로 이들 지역은 대부분 규모가 큰 산지지역과 소규모 산지의 계곡기저부 지역에 분포하는 것으로 나타났다. 또한, 작은 규모의 산지와 일부 농경지 지역에 분포하는 3등급 지역은 전체면적의 31.65%를 차지하는 것으로 분석되었다. 4등급 지역은 27.
- (1999)은 이러한 난류현상에 따라 발생하는 지표면의 마찰 특성을 파악하고자 도시 지역과 교외지역으로 구분하여 풍속의 변화를 분석하였다. 마찰현상이 적은 교외지역의 바람은 고도가 높아질수록 풍속이 급격히 증가하는 반면, 도시지역에서의 바람은 고층 장애물에 의해 풍속이 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 바람에 의한 도시기후 및 대기오염문제의 개선을 위해서는 바람에 영향을 미치는 도시의 공간구조를 이해하여 바람의 유입을 원활히 하면서, 도시 내부의 공기 순환을 활발하게 할 수 있도록 하는 것이 중요하다.
- 경사도와 횡단면도, 경사길이, TPI를 분석한 결과는 그림 5와 같다. 분석결과에 따르면, 도시지역은 대부분 평지로 이루어져 있으며, 교외지역에 분포하는 산지는 경사가 급하고 지형의 굴곡이 심한 것으로 나타났다. 또한, 도시지역을 향해 완만한 경사를 가지는 지형과 거대한 계곡형태를 이룬 지형이 일부 분포하고 있었다.
- 35%로 각각 분석되었다. 이 평가의 결과 산지지역은 지형의 굴곡이 심하여 찬공기의 생성에 다소 불리한 지형조건인 것으로 나타났으며, 대산면과 도시 지역 일부에서 평지지역이 나타나 도시지역으로 찬공기의 유동이 어려울 것으로 판단된다.
- 계곡기저부의 거칠기 형태 평가결과는 그림 6(f)으로 창원시는 약 30개의 크고 작은 계곡 지역이 있는 것으로 나타났다. 이들 지역 중 평가점수 10점으로 찬공기의 유동에 가장 유리한 areal types인 unS와 WA는 19.98%를 차지하였고, 평가점수 8점인 TR 유형은 75.93%로 가장 많은 면적을 나타내었다. 그리고 찬공기 유동에 가장 불리한 평가점수 0점인 HD유형은 창원시의 계곡기저부 지역에서 분포하지 않는 것으로 분석되었다.
- 이상의 결과를 토대로 야간시간대의 열섬현황, 공기정체 등의 도시기후문제가 야기되고 있는 창원시의 도심부로 찬공기가 유입될 수있는 1등급 지역은 그림 8과 같이 창원대와 창원터널, 안민터널 일대인 것으로 나타났다. 이들 지역은 주로 산계곡부 지역으로 농지와 초지, 산림이 분포하고 있어 야간에 차고 신선한 공기가 발생될 것으로 사료된다.
- 지형의 굴곡을 나타내는 횡단면도에 대한 평가결과는 그림 6(d)과 같고, 찬공기 생성에 유리한 오목한 지형은 창원시 전체 면적 중 39.18%, 평지지형은 24.47%, 찬공기 생성에 불리한 지형인 볼록한 지형은 36.35%로 각각 분석되었다. 이 평가의 결과 산지지역은 지형의 굴곡이 심하여 찬공기의 생성에 다소 불리한 지형조건인 것으로 나타났으며, 대산면과 도시 지역 일부에서 평지지역이 나타나 도시지역으로 찬공기의 유동이 어려울 것으로 판단된다.
- 찬 공기 생성 및 유입가능지역 면적 평가결과는 그림 6(a)과 같으며, 평가점수가 가장 높은 24점인 25㎢이상의 지역은 찬 공기가 생성 되는 면적 중 16.59%를 차지하고 있으며, 주로 시가지를 둘러싸고 있는 정병산, 불모산 일대에 분포하는 것으로 나타났다. 또한 평가점수가 가장 낮은 4점인 5㎢이하 지역은 55.
