[논문]수공간 조성을 통한 도시의 열섬현상 저감효과 분석 - 대전시 노은지구 열매마을아파트를 중심으로 -

박기용; 이선우; 심용주; 황희연

수공간 조성을 통한 도시의 열섬현상 저감효과 분석 - 대전시 노은지구 열매마을아파트를 중심으로 -
Analysis on the Mitigation Effects of Urban Heat Island through Creation of Water Space - A case study of Yeol-Mae village Apt in Daejeon's Noeun District - 원문보기

生態環境建築 = Journal of the Korea Institute of Ecological Architecture and Environment, v.11 no.5, 2011년, pp.13 - 18

박기용 (KAIST 미래도시연구소) , 이선우 (충북대학교) , 심용주 ((주) 동아기술공사) , 황희연 (충북대학교)

Abstract ▼ AI-Helper

The overall aim of this study is to mitigate urban environmental problems. In particular, to reduce the effects of urban heat island phenomenon which is one of the urban planning perspective. This study focused on the analysis of the relationship between the urban heat island effect and the thermal and wind properties. To do this analysis, water space was virtually made at Yeol_Mae village Apt. Because it is very difficult to set up water space for the existing apartment complexes due to realistic constraints. This study, therefore has a strong sort of guidelines to create water space for newly formed city. It was based on the concept of virtual city through an in-depth analysis on reduction of urban heat island effects for the existing apartment along with creation of water space. To analysis site, Envi-Met Model developed by Michael Bruse was used. The results are as follows. The temperature went from 298.9K to 297.82K and The wind speed went from 1.42m/s to 1.43m/s. The results are slight in this study because creation of water space is planned to a small area of an apartment complex. But if the water space would be applied to a whole city, the mitigation effect of urban heat island would be bigger.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 도시 열섬현상에 연관된 바람 및 열분석을 합리적으로 분석할 수 있는 프로그램을 제시하고, 이를 이용하여 대전시 노은지구 열매마을 아파트 단지 내에 가상의 도시 인프라 기술(수공간 조성)이 적용되었을 때 수공간 조성이 열섬현상 제어에 미치는 효과를 분석하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 먼저 Macro Scale 분석을 실시하여 노은지구를 중심으로 도시의 열·바람분석을 실시하여 도시 전체의 현황을 파악한 후, 대전시 노은지구 아파트 단지에 대해 Micro Scale 분석을 실시하여 연구결과의 정확성을 좀 더 높이고자 노력하였다.
본 연구는 도시 환경문제 중에서도 도시 열섬현상을 완화하기 위한 도시계획적인 접근방법의 하나로 수공간을 구축하여 도시의 온도를 저감하고 도시환경을 개선할 목적으로 대전시 노은지구 열매마을아파트 단지를 대상으로 가상의 수공간을 조성한 후열분석과 바람분석을 실시하였다.
본 연구의 최종 결과인 도시미기후관리시스템은 2개의 주요환경 인자인 열 환경과 바람환경 분석을 기반으로 도시의 미기후 환경을 분석하여 열섬현상 저감효과를 분석하는 것으로서 열·바람 분석을 토대로 도시미기후와 같은 비가시적인 요소의 가시화를 통해 미기후 개선효과를 분석하고자 하였다.

가설 설정

본 연구에서는 도시열섬현상에 주안점을 두고 분석을 실시하였기 때문에 기상청에서 제공하는 기상연보의 자료(1998년～2007년)를 활용하여 년중 기온이 가장 높은 6월～9월까지의 온도, 습도, 풍속, 풍향 등의 평균값만을 기초 입력값으로 설정하여 시뮬레이션을 실행하였다. 시뮬레이션 상에서 오전 7:00의 미기후는 일사의 영향을 받지 않는 초기상태라고 가정하여 이때 입력된 미기후 값을 통해서 24시간의 미기후 상태 및 변화를 구하고자 하였다.

