이 연구는 인간 에너지 균형 모델에서 출발한 인간 열환경 지수 분석 방법을 이용하여 캐나다 BC주에 있는 나나이모시 상업지구안 좁은 길과 경상남도 창원시 중심상업지구에 있는 소공원을 연구 대상지로 2009년 여름철 열환경을 분석한 것이다. 기후 입력 자료는 기온, 상대습도, 풍속, 태양 및 지구 복사에너지이었으며, 그 결과 인간 열환경 지수에 가장 크게 영향을 미치는 요소들은 태양 직사광선, 건물시계지수 그리고 풍속이었다. 음지는 약간 더운 정도의 열환경을 조성하는 것으로 나타나 매우 덥게 나타난 양지에 비해 훨씬 좋은 열환경을 조성하는 것으로 나타났다. 나나이모 연구 대상지에 있는 좁은 길들은 주변의 넓은 장소들에 비해 주변 건축물에서 나오는 태양 반사광선과 지구 복사에너지들이 더 많이 영향을 미쳐 훨씬 덥게 나타났다. 낮은 풍속에 의해서 인체에서 방출되는 현열과 잠열의 양이 현저히 줄어듦으로서 더 더운 열환경이 조성되는 것으로 나타났다. 기후요소를 조경에 접목하기 위해서, 인간 열환경 지수 분석 방법을 이용하는 것은 열환경적으로 쾌적한 옥외 공간조성에 영향을 미칠 것이며, 도시 열섬 완화와 기후변화 연구에도 잘 이용될 수 있을 것이다.
이 연구는 인간 에너지 균형 모델에서 출발한 인간 열환경 지수 분석 방법을 이용하여 캐나다 BC주에 있는 나나이모시 상업지구안 좁은 길과 경상남도 창원시 중심상업지구에 있는 소공원을 연구 대상지로 2009년 여름철 열환경을 분석한 것이다. 기후 입력 자료는 기온, 상대습도, 풍속, 태양 및 지구 복사에너지이었으며, 그 결과 인간 열환경 지수에 가장 크게 영향을 미치는 요소들은 태양 직사광선, 건물시계지수 그리고 풍속이었다. 음지는 약간 더운 정도의 열환경을 조성하는 것으로 나타나 매우 덥게 나타난 양지에 비해 훨씬 좋은 열환경을 조성하는 것으로 나타났다. 나나이모 연구 대상지에 있는 좁은 길들은 주변의 넓은 장소들에 비해 주변 건축물에서 나오는 태양 반사광선과 지구 복사에너지들이 더 많이 영향을 미쳐 훨씬 덥게 나타났다. 낮은 풍속에 의해서 인체에서 방출되는 현열과 잠열의 양이 현저히 줄어듦으로서 더 더운 열환경이 조성되는 것으로 나타났다. 기후요소를 조경에 접목하기 위해서, 인간 열환경 지수 분석 방법을 이용하는 것은 열환경적으로 쾌적한 옥외 공간조성에 영향을 미칠 것이며, 도시 열섬 완화와 기후변화 연구에도 잘 이용될 수 있을 것이다.
Human thermal sensation based on a human energy balance model was analyzed in the study areas, the Changwon and Nanaimo sites, on clear days during thesummer of 2009. The climatic input data were air temperature, relative humidity, wind speed and solar and terrestrial radiation. The most effective f...
Human thermal sensation based on a human energy balance model was analyzed in the study areas, the Changwon and Nanaimo sites, on clear days during thesummer of 2009. The climatic input data were air temperature, relative humidity, wind speed and solar and terrestrial radiation. The most effective factors for human thermal sensation were direct beam solar radiation, building view factor and wind speed. Shaded locations had much lower thermal sensation, slightly warm, than sunny locations, very hot. Also, narrow streets in the Nanaimo site had higher thermal sensation than open spaces because of greater reflected solar radiation and terrestrial radiation from their surrounding buildings. Calm wind speed also produced much higher thermal sensation, which reduced sensible and latent heat loss from the human body. By adopting climatic factors into landscape architecture, the human thermal sensation analysis method promises to help create thermally comfortable outdoor areas. The method can also be used for urban heat island modification and climate change studies.
