[논문]한국잔디식재 경량박층형 옥상녹화의 열수지 해석

김세창; 이현정; 박봉주

doi:10.9715/kila.2012.40.6.190

[국내논문] 한국잔디식재 경량박층형 옥상녹화의 열수지 해석
Heat Budget Analysis of Light Thin Layer Green Roof Planted with Zoysia japonica 원문보기

한국조경학회지 = Journal of Korean institute of landscape architecture, v.40 no.6, 2012년, pp.190 - 197

김세창 (충북대학교 대학원 원예학과) , 이현정 (충북대학교 주거환경학과) , 박봉주 (충북대학교 원예과학과)

초록
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본 연구는 저관리 경량형 옥상녹화의 열수지를 정량화하기 위하여 모의실험을 수행하였다. 콘크리트블록을 이용하여 가로 $1.2m{\times}$세로 $1.2m{\times}$높이 1m의 모의실험구 2개를 제작하여 하나는 한국잔디를 식재한 토심 10cm의 옥상녹화 실험구로 하였으며, 옥상녹화를 실시하지 않은 나머지 하나는 대조구로 하였다. 2012년 6월 6일~7일에 기온, 상대습도, 풍향, 풍속 등 외부 기상환경, 증발산량, 옥상녹화와 대조구인 콘크리트의 표면과 천장면의 온도, 열류량, 열수지를 측정하였다. 6일과 7일의 일최고기온은 각각 $29.4^{\circ}C$와 $30^{\circ}C$로 초여름 날씨로는 매우 무더웠다. 6일과 7일의 일증발산량은 각각 $2,686.1g/m^2$과 $3,312.8g/m^2$이었으며, 일사량이 증가함에 따라 증발산량도 증가하였다. 외부 기온이 가장 높은 시간일 때의 옥상녹화 표면과 대조구 표면의 온도차이를 비교해 보면 대조구 표면이 $5.5^{\circ}C$(6일)와 $2.2^{\circ}C$(7일) 더 높은 것으로 나타났다. 옥상녹화 천장과 대조구 천장의 온도차이를 비교해 보면 $13.1^{\circ}C$(6일)와 $14.2^{\circ}C$(7일)로 나타나 옥상녹화에 의한 실내온도저감효과가 매우 큰 것으로 나타났다. 옥상녹화와 대조구인 콘크리트 표면의 열수지를 분석한 결과, 옥상녹화는 순복사량과 잠열량이 많은 비율을 차지하고 있었으나 대조구는 현열량과 전도열량의 비율이 높았다. 즉, 옥상녹화는 한국잔디와 식재토양에 의한 증발산으로 열을 식혀주는 잠열의 비율이 높은 반면에 대조구인 콘크리트 표면은 식물이 식재되어 있지 않기 때문에 열을 식혀주는 잠열은 $0W/m^2$인 반면에 주위 온도를 증가시키는 현열량과 건물내로 전달되는 전도열량의 비율이 높아 표면과 천장면의 온도를 상승시켰다. 본 연구는 옥상녹화의 온도저감과 열수지 해석을 시도했다는 점에서는 매우 의의가 크다고 할 수 있지만, 옥상녹화는 토심과 토양배합비, 식물종, 계절 등 여러 변수에 따라 온도저감효과가 다르게 나타날 수 있기 때문에 이에 대한 후속연구가 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to evaluate thermal environment and heat budget of light thin layer green roof through an experiment in order to quantify its heat budget. Two concrete model boxes($1.2m(W){\times}1.2m(D){\times}1.0m(H)$) were constructed: One experiment box with Zoysia japonica planted on substrate depth of 10cm and one control box without any plant. Between June 6th and 7th, 2012, outside climatic conditions(air temperature, relative humidity, wind direction, wind speed), evapotranspiration, surface and ceiling temperature, heat flux, and heat budget of the boxes were measured. Daily maximum temperature of those two days was $29.4^{\circ}C$ and $30^{\circ}C$, and daily evapotranspiration was $2,686.1g/m^2$ and $3,312.8g/m^2$, respectively. It was found that evapotranspiration increased as the quantity of solar radiation increased. A surface and ceiling temperature of those two boxes was compared when outside air temperature was the greatest. and control box showed a greater temperature in both cases. Thus it was found that green roof was effective in reducing temperature. As results of heat budget analysis, heat budget of a green roof showed a greater proportion of net radiation and latent heat while heat budget of the control box showed a greater proportion of sensible heat and conduction heat. The significance of this study was to analyze heat budget of green roof temperature reduction. As substrate depth and types, species and seasonal changes may have influences on temperature reduction of green roof, further study is necessary.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 향후 열환경 개선을 구체적으로 추진하기 위해서는 옥상녹화시 잔디류의 도입을 도모하고 이를 육성하기 위한 최저한의 식재기반의 정비 및 유지관리에 대한 적극적인 검토가 필요하다. 본 연구는 중엽형 한국잔디를 식재한 경량박 층형 옥상녹화를 실시한 건물의 열수지를 정량화하기 위하여 온열환경과 열수지 특성을 평가하였다.
옥상녹화의 효과를 정량적으로 평가하기 위하여 복사수지와 열수지 특성을 평가하였다. 옥상녹화와 대조구의 50cm 높이에 순복사계(CNR4, Kipp & Zonen Inc.
본 연구는 저관리․경량형 옥상녹화의 열수지를 정량화하기 위하여 모의실험을 수행하여 온열환경과 열수지 특성을 평가 하였다. 콘크리트블록을 이용하여 가로 1.

