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문제 정의
- 이에 대구광역시에서는 과도한 개발의 억제와 시가지내 공기흐름 유지 등을 목적으로 일반주거지역 세분계획을 자체 조례(대구광역시고시 제2003-168호) 제정을 통하여 최고고도지구를 지정하여 시행한바 있으나 그 실효성에 대한 의문으로 주거지역의 종세분화에 따른 주거환경 개선정도를 분석하고자 하며 이를 위해 바람길, 즉 찬공기 유동의 정량적 분석을 통하여 종세분화 관련 법적규제(최고고도지구 지정, 건축물 층수제한 등)에 대한 실효성을 검증하는데 연구의 목적을 두고자 한다.
제안 방법
- 모의실험에 필요한 데이터의 전처리 과정으로 토지피복 분류 및 지형데이터는 각각 환경부 중 분류 토지피복분류도(23항목), 대구광역시 1:25,000 수치 지도를 이용하였다.
- 하지만 인공구조물로 인한 토지피복의 거칠기 증가는 찬바람 유동에 저해요인으로 작용한다. 이에 본 연구에서는 주거지 역의 종세분화가 바람환경에 영향을 미치는가를 알아보고 자 대구광역시 주거지역 중 선행연구를 통해 찬공기 형성과 유동에 상당한 영향을 미치는 두류공원, 연암공원 앞산 및 신천지역 그리고 달성공원과 같이 4곳을 사례대 상지로 선정하여 찬바람 형성 및 유동 모델을 활용하여 종세분화 전과 후에 있어서 바람환경의 변화를 비교ㆍ분석하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 연구대상지로 선정된 4곳의 지역(두류2동126-1번지인근, 산격1동1136-3번지 인근, 봉덕2동 1071-6번지 인근, 달성 동 2번지 인근)의 토지피복은 주거지역(110), 공업지역 (120), 상업지역(130), 위락시설지역(140), 교통지역(150), 공공시설지역(160), 논(210), 밭(220), 활엽수림(310), 침엽 수림(320), 혼효림(330), 자연초지(410), 기타초지(430), 내 륙습지(510), 기타나지(620), 내륙수(710)를 포함하고 있 다. 이중 본 연구에서 변수인 용도구역상 주거지역의 건 폐율 및 건축물 높이 변경을 위해 코드110(주거지역)을 재분류하였다.
- 지형데이터는 대구광역시 1:25,000 수치지도를 이용하 여 DEM(Digital Elevation Model)을 생성하여 래스터자 료로 가공하였다. 재분류된 토지 피복데이터와 1:25,000 수치지도에서 추출한 지형데이터를 이용하여 그리드간격 은 20 m, 바람 측정높이는 지상에서 5 m 그리고 오후 8 시를 기준으로 총 600분간 모의실험을 수행하였다. 연구의 전체적인 흐름은 [그림 4]와 같다.
- 전술하였듯이 도시계획 조례의 일반주거지역 종세분화 전·후를 건폐율과 건축물 층수제한을 기준으로 대구지역(27km×18 km)에 일괄적으로 적용하여 바람환경의 변 화를 모의실험 하였다.
대상 데이터
- 9) 따라서 본 연구의 대상지는 우선 도시 내 찬공기 형성 기능이 우수한 대구의 대표적 산지형 공원인 두류공원, 연암공원 및 달성공원 인근 주 거지역과 선행연구10)결과 대구지역의 주요 바람길인 신천 및 앞산인근 주거지역으로 선정하였다.
- 9) 따라서 본 연구의 대상지는 우선 도시 내 찬공기 형성 기능이 우수한 대구의 대표적 산지형 공원인 두류공원, 연암공원 및 달성공원 인근 주 거지역과 선행연구10)결과 대구지역의 주요 바람길인 신천 및 앞산인근 주거지역으로 선정하였다. 그리고 공간적 범위로는 대상지 주변 용도지역 지정현황 조사결과 용도지 역 변경사항을 포함할 수 있는 가로 3 km, 세로 3 km 구역을 선정하였다.
- 연구대상지로 선정된 4곳의 지역(두류2동126-1번지인근, 산격1동1136-3번지 인근, 봉덕2동 1071-6번지 인근, 달성 동 2번지 인근)의 토지피복은 주거지역(110), 공업지역 (120), 상업지역(130), 위락시설지역(140), 교통지역(150), 공공시설지역(160), 논(210), 밭(220), 활엽수림(310), 침엽 수림(320), 혼효림(330), 자연초지(410), 기타초지(430), 내 륙습지(510), 기타나지(620), 내륙수(710)를 포함하고 있 다. 이중 본 연구에서 변수인 용도구역상 주거지역의 건 폐율 및 건축물 높이 변경을 위해 코드110(주거지역)을 재분류하였다.