Human thermal sensation based on a human energy balance model was analyzed in the study areas, the Changwon and Nanaimo sites, on clear days during thesummer of 2009. The climatic input data were air temperature, relative humidity, wind speed and solar and terrestrial radiation. The most effective factors for human thermal sensation were direct beam solar radiation, building view factor and wind speed. Shaded locations had much lower thermal sensation, slightly warm, than sunny locations, very hot. Also, narrow streets in the Nanaimo site had higher thermal sensation than open spaces because of greater reflected solar radiation and terrestrial radiation from their surrounding buildings. Calm wind speed also produced much higher thermal sensation, which reduced sensible and latent heat loss from the human body. By adopting climatic factors into landscape architecture, the human thermal sensation analysis method promises to help create thermally comfortable outdoor areas. The method can also be used for urban heat island modification and climate change studies.
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문제 정의
7℃가 유사하다는 점이다. 이 연구는 두 장소를 비교하고자 하는 것이 아니라,북반구에 위치한 도시들을 목표로 만들어진 컴퓨터 시뮬레이션 모델이 얼마나 정확한 결과를 도출하는가를 실제 측정된 자료와 비교하고자 하는 것으로,향후 더 많은 대상지에 적용해 보고자 한다.
이 연구의 목적은 캐나다 BC주 Nanaimo시 상업지역에 위치한 Nanaimosite와 경상남도 창원시 중심상업지구의 소공원 Changwonsite를 연구대상지로 하여, 열환경 지수에 대해 정성적인 개념과 이론을 도출하고자 하는 것이 아니라, 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 정량적 분석으로, 그 결과를 실제 조경계획 및 디자인에 직접적으로 적용하는 방법을 찾아보고자 한 것이다. 시뮬레이션 결과는 조경계획 및 디자인에 유용하게 사용될 수 있는 인간 생기후도(human bioclimatic map) 형태로 만들어졌다.
기존의 많은 연구들에서 기능적 효과들에 대한 정량화 작업이 활발히 이루어지고 있는데, 최근에는 기후를 접목하고자 하는 시도가 있다(문수영 등, 2010; 이채연 등, 2011). 이것은 기존에 이미 이용되고 있는 기후를 이용한 기본적인 디자인 개념(예: 태양의 위치를 고려하여 여름에 태양 직사광선을 막거나 겨울 북풍을 막기 위한 식재)이 아니라, 조경공간을 포함한 도시 옥외공간을 이용하는 사람들에게 미치는 미기후적(microclimatic) 에너지양인 태양 복사에너지(solar radiation), 지구 복사에너지(terrestrial radiation), 현열(sensible heatflux density) 및 잠열(latent heat flux density)을 이용시간대별로 정량화하여 그 공간을 이용하는 사람들에게 기후적으로 쾌적한 환경을 만들어 주고자 하는 것이다. 이에 대한 연구들은 인간 에너지 균형 모델(human energy balance model)을 기초로 하여 인간 열환경 지수(human thermal sensation)로서 predicted mean vote(PMV; Fanger, 1972), physiological equivalent temperature(PET; Höppe, 1993; 1999), universal thermal climate index(UTCI; Bröde et al.
Nanaimo_1과 2는 북서쪽에 위치한 건물 앞에 위치시켜 오전과 이른 오후(14:00)까지 태양 직사광선이 미치도록 하였 으며,Nanaimo_3는 Nanaimo_2의 맞은 편에 위치시켜 위의두 장소와는 반대로 이른 오후가 되어서야 태양 직사광선이 미치는 장소로 정하였다.이는 나중에 같은 미기후 공간안에서 태양 직사광선의 유무에 의해 생성되는 양지와 음지에서의 복사에너지양들을 비교하기 위해서이다.
마지막으로, S는 인체에 남은 에너지양을 말하며, 그 값이 양(+)의 값이면 인체가 방출한 에너지양보다 들어오는 양이 더 많다는 것을 의미하는 것으로 그 양에 따라 따뜻하다, 덥다, 매우 덥다는 생리적 반응(physiological response)이 나오게 되며,그 값이 음(－)이면 인체에 들어오는 에너지양보다 나가는 양이 많다는 것을 의미하며, 그 양에 따라 시원하다, 춥다, 매우 춥다는 반응이 나오게 되는 것이다. 조경계획 디자인에서 S의 값을 영(0)에 가깝게 조경 공간을 만드는 것이 기후요소를 이용하는 방법의 궁극적인 목표인 것이다.