제안 방법

옥상녹화와 콘크리트 표면, 천장면에 Ø 3.2mm의 T형열전대를 각각 설치하여 온도를 측정하였다.
옥상녹화 증발산량 측정은 증발산량 측정용 시험체(내부 411(W)×244(D)×114(H)mm)의 중량을 측정하여 구하였다.
2m×높이 1m의 모의실험구를 2개조성한 다음, 지붕에는 10cm 의 두께로 별도의 콘크리트 판을 만들어 시공하였다. 모의실험구 시공후 충분한 강도를 가질 수 있도록 살수하면서 양생시켰다. 2011년 6월 시판의 황색 플라스틱 용기(내부 411(W)×244(D)×114(H)mm)에 배수를 원활하게 하기 위하여 바닥에 24개의 구멍을 뚫은 다음 부직포를 깔고 펄라이트(파라소, 경동세라텍, Korea):피트모스(BP-F, Berger, Canada):원예용상토(원조믹스, 농경, Korea)를 6:3:1(v:v:v)의 비율로 조제하여 채운 후, 시중 원예점에서 판매하는 중엽형 한국잔디(Zoysia japonica)를 구입하여 식재하였다.
2011년 6월 시판의 황색 플라스틱 용기(내부 411(W)×244(D)×114(H)mm)에 배수를 원활하게 하기 위하여 바닥에 24개의 구멍을 뚫은 다음 부직포를 깔고 펄라이트(파라소, 경동세라텍, Korea):피트모스(BP-F, Berger, Canada):원예용상토(원조믹스, 농경, Korea)를 6:3:1(v:v:v)의 비율로 조제하여 채운 후, 시중 원예점에서 판매하는 중엽형 한국잔디(Zoysia japonica)를 구입하여 식재하였다. 식재초기에는 주 2회의 빈도로 관수하고 그 다음에는 자연강우에 의해 관리해 온 것을 모의실험구에 올려 옥상녹화실험구로 하였다. 옥상녹화를 실시하지 않은 다른 하나의 모의실험구를 대조구로 하였다(그림 1 참조).
식재초기에는 주 2회의 빈도로 관수하고 그 다음에는 자연강우에 의해 관리해 온 것을 모의실험구에 올려 옥상녹화실험구로 하였다. 옥상녹화를 실시하지 않은 다른 하나의 모의실험구를 대조구로 하였다(그림 1 참조).
옥상의 기상환경은 옥상 중앙부근에 설치된 자동기상측정장치(AWS)를 이용하여 측정하였다. 높이 3m의 관측용 폴대 최상부에 풍향․풍속계를 설치하였으며, 옥상면에서 2m 높이에는 일사계를, 1.5m 높이에는 통풍식온습도계를 설치하여 각 항목을 측정하였다. 강우량은 옥상면에 우랑계를 설치하여 측정 하였다.
옥상녹화 증발산량 측정은 증발산량 측정용 시험체(내부 411(W)×244(D)×114(H)mm)의 중량을 측정하여 구하였다. 측정하기 전에 충분한 양의 물을 관수하였으며, 중력수가 빠져나간 24시간 이후에 전자저울(EC-D, CAS, Korea)을 이용하여 30분 단위로 데이터로거에 연결하여 자동계측하였다. 이것을 용기로부터의 증발산량으로 간주하고 면적비율로 1m2당 증발산량으로 환산하였다(大野朋子등^,2006).
옥상녹화와 대조구의 50cm 높이에 순복사계(CNR4, Kipp & Zonen Inc., Delft, The Netherlands) 를 각각 설치하여 측정하였다.
콘크리트블록을 이용하여 가로 1.2m×세로 1.2m×높이 1m의 모의실험구 2개를 만든 다음, 하나에는 한국잔디를 식재한 토심 10cm의 플라스틱 용기를 올려 옥상녹화실험구로 하였 으며 옥상녹화를 실시하지 않은 나머지 하나는 대조구로 하였다.
옥상녹화와대조구인 콘크리트의 표면과 천장면의 온도는 T형 열전대(Ø3.2mm)를 이용하여 측정하였으며, 열류계와 순복사계를 이용 하여 열류량, 열수지를 측정하였다.
2m×높이 1m의 모의실험구 2개를 만든 다음, 하나에는 한국잔디를 식재한 토심 10cm의 플라스틱 용기를 올려 옥상녹화실험구로 하였 으며 옥상녹화를 실시하지 않은 나머지 하나는 대조구로 하였다. 옥상 중앙부근에 설치된 자동기상측정장치(AWS)를 이용 하여 기온^․습도, 풍향, 풍속 등 외부 기상환경을 측정하였으며, 전자저울을 이용하여 증발산량을 측정하였다. 옥상녹화와대조구인 콘크리트의 표면과 천장면의 온도는 T형 열전대(Ø3.
2mm의 T형열전대를 각각 설치하여 온도를 측정하였다. 지표면에서 토양으로 이동하는열류량을측정하기위하여대조구는콘크리트표면에, 옥상녹화는 토양표면으로부터 1cm 깊이에 열류계(HFT3, Campbell Scientific, Inc. USA)를 설치하였다. 각 계측기의 측정데이터는 데이터로거(DT-80, Datar Taker)를 이용하여 1분 간격으로 측정하여 30분 평균값을 저장하였다(그림 2 참조).