제안 방법

대상지역의 기상자료는 대전기상청의 과거 10년간(1998년～2007년)의 기상연보를 활용하여 국지기상 자료에 대하여 항목을 연도별·월별로 각각 조사하여 평균값을 구하였다.
도시 미기후 분석 과정에서 구체적으로 표현이 가능한 분석을 통해 지역의 건축물 높이, 건축물의 형태 및 배치 그리고 토지피복 등을 고려하여 분석을 시행하였다. Envi-MET 모델 프로그램을 활용하여 시뮬레이션을 실시하였으며, 시뮬레이션 분석 시간은 하루 24시간을 설정하여 분석하였다.
도시미기후 분석과정으로 가장 넓은 범위의 Macro Scale분석은 바람길, 찬공기의 흐름, 바람의 속도 등을 분석하여 국지적으로 중요한 기후분석을 수립하였다. 도시미기후분석 프로그램을 활용하여 시뮬레이션을 실시하였으며, 앞에서 언급한바와 같이 현재 1단계까지만 완료된 프로그램이어서 도시 전체의 미기후 분석도 가능하다는 것을 가시적으로 보여주기 위해 대상지를 중심으로 분석을 실시하였다.
도시미기후 분석과정으로 가장 넓은 범위의 Macro Scale분석은 바람길, 찬공기의 흐름, 바람의 속도 등을 분석하여 국지적으로 중요한 기후분석을 수립하였다. 도시미기후분석 프로그램을 활용하여 시뮬레이션을 실시하였으며, 앞에서 언급한바와 같이 현재 1단계까지만 완료된 프로그램이어서 도시 전체의 미기후 분석도 가능하다는 것을 가시적으로 보여주기 위해 대상지를 중심으로 분석을 실시하였다.
본 연구에서는 국토지리정보원에서 제공하는 축적 1:5,000 지형도를 사용하여 대상지역의 구체적인 지표면, 지형, 녹지, 건축물의 위치 등을 파악하여 분석하였다. 또한 지형도에서 파악이 불가능한 건축물의 높이 및 지형도와의 일치성 등을 파악하기 위한 현장조사를 실시하였다.
본 연구에서는 국토지리정보원에서 제공하는 축적 1:5,000 지형도를 사용하여 대상지역의 구체적인 지표면, 지형, 녹지, 건축물의 위치 등을 파악하여 분석하였다. 또한 지형도에서 파악이 불가능한 건축물의 높이 및 지형도와의 일치성 등을 파악하기 위한 현장조사를 실시하였다.
본 연구에서는 도시열섬현상에 주안점을 두고 분석을 실시하였기 때문에 기상청에서 제공하는 기상연보의 자료(1998년～2007년)를 활용하여 년중 기온이 가장 높은 6월～9월까지의 온도, 습도, 풍속, 풍향 등의 평균값만을 기초 입력값으로 설정하여 시뮬레이션을 실행하였다. 시뮬레이션 상에서 오전 7:00의 미기후는 일사의 영향을 받지 않는 초기상태라고 가정하여 이때 입력된 미기후 값을 통해서 24시간의 미기후 상태 및 변화를 구하고자 하였다.
(b)그림은 수공간 조성을 나타낸 그림으로서 본 분석을 위해 임의로 계획되어졌다. 호수 2개를 2,100㎡ 면적으로 계획하였고, 대상지 즉 아파트 단지 둘레 및 단지의 중심부 도로변에 폭 1m의 인공수로를 2,039㎡의 면적으로 계획하여 총 4,139㎡의 면적을 계획하였으며 이는 전체 대상지의 4.35%에 해당한다.

대상 데이터

Envi-MET 모델 프로그램을 활용하여 시뮬레이션을 실시하였으며, 시뮬레이션 분석 시간은 하루 24시간을 설정하여 분석하였다. <그림 7>과 같이 임의로 총 6개의 측정지점을 선정하였으며 하루 중 대상지의 온도가 가장 높은 14:00를 기준으로 각각의 수치를 정량적으로 산출하여 나타낸 것이 <표 6이다>.
수공간을 조성할 대상지는 대전광역시 유성구 노은 2동 열매마을 아파트 1단지와 4단지 사이로 대상지의 면적은 95,110㎡이며 아파트 건물은 19개동으로 면적은 10,668㎡를 차지하고 있다. 환경적으로 북, 동, 남쪽으로 아파트 단지들이 밀집해 있는 도심지이며 서쪽으로 매봉산이 위치하여 자연풍이 불어오는 위치적 장점을 가지고 있어 분석시 단지 내에 수공간 조성 전후의 차이점을 확연히 파악할 수 있다고 판단되어 대상지로 선정하였다.

데이터처리

도시 미기후 분석 과정에서 구체적으로 표현이 가능한 분석을 통해 지역의 건축물 높이, 건축물의 형태 및 배치 그리고 토지피복 등을 고려하여 분석을 시행하였다. Envi-MET 모델 프로그램을 활용하여 시뮬레이션을 실시하였으며, 시뮬레이션 분석 시간은 하루 24시간을 설정하여 분석하였다. <그림 7>과 같이 임의로 총 6개의 측정지점을 선정하였으며 하루 중 대상지의 온도가 가장 높은 14:00를 기준으로 각각의 수치를 정량적으로 산출하여 나타낸 것이 <표 6이다>.

성능/효과

결론적으로 현재의 상태보다 수공간을 조성했을 때 열섬현상 저감효과가 발생한다는 것을 알 수 있었다. 이는 도시의 열섬현상 저감 효과의 가능성과 도시미기후의 중요성을 입증해 보임으로써 도시 열섬현상 저감에 대한 보다 확실한 근거자료로 충분한 기여를 할 것으로 기대한다.
대상지 표고 경사를 분석하기 위하여 ESRI - ARCVIEW를 이용한 시뮬레이션 결과 대상지를 중심으로 한 노은지구의 평균 표고는 93.32m, 평균 경사도 8.35°로 나타났다.
대상지의 평균 표고는 71.44m, 평균 경사도는 1.47°의 평탄지로 나타났다.
<그림 8>과 <그림 9>는 기존 대상지의 열환경, 바람 유동 환경분석을 시뮬레이션 결과로 나타낸 것이다. 분석 시간은 14:00로 동일하며 K3 지점의 기존대상지의 절대 온도는 298.90K로 나타났다. 또한, 풍속은 1.
따라서 본 연구에서는 먼저 Macro Scale 분석을 실시하여 노은지구를 중심으로 도시의 열·바람분석을 실시하여 도시 전체의 현황을 파악한 후, 대전시 노은지구 아파트 단지에 대해 Micro Scale 분석을 실시하여 연구결과의 정확성을 좀 더 높이고자 노력하였다. 분석결과는 온도는 1.08℃ 저감되었으며 풍속은 0.01m/s 증가한 것으로 분석되었다.