가설 설정
나나이모 대상지에서는 세 곳의 측정지점을 정하여 조사하 였다.Nanaimo_1과 2는 북서쪽에 위치한 건물 앞에 위치시켜 오전과 이른 오후(14:00)까지 태양 직사광선이 미치도록 하였 으며,Nanaimo_3는 Nanaimo_2의 맞은 편에 위치시켜 위의두 장소와는 반대로 이른 오후가 되어서야 태양 직사광선이 미치는 장소로 정하였다.이는 나중에 같은 미기후 공간안에서 태양 직사광선의 유무에 의해 생성되는 양지와 음지에서의 복사에너지양들을 비교하기 위해서이다.
제안 방법
인간 열환경 지수(humanthermalsensation)는 인간을 둘러 싸고 있는 주변환경과의 열에너지 흐름을 미기후 단위로 정량 적으로 분석하여 생리학적으로 인체가 느끼는 정도를 보여주는 것으로,보통 7단계로 더움(hot),따뜻함(warm),조금 따뜻 함(slightlywarm),중간(neutral),조금 선선함(slightlycool), 선선함(cool),추움(cold)으로 나누어진다(ASHRAE,1997).PMV 지수는 9단계로 －3.5이하(매우 추움)부터 3.5이상(매우 더움)까지 나타내는데(RefertoTable3), 이 연구에서는 열환경의 패턴을 보기 위하여 최대 6까지 나타내 보았다.
기후 자료로서는 기온, 습도, 태양 및지구 복사에너지 그리고 풍속이 있다.기온과 습도 자료는 측정된 자료를 사용하였고,복사에너지는 Human-Urban Radiation Exchange Simulation(HURES)Model(RefertoFigure3a;Park, 2011)을 이용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 하여 결과를 얻었다. 위의 HURESModel을 이용한 복사에너지 컴퓨터 시뮬레이션을 위한 기본 입력자료는 Table1과 같다.
이 연구는 캐나다 나나이모와 창원 연구대상지를 미기후 요소인 기온, 습도, 풍속, 태양 및 지구 복사에너지양을 이용하여 인간 에너지 균형 모델에 기초한 인간 열환경 지수를 컴퓨터 시뮬레이션 방법을 이용해 정량적으로 분석한 것이다.
지구 복사에너지 측정을 위해 net-radiometer[=(incoming solar and longwave radiation)－(outgoing solar and longwave radiation)]인 NR Lite(madebyKipp& Zonen,Delft,theNetherlands)와 표면 온도를 잴 수 있는 열적외선 온도계(infrared thermometer)인 RaytekPM Plus(madebyRaytek,SantaCruz,CA,USA)를 이용하였다.
태양 복사에너지 측정은 두 개의 pyrnanometer인 CMP 11(madeby Kipp& Zonen,Delft,the Netherlands)과 MiddletonEP08(madebyCarter-ScottDesign, Melbourne,Australia)을 아래 위로 붙여 각각의 pyrnanometer 가 반구(halfasphere)씩을 커버하도록 하였다.
특히, 지표면과 건물의 높이 자료는 vector-based 자료였으므로,ArcGIS9.2의 Toolbox중 feature→raster conversion function을 이용하여 그 높이 자료들을 2m×2m raster-based 자료들로 변환시켰으며,컴퓨터 시뮬레이션을 위해 다시ASCII 파일로 출력 저장하였다.
)에 5초 단위로 저장되었다.풍속은 Kestrel2000 Pocket Weather Meter(Nielsen-Kellerman,USA)로 측정하였 으며,기온과 습도는 sling psychrometer(SatoKeiryokiMFO. Co.,Ltd.,Japan)를 이용하여 측정된 건구 및 습구 온도로부터 계산되었다.모든 자료 측정높이는 사람의 가슴높이인 1.
대상 데이터
도시공간 구성요소 자료는 네 가지로 구성되는데, 지표면 높이, 건물의 위치와 높이,건물 벽의 방향 그리고 수목의 위치와 높이다.수목의 위치와 높이는 직접 현장에서 측정하여 자료를 구축하였으며,나머지 세 가지는 Nanaimo시의 Departmentof Engineering과 창원국립대학교 환경공학과 ECOGIS lab에서 제공 받았다.특히, 지표면과 건물의 높이 자료는 vector-based 자료였으므로,ArcGIS9.