대상 데이터

옥상녹화가 건축물의 온열환경에 미치는 영향을 평가하기 위해서 2012년 4월에 충북대학교 부속농장 2층 옥상에 4인치 콘크리트블록(100×190×390mm)을 이용하여 가로 1.2m×세로 1.2m×높이 1m의 모의실험구를 2개조성한 다음, 지붕에는 10cm 의 두께로 별도의 콘크리트 판을 만들어 시공하였다.
2011년 6월 시판의 황색 플라스틱 용기(내부 411(W)×244(D)×114(H)mm)에 배수를 원활하게 하기 위하여 바닥에 24개의 구멍을 뚫은 다음 부직포를 깔고 펄라이트(파라소, 경동세라텍, Korea):피트모스(BP-F, Berger, Canada):원예용상토(원조믹스, 농경, Korea)를 6:3:1(v:v:v)의 비율로 조제하여 채운 후, 시중 원예점에서 판매하는 중엽형 한국잔디(Zoysia japonica)를 구입하여 식재하였다.
옥상의 기상환경은 옥상 중앙부근에 설치된 자동기상측정장치(AWS)를 이용하여 측정하였다. 높이 3m의 관측용 폴대 최상부에 풍향․풍속계를 설치하였으며, 옥상면에서 2m 높이에는 일사계를, 1.

데이터처리

USA)를 설치하였다. 각 계측기의 측정데이터는 데이터로거(DT-80, Datar Taker)를 이용하여 1분 간격으로 측정하여 30분 평균값을 저장하였다(그림 2 참조).
2mm)를 이용하여 측정하였으며, 열류계와 순복사계를 이용 하여 열류량, 열수지를 측정하였다. 모든 데이터는 데이터로거를 이용하여 1분 간격으로 측정하여 30분 평균값을 저장하였다.

성능/효과

9g/m²로 나타났다. 전체적으로 6일과 7일의 증발산량 변화는 비슷한 경향을 보였으며(그림 5 참조), 일사량이 증가함에 따라 증발산량도 증가하는 경향을 보였다(그림 4 참조). 이는王革등(1993)이 옥상 잔디표면으로부터의 증발산량이 일사량과는 정의 상관관계를 상대습도와는 부의 상관관계를 보였다는 연구 결과와 일치하였다.
대조구와 옥상녹화 표면, 천장면 온도변화 범례: 대조구 표면 대조구 천장면 옥상녹화 표면 옥상녹화 천장면 기온대조구 표면 28.0℃>옥상녹화 표면 26.5℃>옥상녹화 천장면 25.4℃로 나타났다.
2℃의 순으로 나타났다. 기온이 29.4℃ 로 가장 높았던 15시 30분의 대조구인 콘크리트 표면은 37.7℃ 로 측정되었으며, 옥상녹화 표면은 32.2℃로 측정되어 옥상녹화 표면 온도는 2.8℃가 상승한데 비하여 대조구 표면은 8.3℃ 로 옥상녹화에 의한 기온저감효과가 크게 나타났다. 같은 시각의 대조구 천장은 40.
3W/m²이었다. 6일과 7일의 대조구와 옥상녹화 순복사량은 최대값일때 각각 88.1W/m²와 129.8W/m²의 차이를 보여 일평균 및 최대값에서도 옥상녹화의 순복사량이 높은 것으로 나타났다(표 1참조).
8W/m²로 대조구에 비하여 낮게 나타났다. 대조구의 일적산전도열량은 6월 6일에는 628.1W/m²이 었으며, 7일에는 814.4W/m²인 반면에 옥상녹화의 6일의 일적 산전도열량은 －116.3W/m²로 나타났으며, 7일에는 －89.6W/m²로 나타나 났는데, 마이너스(－)의 전도열은 건물로부터의 열 방출을 의미하기 때문에 옥상녹화는 열수지에서도 냉각효과가 인정되었다.