후속연구

이는 도시의 열섬현상 저감 효과의 가능성과 도시미기후의 중요성을 입증해 보임으로써 도시 열섬현상 저감에 대한 보다 확실한 근거자료로 충분한 기여를 할 것으로 기대한다. 그리고 친환경적 그린네트워크 구축이라는 범주 안에서 구체적 사례와 분석을 통해 도시미기후를 고려한 계획의 중요성, 냉난방비 절감효과라는 경제적인 측면에 있어서 친환경적 기법이 재확립될 수 있는데 기여도가 클 것이라 사료된다.
결론적으로 현재의 상태보다 수공간을 조성했을 때 열섬현상 저감효과가 발생한다는 것을 알 수 있었다. 이는 도시의 열섬현상 저감 효과의 가능성과 도시미기후의 중요성을 입증해 보임으로써 도시 열섬현상 저감에 대한 보다 확실한 근거자료로 충분한 기여를 할 것으로 기대한다. 그리고 친환경적 그린네트워크 구축이라는 범주 안에서 구체적 사례와 분석을 통해 도시미기후를 고려한 계획의 중요성, 냉난방비 절감효과라는 경제적인 측면에 있어서 친환경적 기법이 재확립될 수 있는데 기여도가 클 것이라 사료된다.
하지만 본 연구는 선행연구들이 도시단위의 규모를 대상지로 잡은 것에 비해 하나의 아파트 단지를 대상으로 하였기에 그 결과값이 미미하다는 한계를 보이고 있다. 향후 본 연구에서 제시된 분석도구를 활용하여 수공간 조성 뿐 아니라 바람길 조성 및 녹화 등을 통한 통합 그린네트워크체계를 구축하여 도시열섬현상 저감효과를 분석하는 연구가 필요할 것으로 사료된다.
하지만 본 연구는 선행연구들이 도시단위의 규모를 대상지로 잡은 것에 비해 하나의 아파트 단지를 대상으로 하였기에 그 결과값이 미미하다는 한계를 보이고 있다. 향후 본 연구에서 제시된 분석도구를 활용하여 수공간 조성 뿐 아니라 바람길 조성 및 녹화 등을 통한 통합 그린네트워크체계를 구축하여 도시열섬현상 저감효과를 분석하는 연구가 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	열섬현상은 어떤 현상인가?	도시지역이 확대되고 도심이 고밀도로 개발되면서 증발산 또는 증발에 의해 대기 온도를 낮춰주는 기능을 가진 녹지공간은 부족해지는 반면 열반사율이 낮은 불투수면의 아스팔트와 건물로 뒤덮이고 에너지 사용량 증가에 따른 배기열과 오염물질 발생량이 증가됨에 따라 도심은 주변지역보다 높은 온도를 보이는 열섬현상이 나타나고 있다(Landsberg 1981; Rosenzeig et al., 2005).
	일반적인 도시열섬현상의 원인은 무엇인가?	일반적으로 도시열섬현상의 원인으로 자동차 배기가스 등에 의한 대기오염, 도시내의 인공열 발생, 건축물의 건설이나 지표면의 포장 등에 의한 지상 피복의 상태변화를 꼽을 수 있으며, 도시 열섬현상의 문제점으로는 전력소비의 증가로 인한 문제와 스모그 현상의 가중이 있다(김수봉, 2001). 도시 열섬현상의 저감방안 중 하나로서 도시하천 및 호수의 저수량과 상시유량을 증대시켜 대기의 냉각효과를 증가시키는 것이 있으며.
	도시열섬현상을 저감하는 방안에는 어떤 방법이 있는가?	일반적으로 도시열섬현상의 원인으로 자동차 배기가스 등에 의한 대기오염, 도시내의 인공열 발생, 건축물의 건설이나 지표면의 포장 등에 의한 지상 피복의 상태변화를 꼽을 수 있으며, 도시 열섬현상의 문제점으로는 전력소비의 증가로 인한 문제와 스모그 현상의 가중이 있다(김수봉, 2001). 도시 열섬현상의 저감방안 중 하나로서 도시하천 및 호수의 저수량과 상시유량을 증대시켜 대기의 냉각효과를 증가시키는 것이 있으며. 도시의 하천에서는 도시 하수처리장의 방류수를 상류로 양수하여 방류시켜 도시하천의 건천화에 따른 문제를 해결하고, 도시 미기후를 개선해야 할 필요가 있다(김운수, 2002).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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