이 연구의 목적은 캐나다 BC주 Nanaimo시 상업지역에 위치한 Nanaimosite와 경상남도 창원시 중심상업지구의 소공원 Changwonsite를 연구대상지로 하여, 열환경 지수에 대해 정성적인 개념과 이론을 도출하고자 하는 것이 아니라, 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 정량적 분석으로, 그 결과를 실제 조경계획 및 디자인에 직접적으로 적용하는 방법을 찾아보고자 한 것이다. 시뮬레이션 결과는 조경계획 및 디자인에 유용하게 사용될 수 있는 인간 생기후도(human bioclimatic map) 형태로 만들어졌다.
위의 연구를 위해 북반구에 위치한 캐나다 비씨주 나나이모 시(Nanaimo,B.C.,Canada;49°10'N,123°56'W;altitude,12 m)에 위치한 북동-남서 방향의 좁은 길 두 곳과 대한민국 경상남도 창원시에 위치한 광장형태의 작은 공원(35°13'N,128°41'E; altitude,17m)을 대상지로 선정하였다(RefertoFigure2).
태양 및 지구 복사에너지는 Nanaimosite에서 2009년 7월 26 일 오전(9:00～11:00),정오(12:00～14:00)그리고 오후(15:00～ 17:00)세 차례 이루어졌고,Changwon site에서는 2009년 6월 11일 11:30～17:00까지 이루어졌다.모든 자료 측정날들은 100 % 맑은 날들로 하였다.
데이터처리
위의 HURESModel을 이용한 복사에너지 컴퓨터 시뮬레이션을 위한 기본 입력자료는 Table1과 같다.풍속은 ENVI-met3.1 을 이용하여 분석한 지상 1m 높이의 자료에 직접 측정한 자료를 이용하여 그 값들을 보정하여 분석에 이용하였다.Changwon site는 공원의 세 군데(북서쪽 끝,중간 그리고 남동쪽끝)에서 측정된 자료와 ENVI-met의 값들과의 평균 차이값과 하늘시계 지수(skyview factor,SVF)와의 상관관계가 높게 나타났으며 (r 2 =0.
이론/모형
인간 열환경 지수 분석을 위해 Fountain and Huizenga(1995)의 PMV 컴퓨터 코드를 MicrosoftVisualBasic2008을 이용하여 재코딩하여 Human Thermal Sensation Computer Program을 만들었으며(Refer to Figure3b), 이를 이용하여 인간 생기 후도(Human Bioclimatic map)의 형태로 나타내어 보았다.재 코드된 컴퓨터 코드는 Park(2011)에서 찾아 볼 수 있다.
성능/효과
그러나, 지구 복사에너지양은 거의 100Wm-2 의 범위 안에 분포되어 있었 으며,실제 측정한 값과의 평균 차이값을 보면 큰 차이를 보이지 않았으며 전체 평균 차이값은 L↓=－6,L↑=3Wm-2 였다.
그러나,광장의 형태를 가진 Changwon site가 아닌 좁은 길의 형태를 가진 Nanaimosite에서는 하늘시계지수와의 상관관 계는 별로 높지 않게 나온 대신에(r 2 =0.556),일률적으로 ENVImet의 값들이 낮게 나타나(0.52±0.17m/s),0.52m/s를 일률적 으로 더하여 보정하였다.
특히,음지는 인체에 미치는 태양 직사광선을 차단함으로써 여름철에 조금 따뜻한 정도의 열환경을 조성하여 매우 더운 열환경을 보인 양지에 비해 큰 효과를 보여 주었다. 나나이모 사이트의 좁은 길들은 주변의 넓은 공간들보다 주변에 둘러싼 건축물에서 오는 태양 반사광선과 지구 복사에너지로 더운 열환경을 만드는 것으로 나타났다. 또한, 풍속이 현저히 감소하는 좁은 길이나 건물 주변 공간에서는 인체에서 방출 되는 현열과 잠열의 감소로 주변 공간보다 더운 열환경을 만드는 것으로 나타났다.