후속연구

05MPa)일 때의 증산량은 들잔디는 멕시코돌나물의 약 3배, 또한 초기위조점에서 영구위조점 수준의 수분상태에서도 멕시코돌나물의 증산은 거의 정지상태였지만 들잔디는 급수시의 50～20% 정도의 증산 량을 유지하고 있다고 보고하고 있어 증산작용에 의해 적극적인 열환경 완화를 도모하기 위해서는 현재 보편적으로 보급되어 있는 세덤류보다는 잔디류가 훨씬 더 성능이 뛰어남을 알 수 있다. 따라서 향후 열환경 개선을 구체적으로 추진하기 위해서는 옥상녹화시 잔디류의 도입을 도모하고 이를 육성하기 위한 최저한의 식재기반의 정비 및 유지관리에 대한 적극적인 검토가 필요하다. 본 연구는 중엽형 한국잔디를 식재한 경량박 층형 옥상녹화를 실시한 건물의 열수지를 정량화하기 위하여 온열환경과 열수지 특성을 평가하였다.
이는 옥상녹화 토양표면보다 토양하부로 내려갈수록 온도감소효과가 증가되어(Dvorak and Volder, 2012) 건물내로 전달되는 전도열이 감소되었기 때문으로 판단된다. 이러한 옥상녹화 토양하부의 온도는 토양표면 온도에 따라 변화되기 때문에(Sailor et al., 2012), 외부 기온, 토양수분, 피복율과의 상호작용에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
본 연구는 옥상녹화의 온도저감과 열수지 해석을 시도했다는 점에서는 매우 의의가 크다고 할 수 있지만, 옥상녹화는 토심, 토양배합비, 식물종, 계절 등 여러 변수에 따라 온도저감효과가 다르게 나타날 수 있기 때문에(Fang, 2008; Gaffin et al., 2010; Liang and Huang, 2011; Sendo et al., 2010) 장기적인 모니터링 및 추가적인 후속연구가 이루어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	도시열섬의 발생원인은 무엇인가?	, 2010). 도시열섬의 발생원인은 자동차 운행과 냉난방장치 가동에 의한 인공열의 공급, 그리고 도시화로 인한 녹지의 감소를 들 수 있으며, 또한 아스팔트나 콘크리트와 같은 불투수층의 확대로 인한 지표면의 보온효과 등도 그 주원인으로 꼽을 수 있다(명수정, 2010). 최근 30년 동안 나타난 우리나라의 서울을 포함한 6개 광역시의 대도시와 인구 10만 명 이하의 24개 소도시 지역을 대상으로 조사한 자료에 따르면 대도시의 기온상승이 소도시 지역보다 2배 이상 빠른 것으로 나타났다.
	최근 도시지역에 열섬현상 및 열대야 현상이 심화되고 있는 이유는 무엇인가?	최근 도시구조는 일반적으로 녹지지역보다는 인공적인 개발 지역이 확대됨에 따라 대량의 태양에너지의 흡수 및 저장이 용이하고 이에 따른 열을 대량으로 복사함으로써 구조물의 온도를 상승시킬 뿐만 아니라 주변 온도까지 상승시켜 열섬현상 및 열대야 현상이 심화되고 있다(Clark et al., 2010).
	우리나라 대도시의 지구온난화로 인한 기온상승 속도는 얼마인가?	07℃이다. 하지만 우리나라 대도시의 도시열섬화로 인한 기온상승 속도는 약 0.3℃/10년에 이르러 이보다 훨씬 빠르다는 것을 말해준다(김해동, 2010). 또한, 최근 1996～2005년의 10년간 열대야 발생일수는 9.

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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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