- 46%인 것으로 분석되었다. 평가결과로 볼 때 찬공기의 생성과 이동성에 가장 유리한 지역은 농경지가 대규모로 분포하고 있는 대산면과 북면, 동읍이며, 나머지 지역은 농지 및 초지비율이 매우 낮은 지역으로 나타났다. 평균경사도의 평가결과는 그림 6(c)과 같으며, 찬공기 생성에 가장 유리한 경사인 15∼25°인 지역은 전체 면적의 18.
- 평가요인별 합산점수가 28∼27점으로 나타난 2등급 지역은 전체 면적의 13.48%로 이들 지역은 대부분 규모가 큰 산지지역과 소규모 산지의 계곡기저부 지역에 분포하는 것으로 나타났다.
- 평가점수 6점인 5∼15°인 지역과 35°이상인 지역은 전체 면적 중 21.63%를 차지하였고, 평가점수가 1점으로 찬공기 생성에 가장 불리한 경사인 5°이하의 평지지역은 44.26%로 분석되었다.
- 26%로 분석되었다. 평가점수별 공간분포는 찬공기 생성에 유리한 경사는 교외지역의 산지에 집중되어 있고, 도시지역은 대부분 평지지형으로 찬공기 생성에 불리한 경사 띄고 있는 것으로 나타났다. 하지만 도시지역 내에서도 일부 지역(반송 공원, 올림픽공원 등)은 찬공기 생성에 유리한 경사도를 가지고 있어 적은 규모이지만 도시 지역의 바람을 형성하는데 중요한 기능을 할 것으로 사료된다.
- 농지 및 초지비율 평가결과는 그림 6(b)과 같다. 평가점수별 면적 비율을 보면, 찬공기의 생성과 이동성이 가장 좋은 평가점수 12점인 지역은 전체 면적 중 72.39%를 차지하고 있고, 9점은 18.64%, 평가점수 6점은 7.51%, 평가점수 3점은 1.46%인 것으로 분석되었다. 평가결과로 볼 때 찬공기의 생성과 이동성에 가장 유리한 지역은 농경지가 대규모로 분포하고 있는 대산면과 북면, 동읍이며, 나머지 지역은 농지 및 초지비율이 매우 낮은 지역으로 나타났다.
- 28%를 차지하고 있으며 주로 도시지역의 산지와 공원, 교외지역의 농지와 초지, 북면 일대의 소규모 산지 등에서 분포하는 것으로 분석되었다. 합산점수가 가장 낮은 5등급 지역은 전체 면적의 24.09%로 창원시의 도시지역과 대산면 일대의 비닐하우스 지역, 그리고 주남저수지 일대에 분포하는 것으로 나타났다. 이 지역은 대부분 인공구조물이 많고 포장률이 높으며 녹지공간이 부족한 공간형태를 가지고 있다.
후속연구
- 향후에는 찬공기 생성 및 유입지역을 중심으로 자동기상측정망(Automated Weather System)을 설치하여 분석결과에 대한 현지측정 및 검증과정이 필요할 것으로 판단된다. 아울러 도시지역으로서의 찬공기를 유도하기 위한 주요 바람길 구획 등 공간계획적 차원에서 활용가능한 기후분석 및 계획도 작성이 필요할 것이다.
- 마지막으로, 본 연구는 도시의 공간적인 특징을 바탕으로 교외지역에서 유입되는 찬공기 생성지역을 파악하여 바람길 조성을 위한 기초자료를 구축하고자 하였다. 향후에는 찬공기 생성 및 유입지역을 중심으로 자동기상측정망(Automated Weather System)을 설치하여 분석결과에 대한 현지측정 및 검증과정이 필요할 것으로 판단된다. 아울러 도시지역으로서의 찬공기를 유도하기 위한 주요 바람길 구획 등 공간계획적 차원에서 활용가능한 기후분석 및 계획도 작성이 필요할 것이다.
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