위의 결과를 바탕으로 조경계획 및 디자인에 적용하기 위한 방법을 생각해 보면, 첫째, 태양 직사광선을 어떻게 처리하는가 하는 문제에서 조경계획 및 디자인은 사계절을 모두 고려해야 하기 때문에,여름철 더운 날씨에서는 원하는 시간대에 그늘을 조성하여 직사광선을 막아 주어야 하는데,그러기 위해서는 그시간대의 태양의 위치(고도와 방위각)를 알아서 수목의 위치, 높이, 폭을 정확히 계산하여 식재 위치를 선정하여야 할 것이 다.또한 봄과 가을에는 어느 정도의 직사광선이 들어오는 것이 적당한지 인간 열환경 지수를 계산해 보고 적합한 투과율을 가진 수종을 선정할 수 있으며, 겨울에는 직사광선을 최대한 받을 수 있도록 계획해야 하므로 침엽수보다는 활엽수를 선정하는 것이 적당할 것이다. 위에 언급한 것들을 고려하여 실제 컴퓨터 시뮬레이션을 하므로써 그늘패턴이나 수목의 투과율에 의한 영향을 직접적으로 파악할 수 있게 되는 것이다.
나나이모 사이트의 좁은 길들은 주변의 넓은 공간들보다 주변에 둘러싼 건축물에서 오는 태양 반사광선과 지구 복사에너지로 더운 열환경을 만드는 것으로 나타났다. 또한, 풍속이 현저히 감소하는 좁은 길이나 건물 주변 공간에서는 인체에서 방출 되는 현열과 잠열의 감소로 주변 공간보다 더운 열환경을 만드는 것으로 나타났다.
태양 및 지구 복사에너지는 Nanaimosite에서 2009년 7월 26 일 오전(9:00～11:00),정오(12:00～14:00)그리고 오후(15:00～ 17:00)세 차례 이루어졌고,Changwon site에서는 2009년 6월 11일 11:30～17:00까지 이루어졌다.모든 자료 측정날들은 100 % 맑은 날들로 하였다.태양 복사에너지 측정은 두 개의 pyrnanometer인 CMP 11(madeby Kipp& Zonen,Delft,the Netherlands)과 MiddletonEP08(madebyCarter-ScottDesign, Melbourne,Australia)을 아래 위로 붙여 각각의 pyrnanometer 가 반구(halfasphere)씩을 커버하도록 하였다.
HURESModel을 이용한 복사에너지 예측량은 실제 측정한 복사에너지양과 큰 차이량을 나타내지 않았다.상관관계는 태양 복사에너지양(K)예측 부분에서 아주 높은 값을 보였으나, r2 =0.9978, 지구 복사에너지양(L)예측 부분에서는 낮은 상관 관계를 나타내었다(r2 =0.1384)(RefertoFigure4).그러나, 지구 복사에너지양은 거의 100Wm-2 의 범위 안에 분포되어 있었 으며,실제 측정한 값과의 평균 차이값을 보면 큰 차이를 보이지 않았으며 전체 평균 차이값은 L↓=－6,L↑=3Wm-2 였다.
셋째, 풍속은 미기후 단위에서는 분석하기가 거의 불가능하지만, 기본적으로 수목도 다른 건축물처럼 풍속을 감소시킨다는 점을 염두에 두고 디자인을 고려해야 한다. 여름철에는 현열과 잠열에 의한 열 방출을 증대시키기 위해 식재 위치를 고려하여 풍속을 높이는 방향으로 식재 위치를 선정하여야 하고, 겨울철에는 그 반대로 현열과 잠열의 손실을 줄이기 위해 풍속을 줄이는 목적으로 식재 위치를 고려하여야 할 것이다.
태양 직사광선 유무, 태양 반사광선과 지구 복사에너지에 큰영향을 미치는 건물 시계지수,현열과 잠열에 큰 영향을 미치는 풍속이 인간 열환경 지수에 가장 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히,음지는 인체에 미치는 태양 직사광선을 차단함으로써 여름철에 조금 따뜻한 정도의 열환경을 조성하여 매우 더운 열환경을 보인 양지에 비해 큰 효과를 보여 주었다.
태양 직사광선 유무, 태양 반사광선과 지구 복사에너지에 큰영향을 미치는 건물 시계지수,현열과 잠열에 큰 영향을 미치는 풍속이 인간 열환경 지수에 가장 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히,음지는 인체에 미치는 태양 직사광선을 차단함으로써 여름철에 조금 따뜻한 정도의 열환경을 조성하여 매우 더운 열환경을 보인 양지에 비해 큰 효과를 보여 주었다. 나나이모 사이트의 좁은 길들은 주변의 넓은 공간들보다 주변에 둘러싼 건축물에서 오는 태양 반사광선과 지구 복사에너지로 더운 열환경을 만드는 것으로 나타났다.