- 지형데이터는 대구광역시 1:25,000 수치지도를 이용하 여 DEM(Digital Elevation Model)을 생성하여 래스터자 료로 가공하였다. 재분류된 토지 피복데이터와 1:25,000 수치지도에서 추출한 지형데이터를 이용하여 그리드간격 은 20 m, 바람 측정높이는 지상에서 5 m 그리고 오후 8 시를 기준으로 총 600분간 모의실험을 수행하였다.
이론/모형
- 주거지역의 재분류 기준은 대구광역시 도시계획조례 (2003.10.10 기준)를 적용하였다. [표 3]
성능/효과
- 006 m/s 증가하 고 찬공기 유입양도 22 m3/s 늘어나는 효과를 보였다. 결국 4곳의 사례 대상지에서 종세분화로 해당지역 내에서는 찬공기 유동이 원활해져 도시계획법상의 건축물에 대한 건폐율 및 층수규제가 바람환경개선에 유의한 것으로 나타났다. 하지만 대구지역 도시공간으로 볼 때 건축물에 대한 건폐율 및 층수규제만으로는 도시외곽에서 형성된 찬공기가 도심으로 유입되는데 한계가 있는 것으로 판단된다.
- 두류공원 인근 주거지역 에서는 두류공원의 공간적 특 성상 시가지내에 섬처럼 고립되어 중요한 찬공기 생성지 역임에도 불구하고 찬공기 유속 및 유동방향에서 정체현 상을 보였다. 그러나 종세분화 이후 기존의 정체되어 있 던 찬공기의 상대적 평균풍속은 0.019 m/s에서 0.035 m/s 로 0.016 m/s 늘어나 종세분화 전 대비 54%증가 하였으 며 도심(북쪽)보다는 제1종주거지역이 밀집해 있는 송현2동(남서쪽)으로 주풍향이 집중되는 경향을 보였다. 이에 대한 요인으로는 인근 달구벌대로와 연접하여 상업지구 및 공동주택단지가 형성되어 있어 일반주거지역의 종세분 화 만으로는 도심(중구)으로 찬공기 확산이 원활하게 이루어 지지 못한 것으로 판단된다.
- 종세분화 후 15층의 건축행위가 이루어질 수 있는 주 거지역의 면적이 제1종 주거지역과 제2종 주거지역(7층) 으로 편입되어 종세분화 후 주거지역중 약 80%가 저층위 주로 구성되었다. 그리고 일반주거지역 제2종(7층)지역의 면적이 886,652 m2 으로 4곳의 대상지 중 가장 많은 비율을 차지하고 있었으며 일반주거지역 제2종(15층)지역의 면 적은 없는 것으로 나타났다.
- 대구지역은 찬공기 형성에 유리한 지형적 요인인 산지 및 계곡이 시가지를 둘러싸고 있는 분지형태이며 도심 외 곽에서 형성된 차고 신선한 공기를 유입하는데 유리한 지 역으로는 선행연구 결과와 같이 금호강, 신천상류 가창골 일대 및 앞산공원지역, 도원지 일대인 것으로 나타났다. 신천일대와 인접한 남구, 수성구, 중구 중 도심지역인 중구에서 특히 찬공기 유동이 매우 불리한 것으로 나타났다.
- 무풍빈도는 일반주거지역 종세분화 전 26%에서 일반주 거지역 종세분화 후 24%로 개선된 것 을 알 수 있다. 특히 일반주거지역 종세분화 전·후를 비교했을 때 모 의실험 10시간 경과 후 공원주변의 종세분화 된 지역에 서 찬공기 확산이 원활해지며 신천을 따라 도심으로 찬 공기의 확산이 원활해진 것을 알 수 있었다[그림 5, 6]
- 대구지역은 찬공기 형성에 유리한 지형적 요인인 산지 및 계곡이 시가지를 둘러싸고 있는 분지형태이며 도심 외 곽에서 형성된 차고 신선한 공기를 유입하는데 유리한 지 역으로는 선행연구 결과와 같이 금호강, 신천상류 가창골 일대 및 앞산공원지역, 도원지 일대인 것으로 나타났다. 신천일대와 인접한 남구, 수성구, 중구 중 도심지역인 중구에서 특히 찬공기 유동이 매우 불리한 것으로 나타났다. 평균풍속은 일반주거지역 종세분화 전 0.
- 우선 두류공원 인근 주거지역에서는 종세분화 후 평균 풍속은 0.019 m/s에서 0.035 m/s로 0.016 m/s 증가하고 찬 공기 유입양도 1,789 m3/s 늘어나는 효과를 보였다. 연암공원에서는 종세분화 후 찬공기 유입양은 5,331 m3/s에서 6,302 m3/s으로 971 m3/s 늘어났으나 평균 풍속이 미약하게 줄어드는 경향을 보였다.
- 유사한 산지형 공원인 두류공원을 포함하는 사례대상지 1과 비교해보면 종세분화 후 찬공기의 양이 6,302 m3 /s으로 5배가량 높은 것으로 나타났다. 그 요인으로는 주변 계곡지형에서 생성된 찬공기가 금호강을 따라 신천하류지역으로 유입되었기 때문인 것으로 파악된다.