후속연구
, 2007; Ali-Toudert, 2005; Park, 2011), TOWNSCOPE는 태양 복사에너지 중 건물이나 식재 등 다른 인공 구조물에 의해 반사되는 양과 지구 복사에너지는 계산식에 넣지 않았으며, SOLWEIG는 인체가 복사에너지와 상호교환하는 모델로 VDI(1998)가 제시한 육면체를 가정해 여섯 방향(동서남북과 하늘, 땅)에서 오는 복사에너지를 조합하여 인체에 미치는 양을 예측하는 방법을 사용하였는데, 최근(LindbergandGrimmond, 2011)에 수목이 차지하는 시각적인 양(vegetation view factor)을 인공구조물이 차지하는 시각적인 양(buildingview factor)에서 따로 분리하여 계산식에 포함시켰으나, 지구 복사에너지 계산을 위해 수목의 표면온도를 기온과 같게 예상한다든지,태양 직사광선이 건물이나 수목, 지표면에 미치는 부분과 미치지 않는 부분과의 시각적인 양의 분리가 되지 않는 점 등 반사되는 태양 복사에너지 부분과 지구 복사에너지 부분에서 앞으로 많은 개선이 요구되어진다.HURESmodel은 그 중 가장 최근에 업데이트된 인체 모델(ParkandTuller,2011a)과 복사에너지 계산식(ParkandTuller,2011b),가장 발달된 시각적인 양분석 방법을 이용해 태양 직사광선 유무에 따른 음지와 양지의 시각적인 양 분리와 지상에서의 수목과 건물의 시각적인 양 분리를 하여 태양 및 지구 복사에너지양 예측 모델에 이용함으로써 현재로서는 방법론적으로 가장 앞서 나가 있으나,좀 더 많은 자료와의 비교를 통해 지구 복사에너지양 계산을 위한 표면 온도 예측식의 개선이 요구된다.
2의 Toolbox중 feature→raster conversion function을 이용하여 그 높이 자료들을 2m×2m raster-based 자료들로 변환시켰으며,컴퓨터 시뮬레이션을 위해 다시ASCII 파일로 출력 저장하였다.기후 자료로서는 기온, 습도, 태양 및지구 복사에너지 그리고 풍속이 있다.기온과 습도 자료는 측정된 자료를 사용하였고,복사에너지는 Human-Urban Radiation Exchange Simulation(HURES)Model(RefertoFigure3a;Park, 2011)을 이용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 하여 결과를 얻었다.
열환경 쾌적성 분석을 통해 3차원인 조경 및 도시 옥외공간을 기후적으로 쾌적하게 조성하는 노력은 인간의 외부활동 시간 증대와 삶의 질 향상에 크게 기여할 수 있으며, 향후 한국형 모델 개발 후 각 지역에 맞는 도시 생기후도를 작성함으로써 각 도시민들에게 기후적으로 최적화된 도시 개발 방향을 제시할 수 있을 것이다. 이 방법은 나아가 도시열섬완화 및 기후변화 연구로도 확대 적용되어질 수 있을 것이다.
위의 결과를 바탕으로 조경계획 및 디자인에 적용하기 위한 방법을 생각해 보면, 첫째, 태양 직사광선을 어떻게 처리하는가 하는 문제에서 조경계획 및 디자인은 사계절을 모두 고려해야 하기 때문에,여름철 더운 날씨에서는 원하는 시간대에 그늘을 조성하여 직사광선을 막아 주어야 하는데,그러기 위해서는 그시간대의 태양의 위치(고도와 방위각)를 알아서 수목의 위치, 높이, 폭을 정확히 계산하여 식재 위치를 선정하여야 할 것이 다.
열환경 쾌적성 분석을 통해 3차원인 조경 및 도시 옥외공간을 기후적으로 쾌적하게 조성하는 노력은 인간의 외부활동 시간 증대와 삶의 질 향상에 크게 기여할 수 있으며, 향후 한국형 모델 개발 후 각 지역에 맞는 도시 생기후도를 작성함으로써 각 도시민들에게 기후적으로 최적화된 도시 개발 방향을 제시할 수 있을 것이다. 이 방법은 나아가 도시열섬완화 및 기후변화 연구로도 확대 적용되어질 수 있을 것이다.