- 제1종 일반주거지역의 비율은 다소 감소하였고 제3종 일반주거지역 비율은 9.2%로 종세분화 전ㆍ후 변화는 없었다.
- 8% 감소하였다. 제2종(15층)지역은 종세분화 전 31.1%의 비율이 종세분화 후 15.5%로 낮아졌다.
- 선행연구결과 대구광역시의 주요 찬바람생성 및 유입지 역으로서 찬공기의 양이 10,008 m3/s 공원지역보다 찬공 기 형성 기능이 우수한 것으로 나타났다. 종세분화 전ㆍ후 찬공기의 유입양을 비교해보면 종세분 화 전6,977 m3 /s에서 종세분화 후 10,008 m3/s으로 3,031 m3/s증가하는 것으로 분석 되었다.
- 종세분화 후 제3종주거지역의 면적이 신천을 따라서 많은 비율이 줄어들었으며 전체적으로 534,051 m2로 기존대비 9.8% 감소하였다. 제2종(15층)지역은 종세분화 전 31.
- 종합해 보면 찬공기 유속과 유입정도는 종세분화 이전에 비해 증가하였고 유동방향에 있어서도 주거지역내로 찬바람이 유동되는 것으로 나타나 주거지역의 종세분화는 주거환경에 상당한 개선효과가 있는 것으로 판단되었다.
- 찬공기 형성 조건이 우수한 앞산 및 가창골 지역에서 형성된 찬공기가 지형적인 조건으로 신천을 따라 유입됨을 알 수 있었다.
- 찬공기의 유입양의 종세분화 전ㆍ후 모의실험 10시간 경과 결과를 정량적으로 비교해보면 종세분화 적용 전 - 303 m3/s에서 종세분화 적용 후 1,486 m3/s으로 1,789 m3/s 늘어났다.
- 011 m/s 증가하였고 찬공기 유입양은 3,031 m3/s 늘 어났다. 특히 지형적인 조건상 신천을 따라 도심으로 유동하는 찬공기 유입양이 증가하는 특징을 보였다.
- 모의실험 대상지 4곳 중 가장 빠른 풍속을 보였다. 평균풍속은 0.086 m/s에서 0.097 m/s으로 0.011 m/s 증가 하였으며 특히 신천을 따라 도심(북쪽)으로 풍속이 증가함을 알 수 있었다.
- 신천일대와 인접한 남구, 수성구, 중구 중 도심지역인 중구에서 특히 찬공기 유동이 매우 불리한 것으로 나타났다. 평균풍속은 일반주거지역 종세분화 전 0.047 m/s으로 나 타났으나 일반주거지역 종세분화 후 0.048 m/s로 미약하 지만 증가하는 것을 알 수 있었다.
후속연구
- 마지막으로 본 연구에서는 종세분화에 따른 변화를 건축물 층수와 면적만을 고려하여 모의실험한 점이 연구의 한계라고 할 수 있다. 따라서 추후의 연구에서는 더욱 다양한 변화요소를 고려하여 종세분화에 따른 변화의 정도를 보다 더 정확하게 제시하고자 한다.
- 마지막으로 본 연구에서는 종세분화에 따른 변화를 건축물 층수와 면적만을 고려하여 모의실험한 점이 연구의 한계라고 할 수 있다. 따라서 추후의 연구에서는 더욱 다양한 변화요소를 고려하여 종세분화에 따른 변화의 정도를 보다 더 정확하게 제시하고자 한다.
- 연암공원에서는 종세분화 후 찬공기 유입양은 5,331 m3/s에서 6,302 m3/s으로 971 m3/s 늘어났으나 평균 풍속이 미약하게 줄어드는 경향을 보였다. 이는 종세분화 전 높은 건물로 인해 와류현상이 일어나 국지적으로 풍속이 빠르게 나타났으나 종세분화 후 찬공기 유동이 원활해져 풍속이 줄어드는 것으로 판단되며 향후 미세규모의 바람환경 분석이 필요할 것이다.
- 앞서 분석한 3곳의 사례대상지 중 지리적으로 도심지역 과 가장 인접한 달성공원에서의 찬공기 유입양 증가는 의 미가 크다. 이를 바탕으로 일반주거지역의 종세분화가 현 재 대구지역에서 겪고 있는 도시열섬현상 완화에도 기여 할 것으로 판단된다.
- 이 는 기존 대상지 주변의 고층건물로 인해 와류현상이 일 어나 국지적으로는 풍속이 빨라지다가 종세분화 후 연암 공원에서 생성된 찬공기가 신천으로 유입이 원활해지므로 상대적 풍속이 떨어진 것으로 분석된다. 이와 같은 현상에 대해서는 향후 AWS(Automatic Weather System)를 통한 실제 관측 결과와 미세규모의 모의실험을 통해 바람환경을 검증해 볼 필요가 있다.
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