여름철에는 현열과 잠열에 의한 열 방출을 증대시키기 위해 식재 위치를 고려하여 풍속을 높이는 방향으로 식재 위치를 선정하여야 하고, 겨울철에는 그 반대로 현열과 잠열의 손실을 줄이기 위해 풍속을 줄이는 목적으로 식재 위치를 고려하여야 할 것이다. 이것은 ENVI-met을 통해 시뮬레이션해 본 후 직접 측정한 자료를 이용해 그 결과치를 보정하여 사용하면 될 것이다. 자료 측정이 용이하지 않다면 풍속의 패턴만을 고려하여도 디자인에 도움이 될 것이다.
이것은 ENVI-met을 통해 시뮬레이션해 본 후 직접 측정한 자료를 이용해 그 결과치를 보정하여 사용하면 될 것이다. 자료 측정이 용이하지 않다면 풍속의 패턴만을 고려하여도 디자인에 도움이 될 것이다.
태양 반사광선량은 하늘시계지수(sky view factor)와 연계된 태양 분사광선량과, 건물 벽의 향에 따른 태양 직사광선의 입사각에 의한 직사광선량, 건물 벽의 태양광 반사율(albedo)에 의해 계산되어질 수 있으며,지구 복사 에너지양 또한 유입되는 태양 복사에너지양에 따라 계산이 가능하다(Park,2011).컴퓨터 시뮬레이션을 통해 열환경 지수가 높게 나온 지역을 먼저 파악한 후, HURES model의 결과 중각 건물 벽의 태양 반사광선량과 지구 복사에너지양을 검토해, 그 양을 낮추기 위한 방법으로 태양광 반사율이 낮고 열 흡수 율이 낮은 물질로 건물 벽을 바꾼다든지(외장 교체 또는 색 변화),건물 벽면에 livingwall이나 건물 앞에 수목을 식재하는 방법을 사용할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
좋은 디자인에 대해 최근 이루어지고 있는 새로운 시도는?
좋은 디자인이란 기능적 효율성과 미적 아름다움이 함께 고려되어야 한다.기존의 많은 연구들에서 기능적 효과들에 대한 정량화 작업이 활발히 이루어지고 있는데,최근에는 기후를 접목하고자 하는 시도가 있다(문수영 등,2010;이채연 등,2011). 이것은 기존에 이미 이용되고 있는 기후를 이용한 기본적인 디자인 개념(예:태양의 위치를 고려하여 여름에 태양 직사광선을 막거나 겨울 북풍을 막기 위한 식재)이 아니라,조경공간을 포함한 도시 옥외공간을 이용하는 사람들에게 미치는 미기후 적(microclimatic)에너지양인 태양 복사에너지(solarradiation), 지구 복사에너지(terrestrialradiation),현열(sensibleheatflux density)및 잠열(latentheatfluxdensity)을 이용시간대별로 정량화하여 그 공간을 이용하는 사람들에게 기후적으로 쾌적한 환경을 만들어 주고자 하는 것이다.
좋은 디자인에서 고려해야할 것은?
좋은 디자인이란 기능적 효율성과 미적 아름다움이 함께 고려되어야 한다.기존의 많은 연구들에서 기능적 효과들에 대한 정량화 작업이 활발히 이루어지고 있는데,최근에는 기후를 접목하고자 하는 시도가 있다(문수영 등,2010;이채연 등,2011).
인간의 열환경에 영향을 미치는 모든 기후요소들은?
현재까지 기상청과 조경 및 도시계획쪽에서 활용되는 지수와 모델들로는 Windchill(체감온도;SipleandPassel,1945; EnvironmentCanada,2001),Humidex(불쾌지수;Thom,1959), Heatindex(열지수;Steadman,1979;Rothfusz,1990),WBGT (wetbulb globaltemperature;YaglouandMinard,1957), PMV,COMFA,PET,UTCI가 있는데,이 지수들(Windchill, Humidex,Heatindex)은 인간의 열환경에 영향을 미치는 모든 기후요소들인 기온,습도,풍속,태양 복사에너지,지구 복사에 너지를 분석에 모두 포함시키지는 않으므로 조경계획과 디자 인에 적용하기에는 한계가 있다고 하겠다.Windchill은 기온과 풍속 요소만을,Humidex는 기온과 습도만을,Heatindex도 기온과 습도만을 이용하지만,임의의 환경을 만들어 고정된 복사 에너지양과 풍속을 토대로 만들어진 좀 더 진보된 지수라고 할수 있다.
참고문헌 (46)
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